普光和川中地区特大型气田颗粒滩储层特征类比及启示

陈孝全，邢凤存，胡华蕊，侯明才，陆永潮

(1.成都理工大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都 610059；2.成都理工大学 沉积地质研究院，四川 成都 610059；3.中国地质大学(武汉) 构造与油气资源教育部重点实验室，湖北 武汉 430074；4.中国地质大学(武汉) 资源学院，湖北 武汉 430074)

引 言

国内碳酸盐岩油气勘探突破不断，其中尤以四川盆地最为突出，在四川盆地碳酸盐岩层系相继取得了多个油气勘探重大突破[1-5]，如：在川东北地区上二叠统长兴组—下三叠统飞仙关组台地边缘带发现普光特大型气田[1]、罗家寨气田、龙岗气田和元坝气田等多个大中型气田群；在川中古隆起区[1-2](也有学者称为乐山-龙女寺古隆起[4])发现了震旦系—寒武系特大型气田[2，4-6]，并已进一步识别出磨溪、龙女寺和高石梯等3个寒武系龙王庙组主要含气区，展示了该区万亿立方米特大气区的勘探潜力[3]。目前在川西和川西北地区的二叠系栖霞组、茅口组以及三叠系雷口坡组也相继发现了碳酸盐岩气田群，这些都证明了四川盆地碳酸盐岩层系具有形成多个大型天然气田群的优越条件，并预示着可观的油气勘探潜力。这些碳酸盐岩大中型气田储层总体以白云石化生物礁滩储层、颗粒滩储层、岩溶储层以及它们之间的叠合为主，颗粒滩储层显得更为突出，普光特大型气田主要以飞仙关组台缘白云石化鲕粒滩储集体为主，川中古隆起区特大型气田龙王庙组主要以白云石化颗粒滩储集体为主。前人针对普光地区飞仙关组鲕滩和川中古隆起区龙王庙组颗粒滩储层的沉积和储层综合特征等作了很多研究[1-13]，但尚未见对两个地区的储层特征开展系统的类比研究。

本文以普光地区飞仙关组一段、二段台缘鲕粒滩和川中古隆起区寒武系第二统龙王庙组颗粒滩储集体为主要研究对象，将从沉积背景、沉积结构差异以及后期改造的差异性等方面进行类比分析，进而探讨四川盆地碳酸盐岩颗粒滩特大型气田储层形成的相似性和差异性，并提炼出规律性，以期为下一个大型—特大型颗粒滩相关油气田的发现提供一定的参考。

1 沉积背景、环境、过程及结构特征类比

1.1 构造和生物事件背景类比

川东北地区飞仙关期处于峨眉地裂运动[14]末期，并处于开江—梁平陆棚的总体沉降阶段。在这种背景条件下，形成了开江—梁平深水陆棚以及城口—鄂西海槽西侧等多排台缘颗粒滩带，而普光地区则主要处于开江—梁平深水陆棚的东侧边缘区(图1)，图1中显示该部位隐伏断裂的继承性特点。该时期处于P-T生物大灭绝事件之后的最早沉积阶段，因此，动物活动记录不明显，台缘带也主要受一些蓝绿藻类活动影响。

在经历了晚震旦世—早寒武世多期成洼(槽)构造运动[15-17]之后，川西地区古隆起逐渐形成，并向东部逐渐生长，在这种古隆起总体隆升的背景条件下，在古隆起的东侧、东北以及东南形成了环古隆起区的水下高能颗粒滩沉积区。从图2中可以看出，寒武系顶拉平显示拉张槽发育区之上的地层具有明显的褶皱变形特征，而其上部和东部形成高能颗粒滩发育区，这反映早期断裂的活动对古隆起的发育及颗粒滩的分布具有一定的影响。姚根顺等[2]认为华蓥山断裂、安平店断裂及高石梯断裂3个断裂对该古隆起区颗粒体发育具有明显的阶梯状控制作用。从生物事件来看，该时期处于寒武纪生物大爆发之后，但从该区的龙王庙组薄片观察，主要是藻类等生物影响，未见明显无脊椎动物化石生物影响。

综上，认为两者沉积期构造背景条件具有明显的早期断裂活动特征，但一个处于古隆起隆升阶段，一个处于沉降阶段，而古生物的影响总体都是以藻类影响为主(表1)。

1.2 沉积特征

1.2.1 沉积环境特征

(1)发育部位的差异及陆源物质的影响程度

除上述构造背景具有一定的差异性外，颗粒滩沉积其所处的古地理位置也存在一定的差异性。普光地区鲕粒滩主要分布在孤立台地的台缘西侧台地边缘地区，为台地边缘高能颗粒滩沉积，由于与陆地之间有开江—梁平深水陆棚相隔(图1)，因此，很难接受陆源粗碎屑沉积物供给。

川中古隆起部位的龙王庙组颗粒滩沉积则主要位于古隆起的斜坡区，钻井揭示该区具有陆源碎屑岩和碳酸盐岩的混合沉积特征，这反映研究区易受陆源碎屑岩供给影响，同时也说明该区与陆地相连，且具有近滨岸的特点，加之其东北、东侧和东南侧与局限台地横向连接，且上扬子的东部和东南部外围有台缘带和深水区分布，因此，结合颗粒滩形成需要高波浪能的背景条件，认为该部位颗粒滩归于潮缘滩沉积更为合理。

(2)沉积环境的继承性

从沉积环境继承性来看，普光地区早三叠世飞仙关期与晚二叠世长兴期的开江陆棚区分布部位重合，其鲕粒滩主要发育台缘高能带，且明显继承了上二叠统长兴组台缘生物礁滩带的高能部位(图1)。而川中古隆起区龙王庙组颗粒滩沉积区之下主要为沧浪铺组的浅水陆棚沉积，从整体上看，也具有一定的沉积环境向上变浅的继承性和延续性，同时，其明显受西侧陆源物质影响及东部局限台地水体环境影响(图2)。因此，对比认为两者均具有明显的环境继承性特点。但总体上，后者主要表现为水体向上变浅的特点，而前者沉积早期与长兴组沉积期水体深度差异不明显。

(3)水动力条件及沉积期—准同生期暴露特点

颗粒滩沉积需要高能的波浪水动力条件，因此，两个地区都具有处于高波浪能量改造的共性特点。川中古隆起龙王庙组沉积期由于与陆地相连，可能还受到较强的潮汐流作用影响，而现有研究尚未揭示普光地区飞仙关组台缘鲕粒滩沉积过程中受到较强的潮汐作用影响。由于两个地区处于浅水区，因此，在准同生期阶段往往易暴露于水面之上，这为准同生期溶蚀作用提供了有利条件。

图1 普光地区飞仙关组台地边缘颗粒滩沉积展布特征Fig.1 Distribution characteristics of ooite shoal deposition in the Lower Triassic Feixianguan Formation in Puguang area

特征普光地区飞仙关组一段和二段川中古隆起区龙王庙组相近性早期断裂活动沉积前存在断裂活动构造继承性均具有继承性水动力条件高波浪能量带沉积背景、环境、过程及结构特征生物活动紧邻P-T生物灭绝界面之上,区内主要以藻类为主寒武纪生物大爆发后,区内主要以藻类为主环境局限性局限膏岩层接触及顶部封盖性东侧与膏岩直接接触,上部存在膏岩间隔性封盖,顶部封盖条件好上部和东侧总体与膏岩直接接触,顶部封盖条件好后期改造云化程度和云化过程均以云化颗粒滩储层体为主,准同生期开始云化,具持续性,云化彻底油气活动影响侧下方油源充足,油气充注溶蚀,古油藏后期总体保存好,后期油气裂解和白云石重结晶,储集空间释放储集岩类型以鲕粒滩云化产物为主,主要为粉晶-粗晶云岩及残云鲕粒云岩为主,少量鲕粒灰岩以颗粒滩云化产物为主,主要为细-粗晶云岩及残余颗粒云岩孔隙类型白云岩主要以粒间和晶间(溶)孔,其次为微裂缝,鲕粒灰岩主要以粒间和粒内溶孔为主以(溶)孔(洞)为主,主要为粒间溶孔及晶间(溶)孔,其次为微裂缝储层核心控制因素高能颗粒滩+强云化+早期油气充注溶蚀和孔隙保护及晚期裂解释放差异性构造部位开江梁平陆棚东侧环川西古隆起东缘构造活动过程总体处于垂向沉降过程,沉积早期断裂活动,随后沉降减缓到不发育总体处于向东隆升过程,沉积期断裂不活动,处于隆升背景,隆升过程一定程度受断裂影响沉积环境与陆隔离,孤立台地,延续了长兴组台缘格局与西部陆地相连,为潮缘部位沉积背景、环境、过程及结构特征岩石类型主要以鲕粒为主内碎屑和鲕粒混合空间迁移结构早期加积为主,晚期小幅东移向古隆起外围前积迁移结构明显平面形态平行台缘带,近带状平行川中古隆起,近扇状主体区分布面积集中,相对面积小发散,相对面积大(大于5 000 km2[5];大于20 m的为6 510 km2[4])储层厚度(与颗粒滩厚度相当)相对大,一般在100～300 m,可达300 m以上相对小,12～65 m [4-5]物性特征孔隙度0.32%～28.86%,平均7.73%,渗透率≤3 354.697×10-3 μm2,平均65.588×10-3 μm2 [12]储层岩心孔隙度平均值为4.78%,最大值为18.48%;渗透率介于(0.000 5～78.500 0)×10-3 μm2,平均4.240 0×10-3 μm2[4]后期改造埋深条件埋深大,颗粒滩主体层段的飞一段和飞二段一般在4 900～6 000 m总体持续浅埋,一般<4 000 m建设性流体油气溶蚀和TSR溶蚀表生淡水、油气和热流体溶蚀

注：考虑普光地区飞仙关组颗粒滩储层主要沿台缘带横向分布，具有延伸长且连续的特点，仅该区面积不能代表颗粒滩整体规模，因此，未推算滩体分布面积，但可定性比较相对面积。

(4)沉积环境组合和水体的局限性

普光地区飞仙关组鲕粒滩沉积区东侧与局限台地和台地蒸发岩(石膏沉积)等相连，即东侧与高盐度流体接触，与西侧开江梁平陆棚开放性水体环境相连(图1)；川中古隆起龙王庙组颗粒滩沉积区西侧与陆地毗邻，东侧与局限台地和台地蒸发岩相连，也具有东侧与高盐度流体直接接触的条件。因此，总体上两者均具有一定的沉积环境的局限特征及高盐度流体的直接接触条件(图2)。

1.2.2 颗粒类型及岩性特征 普光地区飞仙关组颗粒滩沉积颗粒成分比较单一，主要以鲕粒为主，由于受到较强的白云石化作用的改造，其颗粒滩岩性主要以结晶白云岩、残余鲕粒白云岩为主，弱云化区则主要为鲕粒云质灰岩等(图3(a)，图3(c))。

川中古隆起的龙王庙组颗粒滩沉积由于受到陆源物质影响，有一定的陆源物质混入，往往颗粒滩内及颗粒滩层位间见陆源碎屑物质，并且越靠近西侧陆地区越明显，而远离隆起区方向陆源物质逐渐减少，主要以结晶云岩和残余颗粒云岩等为主(图3(b)，图3(d))。从碳酸盐岩颗粒成分分析，该区主要由内碎屑和鲕粒构成。与普光地区飞仙关组单一的鲕粒成分相比，川中古隆起区颗粒滩的颗粒成分显得更为复杂。

图2 四川盆地及周缘龙王庙组颗粒滩沉积展布特征Fig.2 Distribution characteristics of grain shoal deposition in the Cambrian Series 2 Longwangmiao Formation in Sichuan Basin and its periphery area

1.2.3 沉积特征、形态及规模

(1)空间迁移性

两个地区沉积体的空间迁移结构具有明显的差异性，从图1地震剖面和连井对比剖面图中可以看出，普光地区台缘颗粒滩沉积受到隐伏断裂控制，其高能带分布总体稳定，颗粒体沉积早期具有一定的加积沉积特征，而后期具有一定的向东迁移特点；图2中川中古隆起龙王庙组颗粒滩沉积则具有明显的向古隆起外围迁移的特点。

(2)平面形态及分布规模

受颗粒滩体空间迁移差异性的影响，两个地区颗粒滩沉积的平面分布形态和分布规模具有明显的差异性。普光地区飞仙关组飞一、飞二段鲕粒滩沉积总体具有平行台缘的带状展布形态，鲕粒滩东西向分布较窄，沉积面积较小，在这种背景条件下形成了较厚的鲕粒滩沉积，飞一段—至飞二段鲕粒滩沉积厚度最大可达到300 m以上，累计厚度普遍在100～300 m(图1)。

图3 普光地区飞仙关组鲕滩和川中古隆起区龙王庙组颗粒滩储层岩性和孔隙结构典型镜下照片Fig.3 Thin-section photomicrographs of lithologic characters and pore structure of theooite shoal of Feixianguan Formation in Puguang area and the grain shoal of Longwangmiao Formation in central Sichuan area,Sichuan Basin

川中古隆起区的龙王庙组颗粒体，由于迁移结构明显，围绕古隆起的东北、东部和东南地区形成了半环带的扇形沉积体，其面积较大(图2)，邹才能等[5]计算的面积>5 000 km2，徐春春等[4]统计该地区厚度大于20 m的储层(基本可以代表颗粒滩的分布面积)可达到6 510 km2[5]，杜金虎等[3]统计围绕古隆起沉积的颗粒滩面积达8 700 km2。然而，相对普光地区加积型颗粒滩沉积，迁移结构沉积的颗粒滩厚度相对较薄，一般在70 m以下，前人揭示的迁移结构沉积的颗粒滩储层厚度主要分布在12～64.5 m(65 m)[3-4]。

由于两个地区储层明显受到颗粒滩的控制，因此，颗粒滩规模也直接反映了储层的总体规模。

2 储层岩性及后期改造特征类比

2.1 储层岩性、孔隙类型及物性特征

普光地区飞仙关组一段和二段鲕粒滩储层岩石类型以白云化的鲕粒滩产物为主，主要为粉晶-粗晶白云岩及残余鲕粒云岩为主，少量弱白云化鲕粒灰岩。孔隙类型与岩性具有相关性，总体上白云岩主要以粒间和晶间(溶)孔为主(图3(a)，图3(c))，其次为微裂缝；弱云化鲕粒灰岩则主要以粒间和粒内溶孔为主，其次为微裂缝；储层孔隙度介于0.32%～28.86%，平均7.73%，渗透率≤3 354.697×10-3μm2，平均65.588×10-3μm2[12](表1)。

川中古隆起龙王庙组以云化颗粒滩产物为主， 主要为细—粗晶白云岩及残余颗粒白云岩。孔隙类型以(溶)孔(洞)为主， 主要为粒间溶孔及晶间(溶)孔(图3(b)、图3(d))， 其次为微裂缝；储层岩心孔隙度平均4.78%， 最大值为18.48%；渗透率介于0.000 5～78.5×10-3μm2，平均值为4.24×10-3μm2[4](表1)。

总体上看，普光飞仙关组储层物性略优，而川中古隆起区表生岩溶溶蚀孔洞更为明显。

2.2 埋深及后期构造改造条件

相对川中的龙王庙组，普光地区飞仙关组鲕粒滩储层埋深大，颗粒滩主体层段的飞一段和飞二段埋深一般在4 900～6 000 m；而川中古隆起区总体埋藏浅，埋深一般小于4 000 m，因受持续性的川中古隆起影响，该区未曾有过较大埋深。

从构造条件上看，普光地区总体未经历过明显的表生暴露影响，但后期构造运动造成了该地区地层的构造变形；而川中古隆起区由于后期经历了多期的构造活动影响，尤其是加里东运动末期的影响，形成多期地表或近地表条件改造。但该区除了受部分断裂改造影响外，总体上古隆起区的构造背景相对稳定。

2.3 主要储层建设性成岩作用及后期流体改造

2.3.1 共性 两个地区储层形成和孔隙保存过程具有很多相似之处。首先，这两个地区的颗粒滩沉积与膏岩及泻湖的高盐度沉积直接或间接相连，且经历了一定的准同生期暴露过程，而这些都为白云石化作用的发生奠定了良好基础，使得两个地区颗粒滩均经历了强白云石化作用，白云石化较为彻底。两个地区白云岩储层普遍经历了早期的油气充注过程(图3)，而油气充注带来的有机酸有利于碳酸盐岩的进一步溶蚀，同时，油气的进入也抑制了其他流体的进入，并使得孔隙不易被晶体矿物胶结充填。良好的膏岩盖层条件使得古油藏得以良好保存，而后期古油藏原油的热解和裂解、油气浓缩成沥青、轻组分迁移，使得早期油气占据的部分空间被释放。此外，两个地区均经历了多期构造破裂作用改造，对储层物性的改善具有一定贡献。综合对比分析认为，准同生期暴露溶蚀、白云石化以及油气的早期充注和后期原油裂解导致的孔隙空间释放是两个地区储层形成和保存的核心共性条件。

以上的优质成藏条件组合和早期油气充注后古油藏的良好保存条件，对研究区白云石化颗粒滩储层的后期释放和最终定型具有重要的保障作用。因此，可以认为优质的成藏条件组合为优质储层的最终形成提供了良好的时空条件。

2.3.2 差异性 两个地区除了以上相似的储层成岩作用和流体改造外，还具有自身的建设性成岩改造特点。普光地区飞仙关组一段和二段鲕粒滩经历了后期的TSR溶蚀改造[10]，川中古隆起龙王庙组则经历了加里东末期表生大气淡水岩溶改造[4,18]以及后期热流体的溶蚀改造(表1)。

3 启示与讨论

(1)高能颗粒滩的白云岩储层不受埋深条件限制，为深部白云岩储层的普遍存在提供了有效实例。

(2)颗粒滩沉积是两个特大型碳酸盐岩气田储层形成的重要物质基础，其沉积结构直接决定了滩体发育形态、规模及空间配置，进而造成不同沉积结构控制下的储层的发育规模和形态结构的差异性，因此，需要充分关注沉积结构的差异性对储层的影响。

(3)高能颗粒滩的白云石化是两个特大型气田优质储层形成的核心成岩条件基础，油气的早期充注、良好的膏岩层封盖及后期原油裂解确保了储层的早期保存和后期释放，说明优质的成藏条件组合为优质储层的最终形成提供了良好的时空条件，而埋藏期不同溶蚀类型流体的改造促进了储层的进一步优化。