川西地区寿保1井下三叠统沉积相与层序地层研究

2012-11-20段长江

长江大学学报(自科版) 2012年28期

牛政，段长江

牛政，段长江

以沉积学、层序地层学和古地理学为指导，通过川西地区岩石类型组合和古生物化石等沉积相标志的详细研究，对寿保1井钻井剖面单因素定量及定性资料的分析，通过单剖面(井)层序地层划分，对主要基干剖面层序界面进行识别、追踪，确定出层序界面、最大海泛面的识别标志及其位置；在典型单剖面层序地层学研究基础上，通过连井剖面的层序地层划分、对比，建立研究区层序地层格架。以现代碳酸盐岩沉积学为理论指导，以露头基干地层剖面和典型单井的沉积微相、亚相、相的精细研究，并结合辅助剖面和测井、地震资料研究，对研究区不同时代的沉积体系类型进行划分，建立研究区沉积模式，揭示该区不同相带时空分布演化规律，为该区储层研究提供基础。

寿保1井；下三叠统；沉积相；层序地层

1 岩石特征研究

研究区域下三叠统发育且出露良好，岩石类型多样，主要有碳酸盐岩、灰岩、泥岩、砂岩等，碳酸盐岩包括石灰岩和白云岩，主要为石灰岩。按照岩石的成分、结构、构造及成因可将研究区的岩石划分出若干个次一级的岩石类型。

1.1 飞仙关组

飞仙关组可分为4个非正式自然岩性段，由灰色泥岩和紫红色泥灰岩组成。

1)飞仙关组一段岩性一般以泥质灰岩为主，灰岩中夹浅紫红色薄层泥灰岩和钙质页岩，岩石中含有黄铁矿、粘土岩和竹叶状灰岩，研究区内常发育水平层理、沙纹交错层理及虫孔构造。

2)飞仙关组二段岩性一般为灰色泥岩与泥灰岩互层，主要有泥灰岩、页岩、夹青灰色薄板状泥质岩。

3)飞仙关组三段岩性一般为浅灰色鲕粒灰岩、微晶灰岩、钙质泥岩。

4)飞仙关组四段岩性一般以紫红色钙质页岩、泥灰岩为主，含有少量的白云质灰岩，可见干裂构造。研究区内常发育水平层理、交错层理。

1.2 嘉陵江组

嘉陵江组可分为4个比较明显的岩性段，但也有划分为5段。主要岩性以灰色白云岩为主，夹微晶灰岩、盐溶角砾岩。

1)嘉陵江组一段岩性一般为泥质灰岩夹少量白云质灰岩与砾屑灰岩，含有少量的角砾岩，偶尔可以看到石膏细脉。

2)嘉陵江组二段以白云岩为主，主要岩性为含有灰白色厚块状角砾岩。岩石中见水平层理、条带状构造及大量生物钻孔。

3)嘉陵江组三段以灰岩为主，主要岩性为深灰色白云质灰岩夹白云岩，可见钙质页岩和次生石膏细脉。

4)嘉陵江组四段-五段岩性一般为泥晶白云岩。见沙纹交错层理、波痕、水平层理、生物钻孔，局部见有藻纹层。含有角砾岩、灰色灰岩、细晶灰岩等。

2 沉积相研究

2.1 沉积体系特征

1)有障壁滨岸相研究区以发育潮坪沉积为主，分布较广，主要发育于下三叠统飞仙关组。潮坪相可进一步分为潮上泥坪、潮间混合坪2种微相。

2)潮上坪亚相潮上坪主要发育于飞仙关组一段底部，岩性为中厚状浅灰-浅灰绿色泥岩、黑色泥岩，浅灰色略带绿色泥灰岩，局部含生物重结晶呈砂屑结构，偶见鲕粒。发育沙纹层理、水平层理、透镜状层理及波痕。

2.2 镶边碳酸盐岩沉积体系

镶边碳酸盐岩沉积体系在研究区分布广泛，主要分布于研究区下三叠统飞仙关组。该沉积体系位于陆架边缘高能带环境，属陆缘海型。该沉积体系可进一步分为开阔台地、台地边缘礁滩、台地前缘斜坡3种相类型。

1)开阔台地相主要由浅灰色、灰色中-厚层状泥晶灰岩、鲕粒灰岩、泥质泥晶灰岩、砂屑生屑灰岩组成,可分为浅滩和滩间海2个亚相。浅滩亚相是台地相带中受波浪作用控制形成的高能沉积[1],主要由浅灰色中厚层状亮晶鲕粒灰岩、亮晶生屑鲕粒灰岩或砾屑鲕粒灰岩、生屑灰岩、砂屑灰岩等组成，鲕粒圈层发育，以真鲕为主。滩间海亚相为台地浅滩之间的水体相对较深的沉积区，也可以称为滩间洼地[2]。滩间海沉积时海水深，能量小，沉积物粒度细，以泥-微晶灰岩为主夹少量砂屑灰岩及泥岩、页岩等。

2)台地边缘礁滩相在浅水碳酸盐台地与台地前缘斜坡-陆棚相带之间多发育台地边缘礁滩相，主要由波浪冲刷，常见鲕粒灰岩，鲕粒白云岩和生物礁灰岩等。台地边缘礁滩沉积厚度明显高于同期正常沉积厚度，分布较稳定。该沉积体系可进一步分为台地边缘滩、暴露浅滩及台地边缘生物礁。

3)台地前缘斜坡台地前缘斜坡的水体能量大多处于风暴浪基面之下，非常低，位于台地边缘向海一侧区域[3]。沉积物主要以深水原地沉积为主，为重力流沉积，可分为斜坡上下部2个亚相，研究区内主要为斜坡下部亚相。

3 层序地层格架建立

3.1SQ01(Ⅲ级)

层序SQ01为飞仙关组与长兴组之间的界面，长兴组为深灰色厚层灰岩，飞仙关组为暗紫色、绿色页岩及砂岩，厚230～500m，该层序底界面为下三叠统飞仙关组与上二叠统长兴组之间界面，两者之间为岩性和岩相转换界面，属Ⅱ型层序界面。岩石表面易风化。在斜坡-盆地相区，该层序海进体系域TST下部主要为一套斜坡-陆棚相黄灰色、深灰色薄层状泥岩夹钙质泥页岩沉积，中部为一套斜坡-陆棚相浅灰色薄-中层状泥质泥晶灰岩沉积，上部主要由一套斜坡-陆棚相黄灰色泥页岩夹中层泥晶灰岩沉积组成，该部分沉积物由下到上普遍含泥质较重，水体相对较深，顶部为泥页岩沉积，表明水体进一步加深[4]。岩性剖面上为一套由中-薄层状泥质泥晶灰岩、泥页岩组成的向上变深的退积准层序组。高位体系域HST主要为一套陆棚-斜坡相浅灰色、灰色中-薄层状泥晶灰岩、泥质条带泥晶灰岩沉积，中部和下部泥质条带大量分布，泥质含量较重，向上泥质含量减少，顶部变为开阔台地相中-厚层状泥晶灰岩，该体系域单层厚度有向上增加的趋势，可划分为3个向上变粗变浅的进积准层序组。

3.2 SQ02(Ⅲ级)

层序SQ02主要以浅灰色泥晶灰岩为主。在斜坡-盆地相区，海进体系域TST由斜坡到陆棚相薄层状泥晶灰岩沉积组成，单层厚度向上逐渐变薄，为一个向上逐渐变深的退积准层序组。高位体系域HST中下部为一套台地边缘滩相厚层亮晶鲕粒灰岩、砂屑鲕粒灰岩和开阔台地相中层状粉-细晶灰岩沉积，鲕粒灰岩全部为亮晶胶结，见典型的楔状和槽状交错层理，粉-细晶灰岩晶粒较粗，自下而上为2套由开阔台地相中层状粉-细晶灰岩和台地边缘相厚层状亮晶鲕粒灰岩、砂屑鲕粒灰岩组成的向上变浅变粗的进积准层序组，为一整合的接触面。

3.3 SQ03(Ⅲ级)

层序SQ03由嘉陵江组一段与二段构成。层序的界面为暴露不整合面，属Ⅱ类层序界面。嘉陵江组一段为海侵体系域，代表开阔台地沉积环境，岩性特征为泥晶灰岩和白云岩，泥页岩以及砾屑灰岩透镜体。嘉陵江组二段为高位体系域，代表蒸发台地的沉积环境，岩性为白云岩夹和泥灰岩、泥岩以及块状角砾岩。常发育透镜状层理，波状层理和潮汐层理，可见比较多的遗迹化石。嘉陵江组二段的高位体系域具备有较好的储集能力。

3.4 SQ04(Ⅲ级)

层序SQ04由嘉陵江组三段以及四段下-中部组成，层序底界面为较暴露的不整合面，界面的凹凸不平，属于Ⅱ类层序界面。海侵体系域由嘉三段组成，代表开阔台地-局限台地相沉积环境，岩性为灰色中至中厚层状泥晶灰岩、砂屑泥晶灰岩夹白云岩；嘉四段为高位体系域，为蒸发坪-蒸发湖泊沉积，岩性浅灰、灰白色中厚层状白云岩和厚块状角砾岩不等厚互层。白云岩中发育水平纹层、沙纹层理等。

3.5 SQ05(Ⅲ级)

层序SQ05由嘉陵江组四段上部以及五段构成，层序底界面为暴露不整合面。海侵体系域由嘉四段顶部及嘉五段下部组成，代表局限台地相沉积环境，岩性为灰色中至厚层状白云岩；高位体系域对应于嘉陵江组五段，为局限台地-蒸发台地相沉积，岩性为浅灰、灰白色中厚层状白云岩、厚块状角砾岩及云质膏岩[5]。白云岩中发育水平纹层、沙纹层理等。

4 沉积相与油气的关系

4.1 烃源岩

根据单井相与岩性组合特征分析，研究区主要分为局限台地与蒸发台地相带，亚相主要为半封闭泻湖、潮坪、混合潮坪，微相为膏云坪、灰质泻湖、砂泥坪，岩性以灰岩、白云岩为主，泥质岩较少。川西地区台内浅滩形成近源供烃,主要是局限台地相中灰岩和灰质云岩形成有利条件可作为烃源岩，是油气成藏的主要环境[6]。

4.2 储集条件

根据露头、钻井、测井资料及沉积相研究成果，该区是海相油气藏，川西坳陷海相碳酸盐岩发育陵江组白云岩储层、飞仙关组砂屑和鲕粒灰岩储层。嘉陵江组经历粒屑滩储层发育于二、三段，以砂屑白云岩、粉晶白云岩、鲕粒白云岩、鲕粒灰岩为主，储层厚10～50m，平均孔隙度介于3.95%～7.87%之间，属裂缝-孔隙型储层，飞仙关组与嘉陵江组为砂屑和鲕粒灰岩储层，均为良好的油气储层。镶边碳酸盐岩台地通过控制台地边缘相的发育而控制了礁滩型储层的分布，而白云岩化作用和溶蚀作用控制着生物礁滩相储层的质量与品质。平面上主要分布于局限台地坪地及斜坡带, 纵向上分布于海退、海进的沉积旋回过渡带。研究区主要发育滩相带，形成良好储层性能的关键是溶蚀作用，在古地理条件和岩石类型决定了岩溶作用发生的场所及发育规律, 造成岩溶作用在沉积地层中的溶蚀程度和影响深度的差异[7]。经过地表淡水的溶蚀及分化作用使下三叠统成岩后进一步改造, 次生孔隙得到扩展, 有效地改善了碳酸盐岩的储集性能。裂隙的发育对增大储层的渗透性, 提高产能都具有十分重要的意义。研究证明, 印支期或燕山期的构造, 有利于油气的早期聚集, 经过后期的构造运动和自然变化,逐渐在部分地区富集成藏; 要有足够的储集空间才能容纳油气，岩石发育在滩相带, 是储集良好的条件。因此两者的复合部位是气藏富集的有利部位。