川西拗陷雷四3亞段高頻層序特征及控制因素

李 蓉, 隆 軻, 宋曉波, 許國(guó)明, 王瓊仙, 王 東

(1.中國(guó)石化西南油氣分公司 博士后科研工作站,成都 610041；2.中國(guó)石化西南油氣分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院,成都 610041)

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川西拗陷雷四3亞段高頻層序特征及控制因素

李 蓉1,2, 隆 軻2, 宋曉波2, 許國(guó)明2, 王瓊仙2, 王 東2

(1.中國(guó)石化西南油氣分公司 博士后科研工作站,成都 610041；2.中國(guó)石化西南油氣分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院,成都 610041)

在川西拗陷中三疊統(tǒng)雷口坡組沉積背景研究基礎(chǔ)上，通過(guò)巖心、薄片觀察和測(cè)井、地震資料分析，運(yùn)用層序地層學(xué)原理，研究雷四3亞段高頻層序發(fā)育特征，對(duì)雷四3亞段進(jìn)行精細(xì)層序地層對(duì)比，落實(shí)層序地層在研究區(qū)展布情況，探討其發(fā)育控制因素及與儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)系。雷口坡組可劃分出2個(gè)Ⅲ級(jí)層序，雷四3亞段發(fā)育于第2個(gè)Ⅲ級(jí)旋回SQ2高水位體系域，進(jìn)一步可識(shí)別出2個(gè)Ⅳ級(jí)層序和7個(gè)Ⅴ級(jí)層序。在高頻層序劃分的基礎(chǔ)上，建立了雷四3亞段高頻層序地層格架，以Ⅴ級(jí)層序?yàn)閱卧?，?duì)研究區(qū)雷四3亞段地層進(jìn)行精細(xì)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，層序地層橫向具有較好的對(duì)比性，XS1井、DS1井、TS1井缺失頂部地層，分析認(rèn)為與印支期地層剝蝕有關(guān)。川西拗陷雷四3亞段層序發(fā)育主要受海平面升降、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及氣候影響，Ⅴ級(jí)層序以向上變淺的旋回為主，溶蝕作用主要發(fā)育在Ⅴ級(jí)層序中上部，易形成優(yōu)質(zhì)溶蝕型儲(chǔ)層。

高頻層序特征；控制因素；雷口坡組；川西拗陷

近年來(lái)勘探實(shí)踐表明，四川盆地西部拗陷(圖1)海相地層是一個(gè)具備天然氣勘探潛力的領(lǐng)域[1]，多口鉆井已在中三疊統(tǒng)雷口坡組雷四3亞段鉆揭優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層，并獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流。

雷口坡組屬于印支構(gòu)造旋回同沉積地層，沉積古地理表現(xiàn)為“多灘島環(huán)臺(tái)”的格局，臺(tái)內(nèi)海水循環(huán)不暢，多為潟湖、潮坪和塞卜哈環(huán)境，沉積了一套淺海相碳酸鹽巖，巖性以灰?guī)r、白云巖為主。雷口坡組在川西拗陷分布廣泛，除雷四段頂部部分被剝蝕外，總體發(fā)育較全。隨著勘探的不斷深入，眾多地質(zhì)學(xué)家對(duì)四川盆地層序地層進(jìn)行了大量研究，取得了豐碩的成果[2-8]，但還未有針對(duì)川西拗陷雷四3亞段層序發(fā)育特征進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)的研究，本文在巖性特征、巖相組合、測(cè)井及地震資料分析基礎(chǔ)上，致力于運(yùn)用層序地層學(xué)理論，探索川西拗陷雷四3亞段碳酸鹽巖高頻層序特征及發(fā)育控制因素，以期對(duì)川西拗陷海相地層油氣勘探提供理論和技術(shù)支持。

圖1 川西拗陷構(gòu)造與研究區(qū)位置Fig.1 Simplified map showing tectonics and study area in Western Sichuan Depression

1 Ⅲ級(jí)層序劃分

通過(guò)對(duì)完整鉆揭雷口坡組的CK1井巖性結(jié)構(gòu)觀察分析及層序界面識(shí)別基礎(chǔ)上，從雷口坡組劃分出2個(gè)Ⅲ級(jí)層序(SQ1、SQ2)，說(shuō)明雷口坡期經(jīng)歷了2次Ⅲ級(jí)海侵-海退，相應(yīng)地發(fā)育了2套進(jìn)積-退積型碳酸鹽巖-蒸發(fā)巖旋回。SQ1由雷一段碳酸鹽巖和雷二段蒸發(fā)巖組成；SQ2由雷三段碳酸鹽巖和雷四段蒸發(fā)巖-碳酸鹽巖組成，下部為泥晶灰?guī)r構(gòu)成海侵體系域，相當(dāng)于凝縮段，這套泥晶灰?guī)r在川西地區(qū)分布穩(wěn)定，可作為層序劃分標(biāo)志層段。

在巖性特征分析的基礎(chǔ)上，用OpendTect軟件，運(yùn)用地震解釋手段對(duì)沉積體內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行追蹤，獲得內(nèi)部小層特征，進(jìn)行Wheeler域變換；根據(jù)準(zhǔn)層序組及準(zhǔn)層序的疊置關(guān)系，同樣在雷口坡組可識(shí)別出2個(gè)海侵-海退旋回(SQ1、SQ2)(圖2)，與以巖性為依據(jù)對(duì)Ⅲ級(jí)層序劃分的結(jié)果一致。

2 高頻層序劃分及特征

碳酸鹽巖高頻層序是由Wagoner定義了準(zhǔn)層序后由Mitchum首先提出的，包括Ⅴ級(jí)和Ⅵ級(jí)層序，且都表現(xiàn)為向上變淺的旋回。川西拗陷雷四3亞段發(fā)育于Ⅲ級(jí)層序SQ2海退期，頂界面為

圖2 川西拗陷CK1井雷口坡組Ⅲ級(jí)層序柱狀圖Fig.2 Ⅲ sequence column of Leikoupo Formation in Western Sichuan Depression

一區(qū)域不整合面，部分地區(qū)HST頂部發(fā)育不全，巖性以晶粒白云巖、藻紋層白云巖、(藻)砂屑白云巖、灰質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、藻灰?guī)r和晶?；?guī)r為主[9-16]，巖相組合具有明顯的旋回性。

2.1 高頻層序劃分依據(jù)

2.1.1 巖石類型、結(jié)構(gòu)及組合特征為高頻層序劃分的主要依據(jù)

古代淺海相碳酸鹽巖地層普遍具有多級(jí)旋回性特征[17]。在不同的沉積相帶中，相對(duì)海平面變化導(dǎo)致的水體深度、能量等變化，形成特定的巖石、結(jié)構(gòu)及組合類型，反映了海平面的變化機(jī)制，而碳酸鹽巖地層記錄是由一定級(jí)別的向上變淺旋回組成。

通過(guò)野外露頭、鉆井巖心及薄片的觀察發(fā)現(xiàn)川西拗陷雷四3亞段發(fā)育多種巖石類型，可以識(shí)別出多種高頻旋回巖性轉(zhuǎn)換面(灰質(zhì)白云巖/藻紋層白云巖、富藻白云質(zhì)灰?guī)r/藻灰?guī)r、溶孔白云巖/藻紋層白云巖、藻屑灰?guī)r/灰質(zhì)白云巖、泥質(zhì)白云巖/晶粒白云巖等)，通過(guò)對(duì)單井層序界面和巖性組合的分析研究，總結(jié)了雷四3亞段發(fā)育的向上變淺的高頻層序結(jié)構(gòu)類型，并建立了識(shí)別標(biāo)志圖版(圖3)，為高頻層序劃分提供依據(jù)。

2.1.2 測(cè)井曲線旋回式變化為高頻層序劃分的重要依據(jù)

通常碳酸鹽巖層序劃分中主要參考GR和電阻率曲線變化特征[18-22]；但川西拗陷雷四3亞段巖性以白云巖、灰?guī)r為主，泥質(zhì)含量很低，GR曲線變化特征微弱，且不具有規(guī)律性，故本文高頻層序劃分主要參考電阻率曲線變化特征。

雷四3亞段碳酸鹽巖高頻旋回都為向上變淺的旋回，這種向上變淺旋回由一個(gè)從較淺水沉積相突然變到較深水沉積相的特征面分開(kāi)，在電阻率測(cè)井曲線上表現(xiàn)為電阻率在特征面處有突然增大之后向上變小的變化趨勢(shì)。

2.2 高頻層序劃分及特征

通過(guò)對(duì)雷四3亞段重點(diǎn)鉆井(YS1井、YaS1井、XS1井、XaS1井、DS1井、TS1井、CK1井)的巖石類型、巖相組合、層序界面識(shí)別及電阻率曲線特征的研究，從雷四3亞段識(shí)別出2個(gè)Ⅳ級(jí)層序(sq2-11、sq2-12)和7個(gè)Ⅴ級(jí)層序(TL4-1、TL4-2、TL4-3、TL4-4、TL4-5、TL4-6、TL4-7)(圖4)。

TL4-1：層序發(fā)育于Ⅳ級(jí)層序sq2-11海侵體系域，以晶粒白云巖為主，展布穩(wěn)定，厚度變化不大。研究區(qū)內(nèi)YS1井可見(jiàn)溶孔藻白云巖，發(fā)育薄層Ⅰ類儲(chǔ)層；TS1、XS1井可見(jiàn)少量含藻砂屑白云巖，發(fā)育Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層為主；CK1、XaS1、DS1井以泥-微晶白云巖為主，多為非儲(chǔ)層段。

TL4-2：層序發(fā)育于Ⅳ級(jí)層序sq2-11海侵體系域，主要發(fā)育晶粒白云巖、藻白云巖和灰質(zhì)白云巖，部分井可見(jiàn)夾有泥晶灰?guī)r、溶孔白云巖和薄層泥質(zhì)白云巖，沉積厚度較穩(wěn)定。研究區(qū)內(nèi)YS1井溶孔白云巖較發(fā)育，可見(jiàn)少部分Ⅰ類儲(chǔ)層;TS1、XS1井多為Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層;CK1、XaS1、DS1井多為非儲(chǔ)層段。

圖3 高頻層序識(shí)別標(biāo)志Fig.3 Discramination marks for high frequency sequence

圖4 YS1井Ⅴ級(jí)層序柱狀圖Fig.4 Ⅴ sequence column of Well YS1

TL4-3：層序發(fā)育于Ⅳ級(jí)層序sq2-11高水位體系域，橫向展布穩(wěn)定，在XaS1井處沉積厚度最大。隨著水深逐漸變淺，溶孔藻白云巖、含藻砂屑白云巖、晶粒白云巖最發(fā)育，層序頂部偶見(jiàn)潮上環(huán)境沉積的薄層泥質(zhì)白云巖。YS1井在該層序段溶孔發(fā)育，電阻率具向上變小特征，生屑顆粒明顯增多，顯示了較高的水動(dòng)力條件，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層都有發(fā)育。TS1、XS1、CK1、XaS1、DS1井主要發(fā)育Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層，夾薄層非儲(chǔ)層段。

TL4-4：層序發(fā)育于Ⅳ級(jí)層序sq2-11高水位體系域，水體進(jìn)一步變淺，巖性以微晶藻白云巖、粉晶白云巖為主，夾薄層灰?guī)r，鳥(niǎo)眼、窗格、干裂等暴露構(gòu)造發(fā)育，沉積厚度穩(wěn)定。YaS1井在該層序段溶孔較TL4-3層序發(fā)育稍差，電阻率仍具向上變小特征，顯示了較高的水動(dòng)力條件，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層都有發(fā)育。TS1、XS1、CK1、XaS1、DS1井在該層序段以粉晶、細(xì)晶藻白云巖為主，夾薄層灰?guī)r，偶見(jiàn)薄層泥質(zhì)白云巖，主要發(fā)育Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層，其間夾有薄層非儲(chǔ)層段。

TL4-5：層序發(fā)育于Ⅳ級(jí)層序sq2-12海侵體系域，以藻砂屑顆?；?guī)r、泥晶灰?guī)r、微晶藻灰?guī)r和灰質(zhì)白云巖為主；隨著水深的增加，白云巖化和溶蝕作用明顯減弱。該層序段電阻率具高阻特征，儲(chǔ)層發(fā)育較差，僅在DS1井、XS1井見(jiàn)Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層發(fā)育。

TL4-6：層序發(fā)育于Ⅳ級(jí)層序sq2-12高水位體系域，研究區(qū)內(nèi)該層序沉積厚度由西南向北東逐漸變薄，以藻灰?guī)r、藻砂屑灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖沉積為主，YaS1、TS1、XS1、CK1、XaS1、DS1井發(fā)育Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層為主。

TL4-7：層序發(fā)育于Ⅳ級(jí)層序sq2-12高水位體系域，以藻灰?guī)r、微晶藻砂屑藻球?；?guī)r、泥晶灰質(zhì)白云巖、藻砂屑微晶白云巖和亮晶砂屑灰?guī)r為主，偶見(jiàn)溶孔粉晶白云巖，在YS1、XaS1、CK1井，以發(fā)育Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層為主。

3 Ⅴ級(jí)高頻層序地層精細(xì)對(duì)比

拉丁期末的“印支早運(yùn)動(dòng)”形成瀘州—開(kāi)江古隆起，隨著古隆起的抬升，四川盆地雷口坡組第四段上部部分地層卷入其中遭到剝蝕；而研究區(qū)內(nèi)雷口坡組第四段保存較為完整，這為雷四3亞段對(duì)比提供了有利條件。

本文通過(guò)對(duì)川西拗陷雷四3亞段沉積盆地充填序列、巖性組合、沉積特征分析，建立了高頻層序地層格架，以Ⅴ級(jí)高頻層序?yàn)樽鲌D單元，由南西-北東對(duì)研究區(qū)地層進(jìn)行精細(xì)對(duì)比。從剖面圖可看出，南西-北東向YS1-DS1-XaS1-CK1-XS1-TS1井地層橫向展布較穩(wěn)定(圖1、圖5)，對(duì)比性較好，下部TL4-1、TL4-2、TL4-3、TL4-4地層以潮間帶云坪、藻云坪亞相的晶粒白云巖、藻紋層白云巖、藻砂屑白云巖、含藻白云巖沉積為主，而上部TL4-5、TL4-6、TL4-7地層主要為潮間帶灰坪亞相的晶?；?guī)r、藻灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、藻砂屑灰?guī)r。在DS1、XS1、TS1井缺失頂部TL4-7層序沉積地層，可能與印支期地層剝蝕有關(guān)。

4 高頻層序地層發(fā)育控制因素

層序地層學(xué)理論認(rèn)為層序的形成主要受全球海平面變化、構(gòu)造沉降、氣候等因素控制，它們相互制約著層序的形成。其中全球海平面變化與構(gòu)造沉降決定了可容納空間大小的變化；沉積物供給速率與新增可容納空間的增加速率比例決定了地層的分布形式和古水深；氣候一方面決定了沉積物類型，另一方面在一定程度上影響著海平面的變化。

4.1 海平面變化

當(dāng)海平面下降速率遠(yuǎn)大于沉積盆地的沉降速率時(shí)就會(huì)導(dǎo)致Ⅰ型層序界面的形成；反之，當(dāng)海平面下降速率小于沉積盆地的沉降速率時(shí)就會(huì)導(dǎo)致Ⅱ型層序界面的形成。雷四3亞段對(duì)應(yīng)發(fā)育于上部Ⅲ級(jí)層序(SQ2)HST體系域，其頂界面為Ⅰ型層序界面，代表雷四3亞段沉積時(shí)海平面的下降速率遠(yuǎn)大于沉積盆地的沉降速率；其Ⅳ級(jí)層序具TST厚度遠(yuǎn)小于HST厚度的特征。這種層序結(jié)構(gòu)樣式，表明雷四3亞段Ⅳ級(jí)海平面變化具有快速海侵和緩慢下降的特點(diǎn)。

4.2 構(gòu)造作用

構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制了雷四3亞段沉積格局、巖石類型、層序樣式的發(fā)育和演化。川西雷口坡組沉積時(shí)期，構(gòu)造活動(dòng)頻繁，沉積期內(nèi)由于受到印支期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，構(gòu)造上具“多槽圍臺(tái)”的特點(diǎn)，臺(tái)內(nèi)海水循環(huán)不暢，多為潟湖、潮坪和塞卜哈環(huán)境。雷四3亞段廣泛發(fā)育泥晶白云巖-溶孔白云巖-藻紋層白云巖、含泥質(zhì)白云巖-藻紋層白云巖、含灰質(zhì)白云巖-溶孔藻白云巖、溶孔白云巖-藻紋層白云巖、含藻灰?guī)r-白云質(zhì)灰?guī)r-灰質(zhì)白云巖、富藻白云質(zhì)灰?guī)r-藻角礫灰質(zhì)白云巖等巖相組合，致使Ⅴ級(jí)高頻層序以向上變淺樣式為特征。

4.3 氣候

氣候?qū)Τ练e物的成巖演化作用影響非常明顯，尤其在相對(duì)海平面下降時(shí)對(duì)沉積物的成巖改造更為顯著；氣候條件不同，可在層序中發(fā)育不同的巖性、結(jié)構(gòu)。雷四3亞段主要為陸表海斷續(xù)淹沒(méi)的局限臺(tái)地[23]，氣候炎熱，沉積物以云、灰?guī)r為主，蒸發(fā)泵成因的白云巖化作用明顯；在之后的成巖作用改造下，Ⅴ級(jí)高頻層序中上部溶蝕作用強(qiáng)烈，易形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

5 結(jié) 論

a.通過(guò)對(duì)川西拗陷雷口坡組巖性結(jié)構(gòu)特征、地震資料和測(cè)井曲線特征分析的基礎(chǔ)上，對(duì)層序界面進(jìn)行識(shí)別，將雷口坡組劃分出2個(gè)Ⅲ級(jí)層序，進(jìn)一步在雷四3亞段劃分出2個(gè)Ⅳ級(jí)層序和7個(gè)Ⅴ級(jí)層序。

b.以Ⅴ級(jí)層序?yàn)閱卧?，?duì)川西拗陷雷四3亞段進(jìn)行了層序地層精細(xì)對(duì)比。研究區(qū)內(nèi)地層橫向展布穩(wěn)定，具有較好的對(duì)比性，在DS1、XS1、TS1井均缺失頂部TL4-7層序，與印支期地層剝蝕有關(guān)。

c.雷四3亞段海平面變化具有快速海侵和緩慢下降的特點(diǎn)，受其影響，Ⅳ級(jí)層序TST厚度遠(yuǎn)小于HST厚度。受構(gòu)造作用影響，在局限臺(tái)地環(huán)境內(nèi)，巖相組合具明顯向上變淺的旋回特征，致使Ⅴ級(jí)高頻層序以向上變淺的樣式為主。由于氣候?qū)Τ练e物的成巖演化作用的影響，蒸發(fā)泵成因的白云巖化作用明顯，在之后的成巖作用改造下，Ⅴ級(jí)高頻層序中上部溶蝕作用強(qiáng)烈，易形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

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Characteristics of high frequency sequence and control factors of development of the third Bed of the Member 4 of Leikoupo Formation in Western Sichuan Basin, China

LI Rong1,2, LONG Ke2, SONG Xiao-bo2, XU Guo-ming2, WANG Qiong-xian2, WANG Dong2

1.Post-DoctoralResearchStation,SouthwestPetroleumBranch,SINOPEC,Chengdu610041,China; 2.ResearchInstituteofPetroleumExplorationandProduction,SouthwestPetroleumBranch,SINOPEC,Chengdu610041,China

The development characteristics of high frequency sequence stratigraphy of Middle Triassic Leikoupo Formation in western Sichuan Basin are studied by application of sequence stratigraphy principle on the basis of research of sedimentary background of Middle Triassic Leikoupo Formation, combined with the analysis of drilling cores, observation of thin sections, logging and seismic data. Detailed correlation of sequence stratigraphy is carried out for the 3rdBed of Member 4 from the Leikoupo Formation and its distribution in the area is determined so as to discuss its control factors and reveal its relation with reservoir development. It shows that the Leikoupo Formation can be divided into two sequences of Ⅲ level and the 3rdBed of Member 4 develops in the second level of HST, which can be further divided into 2 sequences of Ⅳ level and 7 sequences of Ⅴ level. High frequency sequence stratigraphic framework is established on the basis of high-frequency sequence division. It is recognized that the sequence stratigraphy possesses good correlation within the Ⅴ level sequence unit. The absence of top beds in drilling Well XS1, Well DS1 and Well TS1 is due to the erosion in the Indo-China period. The development of high-frequency sequence stratigraphy of the Member 4 of Leikoupo Formation is controlled by the sea-level eustasy, tectonic movement and climate. The high frequency sequence is characterized by upward shoaling and dissolution mainly occurs in the up-middle part of the sequence, which is favorable for the formation of high quality dissolution reservoir.

high-frequency sequence stratigraphy characteristics; control factors; Leikoupo Formation; Sichuan Basin

10.3969/j.issn.1671-9727.2016.05.08

1671-9727(2016)05-0582-09

2015-12-31。

中國(guó)石化公司科技項(xiàng)目(P1510)。

李蓉(1985-)，女，博士，助理研究員，主要從事儲(chǔ)層沉積學(xué)研究, E-mail:596147104@qq.com。

TE121.34

A