川西坳陷東坡侏羅系沙溪廟組三角洲河道砂體構(gòu)型

卜淘

（中國(guó)石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院，四川 成都 610041）

河流相砂體內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、非均質(zhì)性強(qiáng)。前人已在構(gòu)造解釋、沉積相、成藏等研究領(lǐng)域取得豐碩成果［1-16］。在分析地下儲(chǔ)集層砂體之間的接觸關(guān)系及內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面：金振奎等［1］運(yùn)用定量參數(shù)法，將山西柳林、陜西延安等地侏羅系的辮狀河砂體構(gòu)型分為疊拼式、側(cè)拼式和孤立式；王越等［11］在山西保德扒樓溝剖面二疊系識(shí)別出側(cè)向遷移型、串溝截直型、頸項(xiàng)截直型及廢棄河道型4種曲流河河道砂體。川西坳陷東坡侏羅系沙溪廟組的砂巖氣藏是典型的次生遠(yuǎn)源氣藏，不同河道砂體的含氣性存在明顯差異。武恒志等［2］運(yùn)用遞進(jìn)反演相控儲(chǔ)層定量描述等技術(shù)，對(duì)致密氣藏河道砂巖進(jìn)行刻畫，識(shí)別了河道外形及疊置樣式。本文以大量鉆測(cè)井、巖心資料為基礎(chǔ)，參考了前人理論和思想，對(duì)砂體內(nèi)部巖相結(jié)構(gòu)、類型及組合等關(guān)系深入分析，重新刻畫本區(qū)的砂體構(gòu)型，并劃分了多種砂體構(gòu)型模式。

1 區(qū)域地質(zhì)環(huán)境

川西坳陷位于四川盆地西部，北鄰秦嶺造山帶，西受青藏高原東緣構(gòu)造帶圍限，呈“三隆兩凹一斜坡”的構(gòu)造格局。研究區(qū)為川西坳陷斜坡地帶——東坡地區(qū)，主要發(fā)育合興場(chǎng)-高廟子構(gòu)造、豐谷構(gòu)造、知新場(chǎng)-石泉場(chǎng)構(gòu)造、中江-回龍構(gòu)造（見圖1）。侏羅系沙溪廟組分為上下兩段，由灰、灰紫色厚層—塊狀粗、中?！?xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖、長(zhǎng)石砂巖與紫紅色粉砂巖、泥巖組成的數(shù)個(gè)不等厚韻律層構(gòu)成，包含JS1，JS2和JS33個(gè)油層組。上沙溪廟組 （J2s）從上到下劃分為JS11—JS14和JS21—JS24（JS24又劃分為 JS24-1和 JS24-2）8 個(gè)砂組；下沙溪廟組（J2x）從上到下劃分為 JS31—JS33（JS31又劃分為JS31-1和 JS31-2，JS33又劃分為 JS33-1，JS33-2和 JS33-3）3 個(gè)砂組。沙溪廟組屬于三角洲沉積體系，物源主要來自北面米倉(cāng)山，砂體總體呈北東—南西向展布，亞相劃分為3類，即三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲。下沙溪廟組沉積時(shí)期，川西坳陷高廟子-中江地區(qū)整體以三角洲前緣沉積體系為主，發(fā)育多期水下分流河道，河道走向北東—南西向，規(guī)模較大，基本涵蓋整個(gè)研究區(qū)；上沙溪廟組沉積時(shí)期，高廟子地區(qū)普遍發(fā)育三角洲平原沉積，中江地區(qū)發(fā)育三角洲前緣沉積，沉積環(huán)境水體要比下沙溪廟組淺，既有寬廣集中的曲流河復(fù)合河道，也有規(guī)模較小的河道，偶爾可見決口扇。

圖1 川西坳陷構(gòu)造背景

2 巖相特征

對(duì)28口取心井509 m巖心的觀察得出，工區(qū)的巖相類型主要分為7類，即平行層理細(xì)砂巖、平行層理中砂巖、交錯(cuò)層理細(xì)砂巖、交錯(cuò)層理中砂巖、塊狀細(xì)砂巖、塊狀中砂巖、水平層理細(xì)砂巖?？v向上巖相的疊置方式可分為7類巖相組合（見表1），不同巖相組合的物性差異明顯。以塊狀-交錯(cuò)層理中砂巖為主的組合物性最好，主要分布在豐谷5井和江沙2井的JS33-2段，滲透率大于1.00×10-3μm2的比例可占32%～50%；其次為平行層理中砂巖和塊狀細(xì)砂巖 （0.30×10-3～0.40×10-3μm2），主要分布在JS1和JS2段，如高沙101H井。在河道泛濫平原沉積的主要為水平層理細(xì)砂巖夾泥質(zhì)粉砂巖的組合。這類組合的物性最差，滲透率均小于0.08×10-3μm2，為非儲(chǔ)層，主要分布在 JS14和 JS21段。

表1 不同巖相組合類型的分布情況統(tǒng)計(jì)

3 砂體構(gòu)型類型劃分

按照上述巖相垂向疊置關(guān)系，研究區(qū)內(nèi)砂體垂向結(jié)構(gòu)分為兩大類（見圖2），即均一型結(jié)構(gòu)和復(fù)合型結(jié)構(gòu)。均一型結(jié)構(gòu)粒度均一、物性好、砂泥比值大，說明可容納空間量與沉積物供給量比值較小,復(fù)合型結(jié)構(gòu)呈砂泥巖頻繁互層，物性差、砂泥比值較小，說明可容納空間量與沉積物供給量比值較大。復(fù)合型結(jié)構(gòu)主要受水動(dòng)力頻繁變化及河道遷移變化作用所致，均一型結(jié)構(gòu)主要受進(jìn)退積疊置及側(cè)積疊置作用所致。由此可將砂體構(gòu)型劃分為4類：水動(dòng)力頻繁變化復(fù)合型、河道遷移變化復(fù)合型、進(jìn)退積疊置均一型和側(cè)積疊置均一型。其中，除進(jìn)退積疊置成因較少見外，其他3類構(gòu)型在各個(gè)層位均可見。

3.1 水動(dòng)力頻繁變化復(fù)合型

水動(dòng)力條件的變化是巖相變化的最直接影響因素，而水動(dòng)力頻繁變化，會(huì)使在一個(gè)沉積旋回內(nèi)不同沉積時(shí)期的砂巖粒度發(fā)生韻律性變化，形成中砂巖與細(xì)砂巖、粉砂巖交互沉積的特點(diǎn)。中砂巖也以組合型巖相為主，此類型在JS33-1層尤為常見，如研究區(qū)JS33-1砂組的豐谷22井屬于典型的水動(dòng)力頻繁變化復(fù)合型構(gòu)型。沉積物粒度特征與水動(dòng)力條件密切相關(guān)，水動(dòng)力作用強(qiáng)勁，在河道砂體沉積過程中，較細(xì)粒的沉積物被再懸浮帶走，使得粗顆粒的含量增大，而在動(dòng)力最強(qiáng)時(shí)甚至出現(xiàn)礫石顆粒；水動(dòng)力作用向岸逐漸減弱，懸浮物質(zhì)因潮流減緩而發(fā)生分選沉降，形成向岸顆粒逐漸變細(xì)的橫向分異結(jié)果。水動(dòng)力頻繁變化會(huì)呈現(xiàn)中、細(xì)、粉砂巖等多種巖性交互沉積的現(xiàn)象，由此可見，水動(dòng)力頻繁變化是復(fù)合型成因之一。

若沉積期I的垂向上砂體呈細(xì)—中砂巖，則沉積期Ⅱ因湖平面上升，湖面擴(kuò)張，湖水深度逐步增大，其水動(dòng)力條件由強(qiáng)變?nèi)?，較弱的水動(dòng)力條件導(dǎo)致較細(xì)粒顆粒沉降，因而該位置沉積的顆粒較細(xì)。由于氣候變化、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等因素的影響，致使在沉積期Ⅲ水動(dòng)力再次增強(qiáng)，從而再次沉積較粗的塊狀中砂巖。所以水動(dòng)力頻繁變化會(huì)使河道砂巖粒度呈中、細(xì)、粉砂巖交互沉積疊置（見圖 3）。

圖2 研究區(qū)砂體構(gòu)型分類

圖3 水動(dòng)力頻繁變化復(fù)合型沉積演化模式

3.2 河道遷移變化復(fù)合型

河道遷移可導(dǎo)致縱向上泥巖和砂巖的交互沉積，導(dǎo)致垂向連通性較差。這種砂體構(gòu)型在JS11和JS33-1層均可見。如JS33-1層高廟子河道，A點(diǎn)在沉積期I發(fā)育泛濫平原沉積的泥巖，B點(diǎn)在沉積期I發(fā)育邊灘砂巖沉積。在同一沉積旋回內(nèi)，由于河道遷移，沉積期Ⅱ時(shí)A點(diǎn)開始發(fā)育邊灘砂巖沉積，B點(diǎn)仍然以邊灘砂巖沉積為主。

這種構(gòu)型垂向上可見近10 m厚的泥巖與2～5 m厚的砂巖層交互，橫向上砂巖變化不穩(wěn)定，與河道的周期性擺動(dòng)有關(guān)。河道的這種周期性擺動(dòng)造成了砂體垂向疊置（見圖4）。

圖4 河道遷移變化復(fù)合型沉積演化模式

3.3 進(jìn)退積疊置均一型

在距離河流物源較遠(yuǎn)的入湖口，由于湖水與河水的密度不同，泥沙卸載，并經(jīng)湖水將河道前端沉積的砂遷移改造，形成沿岸的河口壩砂。在中江地區(qū)JS33-2層可見此類沉積特征，其他層位未見。由于湖平面的變化，河道砂與河口壩砂出現(xiàn)的位置可發(fā)生遷移。當(dāng)湖平面下降時(shí)，河道砂向前進(jìn)積，早期河口壩將被后期河道切割破壞。當(dāng)湖平面再次上升時(shí)，河道砂退積，可再次發(fā)育河口壩砂的沉積（見圖5）。

圖5 進(jìn)退積疊置均一型沉積演化模式

3.4 側(cè)積疊置均一型

側(cè)積疊置均一型在工區(qū)內(nèi)最為常見，是河流沉積最常見的砂體垂向疊置類型，在JS3段以側(cè)積疊置均一型為主。側(cè)積作用在巖心上也可見，泥巖與砂巖的界面呈彎曲面，角度較大（30°～40°）。JS3段沉積期物源供給量大，側(cè)積體厚度可達(dá)20～30 m。JS1段側(cè)積體厚度僅5～10 m。厚層側(cè)積砂的沉積過程受水動(dòng)力條件、物源、氣候等因素影響，垂向粒度和巖相有所變化。按照變化類型導(dǎo)致的砂巖物性改變，可分為3類 （由差變好型、持續(xù)較好型和由好變差型），其沉積演化過程見圖6。

圖6 側(cè)積疊置均一型沉積演化模式

4 砂體構(gòu)型發(fā)育主控因素

4.1 側(cè)積體寬度

根據(jù)已解剖河道的特征，可見河道側(cè)積體寬度與構(gòu)型有關(guān)，側(cè)積體極窄（小于1 km），常以河道遷移變化復(fù)合型構(gòu)型為主；側(cè)積體寬度中等（1～2 km），以側(cè)積疊置均一型構(gòu)型為主，砂體厚度大；側(cè)積體寬度較大（2～5 km），以側(cè)積疊置均一型構(gòu)型為主，但砂體厚度較薄。

4.2 物源遠(yuǎn)近

研究區(qū)內(nèi)物源主要來自北面米倉(cāng)山，在距離物源較近的背景下，沉積物供給充足，砂體沉積以側(cè)積疊置均一型為主，高廟子地區(qū)距離物源較近，如高沙301-2井就發(fā)育典型的側(cè)積疊置均一型砂體；在距離物源較遠(yuǎn)的入湖口附近，湖平面等因素的影響會(huì)使河口壩砂、河道砂位置發(fā)生側(cè)向遷移，河道呈現(xiàn)進(jìn)退積現(xiàn)象，在此條件下，砂體沉積以進(jìn)退積疊置均一型為主。如JS33-2中江河道，中江地區(qū)距離物源較遠(yuǎn)，該河道上的江沙302井就發(fā)育典型的河口壩砂。河口壩主要由砂巖和粉砂巖組成，在測(cè)井曲線上呈漏斗型，該井所在河道在湖平面下降時(shí)，河道砂向前進(jìn)積，早期河口壩砂被后期河道砂切割，由于受氣候、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等因素的影響，湖平面再次上升，河道砂退積，再次發(fā)育了河口壩砂。

4.3 河道彎度

通過對(duì)河道的解剖及其特征分析可知，地形坡度與河道彎度有關(guān)，間接影響著砂體構(gòu)型類型。當(dāng)?shù)匦纹露燃哟髸r(shí)，河道彎度降低，形成平面位置較穩(wěn)定、彎度相對(duì)較小的主河道，河道內(nèi)部發(fā)育厚度較大的砂壩沉積，開始向三角洲前緣過渡。地形坡度越小，河道彎度越大，而河道的彎度是影響砂體構(gòu)型和河道通暢性的關(guān)鍵因素，高彎度分流河道砂體內(nèi)部構(gòu)型是側(cè)積作用的結(jié)果。由于洪水事件的周期性，側(cè)積體依次呈疊瓦狀側(cè)向疊加于前一側(cè)積體之上，因而地形坡度小、河道彎度高往往易形成側(cè)積疊置均一型砂體。

JS11砂組中江江沙101H井—中江11井河道、JS33-1砂組高廟子川合148井—豐谷22井河道和JS33-2砂組中江江沙304井—江沙305井河道，均在河道彎曲度突變處發(fā)育較厚的側(cè)積疊置均一型砂體。根據(jù)彎曲度等于河道總長(zhǎng)度與河道兩端點(diǎn)的直線距離比值，計(jì)算得到JS33-2砂組中江江沙101H井—中江11井河道的彎曲度為1.14，該河道側(cè)積砂體間孤立不連通；而JS14砂組南北向江沙201H井—川豐175井河道，其彎曲度為1.64，該河道側(cè)積體連片發(fā)育，河道通暢性好。

4.4 可容納空間量與沉積物供給量比值的大小

沙溪廟組沉積期是一個(gè)湖平面上升的過程，湖侵過程可容納空間持續(xù)增加，導(dǎo)致上部層位砂體構(gòu)型以水動(dòng)力頻繁變化復(fù)合型和河道遷移變化復(fù)合型為主。在JS1段，由于可容納空間量與沉積物供給量比值較高，大面積泛濫平原泥巖背景下孤立河道分布，砂體薄，與泥巖頻繁互層。在JS3段，由于可容納空間量與沉積物供給量之比較低，表現(xiàn)出多期河道相互疊置切割特征，沉積砂體厚度大，多期疊置。

5 結(jié)束語

川西坳陷高廟子-中江地區(qū)在沙溪廟期整體以三角洲沉積體系為主，依據(jù)砂體內(nèi)部巖相結(jié)構(gòu)、類型及組合等關(guān)系，將砂體構(gòu)型劃分為水動(dòng)力頻繁變化復(fù)合構(gòu)型、河道遷移變化復(fù)合構(gòu)型、進(jìn)退積疊置均一構(gòu)型、側(cè)積疊置均一構(gòu)型這4種類型；而河道側(cè)積體寬度、物源遠(yuǎn)近、河道彎度、可容納空間量與沉積物供給量之比均會(huì)影響砂體構(gòu)型的變化。