元坝地区长兴组沉积特征及对储层的控制作用

范小军

元坝地区长兴组沉积特征及对储层的控制作用

范小军*

中国石化勘探分公司，四川 成都 610041

元坝长兴组海相气田为中国埋藏最深、以台地边缘礁滩相储层为主的大型礁滩岩性气田，沉积特征对其储层的发育具有明显的控制作用。但前期主要以沉积的宏观控制作用及静态研究为主，针对沉积对储层控制作用有待深入研究的客观实际，开展了沉积相划分、展布、迁移、模式及演化等方面的精细研究，对元坝长兴组沉积特征采用地质、测井、地震联合研究，发现元坝长兴组主要发育6类沉积相、11种沉积亚相及10种沉积微相，其中台地边缘生物礁相和台地边缘浅滩相分别控制了生物礁和浅滩两套主要储层的生长发育，两套储层分别分布于III级层序高位体系域礁、滩相带中，同时储层具有早滩晚礁、前礁后滩及向北东向迁移的发育特征，而在其沉积模式及演化规律的控制下，长兴组储层生长发育模式主要可分为两类3种生物礁储层和两类浅滩储层，总体上，生物礁储层较浅滩储层更优质，礁带区相对于浅滩区油气更易高产富集。

长兴组；沉积特征；生物礁储层；浅滩储层；油气富集区

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范小军.元坝地区长兴组沉积特征及对储层的控制作用［J］.西南石油大学学报：自然科学版，2015，37（2）：39-48.

Fan Xiaojun.Control Sedimentation Characteristics of Upper Permian Changxing Formation in Yuanba Area and Its Control Action for Reservoir［J］. Journal of Southwest Petroleum University：Science&Technology Edition，2015，37（2）：39-48.

引言

元坝地区位于四川盆地三级构造九龙山背斜构造带东南侧、通南巴背斜构造带西南侧、川中低缓构造带北部的衔接部位，受3个构造的遮挡，上二叠统长兴组整体构造平缓，构造形变弱、断裂不发育（图1），主要为一大型礁滩岩性气藏［1-4］，工区烃源充足、盖层分布稳定，储层是控制天然气产量的主控因素［5］。

元坝长兴组海相气田为中国目前埋藏最深的大型礁滩岩性气田，结合前人的研究知，元坝长兴组发育台地边缘礁滩相沉积［6-10］，在其控制作用下，主要发育台地边缘礁滩复合体储层［11-15］，多口井在长兴组礁滩复合体储层试获超百万方高产工业气流（图1），故长兴组的研究越来越受到重视［16-18］，而对于元坝长兴组礁滩岩性气藏来说，沉积特征是储层发育重要控制因素，故搞清其如何控制储层发育有重要现实意义。

图1　元坝气田构造位置区划图Fig.1　The structural position zoning map of Yuanba Gas Field

1　沉积相纵向分布的控制作用

在单井岩石学标志、常规测井标志、成像测井标志、地震相标志等指标体系的综合研究基础上，可将元坝长兴组沉积相划分为台地边缘生物礁相、台地边缘浅滩相、台地前缘斜坡相、陆棚相、局限台地相、开阔台地相6类（表1，图2，图3），其中台地边缘生物礁相、台地边缘浅滩相控制了元坝长兴组主要储层的分布和发育，分别形成了上二叠统长兴组二段台地边缘生物礁储层和上二叠统长兴组一段台地边缘浅滩储层，两套储层共同构成了元坝长兴组礁滩复合体储层。

表1　元坝地区长兴组沉积相分类表Tab.1　The sedimentary facies classification of Changxing Formation in Yuanba Area

图2　元坝地区长兴组一段沉积相展布图Fig.2　The plane distribution of sedimentary facies of the 1StMember of Changxing Formation in Yuanba Area

图3　元坝地区长兴组二段沉积相展布图Fig.3　The plane distribution of sedimentary facies of the 2HdMember of Changxing Formation in Yuanba Area

1.1台地边缘生物礁相

台地边缘生物礁相位于台地与斜坡之间的转换带（图3），也是浅水沉积和深水沉积之间的变换带，沿斜坡边缘呈狭长带状分布，为水动力能量较高的沉积环境，盐度大部分正常，仅局部高地貌区海水蒸发作用强，盐度偏高，适合大量生物及具抗浪骨骼的生物礁生长。以E井为例（图4），台地边缘生物礁相主要位于长二段，自下而上礁基、礁核、礁盖3个亚相发育相对完整，岩性主要为溶孔白云岩、亮晶生屑灰岩；电性上自然伽马值为较低值，曲线局部微有起伏，变化平缓，电阻率低至极高值。储层主要分布于长二段III级层序高位体系域中的礁盖亚相，礁核次之，礁基亚相不发育储层。分析认为，由于礁基位于生物礁的最底部，对应一个快速的海侵，为深水沉积，主要发育中—薄层状泥晶含生屑灰岩，泥质含量较重，岩性整体较致密，故基本上不发育储层；礁核亚相位于生物礁中下部，对应海退的早中期，主要为骨架岩-障积岩沉积，岩性为厚层块状海绵黏结岩和海绵障积岩，由于有生物骨架的支撑作用，常发育生物体腔孔、生物溶孔等孔隙型储层，故可以发育部分有效储层；礁盖亚相位于生物礁顶部或上部，对应于海退的中晚期，加上位于微地貌的高点，易暴露溶蚀，岩性主要为溶孔白云岩，是台地边缘生物礁储层发育的最有利相带，再结合岩芯物性及薄片分析［9］，储层空间类型以晶间孔、晶间溶孔、粒间溶孔为主，裂缝次之，孔隙度以5%∼10%为主，2%∼5%次之，仅部分大于10%，总体以II类（5%≤孔隙度＜10%，0.250 mD≤渗透率＜1.000 mD）储层、III类（2%≤孔隙度＜5%；0.002 mD≤渗透率＜0.250 mD）储层为主，I类（孔隙度≥10%，渗透率≥1.000 mD）储层局部发育，表现为裂缝-孔隙型储层，测试也获得了日产量超百万方的高产工业气流，有力地证实了台地边缘生物礁相对生物礁优质储层生长发育的控制。

图4　元坝地区E井长兴组沉积综合柱状图Fig.4　The sedimentary comprehensive columnar section of Changxing Formation of Well E in Yuanba Area

1.2台地边缘浅滩相

台地边缘浅滩相发育在台地边缘生物礁与开阔台地之间的过渡地带，主要分布于元坝S、T、Q、V井等井区范围内（图2）。该环境能量中等偏高，盐度正常，比较适合生物生长。元坝S井长兴组为典型的台地边缘浅滩相沉积，是长兴组中期台地边缘礁发育初始期至尚未形成障壁之前的高能沉积（图3），发育生屑滩及滩间亚相，岩性以亮晶生屑（云）灰岩为主，泥晶灰岩次之（图5）；电性上自然伽马值为低值，曲线平直且变化平缓，低电阻率。台地边缘浅滩储层主要位于长二段中下部和长一段中上部III级层序高位体系域中的生屑滩亚相，滩间亚相基本上不发育储层。这主要是由于生屑滩亚相主要对应于海退序列，加上该井位于微地貌高点，有利于暴露溶蚀，故岩性以亮晶生屑灰岩为主，具颗粒支撑及亮晶胶结结构，从而有利于有效储层的形成，再结合岩芯物性及薄片分析［9］，储层空间类型以晶间孔、晶间溶孔、粒间溶孔为主，裂缝次之，孔隙度以2%∼5%为主，5%∼10%次之，少数大于10%，总体以III类为主，II类次之，仅局部发育I类储层，为裂缝-孔隙型储层，从该井单日测试情况来看，该井长兴组仅试获了中产工业气流。

图5　元坝地区S井长兴组沉积综合柱状图Fig.5　The sedimentary comprehensive columnar section of Changxing Formation of Well S in Yuanba Area

2　沉积相横向展布的控制作用

2.1层序格架

在单井层序地层及沉积相分析基础上，通过建立精细连井层序地层格架，可将元坝长兴组划分为2个III级层序（SQ1、SQ2）和4个IV级层序（Sq1、Sq2、Sq3、Sq4），两个III级层序及各体系域全区贯通，储层发育受体系域控制明显，主要发育于高位体系域中，而在等时层序格架内，储层的发育明显受沉积相横向展布控制（图6）。

图6　元坝地区过I井—Y井长兴组连井层序地层格架图Fig.6　The connecting-well sequence stratigraphy framework of Changxing Formation from Well I to Well Y in Yuanba Area

SQ1底部层序界面为上二叠统长兴组与吴家坪组分界面，为岩性岩相转换层序界面（SB2）。海侵体系域由长一段下部组成，I、D、B井等井区为开阔台地相沉积，岩性为泥晶灰岩、泥晶含生屑灰岩；高位体系域由长一段中上部组成，此时元坝地区出现了相分异，I、B井区仍然为开阔台地相沉积，而D井区转变为台地边缘浅滩相沉积，岩性为生屑灰岩，发育生屑滩储层。Y井区海侵期到海退期均为陆棚沉积，岩性为泥晶灰岩、泥灰岩，不发育储层。

SQ2底部层序界面为上二叠统长兴组二段与长兴组一段分界面，为岩性岩相转换层序界面（SB2）。海侵体系域由长二段下部组成，高位体系域由长二段中上部组成，此时元坝长兴组相分异作用更加明显，I井区逐渐转变为台地边缘浅滩相沉积，岩性为生屑灰岩，发育生屑滩储层，储层物性较差；D、B井等井区则转变为台地边缘生物礁相沉积，岩性为礁灰岩、生屑白云岩、生屑灰岩，加上局部构造位置相对较高，经暴露溶蚀作用形成了良好的礁盖储层；而Y井区继承了长一段的陆棚沉积，岩性以泥晶灰岩、泥灰岩为主，不发育储层。

2.2沉积相动态迁移

为进一步明确上二叠统长兴组各时期沉积相展布特征对储层发育及演化的动态控制作用，对4个IV级层序时期储层发育情况进行了精细刻画。

晚二叠世长兴早期（Sq1）（图2a），在晚二叠世吴家坪晚期初始台地沉积背景的基础上，长兴早期，元坝地区开始出现明显的台地-陆棚沉积分异格局，该时期主要为海侵沉积，海平面快速上升，在西北部C、E、G井区、中部N、O井区及东部U、X井区发育长兴组台地边缘浅滩沉积，主要发育生屑滩储层，呈零星分布，西南、中南地区主要为开阔台地沉积；北部及东北部为斜坡—陆棚相沉积，由台地向斜坡和陆棚相区生屑含量明显减少、泥质含量增加，物性变差，储层变薄甚至消失。

晚二叠世长兴早中期（Sq2）（图2b），海平面快速上升后逐渐下降，主要为海退序列，持续时间较Sq1期长，在长一段早期沉积的基础上，台地沉积环境更有利生物生长和碳酸盐岩的产出，台地-陆棚沉积分异进一步加强，该时期是长一段浅滩储层发育的主要时期，除西南部仍然为开阔沉积外，大部分井区为台地边缘浅滩沉积，生屑滩分布范围进一步扩大，由零星发育逐渐演化到连片分布，同时具有向北东方向迁移的特征。

晚二叠世长兴中晚期（Sq3）（图3a），海平面下降后开始上升，对应生物礁生长的繁盛期，但台地镶边格局并未形成，未能形成障壁环境，表现为前礁、后滩同时生长的沉积特征，随生物礁的快速生长，紧邻生物礁背风面形成礁后局限环境，此时期礁后生屑滩为生物礁打碎经水动力搬运形成，生物礁主要沿北西南东向狭长带分布，同时生物礁的发育使台地边缘向斜坡方向迁移，在I区块O井—U井—X井一带迁移特征较为明显。

晚二叠世长兴晚期（Sq4）（图3b），在早期礁发育的基础上发育了第二期礁，这期礁生长时间较短，规模小，随着海平面的下降生物礁主体部位暴露，尤其是元坝西北部的A、B、C、E井区由于位于微地貌高点，礁盖白云岩储层发育；礁后形成局限环境，为礁后瀉湖相沉积，集中发育在M、Q、V、S井区一带，基本不发育储层；礁前由于生物礁间歇性出露水面，发生生物礁垮塌和剥蚀再搬运作用，在礁前形成一定程度堆积，主要分布在K、U井区一带，该礁带区见礁前塌积岩，分选性较差，具有明显的礁前特征，可能具有一定储集性能。

3　沉积模式与演化特征的控制作用

通过元坝地震资料与实际钻探成果的综合分析，元坝地区晚二叠世吴家坪期，在川东北地区整体下沉的背景下，古地理面貌出现分化，吴家坪早期为碳酸盐岩缓坡沉积，吴家坪晚期初步具有台地、斜坡、陆棚的沉积格局。在晚二叠世长兴期元坝地区东北部下沉速度快，沉降幅度大，成为深水区，沉积大隆组硅质岩；西、南部地区沉降幅度小，为开阔台地与陆棚之间的台地边缘生物礁滩及斜坡相沉积（图7）。

图7　元坝地区长兴组沉积模式及演化图Fig.7　The sedimentary model and evolution of Changxing Formation in Yuanba Area

结合长兴组沉积模式及演化分析（图7），Sq1期元坝N、E、U、X井区高位体系域发育长一段底滩储层，Sq2期浅滩储层逐渐扩大，到了Sq3期逐渐开始发育生物礁储层，Sq4期生物礁定型，同时结合前述分析（图2，图3），沉积时间上具有早滩、晚礁特征，横向分布上具有前礁、后滩以及向北东方向迁移的时空展布规律。结合工区实际的钻井情况，在元坝长兴组沉积模式及演化作用的控制下，长兴组储层生长发育模式具有如下特征。

（1）两类3种生物礁储层

元坝长兴组自东向西依次发育I、II、III、IV号4个礁带（图3），根据长兴早期生屑滩是否发育分为两种大的类型：1○早期生屑滩不发育型，该类型沉积特征是长兴早期位于开阔台地区，在滩间亚相的基础上发育而成，主要位于III、IV号礁带的元坝A、B井区及II号礁带的J、K井区。2○早期生屑滩发育型，该类型沉积特征是早期为台地边缘浅滩沉积，在早期生屑滩亚相的基础上发育而成，如位于III、IV号礁带的元坝C、E井区、II号礁带的O、N井区及I号礁带的U、X井区。

根据生物礁生长特征可划分为3种生物礁生长模式：1○垂向加积生物礁生长模式。主要发育在III、IV号礁带元坝A、B、C、E井区及II号礁带J、L井区附近，生物礁生长具有垂向加积特征，生物礁规模较大，储层平均厚度达100 m以上，主要发育I、II类储层，优质储层发育，测试多为中高产工业气流。2○侧向迁移平行生长模式。主要发育在I号礁带元坝O、U、X井区一带，生物礁生长具有侧向迁移特征，储层厚度为30∼60 m，主要发育II、III类储层，储层中等发育，测试主要为低至高产工业气流。3○早期生物礁生长模式。主要发育在II号礁M井区附近，生物礁发育在长二早中期，晚期演化为局限沉积，储层厚度一般为30 m左右，厚度较薄，但储层溶蚀孔洞及裂缝发育，储集空间类型较好，同样可试获高产工业气流。

（2）两种类型浅滩储层

根据礁滩的位置关系，可将长兴组浅滩储层分为：1○礁后浅滩型。主要发育在长兴早中期，晚期随台缘生物礁的快速生长，形成障壁环境，逐步演化为局限环境沉积。储层特征为储层厚度变化大（30∼100 m）、物性好（I、II类储层占30%∼60%）、较连续，典型井有元坝S、T、Q、V井（图2）。此外，通过研究发现，虽T井和S井为一个浅滩圈闭，但是位于滩缘的T井储层相对于滩心的S井储层明显变差，当将T井向S井滩心方向进行侧钻后，储层明显变好，实钻结果很好地证实了滩心储层较滩缘更发育的储层发育规律。再结合测试情况来看，由于该类型的储层主要以III类储层为主，较生物礁储层变差，故测试主要为中低产工业气流。2○礁间浅滩型。这种类型的储层主要发育于长兴早期，晚期受垂向生长的生物礁围限，水动力条件变弱。储层特征为储层厚度薄（30∼60 m）、以III类储层为主，典型井有G井（图2）。

4　结　论

（1）长兴组主要发育6类沉积相、11种沉积亚相及10种沉积微相，其中台地边缘生物礁相和台地边缘浅滩相分别控制了生物礁和浅滩两套主要储层的生长发育，两套储层分别分布于III级层序高位体系域礁、滩相带中，同时储层具有早滩晚礁、前礁后滩及向北东向迁移的发育特征。

（2）元坝上二叠统长兴组具有台地边缘礁滩复合的沉积相模式及演化规律，在其作用控制下，长兴组储层的生长发育模式主要可分为两类3种生物礁储层和两类浅滩储层，总体上，生物礁储层较浅滩储层更优质，礁带区相对于浅滩区油气更易高产富集。

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范小军，1982年生，男，汉族，四川成都人，工程师，硕士，主要从事油气地质勘探研究。E-mail：york111888@126.com

编辑：张云云

编辑部网址：http：//zk.swpuxb.com

Control Sedimentation Characteristics of Upper Permian Changxing Formation in Yuanba Area and Its Control Action for Reservoir

Fan Xiaojun*
Branch of Exploration Company，SINOPEC，Chengdu，Sichuan 610041，China

Changxing Formation in Yuanba is the deepest&largest marine lithologic gas field，which is characteristic of reefshoalfaciesreservoirinplatformmargin，andthesedimentarycharacteristicsobviouslycontrolsoverthereservoirdevelopment. Previous studies are mainly about static researches of sedimentary macro-control.Therefore the author carried out a detailed study on the sedimentary facies division，distribution，migration，patterns and evolution through the joint research of geology，logging and seismic，and found out that in the Yuanba Changxing Formation there have developed six kinds of sedimentary facies，eleven sorts of sedimentary subfacies and ten sorts of microfacies，among which the platform margin reef facies and shoal facies control the growth&development of the reef reservoir and shoal reservoir separately.The two sets of reservoirs are mainly distributed in the reef&shoal facies of grade III sequence highstand system tract.Besides，the reservoir bears the features of early beach and late reef in the longitudinal direction，front reef and back beach and the migration to northeast on the lateral distribution.Under the control of sedimentary facies pattern&evolution，the reservoir growth and development patterns can be divided into two kinds&three patterns of reef reservoirs and two kinds of shoal reservoirs.Generally，the reef reservoir quality is better than that of the shoal reservoir and the reef zones is more favorable for enrichment and high production of oil &gas than the shoal zones.

Changxing Formation；sedimentary characteristics；reef reservoir；shoal reservoir；oil&gas enrichment area

10.11885/j.issn.1674-5086.2013.03.11.01

1674-5086（2015）02-0039-10

TE122

A

2013-03-11网络出版时间：2015-01-23

范小军，E-mail：york111888@126.com

中国石化重点研究项目（P09024）。