苑保國

（中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院）

川中地區(qū)上三疊統(tǒng)四級層序研究及對油氣勘探的意義*

苑保國

（中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院）

川中地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組四級層序的地層劃分未統(tǒng)一，極大制約了該地區(qū)進一步勘探工作。本次研究充分利用測井、鉆井及地震等資料，首次采用希臘字母△logR方法識別四級層序界面，在最大湖泛面的標定準確性上進一步提高，并在此基礎上，劃分出12個四級層序，建立起較為合理的四級層序地層對比格架，初步分析了各四級層序在川中地區(qū)的分布特征，識別出其沉積與剝蝕范圍，最后指出層序與油氣的關系，為川中地區(qū)須家河組的進一步深化勘探奠定了基礎。圖7參8

△logR方法 四級層序 上三疊統(tǒng) 川中地區(qū)

0 引言

自2006年中國石油西南油氣田公司公布了四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組內部地層的命名和劃分新方案后，基本統(tǒng)一了須家河組內部各段的分層問題，并在三級層序地層的劃分上形成了統(tǒng)一認識，川中地區(qū)須家河組可劃分為4個三級層序，其中層序1相當于須一段，層序2相當于須二和須三段，層序3相當于須四和須五段，層序4相當于須六段。隨著科研與生產工作的深入，以三級層序為單元的研究已經(jīng)不能滿足目前川中地區(qū)勘探工作的需要，因此近幾年來研究工作加大了以四級層序（體系域）為單元的研究力度，但由于不同研究者采用了不同的層序地層學理論及劃分標準，造成川中地區(qū)須家河組的四級層序地層劃分比較混亂，尤其在最大湖泛面的位置確定上，存在著較大的爭議。成都理工大學的劉家鐸［1］和西南石油大學的蔣裕強教授［2］將須家河組地層劃分成10個中期旋回；西南石油大學的彭軍教授［3］則劃分為13個中期旋回，中石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院楊威等［4］認為是12個四級層序（一個四級層序近似對應于一個中期旋回）。四級層序劃分的不一致性制約著該地區(qū)下一步的勘探工作。

本次研究在2006年劃分方案的基礎上，采用經(jīng)典層序地層學理論結合一些新的分析方法識別與劃分四級層序界面，通過本次研究，從測井、鉆井和地震等方面出發(fā)，完成了川中地區(qū)四級層序的識別與劃分，較為準確的識別出最大湖泛面的位置，建立起較為合理的四級層序地層格架，為該地區(qū)的深入勘探工作奠定了基礎。

1 四級層序界面的識別

層序界面的識別對于建立高精度的層序地層格架具有重要的意義［5］。盆地分析過程中準確地分析各級層序地層單位的沉積構成及其相互關系的關鍵在于對不同級別界面的識別［6］。盡管不同層序界面的成因、性質存在差異，但它們在巖心資料、鉆井資料、測井曲線以及地震剖面等方面均存在特定的識別標志。此次研究充分利用這些信息，對工區(qū)各種關鍵的四級層序界面（初始洪泛面、最大洪泛面）和基準面旋回進行識別。

1.1 四級層序界面的測井識別

測井資料的縱向分辨率要遠高于地震資料，結合鉆井取心、露頭等資料，可進行高精度全井段的地層對比分析。本次研究除了常規(guī)的測井曲線分析，主要利用△LogR方法進行層序地層界面的識別和劃分［7］。

（1）△LogR方法的原理及適用性問題

該方法又稱聲波曲線和電阻率曲線交匯法，△LogR代表聲波時差（刻度左大右?。┡c電阻率對數(shù)曲線的幅度差，在泥巖較為發(fā)育的層段，無論從巖性變化，還是常規(guī)測井曲線上，進行層序的劃分都較為困難。鑒于泥巖生成環(huán)境的不同制約著其有機碳含量的多少，可以采用有機碳來判斷層序的構成。因此引入△LoR值的方法來估算有機碳含量，從而進行層序的判斷。一般情況下△LogR與烴源巖中的有機碳總量（TOC）成正比關系。在層序地層格架中，TOC在垂向上的分布呈周期性變化，TOC的峰值與最大湖泛面（CS段）對應，TOC的低谷則對應于層序界面，而高位體系域較快的沉積物稀釋作用、湖侵體系域較高的沉積速率和低位體系域較淺的水體都會使TOC減少。

△LogR方法適用于盆地內的正常沉積地層，這種沉積地層的水深在垂向上存在明顯的深淺變化，這種變化將影響沉積地層中的TOC值。須家河組一、三、五段為湖相沉積，二、四、六段為陸湖過渡相沉積，存在水體的深淺變化，所以適用該種方法。

（2）△LogR方法的應用

威東6井位于研究區(qū)的南部，層序三沉積時期發(fā)育了濱淺湖泥巖和灘壩沉積，威東6井層序三的CS段的△logR處于高值，而該層序的頂?shù)撞繉摹鱨ogR為零（圖1）。

本次劃分方案與以往層序界面劃分的差異性主要體現(xiàn)最大湖泛面的位置的厘定方法更加科學、準確。以廣安102井為例，以往的層序劃分方案中（圖2左），該井層序二的最大湖泛面位置定在最大泥巖段的中間（深度2287 m），經(jīng)本次研究，利用△LogR方法判定，最大泥巖段雖然泥巖厚度達到最大，但是有機質含量并不高，其有機質含量在2258.5 m深度才達到最大，所以最大湖泛面上移28.5 m比較合理（圖2右）。

圖1 威東6井ΔlogR與層序界面、CS段對應關系

圖2 以往最大湖泛面劃分與本次方案的差別（廣安102井）

1.2 四級層序界面的鉆井識別

除了利用大量的測井信息外，借助鉆井資料能夠比較直觀的了解地層情況。鉆井識別主要是識別巖相突變或者巖性突變面，研究區(qū)內四級層序界面兩側的地層常常形成于不同的環(huán)境，故而在巖性剖面上常?？梢杂^察到相的突變現(xiàn)象。這種突變主要有兩種情況：當可容納空間急劇減小時，水體急劇水退，因而造成陸相紅色泥巖或著淺水相的綠色泥巖直接覆蓋在深水相的暗色泥巖之上，這種現(xiàn)象多出現(xiàn)于一個層序的高位體系域與下一個層序的低位體系域之間過渡段，該現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)于廣安—西充—蓬萊鎮(zhèn)—簡陽一線以南地區(qū)的珍珠沖組底部（圖3A），或著淺水相大套砂礫巖沉積覆蓋在深水相的暗色泥巖之上，這種現(xiàn)象多見于川中地區(qū)北部及川西北地區(qū)（圖3B）；當可容納空間急劇增加時，水體急劇水進，因而造成深水相直接覆蓋在淺水相之上，這種現(xiàn)象多出現(xiàn)于一個層序的低位體系域與該層序的湖侵體系域之間過渡段，該現(xiàn)象多發(fā)現(xiàn)于川中地區(qū)須三段和須五段地層的底部界面，其湖相沉積覆蓋在三角洲相沉積之上（圖3C）。

圖3 層序界面巖性特征

1.3 四級層序界面的地震識別

在地震剖面上，層序界面在盆地邊緣和局部隆起等高部位容易識別，往往表現(xiàn)為地層不整合或者假整合，在盆地內部，尤其是較為平緩的川中地區(qū)，更多表現(xiàn)為整合接觸。但通過對貫穿整個四川盆地的主干地震大剖面反射特征及接觸關系分析，川中地區(qū)須家河組地層在地震剖面上也可識別出削截、上超等形式的不整合反射。

川中地區(qū)須家河組層序一（須一段）底界削截下伏中三統(tǒng)雷口坡組（圖4），并由西向東逐漸上傾尖滅；層序二低位體系域（須二段）地層不斷自西向東上超到層序一（須一段）地層之上（圖5）；層序二的高位＋湖侵體系域（須三段）地層與下伏地層在川中地區(qū)主要表現(xiàn)為整合關系，而在盆地西部為下超，在盆地東部為上超；層序三低位體系域（須四段）、層序三的高位＋湖侵體系域（須五段）和層序四（須六段）地層在川中地區(qū)也表現(xiàn)為整合關系，而在盆地西部下超于下伏地層，其頂部地層在盆地西部均有不同程度的削截。

2 四級層序的識別

四級層序的識別也就是體系域的識別，識別體系域的關鍵是要劃分出層序內部的初始湖泛面和最大湖泛面。工區(qū)內初始湖泛面的界面上下沉積環(huán)境具有明顯的差異，界面之下多是三角洲平原或前緣沉積，準層序組一般為進積－加積式疊加，界面之上變?yōu)檩^深水的湖泊沉積，準層序組為退積式疊加，總體上沉積物粒度向上變細；最大湖泛面巖性以細粒泥巖或者頁巖為主，界面之下為退積式準層序組，界面之上為進積－加積式準層序組，不僅在地震上容易識別，連續(xù)性好、反射能量強，適合全區(qū)的對比追蹤。

圖4 87CZD06地震剖面特征

根據(jù)初始湖泛面、最大湖泛面的識別原則及準層序組的疊加樣式，可以將研究區(qū)內的大部分層序劃分出三種體系域：低位體系域、湖侵體系域和高位體系域，但部分地區(qū)由于地勢較高未沉積低位體系域，或者局部地區(qū)由于后期構造運動的抬升作用造成了高位體系域的部分或者全部剝蝕。

圖5 2008DCZ035地震剖面特征

本次劃分方案與以往體系域劃分相比，主要更正了川中部分地區(qū)在體系域識別上存在的問題。

以公1井為例，以往的層序劃分中（圖6左），層序二劃分出了高位體系域，但通過本次研究，原本劃分為高位體系域的地層其實是一套退積式準層序組，并且這套地層頂部的有機質含量剛剛達到最大值，所以說層序二的高位體系域并不存在，以往被劃分為高位體系域的地層其實屬于湖侵體系域（圖6右）。

圖6 以往體系域劃分與本次方案的差別（公1井）

3 四級層序地層格架的建立

通過對各種四級層序界面標志的識別，建立起川中地區(qū)須家河組四級層序地層格架，川中地區(qū)須家河組可識別出13個四級層序界面，進而劃分出12個四級層序（體系域）（表1），雖然四級層序的劃分個數(shù)與中石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院楊威等人一致，但由于本次研究綜合采用了不同的分析方法，尤其在該地區(qū)首次采取△LogR方法，因此對四級層序界面（尤其是最大湖泛面）的位置標定更加科學、準確，劃分結果較為可靠，研究表明除了部分地區(qū)未沉積低位體系域和局部地區(qū)高位體系域遭剝蝕外，研究區(qū)內其它地區(qū)體系域發(fā)育比較完全。

4 層序內地層分布特征

通過對川中地區(qū)上三疊統(tǒng)的層序劃分與對比，基本認識了上三疊統(tǒng)須家河組各個體系域（四級層序）內地層的平面展布特征，從殘厚圖可以看出，須家河組地貌總體呈東高西低的箕狀，沉積厚度西部較大，北、東、南部地區(qū)相對較薄，各層序呈向東減薄的貝殼狀分布特征。川中地區(qū)須家河組地層厚度變化范圍為300～1500 m。層序一和層序二地層自西向東、向南逐層超覆在雷口坡組之上，層序三和層序四地層自東南向西北方向剝蝕程度逐漸加劇。

層序一時期，沉積范圍僅局限在華鎣山以西、瀘州古隆起以北地區(qū)，川中地區(qū)厚度相對較穩(wěn)定，沉降中心位于都江堰附近。低位和湖侵體系域的局部高部位，如廣安、合川、潼南、安岳和遂寧等部分地區(qū)未能接受沉積，到了高位體系域，如龍16—思依1—龍崗39—川巴88一帶和龍崗、營山、蓬萊鎮(zhèn)、安岳等部分地區(qū)，則遭受了不同程度的剝蝕；層序二時期，沉積范圍在層序一的基礎上進一步擴大，東部進入川東地區(qū)，南部進入蜀南地區(qū)北部，沉降中心北移到江油附近，低位體系域的沉積尖滅線位于古14—羅13—廣探1一帶。湖侵和高位體系域時期沉積范圍進一步向東、向南擴展，南部地區(qū)普遍接受沉積；層序三時期，受龍門山構造帶的抬升影響，沉降中心南移到隆豐地區(qū)，川中地區(qū)地層厚度變化較大，川中地區(qū)各個體系域的西北緣均遭受不同程度的剝蝕；層序四時期由于受印支晚幕構造運動影響，沉降中心進一步南移至邛西地區(qū)，川中地區(qū)的西北部和其它部分地區(qū)普遍遭受了嚴重的剝蝕，沉積厚度總體自面北向東南方向變厚。

表1 川中須家河組層序地層格架表

5 層序地層格架的研究對油氣勘探的意義

層序地層格架對油氣勘探的意義主要體現(xiàn)在層序格架內部體系域與油氣的關系，油氣分布與體系域的關系往往比較緊密［8］。

川中地區(qū)上三疊統(tǒng)各個層序的低位體系域普遍發(fā)育分流河道和河口壩等三角洲相砂體，砂層厚，物性好，前一個層序的湖侵體系域和高位體系域的湖相暗色泥巖作為優(yōu)質烴源巖，生成大量油氣可運移到該體系域砂體中，同時其被本層序的湖侵體系域的湖相泥巖封蓋保存，容易聚集成藏，統(tǒng)計結果也表明該體系域油氣顯示頻繁（圖7），各個層序的低位體系域（須二段、須四段和須六下亞段）控制著油氣在縱向上的分布，同時層序二、層序三、層序四的低位體系域的含油氣性呈現(xiàn)逐漸變差的趨勢；湖侵體系域（須三下亞段、須五下亞段）和高位體系域（須三上亞段和須五上亞段）屬于湖相沉積，雖然砂體發(fā)育規(guī)模不大，物性較差，但鉆井證實，在局部地區(qū)也可出現(xiàn)疊置連片的灘壩分布，這些灘壩砂體直接被烴源巖包圍接觸，烴源巖中生成的天然氣優(yōu)先向這些砂體進行近源充注，使之源內成藏，形成自生自儲的巖性油氣藏聚集帶。

6 結論

通過對川中地區(qū)須家河組四級層序界面在鉆井、測井、地震等方面的識別，建立起了川中地區(qū)比較合理的四級層序地層格架，本次劃分方案與以往劃分的差異，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①采用△LoR分析方法重新厘定了最大湖泛面的位置，方法更加科學、準確；②更正了川中部分地區(qū)在體系域識別上存在的問題，研究表明部分地區(qū)高位體系域缺失。并且初步分析了各個四級層序內地層的分布特征及油氣在層序格架內的分布規(guī)律，從而為川中地區(qū)須家河組的進一步深化勘探奠定了良好的地質基礎。

圖7 不同體系域的產油井數(shù)量占總產油井的比例（HST—高位體系域，TST—湖侵體系域，LST—低位體系域）

1 劉家鐸，孟萬斌，王峻，等.四川盆地中西部地區(qū)上三疊統(tǒng)層序地層及沉積相研究［R］.內部報告，2008，8.

2 蔣裕強，牟中海，陶艷忠，等.安岳—合川地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組層序地層與沉積相研究［R］.內部報告，2008，8.

3 彭軍，何琰.包界地區(qū)須家河組層序地層劃分與有利相帶研究［R］.內部報告，2007，6.

4 楊威，應丹琳.四川盆地川中地區(qū)上三疊統(tǒng)層序地層格架及沉積相研究，內部報告，2009，9.

5 姜在興，向樹安，陳秀艷.淀南地區(qū)古近系沙河街組層序地層模式［J］.沉積學報，2009，27（5）：931－938.

6 王鴻禎，史曉穎.沉積層序及海平面旋回的分類級別［J］.現(xiàn)代地質，1998，12（1）：1－16.

7 操應長，姜在興，夏斌.聲波時差測井資料識別層序地層單元界面的方法、原理及實例［J］.沉積學報，2003，21（2）：318－323.

8 宋國奇，紀友亮，趙俊青.不同級別層序界面及體系域的含油氣性［J］.石油勘探與開發(fā)，2003，30（3）：32－35.

（修改回稿日期 2013－10－15 編輯 王曉清）

國家“十二五”科技重大專項“四川盆地巖性油氣藏富集規(guī)律與目標評價”（2011ZX05001－005）和中國石油股份有限公司“十二五”科技項目“四川前陸盆地油氣富集區(qū)帶、重大目標優(yōu)選及勘探配套技術研究”（2011B－0405）資助。

苑保國，男，1978年出生，博士；主要從事層序地層學及沉積學方面研究。地址：（610041）成都市高新區(qū)天府大道北段12號中國石油科技大廈勘探開發(fā)研究院。電話：（028）86015202。E－mail：yuanbaoguo＠petrochina.com.cn