四川盆地元坝中部断褶带须四段高分辨率层序地层

王明飞，屈大鹏，肖 伟，凌 涛，陈灵君

（1.中国石化勘探南方分公司 勘探研究院，成都 610041；2.中海石油（中国）有限公司湛江分公司 研究院，广东 湛江524057）

0 引言

四川盆地是扬子古板块上的一个多旋回沉积盆地，元坝中部断褶带位于四川盆地东北部，构造上西邻九龙山背斜构造带，东接通南巴背斜构造带，北接池溪凹陷，南部与川中低缓构造带相连，面积约1 700 km2（图1）。元坝地区震旦纪—中三叠世为海相沉积，中三叠世末发生印支早幕挤压构造运动，古特提斯洋关闭，龙门山岛链开始缓慢上升，海盆逐渐转变为陆盆，接受陆相须家河组地层沉积［1-3］。四川盆地须家河组自下而上可分为须一段至须六段［4-5］。受构造运动影响，元坝地区缺失须六段地层，其中须一、须三和须五段暗色泥岩为重要的烃源岩及盖层，须二、须三和须四段砂岩为重要的油气储层。对储层段进行高分辨率层序地层学研究，是弄清油气分布规律和提高油气采收率的重要手段。已有研究表明，须四段发育完整的基准面旋回，沉积辫状河和辫状河三角洲地层，层序位置处于三级层序低位域［6-9］。笔者以钻井、测井及地震资料为基础，以高分辨率层序地层学理论为指导，探讨了研究区须四段高分辨率层序地层划分。

图1 元坝中部断褶带位置Fig.1 Location of the central fault-fold belt in Yuanba area

1 沉积相类型

根据近年来辫状河及辫状河三角洲沉积特征研究［10-12］，结合元坝中部断褶带须四段沉积特征，归纳了研究区发育辫状河及辫状河三角洲相沉积。辫状河相发育于湖泊/海洋最高水位线之上，不受间歇性湖水/海水进退的影响，以河流沉积作用为主；辫状河三角洲相主体位于最高水位线以下，其中辫状河三角洲平原是辫状河入湖/海过程中形成的水上分流平原，分流河道发育，平面上位于最高水位线与最低水位线之间，分流河道自上游到下游呈喇叭状散开，由于受间歇性湖水/海水进退的影响，分流间湾沉积广泛发育；辫状河三角洲前缘位于最低水位线之下，河流流入湖泊/海洋后，延伸距离很短，很快发生沉积物卸载作用，因此水下分流河道沉积微相欠发育，存在小型水下分流河道沉积，数量少、规模小，在靠近岸线位置形成中小规模河口坝及席状砂沉积。依据岩心、测井及录井资料，在研究区识别出辫状河、辫状河三角洲及湖泊沉积相。辫状河沉积体系包含辫状河道、心滩和泛滥平原沉积微相；辫状河三角洲沉积体系包含分流河道、分流间湾、水下分流河道、河口坝和席状砂沉积微相（表1）。

表1 元坝中部断褶带须四段沉积相划分方案Table 1 Sedimentary facies division scheme of thefourth member of Xujiahe Formation in thecentral fault-fold belt of Yuanba area

1.1 辫状河相

研究区辫状河相沉积范围广泛，由辫状河道、心滩及泛滥平原微相组成，储层发育的优势微相为辫状河道和心滩。辫状河道发育于可容纳空间较低、沉积地势较高部位，岩性以浅灰色细—中砂岩为主，沉积厚度变化较大，具有多期河道侧向切割叠置的沉积特征，yl4井区发育典型辫状河道，测井相具有箱形、锯齿化箱形和钟形特征。研究区心滩主要发育于可容纳空间较低位置，以灰色砂砾岩和细—粗砂岩为主，呈块状，质较纯，垂向上可见辫状河道向心滩迁移。以yl1井为例，岩心上可见典型的心滩沉积构造组合，心滩底部以砂砾岩为主，具有河道底部滞留沉积的特征，垂向上发育交错层理与平行层理，自然伽马曲线呈箱形，无锯齿状，顶、底突变（图2）。泛滥平原发育于辫状河道间，为薄层泥岩沉积，主要形成于洪泛期，厚度小，一般1～4m，以灰色泥岩为主，自然伽马曲线呈中—低幅指状。

图2 元坝中部断褶带须四段辫状河测井相特征Fig.2 Logging facies characteristics of braided river of the fourth member of Xujiahe Formation in the central fault-fold belt of Yuanba area

1.2 辫状河三角洲相

依据钻井、测井和地震资料综合研究表明，研究区辫状河三角洲相只发育三角洲平原和三角洲前缘2种亚相，辫状河三角洲平原亚相可划分为分流河道和分流间湾2种微相。分流河道为优势微相，发育于可容纳空间较高沉积地势较低部位，受间歇性湖水进退的影响，垂向上河道多期叠置作用明显。yb9井区发育典型辫状河三角洲平原分流河道，垂向上与灰色湖侵泥岩互层，单期河道厚度小，测井相具有高幅响应特征，自然伽马曲线呈锯齿状、箱形和钟形，顶、底渐变（图3）。辫状河三角洲前缘亚相可分为水下分流河道、席状砂和河口坝3种微相，席状砂一般为粒度较细的细砂岩、粉砂岩与泥岩互层，垂向上呈反韵律或均质韵律，yl2井区发育典型席状砂沉积，自然伽马曲线呈中—低幅指状。研究区河口坝发育规模较小，测井相响应不明显。

图3 元坝中部断褶带须四段辫状河三角洲测井相特征Fig.3 Logging facies characteristics of braided river delta the fourth member of Xujiahe Formation in the central fault-fold belt of Yuanba area

2 层序地层格架

须家河组地层的分布主要受构造作用的控制，周期性构造活动控制着盆地的地层层序旋回。在构造活动期，沉积物供应充足，形成以粗粒沉积为主的过补偿沉积；在构造松弛期，沉积物供应较少，形成以细粒沉积为主的补偿或欠补偿沉积［13-14］。在沉积相研究的基础上，根据高分辨率层序地层理论［15-17］，进行以辫状河沉积为主的地层划分、对比及区域地震层位标定和追踪，建立区域等时层序地层格架。埃克森石油公司最新研究成果表明，完整的河流相层序形成于基准面上升时期，其内部由不同层序组组成［18］。高分辨率层序地层学研究成果表明，完整的辫状河成因层序包含2种叠加样式的河道，即低可容纳空间侧向叠置河道和高可容纳空间垂向叠置河道，它们发育的位置不同，沉积特征也不同［19］（图4）。以高分辨率层序地层理论为指导，根据研究区河道类型及垂向上岩相组合样式，识别出不同可容纳空间河道类型，进而划分基准面旋回，最终提出了须四段地层的高分辨率层序划分方案。

图4 2种不同类型河道与层序位置关系（据文献［19］修改）Fig.4 Two kinds of braided channels at different sequence location

2.1 不同可容纳空间河道类型

依据钻井和测井资料综合分析表明，研究区发育2种不同叠置样式的河道类型，反映了河道在不同可容纳空间的沉积特征。它们在垂向上相互叠置，共同构成高分辨率层序地层研究中的成因层序地层单元。

2.1.1 低可容纳空间侧向叠置河道

完整的低可容纳空间侧向叠置河道由多个具有短期沉积旋回的单期河道组成。由于沉积时水动力强，河道迁移摆动频繁，上一期河道往往很快被下一期河道冲刷，之上继续沉积下一期河道。因此，钻井和测井剖面上往往表现为多期河道切割叠置的沉积特征（参见图2）。

2.1.2 高可容纳空间垂向叠置河道

随着可容纳空间增加，沉积时河道迁移摆动间隔时间较长，多数单期河道具有完整的岩相序列。依据自然伽马曲线等可识别出单期完整的河道沉积旋回，垂向上河道之间泥岩隔夹层较发育，具有垂向叠置的沉积特征（参见图3）。

不同可容纳空间河道的识别，为完整成因层序地层旋回划分奠定了基础。

2.2 高分辨率层序地层划分

通过2种不同可容纳空间河道的识别，判断基准面旋回发育类型及位置，可进行高分辨率层序地层划分。以yl2井为例，须四段自下而上依次可识别出低可容纳空间侧向叠置河道及高可容纳空间垂向叠置河道（图5），显示了可容纳空间整体增加的特征。结合区域构造运动（安县运动）研究成果，须四段底与须三段顶呈微角度不整合接触［20］，因此，将须四段划分为一个三级基准面上升半旋回，顶界面具有初始湖泛面性质，内部可划分为2个四级旋回和数个五级旋回。四级旋回可以全区对比，五级旋回相当于河道带，受古地貌与河道摆动迁移的影响，发育程度与个数各个地区均不同。通过对五级旋回垂向上变化特征的研究，将须四段分为3个亚段：上砂段（T3x4-hs）、腰带段（T3x4-yd）和下砂段（T3x4-ls）。下砂段具有一套完整的侧向切割叠置的河道沉积特征，河道底部为须四段底界面，横向可对比性强；腰带段形成于须四段内部次级湖泛时期，岩性以细粒泥质沉积为主；上砂段形成于基准面上升的可容纳空间较高时期，发育一套垂向叠置的河道沉积，河道底部冲刷面为上砂段底界面，横向可对比性较强。各亚段相当于埃克森石油公司提出的层序组级别，而整个须四段相当于完整的河流相层序级别。

该划分方案目前已在元坝西部推广应用，支持了元坝西部须四段储层精细研究，为储量计算提供了地层划分方案。

图5 yl2井综合柱状图Fig.5 Stratigraphic column of yl2well

图6 yb4井合成记录Fig.6 Synthetic seismogram of yb4well

高分辨率层序地层综合研究离不开钻井、测井和高分辨率地震资料。合成记录显示，地震剖面上须四段顶（T3x5）、腰带段底和须四段底（T3x4）均与地质分层具有良好的对应关系（图6）。T3x5具有区域次级湖泛性质，在研究区主要依据钻井资料识别，地震剖面上表现为中振幅和中连续的地震反射特征，界面之上原始古地貌较高部位表现出地层超覆沉积特征；T3x4-yd沉积于须四段湖侵时期，泥质含量较高，地震剖面上表现为中—强振幅和较连续相位，相当于须四段内部的湖泛面；T3x4界面上常见下切河谷上超充填的地震反射外形，结合区域构造运动特征，可将其划分为区域基准面下降时期形成的冲刷侵蚀不整合界面。通过地震层位综合解释及井-震层位相互约束和控制，搭建了研究区等时层序地层格架，为进一步在等时层序格架内进行沉积相研究奠定了基础（图7）。

图7 井-震层序综合解释Fig.7 Comprehensive sequence interpretation based on well and seism ic

3 结论

（1）四川盆地元坝中部断褶带须四段发育辫状河及辫状河三角洲相。

（2）在元坝中部断褶带须四段识别出具有成因层序性质的2种河道，即低可容纳空间侧向叠置河道和高可容纳空间垂向叠置河道，进而将须四段细分为上砂段、腰带段及下砂段。

（3）识别出须四段沉积期湖泛面及区域次级湖泛面，地质分层与地震层位具有很好的对应关系，建立了区域等时高分辨率层序地层格架。

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