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        四川盆地南部地區(qū)上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組沉積微相研究

        2020-07-14 13:31:28李明隆譚秀成李延鈞
        特種油氣藏 2020年3期
        關(guān)鍵詞:蜀南泥晶長(zhǎng)興

        李明隆,譚秀成,李延鈞,江 林,胡 麗

        (1.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都 610500;2.中國(guó)石油集團(tuán)碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室西南石油大學(xué)研究分室,四川 成都 610500;3.成都創(chuàng)源油氣技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司,四川 成都 610500;4.中國(guó)石油西南油氣田分公司,四川 瀘州 646000)

        0 引 言

        海相碳酸鹽巖一直是油氣勘探開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)[1-3],而顆粒灘為海相碳酸鹽巖研究中重要的勘探對(duì)象[4-6]。四川盆地的多層系勘探實(shí)踐表明,顆粒巖與儲(chǔ)層密切相關(guān)[7-19]。四川盆地南部(蜀南)地區(qū)長(zhǎng)興組即為此類(lèi)勘探的典型實(shí)例。已有研究表明,蜀南地區(qū)長(zhǎng)興組巖溶型儲(chǔ)集層主要發(fā)育于顆粒灘中[20],因而,對(duì)該地區(qū)顆粒巖發(fā)育分布規(guī)律的研究顯得尤為重要。然而,該地區(qū)相關(guān)研究極為匱乏,雖然鉆井較多,但時(shí)間跨度大、資料品質(zhì)參差不齊、取心資料缺乏保護(hù)。鑒于此,在優(yōu)選原有鉆井取心資料的基礎(chǔ)上,結(jié)合新井的鉆井取心資料綜合分析,對(duì)蜀南長(zhǎng)興組沉積微相進(jìn)行了描述與劃分,并進(jìn)一步結(jié)合巖電響應(yīng)特征,建立了該區(qū)沉積相演化模式。

        1 區(qū)域地質(zhì)背景

        研究區(qū)位于蜀南地區(qū),大地構(gòu)造位置位于川中低緩褶皺帶南部和川南低陡褶皺帶北部。該地區(qū)受到深大斷裂及川中古隆起、瀘州古隆起的影響,呈現(xiàn)出隆坳相間的沉積格局[22]。此次研究選取資料保存較好、地層層序正常的153口鉆井,其中包括資料最為完整的41口重點(diǎn)井與巖心保存較好的9口取心井。

        研究區(qū)上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組地層由于相變與剝蝕的原因?qū)е潞穸炔町愝^大,高石梯—荷包場(chǎng)—丹鳳場(chǎng)—東山—花果山一帶的地層厚度較大,約為50~130 m,而研究區(qū)西部地層厚度較小,約為40~60 m。長(zhǎng)興組頂部與下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組不整合接觸[23],底部與上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M整合接觸。長(zhǎng)興組可劃分為長(zhǎng)一段和長(zhǎng)二段:長(zhǎng)一段厚度為20~50 m,下部巖性以泥巖、泥灰?guī)r為主,上部巖性以生屑泥晶灰?guī)r與泥晶生屑灰?guī)r為主;長(zhǎng)二段厚度為20~80 m,下部巖性以泥灰?guī)r、泥晶灰?guī)r為主,上部則主要為亮晶顆?;?guī)r、泥晶生屑灰?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r(圖1)。長(zhǎng)二段中上部多具有大氣淡水溶蝕特征,可見(jiàn)塑性角礫、粒內(nèi)溶孔、鑄??椎仍绯蓭r期大氣淡水淋濾的標(biāo)志。

        圖1 研究區(qū)典型巖性柱狀圖

        Fig.1 Typical lithologic column in the study area

        2 沉積特征及沉積相劃分

        2.1 沉積特征

        晚二疊世長(zhǎng)興期,蜀南地區(qū)受川中水下古隆起與瀘州古隆起的影響,處于水體相對(duì)較淺的碳酸鹽巖臺(tái)地環(huán)境,整體地貌呈東傾狀,局部存在微古地貌高地。研究區(qū)中東部沉積產(chǎn)物主要由顆?;?guī)r、礁灰?guī)r、泥晶灰?guī)r與泥質(zhì)灰?guī)r組成(圖2),而西部則主要由泥灰?guī)r、泥巖、泥質(zhì)粉砂巖與粉砂巖組成??v向上,長(zhǎng)興組由2個(gè)向上變淺的沉積旋回構(gòu)成,每個(gè)旋回下部主要以泥灰?guī)r、泥晶灰?guī)r為主,生屑含量較少,多為低能沉積物;中上部則為顆粒灰?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r等相對(duì)高能的沉積物為主,且可見(jiàn)塑性角礫、溶蝕孔洞等暴露巖溶的標(biāo)志,表明每個(gè)旋回晚期地質(zhì)體多處于海平面之上。

        (1) 顆?;?guī)r。巖石為灰色或褐灰色,顆粒含量大于50%,生屑顆粒主要為有孔蟲(chóng)、藻類(lèi)、介殼類(lèi),以及少量腕足類(lèi)、苔蘚蟲(chóng)、棘屑等。形成環(huán)境分為2種:一是形成于水體能量較低的淺灘邊緣環(huán)境或較深水的低能灘環(huán)境,顆粒間多為灰泥充填(圖2a、b);二是形成于水體能量較高的淺灘環(huán)境,顆粒間常被亮晶方解石膠結(jié)(圖2c、d)。顆?;?guī)r主要發(fā)育于長(zhǎng)二段中上部,少量發(fā)育于長(zhǎng)一段上部,多見(jiàn)溶蝕孔洞、塑性角礫等早成巖期暴露巖溶特征,是長(zhǎng)興組最重要的儲(chǔ)集巖類(lèi)。

        (2) 礁灰?guī)r。巖石呈灰色、深灰色,造礁生物主要為海綿,包括纖維海綿、硬海綿和串管海綿等;附礁生物主要為有孔蟲(chóng)、腕足、雙殼、苔蘚蟲(chóng)、棘皮、藻類(lèi)等;膠結(jié)物主要為灰泥(圖2e)。根據(jù)生物的主要造礁機(jī)理與研究區(qū)的古地理背景認(rèn)為,礁灰?guī)r屬于障積點(diǎn)礁。

        圖2 研究區(qū)長(zhǎng)興組儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

        (3) 生屑泥晶灰?guī)r。巖石呈深灰色,顆粒含量為25%~50%,生屑顆粒為有孔蟲(chóng)、藻類(lèi)、介殼類(lèi)、腕足類(lèi)、棘皮類(lèi)等,顆粒分選一般,部分具有一定磨蝕特征(圖2f、g),表明顆粒具有原地堆積與異地搬運(yùn)2種來(lái)源。該類(lèi)巖石主要發(fā)育于水動(dòng)力較低的環(huán)境中。

        (4) 含生屑泥晶灰?guī)r與泥晶灰?guī)r。巖石呈深灰色—黑灰色,生屑顆粒較為匱乏,顆粒含量小于25%,磨蝕特征不明顯,偶爾可見(jiàn)較完整的生屑顆粒,表明其顆粒多為原地形成(圖2h)。該類(lèi)巖石主要發(fā)育于低水動(dòng)力環(huán)境中。

        (5) 碎屑巖-混積巖。此類(lèi)巖石類(lèi)型的顏色一般較深,為深褐色—灰黑色(圖2i)。其主要出現(xiàn)在研究區(qū)西部,且具有越向西碳酸鹽巖組分含量越少,碎屑巖組分含量越高的趨勢(shì),均形成于低能環(huán)境。

        2.2 沉積相劃分

        通過(guò)對(duì)巖心、薄片觀察,結(jié)合測(cè)井、錄井等資料以及區(qū)域沉積背景分析,認(rèn)為蜀南地區(qū)長(zhǎng)興組為連陸碳酸鹽巖臺(tái)地沉積體系,分為半局限臺(tái)地相與潮控濱岸相,包括臺(tái)內(nèi)灘(礁)、半局限潟湖、碎屑潮坪3個(gè)亞相,以及多種微相(表1)。

        表1 研究區(qū)長(zhǎng)興組沉積相類(lèi)型劃分

        2.2.1 潮控濱岸

        潮控濱岸是指處于最高漲潮線至平均低潮線附近的淺水潮坪區(qū)域,沉積主要受到潮汐作用的改造,波浪影響微弱。蜀南地區(qū)晚二疊世長(zhǎng)興期的潮控濱岸相以碎屑潮坪沉積為主。

        碎屑潮坪亞相位于近濱岸地帶的淺海區(qū),向陸一側(cè)過(guò)渡為最高漲潮線之上的濱岸平原沉積,向海一側(cè)漸變?yōu)槠骄统本€之下的半局限臺(tái)地沉積。碎屑潮坪沉積物以泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和粉砂巖為主。根據(jù)沉積物巖性不同可細(xì)分為砂坪、砂泥坪、泥坪等微相類(lèi)型。

        該相帶在整個(gè)長(zhǎng)興組均有發(fā)育。蜀南地區(qū)主要分布在西部地區(qū),平行于西側(cè)康滇古陸軸線分布,陸源碎屑供應(yīng)充足,水動(dòng)力條件弱,主要沉積了一套細(xì)粒碎屑巖。

        2.2.2 半局限臺(tái)地

        半局限臺(tái)地為一個(gè)沉積水體較淺且相對(duì)平坦的地區(qū),向海方向受到局部水下正地貌的阻隔而受限,但受限程度一般,其水體很難達(dá)到石膏沉淀的鹽度,因而早期云化現(xiàn)象極為少見(jiàn)。蜀南地區(qū)半局限臺(tái)地相主要發(fā)育于潮控濱岸向海一側(cè),沉積物多樣,可劃分為臺(tái)內(nèi)灘(礁)、半局限潟湖等亞相。

        2.2.3 臺(tái)內(nèi)灘(礁)

        臺(tái)內(nèi)礁在研究區(qū)發(fā)育頻率不高,僅在研究區(qū)高石梯部分地區(qū)有所發(fā)現(xiàn),而且規(guī)模較小,為臺(tái)內(nèi)障積點(diǎn)礁,對(duì)微古地貌高地具有一定的加強(qiáng)作用,以下不再詳細(xì)描述,重點(diǎn)描述與儲(chǔ)層直接相關(guān)的臺(tái)內(nèi)灘相關(guān)沉積微相。

        (1) 蟲(chóng)屑灘微相。主要由亮晶有孔蟲(chóng)灰?guī)r組成,生物主要為有孔蟲(chóng)和各種生物碎屑顆粒,顆粒含量大于50%,有孔蟲(chóng)生屑含量占總生屑顆粒含量的50%以上,另見(jiàn)少量藻屑、棘屑等。蟲(chóng)屑多具有泥晶包鞘,部分因被完全泥晶化而無(wú)法識(shí)別其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。此類(lèi)蟲(chóng)屑灘形成的能量較高,巖性純凈度較高,膠結(jié)物多為亮晶方解石,常發(fā)育粒內(nèi)溶孔與鑄???。該微相單灘體厚度相對(duì)較大,常作為臺(tái)內(nèi)灘灘核。

        (2) 藻屑灘微相。主要由泥晶藻屑灰?guī)r及生屑泥晶灰?guī)r組成,顆粒含量為50%~80%,多為粗枝藻、二疊鈣藻等藻類(lèi)顆粒,藻屑含量占總生屑顆粒含量的50%以上,含有少量有孔蟲(chóng)、介殼類(lèi)、棘屑等生屑顆粒。此類(lèi)藻屑灘形成的能量相對(duì)較低,巖性純凈度較低,顆粒之間多充填灰泥,膠結(jié)致密,原生孔隙少見(jiàn)。該微相單灘體的厚度相對(duì)蟲(chóng)屑灘較薄,常作為臺(tái)內(nèi)灘翼,或者作為相對(duì)低能灘體的主體。

        (3) 灘間微相。灘間微相位于灘體之間相對(duì)低洼地區(qū),一般位于平均浪基面之下,水體相對(duì)較深,能量較低。沉積物以層薄、粒細(xì)、色暗為特征,巖石類(lèi)型以深灰色生屑泥晶灰?guī)r、含生屑泥晶灰?guī)r、泥晶灰?guī)r為主。

        2.2.4 半局限潟湖

        半局限潟湖主要處于平均浪基面以下的半局限臺(tái)地內(nèi)較低洼地區(qū),水體循環(huán)受到限制,環(huán)境能量低,以低能沉積為主。巖石類(lèi)型包括泥巖、泥灰?guī)r、泥晶灰?guī)r與少量生屑泥晶灰?guī)r。根據(jù)潟湖沉積物組分,可將其劃分為混積潟湖、灰質(zhì)潟湖等微相類(lèi)型。

        3 不同微相的儲(chǔ)集性能

        通過(guò)對(duì)蜀南地區(qū)長(zhǎng)興組不同沉積微相的物性統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),蟲(chóng)屑灰?guī)r(灘核)微相沉積的亮晶蟲(chóng)屑灰?guī)r具有最高的孔隙度和滲透率,平均孔隙度為3.25%,平均滲透率為6.580 mD。高能灘灘翼和低能灘藻屑灰?guī)r微相沉積的泥晶藻屑灰?guī)r,平均孔隙度為2.05%,平均滲透率為0.800 mD。灘間微相沉積的生屑泥晶灰?guī)r與含生屑泥晶灰?guī)r、泥晶灰?guī)r較為致密,平均孔隙度為1.12%,平均滲透率為0.140 mD?;屹|(zhì)潟湖微相沉積的生屑泥晶灰?guī)r與含生屑泥晶灰?guī)r、泥晶灰?guī)r物性參數(shù)極差,平均孔隙度為0.85%,平均滲透率為0.003 mD。

        受海平面高頻震蕩的影響,灘核與灘翼呈多期疊置關(guān)系,灘核部位的顆粒巖由于厚度大,原始孔隙度更易保存,而灘翼相對(duì)較差。灘核相對(duì)灘翼離海平面更近,最容易受到大氣淡水淋濾,且較多的原始孔隙也會(huì)成為溶蝕流體的通道,使得該類(lèi)微相儲(chǔ)層更為發(fā)育。

        4 沉積微相展布及演化模式

        4.1 電性特征

        在對(duì)取心井段巖石類(lèi)型與微相類(lèi)型識(shí)別的基礎(chǔ)上,建立測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)與微相間的關(guān)系,以此來(lái)對(duì)未取心井段進(jìn)行巖性解釋?zhuān)瑥亩M(jìn)行沉積相的縱橫向?qū)Ρ取S捎谘芯繀^(qū)巖石類(lèi)型多樣,單類(lèi)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)不具有典型特征,因此,此次研究采用多種測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)相結(jié)合的方式,并結(jié)合相應(yīng)的巖屑錄井,總結(jié)出不同微相的測(cè)井識(shí)別模型(表2)。

        表2 研究區(qū)長(zhǎng)興組主要沉積微相電性特征

        4.2 縱橫向展布

        研究區(qū)長(zhǎng)興組分為一段與二段2個(gè)成灘期,2次成灘期均發(fā)育多期單灘體??v向上,長(zhǎng)二段較長(zhǎng)一段灘體更發(fā)育、單灘體厚度更大,灘核部發(fā)育較高能的蟲(chóng)屑灘微相。橫向上局部微古地貌高地灘體更加發(fā)育,即研究區(qū)中東部位的灘體較西部更加發(fā)育(圖3)。

        4.3 平面展布

        基于研究區(qū)巖電模型解釋的各個(gè)單井巖性巖相與長(zhǎng)興組各個(gè)亞段的沉積厚度圖,結(jié)合地震解釋資料,繪制研究區(qū)長(zhǎng)一段與長(zhǎng)二段沉積微相平面分布圖(圖4)。分析發(fā)現(xiàn):受到川中古隆起與瀘州古隆起的影響,長(zhǎng)一段灘體分布范圍主要集中在高石梯、荷包場(chǎng)、丹鳳場(chǎng)區(qū)域,均為較低能的藻屑灘;長(zhǎng)二段沉積微相繼承了長(zhǎng)一段的沉積微相分布格局,但灘體分布范圍規(guī)模均大于長(zhǎng)一段,且有明顯向南、東方向遷移的趨勢(shì),長(zhǎng)二段灘體核部發(fā)育有較高能的蟲(chóng)屑灘微相,主要分布在高石001-X21井到包65井一線及包30、丹18井區(qū)。

        4.4 沉積相演化模式

        由于常處于浪基面附近,碳酸鹽巖臺(tái)地內(nèi)部微古地貌高地上顆粒灘類(lèi)的高能沉積較為發(fā)育[24]。在沉積過(guò)程中,顆粒灘的沉積速率較快,會(huì)使得該類(lèi)古地貌差異得到加強(qiáng)[25],因此,可以用顆粒灘厚度來(lái)恢復(fù)沉積期古地貌。根據(jù)各個(gè)單井縱向上與連井橫向上沉積微相分布特征,結(jié)合沉積期微古地貌特征,建立蜀南地區(qū)長(zhǎng)興組顆粒灘的沉積演化模式,可劃分2個(gè)階段。

        階段一為海侵階段—古隆起臺(tái)內(nèi)雛灘發(fā)育階段。長(zhǎng)一段沉積初期,四川盆地發(fā)生較大規(guī)模的海侵(三級(jí)海平面變化),海水從東部補(bǔ)給,沉積水體較深,總體處于平均浪基面之下。海侵初期受陸源碎屑的影響較大,以泥巖沉積為主,顆粒巖不發(fā)育,為半局限潟湖沉積。經(jīng)過(guò)海侵階段后,海平面開(kāi)始下降,局部微地貌高地開(kāi)始接受藻屑灰?guī)r沉積,形成雛灘,灘體規(guī)模不大。東部除臺(tái)內(nèi)灘沉積以外,以半局限潟湖沉積為主,在灘體發(fā)育較密集的區(qū)域可見(jiàn)灘間沉積(圖5)。

        階段二為海侵階段—臺(tái)內(nèi)灘發(fā)育階段。長(zhǎng)二段初期再次海侵,由于海平面的上升,開(kāi)始出現(xiàn)半局限潟湖、灘間夾顆粒灘沉積,混積潟湖和碎屑潮坪均出現(xiàn)向陸收縮。海侵之后,進(jìn)入長(zhǎng)興組最重要的成灘期。該階段,緩慢海退使得微古地貌高地處于海平面附近的高能帶,臺(tái)內(nèi)灘開(kāi)始大規(guī)模發(fā)育,沉積較低能藻屑灘的同時(shí),亦有大量較高能的蟲(chóng)屑灘沉積出現(xiàn),灘體之間多為灘間沉積微相(圖5)。

        圖3 威陽(yáng)17—高石28—高石17—高石001-X21井沉積微相連井對(duì)比

        Fig.3 Microfacies correlation across Well Weiyang17-Well Gaoshi28-Well Gaoshi17-Well Gaoshi001X21

        圖4 研究區(qū)長(zhǎng)興組沉積微相平面分布

        5 結(jié) 論

        (1) 晚二疊世長(zhǎng)興期蜀南地區(qū)位于連陸碳酸鹽巖半局限臺(tái)地內(nèi),受瀘州水下古隆起與樂(lè)山—龍女寺水下古隆起的影響,顆粒灘亞相主要分布于微古地貌高地之上,沉積產(chǎn)物以蟲(chóng)屑灰?guī)r、藻屑灰?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r、含生屑泥晶灰?guī)r、泥晶灰?guī)r為主。

        (2) 蜀南地區(qū)上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組縱向上由2個(gè)海侵—海退沉積旋回構(gòu)成,海侵半旋回以潟湖沉積為主,海退半旋回以顆粒灘沉積為主,根據(jù)巖性、單灘體厚度可進(jìn)一步劃分為蟲(chóng)屑灰?guī)r(灘核)、藻屑灰?guī)r(灘翼)與灘間3個(gè)微相。

        (3) 蜀南地區(qū)早二疊世長(zhǎng)興期沉積相帶受控于微古地貌高地,2次成灘期的沉積具有一定的繼承性,且長(zhǎng)二段沉積期高能相帶的沉積厚度與沉積范圍均明顯擴(kuò)大,且灘體有向南、東遷移的趨勢(shì)。

        (4) 受微古地貌與海平面升降影響,蜀南地區(qū)長(zhǎng)興組蟲(chóng)屑灰?guī)r沉積厚度大,原始孔隙度高且保存較好,距離海平面近,最容易受到大氣淡水淋濾影響,具有良好的儲(chǔ)集性能;灘翼微相內(nèi)的藻屑灰?guī)r相對(duì)蟲(chóng)屑灰?guī)r的物質(zhì)基礎(chǔ)較差,儲(chǔ)集性能次之;灘間微相以及潟湖相的沉積產(chǎn)物均不具有儲(chǔ)集性能。

        圖5 研究區(qū)長(zhǎng)興組沉積相演化模式

        Fig.5 Sedimentary facies evolution pattern of Changxing Formation in the study area

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