四川盆地志留系小河壩組海相碎屑巖勘探方向及潛力

邱玉超 羅 冰 夏茂龍 李亞丁 黃 力 葉 茂

中國(guó)石油西南油氣田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院

0 引言

四川盆地目前主要油氣勘探領(lǐng)域?yàn)樯先B統(tǒng)—侏羅系的陸相碎屑巖和震旦系—中三疊統(tǒng)的海相碳酸鹽巖，均已獲眾多油氣勘探發(fā)現(xiàn)[1-3]。四川盆地海相碎屑巖研究和鉆探程度較低，未獲得勘探發(fā)現(xiàn)。志留系下統(tǒng)小河壩組是四川盆地發(fā)育海相碎屑巖的主要層系之一[4]，制約四川盆地海相碎屑巖勘探的關(guān)鍵是儲(chǔ)層的研究程度偏低。以往針對(duì)四川盆地內(nèi)小河壩組的研究手段相對(duì)單一，主要是基于野外露頭資料和盆地內(nèi)少量的鉆井[5]，研究集中在盆地外的沉積儲(chǔ)層特征，對(duì)盆地內(nèi)小河壩組的認(rèn)識(shí)程度較低，中石油兼探小河壩組的T1井、中石化針對(duì)小河壩組鉆探的S1井均未鉆遇具有工業(yè)價(jià)值的砂巖儲(chǔ)層。前期研究和鉆探形成對(duì)四川盆地內(nèi)小河壩組的基本認(rèn)識(shí)是砂巖儲(chǔ)層致密。本次利用野外露頭揭示的沉積特征推測(cè)向盆地內(nèi)延伸趨勢(shì)、利用鉆井標(biāo)定地震沉積相特點(diǎn)、利用多種地震資料信息識(shí)別和分析沉積相平面展布特征，發(fā)現(xiàn)并刻畫(huà)志留系小河壩組多個(gè)大型的具前積結(jié)構(gòu)的三角洲砂體。同時(shí)與國(guó)內(nèi)已經(jīng)獲得勘探發(fā)現(xiàn)的塔里木盆地海相碎屑巖開(kāi)展對(duì)比分析，進(jìn)一步驗(yàn)證小河壩組發(fā)育三角洲前緣前積砂體觀點(diǎn)。結(jié)合烴源巖、蓋層和構(gòu)造特征，分析和預(yù)測(cè)四川盆地小河壩組海相碎屑巖成為天然氣勘探新領(lǐng)域的潛力，以期對(duì)下一步四川盆地拓展新領(lǐng)域有一定的指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

四川盆地內(nèi)志留系小河壩組主要分布在川東地區(qū)，盆地內(nèi)靠近古隆起周緣為泥質(zhì)深水陸棚沉積，為大套黑色、灰黑色泥巖，川東地區(qū)L1井揭示大套泥巖夾薄層粉砂巖，為前三角洲亞相沉積，川東盆緣露頭巖性為大套砂巖夾泥巖，為三角洲前緣亞相[6]。川南地區(qū)與之同時(shí)異相地層為石牛欄組，巖性為大套泥巖、頁(yè)巖內(nèi)夾泥質(zhì)灰?guī)r、石灰?guī)r、生屑灰?guī)r[7]，環(huán)境類(lèi)型為灰泥質(zhì)淺水陸棚。這兩套地層在盆地內(nèi)分布面積12×104km2，地層厚度從0 m至600 m（圖1）。底部與龍馬溪組暗色頁(yè)巖、泥巖整合接觸，頂部與韓家店組整合接觸。

四川盆地志留系經(jīng)歷的兩次重要的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用：加里東期隆升構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和燕山期擠壓褶皺作用。受加里東期隆升作用控制，川中、川西地區(qū)地層抬升剝蝕，志留系缺失。燕山期擠壓褶皺作用形成了川東地區(qū)北北東向、北東向的高陡構(gòu)造帶和川南地區(qū)的南北向、北北東向低緩構(gòu)造帶。

2 物源與成巖作用

2.1 物源特征

圖1 四川盆地志留系小河壩組厚度圖

小河壩組沉積時(shí)的物源和古氣候條件的沉積環(huán)境產(chǎn)生成分、結(jié)構(gòu)成熟度較高的碎屑物，有利于形成良好的砂巖儲(chǔ)層。前人通過(guò)砂巖的碎屑組分、巖屑類(lèi)型、重礦物組合、地球化學(xué)分析認(rèn)為川東地區(qū)小河壩組物源來(lái)自盆地東邊江南—雪峰山隆起西側(cè)上元古界板溪群及其侵入板溪群中的基性巖體、中基性噴出巖體[8]。利用微量元素比值分析，認(rèn)為川東地區(qū)小河壩組沉積環(huán)境為溫潤(rùn)潮濕的古氣候環(huán)境[9]。來(lái)自基性巖體、中基性噴出巖體物源區(qū)的碎屑物通過(guò)溫潤(rùn)潮濕氣候環(huán)境下發(fā)育廣泛的河流搬運(yùn)改造后，有利于形成成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度都較高的碎屑顆粒。四川盆地露頭和鉆井揭示小河壩組砂巖遠(yuǎn)離物源方向，儲(chǔ)層物性有變好趨勢(shì)，這可能與河流遠(yuǎn)距離搬運(yùn)，成分、結(jié)構(gòu)成熟度變高，對(duì)形成砂巖儲(chǔ)層起到積極作用。

2.2 成巖作用

河流入海后堆積形成三角洲，前緣亞相的砂巖原生孔隙度較高；石英顆粒含量高，后期埋藏成巖作用對(duì)儲(chǔ)層空間壓實(shí)改造影響小，壓實(shí)改造后孔隙度仍能保持較高水平。小河壩組在四川盆地內(nèi)沉積的地質(zhì)條件有利于儲(chǔ)集空間的保存。川東地區(qū)鉆井揭示小河壩組泥巖發(fā)育，大套泥巖內(nèi)形成的砂體受泥巖超壓作用可對(duì)保持砂巖原生儲(chǔ)層空間起積極作用[6]。盆地內(nèi)龍馬溪組烴源巖發(fā)育，生烴過(guò)程中形成的有機(jī)酸溶解砂巖的酸性不穩(wěn)定成分，從而改善儲(chǔ)層的物性[10]。

3 沉積相特征

3.1 露頭

四川盆地東南緣的地質(zhì)露頭揭示了浪控三角洲沉積特征。武隆黃草場(chǎng)剖面為三角洲反旋回特征，發(fā)育三角洲前緣河口壩相帶，砂巖具波痕構(gòu)造（圖2），反映波浪對(duì)三角洲的改造作用。

3.2 地震相

四川盆地東部地區(qū)地震資料揭示小河壩組發(fā)育前積結(jié)構(gòu)，已發(fā)現(xiàn)4個(gè)大型前積結(jié)構(gòu)體，面積4 550 km2，分別分布于高峰場(chǎng)、云安廠、梁平和石柱地區(qū)（圖3），根據(jù)地震相特征分析認(rèn)為這4個(gè)前積結(jié)構(gòu)體為浪控三角洲沉積。根據(jù)鉆井資料揭示高峰場(chǎng)前積三角洲以東、石柱前積三角洲以西分別發(fā)育兩個(gè)前積三角洲，由于地震測(cè)網(wǎng)較為稀疏，不能落實(shí)二者的規(guī)模。

圖2 小河壩組野外地質(zhì)露頭

圖3 四川盆地志留系小河壩組沉積相圖

高峰場(chǎng)前積體內(nèi)存在一系列高角度、向西北方向進(jìn)積的前積反射結(jié)構(gòu)，為多個(gè)相互疊置的河口壩砂體，單個(gè)砂壩順物源方向長(zhǎng)1～7 km，共發(fā)育30余個(gè)（圖4）。其形成的地質(zhì)原因可能與陸源碎屑供應(yīng)充足、可容空間增大有關(guān)。前積結(jié)構(gòu)所在地區(qū)下部是龍馬溪組厚度最大的位置，在小河壩組沉積時(shí)該區(qū)可能保持持續(xù)沉降的趨勢(shì)，引起可容空間的增大；同時(shí)龍馬溪組泥巖發(fā)育，壓實(shí)率高，小河壩組碎屑物堆積在上面，造成可容空間進(jìn)一步增大。小河壩組在具有充足碎屑物物源條件下，不斷向海域方向推進(jìn)，形成具有典型的三角洲前緣前積結(jié)構(gòu)的沉積砂體，地震相表現(xiàn)為內(nèi)部前積結(jié)構(gòu)、外部順物源方向楔狀構(gòu)造、橫切物源方向透鏡狀構(gòu)造。

圖4 A—B沿小河壩組高峰場(chǎng)前積三角洲頂拉平地震剖面

在遠(yuǎn)離盆地邊界的位置，如云安廠沉積砂體、梁平沉積砂體，仍然發(fā)育有前積結(jié)構(gòu)，分析認(rèn)為這些前積結(jié)構(gòu)為在前一個(gè)期次的前積三角洲沉積逐漸變?nèi)踔?，河流回春，物源條件再次變強(qiáng)形成的第二期前積三角洲。高峰場(chǎng)、云安廠、梁平前積三角洲內(nèi)發(fā)育多個(gè)不斷向前推移的前積結(jié)構(gòu)，整體為楔狀構(gòu)造的特征。反映了三角洲沉積時(shí)水動(dòng)力較強(qiáng)，預(yù)測(cè)這3個(gè)三角洲內(nèi)單個(gè)的河口壩砂巖粒度較粗，儲(chǔ)層物性較好。石柱前積結(jié)構(gòu)在地震剖面表現(xiàn)為3套內(nèi)部加積、整體前積三角洲疊合體。內(nèi)部為多個(gè)近水平疊加的加積反射結(jié)構(gòu)（圖5），反映了三角洲向盆內(nèi)推進(jìn)較慢，水動(dòng)力較弱，攜砂能力差的沉積環(huán)境。S1井鉆井揭示該套沉積為3個(gè)砂巖緩慢向上變粗的反旋回，即使在每個(gè)旋回頂部發(fā)育最好的砂巖厚度偏薄、物性也偏差。

這4套前積結(jié)構(gòu)體順物源方向整體為楔狀，橫切物源方向顯透鏡狀，反映物源中心向外緣變薄的沉積特征（圖6）。前積結(jié)構(gòu)近物源角度陡、遠(yuǎn)物源角度緩；前積結(jié)構(gòu)主體位置兩側(cè)，砂體同樣呈現(xiàn)出前積特征，反映三角洲從主體向前和向兩側(cè)均向前推進(jìn)的特點(diǎn)。北西向地震剖面，從西南至東北表現(xiàn)為前積特征變?nèi)?、幅度變小；北東向地震剖面，從東南往西北表現(xiàn)為透鏡狀反射高差由大變小，范圍由窄變寬，主體向兩側(cè)超覆特征越來(lái)越弱；近物源底凸反映一定的向下侵蝕作用，反映了三角洲沉積主體位置水動(dòng)力強(qiáng)，向四周逐漸減弱特點(diǎn)。

高峰場(chǎng)地區(qū)前積三角洲切片振幅屬性揭示河口砂壩的砂體平面上呈條帶北東東向展布，反映了三角洲受波浪改造，單砂體平行于岸線(xiàn)沉積的特點(diǎn)（圖7）。

4 勘探方向及潛力

圖5 C—D沿小河壩組石柱前積三角洲上奧陶統(tǒng)底拉平地震剖面

圖6 E—F沿高峰場(chǎng)前積三角洲上奧陶統(tǒng)底拉平地震剖面

圖7 高峰場(chǎng)小河壩組前積三角洲等比例切片振幅屬性平面圖

四川盆地志留系小河壩組的鉆井揭示砂巖不發(fā)育，厚度薄、儲(chǔ)層物性差，但只要有砂巖發(fā)育的地層均見(jiàn)到氣測(cè)顯示，且有兩口井獲得氣流。四川盆地川東地區(qū)鉆遇小河壩組，揭示了小河壩組良好的含氣性。這種含氣性與該區(qū)烴源巖條件關(guān)系密切。前人對(duì)四川盆地志留系成藏條件進(jìn)行研究[11-15]，認(rèn)為下志留統(tǒng)龍馬溪組底部黑色筆石頁(yè)巖是優(yōu)質(zhì)的烴源層系，川東地區(qū)厚度30～100 m、有機(jī)質(zhì)豐度平均2.05%，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ⅰ型為主、Ro平均值達(dá)到2.68%，因而只要具備良好的儲(chǔ)集條件，就可在志留系形成工業(yè)性氣藏。

川東地區(qū)小河壩組砂巖整體疊置在川東高陡構(gòu)造帶之上，下伏志留系龍馬溪組暗色泥質(zhì)烴源巖發(fā)育，單個(gè)砂體被烴源巖包裹，可形成巖性氣藏，砂體與斷層配置，可形成構(gòu)造—巖性氣藏，具備大面積成藏條件（圖8）。

川東地區(qū)小河壩組前積結(jié)構(gòu)雖無(wú)鉆井揭示，但其地震相內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部構(gòu)造和幾何特征與塔里木盆地上泥盆統(tǒng)—下石炭統(tǒng)的東河塘組的東和砂巖類(lèi)似，鉆探證實(shí)這種反射結(jié)構(gòu)為多個(gè)單砂體相互疊合所形成。東河砂巖埋深超過(guò)5 000 m，孔隙度12%～24%，滲透率10.53～143.75 mD，探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量7 500×104t[16]，證實(shí)超深層海相碎屑巖勘探具有良好的效果。四川盆地志留系小河壩組海相碎屑巖具有與東河砂巖類(lèi)似的前積結(jié)構(gòu)地震相，預(yù)測(cè)砂巖發(fā)育，分布面積廣，儲(chǔ)層物性條件較好，有望成為四川盆地又一個(gè)嶄新的天然氣勘探領(lǐng)域。

圖8 云安廠—高峰場(chǎng)地區(qū)志留系小河壩組氣藏成藏模式圖

5 結(jié)論

1）四川盆地東部地區(qū)小河壩組前積結(jié)構(gòu)為三角洲前緣相互疊置砂體的地震相特征，前積體沉積向上砂巖粒度快速變粗，砂巖儲(chǔ)層發(fā)育。

2）小河壩組成藏條件有利，前積結(jié)構(gòu)砂體發(fā)育于川東地區(qū)可容空間增大的地區(qū)，前積砂體發(fā)育區(qū)與龍馬溪組烴源巖相互疊置，上覆韓家店組下部為大套泥巖沉積，可作為區(qū)域性泥巖蓋層，具備形成大面積氣藏條件。

3）志留系小河壩組海相碎屑巖有望成為四川盆地一個(gè)嶄新的勘探領(lǐng)域，可先尋找前積砂體與逆斷層控制的斷鼻構(gòu)造配置的構(gòu)造—巖性圈閉；獲得突破后，進(jìn)一步探索斜坡區(qū)的單砂體巖性圈閉。