川東北龍崗東龍會(huì)場(chǎng)—鐵山地區(qū)長(zhǎng)興組沉積相分析

張 強(qiáng)，趙德林，潘 輝

ZHANG Qiang, ZHAO De-lin, PAN Hui

西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院 陜西省油氣地質(zhì)成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710000

Xi'an ShiYou University, Xi'an 710000, China

0 引言

川東北地區(qū)在20世紀(jì)50年代就有學(xué)者對(duì)其氣藏展開勘探研究，在四川盆地的川東北地區(qū)迄今為止已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多個(gè)二疊系生物礁氣藏，川東北地區(qū)二疊系長(zhǎng)興組天然氣勘探與開發(fā)有著巨大的前景。然而川東北地區(qū)總體勘探程度很低，它特殊的構(gòu)造特征—高陡構(gòu)造帶使得它的勘探難度相當(dāng)巨大。中國(guó)諸多地質(zhì)學(xué)者對(duì)川東北地區(qū)的生物礁氣藏與鮞粒灘氣藏展開過(guò)細(xì)致研究，發(fā)現(xiàn)川東北環(huán)海槽的長(zhǎng)興組與飛仙關(guān)組的氣藏儲(chǔ)量非常巨大，目前已經(jīng)探明的儲(chǔ)量可達(dá)1×1012m3，通過(guò)與現(xiàn)有勘探理論相結(jié)合，對(duì)川東北龍崗地區(qū)沉積相特征進(jìn)行研究，一方面為之后對(duì)該區(qū)沉積相的研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，另一方面對(duì)于川東北地區(qū)油氣藏資源合理有利的開發(fā)也具有深遠(yuǎn)的意義[1-2]。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

龍崗東龍會(huì)場(chǎng)位于四川盆地內(nèi)，西鄰龍門山斷裂，整體規(guī)模大致為19萬(wàn)平方公里。盆地邊緣有露頭，露出地層為古生界。四川盆地整體地勢(shì)特點(diǎn)為東低西高、北陡南緩。其構(gòu)造級(jí)次為“揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)”次級(jí)單元。

盆地劃分成川西坳陷低陡構(gòu)造區(qū)、川東南斜坡高陡構(gòu)造區(qū)、川中平緩構(gòu)造區(qū)3個(gè)大分區(qū)（圖1）。其中川東高陡褶帶、川南低陡褶帶、川西低隆褶帶、川西南低陡褶帶、川北低褶帶及川中平緩褶帶為3個(gè)大分區(qū)的6個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元[3]。

圖2 研究區(qū)長(zhǎng)興組生屑灰?guī)r顯微鏡下薄片F(xiàn)ig.2 Microscopic photo of bioclastic limestone of Changxing Formation in the study area

2 主要巖石類型

通過(guò)大量野外剖面觀測(cè)、系統(tǒng)的鉆井巖心觀察以及室內(nèi)薄片鑒定分析，可以確定研究區(qū)巖石類型以灰?guī)r為主，白云巖次之，偶有薄狀泥頁(yè)巖夾層。灰?guī)r又可細(xì)分為泥—微晶灰?guī)r、生物礁灰?guī)r、生物屑灰?guī)r等；白云巖可細(xì)分為晶粒白云巖、泥—微晶白云巖、生物礁白云巖等[4]。

3 沉積相類型及特征

目前針對(duì)川東北一帶，長(zhǎng)興時(shí)期沉積相帶的演變觀點(diǎn)主要分成以下兩種：其一，王一剛等認(rèn)為長(zhǎng)興期本區(qū)受到了“開江—梁平盆地”的影響，發(fā)育淺緩坡相、深緩坡相、陸棚邊緣礁相、盆地相等沉積相帶，當(dāng)研究進(jìn)一步深化之后，王一剛等認(rèn)為碳酸鹽巖緩坡相、臺(tái)地相和盆地相等沉積相帶在工區(qū)發(fā)育廣泛[5]。其二，馬永生等通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，“開江—梁平盆地”并不存在，只是一個(gè)沉積水體相較臺(tái)地深的碳酸鹽巖的臺(tái)棚環(huán)境，其中盆地相、緩坡相、開闊臺(tái)地相、臺(tái)緣邊緣相在工區(qū)范圍廣泛發(fā)育[6-7]。結(jié)合前人研究，筆者認(rèn)為研究區(qū)“開江—梁平盆地”存在，并發(fā)育以下幾種沉積相類型（表1）[8-12]。

表1 研究區(qū)長(zhǎng)興組主要發(fā)育的沉積相類型特征表Table 1 The changxing group main types of the sedimentary facies feature

3.1 盆地相

關(guān)世聰對(duì)于中國(guó)古海域碳酸鹽巖臺(tái)地沉積，最早命名了臺(tái)內(nèi)盆地概念，曾允孚教授在后來(lái)對(duì)臺(tái)盆的概念進(jìn)行了充分肯定，對(duì)部分內(nèi)容進(jìn)行了修定和改正[13-14]。灰色含生物碎屑、燧石結(jié)核石灰?guī)r，硅質(zhì)灰?guī)r等是盆地相的主要沉積物。其中較深的顏色、交薄的單層厚度，水平層理的發(fā)育和豐富的生物鉆孔現(xiàn)象是此類沉積物的主要特征。其中硅質(zhì)放射蟲和許多保存較為完整的菊石在硅質(zhì)巖中普遍發(fā)育。開江—梁平海槽內(nèi)的上寺長(zhǎng)江溝剖面的大隆組（對(duì)應(yīng)開闊臺(tái)地和臺(tái)地邊緣的長(zhǎng)興組）巖性以薄層生屑泥晶灰?guī)r夾鈣質(zhì)泥巖條帶為主，可見菊石，為典型的盆地相（圖3）。測(cè)井曲線上，GR值偏高，AC值偏高，測(cè)井曲線呈指狀（圖4）。

圖3 盆地相巖性剖面圖Fig.3 The basin facies lithologic section

圖4 鐵山9 井大隆組沉積剖面圖Fig.4 The TS9 well Dalong formation sedimentary facies integred histogram

3.2 斜坡相

常見淺水緩坡，自碳酸鹽臺(tái)內(nèi)盆地到深水盆地沒有非常大的坡折帶即為緩坡。緩坡基本上不發(fā)育大型重力流，包含碎屑流沉積和濁積巖，這一點(diǎn)與鑲邊臺(tái)地邊緣陡坡不同。其中灰色薄層的泥晶石灰?guī)r、泥灰?guī)r等粒度較小的沉積物是淺水緩坡主要發(fā)育的巖石類型。受到大風(fēng)、地震等干擾，緩坡依然會(huì)形成滑塌現(xiàn)象，因?yàn)槠露容^緩，所以滑塌范圍以及次數(shù)都比陡坡少很多。其中變形層理在緩坡上較為普遍，但是碎屑流沉積和濁積巖非常少見。該相帶可以進(jìn)一步詳細(xì)劃分為淺水緩坡以及深水緩坡兩個(gè)亞相，大多數(shù)發(fā)育在靠近開江—梁平臺(tái)內(nèi)盆地區(qū)域。

測(cè)井曲線上，GR值較高，三孔隙度AC、DEN、CNL曲線無(wú)明顯波動(dòng)，深淺雙側(cè)向差異不明顯，為典型的“指狀”、“刺刀狀”（圖5）。

圖5 龍會(huì)2 井大隆組沉積相綜合柱狀圖Fig.5 The LH2 well Dalong formation sedimentary facies integred histogram

（1）淺水緩坡

在海浪所能影響的最深界面之下，比較淺的沉積相帶就是淺水緩坡。顏色以灰色、深灰色為主，泥晶石灰?guī)r發(fā)育，當(dāng)發(fā)生白云石化作用以后轉(zhuǎn)變成為粉晶白云巖，含有少量黃鐵礦，呈零星分散狀態(tài)沉淀在其中。生物碎屑以棘皮、有孔蟲、介形蟲、腹足為主，少見溶蝕孔隙。

（2）深水緩坡

深水緩坡，地處碳酸鹽臺(tái)內(nèi)盆地前緣斜坡的下部和臺(tái)間盆地之間，屬于深水過(guò)渡的區(qū)域，沉積坡度較為平坦。由于沉積水體比較深，故沉積水體能量不太高，大部屬于中止?fàn)顟B(tài)，灰色薄層泥晶石灰?guī)r以及燧石結(jié)核石灰?guī)r在深水緩坡亞相較為發(fā)育，其中泥質(zhì)頁(yè)巖在夾層中偶爾可見。

3.3 臺(tái)地邊緣相

發(fā)育在臺(tái)地與斜坡之間的碳酸鹽邊緣轉(zhuǎn)換帶稱之為臺(tái)地邊緣相，它位于淺水沉積環(huán)境與深水沉積環(huán)境之間，常受到比較強(qiáng)的水動(dòng)力作用，主要受波浪、潮汐作用強(qiáng)烈，是高能沉積環(huán)境，也是生物礁、灘最為發(fā)育的相帶。其亞相可進(jìn)一步分為生屑灘、生物礁及灘間這三個(gè)亞相。

（1）生屑灘亞相：以淺水生物碎屑密集堆積為特征，生物碎屑中多有粒狀亮晶方解石、膠結(jié)的微晶灰?guī)r，局部還有藻粘結(jié)結(jié)構(gòu)，生物以棘皮、有孔蟲為主（圖6）。生屑灘灰?guī)r可發(fā)生完全白云石化、未完全白云石化、未白云石化，完全白云石化的巖石溶蝕孔洞較發(fā)育，后兩者巖性較致密。測(cè)井曲線上，GR值較低，AC值較低，深淺雙側(cè)向正差異明顯，為典型的“指狀”特征，受裂縫的影響明顯（圖7）。

圖6 生屑灘亞相巖性剖面圖Fig.6 Crumbs beach subfacies lithologic section

圖7 鐵山21井長(zhǎng)興組沉積相綜合柱狀圖Fig.7 The tieshan 21 well changing formation sedimentary facies integred histogram

（2）生物礁亞相：主體部分是原地生長(zhǎng)的造礁生物，其特點(diǎn)是發(fā)育較為密集且規(guī)模很大。礁云巖和礁灰?guī)r是主要的沉積物巖石類型，其中有海綿等各種造礁生物（圖8）。足量的造礁生物和附礁生物最終形成塊狀地質(zhì)體格架從而構(gòu)成礁體，無(wú)明顯沉積層理，在生物礁中可見生物層理，在地震剖面上礁體內(nèi)部反射異常雜亂[15]，如果隨著海平面的上升和下降使得生物礁形成了礁灘互層現(xiàn)象，當(dāng)礁灘沉積特點(diǎn)產(chǎn)生一定旋回性時(shí)，地震剖面上的生物礁就會(huì)表現(xiàn)出層狀反射結(jié)構(gòu)。通常地震強(qiáng)反射同相軸的突然中斷代表著生物礁存在的可能，但連續(xù)強(qiáng)反射常見于礁體異常的下面（圖9、圖10）。礁灰?guī)r通常較為致密，因此溶孔不發(fā)育，偶爾可見少量發(fā)育的孤立溶孔，而礁云巖的溶蝕孔隙較為發(fā)育。測(cè)井曲線上的特征通常表現(xiàn)為，GR值一般較低，AC、DEN、CNL這三孔隙度曲線的波動(dòng)發(fā)生異常，呈“箱狀”的電阻率曲線形態(tài)明顯，當(dāng)有“指狀”突起或 “刺刀狀”電阻率曲線出現(xiàn)時(shí)，則是裂縫較為發(fā)育地方。另外正差異明顯的深側(cè)向曲線和淺側(cè)向曲線也是生物礁亞相的標(biāo)志（圖11）。

圖8 生物礁亞相巖性剖面圖Fig.8 Biological reef facies lithologic section

圖9 龍崗27井生物礁地震反射特征Fig.9 LG27 well reefs seismic characterestics

圖10 鐵山4井生物礁地震反射特征Fig.10 TS4 well reefs seismic characterestics

圖11 鐵山14井長(zhǎng)興組沉積相綜合柱狀圖Fig.11 The tieshan 14 well changing formation sedimentary facies integred histogram

（3）灘間亞相：大部分發(fā)育在碳酸鹽巖的淺水緩坡或是碳酸鹽巖臺(tái)地的臺(tái)緣帶以及臺(tái)內(nèi)區(qū)域的淺水區(qū)中沉積水體較深的部位、沉積能量相對(duì)較低、水的鹽度及水流交換正常，灘間亞相在生物礁或?yàn)w間的區(qū)域分布廣泛。測(cè)井曲線上，GR值略有升高，三孔隙度曲線AC、DEN、CNL略有波動(dòng)，深淺雙側(cè)向正異常不明顯（圖12）。

圖12 鐵山13井長(zhǎng)興組沉積相綜合柱狀圖Fig.12 The tieshan 13 well changing formation sedimentary facies integred histogram

3.4 開闊臺(tái)地

考慮到古地理及古生態(tài)環(huán)境的影響，臺(tái)凹、臺(tái)隆、臺(tái)坪三個(gè)亞相組成了開闊臺(tái)地相。測(cè)井上，三孔隙度曲線AC、DEN、CNL值較低，曲線平緩無(wú)明顯波動(dòng)，RT值有明顯波動(dòng)，GR值偏低且變化幅度較小（圖13）。

圖13 龍崗30井長(zhǎng)興組沉積相綜合柱狀圖Fig.13 The longgang 30 well changing formation sedimentary facies integred histogram

（1）通常在碳酸鹽臺(tái)地內(nèi)地勢(shì)低洼的區(qū)域發(fā)育臺(tái)凹亞相，因水體較深，故水體能量比較低，主要沉積物包括含大量有機(jī)質(zhì)的泥質(zhì)石灰?guī)r、灰質(zhì)泥巖。

（2）臺(tái)隆亞相位于臺(tái)凹周緣較高地帶，生屑灘、生物礁廣泛分布。

（3）所謂臺(tái)坪亞相，即指開闊臺(tái)地內(nèi)的一大片開闊地帶，但不包括臺(tái)凹亞相及臺(tái)隆亞相。因?yàn)橛信_(tái)緣及臺(tái)隆礁灘圍繞在附近，水體比較平靜，地理趨勢(shì)也較為平坦，發(fā)育泥晶灰?guī)r。生屑灘及臺(tái)內(nèi)點(diǎn)礁在臺(tái)坪沉積環(huán)境內(nèi)地勢(shì)比較高的地方較為常見。

4 沉積相分析

4.1 單井沉積相分析

鐵山14（圖14）井長(zhǎng)興組全井段普遍含生物碎屑，生物發(fā)育含量一般25%～65%，長(zhǎng)興組頂部白云石化強(qiáng)烈，3 100 m左右開始出現(xiàn)以海綿、珊瑚、管殼石為主的造礁生物，含量10%～60%，云質(zhì)灰?guī)r常見于3 180～3 230 m左右，海綿、水螅為主要的造礁生物。3 171.2～3 182.3 m、3 185.2～3 196.5 m、3 212～3 256.8 m、3 243.8～3 260.6 m電測(cè)井解釋為氣層，長(zhǎng)興組底部普遍被硅化，性硬，該段生物欠發(fā)育，偶含燧石。長(zhǎng)興組早期（SQ1）位于斜坡帶，發(fā)育深水緩坡和淺水緩坡沉積，巖性以灰?guī)r為主。臺(tái)地邊緣相發(fā)育在長(zhǎng)興組晚期（SQ2），有生屑灘、生物礁、灘間三種亞相。生物礁亞相（如TS14井3 142.2～3 169.9 m）發(fā)育層段GR值呈低值，三孔隙度曲線聲波時(shí)差、密度、中子測(cè)井曲線有劇烈波動(dòng)，電阻率曲線為“箱狀”、“指狀”突起和“刺刀狀”的電阻率曲線表明該處裂縫發(fā)育，深側(cè)向曲線和淺側(cè)向曲線有非常明顯的正差異。在生屑灘發(fā)育層段（如TS14井3184～3 200 m），生屑石灰?guī)r、生屑白云巖普遍發(fā)育。生屑云巖的測(cè)井響應(yīng)特征較為明顯，礁相儲(chǔ)層段的GR值低于生屑灘發(fā)育層段，三孔隙度曲線聲波時(shí)差、密度、中子的測(cè)井曲線沒有明顯變化，相對(duì)比圍巖，該段電阻率曲線下降趨勢(shì)明顯，深側(cè)向曲線與淺側(cè)向曲線有明顯正差異，電阻率曲線呈典型的“指狀”，受裂縫的影響明顯[16-19]。

圖14 鐵山14井長(zhǎng)興組沉積相綜合柱狀圖Fig.14 The tieshan 14 well changing formation sedimentary facies integred histogram

4.2 連井沉積相分析

綜合連井沉積相圖分析，斜坡—盆地內(nèi)地層最薄，對(duì)應(yīng)大隆組。靠近陸地方向臺(tái)緣帶長(zhǎng)興組厚度大，通常為200～350 m左右厚臺(tái)緣帶。生物礁、灘多在上部三級(jí)層序的高位體系域發(fā)育，大量生物礁、灘在臺(tái)地邊緣相帶發(fā)育，故斜坡相、盆地內(nèi)通常不發(fā)育儲(chǔ)層（圖15、圖16）[20]。

圖15 過(guò)龍崗30-龍崗27-龍會(huì)4-鐵山6井長(zhǎng)興組連井沉積相圖Fig.15 Through LG30-LG27-LH4-L17-TS6 well changxing group sedimentary facies map

圖16 過(guò)鐵山3-鐵山14-龍崗81-龍會(huì)2-龍會(huì)4井長(zhǎng)興組連井沉積相圖Fig.16 Through TS3-TS4-LG81-LH2-LH4 well changxing group sedimentary facies map

5 結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)野外剖面觀測(cè)、鉆井巖心觀察及薄片鑒定確定研究區(qū)長(zhǎng)興組巖石是以灰?guī)r為主，白云巖次之，偶有泥頁(yè)巖夾層。

（2）綜合連井沉積相圖分析，斜坡—盆地相地層最薄，對(duì)應(yīng)大隆組，靠近陸地方向臺(tái)緣帶長(zhǎng)興組厚度大，在其上部三級(jí)層序生物礁、灘發(fā)育。

（3）從沉積演化的角度看，長(zhǎng)興早期，臺(tái)地邊緣相、斜坡相和盆地相在研究區(qū)由西南—東北向依次發(fā)育，長(zhǎng)興晚期隨著水體逐漸變淺，向盆地方向各沉積相逐漸遷移，此時(shí)研究區(qū)開闊臺(tái)地相、臺(tái)地邊緣相、斜坡相及盆地相依次沉積。

（4）生物礁、灘多在上部三級(jí)層序的高位體系域發(fā)育，生物的種類和數(shù)量都比較多，其中臺(tái)地邊緣是生物礁、灘最為發(fā)育的相帶，有必要進(jìn)行更深入的研究來(lái)對(duì)該區(qū)氣藏進(jìn)行合理有利的開發(fā)，而斜坡相帶、盆地內(nèi)基本不發(fā)育儲(chǔ)層。