楊 雨 鐘 原

1. 中國石油西南油氣田公司 2. 中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院

0 引言

四川盆地下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組占到全盆地海相碳酸鹽巖層系資源量的近12%，是盆地內(nèi)重要的勘探目標(biāo)層系，先后發(fā)現(xiàn)了包括渡口河、羅家寨、鐵山坡、普光和龍崗在內(nèi)的一系列大型鮞灘氣藏[1-5]，目前四川盆地西北部雙魚石、劍閣、九龍山地區(qū)多口井于飛仙關(guān)組見良好的油氣顯示，這揭示出四川盆地西北部地區(qū)飛仙關(guān)組同樣具備良好的油氣勘探潛力及前景[6-7]?？碧缴a(chǎn)對新鉆井的單井地質(zhì)分析工作時(shí)效性要求高，在鉆井取心資料普遍較少的情況，如何快速準(zhǔn)確地判斷及劃分單井沉積相成為了亟待解決的科研生產(chǎn)問題。因此系統(tǒng)總結(jié)并建立不同沉積相帶典型的常規(guī)測井響應(yīng)特征是一項(xiàng)基礎(chǔ)且重要的工作，其結(jié)果可以直接運(yùn)用到新鉆井的地質(zhì)研究中，避免以往沉積相研究工作中過度依賴巖心、巖屑以及多種測井資料的情況，由此將大大提高研究效率。針對四川盆地北部地區(qū)飛仙關(guān)組不同沉積相典型測井響應(yīng)特征進(jìn)行梳理和總結(jié)，發(fā)現(xiàn)各測井相具有區(qū)域可對比性，所預(yù)測沉積相與實(shí)際沉積相匹配度較高，應(yīng)用效果較好。該方法具有較強(qiáng)的可操作性，可應(yīng)用于灘相儲(chǔ)層精細(xì)刻畫及沉積環(huán)境分析等工作中。

1 沉積格局概述

1.1 沉積相類型及模式

晚二疊世長興期四川盆地北部地區(qū)在拉張應(yīng)力作用下形成開江—梁平海槽[8-12]，進(jìn)入三疊紀(jì)飛仙關(guān)期基本繼承了長興期巖相古地理格局[4,13-14]。盆地西南側(cè)以陸源碎屑沉積為主，向東至盆地中部過渡為海陸交互混積沉積，盆地東北部以碳酸鹽巖臺(tái)地、臺(tái)地邊緣、斜坡、海槽沉積為特征（圖1）。在四川盆地北部地區(qū)，可進(jìn)一步劃分為開闊臺(tái)地、局限臺(tái)地、蒸發(fā)臺(tái)地等（圖2）。開闊臺(tái)地包括臺(tái)內(nèi)灘和開闊海亞相，局限臺(tái)地包括潮坪和潟湖亞相，蒸發(fā)臺(tái)地主要包括潮坪亞相；臺(tái)地邊緣相主要包括臺(tái)緣灘和灘間海亞相；斜坡相及盆地相不易進(jìn)一步劃分出亞相類型，但總體反映相對較深水的沉積特征。

1.2 沉積相平面展布及演化特征

圖1 四川盆地飛仙關(guān)組早期沉積相展布圖

圖2 四川盆地飛仙關(guān)組早期SW-NE向沉積模式圖

四川盆地北部地區(qū)飛仙關(guān)組沉積期總體為一次大規(guī)模的海退過程，表現(xiàn)為盆地、斜坡逐漸退縮、消亡[15-16]，臺(tái)地逐漸擴(kuò)展，因此飛仙關(guān)組早期相帶分異程度最大，臺(tái)地、臺(tái)地邊緣、斜坡、盆地分帶明顯（圖2）。飛一—飛二期為一個(gè)次級海侵—海退旋回，飛一期依然為“三隆三洼”格局，但開江—梁平海槽和川中鹽亭—潼南臺(tái)洼規(guī)模減小、水體深度明顯變淺，鮞粒灘主要分布在臺(tái)洼和海槽周緣的臺(tái)緣帶。飛二期大體繼承了飛一期的沉積格局，開江—梁平海槽規(guī)模進(jìn)一步縮小，至飛二末期基本消亡殆盡，鹽亭—潼南臺(tái)洼也逐漸消亡，為一填平補(bǔ)齊過程，鮞粒灘依然分布在臺(tái)洼和海槽周緣；飛三—飛四期為另一個(gè)次級海侵—海退旋回，飛三期整個(gè)臺(tái)地均一化，鮞灘大面積分布。飛四期演化為局限臺(tái)地和蒸發(fā)臺(tái)地沉積，局部發(fā)育鮞粒灘。

2 各沉積相帶測井響應(yīng)特征

2.1 沉積相（亞相）微觀特征

2.1.1 盆地相

四川盆地北部地區(qū)盆地相發(fā)育在開江—梁平海槽內(nèi)，指水深在風(fēng)暴浪底以下的近線狀展布的深水沉積區(qū)，水深一般大于200 m。該環(huán)境水體深度大，水動(dòng)力條件極差，水體循環(huán)基本停滯，幾乎無底棲生物的存在，主要沉積物是表層海水懸浮物、浮游生物產(chǎn)生的遠(yuǎn)洋沉積物和由各種密度流向深水搬運(yùn)的臺(tái)地碳酸鹽巖以及少量的火山屑。沉積物一般色暗、粒細(xì)、水平層理發(fā)育，巖性以深灰、灰黑色薄層頁片狀泥晶灰?guī)r夾褐色薄層鈣質(zhì)泥巖為主（圖3a, b）。

2.1.2 斜坡相

主要發(fā)育在臺(tái)地兩側(cè)的凹陷或海槽邊緣，水動(dòng)力條件總體較弱，間歇性的風(fēng)暴作用可在短時(shí)間內(nèi)形成較高能沉積環(huán)境。主要由紫紅色、黃灰色薄層—頁狀泥灰?guī)r、灰質(zhì)泥巖組成，發(fā)育有毫米級水平紋層和滑動(dòng)變形層理（圖3c, d），為典型低能斜坡環(huán)境下的產(chǎn)物。

2.1.3 臺(tái)地邊緣相

臺(tái)地邊緣相位于臺(tái)地與斜坡之間的轉(zhuǎn)換帶，也是淺水沉積和深水沉積之間的變換帶，水動(dòng)力能量較高，是波浪作用改造強(qiáng)烈的高能沉積環(huán)境，主要亞相類型為臺(tái)地邊緣灘（壩），為臺(tái)地迎風(fēng)邊緣高能沉積環(huán)境，受風(fēng)浪和潮汐作用影響。巖性主要為淺灰色中至厚層狀亮晶鮞?；?guī)r（圖3e），溶蝕孔、洞發(fā)育。

2.1.4 臺(tái)地相

臺(tái)地相是四川盆地北部地區(qū)飛仙關(guān)組沉積的主體相帶，是晴天浪底之上淺水環(huán)境中的碳酸鹽巖沉積，沉積厚度從幾十米到數(shù)百米不等。包括開闊臺(tái)地、局限臺(tái)地以及蒸發(fā)臺(tái)地，由于所處地貌位置水動(dòng)力強(qiáng)度、蒸發(fā)強(qiáng)度的差異，會(huì)形成眾多的亞相類型。但總體來說主要包括臺(tái)內(nèi)灘、灘間海+開闊海、潮坪+潟湖等亞相類型。巖性種類較多，包括亮晶鮞粒灰（云）巖、泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)泥巖、膏質(zhì)泥巖、粉晶云巖、粉砂巖、泥巖等。

1）臺(tái)內(nèi)灘亞相

臺(tái)內(nèi)灘位于臺(tái)地上沉積地貌相對高部位，長期處于浪基面之上，水動(dòng)力相對較強(qiáng)。巖性主要為亮晶鮞?；遥ㄔ疲r，與臺(tái)地邊緣灘主要區(qū)別在于單灘體規(guī)模及累計(jì)厚度相對較小。成像測井上表現(xiàn)為高阻薄層夾低阻厚層或低阻薄層夾高阻厚層，可見多個(gè)灘體疊置的特征，單灘體厚度0.25～1 m（圖 3f）。

2）灘間海+開闊海亞相

灘間海與開闊海均是臺(tái)地內(nèi)部相對低洼、水體較深的區(qū)域，整體位于浪基面以下，能量較低，區(qū)別僅在于受灘體的圍限程度不同。巖性為泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r等。成像測井上表現(xiàn)為高阻—低阻薄互層，水平層理發(fā)育（圖3g），反映低能的靜水沉積特征。

3）潮坪+潟湖亞相

潮坪、潟湖代表淺水—極淺水的沉積環(huán)境，二者通常相伴生，并且在氣候相對干旱的情況下，難以從沉積特征上予以區(qū)分。巖性包括紫紅、灰紫色泥質(zhì)泥晶灰?guī)r、薄層生屑灰?guī)r、灰質(zhì)泥巖、膏質(zhì)泥巖、粉晶云巖、粉砂巖、泥巖等。成像測井上可清晰看到水平紋層發(fā)育以及石膏結(jié)核的出現(xiàn)，表現(xiàn)為低阻—高阻薄互層（圖3h）；隨著干旱程度的加大，部分區(qū)域可見薄層泥晶云巖夾厚層石膏的特征，表現(xiàn)為低阻薄層夾高阻厚層（圖3i）。

2.2 測井相模型及可對比性分析

結(jié)合巖心、薄片、成像測井資料，在對各沉積相帶（亞相）特征進(jìn)行識別的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步梳理總結(jié)出所對應(yīng)的測井相類型（圖4）。

盆地相以Guan5井為典型代表，可見盆地相的縱向位置總體位于自然伽馬的相對高值區(qū)（圖3a, b，圖4a），曲線呈鋸齒狀且正向漂移明顯，與上覆層段曲線特征存在明顯差異，整體表現(xiàn)為一近似漏斗的形態(tài)（圖4a, b）。位于早期開江—梁平海槽內(nèi)部的多口鉆井自然伽馬曲線均具有相似特征，橫向可對比性較好（圖5），自然伽馬值范圍介于40 ～ 110 API。

圖3 四川盆地北部地區(qū)飛仙關(guān)組各類沉積相典型巖心、成像特征圖

圖4 四川盆地北部地區(qū)飛仙關(guān)組各類沉積相（亞相）典型測井相特征圖

斜坡相以HL8井為代表，縱向上比較自然伽馬值相對較高（圖3c，圖4a），曲線表現(xiàn)為高頻齒化漏斗或箱型，最低值與最高值之間波動(dòng)幅度較大（圖4a, b）。通過多口鉆井的自然伽馬曲線連井對比發(fā)現(xiàn)該斜坡相測井響應(yīng)特征橫向可對比性較強(qiáng)（圖6），自然伽馬值范圍大體介于25～60 API之間。

臺(tái)地邊緣相以QLB1井為典型，反映臺(tái)地邊緣灘亞相的巖心對應(yīng)的自然伽馬值極低（圖4a），曲線表現(xiàn)為微齒化箱型，無較大波動(dòng)（圖4a, b）。通過多口鉆井的自然伽馬曲線連井對比發(fā)現(xiàn)該臺(tái)地邊緣灘亞相測井響應(yīng)特征橫向可對比性較強(qiáng)（圖7），自然伽馬值范圍介于10～25 API。

臺(tái)地相以LG9井為典型，將臺(tái)地相中各類亞相的典型取心段及成像測井段標(biāo)定到自然伽馬曲線上（圖4a），臺(tái)內(nèi)灘總體位于自然伽馬低值區(qū)，曲線呈現(xiàn)高頻齒化箱狀的特征（圖4a, b）；灘間海與開闊海在成像上均表現(xiàn)為高阻—低阻薄互層，但在自然伽馬曲線上其范圍及形態(tài)具有一定差異，部分區(qū)域自然伽馬值較大，呈指狀或鋸齒狀，正向漂移幅度較大，反映能量更低，因此將其定為開闊海（圖4a, b）。另一部分自然伽馬呈低幅度變化的齒化特征，將其定為灘間海沉積（圖4a, b）?？梢娫谧匀毁ゑR曲線上，灘間海、開闊海相對可進(jìn)行區(qū)分；潮坪+潟湖位于臺(tái)內(nèi)灘亞相之上，所對應(yīng)的自然伽馬曲線特征明顯，呈指狀及鋸齒狀，具有明顯的大幅度正向漂移特征（圖4a, b）。

圖6 四川盆地北部地區(qū)飛仙關(guān)組斜坡測井相橫向?qū)Ρ葓D

通過自然伽馬曲線連井對比發(fā)現(xiàn)各亞相所對應(yīng)測井相在多口井具有相似性，橫向可對比性較好（圖8），自然伽馬值范圍上，臺(tái)內(nèi)灘介于10～25 API，灘間海介于25～35 API，開闊海介于35～55 API，潮坪+潟湖介于35～88 API。

3 應(yīng)用效果

以巖性剖面相對精細(xì)的鉆井為例，從縱向及橫向兩個(gè)方面來對測井相與沉積相的匹配關(guān)系進(jìn)行應(yīng)用效果分析。

3.1 測井相與沉積相縱向匹配關(guān)系

從開江—梁平臺(tái)盆東西兩側(cè)各選取了代表井QLB1、TS4井，分別采用測井相、巖性剖面對沉積相進(jìn)行劃分（圖9）。結(jié)果顯示，采用兩種方法所劃分出的沉積相（亞相）匹配度較高，七里北1井匹配度為68.2%，鐵山4井匹配度為78.7%，可見測井相對沉積相的識別具有較高準(zhǔn)確性。

圖7 四川盆地北部地區(qū)飛仙關(guān)組臺(tái)地邊緣灘測井相橫向?qū)Ρ葓D

圖8 四川盆地北部地區(qū)飛仙關(guān)組臺(tái)地測井相橫向?qū)Ρ葓D

3.2 測井相與沉積相橫向匹配關(guān)系

通過LG11—LG9—LG2—LG10井連井沉積相剖面以及測井相剖面對比分析（圖10）。LG11井整體處于臺(tái)地相區(qū)，實(shí)際沉積相較于測井相解釋結(jié)果，其臺(tái)內(nèi)灘亞相要少一些；LG9，LG2井分別處于臺(tái)地、臺(tái)地邊緣相區(qū)，沉積相與測井相解釋結(jié)果基本一致，僅在中下部有部分潮坪+潟湖亞相未被準(zhǔn)確識別；LG10井處于盆地相區(qū)，實(shí)際沉積相與測井相解釋結(jié)果吻合度較高，區(qū)別僅在于中上部實(shí)際臺(tái)內(nèi)灘亞相要少一些（圖10）。

結(jié)果表明，橫向上自臺(tái)地至盆地區(qū)沉積相（亞相）與測井相變化趨勢基本一致，各井僅在局部層段其巖性所反映的沉積相與測井相存在差異，表明測井相模式在四川盆地北部地區(qū)各相帶內(nèi)識別準(zhǔn)確性較高，結(jié)合地層厚度和宏觀沉積相帶的規(guī)律變化能夠用于快速的沉積相識別。

4 結(jié)論

1）四川盆地北部地區(qū)飛仙關(guān)組沉積相（亞相）對應(yīng)的不同的測井響應(yīng)特征。盆地相自然伽馬曲線呈鋸齒狀且正向漂移明顯，整體表現(xiàn)為一近似漏斗的形態(tài)自然伽馬值范圍大體介于40～110 API之間；斜坡相自然伽馬曲線表現(xiàn)為高頻齒化漏斗或箱型，自然伽馬值范圍大體介于25～60 API之間；臺(tái)地邊緣灘亞相自然伽馬曲線表現(xiàn)為微齒化箱型，自然伽馬值范圍大體介于10～25 API之間；臺(tái)內(nèi)灘亞相自然伽馬曲線呈現(xiàn)高頻齒化箱狀的特征，自然伽馬值范圍為10～25 API；灘間海亞相自然伽馬曲線呈低幅度變化的齒化特征，自然伽馬值范圍為25～35 API；開闊海亞相自然伽馬曲線呈指狀或鋸齒狀，正向漂移幅度較大，自然伽馬值范圍為35～55 API；潮坪 +潟湖亞相呈指狀及鋸齒狀，具有明顯的大幅度正向漂移特征，自然伽馬值范圍為35 ～ 88 API。

圖9 四川盆地北部地區(qū)飛仙關(guān)組測井相與沉積相縱向?qū)Ρ葓D

圖10 四川盆地北部地區(qū)飛仙關(guān)組測井相與沉積相橫向?qū)Ρ葓D

2）測井相模型識別準(zhǔn)確度較高，縱向上測井相與沉積相匹配度均接近70%及以上，橫向上也能較為準(zhǔn)確地識別不同沉積相區(qū)的沉積相及亞相類型，宏觀上與實(shí)際沉積相變化基本趨于一致。

3）四川盆地北部地區(qū)飛仙關(guān)組不同沉積相（亞相）測井相模型具有較強(qiáng)的可操作性和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，能夠快速應(yīng)用于新鉆井飛仙關(guān)組的前期沉積環(huán)境研究工作中，避免對于巖心資料的過度依賴，提高研究效率及準(zhǔn)確性。