謝圣陽 ，王興志 ，梅秋勇 ，霍飛 ，李勇 ，陳玉巧

（1.西南石油大學油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川 成都 610500；2.西南石油大學地球科學與技術學院，四川 成都 610500；3.中國石化中原油田分公司濮東采油廠，河南 濮陽 457001）

21世紀初，在四川盆地北東部開江-梁平陸棚兩側的飛仙關組顆粒灘中，油氣勘探獲得重大突破，先后發(fā)現(xiàn)了龍崗、羅家寨、渡口河、鐵山坡、七里北、黃龍和普光等多個大中型和特大型氣田，探明儲量近萬億立方米，表明該地區(qū)顆粒灘中的油氣勘探具有較大的潛力［1-4］；但該陸棚東側大灣區(qū)塊南部飛仙關組地層中的勘探失利表明，顆粒灘發(fā)育與展布特征的認識不清將嚴重阻礙研究區(qū)飛仙關組氣藏后期氣藏的勘探與開發(fā)。前人研究多認為顆粒灘的發(fā)育與展布主要受到相對海平面變化［5］、古地貌［6］、基地斷裂［7］、潮汐及洋流變化［8］等多種因素的共同控制；同時許多學者也對研究區(qū)內的層序地層特征進行了研究，認識各異［9-11］。層序地層作為海平面變化的良好指示標志，與顆粒灘的發(fā)育與分布有著密切聯(lián)系。因此，本文在巖心和野外露頭剖面精細觀察描述的基礎上，綜合利用地質、測井等資料，結合前人的研究成果，開展川東北宣漢-達縣地區(qū)下三疊統(tǒng)飛仙關組層序地層格架下顆粒灘特征研究，以期為研究區(qū)內飛仙關組顆粒灘氣藏的勘探與開發(fā)提供一定地質依據。

1 區(qū)域地質概況

宣漢-達縣地區(qū)位于四川盆地東北部，屬于上揚子碳酸鹽巖臺地的一部分［12］。區(qū)域構造上位于大巴山前緣弧形褶皺帶與川東褶皺帶的交會處，北側為米倉山前緣構造帶，東段為大巴山前緣推覆構造帶，西鄰川中平緩構造帶，東側及南側為川東斷褶構造帶，地表及地腹構造關系復雜，構造形跡多樣［13］。研究區(qū)飛仙關組以發(fā)育臺地邊緣顆粒灘沉積為主要特征，主要分布在開江-梁平陸棚兩側，其中PG地區(qū)為區(qū)內顆粒灘儲層最好地區(qū)，天然氣探明儲量近4×1014m3。區(qū)內飛仙關組地層出露完整，由于遠離物源區(qū)，由康滇古陸和龍門山島鏈帶來的陸源碎屑難以大量帶至該環(huán)境中，導致飛一段—飛二段的分段性不明顯，因此可劃分為飛一二段、飛三和飛四段。飛仙關組地層與下伏長興組地層以及上覆嘉陵江組地層均呈整合接觸。飛一二段巖性以灰色、深灰色泥晶灰?guī)r及晶粒、溶孔狀、鮞粒、殘余藻屑白云巖為主，形成于臺地邊緣暴露淺灘環(huán)境之中；飛三段為臺地內部沉積，巖性為灰色、深灰色中至厚層狀含泥灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、白云巖夾少量的鮞?；?guī)r、云巖；飛四段由于填平補齊作用，川東北碳酸鹽臺地沉積環(huán)境趨于均一，為臺地蒸發(fā)巖沉積環(huán)境，沉積一套紫紅色泥巖、泥質灰?guī)r、云質灰?guī)r夾石膏層。

2 層序地層分析

2.1 三級層序劃分

在前人研究成果［14-18］、野外露頭層序調查、覆蓋區(qū)鉆井資料分析基礎上，根據層序界面屬性、巖性特征以及在測井曲線和地震剖面上的不同響應特征，按照Moore及Schlager提出的碳酸鹽巖層序劃分標準［19-20］，將川東北宣漢-達縣地區(qū)飛仙關組內部劃分為2個三級層序（TSQ1，TSQ2）和8個體系域，同時共識別出3個Ⅱ型層序界面，分別位于飛一段底部、飛二段頂部以及飛四段頂部（見圖1、圖2）。

圖1 宣漢-達縣地區(qū)飛仙關組地震地層綜合解釋剖面

2.2 三級層序演化特征

2.2.1 TSQ1層序演化特征

TSQ1層序由飛仙關組一段和二段構成，可識別陸棚邊緣體系域、海侵體系域、早期高位體系域以及晚期高位體系域。陸棚邊緣體系域位于飛一段底部，以深灰色薄層泥晶灰?guī)r夾薄層泥質云巖為主，為臺地邊緣灘間海沉積。海侵體系域由飛一段下部組成，在PG2井大致相當于5 132～5 208 m井段，厚約76 m（見圖2），為灘間海沉積，形成一系列向盆地方向逐漸加厚的退積型巖石組合。高位體系域由飛一段上部、飛二段組成，在PG2井大致相當于4 772～5 132 m井段，厚約360 m，可以分為早期高位（EHST）和晚期高位（LHST）2個階段；其中EHST碳酸鹽巖產率不高，沉積作用緩慢，臺地內部發(fā)育追補型加積作用，沉積多以富泥、貧粒的準層序為主，臺地邊緣沉積中含有少量早期海底膠結物；LHST海平面相對下降，水體循環(huán)趨于穩(wěn)定，碳酸鹽巖產率增加，形成向上變淺的并進型沉積旋回（見圖1），沉積物以富粒、貧泥為特征，臺地邊緣早期海底膠結物較少；此階段主要發(fā)育碳酸鹽巖臺地邊緣顆粒灘沉積，為鮞粒灘儲層發(fā)育區(qū)。

圖2 PG2井層序及沉積相綜合柱狀圖

2.2.2 TSQ2層序演化特征

TSQ2層序由飛仙關組三段和四段構成，同樣可識別陸棚邊緣體系域、海侵體系域、早期高位體系域以及晚期高位體系域。層序底界面為巖性巖相轉換面，界面之下為灰白色中層狀砂屑云巖，為臺地邊緣沉積；界面之上為深灰色薄層狀泥質云巖，顯示海侵初期沉積。陸棚邊緣體系域主要發(fā)育一套灰—褐灰色泥質云巖沉積，臺地邊緣和臺內高處常發(fā)育顆?；?guī)r，其發(fā)育的灘體進積特征較明顯；海侵體系域由飛仙關組三段中下部構成，在PG2井大致相當于4 734～4 758 m井段，厚約24 m，為潮坪、瀉湖沉積（見圖2）；高水位體系域與飛三段上部及飛四段相對應，在PG2井大致相當于4 650～4 734 m井段，厚約84 m，巖性為紫紅色泥巖、泥質云巖、泥質灰?guī)r夾石膏層，為碳酸鹽巖潮坪、蒸發(fā)坪沉積。

3 層序格架下的顆粒灘基本特征

根據野外實測剖面、鉆井資料，結合巖性、巖相以及層序界面等特征，用過MB3井、DW102井、PG102-1井、PG304-1井剖面建立飛仙關組層序地層格架（見圖3）。結果表明：1）研究區(qū)飛仙關組地層保存完整，未出現(xiàn)大規(guī)模的暴露侵蝕以及無沉積作用；2）顆粒灘微相主要發(fā)育于TSQ1層序的高位體系域以及TSQ2層序的早期高位體系域，海侵基本不發(fā)育；3）TSQ2層序晚期高位體系域在區(qū)域上有較好的對比性，為一套紫紅色泥巖、泥質灰?guī)r、泥質云巖夾石膏層，為區(qū)域性蓋層。

圖3 川東北宣漢-達縣地區(qū)飛仙關組層序地層格架

3.1 顆粒灘縱向沉積特征

在碳酸鹽巖臺地沉積環(huán)境中，海平面一般表現(xiàn)為快速海侵和緩慢海退的特征［21］。海侵初期，由于快速海侵使相對海平面上升速率快，造成可容空間與沉積物供給量比值（A/S值）達到最大，不利于顆粒灘的發(fā)育。只在臺地邊緣的局部微地貌高地，受浪基面的影響，顆粒灘開始生長。高位體系域時期，相對海平面由緩慢上升轉變?yōu)殚_始下降，沉積物供給速率與可容空間的增長速率相適應，顆粒灘在局部高地不斷加積生長，沉積基準面水體能量持續(xù)升高，最終暴露于海平面之上，灘體停止生長。因此顆粒灘是向上變淺的沉積序列（見圖4）。同時由于沉積微地貌差異，導致單灘體的厚度變化較大（1～15 m）。在灘體頂部，由于沉積基準面離海平面很近，可容空間小，灘體易暴露于海平面而停止生長，導致單灘體厚度薄，一般小于10 m。同時在灘體發(fā)育的過程中，由于次一級海平面的頻繁升降變化，顆粒灘在垂向上相互疊置可形成厚度較大的向上變淺、變粗的臺緣灘體，最大厚度可達400 m（見圖5）。

3.2 顆粒灘橫向發(fā)育特征

在碳酸鹽巖臺地沉積環(huán)境中，隨著海平面的高頻度升降變化，浪基面能夠影響的水體范圍也相應發(fā)生改變［22］。

圖4 PG6井TSQ1高位體系域沉積序列

在海侵過程中，由于海平面上升，波浪能量僅能夠影響水下局部高地；在海退過程中，隨著灘體的不斷建造，沉積基準面能量不斷升高，波浪的影響范圍將由水下高地向高地周緣擴大，優(yōu)先在局部高地形成的灘體發(fā)生側向遷移，導致臺緣帶灘體橫向上大規(guī)模連片發(fā)育，呈席狀展布（見圖5）。

圖5 臺地邊緣灘體橫向遷移示意

在研究區(qū)內部沿著臺緣帶延伸方向，顆粒灘發(fā)育具有以下特征：在TSQ1層序海侵體系域晚期，海平面上升速率變緩，處于水下微地貌高地北部毛壩地區(qū)，位于浪基面附近，顆粒灘優(yōu)先開始生長；晚期高位體系域時期，位于普光南邊的老君廟地區(qū)顆粒灘才開始發(fā)育。表明研究區(qū)內古地貌有向南傾伏的特點，導致顆粒灘發(fā)育層位向南爬升（見圖5）。同時縱向上顆粒灘發(fā)育具有繼承性，如MB4井與PG2井始終發(fā)育顆粒灘，表明顆粒灘的建造速率與基底的沉降速率一致。橫向上顆粒灘分布不穩(wěn)定，如PG8井區(qū)顆粒灘不發(fā)育，表明沉積時為古地貌洼地。

3.3 不同體系域下的顆粒灘展布特征

TSQ1層序的高位體系域時期，飛仙關組受持續(xù)海侵作用，研究區(qū)呈現(xiàn)出東淺西深的沉積格局，自西向東依次發(fā)育陸棚—斜坡—臺地邊緣—局限臺地—蒸發(fā)臺地相沉積（見圖6a）。臺地邊緣顆粒灘大量發(fā)育，主要分布于PG主體地區(qū)、DW地區(qū)以及MB地區(qū)，灘體連片生長，沉積厚度巨大，呈北西—南東向條帶狀展布；同時在北部的FSL地區(qū)以及南部的LJM地區(qū)也有少量灘體發(fā)育，面積較小。灘體巖石類型主要為亮晶殘余鮞粒云巖、溶孔亮晶殘余含礫鮞粒云巖以及少量亮晶砂屑云巖，儲集物性較好。

圖6 不同體系域下顆粒灘展布特征

TSQ2層序的早期高位體系域時期，研究區(qū)古地理格局發(fā)生了重大變化，由于填平補齊作用，西部陸棚變淺演變?yōu)殚_闊臺地，PG主體演變?yōu)榫窒夼_地（見圖6b）。顆粒灘主要是繼承臺緣灘體而發(fā)育的臺內點灘沉積，分布范圍較為局限，主要分布在PG5—PG2—PG4井區(qū)、MB4—MB6—MB8井區(qū)及 MK1—MB2井區(qū)，大致呈北東—南西向分布。灘體巖石類型主要為鮞粒云巖、砂屑云巖、鮞?；?guī)r及砂屑灰?guī)r。

4 結論

1）根據地震地層綜合解釋剖面，結合巖性以及測井曲線特征，將川東北宣漢-達縣地區(qū)飛仙關組劃分為2個三級層序（TSQ1，TSQ2）和8個體系域，其中TSQ1與TSQ2兩個三級層序均由陸棚邊緣體系域、海侵體系域、早期高位體系域以及晚期高位體系域構成。同時識別出長興-飛仙關組界面處為Ⅱ型層序界面，局部存在同生期的短暫暴露侵蝕；TSQ1與TSQ2層序間為巖性巖相轉換面。

2）顆粒灘沉積主要發(fā)育于TSQ1層序的高位體系域以及TSQ2層序的早期高位體系域，海侵期基本不發(fā)育。灘體縱向上具有向上變粗、變厚，但單灘體厚度變化大的特點；橫向上灘體沿臺緣帶大面積展布，但分布不穩(wěn)定，發(fā)育層位具有向南爬升的特點。

3）TSQ1層序的高位體系域時期，研究區(qū)自西向東依次發(fā)育陸棚—斜坡—臺地邊緣—局限臺地—蒸發(fā)臺地相沉積，臺地邊緣顆粒灘大規(guī)模連片分布，沉積厚度大，呈北西—南東向條帶狀展布；TSQ2層序的早期高位體系域時期，研究區(qū)古地理格局發(fā)生了重大變化，主要發(fā)育臺內點灘沉積，灘體沉積厚度較小，大致呈北東-南西向分布。

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