四川盆地下寒武統(tǒng)滄浪鋪組巖相古地理特征及對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育的控制作用

嚴(yán) 威 鐘 原 周 剛 陳友蓮 和 源 王文之 李亞丁 陳 曦 郗 誠(chéng)

中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院

0 引言

四川盆地海相碳酸鹽巖層系所含資源量占常規(guī)油氣資源量的比值達(dá)85%左右[1-4]，其中震旦系－下古生界碳酸鹽巖是盆地尋找規(guī)模儲(chǔ)量的重要領(lǐng)域，僅安岳地區(qū)震旦系—寒武系探明儲(chǔ)量就占盆地海相碳酸鹽巖的一半以上。但同時(shí)，目前的勘探發(fā)現(xiàn)主要集中在高石梯、磨溪地區(qū)的上震旦統(tǒng)燈影組及下寒武統(tǒng)龍王廟組[5-8]，相對(duì)于盆地整個(gè)震旦系－下古生界而言，存在“勘探程度低、勘探區(qū)塊集中、勘探層系不均衡”等問(wèn)題，因此對(duì)新區(qū)帶的尋找、對(duì)新層系的發(fā)掘是當(dāng)下迫切需要攻堅(jiān)的難題之一。

立足于川中古隆起北斜坡燈影組臺(tái)緣帶而實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)探井JT1井，在燈影組鉆遇氣層100 m，同時(shí)在兼探下寒武統(tǒng)滄浪鋪組過(guò)程中鉆遇了塊狀孔隙型氣層14.5 m，并在近期測(cè)試獲得日產(chǎn)天然氣51.62 104m3的高產(chǎn)工業(yè)氣流，標(biāo)志著四川盆地滄浪鋪組油氣勘探首次戰(zhàn)略突破，也揭示出北斜坡滄浪鋪組具有巨大的勘探潛力，很可能成為盆地內(nèi)下古生界新的勘探領(lǐng)域。但目前對(duì)于滄浪鋪組的地質(zhì)認(rèn)識(shí)還十分薄弱，尚未開(kāi)展過(guò)系統(tǒng)研究工作。鑒于此，本次研究將充分利用現(xiàn)有鉆井、露頭、測(cè)井、地震等資料，重建四川盆地下寒武統(tǒng)滄浪鋪組巖相古地理及沉積演化過(guò)程，并預(yù)測(cè)川中北部地區(qū)儲(chǔ)層平面展布規(guī)律，初步分析儲(chǔ)層發(fā)育的主控因素。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

震旦紀(jì)—早寒武世，在盆地西部發(fā)育德陽(yáng)－安岳克拉通內(nèi)裂陷[9-12]，使得四川盆地表現(xiàn)為近南北向展布的?。陿?gòu)造格局（圖1）。早寒武世筇竹寺期，在海平面快速上升及物源注入充足的情況下，中上揚(yáng)子地區(qū)普遍發(fā)育較深水沉積物[13-14]，以硅磷質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖等巖類(lèi)為特征，在此背景下克拉通內(nèi)裂陷逐漸被填平補(bǔ)齊[15-18]。早寒武世滄浪鋪期，上揚(yáng)子克拉通垂直差異運(yùn)動(dòng)幅度進(jìn)一步減小，構(gòu)造格局的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致?。旮窬种饾u消亡[19]。

四川盆地下寒武統(tǒng)滄浪鋪組在區(qū)域上巖石類(lèi)型多樣且較為復(fù)雜，俗稱(chēng)“下紅層”[20-22]。根據(jù)巖石類(lèi)型的不同組合特征，可將滄浪鋪組劃分成滄一、滄二兩段。滄一段巖石類(lèi)型以石灰?guī)r、白云巖及部分碎屑巖沉積為主，碳酸鹽巖相對(duì)較為發(fā)育，其與下伏筇竹寺組呈整合接觸；滄二段覆蓋在滄一段之上，以碎屑巖沉積為主要特征，包括泥巖、砂巖、砂質(zhì)泥巖等，頂部與上覆龍王廟組呈整合接觸。

圖1 四川盆地震旦紀(jì)—早寒武世隆—坳格局展布特征圖（麥地坪組+筇竹寺組厚度印模）

2 地層填充及展布特征

從橫跨盆地北東 南西向的剖面來(lái)看（圖2），在早寒武世隆－坳格局的控制下，滄一段厚度出現(xiàn)明顯差異，在克拉通內(nèi)裂陷（ZY1）處厚度遠(yuǎn)大于兩側(cè)地貌高帶，表明滄一段沉積期是對(duì)克拉通內(nèi)裂陷的進(jìn)一步填平補(bǔ)齊過(guò)程。從橫向巖性分布來(lái)看，位于裂陷西側(cè)的滄一段以泥巖、砂巖、砂質(zhì)泥巖沉積為主，東側(cè)以石灰?guī)r、白云巖、砂質(zhì)云巖等沉積為主，可明顯看出該時(shí)期裂陷仍然控制了其東西兩側(cè)的沉積分異，尚未被完全填平。滄二段橫向厚度變化相對(duì)較小，上覆龍王廟組底部碳酸鹽巖沉積較為穩(wěn)定，表明滄二段沉積后德陽(yáng)－安岳裂陷基本被填平補(bǔ)齊，區(qū)域上整體地貌趨于均一。

平面上滄浪鋪組除眉山以西地區(qū)遭受后期剝蝕導(dǎo)致地層缺失外，其余地區(qū)發(fā)育穩(wěn)定，總體具有西薄東厚的特征。厚度較大的地區(qū)位于盆地周緣，整體上滄浪鋪組殘余地層厚度介于0～400 m之間，盆地內(nèi)西北部、盆地外緣南部及東部部分地區(qū)可超過(guò)400 m（圖3a）。

滄一段殘余地層厚度總體介于0～200 m之間（圖3b），德陽(yáng)－安岳裂陷內(nèi)地層厚度較大，向綿陽(yáng)—?jiǎng)﹂w一帶厚度超過(guò)150 m，向盆地內(nèi)裂陷兩側(cè)地貌高帶厚度明顯減薄，普遍小于100 m。盆地東北緣、東南緣以及南緣地區(qū)厚度最大，彭水萬(wàn)足、秀山溶溪等地厚度均大于200 m。

滄二段殘余地層厚度總體介于0～200 m之間（圖3c），呈現(xiàn)出自盆地內(nèi)向周緣逐漸增厚的特征。德陽(yáng)—安岳裂陷內(nèi)地層厚度仍然大于兩側(cè)地貌高帶，裂陷以西地區(qū)受古隆起剝蝕影響，地層較薄，介于0～100 m之間；以東地區(qū)地層厚度變化范圍不大，均小于150 m。在盆地東北緣以外、東南緣以及南緣地區(qū)厚度最大，普遍大于200 m。

3 巖相古地理演化特征

3.1 沉積相類(lèi)型

圖2 樂(lè)山范店剖面 湖北三峽剖面下寒武統(tǒng)滄浪鋪組地層對(duì)比圖（位置見(jiàn)圖1中A B）

圖3 四川盆地下寒武統(tǒng)滄浪鋪組平面展布特征圖

本次研究針對(duì)滄浪鋪組巖石類(lèi)型及其組合關(guān)系，可在盆地內(nèi)及盆地周緣劃分出濱岸、三角洲、陸棚、海底扇等相帶類(lèi)型。盆地內(nèi)主要發(fā)育淺水陸棚相，滄一段主要包括碎屑淺水陸棚、混積淺水陸棚、清水淺水陸棚、棚內(nèi)洼地等亞相，滄二段整體為混積淺水陸棚亞相，在各亞相類(lèi)型中可進(jìn)一步劃分出多種微相類(lèi)型（表1）。

表1 四川盆地滄浪鋪組主要沉積相類(lèi)型劃分表

3.2 巖相古地理特征及沉積演化模式

在對(duì)沉積相縱橫向特征對(duì)比分析的基礎(chǔ)上，對(duì)盆地內(nèi)外近68個(gè)井點(diǎn)及剖面點(diǎn)進(jìn)行單因素?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，結(jié)合大地構(gòu)造背景，采用單因素分析多因素綜合編圖法對(duì)四川盆地下寒武統(tǒng)滄浪鋪組一段、二段巖相古地理進(jìn)行了重建（圖4）。

滄浪鋪組的沉積總體上來(lái)看是對(duì)下寒武統(tǒng)筇竹寺組沉積后地貌的進(jìn)一步填平補(bǔ)齊過(guò)程（圖5）。筇竹寺組已在很大程度上將盆地內(nèi)德陽(yáng)—安岳裂陷槽進(jìn)行充填，槽內(nèi)筇竹寺組厚度遠(yuǎn)大于兩側(cè)臺(tái)地，但此時(shí)地貌并未完全補(bǔ)齊。滄一段沉積期，德陽(yáng)—安岳裂陷槽在消亡過(guò)程中已演變?yōu)榕飪?nèi)洼地，水體相對(duì)周緣較深。洼地西側(cè)靠近康滇古陸等陸源區(qū)，以碎屑巖沉積為主，發(fā)育濱岸—碎屑淺水陸棚—混積淺水陸棚沉積；東部受陸源影響較小，為清水淺水陸棚沉積，碳酸鹽巖顆粒灘較為發(fā)育。盆地外緣向東北、東南方向由清水淺水陸棚逐漸過(guò)渡為深水陸棚環(huán)境（圖4，圖5）。

圖4 四川盆地下寒武統(tǒng)滄浪鋪組巖相古地理特征圖

圖5 四川盆地及周緣下寒武統(tǒng)沉積模式圖

滄二段沉積期，隨著盆地周緣古陸的進(jìn)一步抬升，陸源物質(zhì)自西部和北部向盆地內(nèi)大量輸入。德陽(yáng)—安岳棚內(nèi)洼地大部分區(qū)域已被填平，僅在北部及南部有部分殘留。盆地內(nèi)原清水淺水陸棚區(qū)均演變?yōu)榛旆e淺水陸棚，以砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，夾少量碳酸鹽巖沉積。清水陸棚區(qū)向盆地東側(cè)進(jìn)一步遷移，范圍較滄一段大大縮?。▓D4，圖5）。

4 儲(chǔ)層特征及分布預(yù)測(cè)

4.1 儲(chǔ)層基本特征

現(xiàn)有的測(cè)錄井資料、鉆井顯示情況明確了滄浪鋪組儲(chǔ)集層主要發(fā)育在滄一段內(nèi)，儲(chǔ)集巖主要為白云巖類(lèi)，包括殘余鮞粒云巖、砂屑云巖、粉晶云巖、灰質(zhì)云巖等。儲(chǔ)集空間主要有粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔、晶間溶孔、晶間孔等類(lèi)型（圖6）。通過(guò)對(duì)典型井測(cè)井解釋的統(tǒng)計(jì)，儲(chǔ)層厚度介于2～26 m，孔隙度介于2%～5%（圖7）。

4.2 儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)

通過(guò)對(duì)典型井儲(chǔ)層地震反射特征的分析，認(rèn)為滄一段頂界巖性強(qiáng)軸之下出現(xiàn)復(fù)波或亮點(diǎn)是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的重要地震響應(yīng)模式。JT1井解釋儲(chǔ)層22.1 m，儲(chǔ)層表現(xiàn)為亮點(diǎn)（圖8a）；CS1井解釋儲(chǔ)層29.5 m，儲(chǔ)層呈復(fù)波特征（圖8b）。而當(dāng)儲(chǔ)層極薄或不發(fā)育時(shí)，該巖性強(qiáng)軸下方無(wú)明顯反射，為一強(qiáng)波谷特征，如GS103井無(wú)儲(chǔ)層，巖性強(qiáng)軸下方無(wú)反射（圖8c）。

圖6 四川盆地滄浪鋪組儲(chǔ)層主要巖石類(lèi)型及儲(chǔ)集空間類(lèi)型圖

圖7 四川盆地滄浪鋪組典型井測(cè)井解釋儲(chǔ)層厚度及孔隙度分布圖

圖8 四川盆地滄浪鋪組儲(chǔ)層地震反射模式圖

由于滄一段頂界巖性強(qiáng)軸之下出現(xiàn)復(fù)波或亮點(diǎn)將導(dǎo)致滄一段內(nèi)部最大波峰振幅屬性增大，因此根據(jù)地震反射模式，利用射洪、西充、公山廟三維和大川中二維地震資料，選擇滄一段內(nèi)部最大波峰振幅屬性對(duì)川中北部滄浪鋪組灘相儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果顯示在川中北部滄一段棚內(nèi)洼地東緣高帶的射洪—公山廟地區(qū)發(fā)育9個(gè)大型灘相儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)（圖9），合計(jì)面積達(dá)5 600 km2。

5 儲(chǔ)層發(fā)育主控因素分析

5.1 巖相古地理?xiàng)l件

滄浪鋪組儲(chǔ)層巖石類(lèi)型主要為顆粒云巖、晶粒云巖、云質(zhì)顆?；?guī)r等，原巖主要為滄一段清水淺水陸棚中的顆粒灘，表明顆粒灘的發(fā)育及白云石化是儲(chǔ)層形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。滄一段沉積期，顆粒灘在德陽(yáng)—安岳棚內(nèi)洼地以東區(qū)域廣泛發(fā)育，但白云石化的顆粒灘主要集中在川中及川東地區(qū)，往盆地邊緣及以外地區(qū)變?yōu)槭規(guī)r顆粒灘，這很可能是由于川中、川東地區(qū)遠(yuǎn)離西部物源區(qū)淡水影響，盆緣以東受淺水陸棚邊緣灘相圍限，因此形成相對(duì)局限環(huán)境，利于灘相白云石化的發(fā)生；而淺水陸棚邊緣灘與深水陸棚相鄰，水體交換較為通暢，導(dǎo)致白云石化作用較弱。即是在這樣的巖相古地理背景下，白云石化顆粒灘決定了儲(chǔ)層縱橫向及平面發(fā)育規(guī)模（圖10a）。

圖9 川中北部滄一段內(nèi)部最大波峰振幅屬性及儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)預(yù)測(cè)圖

5.2 加里東末期古巖溶

加里東運(yùn)動(dòng)末期，盆地西部至中部受古隆起的抬升作用影響，導(dǎo)致上覆地層遭到不同程度的剝蝕。對(duì)于滄一段顆粒灘發(fā)育區(qū)而言，川中北部地區(qū)更加靠近天窗區(qū)，即該區(qū)域的早期白云石化顆粒灘此時(shí)更容易受到巖溶作用的改造而進(jìn)一步形成優(yōu)質(zhì)的、具有規(guī)模的儲(chǔ)層（圖10b）。

6 結(jié)論

1）根據(jù)巖性組合特征可將滄浪鋪組劃分為滄一段、滄二段。滄一段沉積期德陽(yáng)—安岳裂陷已演變?yōu)榕飪?nèi)洼地，但尚未被完全填平，對(duì)其東西兩側(cè)沉積仍具有分隔控制作用。其西側(cè)靠近康滇古陸等陸源區(qū)，發(fā)育濱岸—碎屑淺水陸棚—混積淺水陸棚沉積；東部受陸源影響較小，發(fā)育清水淺水陸棚。滄二段沉積期，盆地周緣古陸進(jìn)一步抬升導(dǎo)致陸源物質(zhì)自西部和北部向盆地內(nèi)大量輸入，德陽(yáng)—安岳棚內(nèi)洼地大部分區(qū)域已被填平，盆地內(nèi)原清水淺水陸棚區(qū)均演變?yōu)榛旆e淺水陸棚，清水陸棚區(qū)向盆地東側(cè)進(jìn)一步遷移，范圍較滄一段大大縮小。

2）滄一段儲(chǔ)層較為發(fā)育，主要為白云巖類(lèi)，包括殘余鮞粒云巖、砂屑云巖、粉晶云巖、灰質(zhì)云巖等。儲(chǔ)集空間主要有粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔、晶間溶孔、晶間孔等類(lèi)型。

3）滄一段頂界巖性強(qiáng)軸之下出現(xiàn)復(fù)波或亮點(diǎn)是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的重要地震響應(yīng)模式。選擇滄一段內(nèi)部最大波峰振幅屬性，在川中北部射洪—公山廟地區(qū)預(yù)測(cè)出9個(gè)合計(jì)面積達(dá)5 600 km2的滄浪鋪組大型灘相儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。

4）巖相古地理?xiàng)l件及加里東末期古巖溶改造是滄浪鋪組儲(chǔ)層形成的兩個(gè)最主要控制因素。巖相古地理中白云石化的顆粒灘不僅為儲(chǔ)層的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，并且對(duì)儲(chǔ)層的宏觀分布起到了決定性的作用；加里東末期古隆起的抬升作用導(dǎo)致川中北部地區(qū)滄浪鋪組更加靠近剝蝕天窗區(qū)，該區(qū)域早期白云石化顆粒灘受到巖溶作用的影響，使得儲(chǔ)集能力進(jìn)一步得到改善。

圖10 巖相古地理環(huán)境及古巖溶對(duì)滄浪鋪組儲(chǔ)層發(fā)育的控制作用圖