胡明毅 魏國齊 李思田 楊威 朱露 楊運海

(1.教育部油氣資源與勘察技術(shù)重點實驗室湖北荊州434023;2.長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院湖北荊州434023; 3.中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院河北廊坊065007;4.中國地質(zhì)大學(xué)北京100083)

四川盆地嘉陵江組層序—巖相古地理特征和儲層預(yù)測①

胡明毅1，2魏國齊3李思田4楊威3朱露1楊運海1

(1.教育部油氣資源與勘察技術(shù)重點實驗室湖北荊州434023;2.長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院湖北荊州434023; 3.中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院河北廊坊065007;4.中國地質(zhì)大學(xué)北京100083)

四川盆地下三疊統(tǒng)嘉陵江組發(fā)育有碳酸鹽臺地相沉積體系和碎屑巖—碳酸鹽混積沉積體系以及混積潮坪、開闊臺地、局限臺地和蒸發(fā)臺地等四種相類型。以沉積相和層序界面識別為依據(jù)，將四川盆地下三疊統(tǒng)嘉陵江組劃分出3個三級層序和6個體系域，編制了四川盆地嘉陵江組各體系域的層序—巖相古地理圖，對鮞灘和白云巖儲層的分布規(guī)律進(jìn)行了預(yù)測。研究表明四川盆地嘉陵江組自西向東相帶分異明顯，其中在海侵體系域以開闊臺地相沉積為主，在盆地東部和中部一帶發(fā)育有臺地淺灘相儲層;在高位體系域時期以局限—蒸發(fā)臺地相沉積為主，在盆地北部和東北部發(fā)育有晶粒白云巖儲層，據(jù)此指出了盆地有利含油遠(yuǎn)景勘探區(qū)帶。

四川盆地嘉陵江組層序地層巖相古地理儲層分布預(yù)測

近年來，四川盆地以下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組鮞灘儲層為重點目標(biāo)層的海相碳酸鹽巖的油氣勘探取得重大突破，先后發(fā)現(xiàn)渡口河、鐵山坡、羅家寨、普光等眾多大中型與特大型氣田，展示了該領(lǐng)域良好的勘探前景［1～5］。隨著勘探與研究的不斷深入，人們逐漸認(rèn)識到下三疊統(tǒng)嘉陵江組也是一個重要的勘探目的層，在嘉陵江組也發(fā)育良好的鮞灘和白云巖儲層，但由于對四川盆地嘉陵江組沉積體系及巖相古地理特征缺乏整體性和系統(tǒng)性研究［6，7］，對嘉陵江組各類儲層的分布規(guī)律尚不清楚，從而制約了該領(lǐng)域的油氣勘探進(jìn)程。本研究以大量單井層序地層劃分和沉積相研究為基礎(chǔ)，結(jié)合地震和區(qū)域資料的綜合研究，編制了四川盆地下三疊統(tǒng)嘉陵江組層序—巖相古地理圖，預(yù)測了有利的儲層分布區(qū)域。

1 地質(zhì)概況

早三疊世飛仙關(guān)組時期，四川及鄰區(qū)海域的物源主要來自西側(cè)的康滇古陸和龍門山島鏈，自西向東發(fā)育川西沖積平原、川中半局限海、川東碳酸鹽巖臺地、開江—梁平海槽及城口—鄂西海槽等主要沉積單元，四川海域北部為南秦嶺洋、東部為城口—鄂西海槽，南部為滇黔桂海槽。早三疊世嘉陵江期為該區(qū)三疊紀(jì)一次較大的海泛期，該時期海岸上超至陸相沉積區(qū)域并成為統(tǒng)一的上揚子海盆，四川克拉通盆地沉積相帶仍然主要呈東西向展布，由西向東為海陸過渡相、局限海臺地及蒸發(fā)臺地、開闊海臺地等(圖1)。嘉陵江組在區(qū)域上劃分為五個巖性段，其中嘉一段、嘉三段以灰?guī)r沉積為主，嘉二段、嘉四段和嘉五段以白云巖、膏巖沉積為主，嘉陵江組區(qū)域地層厚度在400～1 200 m。

2 沉積體系劃分及其沉積特征

四川盆地下三疊統(tǒng)嘉陵江組主要發(fā)育有碳酸鹽巖、碎屑巖、蒸發(fā)巖等三大類巖石，其中碳酸鹽巖和蒸發(fā)巖分布廣泛，碎屑巖分布較為局限，多分布在四川盆地東南部地區(qū)，根據(jù)巖石類型、沉積構(gòu)造和生物化石等相標(biāo)志將四川盆地下三疊統(tǒng)嘉陵江組劃分為碳酸鹽臺地沉積體系和碎屑巖—碳酸鹽混積沉積體系［8］，各類沉積體系特征如下。

2.1 碎屑巖—碳酸鹽混積沉積體系

該沉積體系在四川盆地分布較為局限，主要分布在盆地西南部或西部地區(qū)，由于該區(qū)靠近康滇古陸和龍門山島鏈，距陸緣碎屑的供應(yīng)區(qū)較近，加上水體淺，因此形成了一套以混積潮坪沉積為主體的碎屑巖—碳酸鹽混積沉積體系。縱向上混積潮坪主要發(fā)育于嘉一至嘉二段，以碳酸鹽與陸源碎屑交互沉積為特征?；旆e潮坪可進(jìn)一部分為混積潮上坪和混積潮間坪兩種亞相?；旆e潮上坪由紫紅色泥巖夾紫紅色薄層粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖和泥晶灰?guī)r沉積組成，偶含石膏斑塊;混積潮間坪由紫紅色泥巖與紫紅色薄層粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、泥晶灰?guī)r等互層沉積，偶含石膏斑塊;混積潮坪沉積中發(fā)育波狀、透鏡狀和脈狀層理及羽狀交錯層理等沉積構(gòu)造。

圖1 四川及鄰區(qū)海域早三疊世嘉陵江組巖相古地理圖Fig.1Lithofacies and palaeogeography of Jialingjiang Formation of early Triassic in Sichuan Basin

2.2 碳酸鹽臺地沉積體系

碳酸鹽臺地沉積體系可進(jìn)一步分為開闊臺地、局限臺地和蒸發(fā)臺地等三種相類型。

開闊臺地相在研究區(qū)較為發(fā)育，縱向上主要分布于嘉一段和嘉三段，該相帶海水水體循環(huán)良好，鹽度正常，生物較豐富，主要由淺灰色、灰色中—厚層狀泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)泥晶灰?guī)r、鮞粒灰?guī)r、砂屑生屑灰?guī)r組成。開闊臺地相可進(jìn)一步分為臺內(nèi)淺灘和灘間海兩種亞相。臺內(nèi)淺灘亞相主要由淺灰色中厚層狀亮晶鮞?；?guī)r、亮晶生屑鮞?；?guī)r或礫屑鮞粒灰?guī)r組成，發(fā)育有楔狀和槽狀交錯層理等沉積構(gòu)造。灘間海亞相是開闊臺地相帶中分布于淺灘亞相之間的大面積低能環(huán)境沉積，主要以泥晶灰?guī)r、含生物泥晶灰?guī)r及含顆粒泥晶灰?guī)r為主要特征，該亞相中主要發(fā)育有水平層理，產(chǎn)有孔蟲、雙殼類、腹足類化石。

局限臺地相在研究區(qū)也較發(fā)育，縱向上主要分布于嘉二段、嘉四段和嘉五段。局限臺地相可分為潟湖、潮坪和臺內(nèi)雛灘三種亞相。局限瀉湖主要處于局限臺地內(nèi)潮下低能的地區(qū)，潟湖中水體循環(huán)受限，水動力能量低，以靜水沉積為主，水平層理常見，由微晶灰?guī)r微相、含云灰?guī)r微相、球粒泥晶灰?guī)r、含膏云質(zhì)微晶灰?guī)r等組成。潮坪是局限臺地內(nèi)部較發(fā)育的亞相，潮坪包括了潮間帶和潮上帶兩個沉積地帶。臺內(nèi)雛灘亞相比一般的臺內(nèi)“灘”的規(guī)模小，其分布范圍小、厚度薄，顆粒隙間充填物以亮晶為主。

蒸發(fā)臺地發(fā)育在海平面相對低的時期，臺地內(nèi)與廣海之間連通比局限臺地時期更加受阻，氣候炎熱干旱，蒸發(fā)作用強(qiáng)烈，因此以廣泛發(fā)育蒸發(fā)巖為特征。蒸發(fā)臺地相主要分布在嘉二段、嘉四段和嘉五段，蒸發(fā)臺地相主要由蒸發(fā)潮坪亞相構(gòu)成。

3 層序巖相古地理特征

3.1 層序地層劃分

早三疊世飛仙關(guān)末期整個上揚子海域發(fā)生過一次大規(guī)模海退和區(qū)域性暴露侵蝕作用，至嘉陵江初期發(fā)生廣泛海侵后才重新接受沉積。早三疊世嘉陵江組時期四川盆地主要為一套碳酸鹽巖臺地相沉積，該區(qū)主要發(fā)育有局部暴露層序不整合面和巖性巖相轉(zhuǎn)換界面等兩種類型的層序界面。以單井層序劃分和連井層序地層對比為基礎(chǔ)(圖2、圖3)，結(jié)合地震層序劃分，將四川盆地下三疊統(tǒng)嘉陵江組劃分出3個三級層序。嘉陵江組底部為區(qū)域性暴露不整合面，該界面屬Ⅰ型層序不整合界面，因此嘉陵江組最下部的一個三級層序(Sq1)屬Ⅰ型層序;嘉陵江組內(nèi)部為一套連續(xù)沉積，嘉陵江組中上部主要發(fā)育巖性—巖相轉(zhuǎn)換界面，這些界面屬Ⅱ型層序界面，因此嘉陵江組中上部的Sq2和Sq3屬Ⅱ型層序，據(jù)此建立了四川盆地下三疊統(tǒng)嘉陵江組三級層序地層格架。

圖2 四川盆地下三疊統(tǒng)嘉陵江組沉積相和層序地層綜合柱狀剖面圖(大深1井)Fig.2Comprehensive column of sedimentary facies and sequence stratigraphy of Jialingjiang Formation in Sichuan Basin(Well Dashen-1)

圖3 四川盆地下三疊統(tǒng)嘉陵江組層序?qū)Ρ群蛯有蚋窦芷拭鎴DFig.3The sequence stratigratic correlation and framework of Jialingjiang Formation in Sichuan Basin

3.2 層序巖相古地理特征

四川盆地下三疊統(tǒng)嘉陵江組地層發(fā)育齊全，分布面積大，地層可對比性強(qiáng)，具備在等時地層格架內(nèi)編制層序—巖相古地理圖的條件。本次研究過程中以三級層序體系域為等時地層單元，編制了地層等厚圖、灰?guī)r厚度及百分含量圖、白云巖厚度及百分含量、膏巖厚度及百分含量、砂泥巖厚度及百分含量等單因素基礎(chǔ)地質(zhì)圖件，取優(yōu)勢相為編圖要素，系統(tǒng)編制了層序格架內(nèi)各體系域單元的層序—巖相古地理圖［9］，在此基礎(chǔ)上對嘉陵江組巖相古地理特征及有利儲層分布進(jìn)行了探討。

3.2.1 嘉陵江組Sq1層序巖相古地理特征

Sq1—TST時期工區(qū)自西向東沉積相分區(qū)明顯。工區(qū)西南部雅安—樂山一帶由于距物源區(qū)較近，加上水體較淺，主要發(fā)育一套混積潮坪沉積體系，進(jìn)一步可細(xì)分為混積潮上坪和混積潮間坪兩個亞相。工區(qū)西北部廣元—成都一帶為局限瀉湖亞相沉積。工區(qū)中東部為大面積的開闊臺地沉積，在工區(qū)東部石柱—達(dá)縣等地發(fā)育大面積的淺灘沉積(圖4a)。Sq1—HST時期，由于全區(qū)海平面下降，主要為一套局限臺地相沉積，自西向東沉積相帶分區(qū)也很明顯，依次發(fā)育有混積潮坪、局限瀉湖和局限潮坪相沉積，其中在潼南、墊江等地發(fā)育有蒸發(fā)臺地相沉積(圖4b)。

3.2.2 嘉陵江組Sq2層序巖相古地理特征

圖4 四川盆地嘉陵江組Sq1巖相古地理圖Fig.4Lithofacies and palaeogeography map of Sq1 of Jialingjiang Formation in Sichuan Basin

圖5 四川盆地嘉陵江組Sq2巖相古地理圖Fig.5Lithofacies and palaeogeography map of Sq2 of Jialingjiang Formation in Sichuan Basin

圖6 四川盆地嘉陵江組Sq3巖相古地理圖Fig.6 Lithofacies and palaeogeography map of Sq3 of Jialingjiang Formation in Sichuan Basin

Sq2—TST時期工區(qū)自西向東沉積相分區(qū)較明顯。在工區(qū)西部成都、樂山和工區(qū)東北部開縣、通江一帶為局限臺地潮坪相沉積，工區(qū)其它地區(qū)為大面積的開闊臺地相沉積，在石柱、潼南等地發(fā)育有淺灘相沉積(圖5)。Sq2—HST時期工區(qū)總體以局限臺地沉積為主，工區(qū)西南部雅安、興文和工區(qū)東北部開縣、梁平一帶為局限潮坪亞相沉積。工區(qū)大部為局限瀉湖沉積，其中在鄰水、長壽等地發(fā)育有蒸發(fā)瀉湖亞相沉積(圖5)。

3.2.3 嘉陵江組Sq3層序巖相古地理特征

Sq3—TST時期工區(qū)自西向東沉積相區(qū)分明顯。從工區(qū)西部到東部依次發(fā)育有蒸發(fā)臺地—局限臺地—開闊臺地沉積，該時期工區(qū)東部淺灘沉積不發(fā)育。Sq3—HST:工區(qū)自西向東沉積相區(qū)分不明顯，工區(qū)大部分為局限潮坪亞相，在潼南—南充—南江一帶發(fā)育有蒸發(fā)潮坪亞相沉積(圖6)。

4 有利儲層分布及含油遠(yuǎn)景區(qū)帶預(yù)測

根據(jù)上述層序格架內(nèi)巖相古地理特征分析可以看出四川盆地下三疊統(tǒng)嘉陵江組縱向上明顯可以劃分為三次大的海侵—海退沉積旋回。不同體系域內(nèi)有利儲層類型和發(fā)育特征不同。海侵體系域時期，有利的儲層為開闊臺地淺灘亞相亮晶顆?；?guī)r儲層，該類儲層主要分布在四川盆地的東部和中部一帶。高位體系域時期，有利的儲層為局限臺地白云巖沉積，該類儲層在四川盆地的北部和東北部最為發(fā)育。此外由于受印支運動的影響，四川盆地形成了瀘州古隆起，在隆起周緣形成了巖溶型儲層。

圖7 四川盆地嘉陵江組儲層分布及含油遠(yuǎn)景區(qū)帶評價圖Fig.7Reservoir distribution and oil-gas prospect evaluation of Jialinjiang Formation in Sichuan Basin

以儲層分布為主要因素［10］，結(jié)合烴源巖、儲蓋層組合等條件分析，將四川盆地嘉陵江組含油遠(yuǎn)景區(qū)分為三類(圖7)。Ⅰ類型遠(yuǎn)景區(qū)分布在川東北達(dá)縣、開縣、鄰水到石柱一帶，該區(qū)淺灘顆粒儲層發(fā)育，屬Ⅱ類顆粒巖分布區(qū);同時該區(qū)白云巖儲層發(fā)育，大部分地區(qū)屬Ⅲ類白云巖分布區(qū);該區(qū)同時也是巖溶斜坡分布區(qū)，因此從儲層分布來講是四川盆地最有利的地區(qū)。該區(qū)在晚二疊世長興期—早三疊世飛仙關(guān)期，緊鄰城口—鄂西海槽和開江—梁平海槽區(qū)，上二疊統(tǒng)—下三疊統(tǒng)烴源巖條件較好，油源充足。此外在該區(qū)已發(fā)現(xiàn)多個嘉陵江組氣藏，因此綜合評價該區(qū)為四川盆地最有利的含油氣遠(yuǎn)景區(qū)帶。Ⅱ型遠(yuǎn)景區(qū)分布在川中合川、資中到川南高旬一帶，該區(qū)淺灘顆粒儲層發(fā)育，屬Ⅱ類顆粒巖儲層分布區(qū);該區(qū)白云巖屬Ⅱ—Ⅲ白云巖儲層發(fā)育區(qū)，該區(qū)同時也是巖溶斜坡分布區(qū)，因此從儲層分布來講是四川盆地較有利的地區(qū)。在該區(qū)也已發(fā)現(xiàn)了多個嘉陵江組氣藏，因此綜合評價該區(qū)為四川盆地較有利的含油氣遠(yuǎn)景區(qū)帶。Ⅲ類型遠(yuǎn)景區(qū)分布在川北到川西北一帶，該區(qū)儲層以Ⅱ類白云巖儲層為主，同時在川西北地區(qū)發(fā)育顆粒巖儲層，該區(qū)屬巖溶洼地分布區(qū)，綜合評價為Ⅲ類遠(yuǎn)景區(qū)帶。

5 結(jié)論

(1)四川盆地下三疊統(tǒng)嘉陵江組發(fā)育有碳酸鹽臺地相沉積體系和碎屑巖—碳酸鹽混積沉積體系以及混積潮坪、開闊臺地、局限臺地和蒸發(fā)臺地等四種相類型。

(2)四川盆地下三疊統(tǒng)嘉陵江組發(fā)育有局部暴露不整合和巖性巖相轉(zhuǎn)換界面等兩種類型的Ⅱ型層序界面，區(qū)域上將嘉陵江組劃分出3個三級層序和6個體系域。

(3)四川盆地嘉陵江組平面上自西向東相帶分異明顯，縱向上相帶演化明顯。其中海侵體系域以開闊臺地相沉積為主，在盆地東部和中部一帶發(fā)育有臺地淺灘相儲層;高位體系域時期以局限到蒸發(fā)臺地相沉積為主，在盆地北部和東北部發(fā)育有晶粒白云巖儲層。

(4)以儲層分布為主要依據(jù)，結(jié)合烴源巖、儲蓋層組合和成藏條件分析，將四川盆地嘉陵江組劃分為三類含油遠(yuǎn)景區(qū)帶，其中最有利的含油遠(yuǎn)景區(qū)帶位于川東北一帶。

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Characteristics of Sequence-based Lithofacies and Paleogeography，and Reservoir Prediction of the Jialingjiang Formation in Sichuan Basin

HU Ming-yi1，2WEI Guo-qi3LI Si-tian4YANG Wei3ZHU Lu1YANG Yun-hai1
(1.Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resource of Ministry of Education，Yangtze University，Jingzhou，Hubei 434023; 2.School of Geoscience，Yangtze University，Jingzhou，Hubei 434023; 3.Langfang Branch of Research Institute of Petroleum Exploration and Development，Petrochina，Langfang Hebei 065007; 4.China University of Geosciences，Beijing 100083)

The Jialingjiang Formation of Lower Triassic in Sichuan basin is composed of carbonate platform sedimentary system and carbonate-terrigenous clastic sedimentary system，and including four major sedimentary facies such as carbonate-terrigenous clastic tidal，restricted platform，open platform and evaporite platform.In the end of Feixianguan stage of Early Triassic，there was a large-scale regression and regional exposure and erosion in the Upper Yangtze maritime space，and until early Jialingjiang stage the Upper Yangtze maritime space undergoed extensive transgression and accepted the deposition again.Therefore，at the bottom of Jialingjiang Formation of Lower Triassic devel-oped partial exposure unconformity surface and inner of the Jialingjiang Formation mainly developed lithology-lithofacies transformational sequence interface.According to the tracing and recognition of sequence interface and through the sequence stratigraphy division of typical single-well and the sequence stratigraphy comparison of well tie，the Jialingjiang Formation of Lower Triassic in Sichuan basin can be devided into 3 third-order sequences.The sequence 1 which is located in the lower part of Jialingjiang Formation belongs to the typeⅠsequence，the sequence 2 and 3 in the middle and supreme part belongs to the typeⅡsequence.Based on the sequence stratigraphy division and sedimentary facies analysis，we first systematic compiled the sequence-lithofacies paleographic map of each system tract with the system tract as unit and analysed the characteristic of sequence-lithofacies paleographic of Jialingjiang Formation in the study area.It shows that from west to east in Sichuan Basin with a clear differentiation in the plane，in the vertical facies belt with a clear evolution.Open platform facies are dominated and oolitic shoal reservoirs are the most developed ones in the east and middle part of Sichuan basin during the trassgrassive system tracts，restricted and evaporite platform facies are dominated and dolomite reservoirs are the most developed ones in the north and north-east part of Sichuan basin during the highstand system tracts.It can be divided into three types oil prospect zone in Sichuan basin Primarily based on reservoir distribution，united of generating rock，reservoir-capping rock composition and forming conditions.The most favorable oil prospect zone is located in northeast Sichuan basin，because granule shoal reservoirs and dolomite reservoirs are the most favorable developed and it is also the karst slope distributed area.The more favorable oil prospect zone is from Hechuan in central of Sichuan to Gaoxun in south of Sichuan.This district developed the granule shoal reservoirs and dolomite reservoirs and we have found several accumulation of gas in Jialingjiang Formation，so it＇s the more favorable oil and gas prospect zone in Sichuan Basin.

Sichuan Basin;Jialingjiang Formation;sequence stratigraphy;lithofacies paleogeography;reservoir prediction

book=6,ebook=430

胡明毅男1965年出生教授博士生導(dǎo)師沉積學(xué)與層序地層學(xué)E-mail:humingyi65@163.com

P531TE122.2

A

1000-0550(2010)06-1145-08

①國家重大科技專項(編號:2008ZX05007-002-001)、國家“十五”科技攻關(guān)“克拉通盆地天然氣成藏規(guī)律與勘探技術(shù)研究”(編號:2004BA616A-03)“和中國石油化工股份有限公司科技項目(編號:P06081)聯(lián)合資助成果。

2009-09-08;收修改稿日期:2009-12-14