四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組顆粒灘沉積組合及其對(duì)儲(chǔ)集層的控制作用*

楊偉強(qiáng) 劉 正 陳浩如 蘭才俊 徐哲航 盧朝進(jìn) 鄒華耀

1 中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249 2 中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京 1022493 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院，湖北武漢 430074

顆粒灘相碳酸鹽巖儲(chǔ)集層一直是世界油氣勘探領(lǐng)域的重點(diǎn)，現(xiàn)今已發(fā)現(xiàn)多個(gè)顆粒灘相大型油氣田，例如加瓦爾油田、四川普光氣田、中東南帕斯氣田等(Khalifa，2005；Sadooni，2005；馬永生等，2007；Tavakolietal.，2011)。

2012年，川中安岳地區(qū)龍王廟組發(fā)現(xiàn)了以磨溪8井為代表的多口日產(chǎn)百萬(wàn)立方米天然氣的高產(chǎn)井，成為了新近發(fā)現(xiàn)的迄今為止中國(guó)單體規(guī)模最大的特大型海相碳酸鹽巖整裝氣田(魏國(guó)齊等，2015)。安岳氣田的勘探突破揭開(kāi)龍王廟組的研究熱潮，多位學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)顆粒灘相沉積是龍王廟組優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層發(fā)育演化的地質(zhì)基礎(chǔ)，顆粒灘相物性普遍優(yōu)于其他相帶(金民東等，2014；劉樹(shù)根等，2014；張建勇等，2015；田艷紅等，2015；楊雪飛等，2015；任影等，2015；周進(jìn)高等，2015；劉泠杉等，2016；杜金虎等，2016；沈安江等，2017；邢夢(mèng)妍等，2017)。前人對(duì)龍王廟組顆粒灘相的巖性特征、垂向及平面展布的規(guī)律也開(kāi)展了相關(guān)研究工作(姚根順等，2013；周進(jìn)高等，2014；金民東等，2015；馬騰等，2015；楊雪飛等，2015；王頔等，2017)，部分學(xué)者也進(jìn)行了一些顆粒灘沉積組合相關(guān)研究(金民東等，2015；楊雪飛等，2015；代林呈等，2017)。沉積微相對(duì)儲(chǔ)集層的發(fā)育分布具有較好的控制作用(Ameletal.， 2015；Rosalesetal.， 2018)，四川盆地龍王廟組顆粒灘沉積相研究對(duì)于優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的勘探具有重要意義，但在龍王廟組儲(chǔ)集層的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)并非所有的顆粒灘沉積都可作為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層，不同類(lèi)型的顆粒灘具有不同的物性特征，究竟何種類(lèi)型的顆粒灘更有利于優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的發(fā)育成為了有待解決的問(wèn)題。文中從顆粒灘沉積組合方面入手，利用野外露頭、鉆測(cè)井、巖心、巖石薄片和物性等資料，對(duì)四川盆地龍王廟組顆粒灘的巖性特征、沉積組合的發(fā)育分布規(guī)律進(jìn)行了較為深入的研究，著力于揭示顆粒灘沉積組合對(duì)儲(chǔ)集層發(fā)育的差異控制作用，為四川盆地深層—超深層龍王廟組進(jìn)一步的碳酸鹽巖儲(chǔ)集層勘探提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

四川盆地位于揚(yáng)子臺(tái)地西北緣，經(jīng)歷了裂陷(早震旦世)、克拉通(晚震旦世—志留紀(jì))、再裂陷(泥盆紀(jì)—石炭紀(jì))、克拉通(二疊紀(jì)—中三疊世)、前陸盆地(中三疊世—古近紀(jì))的多旋回發(fā)育演化過(guò)程(魏魁生等，1997)。對(duì)研究層位影響最大是加里東運(yùn)動(dòng)，加里東期主要有3幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，即： 郁南運(yùn)動(dòng)、都勻運(yùn)動(dòng)和廣西運(yùn)動(dòng)，前2次運(yùn)動(dòng)抬升剝蝕時(shí)間相對(duì)較短，不整合面上、下之間地層缺失少，剝蝕量不大。志留紀(jì)末的廣西運(yùn)動(dòng)使四川盆地大幅抬升，川中地區(qū)志留系—奧陶系大量剝蝕，局部地區(qū)龍王廟組出露或接近于地表，如 圖 1 所示，形成了盆地西部龍王廟組北東向剝蝕區(qū)(陳宗清，2013)，受加里東運(yùn)動(dòng)影響，靠近剝蝕區(qū)域的川中龍王廟組發(fā)育表生巖溶型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層(周進(jìn)高等，2014)。

震旦系燈影組發(fā)育綿陽(yáng)—長(zhǎng)寧裂陷槽，經(jīng)歷了下寒武統(tǒng)筇竹寺組(碳質(zhì)頁(yè)巖﹑頁(yè)巖及泥巖)和滄浪鋪組(粉砂巖、泥巖及砂巖)填平補(bǔ)齊作用后，四川盆地龍王廟組自西向東地勢(shì)相對(duì)平坦，受沉積早期的快速海侵影響，形成一個(gè)以碳酸鹽沉積為主的緩坡沉積環(huán)境(周進(jìn)高等，2014；杜金虎等，2016)，自西向東劃分為內(nèi)緩坡相、中緩坡相、外緩坡—盆地相，巖性以白云巖、灰?guī)r為主，局部發(fā)育混積巖及膏鹽巖，縱向上可劃分為1個(gè)三級(jí)層序、4個(gè)四級(jí)層序(周進(jìn)高等，2014)。根據(jù)國(guó)際上關(guān)于寒武系4統(tǒng)10階的劃分方案，龍王廟期(514～509iMa)對(duì)應(yīng)于第四階中上部(彭善池，2006)。龍王廟組沉積之后，海水向東南方向退去，沉積了以泥質(zhì)白云巖、云質(zhì)粉砂巖為主，夾少量紫紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖的中寒武統(tǒng)高臺(tái)組沉積。四川盆地龍王廟組分布廣泛且厚度較為穩(wěn)定，與上下地層均呈整合接觸，地層厚度在62～300im之間。

2 巖相古地理背景

四川盆地龍王廟組自西向東地勢(shì)平坦，早期快速海侵，形成一個(gè)以碳酸鹽沉積為主的緩坡沉積環(huán)境(周進(jìn)高等，2014；杜金虎等，2016)。依據(jù)巖石學(xué)特征(表 1)、測(cè)井表征、地球化學(xué)特征等，將研究區(qū)龍王廟組沉積相自西向東劃分為內(nèi)緩坡相、中緩坡相、外緩坡—盆地相，以?xún)?nèi)緩坡、中緩坡相為主；內(nèi)緩坡相內(nèi)部可細(xì)分為顆粒灘、臺(tái)坪、混積潮坪、灘間海、潟湖亞相；中緩坡相內(nèi)可劃分為顆粒灘、灘間海亞相(圖2)。

表 1 四川盆地龍王廟組沉積相類(lèi)型(據(jù)周進(jìn)高等，2015；杜金虎等，2016；沈安江等，2017；修改)Table1 Types of sedimentary facies of the Longwangmiao Formation，Sichuan Basin(modified after Zhou et al.， 2015;Du et al.， 2016;Shen et al.， 2017)

圖 2 四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組沉積相平面展布(據(jù)周進(jìn)高等，2015；修改)Fig.2 Planar distribution of sedimentary facies of the Longwangmiao Formation，Sichuan Basin(modified after Zhou et al.， 2015)

內(nèi)緩坡發(fā)育于臨濱與晴天浪基面之間的透光帶(Burchette and Wright，1992)，受波浪活動(dòng)影響較大?；旆e潮坪亞相發(fā)育于天星1井、曾1井、資2井、范店以西地區(qū)，距離古陸較近，受陸源碎屑物質(zhì)影響，在該地區(qū)形成了以碎屑巖和碳酸鹽巖混積為典型特征的沉積，代表巖性為砂質(zhì)白云巖、粉砂質(zhì)白云巖等。自西向東受陸源沉積的影響逐漸減弱，碳酸鹽巖發(fā)育，發(fā)育臺(tái)坪亞相，臺(tái)坪亞相受潮汐作用控制，水體能量較弱，平面上發(fā)育在混積潮坪東側(cè)，垂向上發(fā)育于顆粒灘亞相上部，發(fā)育灰色泥粉晶白云巖、含生屑泥粉晶白云巖、泥質(zhì)白云巖等。顆粒灘亞相發(fā)育于古地貌高地，水體相對(duì)較淺，波浪作用較強(qiáng)，水體能量強(qiáng)，代表巖性為灰色砂屑白云巖、鮞粒白云巖。灘間海亞相沉積水體較深，能量較弱，平面上多發(fā)育于臺(tái)坪亞相以東，垂向上多發(fā)育于顆粒灘亞相下部，代表巖性為灰色—深灰色中薄層狀泥晶云巖、泥質(zhì)泥晶云巖等。潟湖亞相發(fā)育于川東凹陷區(qū)，以泥晶云巖、膏質(zhì)云巖、膏鹽巖沉積為主。

中緩坡相發(fā)育于晴天浪基面與風(fēng)暴浪基面之間(Burchette and Wright，1992)，受波浪活動(dòng)影響較小。中緩坡相主要發(fā)育于盆地東部靠近廣海的區(qū)域，代表亞相為顆粒灘、灘間海。顆粒灘亞相主要發(fā)育在微古地貌高地，以灰—深灰色砂屑灰?guī)r、粉屑灰?guī)r、砂屑白云巖、鮞粒灰?guī)r、藻砂屑灰?guī)r為主，水體相對(duì)較深，顆粒碳酸鹽巖只有部分發(fā)生了白云巖化作用，而準(zhǔn)同生期大氣淡水溶蝕作用相對(duì)較弱。灘間海亞相發(fā)育于中緩坡淺灘之間的廣大較深水區(qū)域，波浪作用弱，垂向上發(fā)育于顆粒灘亞相下部，以泥晶灰?guī)r、含生屑泥晶云巖、云質(zhì)灰?guī)r為特征。

3 樣品采集與測(cè)試

a—顆粒白云巖，顆粒間為粒狀膠結(jié)物，可見(jiàn)瀝青充填，楊壩剖面；b—砂屑白云巖，發(fā)育粒間孔，范店剖面；c—?dú)堄圊b粒云質(zhì)灰?guī)r，發(fā)育海水膠結(jié)物，福成剖面；d—?dú)堄圊b粒白云巖，發(fā)育粒間孔，可見(jiàn)石英充填，高石10井；e—?dú)堄嗌靶及自茙r，發(fā)育粒內(nèi)孔，高石10井；f—核形石云質(zhì)灰?guī)r，部分顆粒被選擇性白云巖化，福成剖面；g—粉屑灰?guī)r，梅子灣剖面；h—砂屑灰?guī)r，海水膠結(jié)物發(fā)育，板凳溝剖面；i—鮞?；?guī)r，可見(jiàn)海水膠結(jié)物，梅子灣剖面；j—?dú)堄圊b粒云質(zhì)灰?guī)r，顆粒被選擇性白云巖化，梅子灣剖面；k—藻砂屑含云灰?guī)r，梅子灣剖面；l—泥質(zhì)白云巖，多被風(fēng)化，福成剖面；m—泥晶云巖，孔隙不發(fā)育，福成剖面；n—含生屑泥晶灰?guī)r，可見(jiàn)生屑，梅子灣剖面；o—砂質(zhì)白云巖，孔隙不發(fā)育，楊壩剖面，正交光；p—紋層狀云質(zhì)粉砂巖，孔隙不發(fā)育，楊壩剖面，正交光。a-n，均為單偏光圖 3 四川盆地龍王廟組顆粒灘巖石類(lèi)型露頭及顯微照片F(xiàn)ig.3 Outcrop and microscopic photos of rock types of grain banks in the Longwangmiao Formation，Sichuan Basin

選取5個(gè)出露完整、風(fēng)化較弱的新鮮露頭(楊壩、福成、范店、板凳溝、梅子灣)完成實(shí)測(cè)，并對(duì)剖面厚度、巖性、顏色、沉積構(gòu)造及相關(guān)特征進(jìn)行精細(xì)描述。在此基礎(chǔ)上，對(duì)剖面劃分小層，每小層厚度3～5im，并按每小層取樣2～3塊，累計(jì)取樣322塊，所有樣品均取自新鮮露頭，未經(jīng)明顯風(fēng)化，制備普通薄片106片，鑄體薄片99片。薄片的制備、觀察均在中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。 薄片經(jīng)茜素紅染色，在Nikon ECLIPSE LV100N POL偏光顯微鏡下觀察并拍照。選取新鮮顆粒碳酸鹽巖樣品在中國(guó)石油大學(xué)(北京)非常規(guī)研究院制備小樣柱塞113件，采用PDP-200滲透率測(cè)試儀、KX-90G型致密巖飽和裝置完成巖石孔隙度、滲透率測(cè)試。采用圖像分析方法進(jìn)行巖石薄片定量研究，利用Adobe Photoshop軟件迅速、詳細(xì)和準(zhǔn)確地對(duì)巖石結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量。其原理是利用Photoshop軟件強(qiáng)大的選取功能，對(duì)各結(jié)構(gòu)組分進(jìn)行精細(xì)選取，查看選區(qū)像素值和總像素值的比值即可得到各自所占百分含量(張學(xué)豐等，2009)。對(duì)龍王廟組93張顆粒碳酸鹽巖巖石薄片定量分析碳酸鹽巖中的顆粒、膠結(jié)物和孔隙百分含量。

4 龍王廟組巖石類(lèi)型及沉積組合特征

研究區(qū)內(nèi)龍王廟組巖性變化較為明顯。根據(jù)薄片鑒定結(jié)果(圖3)，結(jié)合野外露頭實(shí)測(cè)(圖4)、鉆井巖心描述、巖屑錄井和測(cè)井解釋成果等資料，對(duì)研究區(qū)內(nèi)56口井、31個(gè)野外露頭巖性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明四川盆地龍王廟組以碳酸鹽巖為主，局部發(fā)育混積巖、蒸發(fā)巖。發(fā)育4種主要的巖石類(lèi)型： 顆粒碳酸鹽巖、晶粒碳酸鹽巖、泥晶碳酸鹽巖、混積巖。

圖 4 四川盆地龍王廟組顆粒灘沉積組合(a—磨溪32井，據(jù)楊雪飛等，2015)Fig.4 Depositional combination of grain banks of the Longwangmiao Formation in Sichuan Basin(Data of Well Moxi 32 in Fig.4-a is from Yang et al.， 2015)

根據(jù)具體的巖石類(lèi)型，將龍王廟組劃分為顆粒灘、臺(tái)坪、混積潮坪、灘間海等亞相(表1)。從露頭和錄井結(jié)果觀察發(fā)現(xiàn)四川盆地龍王廟組顆粒灘單體規(guī)模不大，厚度一般1～4im，而垂向上不同期顆粒灘疊置，可形成累計(jì)厚度較大的顆粒灘。龍王廟組沉積組合具有明顯的向上水體變淺的沉積特征，結(jié)合野外精細(xì)描述與錄井解釋?zhuān)拇ㄅ璧佚埻鯊R組主要發(fā)育3種與顆粒灘沉積有關(guān)的沉積組合： 多期顆粒灘垂向疊置、顆粒灘—臺(tái)坪(混積潮坪)、灘間?！w粒灘(—臺(tái)坪)(圖4，圖5)。

4.1 巖石類(lèi)型

4.1.1 顆粒碳酸鹽巖

顆粒碳酸鹽巖在四川盆地較為發(fā)育，顆粒類(lèi)型多樣，以砂屑、鮞粒、粉砂屑、藻砂屑為主，可見(jiàn)少量以?shī)A層形式出現(xiàn)的核形石(圖 3-f)。顆粒碳酸鹽巖多發(fā)育于龍王廟組中上部，不同區(qū)域顆粒類(lèi)型存在差異，川北、川中、川西南以砂屑白云巖、鮞粒白云巖為主，多為灰色，中厚層狀，部分為塊狀，受白云巖化、重結(jié)晶作用影響，顆粒內(nèi)部原始結(jié)構(gòu)多被破壞(圖 3-a，3-c，3-d)，可見(jiàn)顆粒邊界形態(tài)。砂屑含量(面積分?jǐn)?shù))多在65%左右，顆粒直徑一般0.15～0.45imm，砂屑顆粒多由粉晶白云石構(gòu)成，部分由泥晶白云石構(gòu)成；鮞粒含量(面積分?jǐn)?shù))最大可達(dá)75%，粒徑大小在0.3～0.8imm之間，鮞粒多由粉—細(xì)晶白云石構(gòu)成，局部可見(jiàn)鮞粒被錯(cuò)斷、壓碎現(xiàn)象。顆粒支撐，顆粒間為亮晶白云石膠結(jié)，部分可見(jiàn)1～3期膠結(jié)物，可見(jiàn)粒間(溶)孔、粒內(nèi)孔等，后期被白云石、瀝青、石英充填。

川東、川東南以粉屑灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、藻砂屑灰?guī)r、鮞粒云質(zhì)灰?guī)r為主，灰—深灰色，多為中厚層狀。粉屑灰?guī)r粒徑小于0.1imm，粉屑含量(面積分?jǐn)?shù))最大可達(dá)62%，顆粒多由泥晶方解石構(gòu)成，顆粒間以微亮晶膠結(jié)為主。砂屑、藻砂屑、鮞粒粒徑多在0.1～1imm之間，砂屑含量(面積分?jǐn)?shù))平均55%，藻砂屑形狀不規(guī)則，呈絲狀纏繞狀，含量(面積分?jǐn)?shù))相對(duì)較低，多小于50%，顆粒多由泥晶方解石構(gòu)成(圖 3-k)。川東、川東南地區(qū)白云巖化作用較弱，以選擇性白云巖化作用為主，部分顆粒由粉晶白云石構(gòu)成(圖 3-j)。顆粒間以亮晶膠結(jié)、灰泥充填為主，可識(shí)別出1～3期膠結(jié)物，局部發(fā)育少量粒間孔、粒內(nèi)溶孔及晶間孔。

圖 5 四川盆地龍王廟組顆粒灘沉積組合Fig.5 Depositional combinations of grain banks of the Longwangmiao Formation in Sichuan Basin

4.1.2 晶粒碳酸鹽巖

研究區(qū)內(nèi)晶粒碳酸鹽巖較為發(fā)育，按照晶粒大小可分為細(xì)晶、粉晶，細(xì)、粉晶碳酸鹽巖均發(fā)生白云巖化，其中粉晶白云巖更為發(fā)育，而細(xì)晶白云巖主要發(fā)育在川中。粉晶白云巖晶體直徑多小于0.1imm，晶形較差，多為他形—半自形，致密，嵌晶結(jié)構(gòu)，孔隙不發(fā)育(圖 6-e’)；細(xì)晶白云巖發(fā)育晶間孔，部分晶粒白云巖中可見(jiàn)到顆粒的殘余結(jié)構(gòu)，說(shuō)明部分晶粒白云巖原巖是顆粒碳酸鹽巖(圖 6-c’)。

4.1.3 泥晶碳酸鹽巖

泥晶碳酸鹽巖主要發(fā)育在水體能量相對(duì)較弱、較為安靜的沉積環(huán)境。泥晶碳酸鹽巖在川北、川中、川西南以灰色—淺灰色泥晶白云巖為主，多為薄層狀，白云石晶體細(xì)小，巖石致密，孔隙不發(fā)育(圖 3-m)，顆粒含量少或者基本不含顆粒，部分發(fā)育紋層，可見(jiàn)生物鉆孔，后期多被亮晶白云石充填，縫合線構(gòu)造較為發(fā)育；部分泥質(zhì)含量較高，形成泥質(zhì)白云巖，分布較廣，但多為薄層，多發(fā)育于顆粒碳酸鹽巖之上，現(xiàn)今多被風(fēng)化，顏色以灰黃色為主(圖 3-l)。

川東、川東南主要發(fā)育深灰色泥晶灰?guī)r，以中薄層狀為主，方解石晶粒細(xì)小，不含顆?；蝾w粒含量低，以生屑為主(圖 3-n)，部分泥質(zhì)含量較高，構(gòu)成泥質(zhì)泥晶灰?guī)r。

a—?dú)堄圊b粒白云巖，圖 4-b層1下部，a’是a對(duì)應(yīng)的薄片照片，福成剖面；b—云質(zhì)砂巖，石英含量較高，圖 4-b層2，b’是b對(duì)應(yīng)的薄片照片，福成剖面；c—?dú)堄圊b粒白云巖，可見(jiàn)鮞粒輪廓，圖 4-c層1，c’是c對(duì)應(yīng)的薄片照片，福成剖面；d—核形石云質(zhì)灰?guī)r，圖 4-c層2，d’是d對(duì)應(yīng)的薄片照片，福成剖面；e—粗粉晶白云巖，圖 4-c層3，e’是e對(duì)應(yīng)的薄片照片，福成剖面；f—含生屑灰?guī)r，圖 4-d層1，e’是e對(duì)應(yīng)的薄片照片，板凳溝剖面；g—含生屑含云灰?guī)r，圖 4-d層2，g’是g對(duì)應(yīng)的薄片照片，板凳溝剖面；h—?dú)堄囝w粒云質(zhì)灰?guī)r，圖 4-d層3，h’是h對(duì)應(yīng)的薄片照片，板凳溝剖面圖 6 四川盆地龍王廟組沉積組合露頭和顯微照片F(xiàn)ig.6 Outcrops and their microscopic photos of depositional combination of the Longwangmiao Formation in Sichuan Basin

4.1.4 混積巖

混積巖是指同一巖層內(nèi)陸源碎屑與碳酸鹽組分的混合，是混合沉積的典型產(chǎn)物(Mount，1984；郭福生等，2003)；研究區(qū)西部受摩天嶺、漢南等古陸影響，發(fā)育混積巖，以砂質(zhì)云巖、云質(zhì)砂巖、粉砂質(zhì)云巖為主，可見(jiàn)含云砂巖、砂巖。砂質(zhì)云巖、云質(zhì)砂巖一般為淺灰色中—厚層狀，石英顆粒粒徑大都在0.15～0.35imm之間，陸源石英含量在25%～55%之間，顆粒間為泥微晶白云石，在基質(zhì)中可見(jiàn)少量泥質(zhì)，孔隙不發(fā)育(圖 3-o)。云質(zhì)粉砂巖石英含量在60%～70%之間，石英、白云石的粒徑都在0.01～0.08imm之間，整體巖性較致密，孔隙不發(fā)育(圖 3-p)。

4.2 沉積組合特征

對(duì)楊壩、福成、范店、板凳溝、梅子灣等剖面及馬深1井、丁山1井、高石10井、磨溪12井、磨溪17井等資料進(jìn)行沉積組合類(lèi)型及其厚度、顆粒灘厚度、顆粒灘占比(顆粒灘厚度/沉積組合厚度)、膠結(jié)物類(lèi)型、物性等特征的統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表 2 所示。

表 2 四川盆地龍王廟組不同顆粒灘垂向組合類(lèi)型特征Table2 Characteristic of different vertical combinations of grain banks of the Longwangmiao Formation in Sichuan Basin

4.2.1 多期顆粒灘垂向疊置

多期顆粒灘垂向疊置(灘核，楊雪飛等，2015)多發(fā)育于川中地區(qū)。單期灘體厚度可達(dá)數(shù)米，多期顆粒灘垂向疊置沉積組合厚度4～35im，平均8im，顆粒灘占整個(gè)沉積組合的80%～100%(圖 4-a)，主要由淺灰色中厚層—塊狀砂屑白云巖、鮞粒白云巖、中細(xì)晶白云巖及少量礫屑白云巖組成。受控于川中古隆起與海平面變化，能量較強(qiáng)，顆粒含量(面積分?jǐn)?shù))平均65%，原始沉積孔隙度可達(dá)到35%，砂屑粒徑0.15～0.45imm，鮞粒粒徑偏大，0.3～0.8imm，受白云巖化、重結(jié)晶作用影響，砂屑、鮞粒顆粒原始結(jié)構(gòu)多被破壞(圖 3-d，3-e)，可見(jiàn)顆粒邊界形態(tài)，多由粉細(xì)晶白云石構(gòu)成，少量由泥晶白云石構(gòu)成，顆粒支撐，顆粒間為亮晶膠結(jié)，以粒狀白云石膠結(jié)物為主(圖 3-e)?？紫栋l(fā)育，巖心上可見(jiàn)針孔(圖 4-a)，鏡下可識(shí)別出粒間(溶)孔、晶間孔、粒內(nèi)溶孔及鑄?？?，可見(jiàn)瀝青、白云石、石英充填。部分顆粒碳酸鹽巖受白云巖化、重結(jié)晶作用強(qiáng)烈改造成粉—細(xì)晶白云巖，晶間孔發(fā)育。

4.2.2 顆粒灘—臺(tái)坪(混積潮坪)

顆粒灘—臺(tái)坪(混積潮坪)組合主要發(fā)育于川北、川西南地區(qū)。顆粒灘—臺(tái)坪組合發(fā)育于相對(duì)清澈的水體中，沉積組合厚度在2.1～11.7im之間，平均5.2im。如圖 4-c所示，沉積組合下部發(fā)育顆粒灘沉積，顆粒灘厚度1.7～7.6im，平均3.6im，占該沉積組合69%，是顆粒灘—臺(tái)坪組合的主體，顆粒灘以灰色中厚層—塊狀砂屑白云巖、鮞粒白云巖為主，局部發(fā)育砂屑云質(zhì)灰?guī)r、鮞粒云質(zhì)灰?guī)r。受白云巖化、重結(jié)晶作用影響，砂屑顆粒原始結(jié)構(gòu)多被破壞(圖 6-c，6-c’)，可見(jiàn)顆粒邊界形態(tài)，顆粒含量(面積分?jǐn)?shù))多在65%左右，顆粒支撐結(jié)構(gòu)，砂屑粒徑在0.15～0.45imm之間，鮞粒粒徑在0.3～0.8imm之間，砂屑顆粒多由粉晶白云石構(gòu)成，部分由泥晶白云石構(gòu)成，鮞粒多由粉—細(xì)晶白云石構(gòu)成。顆粒間以亮晶膠結(jié)為主，可識(shí)別出2種膠結(jié)物類(lèi)型： 早期海水膠結(jié)物、后期粒狀膠結(jié)物，研究區(qū)西部以粒狀膠結(jié)物為主(圖 3-a)，向東海水膠結(jié)物增多(圖 3-c)?？紫遁^發(fā)育，局部發(fā)育粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔及鑄模孔，多充填瀝青、白云石。相較于川中，顆粒巖中陸源碎屑含量較高，石英含量1%～10%；向上水體變淺，水動(dòng)力減弱，發(fā)育臺(tái)坪沉積(圖 6-e，6-e’)，厚度0.4～4.1im，占沉積組合的31%，臺(tái)坪以淺灰色—灰色泥粉晶白云巖、灰色含生屑粉晶白云巖為主，巖石致密，顆粒含量少或者基本不含顆粒，部分發(fā)育紋層，部分組合頂部發(fā)育灰黃色薄層泥質(zhì)白云巖，現(xiàn)今多被風(fēng)化(圖 3-l)，孔隙不發(fā)育，可見(jiàn)生物鉆孔、鳥(niǎo)眼孔，多被亮晶白云石充填。

在川北、川西南靠近古陸的地區(qū)，受陸源沉積影響常發(fā)育顆粒灘—混積潮坪組合，厚度較顆粒灘—臺(tái)坪組合厚，1.5～11.1im，平均6.9im，如圖 4-b所示，下部顆粒灘厚1.1～7.4im，平均4.4im，顆粒灘占整個(gè)沉積組合63%，顆粒灘以砂屑白云巖、鮞粒白云巖為主，顆粒碳酸鹽巖中陸源碎屑(石英)含量較高(圖 6-a，6-a’)，高于顆粒灘—臺(tái)坪組合，部分可達(dá)到25%，孔隙相對(duì)不發(fā)育，可見(jiàn)少量晶間孔，上部受陸源沉積影響發(fā)育混積潮坪沉積，以淺灰色中—厚層狀砂質(zhì)云巖、云質(zhì)砂巖、云質(zhì)粉砂巖為主，石英粒徑為0.05～0.35imm，陸源石英含量在25%～55%之間，顆粒間為泥微晶白云石，孔隙不發(fā)育(圖 6-b，6-b’)。

4.2.3 灘間?！w粒灘(—臺(tái)坪)

a—孔滲交會(huì)圖；b—孔隙度頻率分布直方圖；c—滲透率頻率分布直方圖圖 7 四川盆地龍王廟組野外露頭及鉆井顆粒碳酸鹽巖孔滲交會(huì)圖及孔滲分布直方圖Fig.7 Pore-seepage intersection diagram and pore-seepage distribution histogram of grain carbonate rocks of the Longwangmiao Formation of outcrops and wells in Sichuan Basin

灘間?！w粒灘(—臺(tái)坪)組合主要發(fā)育于川東、川東南，厚度較大(2～18im)，平均8.7im。如圖 4-d所示，底部為水體較深、能量較弱的灘間海沉積，發(fā)育深灰色中—薄層狀含生屑泥晶灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、泥晶云巖，顆粒含量低或不含顆粒，顆粒類(lèi)型以生屑為主(圖 6-f，6-f’)，部分泥質(zhì)含量較高。向上水體變淺，發(fā)育灰—深灰色中—厚層狀的顆粒灘沉積(圖 6-h，6-h’)，灘體厚度相對(duì)較小(1.1～10.2im)，平均3.8im，顆粒灘占組合44%，以粉屑灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、藻砂屑灰?guī)r、鮞粒灰?guī)r為主，部分頂部顆粒灰?guī)r發(fā)生白云巖化，但云化程度相對(duì)較低，多形成云質(zhì)灰?guī)r(圖 3-j)，少量形成顆粒白云巖。顆粒間為亮晶膠結(jié)，少量為灰泥，可識(shí)別出1～2期膠結(jié)物，以早期海水膠結(jié)物、后期粒狀膠結(jié)物為主(圖 3-h，3-i)，孔隙不發(fā)育，局部發(fā)育少量粒內(nèi)溶孔及晶間孔。部分顆粒灘頂部發(fā)育淺色泥粉晶云巖為代表的臺(tái)坪沉積，形成灘間?！w粒灘—臺(tái)坪組合。該沉積組合規(guī)模大，組合厚度3.3～18.7im，平均10.8im，灘體厚度1.1～6.2im，平均4.9im，顆粒灘占沉積組合46%。

4.3 沉積組合物性特征

根據(jù)野外露頭及磨溪12井(劉樹(shù)根等，2014)、磨溪17井(謝武仁等，2018)物性分析，四川盆地龍王廟組顆粒碳酸鹽巖基質(zhì)孔隙度分布在0.05%～10.5%之間，平均值為2.58%，75%樣品位于0～4%之間?；|(zhì)滲透率分布范圍為0.0004×10-3～40.47×10-3μm2，平均值為0.53×10-3μm2，主峰位于 0.01×10-3～0.1×10-3μm2，約占樣品總數(shù)的44%(圖7)。

較多學(xué)者研究認(rèn)為顆粒灘相的物性?xún)?yōu)于其他相帶，在此不再贅述。下面對(duì)上述3類(lèi)(5種)沉積組合與物性之間的關(guān)系進(jìn)行初步的探討。按照沉積組合分類(lèi)統(tǒng)計(jì)顆粒碳酸鹽巖物性(圖 8)，多期顆粒灘垂向疊置組合平均孔隙度4.7%，物性最好，普遍優(yōu)于其他組合，發(fā)育龍王廟組最優(yōu)的儲(chǔ)集層；顆粒灘—臺(tái)坪(混積潮坪)組合的物性相對(duì)較好，發(fā)育較好的儲(chǔ)集層，其中顆粒灘—臺(tái)坪組合物性?xún)?yōu)于顆粒灘—混積潮坪；灘間?！w粒灘(—臺(tái)坪)組合的物性較差，其中灘間?！w粒灘—臺(tái)坪組合物性?xún)?yōu)于灘間?！w粒灘組合。

5 解釋與討論

5.1 沉積組合分布規(guī)律及其主控因素

圖 8 四川盆地龍王廟組不同顆粒灘沉積組合類(lèi)型物性特征Fig.8 Physical properties of different depositional combinations of grain banks of the Longwangmiao Formation in Sichuan Basin

沉積古地貌與海平面變化控制了顆粒灘沉積組合分布規(guī)律，平面分布如 圖 2 所示，多期顆粒灘疊置組合主要發(fā)育于川中古隆起，沉積組合中，顆粒灘的占比一般大于80%，部分可達(dá)100%，整體能量較強(qiáng)；而顆粒灘—臺(tái)坪組合主要發(fā)育于川北、川西南地區(qū)，顆粒灘巖性以砂屑白云巖、鮞粒白云巖為主，受古陸影響，川北、川西南局部地區(qū)發(fā)育顆粒灘—混積潮坪組合，巖相規(guī)模較顆粒灘—臺(tái)坪沉積稍大，顆粒灘厚度占比可達(dá)到63%；灘間?！w粒灘(—臺(tái)坪)組合分布較廣，不同區(qū)域均有發(fā)育，其中川東、川東南地區(qū)較為典型，巖相規(guī)模較大，平均厚度將近10im，而顆粒灘的規(guī)模相對(duì)較小，顆粒灘占整個(gè)巖相的比例不到50%。沉積組合垂向分布受控于海平面升降，與所處層序地層的位置有密切關(guān)系。如 圖 9 所示，高石10井層序中下部發(fā)育灘間?！w粒灘(—臺(tái)坪)組合，沉積組合下部發(fā)育灘間海沉積，以泥質(zhì)云巖為主，上部顆粒灘發(fā)育薄層的生屑白云巖、砂屑白云巖，物性相對(duì)較差，層序中上部發(fā)育多期顆粒灘垂向疊置，物性相對(duì)較好；川東南湄潭梅子灣龍王廟組下部發(fā)育灘間海—顆粒灘沉積組合，白云巖化程度較低，物性相對(duì)較差，向上發(fā)育顆粒灘—臺(tái)坪組合，白云巖化程度增大，孔隙度增大，彭水板凳溝剖面與此類(lèi)似；此外，層序頂部(海退時(shí)期)顆粒灘更易遭受大氣淡水的溶蝕(盧朝進(jìn)等，2018)，顆粒碳酸鹽巖的物性存在向上變好的趨勢(shì)，發(fā)育在頂部的沉積組合(顆粒灘—臺(tái)坪、多期的顆粒灘垂向疊置)物性相對(duì)較好或許與準(zhǔn)同生溶蝕作用有關(guān)。

圖 9 四川盆地龍王廟組沉積組合垂向分布特征Fig.9 Vertical distribution characteristics of depositional combinations of the Longwangmiao Formation in Sichuan Basin

圖 10 四川盆地龍寒武系王廟組沉積時(shí)期古地貌(據(jù)杜金虎等，2016；修改。剖面位置見(jiàn)圖 2)Fig.10 Palaeogeomorphy of the depositional period of Cambrian Longwangmiao Formation in Sichuan Basin(modified after Du et al.， 2016;profile location is shown in Fig.2)

圖 11 四川盆地龍王廟組不同沉積組合顆粒、膠結(jié)物含量直方圖Fig.11 Histogram of grain and cement content of different depositional combinations of the Longwangmiao Formation in Sichuan Basin

5.2 沉積組合對(duì)儲(chǔ)集層的差異控制作用

研究結(jié)果表明， 多期顆粒灘垂向疊置有利于優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的發(fā)育，顆粒灘—臺(tái)坪組合是較好的儲(chǔ)集層，而灘間?！w粒灘(—臺(tái)坪)組合難以形成較好的儲(chǔ)集層。下面以古地貌、海平面變化為宏觀背景，對(duì)比分析不同的沉積組合的沉積厚度、顆粒灘占比、顆粒碳酸鹽巖的顆粒類(lèi)型、膠結(jié)物類(lèi)型等方面，對(duì)儲(chǔ)集層的差異演化進(jìn)行討論。

多期顆粒灘垂向疊置組合多發(fā)育于川中古隆起，垂向上發(fā)育于層序中上部，有利于優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的發(fā)育。如 圖 10 所示，川中古隆起緊鄰川東凹陷區(qū)，是現(xiàn)今龍王廟組勘探的主要區(qū)域，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多口日產(chǎn)百萬(wàn)方天然氣的高產(chǎn)井，沉積厚度大于川北楊壩地區(qū)，厚度一般90～100im，顆粒灘規(guī)模相對(duì)較大，局部地區(qū)龍王廟組上段顆粒灘厚度可達(dá)35im。長(zhǎng)期經(jīng)受海水動(dòng)蕩改造，細(xì)粒黏土物質(zhì)多被淘洗干凈而呈顆粒支撐，顆粒含量峰值在65%～70%之間(圖 11)，具有較高的原生孔隙，原始孔隙度可達(dá)到35%，顆粒間以亮晶膠結(jié)為主，且多為粒狀膠結(jié)物，少見(jiàn)海水纖狀膠結(jié)物，反映由于海平面的下降或是顆粒灘體垂向加積導(dǎo)致灘頂間歇性暴露，顆粒灘經(jīng)受強(qiáng)的大氣淡水溶蝕，發(fā)生組構(gòu)選擇性溶蝕，早期形成的纖狀海水膠結(jié)物大部分被溶蝕，形成次生孔隙，為后期優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的形成提供了條件。

顆粒灘—臺(tái)坪(混積潮坪)組合多發(fā)育于川北、川西南地區(qū)，垂向上多發(fā)育于層序中上部，發(fā)育較好的顆粒灘儲(chǔ)集層，如川北的馬深1井、川深1井。楊壩地勢(shì)較高，距離古陸較近，整體以潮坪(混積潮坪)沉積為主(圖10)，沉積厚度也較小，地層厚度僅80im，單期沉積組合厚度不足6im，顆粒灘上部多發(fā)育以泥粉晶白云巖、泥質(zhì)白云巖為代表的臺(tái)坪沉積，單期顆粒灘厚度較小，垂向上難以形成厚層連續(xù)的顆粒灘沉積，側(cè)向上的規(guī)模也較小。水體相對(duì)最淺，受海水動(dòng)蕩，細(xì)粒黏土物質(zhì)淘洗較干凈而呈顆粒支撐，具有較高的原生孔隙度，顆粒含量峰值在70%～75%(圖 11)，原始孔隙度30%～40%。顆粒間為亮晶膠結(jié)，膠結(jié)物含量峰值在25%～30%之間(圖 11)，膠結(jié)物類(lèi)型以粒狀膠結(jié)物為主、海水膠結(jié)物為輔，反映由于海平面的下降或?yàn)╉旈g歇性暴露，顆粒灘早期經(jīng)受較強(qiáng)的大氣淡水溶蝕，部分海水膠結(jié)物被溶蝕，為后期儲(chǔ)集層的形成提供了條件。但是顆粒灘—臺(tái)坪(混積潮坪)沉積組合受陸源碎屑沉積影響，顆粒碳酸鹽巖普遍混入陸源沉積(石英)，部分顆粒碳酸鹽巖中石英含量高達(dá)25%，平均可達(dá)7%，不利于優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的形成。

灘間?！w粒灘(—臺(tái)坪)組合多發(fā)育于川東、川東南，垂向上多發(fā)育于層序中下部，層序頂部發(fā)育較少，儲(chǔ)集層較差?，F(xiàn)今鉆探的川東焦石1井、南林1井，僅見(jiàn)少量差儲(chǔ)集層。以川東為例，位于渝東寬緩隆起，沉積水體深于川中，沉積的地層也相對(duì)最厚，平均地層厚度160im，沉積組合厚度大，平均近10im，但水體能量相對(duì)較弱，而且顆粒灘的厚度相對(duì)較小，顆粒灘在整個(gè)沉積組合的占比不足50%，且顆粒灘側(cè)向上不連續(xù)。顆粒含量峰值在55%～60%之間(圖 11)，但水動(dòng)力較弱，孔隙間的細(xì)粒物質(zhì)含量較高，初始孔隙度相對(duì)較低。部分顆粒間膠結(jié)物為亮晶膠結(jié)物，早期海水膠結(jié)物普遍發(fā)育，膠結(jié)較強(qiáng)，膠結(jié)物含量峰值在40%～45%之間(圖 11)，孔隙多被充填，反映沉積水體較深，高頻的海平面變化難以使顆粒灘沉積暴露，準(zhǔn)同生期的大氣淡水溶蝕較弱，僅局部的古地貌高地發(fā)育，早期形成的海水纖狀膠結(jié)物大部分被保存，難以形成優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)集層。

6 結(jié)論

1)四川盆地龍王廟組可以識(shí)別出4種主要的巖石類(lèi)型，顆粒灘巖石類(lèi)型主要為砂屑碳酸鹽巖、鮞粒碳酸鹽巖、核形石碳酸鹽巖、晶粒白云巖、粉屑灰?guī)r；垂向上可識(shí)別出多種與顆粒灘相關(guān)的沉積組合，而以多期顆粒灘垂向疊置、顆粒灘—臺(tái)坪(混積潮坪)、灘間海—顆粒灘(-臺(tái)坪)這3種組合最為發(fā)育。

2)顆粒灘沉積組合發(fā)育分布受控于古地貌和層序；平面上，多期顆粒灘垂向疊置主要發(fā)育于川中古隆起，顆粒灘—臺(tái)坪(混積潮坪)組合主要發(fā)育川北、川西南地區(qū)，灘間?！w粒灘(—臺(tái)坪)主要發(fā)育川東、川東南；垂向上，灘間?！w粒灘(—臺(tái)坪)多發(fā)育于層序的中下部，顆粒灘—臺(tái)坪(混積潮坪)、多期顆粒灘垂向疊置多發(fā)育于層序中上部。

3)多期顆粒灘垂向疊置物性最好，普遍優(yōu)于其他組合，是龍王廟組最優(yōu)的儲(chǔ)集層；顆粒灘—臺(tái)坪(混積潮坪)組合的物性相對(duì)較好，屬于較好的儲(chǔ)集層，其中顆粒灘—臺(tái)坪組合物性?xún)?yōu)于顆粒灘—混積潮坪；灘間?！w粒灘(—臺(tái)坪)組合的物性較差，其中灘間?！w粒灘—臺(tái)坪組合物性?xún)?yōu)于灘間?！w粒灘組合。