四川盆地磨溪地區震旦系燈影組四段儲層特征及勘探啟示

耿夏童，邢鳳存，閆海軍，付 輝，柴寒冰，劉志波，陳孝全，古 強

（1.成都理工大學油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室，成都 610059；2.成都理工大學沉積地質研究院，成都 610059；3.中國石油勘探開發研究院，北京 100083；4.成都北方石油勘探開發技術有限公司，成都 610051）

0 引言

近年來，四川盆地磨溪—高石梯地區（磨高地區）震旦系燈影組四段（燈四段）微生物丘相與表生巖溶復合型儲層取得了7 500 km2的重大天然氣勘探突破［1-2］，展現出良好的天然氣勘探開發前景。學者們對該地區在油氣藏領域做了大量研究工作，取得了豐碩的科研成果。邢鳳存等［3］、汪澤成等［4］、李曉清等［5］認為燈影組沉積時期磨高地區發育綿陽—長寧大型克拉通內裂陷，裂陷槽兩側發育高能臺緣生物丘灘高能帶，磨高地區儲層發育程度和儲層物性均較好。徐會林等［6］在磨溪地區燈四段也劃分出了臺地邊緣帶、臺地內部等不同儲層類型，燈四段臺地邊緣帶儲層明顯優于臺內區，向臺內發育程度逐漸降低。張明等［7］、肖富森等［8］、朱迅等［9］綜合正演模擬結果與實際地震資料分析發現，臺內區也具有優質儲層，從而近期油氣勘探也逐漸從臺緣區向臺內區拓展。針對臺緣丘灘體中巖石類型和微相的劃分也已經有了較系統的研究，蘭才俊等［10］、謝武仁等［11］、張璽華等［12］、鄧韋克等［13］認為丘灘復合體亞相的發育程度是影響儲層發育差異性的主要控制因素之一，丘灘體中的丘核微相因海水膠結作用弱，準同生大氣淡水溶蝕作用強，儲層最好，故為優勢相帶；除此之外，李博媛等［14］、李啟桂等［15］、張林等［16］認為桐灣運動、古地貌環境、水動力條件以及表生巖溶作用等對儲層影響明顯，也導致了儲層較強的非均質性。

目前針對磨溪地區燈影組儲層的研究更多關注臺地邊緣帶和丘灘體，針對臺地內部的油氣勘探尚待深入，對臺緣—臺內區儲層的發育規律及差異性有待探討，這也將影響到臺內區油氣勘探部署。為此，在已有研究的基礎上，精選川中磨溪地區燈四段臺緣丘主體區、臺緣丘后灘主體區及局限臺地主體區典型鉆井，綜合巖心、巖石薄片、物性測試及成像測井等資料，在高精度層序地層及沉積相研究的基礎上，對3 個區帶主要亞相的儲層發育特征及垂向發育規律進行精細解析及對比，總結不同相帶儲層時空分布的規律與差異，以期為燈四段進一步油氣勘探提供一定參考。

1 地質概況

四川盆地磨溪地區位于遂寧市安居區玉豐鎮，地處四川盆地磨高區塊。構造上該區塊屬川中磨溪—龍女寺北斜坡［17-19］，位于川中古隆起平緩褶皺帶構造中部、樂山—龍女寺古隆起東段。四川盆地震旦系燈影組自下而上劃分為燈一段、燈二段、燈三段、燈四段。研究區曾經歷多期次構造運動，其中震旦紀晚期桐灣運動對燈影組儲層發育起重要作用。桐灣運動可劃分為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ幕［20］，分別對應上震旦統燈影組三段-二段、上震旦統燈四段-下寒武統麥地坪組，以及下寒武統筇竹寺組-麥地坪組等界面（圖1）。燈影組二段沉積末期發生桐灣Ⅰ幕運動，燈二段地層遭受抬升剝蝕，形成燈二段與燈三段之間的不整合接觸面［21］；寒武紀沉積前發生桐灣Ⅱ，Ⅲ幕運動，燈四段地層遭受大氣淡水溶蝕作用，導致部分地區完全剝蝕，疊合后期構造運動引起的進一步剝蝕，使得區域地層厚度產生較大差異［22-23］，形成縫洞型儲層［24］。

圖1 四川盆地磨溪地區構造位置（a）、震旦系燈四段沉積相平面展布（b）及巖性地層綜合柱狀圖（c）（據文獻［26，30］修改）Fig.1 Structural location（a），sedimentary facies of the fourth member of Sinian Dengying Formation（b）and stratigraphic column（c）of Moxi area，Sichuan Basin

劉樹根等［25］以興凱地裂運動觀點為依據，提出早寒武世在四川盆地西部的綿陽—樂至—隆昌—長寧一帶存在一個拉張槽，在拉張槽的東側燈四段沉積期發育了近南北向的臺緣生物丘灘高能帶，遠離海槽區東側為一套局限臺地沉積［26］；在槽內發育了下寒武統筇竹寺組主力烴源巖，該套烴源巖與受表生巖溶改造的燈影組臺緣生物丘灘帶側向對接，形成了有利的生儲蓋組合［27-29］。

2 高精度層序地層劃分

在現有層序地層研究的基礎上［31-33］，根據巖心、薄片、測井響應等資料，結合小波變換結果，采用級別由大到小的層序劃分方式對四川盆地磨溪地區震旦系燈四段進行了高精度層序地層劃分。在燈四段共識別出2 個三級層序，分別為SQ1 和SQ2，每個三級層序均由水進體系域（TST）和高位體系域（HST）構成，7 個準層序組（自下而上命名為Pss1—Pss7）及13 個準層序（自下而上命名為Ps1—Ps13），其中SQ1 包含Pss1—Pss3，SQ2 包含Pss4—Pss7（圖2）。在不同級別層序界面上，巖性總體表現為白云巖與高硅質或高泥質含量的白云巖突變接觸，在自然伽馬（GR）曲線上表現為不同級別層序界面上高GR與界面下低GR的突變接觸特征；在成像測井上多表現為突變接觸特征，即不同級別層序界面上的暗色高電阻、水平層理發育、層薄，與不同級別層序界面下的淺色低電阻率、水平層理不發育、地層厚度大的突變接觸；在小波變換圖像上具有明顯的能量團突變特征。

圖2 四川盆地磨溪地區M9 井震旦系燈四段沉積相、層序地層及儲層綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive column of sedimentary facies，sequence stratigraphy and reservoir of the fourth member of Sinian Dengying Formation of well M9 in Moxi area，Sichuan Basin

3 沉積相類型及特征

四川盆地磨溪地區震旦系燈四段主要發育臺緣丘灘和局限臺地沉積［26，34-35］。考慮到從地層微電阻率掃描圖像（FMI）上可直觀識別出巖石顆粒大小、結構、粒序特征和層理類型，根據此類沉積特征，可進行沉積相類型劃分和沉積環境分析。在已有研究的基礎上，根據巖心觀察、薄片分析與成像測井，對研究區燈影組四段沉積相進行了劃分（表1），識別出臺地邊緣和局限臺地相沉積。臺地邊緣相主要發育臺緣丘、臺緣灘及丘（灘）間等亞相；局限臺地相發育臺內丘、臺內灘、潟湖、局限潮下及丘（灘）間等亞相類型（圖3）。

表1 四川盆地磨溪區塊震旦系燈四段沉積相劃分Table 1 Sedimentary facies division of the fourth member of Sinian Dengying Formation in Moxi area，Sichuan Basin

3.1 臺地邊緣

該相帶形成于臺地與斜坡間地貌相對較高的部位，水體較淺，水動力較強，海水帶來大量營養物質，微生物丘生長較快，沉積厚度大。臺地邊緣相由臺緣丘、臺緣灘和臺緣丘（灘）間等亞相組成（圖3）。臺緣丘多與臺緣灘疊置發育，巖石類型多樣，藻黏結結構明顯，可進一步劃分為丘基、丘核等微相。臺緣丘在成像測井上往往表現為塊狀結構，內部可見大量高電阻率暗色斑點，內部紋層具有起伏性，溶蝕孔洞發育，巖心觀察可見溶蝕孔洞的發育情況；臺緣灘相主要由各種顆粒組成［33-35］，可見殘余藻屑結構，在成像測井圖像上呈顏色較淺的塊狀顯示，但溶孔孔洞發育程度及紋層的起伏明顯弱于臺緣丘；丘（灘）間位于臺緣灘之間相對低洼的部位，主要以深灰色泥晶云巖為主，發育水平紋層，可見鳥眼構造，成像測井圖像上表現為暗色高電阻率的層狀體（圖4）。

圖3 四川盆地磨溪地區震旦系燈四段沉積亞相鏡下特征Fig.3 Microscopic photographs of typical sedimentary subfacies of the fourth member of Sinian Dengying Formation in Moxi area，Sichuan Basin

圖4 四川盆地磨溪地區震旦系燈四段不同沉積亞相典型全直徑巖心及成像測井響應圖像Fig.4 Typical full-diameter cores and imaging logging responses of different sedimentary subfacies of the fourth member of Sinian Dengying Formation in Moxi area，Sichuan Basin

3.2 局限臺地

局限臺地相可進一步劃分為臺內丘、臺內灘、潟湖、局限潮下和丘（灘）間沉積等亞相類型。臺內丘灘體的沉積主要由古隆起和海平面變化共同控制［36］，臺內丘發育藻黏結結構，與臺緣丘具有類似的成像測井響應特征。臺內灘多發育淺灰色藻砂屑云巖，巖石類型以顆粒云巖為主，在成像測井上主要表現為塊狀均勻的電阻率特征，內部往往可見高電阻率的斑狀溶蝕孔洞發育，其與潮坪和潟湖高電阻率特征構成明暗間互結構。潮下帶較低能沉積區域被稱為局限潮下沉積，主要發育泥云坪微相沉積，其次為云坪沉積。潟湖是局限臺地內部相對平靜水域和深水區域，水平層理發育，且成層狀硅質巖發育，可劃分為泥云巖潟湖及云硅質潟湖微相，在成像測井上表現為水平層理發育與高電阻率的明暗間互特征。

3.3 沉積相垂向演化

研究區內不同優勢相帶區沉積相垂向演化序列具有波動性和差異性，總體上，靠近海槽東側邊緣區可見臺地邊緣—局限臺地—臺地邊緣的波動性變化；丘后灘區域下部以局限臺地為主，上部臺緣灘夾臺緣丘，主要以臺地邊緣沉積為主（圖5）；遠離臺緣帶的局限臺地區則表現為局限潮下—潟湖與臺內丘灘的垂向組合（圖6）。

圖5 四川盆地磨溪地區M8 井震旦系燈四段沉積相、層序地層及儲層綜合柱狀圖Fig.5 Comprehensive column of sedimentary facies，sequence stratigraphy and reservoir of the fourth member of Sinian Dengying Formation of well M8 in Moxi area，Sichuan Basin

圖6 四川盆地磨溪地區M39 井震旦系燈四段沉積相、層序地層及儲層綜合柱狀圖Fig.6 Comprehensive column of sedimentary facies，sequence stratigraphy and reservoir of the fourth member of Sinian Dengying Formation of well M39 in Moxi area，Sichuan Basin

4 儲層發育特征

在層序地層及沉積相研究的基礎上，充分考慮巖心和成像測井對儲層空間類型響應明顯的特征，根據巖心、普通和鑄體薄片、成像測井及實測物性和測井解釋物性等資料，針對臺緣丘主體區、臺緣丘后灘主體區、遠離臺緣帶的局限臺地區，分別精選M9 井、M8 井和M39 井等3 口資料相對齊全的鉆井，分別對3 個區域進行精細地儲層特征解析與對比。考慮到該地區表生巖溶改造影響明顯，孔隙和裂縫對燈影組的儲層物性影響較大［37-38］，因此，重點分析孔隙和裂縫的發育特征，進行裂縫分析時，垂向上按照50 cm 為單元進行了系統統計。

4.1 臺緣丘發育區儲層特征

臺緣丘灘體發育區以M9 井為例，不同沉積相帶儲層發育程度差異明顯，與三級層序相對應，具有波動性儲層向上變好的趨勢，臺緣—臺內地區儲層裂縫發育程度、儲集性能均呈變差趨勢。臺地邊緣相的裂縫密度大于局限臺地相，臺緣丘和臺緣灘高角縫及溶蝕孔洞更為發育，局限臺地相與臺地邊緣相相比，高角度縫發育程度略弱，低角度縫更為發育。不同準層序組內，儲層發育特征存在差異，Pss7 準層序組中，微裂縫和溶蝕孔洞發育，不同沉積亞相間具有一定差異，臺緣丘亞相和丘間亞相橫向和縱向微裂縫密度均較大，臺緣灘亞相次之，臺緣丘亞相和臺緣灘亞相測井解釋孔隙度均較高，溶蝕孔洞發育。Pss6 準層序組微裂縫和溶蝕孔洞發育程度（尤其是溶蝕孔洞）較Pss7 準層序組明顯低，臺緣灘和臺緣丘的橫向和縱向微裂縫密度均較大，測井解釋孔隙度較高，局限潮下亞相中云坪微相的測井解釋孔隙度較高，臺緣丘亞相和臺緣灘亞相次之。Pss5 準層序組溶蝕孔洞發育程度進一步降低，局限潮下亞相中云坪微相較臺內灘亞相橫向和縱向微裂縫密度均大、測井解釋孔隙度高。Pss4—Pss2 準層序組中，微裂縫和溶蝕孔洞發育程度不均，但總體較Pss6 和Pss7 儲層發育程度低，而其內部總體上Pss3 和Pss2 儲層相對Pss4 更發育，Pss1準層序組中，臺緣灘亞相亞相的橫向和縱向微裂縫密度均較大，臺緣灘亞相和臺緣丘亞相測井解釋孔隙度均較高。

綜合以上分析，認為M9 井臺緣丘亞相、臺緣灘亞相和局限潮下亞相中云坪微相的橫向和縱向微裂縫密度均大，測井解釋孔隙度較高，每個準層序組內部均發育低角度和高角度微裂縫且具呈波動性向上發育程度升高的趨勢，各個準層序組內部測井解釋孔隙度均逐漸升高，儲層物性具有向上波動性變好的趨勢，測井解釋儲層主要分布在Pss1，Pss2和Pss5—Pss7 準層序組內（表2）。

表2 四川盆地磨溪地區M9 井震旦系燈四段不同沉積相儲層信息統計Table 2 Reservoir information of different sedimentary facies of the fourth member of Sinian Dengying Formation of well M9 in Moxi area，Sichuan Basin

4.2 臺緣丘后灘發育區儲層特征

臺緣丘后灘發育區以M8 井為例，儲層發育較以臺緣丘為主體的M9 井差。總體上，高角度縫、低角度縫和順層縫在整個燈四段比較發育，直立縫在燈四段頂部少量發育。垂向上，儲層發育程度具有波動性特征，Pss7 準層序組中，臺緣丘亞相較丘間亞相橫、縱向微裂縫密度均大、測井解釋孔隙度高，也是該井燈四段主要溶洞發育層段；Pss6—Pss4 準層序組中，臺緣灘亞相和局限潮下亞相中云坪微相的橫、縱向微裂縫密度均大，灘間海亞相云坪微相和臺緣灘亞相測井解釋孔隙度均較高，其中僅Pss6溶洞發育；Pss3 準層序中，臺內灘亞相橫、縱向的微裂縫密度均較大，測井解釋孔隙度較高；Pss2—Pss1準層序組中，臺內丘橫向和縱向的微裂縫密度均較大，測井解釋孔隙度較高。

綜合以上分析，認為M8 井臺緣（內）丘和臺緣（內）灘橫向和縱向的微裂縫密度均較大、測井解釋孔隙度較高，各個準層序組內部均發育低角度和高角度微裂縫且呈波動性向上更加發育的特征，測井解釋孔隙度逐漸升高，具有儲層物性向上變好的趨勢。整體上Pss1—Pss7 微裂縫密度波動性向上變大、測井解釋孔隙度逐漸向上升高，測井解釋儲層主要在Pss7，Pss6 和Pss2 準層序組內（表3）。

表3 四川盆地磨溪地區M8 井震旦系燈四段不同沉積相儲層信息統計Table 3 Reservoir information of different sedimentary facies of the fourth member of Sinian Dengying Formation of well M8 in Moxi area，Sichuan Basin

4.3 局限臺地丘灘區儲層特征

局限臺地相以M39 井為例，低角度縫和順層縫比較發育，并發育溶蝕孔洞（隙），直立縫在整個燈四段中上部和下部均比較發育，高角度縫在整個燈四段少量發育（表4）。不同準層序組內儲層發育特征存在差異，Pss7 準層序組中，臺內丘亞相和臺內灘亞相較局限潮下亞相橫向和縱向的微裂縫密度均大、溶蝕孔洞發育（圖6）、測井解釋孔隙度高；Pss6—Pss4 準層序組中，臺內丘亞相和局限潮下亞相中云坪微相橫向和縱向的微裂縫密度均較大、溶蝕孔洞的發育情況波動性變化，臺內丘亞相測井解釋孔隙度較高；Pss3 準層序組中，臺內灘亞相較局限潮下亞相橫向和縱向的微裂縫密度均大、測井解釋孔隙度高；Pss2—Pss1準層序中，臺內灘亞相較灘間海亞相和局限潮下亞相橫向和縱向的微裂縫密度均極大、測井解釋孔隙度高。

表4 四川盆地磨溪地區M39 井震旦系燈四段不同沉積相儲層信息統計Table 4 Reservoir information of different sedimentary facies of the fourth member of Sinian Dengying Formation of well M39 in Moxi area，Sichuan Basin

綜合以上分析，認為M39井臺內丘亞相和臺內灘亞相橫向和縱向的微裂縫密度均較大、測井解釋孔隙度較高，各個準層序組內部測井解釋孔隙度均呈波動性向上升高，具有儲層物性向上變好的趨勢，整體上Pss1—Pss7 準層序組的測井解釋孔隙度波動性向上升高，測井解釋儲層主要發育在Pss6準層序組中。

4.4 不同相帶儲層特征對比

臺緣丘、臺緣灘和局限臺地等相帶儲層垂向發育規律具有一定的相似性，受沉積相、層序地層和表生巖溶聯合控制。沉積相控制了碳酸鹽巖儲層早期儲集空間的發育，也決定著沉積早期的成巖環境，對成巖作用有一定影響。優勢沉積相的沉積產物具有較高的原生孔隙度，是優質儲層發育的基礎。臺地邊緣丘灘體是儲層發育的有利沉積相，拉張槽邊緣水動力較強，由外海帶來大量營養物質形成較大規模丘灘體，大量生物附著形成豐富的格架孔。此外在海平面頻繁升降過程中，古地形較高的臺緣帶丘灘體易暴露出水面，受大氣淡水淋濾后溶蝕，形成早期溶蝕孔隙，為形成丘灘體儲集層奠定良好的基礎。同時桐灣運動Ⅱ幕使海平面下降，將臺緣丘灘體暴露發生風化殼溶蝕作用，形成大量的溶蝕孔洞［39］。潟湖和局限潮下亞相均不利于儲層的發育。表生巖溶改造對儲層影響明顯，桐灣Ⅱ幕運動及其構造抬升剝蝕有利于對研究區儲層進行表生巖溶改造［40-43］。臺緣區與臺內區儲集巖石類型、儲集空間及儲集類型基本一致，主要以微裂縫和溶蝕孔洞為主，受2 個三級層序高位體系域控制，垂向發育2 套儲層，各個高位體系域內部儲層均具向上變好的趨勢，在三級層序高位體系域內部，準層序組明顯控制了儲層的垂向發育，準層序內部具有儲層向上變好的趨勢，且低角度和高角度微裂縫密度波動性向上變大，儲層物性向上變好。M8 井、M9 井和M39 井的臺緣（內）丘、臺緣（內）灘、局限潮下亞相中云坪微相在橫、縱向的微裂縫密度均較大、測井解釋孔隙度較高。

不同相帶儲層孔隙空間類型及儲集性能存在差異，臺緣微生物丘發育主體區儲集性能較好，微裂縫和孔洞發育；臺緣丘后灘發育區微裂縫和孔隙及物性發育程度有所降低，臺內區進一步降低。在Pss3 和Pss2 準層序組中，局限臺地內部M39 井儲集性能較臺緣丘后灘主體區M8 井的好，表明遠離臺緣帶的局限臺地區仍然存在良好儲層，可能與臺內丘灘及表生巖溶疊合存在一定相關性（圖7）。

5 勘探啟示

四川盆地磨溪地區震旦系燈影組臺緣帶是未來10年油氣勘探的重點區帶［44］，安岳氣田是天然氣增儲上產的主力，有利儲層發育區預測及優質成藏條件是其核心支撐。前期磨溪地區油氣勘探重點集中在臺緣丘灘帶，具有儲層發育和側向近源特征，而臺地內部存在儲層是否發育以及油氣供源是否能到達等諸多問題尚待明確。本次研究揭示臺地內部仍然可以形成良好儲層，回答了臺地內部是否存在儲層的問題。同時，近期研究逐漸認識到磨溪地區存在東西向走滑斷裂［45］，該走滑斷裂的存在為西側拉張區油氣源可向臺地內部疏導，并有望降低臺緣帶臺地區地勢的限制的認識提供了依據。存在良好儲層及走滑斷裂油氣疏導，為遠離臺緣帶臺地區的燈影組四段油氣成藏提供了良好條件。

研究中揭示了三級層序體系域和準層序組對臺緣帶和臺地內部儲層的明顯控制作用，并且受到巖溶作用和構造運動的明顯控制，從整體—局部把握了儲層發育的縱橫向展布規律，這一結論將為臺緣和臺地區儲層的垂向分布及有利區預測提供良好的參考。研究取得的成果認識也對川中—川北燈影組四段臺緣帶乃至類似地區的油氣儲層研究及油氣勘探提供可借鑒的思路與參考，有望獲得重大勘探突破。

6 結論

（1）四川盆地磨溪地區震旦系燈四段共識別出2 個三級層序，分別為SQ1 和SQ2，每個三級層序均由TST 和HST 構成，7 個準層序組（自下而上命名為Pss1—Pss7）及13 個準層序（自下而上命名為Ps1—Ps13），其中SQ1 包含Pss1—Pss3，SQ2 包含Pss4—Pss7。

（2）研究區燈影組四段識別出臺地邊緣和局限臺地相，其中臺地邊緣相主要發育臺緣丘、臺緣灘及丘（灘）間等亞相，局限臺地相發育臺內丘、臺內灘、潟湖、局限潮下及丘（灘）間等亞相。

（3）研究區震旦系燈四段臺緣區與臺內區儲層儲集空間類型相似，主要為微裂縫和溶蝕孔洞，儲層明顯受三級層序高位體系域及準層序組控制，具有高位體系域內準層序組控制下的儲層向上逐漸變好的趨勢，準層序組可作為核心儲層分析單元。

（4）研究區震旦系燈四段不同相帶區儲層存在一定差異，臺緣微生物丘發育主體區儲層物性好，微裂縫和孔洞發育，儲層厚度大，并具有向局限臺地區儲層物性變差的趨勢，但局限臺地內部仍然發育良好儲層，具有良好的天然氣勘探前景。