唐 宇

(中國石化西南油氣田分公司，四川成都610000)

1 巖相特征

四川海域在晚拉丁末期隆升前，中三疊統(tǒng)雷口坡組沉積的古地理和古環(huán)境主要為陸表海斷續(xù)淹沒的蒸發(fā)臺(tái)地，臺(tái)地由于受之前周邊造山帶構(gòu)造隆升、擠壓的影響，尤其是東南面江南古陸的隆升、雪峰古陸的急劇升起并向西北推覆、瀘州-開江水下隆起形成的影響，臺(tái)地整體由西高東低逐漸演化為東高西低的古地理格局，并形成次一級(jí)的臺(tái)內(nèi)隆凹，這些臺(tái)內(nèi)隆凹是后來蒸發(fā)臺(tái)地上潟湖、咸化鹽湖形成的基底。雷三—雷四段沉積期，咸化湖盆低凹處已隨東高西低格局的形成遷移到川中-川西的南充、成都一帶［1-2］。碳酸鹽巖成因?qū)W研究表明:咸化潟湖區(qū)域白云巖的成因主要有:由于高溫干旱蒸發(fā)濃縮所形成的高鎂鈣比率的海水，與先期水下碳酸鈣沉積物接觸，通過鎂鈣離子的交代可形成準(zhǔn)同生白云巖;在潟湖周邊及臺(tái)內(nèi)局部微隆起區(qū)域，脫離沉積水體的碳酸鹽巖，通過毛細(xì)管濃縮或蒸發(fā)泵作用也可以形成準(zhǔn)同生白云巖。川西地區(qū)在印支期海相沉積時(shí)，由于西側(cè)康滇古陸和龍門山-九頂山古島鏈的存在，阻滯了川西湖盆與松潘外海溝通，同時(shí)局部區(qū)域構(gòu)造升、降運(yùn)動(dòng)頻繁，干旱、潮濕氣候交替出現(xiàn)，導(dǎo)致湖盆水體進(jìn)退及含鹽濃度、溫度等沉積條件隨之發(fā)生周期性變化。因此，在雷口坡組內(nèi)形成多套白云巖-硬石膏巖為主的蒸發(fā)巖沉積組合旋回(圖1)。

2 雷口坡組頂部古風(fēng)化殼的形成

拉丁期末的“印支早期運(yùn)動(dòng)”使四川海域整體隆升［3］，海平面下降，雷口坡組暴露出地表、沉積區(qū)裸露，成巖環(huán)境轉(zhuǎn)為以風(fēng)化、大氣淡水作用為主的表生成巖作用環(huán)境，在雷口坡組頂部形成古風(fēng)化殼。在四川盆地主體范圍，古風(fēng)化殼侵蝕面主要涉及雷三—四段，向東在開江-瀘州古隆起一帶，侵蝕面涉及到了雷二段及以下地層(圖2)。

川西地區(qū)印支早期抬升幅度相對(duì)較小，暴露時(shí)間較短，野外露頭、鉆井及地震剖面揭示，雷口坡組頂部古風(fēng)化殼主要形成于雷四段的上部，厚度平均在50～80 m 之間，局部古構(gòu)造風(fēng)化剝蝕嚴(yán)重區(qū)風(fēng)化殼厚達(dá)100 m，風(fēng)化殼在空間上也具有碳酸鹽巖風(fēng)化殼3 層結(jié)構(gòu)，即風(fēng)化粘土層、風(fēng)化粘土層之下的半風(fēng)化灰?guī)r和白云巖層(滲流帶和潛流帶)、風(fēng)化層基巖(母巖)。只是由于該風(fēng)化殼形成后，在卡尼-瑞替期又經(jīng)歷了多期強(qiáng)烈、高頻動(dòng)蕩的水體進(jìn)退旋回及復(fù)雜的海陸轉(zhuǎn)換過程，因此風(fēng)化殼在地表殘積的粘土層難以保存，殘積的粘土只可能在半風(fēng)化層的滲流帶或潛流帶的溶蝕縫洞中有所殘存。

圖1 川西坳陷雷口坡組-馬鞍塘組地層綜合柱狀圖Fig.1 Columnar section of the Leikoupo Formation to the Ma’antang Formation in the western Sichuan Basin

圖2 四川盆地晚三疊世前古地質(zhì)示意圖Fig.2 The pre-Late Triassic paleogeologic map of the Sichuan Basin

3 影響風(fēng)化殼型儲(chǔ)層發(fā)育的主要因素

3.1 抬升暴露階段

3.1.1 古地貌因素

在抬升暴露階段，雷口坡組頂部碳酸鹽巖暴露地表后，大氣降水接觸碳酸鹽巖表面，一部分形成地表徑流向低洼處流出，另一部分受重力影響，沿巖石裂縫及原生孔隙向下滲流，滲流對(duì)巖石發(fā)生溶蝕，形成滲流帶;滲流向下流動(dòng)過程中，還受地層產(chǎn)狀、層間或?qū)觾?nèi)橫向孔縫的影響，流動(dòng)方向發(fā)生變化，匯聚形成橫向潛流，橫向潛流發(fā)生溶蝕，形成潛流帶，在滲流帶和潛流帶內(nèi)，原生空隙或裂縫遭到溶蝕擴(kuò)大，孔隙度增加，滲透性增大，形成連通性較好的孔、洞、縫系統(tǒng)。

四川盆地雷口坡組頂部古風(fēng)化殼主要發(fā)育3種巖溶地貌。在古隆起區(qū)為巖溶高地，古斜坡和坳陷方向則發(fā)育巖溶斜坡和巖溶洼地(圖2)。不同巖溶地貌區(qū)，碳酸鹽巖的溶蝕程度各異，儲(chǔ)集性能與成藏組合也不相同。巖溶高地溶蝕孔洞發(fā)育，但封蓋條件相對(duì)不足;巖溶高地邊緣和斜坡區(qū)是有利的溶蝕孔洞發(fā)育帶和儲(chǔ)集成藏帶;巖溶洼地區(qū)孔洞多被充填、連通性差。在巖溶斜坡和古隆起區(qū)均發(fā)現(xiàn)工業(yè)油氣藏，巖溶高地、巖溶斜坡和巖溶洼地3 個(gè)單元，工業(yè)油氣井鉆遇率分別為20%，52.9%和3.7%［1］，巖溶高地主要分布在瀘州古隆起和開江古隆起;川西地區(qū)除坳陷西緣處于巖溶洼地之外，大部分地區(qū)處于巖溶斜坡帶上。目前已在巖溶高地和斜坡區(qū)帶多口鉆井鉆揭雷口坡組頂風(fēng)化殼氣層，如元壩12 井、川科1 井和新深1 井等。

3.1.2 巖性因素

碳酸鹽巖的可溶程度與巖石性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有關(guān)，不同類型的碳酸鹽巖決定了其自身的可溶性。研究表明，在埋深不大的條件下碳酸鹽巖的溶解性為:石灰?guī)r＞白云質(zhì)灰?guī)r＞灰質(zhì)白云巖＞白云巖。在巖石致密程度相同或相近的情況下，巖石中方解石含量越高，溶解的程度越高，遭受溶蝕的程度越高，反之巖石的溶蝕程度不明顯。川西地區(qū)雷口坡組巖性主要為灰質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、泥微晶白云巖、粉-細(xì)晶白云巖與膏鹽巖的互層，總體可溶性較好。如新場構(gòu)造新深1 井鉆井揭示的雷口坡組頂部不整合面附近巖性主要為含灰質(zhì)粉-細(xì)晶白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，晶間廣泛發(fā)育多種類型孔隙，主要為晶間溶孔、溶洞及溶縫［4-5］(圖3)。

3.1.3 古氣候因素

古氣候?qū)︼L(fēng)化殼巖溶的發(fā)育有著非常重要的影響，其中大氣降水量和溫度起到了至關(guān)重要的作用，碳酸鹽巖的溶解作用和溶蝕作用與大氣降水量成正相關(guān)關(guān)系。在降水量豐富和暖濕帶，地表徑流、滲流和地下潛流對(duì)碳酸鹽巖的蝕變作用迅速，加速流體的循環(huán)，逐步形成一些巖溶地貌和巖溶標(biāo)志物。四川盆地在印支期處于近南緯赤道附近，氣候濕熱，在長期的淋濾、溶蝕過程中，雷口坡組形成了多層溶洞、溶孔發(fā)育帶。

3.2 深埋階段

深埋階段對(duì)雷口坡組頂部風(fēng)化殼儲(chǔ)層影響的主要因素有:深埋壓實(shí)和構(gòu)造斷裂導(dǎo)致的變質(zhì)作用和熱液作用。

印支晚期小塘子組沉積開始，雷口坡組頂部碳酸鹽巖風(fēng)化殼隨盆山轉(zhuǎn)換進(jìn)程，被陸相沉積物覆蓋。隨著上覆沉積物加厚，風(fēng)化殼逐漸進(jìn)入深埋壓實(shí)為主的后生成巖作用階段。一方面由于后期埋藏壓實(shí)、充填、膠結(jié)作用，使暴露成巖階段形成的孔縫洞空間遭到壓實(shí)充填減少;另一方面，隨著埋深加大，地溫升高，隨沉積物充填到早期各種縫孔洞中的海水、地層水及有機(jī)質(zhì)熱演化所產(chǎn)生的酸性流體等在新的環(huán)境下對(duì)碳酸鹽巖又起到溶解作用，促使碳酸鹽巖發(fā)生溶蝕，形成新的溶孔溶縫，對(duì)巖溶儲(chǔ)層的最終形成起到建設(shè)性的作用。采集的新深1 井雷四段3 個(gè)包裹體樣分析結(jié)果顯示，溶蝕孔洞中方解石晶體中鹽水包裹體均一溫度在115～145 ℃，說明雷四段內(nèi)發(fā)生溶蝕和方解石結(jié)晶的環(huán)境溫度是較高的，按四川盆地每百米地溫梯度3℃估算，此時(shí)雷口坡組應(yīng)處在3 000～4 000 m的埋深。

圖3 川西地區(qū)新深1 井巖溶特征Fig.3 Karst characteristics of the Well Xinshen-1 in the western Sichuan Basin

除深埋壓溶作用外，該階段川西地區(qū)還經(jīng)歷多期次強(qiáng)烈擠壓，形成多期次的裂縫體系。雷口坡組頂部風(fēng)化層形成深埋條件下的孔洞縫體系。其與早期孔洞縫體系的發(fā)育程度、深埋壓溶、后期構(gòu)造裂隙、地下熱液等多種深埋條件下發(fā)生的后生成巖作用密切相關(guān)，具有非選擇性溶蝕、巖溶類型多樣的特點(diǎn)。

現(xiàn)川西坳陷雷口坡組頂部埋深已超過5 000 m，較大的隱伏構(gòu)造帶有坳陷中央近東西向新場構(gòu)造帶、龍門山推覆帶前緣鴨河子構(gòu)造帶、坳陷東坡南北向構(gòu)造帶，這些構(gòu)造帶形成演化經(jīng)歷不同，斷裂體系、埋深壓實(shí)、地下流體體系不同，但都先后經(jīng)歷了抬升暴露溶蝕和深埋壓溶雙重成巖作用，可以推論在這些構(gòu)造帶上雷口坡組頂部發(fā)育的古風(fēng)化殼巖溶孔縫洞型儲(chǔ)層是相當(dāng)復(fù)雜的，只有研究清楚控制這類儲(chǔ)層發(fā)育的主控因素，才能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)儲(chǔ)層。

4 雷口坡組頂部古風(fēng)化殼儲(chǔ)層特征

4.1 巖石學(xué)特征及孔縫洞特點(diǎn)

通過對(duì)川西地區(qū)新深1 井、孝深1 井(圖3f)和川科1 井(圖3d)鉆井巖心、巖屑薄片鑒定，雷口坡組頂部風(fēng)化殼儲(chǔ)層巖性主要為含灰質(zhì)微-細(xì)晶白云巖及粒屑白云質(zhì)灰?guī)r;廣泛發(fā)育多種類型空隙，包括粒間溶孔、晶間溶孔、溶洞及溶縫，溶蝕縫洞普遍沿構(gòu)造縫、縫合線和其他各種類型的裂縫發(fā)育，形成裂縫的擴(kuò)大溶孔及串珠狀溶蝕孔縫儲(chǔ)集體［6］。如新深1 井在井深5 525 m附近巖心破碎，雷口坡組頂部不整合面上溶蝕縫洞發(fā)育，部分被巨晶淡水方解石半充填(圖3a)，這一特征與元壩12 井相似。在不整合面之下同樣發(fā)育多套古巖溶孔洞層，溶蝕不具組構(gòu)選擇性，孔洞分布也不具方向性。根據(jù)新深1 井薄片及巖心觀察及統(tǒng)計(jì)，在距雷口坡組頂部80 m 范圍內(nèi)，溶蝕孔洞縫發(fā)育(圖3e)如井深5 600～5 606 m取心段，巖心溶蝕孔、洞多呈蜂窩狀分布(圖3b，3c)。洞密度195.7～314.3 個(gè)/m，形狀為近圓形，大小2 mm ×2 mm～3 mm ×4 mm，部分被方解石充填;溶孔普遍可見，孔徑0.1～1.0 mm，最大1.8 mm，部分溶孔被方解石充填。裂縫也較常見，密度17～26條/m，縫長40～160 mm，縫寬0.2～1.2 mm，為中縫。這種孔隙特征幾乎是所有碳酸鹽巖風(fēng)化殼巖溶型油氣藏儲(chǔ)層的共性［7-8］。鉆井已證實(shí)，川西地區(qū)雷四段上部的粉-細(xì)晶白云巖、粒屑白云質(zhì)灰?guī)r是風(fēng)化殼巖溶層內(nèi)發(fā)育的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

4.2 風(fēng)化殼地震波形及波阻抗特征

川西坳陷三疊系海相碳酸鹽與陸相碎屑巖之間的分界在地震剖面上表現(xiàn)為一正強(qiáng)反射相位，該反射面是一穿時(shí)界面，在新場構(gòu)造新深1 井以西，該面削蝕天井山組和馬鞍塘組，向東漸次削蝕雷四、雷三段。該界面反射相位之下，在高分辨剖面上還可以隱約見一弱振幅窄相位反射，其間為負(fù)弱反射復(fù)相位，合成記錄標(biāo)定該復(fù)負(fù)相位是雷口坡組頂部風(fēng)化殼溶蝕帶的反映(圖4)。因此，可依據(jù)高分辨的地震剖面波形分析揭示不整合面的概貌。另外，雷四上部的風(fēng)化殼巖溶層整體表現(xiàn)為高阻抗背景下的相對(duì)低阻抗展布特征，橫向變化大，間夾“透鏡”狀、“蚯蚓”狀和“溶洞”狀的高阻抗薄層，因此可用波阻抗反演剖面來刻畫古巖溶面和預(yù)測(cè)巖溶儲(chǔ)層發(fā)育的有利區(qū)帶。

4.3 風(fēng)化殼電性特征

由于古風(fēng)化殼溶蝕縫洞內(nèi)可能殘留古風(fēng)化形成的粘土，鉆遇古風(fēng)化殼巖溶縫洞層段時(shí)自然伽馬(GR)曲線值會(huì)出現(xiàn)偏離平均值的高值波動(dòng)，這對(duì)應(yīng)于電阻率偏離平均值的低值波動(dòng)。川西地區(qū)雷口坡組四段上部主要為白云巖，巖性較單一，因此在雷口坡組頂部風(fēng)化殼附近電測(cè)曲線會(huì)發(fā)生明顯變化。一般具有相對(duì)低電阻率，深(RD)、淺(RS)側(cè)向電阻率出現(xiàn)明顯的幅度差，相對(duì)高自然伽馬，聲波時(shí)差值增大，密度值降低，補(bǔ)償中子值增大等特征［9］。本區(qū)川科1 井和新深1 井測(cè)井資料分析表明，雷口坡組頂不整合面亦主要表現(xiàn)為低電阻率、相對(duì)高自然伽馬。如川科1 井井深5 652 m附近電阻率由3 488 Ω·m 下降到629 Ω·m，自然伽馬值由39.5 API 上升到49.1 API;新深1 井在深度5 525 m RD 值由255 Ω·m 下降到45 Ω·m，自然伽馬由66 API 上升到116 API;在5 542～5 548(6 m厚)，5 587～5 592(5 m 厚)及5 600～5 605 m(5 m厚)等井段可以識(shí)別出相似的特征。

圖4 川西地區(qū)雷口坡組頂?shù)卣鸱瓷洳ㄌ卣髌拭鍲ig.4 Seismic reflection profile of the top Leikoupo Formation in the western Sichuan Basin

5 結(jié)論

油氣勘探成果證明:世界大型油氣盆地均發(fā)育有碳酸鹽巖古風(fēng)化殼含油氣儲(chǔ)層(體)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，其中有20%～30%與區(qū)域不整合面有關(guān)［7］。雷口坡組頂部風(fēng)化殼在川西地區(qū)展布面積大，地震預(yù)測(cè)有利區(qū)帶的面積就有5 100 km2，目前鉆揭與風(fēng)化殼溶蝕相關(guān)的裂縫-孔隙型儲(chǔ)層累計(jì)厚度就達(dá)60～80 m，儲(chǔ)層類型主要為裂縫-孔隙型，實(shí)驗(yàn)平均孔隙度5.9%，平均滲透率2.54 ×10-3μm2(據(jù)新深1 井)，物性較好。在孝泉構(gòu)造上川科1井雷口坡組頂部已獲突破，測(cè)試獲產(chǎn)能86.8 ×104m3/d［10-11］。新場構(gòu)造上新深1 井也見良好顯示，正待測(cè)試。成藏條件分析認(rèn)為在川西坳陷除了大新場構(gòu)造帶外，龍門山推覆帶前緣的鴨河子構(gòu)造帶、坳陷東坡的南北向構(gòu)造帶雷口坡組頂部也發(fā)育古風(fēng)化殼巖溶型儲(chǔ)層，成藏條件優(yōu)越，目標(biāo)眾多，勘探潛力巨大。

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