陳鑫，陳雷，劉菲，馮亮，譚秀成，劉冬璽

（1.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610500；2.天然氣地質(zhì)四川省重點實驗室，四川 成都 610500；3.中國石油集團(tuán)碳酸鹽巖儲層重點實驗室西南石油大學(xué)研究分室，四川 成都 610500；4.中國石油西南油氣田分公司重慶氣礦，重慶 400021）

0 引言

20世紀(jì)70年代后期，四川盆地最早在元壩、建南地區(qū)發(fā)現(xiàn)了長興組生物礁灘氣藏。1984年，在石寶寨構(gòu)造寶1井鉆遇長興組生物礁，獲得37.2×104m3/d的高產(chǎn)氣流。之后，在川東地區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一大批生物礁氣藏[1]，由此揭開了長興組生物礁灘氣藏勘探開發(fā)的序幕[2]。近20 a來，川東地區(qū)長興組生物礁的勘探取得了重大突破，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)普光、七里北、龍崗、元壩、五百梯、大貓坪等大型生物礁灘氣藏[3-7]。 截至2018年底，重慶氣礦開采川東地區(qū)長興組礁灘氣藏，累計產(chǎn)氣85.68×108m3。尤其是在2018年，龍門區(qū)塊新完鉆的天東110井生物礁試氣，日產(chǎn)氣量為50.99×104m3，再次掀起了長興組生物礁灘氣藏勘探的高潮。長興組生物礁已經(jīng)成為川東地區(qū)重要的油氣勘探熱點領(lǐng)域[8-13]。

國內(nèi)很多學(xué)者對川東地區(qū)長興組生物礁進(jìn)行了一系列研究，發(fā)現(xiàn)城口—鄂西海槽東側(cè)、開江—梁平海槽兩側(cè)及川東北元壩等地區(qū)的臺緣生物礁具有垂向加積、側(cè)向遷移等發(fā)育特征[4，12，14-16]。但前人研究多著眼于某個小區(qū)塊，局限于開江—梁平海槽兩側(cè)。因此，對川東地區(qū)生物礁發(fā)育特征和遷移規(guī)律缺乏整體而清晰的認(rèn)識。本文結(jié)合前人研究成果，利用野外露頭、生物礁鉆井、巖心及地震等資料，對川東地區(qū)長興組生物礁發(fā)育特征和遷移規(guī)律作進(jìn)一步研究及成果總結(jié)，以期為長興組生物礁下一步的油氣勘探指明方向。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

長興期，四川盆地在峨眉地裂運動、同沉積及基底斷裂的共同影響下，盆地內(nèi)部發(fā)生差異沉降，呈現(xiàn)“三隆三凹”的沉積格局[17-19]。研究區(qū)構(gòu)造位置處于川東高陡褶皺帶，構(gòu)造帶多呈NE—SW向帶狀展布[19]。長興組地層厚度介于40～400 m，與頂部的飛仙關(guān)組和底部的龍?zhí)督M為整合接觸，巖性以石灰?guī)r和白云巖為主。其中，經(jīng)巖溶改造的礁云巖和生屑云巖是區(qū)內(nèi)最重要的儲集巖類型。川東地區(qū)主要發(fā)育開闊臺地（簡稱臺地）、臺內(nèi)洼地（簡稱臺洼）、海槽、臺地邊緣（簡稱臺緣）及斜坡（包括臺內(nèi)緩（斜）坡、陡（斜）坡）等沉積相（見圖1）。“隆凹相間”的沉積分異格局對川東長興組生物礁儲層的發(fā)育及分布起到重要的控制作用[20-22]，生物礁主要發(fā)育在臺地邊緣和臺內(nèi)緩坡相帶[23-26]。

圖1 川東地區(qū)長興期沉積相展布

2 生物礁發(fā)育類型及特征

2.1 生物礁組成

1）造礁生物。長興組主要造礁生物為海綿（見圖2a—2d），可見水螅（見圖2e）、苔蘚蟲（見圖2f，2g）及部分層孔蟲。它們呈叢聚狀、枝狀、皮殼狀及塊狀生長。海綿主要包括串管海綿（見圖2a—2c）、腦紋海綿（見圖2d，2h，2i），其中串管海綿占主導(dǎo)地位。

圖2 造礁、障積-黏結(jié)及附礁生物的巖心、薄片照片

2）障積-黏結(jié)生物。此類生物以藍(lán)綠藻居多（見圖2j），可見管殼石（見圖2k）。障積-黏結(jié)生物圍繞造礁生物生長，對造礁起重要的黏結(jié)和固定作用，進(jìn)一步增強(qiáng)了礁體的穩(wěn)定性和抗浪能力。

3）附礁生物。長興組附礁生物種類豐富，常見的有腕足、腹足、海百合、有孔蟲、苔蘚蟲（見圖2g）、瓣鰓及藻類（見圖2j）等。它們雖然不參加造礁，但其遺骸是礁灰?guī)r中沉積物的主要來源。

2.2 生物礁類型

根據(jù)長興組生物礁所處的沉積相帶，可將生物礁劃分為臺地緣邊礁（生物丘）、斜坡礁、臺內(nèi)礁三大類。

1）臺地邊緣礁（生物丘）。臺地邊緣礁主要發(fā)育在開江—梁平海槽兩側(cè)和城口—鄂西海槽西部的臺地邊緣相帶上。一般礁體規(guī)模較大，優(yōu)質(zhì)儲層較發(fā)育（見圖3）。臺地邊緣礁的礁體高約90 m，寬約20 m，在長興組中下部發(fā)育，含礁地層總厚度為183.2 m。造礁生物以海綿為主，數(shù)量占比為50%～70%，露頭剖面中海綿密集成堆。黏結(jié)生物以藍(lán)綠藻為主，附礁生物極其豐富。長興組中上部及頂部發(fā)育生屑灘，灘體地層累計厚度為93 m，巖性為亮晶生屑/砂屑云巖，儲集性能好。

圖3 重慶開縣紅花剖面長興組生物礁發(fā)育特征

生物丘多發(fā)育在城口—鄂西海槽西側(cè)的臺地邊緣相帶上，如尖山剖面。其儲層厚度較小，優(yōu)質(zhì)儲層一般不發(fā)育。

2）斜坡礁。斜坡礁一般發(fā)育在開江—梁平海槽緩斜坡上。在適宜水深處形成局部正地貌，在此基礎(chǔ)上間歇性發(fā)育斜坡礁。斜坡礁受海平面波動影響變化較大，礁體呈雜亂堆積，成層性差，內(nèi)部反射雜亂。斜坡礁呈點狀分布于緩坡上，礁體規(guī)模較小，生物礁的發(fā)育繼承性差（見圖4）。

圖4 團(tuán)嶺坡地區(qū)斜坡礁地震反射特征

3）臺內(nèi)礁。臺內(nèi)礁主要分布在開江—梁平海槽臺地邊緣礁帶之后的相對低能環(huán)境，以及武勝—石柱臺洼斜坡周緣，多發(fā)育臺內(nèi)點礁、塔礁（見圖5）。

圖5 雙15井—臥117井生物礁地震反射特征

2.3 生物礁分布層位及規(guī)模

1）臺地邊緣礁。臺地邊緣礁絕大多數(shù)生長于長二期，消亡于長三期。垂向上，長興早中期發(fā)育海侵追補(bǔ)型生物礁，生屑灘規(guī)模小或不發(fā)育；長興晚期發(fā)育海退并進(jìn)型生物礁，生屑灘十分發(fā)育，且礁灘體頻繁垂向疊置。臺地邊緣礁是在環(huán)海槽臺地邊緣相帶上較大隆起的區(qū)域形成的線狀礁體。礁體規(guī)模較大，呈點狀或線狀分布。礁灘沉積厚度一般介于44.0～256.0 m。其中：厚度大于80.0 m的復(fù)合礁體，數(shù)量占比為75.0%；厚度大于50.0 m的單個礁體，數(shù)量占比為48.6%；厚度大于100.0 m的單個礁體，數(shù)量占比為27.0%。

2）臺內(nèi)礁。其礁體呈近似圓形或不規(guī)則狀，是在臺內(nèi)較小隆起古地貌上形成的孤立點礁或塔礁。礁體主要由黏結(jié)-障積礁灰?guī)r組成，可見少量海綿骨架礁灰?guī)r。單個礁體規(guī)模較小，多為斑點狀，呈帶狀分布在臺地洼地邊緣，或零星分布在開闊臺地內(nèi)部高地。臺內(nèi)礁灘沉積厚度一般介于10.0～92.8 m。其中：厚度大于50.0 m的復(fù)合礁體數(shù)量占比為61.5%；厚度大于80.0 m的復(fù)合礁體數(shù)量占比為3.1%；厚度大于30.0 m的復(fù)合礁體數(shù)量占比為35.4%。單個礁灘體厚度介于4.0～71.6 m，多小于30.0 m。臺內(nèi)礁發(fā)育較早，生長于長一期和長二早期，被海水淹死并消亡于長二時期，個別礁灘體消亡于長三早期。臺內(nèi)礁發(fā)育時期主要為長一期—長二期，部分生物礁（如雙家壩、臥龍河、板東、高峰場生物礁）發(fā)育于長三期，部分井（如張家場、大池干地區(qū)的井）長興期均發(fā)育生物礁。

總體上，長三期礁灘規(guī)模大于長興早期。臺地邊緣礁以單套巨厚礁灘體為主，且呈垂向疊加模式；臺內(nèi)礁主要為多套薄礁灘體儲層的垂向疊置。臺地邊緣礁在發(fā)育規(guī)模、發(fā)育厚度及橫向展布等方面優(yōu)于臺內(nèi)礁。

3 生物礁遷移規(guī)律

由于斜坡礁沒有鉆井資料，本研究僅對臺地邊緣礁和臺內(nèi)礁的遷移規(guī)律作分析。臺地邊緣礁側(cè)向遷移和垂向加積均有發(fā)生；臺內(nèi)礁以垂向加積為主，局部伴隨側(cè)向遷移。在武勝—石柱臺洼和開江—梁平海槽兩側(cè)，長興組古地貌具有“北高南低，西高東低”的特征。由于古地貌對生物礁發(fā)育具有控制作用，生物礁灘沉積組合在川東地區(qū)呈現(xiàn)出“北西早、南東晚”的遷移演化特征。

從圖6可以看出：川東地區(qū)北西方向的生物礁發(fā)育時間最早，如張23井長一期就發(fā)育生物礁；南東方向的生物礁（如臥102井、池47井）多發(fā)育在長二期—長三晚期。開江—梁平海槽兩側(cè)與武勝—石柱臺洼具有同樣的生物礁發(fā)育遷移模式。

圖6 過鄰北1井—張23井—臥102井—池47井—洋渡2井沉積相連井剖面

從圖7可以看出：北西方向的溫泉3井生物礁發(fā)育時間早，長一期開始發(fā)育；南東方向的天東21井—云安002-5井一帶生物礁發(fā)育時間晚，均在長二期—長三晚期發(fā)育。

圖7 過溫泉3井—天東21井—天東021-4井—云安002-5井—云安9井—峰19井—寨溝2井沉積相連井剖面

2條連井剖面均顯示生物礁灘沉積組合具有 “北西早、南東晚”的遷移演化特征。

3.1 臺地邊緣礁

開江—梁平海槽北部，西側(cè)為緩坡，東側(cè)為陡坡，到南部演變?yōu)槲鱾?cè)陡坡、東部緩坡。臺地邊緣古地貌具有類似于“蹺蹺板”的特征，即陡、緩坡交替出現(xiàn)。臺地邊緣礁遷移與加積生長不對稱發(fā)育，古地貌在很大程度上控制了生物礁的生長和遷移。生物礁在陡坡多以垂向加積為主，伴隨一定的側(cè)向遷移；而在緩坡多為垂向加積和側(cè)向遷移并進(jìn)的模式[13]。

開江—梁平海槽北部，西側(cè)元壩地區(qū)生物礁主要呈緩坡遷移的特征；東側(cè)普光地區(qū)生物礁呈陡坡加積的發(fā)育模式。隨著該海槽逐漸向梁平地區(qū)一側(cè)靠近，兩側(cè)陡、緩坡模式發(fā)生了改變。如西側(cè)元壩—龍崗—雙家壩地區(qū)，臺緣斜坡由緩變陡，礁體多為垂向發(fā)育，且伴隨側(cè)向遷移；東側(cè)普光—五百梯地區(qū)，臺緣斜坡由陡變緩，礁體垂向加積與側(cè)向遷移并進(jìn)，礁體成排分布（見圖8）；最南部的興隆場—大貓坪地區(qū)以垂向加積為主，伴隨側(cè)向遷移。

圖8 龍崗—云安廠生物礁遷移規(guī)律

3.2 臺內(nèi)礁

臺內(nèi)礁主要發(fā)育在2個地區(qū)：一是開江—梁平海槽兩側(cè)遠(yuǎn)臺緣地區(qū)或開闊臺地；二是武勝—石柱臺洼臺內(nèi)洼地邊緣（見圖1）。

川東地區(qū)臺內(nèi)生物礁多屬海退并進(jìn)型生物礁。生物礁成長及發(fā)育于海侵期地貌高地的低能環(huán)境。隨著生物礁的生長及海平面的下降，生物礁衰亡在海退期海平面震蕩的高能環(huán)境中，呈“干死”狀?？傮w上，海退礁常伴隨生物礁的側(cè)向遷移，但川東地區(qū)臺內(nèi)礁多呈尖刺狀，橫向展布面積較小，側(cè)向遷移特征不明顯。相對海平面的震蕩使臺內(nèi)礁發(fā)育多個成礁旋回，臺內(nèi)礁多屬點礁和塔礁，以垂向疊加模式為主，局部有小規(guī)模側(cè)向遷移。

在開江—梁平海槽東側(cè)溫泉井和五百梯地區(qū)，臺內(nèi)點礁以垂向加積模式為主，伴隨側(cè)向遷移。生物礁具有從臺內(nèi)向臺緣遷移及層位“爬升”的特征。如圖9所示：天東17井臺內(nèi)礁發(fā)育于長一期和長二早期；天東99井臺內(nèi)礁發(fā)育于長二中期；而天東11井和天東74井臺地邊緣礁發(fā)育于長二中晚期及長三期。

圖9 五百梯地區(qū)生物礁遷移規(guī)律

4 結(jié)論

1）川東地區(qū)長興組生物礁可分為臺地緣邊礁、斜坡礁、臺內(nèi)礁三大類。生物礁主要發(fā)育在臺地邊緣和臺內(nèi)緩坡相帶。海綿是長興組最重要的造礁生物，障積-黏結(jié)生物以藍(lán)綠藻居多，附礁生物種類繁多。

2）川東地區(qū)長興組臺地邊緣礁絕大多數(shù)生長于長二期，消亡于長三期。垂向上，長興早中期發(fā)育海侵追補(bǔ)型生物礁，生屑灘規(guī)模小或不發(fā)育；長興晚期發(fā)育海退并進(jìn)型生物礁。臺地邊緣礁多以單套巨厚礁灘體為主，生屑灘十分發(fā)育，且礁灘體垂向疊置頻繁。臺內(nèi)礁的礁體主要由障積-黏結(jié)礁灰?guī)r組成，規(guī)模不大，為多套薄儲層的垂向疊置，多呈斑點狀成群發(fā)育于長一期和長二早期?？傮w上，臺地邊緣礁無論是在發(fā)育規(guī)模，發(fā)育厚度及橫向展布等方面均優(yōu)于臺內(nèi)礁。

3）臺地邊緣礁在陡坡多以垂向加積為主，在緩坡多為垂向加積和側(cè)向遷移并進(jìn)的模式；而臺內(nèi)礁多為孤立塔礁、點礁，以垂向加積、多期疊置為特征，局部伴隨側(cè)向遷移。整體上，長興組生物礁具有“北西早、南東晚”的沉積演化特征。在開江—梁平海槽東側(cè)溫泉井和五百梯地區(qū)，生物礁具有從臺內(nèi)向臺緣遷移、層位“爬升”的特征。