嚴(yán) 威 鐘 原 周 剛 陳友蓮 和 源 王文之 李亞丁 陳 曦 郗 誠(chéng)
中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院
四川盆地海相碳酸鹽巖層系所含資源量占常規(guī)油氣資源量的比值達(dá)85%左右[1-4],其中震旦系-下古生界碳酸鹽巖是盆地尋找規(guī)模儲(chǔ)量的重要領(lǐng)域,僅安岳地區(qū)震旦系—寒武系探明儲(chǔ)量就占盆地海相碳酸鹽巖的一半以上。但同時(shí),目前的勘探發(fā)現(xiàn)主要集中在高石梯、磨溪地區(qū)的上震旦統(tǒng)燈影組及下寒武統(tǒng)龍王廟組[5-8],相對(duì)于盆地整個(gè)震旦系-下古生界而言,存在“勘探程度低、勘探區(qū)塊集中、勘探層系不均衡”等問(wèn)題,因此對(duì)新區(qū)帶的尋找、對(duì)新層系的發(fā)掘是當(dāng)下迫切需要攻堅(jiān)的難題之一。
立足于川中古隆起北斜坡燈影組臺(tái)緣帶而實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)探井JT1井,在燈影組鉆遇氣層100 m,同時(shí)在兼探下寒武統(tǒng)滄浪鋪組過(guò)程中鉆遇了塊狀孔隙型氣層14.5 m,并在近期測(cè)試獲得日產(chǎn)天然氣51.62 104m3的高產(chǎn)工業(yè)氣流,標(biāo)志著四川盆地滄浪鋪組油氣勘探首次戰(zhàn)略突破,也揭示出北斜坡滄浪鋪組具有巨大的勘探潛力,很可能成為盆地內(nèi)下古生界新的勘探領(lǐng)域。但目前對(duì)于滄浪鋪組的地質(zhì)認(rèn)識(shí)還十分薄弱,尚未開(kāi)展過(guò)系統(tǒng)研究工作。鑒于此,本次研究將充分利用現(xiàn)有鉆井、露頭、測(cè)井、地震等資料,重建四川盆地下寒武統(tǒng)滄浪鋪組巖相古地理及沉積演化過(guò)程,并預(yù)測(cè)川中北部地區(qū)儲(chǔ)層平面展布規(guī)律,初步分析儲(chǔ)層發(fā)育的主控因素。
震旦紀(jì)—早寒武世,在盆地西部發(fā)育德陽(yáng)-安岳克拉通內(nèi)裂陷[9-12],使得四川盆地表現(xiàn)為近南北向展布的?。陿?gòu)造格局(圖1)。早寒武世筇竹寺期,在海平面快速上升及物源注入充足的情況下,中上揚(yáng)子地區(qū)普遍發(fā)育較深水沉積物[13-14],以硅磷質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖等巖類為特征,在此背景下克拉通內(nèi)裂陷逐漸被填平補(bǔ)齊[15-18]。早寒武世滄浪鋪期,上揚(yáng)子克拉通垂直差異運(yùn)動(dòng)幅度進(jìn)一步減小,構(gòu)造格局的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致隆-坳格局逐漸消亡[19]。
四川盆地下寒武統(tǒng)滄浪鋪組在區(qū)域上巖石類型多樣且較為復(fù)雜,俗稱“下紅層”[20-22]。根據(jù)巖石類型的不同組合特征,可將滄浪鋪組劃分成滄一、滄二兩段。滄一段巖石類型以石灰?guī)r、白云巖及部分碎屑巖沉積為主,碳酸鹽巖相對(duì)較為發(fā)育,其與下伏筇竹寺組呈整合接觸;滄二段覆蓋在滄一段之上,以碎屑巖沉積為主要特征,包括泥巖、砂巖、砂質(zhì)泥巖等,頂部與上覆龍王廟組呈整合接觸。
圖1 四川盆地震旦紀(jì)—早寒武世隆—坳格局展布特征圖(麥地坪組+筇竹寺組厚度印模)
從橫跨盆地北東 南西向的剖面來(lái)看(圖2),在早寒武世?。旮窬值目刂葡?,滄一段厚度出現(xiàn)明顯差異,在克拉通內(nèi)裂陷(ZY1)處厚度遠(yuǎn)大于兩側(cè)地貌高帶,表明滄一段沉積期是對(duì)克拉通內(nèi)裂陷的進(jìn)一步填平補(bǔ)齊過(guò)程。從橫向巖性分布來(lái)看,位于裂陷西側(cè)的滄一段以泥巖、砂巖、砂質(zhì)泥巖沉積為主,東側(cè)以石灰?guī)r、白云巖、砂質(zhì)云巖等沉積為主,可明顯看出該時(shí)期裂陷仍然控制了其東西兩側(cè)的沉積分異,尚未被完全填平。滄二段橫向厚度變化相對(duì)較小,上覆龍王廟組底部碳酸鹽巖沉積較為穩(wěn)定,表明滄二段沉積后德陽(yáng)-安岳裂陷基本被填平補(bǔ)齊,區(qū)域上整體地貌趨于均一。
平面上滄浪鋪組除眉山以西地區(qū)遭受后期剝蝕導(dǎo)致地層缺失外,其余地區(qū)發(fā)育穩(wěn)定,總體具有西薄東厚的特征。厚度較大的地區(qū)位于盆地周緣,整體上滄浪鋪組殘余地層厚度介于0~400 m之間,盆地內(nèi)西北部、盆地外緣南部及東部部分地區(qū)可超過(guò)400 m(圖3a)。
滄一段殘余地層厚度總體介于0~200 m之間(圖3b),德陽(yáng)-安岳裂陷內(nèi)地層厚度較大,向綿陽(yáng)—?jiǎng)﹂w一帶厚度超過(guò)150 m,向盆地內(nèi)裂陷兩側(cè)地貌高帶厚度明顯減薄,普遍小于100 m。盆地東北緣、東南緣以及南緣地區(qū)厚度最大,彭水萬(wàn)足、秀山溶溪等地厚度均大于200 m。
滄二段殘余地層厚度總體介于0~200 m之間(圖3c),呈現(xiàn)出自盆地內(nèi)向周緣逐漸增厚的特征。德陽(yáng)—安岳裂陷內(nèi)地層厚度仍然大于兩側(cè)地貌高帶,裂陷以西地區(qū)受古隆起剝蝕影響,地層較薄,介于0~100 m之間;以東地區(qū)地層厚度變化范圍不大,均小于150 m。在盆地東北緣以外、東南緣以及南緣地區(qū)厚度最大,普遍大于200 m。
圖2 樂(lè)山范店剖面 湖北三峽剖面下寒武統(tǒng)滄浪鋪組地層對(duì)比圖(位置見(jiàn)圖1中A B)
圖3 四川盆地下寒武統(tǒng)滄浪鋪組平面展布特征圖
本次研究針對(duì)滄浪鋪組巖石類型及其組合關(guān)系,可在盆地內(nèi)及盆地周緣劃分出濱岸、三角洲、陸棚、海底扇等相帶類型。盆地內(nèi)主要發(fā)育淺水陸棚相,滄一段主要包括碎屑淺水陸棚、混積淺水陸棚、清水淺水陸棚、棚內(nèi)洼地等亞相,滄二段整體為混積淺水陸棚亞相,在各亞相類型中可進(jìn)一步劃分出多種微相類型(表1)。
表1 四川盆地滄浪鋪組主要沉積相類型劃分表
在對(duì)沉積相縱橫向特征對(duì)比分析的基礎(chǔ)上,對(duì)盆地內(nèi)外近68個(gè)井點(diǎn)及剖面點(diǎn)進(jìn)行單因素?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),結(jié)合大地構(gòu)造背景,采用單因素分析多因素綜合編圖法對(duì)四川盆地下寒武統(tǒng)滄浪鋪組一段、二段巖相古地理進(jìn)行了重建(圖4)。
滄浪鋪組的沉積總體上來(lái)看是對(duì)下寒武統(tǒng)筇竹寺組沉積后地貌的進(jìn)一步填平補(bǔ)齊過(guò)程(圖5)。筇竹寺組已在很大程度上將盆地內(nèi)德陽(yáng)—安岳裂陷槽進(jìn)行充填,槽內(nèi)筇竹寺組厚度遠(yuǎn)大于兩側(cè)臺(tái)地,但此時(shí)地貌并未完全補(bǔ)齊。滄一段沉積期,德陽(yáng)—安岳裂陷槽在消亡過(guò)程中已演變?yōu)榕飪?nèi)洼地,水體相對(duì)周緣較深。洼地西側(cè)靠近康滇古陸等陸源區(qū),以碎屑巖沉積為主,發(fā)育濱岸—碎屑淺水陸棚—混積淺水陸棚沉積;東部受陸源影響較小,為清水淺水陸棚沉積,碳酸鹽巖顆粒灘較為發(fā)育。盆地外緣向東北、東南方向由清水淺水陸棚逐漸過(guò)渡為深水陸棚環(huán)境(圖4,圖5)。
圖4 四川盆地下寒武統(tǒng)滄浪鋪組巖相古地理特征圖
圖5 四川盆地及周緣下寒武統(tǒng)沉積模式圖
滄二段沉積期,隨著盆地周緣古陸的進(jìn)一步抬升,陸源物質(zhì)自西部和北部向盆地內(nèi)大量輸入。德陽(yáng)—安岳棚內(nèi)洼地大部分區(qū)域已被填平,僅在北部及南部有部分殘留。盆地內(nèi)原清水淺水陸棚區(qū)均演變?yōu)榛旆e淺水陸棚,以砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主,夾少量碳酸鹽巖沉積。清水陸棚區(qū)向盆地東側(cè)進(jìn)一步遷移,范圍較滄一段大大縮?。▓D4,圖5)。
現(xiàn)有的測(cè)錄井資料、鉆井顯示情況明確了滄浪鋪組儲(chǔ)集層主要發(fā)育在滄一段內(nèi),儲(chǔ)集巖主要為白云巖類,包括殘余鮞粒云巖、砂屑云巖、粉晶云巖、灰質(zhì)云巖等。儲(chǔ)集空間主要有粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔、晶間溶孔、晶間孔等類型(圖6)。通過(guò)對(duì)典型井測(cè)井解釋的統(tǒng)計(jì),儲(chǔ)層厚度介于2~26 m,孔隙度介于2%~5%(圖7)。
通過(guò)對(duì)典型井儲(chǔ)層地震反射特征的分析,認(rèn)為滄一段頂界巖性強(qiáng)軸之下出現(xiàn)復(fù)波或亮點(diǎn)是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的重要地震響應(yīng)模式。JT1井解釋儲(chǔ)層22.1 m,儲(chǔ)層表現(xiàn)為亮點(diǎn)(圖8a);CS1井解釋儲(chǔ)層29.5 m,儲(chǔ)層呈復(fù)波特征(圖8b)。而當(dāng)儲(chǔ)層極薄或不發(fā)育時(shí),該巖性強(qiáng)軸下方無(wú)明顯反射,為一強(qiáng)波谷特征,如GS103井無(wú)儲(chǔ)層,巖性強(qiáng)軸下方無(wú)反射(圖8c)。
圖6 四川盆地滄浪鋪組儲(chǔ)層主要巖石類型及儲(chǔ)集空間類型圖
圖7 四川盆地滄浪鋪組典型井測(cè)井解釋儲(chǔ)層厚度及孔隙度分布圖
圖8 四川盆地滄浪鋪組儲(chǔ)層地震反射模式圖
由于滄一段頂界巖性強(qiáng)軸之下出現(xiàn)復(fù)波或亮點(diǎn)將導(dǎo)致滄一段內(nèi)部最大波峰振幅屬性增大,因此根據(jù)地震反射模式,利用射洪、西充、公山廟三維和大川中二維地震資料,選擇滄一段內(nèi)部最大波峰振幅屬性對(duì)川中北部滄浪鋪組灘相儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)進(jìn)行預(yù)測(cè),結(jié)果顯示在川中北部滄一段棚內(nèi)洼地東緣高帶的射洪—公山廟地區(qū)發(fā)育9個(gè)大型灘相儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)(圖9),合計(jì)面積達(dá)5 600 km2。
滄浪鋪組儲(chǔ)層巖石類型主要為顆粒云巖、晶粒云巖、云質(zhì)顆?;?guī)r等,原巖主要為滄一段清水淺水陸棚中的顆粒灘,表明顆粒灘的發(fā)育及白云石化是儲(chǔ)層形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。滄一段沉積期,顆粒灘在德陽(yáng)—安岳棚內(nèi)洼地以東區(qū)域廣泛發(fā)育,但白云石化的顆粒灘主要集中在川中及川東地區(qū),往盆地邊緣及以外地區(qū)變?yōu)槭規(guī)r顆粒灘,這很可能是由于川中、川東地區(qū)遠(yuǎn)離西部物源區(qū)淡水影響,盆緣以東受淺水陸棚邊緣灘相圍限,因此形成相對(duì)局限環(huán)境,利于灘相白云石化的發(fā)生;而淺水陸棚邊緣灘與深水陸棚相鄰,水體交換較為通暢,導(dǎo)致白云石化作用較弱。即是在這樣的巖相古地理背景下,白云石化顆粒灘決定了儲(chǔ)層縱橫向及平面發(fā)育規(guī)模(圖10a)。
圖9 川中北部滄一段內(nèi)部最大波峰振幅屬性及儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)預(yù)測(cè)圖
加里東運(yùn)動(dòng)末期,盆地西部至中部受古隆起的抬升作用影響,導(dǎo)致上覆地層遭到不同程度的剝蝕。對(duì)于滄一段顆粒灘發(fā)育區(qū)而言,川中北部地區(qū)更加靠近天窗區(qū),即該區(qū)域的早期白云石化顆粒灘此時(shí)更容易受到巖溶作用的改造而進(jìn)一步形成優(yōu)質(zhì)的、具有規(guī)模的儲(chǔ)層(圖10b)。
1)根據(jù)巖性組合特征可將滄浪鋪組劃分為滄一段、滄二段。滄一段沉積期德陽(yáng)—安岳裂陷已演變?yōu)榕飪?nèi)洼地,但尚未被完全填平,對(duì)其東西兩側(cè)沉積仍具有分隔控制作用。其西側(cè)靠近康滇古陸等陸源區(qū),發(fā)育濱岸—碎屑淺水陸棚—混積淺水陸棚沉積;東部受陸源影響較小,發(fā)育清水淺水陸棚。滄二段沉積期,盆地周緣古陸進(jìn)一步抬升導(dǎo)致陸源物質(zhì)自西部和北部向盆地內(nèi)大量輸入,德陽(yáng)—安岳棚內(nèi)洼地大部分區(qū)域已被填平,盆地內(nèi)原清水淺水陸棚區(qū)均演變?yōu)榛旆e淺水陸棚,清水陸棚區(qū)向盆地東側(cè)進(jìn)一步遷移,范圍較滄一段大大縮小。
2)滄一段儲(chǔ)層較為發(fā)育,主要為白云巖類,包括殘余鮞粒云巖、砂屑云巖、粉晶云巖、灰質(zhì)云巖等。儲(chǔ)集空間主要有粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔、晶間溶孔、晶間孔等類型。
3)滄一段頂界巖性強(qiáng)軸之下出現(xiàn)復(fù)波或亮點(diǎn)是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的重要地震響應(yīng)模式。選擇滄一段內(nèi)部最大波峰振幅屬性,在川中北部射洪—公山廟地區(qū)預(yù)測(cè)出9個(gè)合計(jì)面積達(dá)5 600 km2的滄浪鋪組大型灘相儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。
4)巖相古地理?xiàng)l件及加里東末期古巖溶改造是滄浪鋪組儲(chǔ)層形成的兩個(gè)最主要控制因素。巖相古地理中白云石化的顆粒灘不僅為儲(chǔ)層的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ),并且對(duì)儲(chǔ)層的宏觀分布起到了決定性的作用;加里東末期古隆起的抬升作用導(dǎo)致川中北部地區(qū)滄浪鋪組更加靠近剝蝕天窗區(qū),該區(qū)域早期白云石化顆粒灘受到巖溶作用的影響,使得儲(chǔ)集能力進(jìn)一步得到改善。
圖10 巖相古地理環(huán)境及古巖溶對(duì)滄浪鋪組儲(chǔ)層發(fā)育的控制作用圖