彭州气田雷口坡组雷四段沉积相特征及沉积模式

李 露，李凤杰

(成都理工大学 沉积地质研究院，四川 成都 610059)

引 言

碳酸盐岩储集层一直是国内外油气勘探和开发的热点[1-3]。四川盆地是中国最重要的含油气盆地之一，其三叠系雷口坡组发育优质的碳酸盐岩储集层[4-6]。2006年以来，随着雷口坡组天然气勘探开发力度的加强，彭州气田部分井的雷四上亚段下储层段获得工业性产能[7]。目前，虽然国内外不同学者对四川盆地雷口坡组沉积特征进行过较多研究[8-11]，但大多围绕四川盆地展开，以区域性沉积环境研究为主，研究层位也主要集中在雷口坡组上层段，对雷口坡组雷四段上亚段下储层的研究略显薄弱，不能满足当前彭州气田勘探和开发的需要。本文综合利用岩心、薄片及测井资料，在对彭州气田雷口坡组雷四段上亚段岩性识别的基础上，划分沉积亚相及微相类型，并通过钻井剖面沉积相分析与地震相分析结合的方式，分析研究区的沉积相分布，最终建立沉积模式。以期为彭州气田雷口坡组下一步的勘探开发提供依据，也为整个四川盆地雷口坡组的沉积相研究提供参考。

1 区域地质概况

四川盆地位于中国西南部地区，是中国四大盆地之一[12]。彭州气田地处四川盆地的西部，属于川西凹陷带，整体呈北东向展布(图1)[13]。彭州气田中三叠统雷口坡组是一套海相碳酸盐岩储集层，其沉积期共经历4次较大规模的海侵、海退旋回，其中雷一段、雷二段和雷四段为海退期，主要沉积相为开阔台地相和局限台地相沉积，雷三段为海侵期，主要以开阔台地沉积为主[14]。整体来看，川西凹陷中三叠统雷口坡组沉积于碳酸盐台地环境中，沉积相为开阔台地相和局限台地相。雷口坡组岩性主要为白云岩、灰岩、石膏及泥岩的组合(表1)。

图1 四川盆地构造区划分与研究区位置Fig.1 Division of tectonic zones and location of the study area in Sichuan Basin

表1 雷口坡组沉积相划分Tab.1 Sedimentary facies division of Leikoupo Formation

2 岩石类型及特征

通过对钻井岩芯、岩屑、岩石薄片及铸体薄片的观察发现，彭州气田井区雷口坡组雷四段碳酸盐岩储层白云岩广泛发育，灰岩次之，少见泥岩和膏岩。这4种主要岩性相互组合，又可细分为16种特征比较明显地岩石，即藻黏结白云岩、粉-微晶白云岩、细-粉晶白云岩、颗粒白云岩、角砾白云岩、藻黏结灰岩、颗粒灰岩、微晶灰岩、泥岩、藻黏结灰云岩、微-粉晶灰云岩、颗粒灰云岩、藻黏结膏云岩、粉-微晶膏云岩、藻黏结云灰岩、微晶云灰岩(表2)。晶粒白云岩的晶粒清晰可见，并有部分去膏化方解石及灰岩残余，还可看到较少的生物发育(图2(a))。颗粒云岩的颗粒组分主要包括藻砂屑及砂屑，并有少量鲕粒发育，颗粒间少部分被石膏或硬石膏充填，以亮晶白云石胶结为主(图2(b))。藻黏结云岩中发育大量窗状孔洞，孔洞内主要为亮晶白云石胶结，部分可见硬石膏及鞍状白云石充填(图2(c))。显微镜下可清晰看到微晶灰岩的微晶结构，其贝壳状断口明显，晶粒由微晶方解石组成，并可看到多期裂缝及缝合线发育(图2(d))。颗粒灰岩镜下为马牙状，颗粒间为亮晶方解石胶结，主要由砂屑组成，并含有少量鲕粒及藻团块，还可见海百合等生物碎片(图2(e))。藻黏结灰岩镜下结构清晰，主要为微晶结构，部分为砂屑结构，在整个研究区分布非常广泛(图2(f))。云灰岩主要为藻黏结云灰岩，镜下可见其受到多期裂缝改造的影响(图2(g))。灰云岩局部发育鞍状白云石，被多期裂缝及缝合线切割改造(图2(h))。膏云岩的白云石是由高盐度的白云石化形成的，颗粒组成为砂砾屑、鲕粒及生物碎片等，广泛发育硬石膏斑点或斑块，部分硬石膏发生硅化，镜下可见多期裂缝发育，且多被白云石充填(图2(i))。泥岩发育较少，主要呈现灰绿色，含有机质、沥青碎屑及黄铁矿斑点(图2(j))。角砾岩在研究区较少见，仅在羊深1井、龙深1井及鸭深1井等钻井剖面发育，主要为角砾白云岩和断裂角砾岩(图2(k)，图2(l))。

图2 彭州气田雷口坡组雷四段主要岩石类型及特征Fig.2 Rock types of the fourth member of Leikoupo Formation in Pengzhou Gasfield and their characteristics

研究区的岩石类型对储层品质的优劣起到决定性作用[15]。在雷四上亚段下储层中，晶粒云岩在研究区各井中均有分布。与藻黏结结构有关的岩石广泛发育，在研究区所有岩石类型中占比高达53.5%，其次为晶粒结构的岩石，占比为34.1%，微晶结构及颗粒结构相关的岩石出现频率较低，占比分别为3.9%和3.5%(图3)。

图3 彭州气田雷口坡组雷四段上亚段下储层段岩石结构类型分布Fig.3 Distribution frequency of lower reservoir rock structure types of the upper sub-member of the fourth member of Leikoupo Formation in Pengzhou Gasfield

3 沉积相类型及特征

3.1 沉积相类型

彭州气田雷口坡组发育碳酸盐岩台地相，包括开阔台地相和局限台地相。其中，局限台地相包括潮坪亚相、台内滩亚相和潟湖亚相。开阔台地相包括开阔潮下亚相和台内滩亚相。四川盆地彭州气田雷口坡组雷一段及雷二段发育开阔台地相和局限台地相，雷三段为开阔台地相，雷四段以局限台地相为主，本文主要研讨研究区目的层雷四段上亚段下储层沉积相情况。

研究区雷四段上亚段下储层段为局限台地相，通过岩心、薄片观察，测井响应特征分析，可在研究区划分出4种典型的沉积相及微相组合，分别为局限台地相-潮间带亚相-藻云坪微相、局限台地相-潮上带亚相-膏云坪微相、局限台地相-潮间带亚相-微生物礁微相、局限台地相-潟湖亚相-云质潟湖微相(图4)。

图4 彭州气田雷口坡组雷四段上亚段下储层沉积相及微相组合岩性序列Fig.4 Sedimentary facies and microfacies combination lithology sequence of lower reservoirof the upper sub-member of the fourth member of Leikoupo Formation in Pengzhou Gasfield

(1)局限台地相-潮间带亚相-藻云坪微相

局限台地相-潮坪亚相-藻云坪微相为彭州气田雷口坡组雷四段上亚段最主要的沉积微相组合类型，岩性主要为藻黏结云岩，并伴随有石膏斑点的发育，还可见少量介形虫及双壳类生物碎片。这种沉积微相组合类型一般是在局限的浅水环境中形成的，在形成过程中其水流的循环过程受到限制，整体呈高盐度、高蒸发及低能量的沉积特征。该微相在羊深1井、彭州1井及鸭深1井的岩芯中均有发现，并可见部分鸟眼构造和纹层状构造。藻云坪中的藻黏结云岩孔隙度高，为油气的储集提供了良好的环境。该沉积微相组合在常规测井曲线上主要表现为高声波时差、低自然伽马、低电阻率及低密度的特征(图4(a))。

(2)局限台地相-潮上带亚相-膏云坪微相

局限台地相-潮上带亚相-膏云坪微相在整个研究区少有发育，主要岩性包括膏云岩和含膏云岩，还发育有部分石膏。该种沉积微相在沉积过程中地形崎岖，并受到大气水的溶蚀作用，故溶蚀孔较为常见，呈现出与第一种沉积微相组合相似的高盐度、高蒸发及低能量的沉积特征。在常规测井曲线上主要具有高声波时差、低自然伽马、中等电阻率及中等密度的特征(图4(b))。

(3)局限台地相-潮间带亚相-微生物礁微相

局限台地相-潮间带亚相-微生物礁微相只在研究区的鸭深1井可见。其主要岩性包括微生物礁灰岩和微生物礁白云岩，在常规测井曲线上具有高声波时差、低自然伽马和低电阻率的特征(图4(c))。

(4)局限台地相-潟湖亚相-泥质潟湖微相

局限台地相-潟湖亚相-泥质潟湖微相在研究区较为常见，岩性主要为深灰色微-粉晶云岩和灰绿色泥岩，泥质含量高，可见硬石膏胶结。其沉积于水体较深且流动受限的环境中，具有盐度异常及低能量的特征。在常规测井曲线上具有低声波时差值、高自然伽马、较高电阻率及较高密度的特征(图4(d))。

3.2 沉积相发育特征

在观察单井沉积相剖面的基础上，对研究区6口井做连井剖面沉积相对比分析。研究发现，雷口坡组雷四段上亚段主要以局限台地相为主，其中潮间带藻云坪和云坪广泛发育，而潮上带膏云坪、云坪、潟湖相及台内滩相较为少见。局限台地潮间带内可见微生物礁发育，沉积相厚度分布较为稳定(图5)。

图5 彭州气田雷口坡组雷四段上亚段多井沉积相对比Fig.5 Multi-well sedimentary facies comparison of the upper sub-member of the fourth member of Leikoupo Formation in Pengzhou Gasfield

通过分析研究区地震资料，发现目的层共存在4种地震相单元，分别为中振幅中-弱连续席状相、强振幅中连续席状相、空白反射相和丘状反射相(图6)。中振幅中-弱连续席状相地震振幅不大，且侧向连续性差，厚度约为1个波形，分布稳定，这反映沉积时水体能量弱，且侧向的相变较快，该地震相解释为藻云坪和云坪相。强振幅中连续席状相整体呈现席状形态，侧向较为连续，并紧密叠置有多期强振幅丘状体，反映其在沉积时水体能量较强，该地震相为台内滩相。空白反射相具有反射振幅弱、连续性差的特点，对应的地层较厚，这表明该相内部岩性变化不大，推测其沉积于深水环境中，且水体较为安静，具有低能量的特点，该种地震相解释为潟湖相。丘状反射相内部一般为空白反射，而顶面往往是一个强反射面，底部是一个弱反射界面，它是微生物礁的典型地震响应特征。

图6 彭州气田雷口坡组雷四段上亚段地震相Fig.6 Seismic facies of the upper sub-member of the fourth member of Leikoupo Formation in Pengzhou Gasfield

4 沉积模式及其对储层的影响

4.1 沉积模式

根据岩石类型划分、沉积相类型及特征分析，结合前人对四川盆地雷口坡组沉积背景的研究可知，四川盆地广泛发育局限台地相，四川盆地及其周围地区的雷口坡组上部大部沉积地层因遭受剥蚀而缺失，晚期发生海退。但由于受到周围康滇古陆、江南古陆、大巴山古陆和龙门山岛链的影响，海水退出不畅，因此，水体的局限条件进一步增强，主体上表现为局限台地相沉积[16-18]。彭州气田主要位于台地边缘，且靠近盆地内部一侧，受到台地边缘的影响，海水循环时比台地内部更加闭塞，导致其蒸发作用非常强烈，因此，主要发育局限台地云坪和藻云坪沉积微相。据此，明确了彭州气田雷口坡组雷四段上亚段下储层的沉积模式为“局限台地潮坪-台内滩-潟湖”(图7)。其中，位于高潮线之上的区域主要发育潮上带，岩性以白云岩及硬石膏为主，发育少量泥质及不规则的干裂纹，还可见到化石，正常情况下其暴露于地表，在遭遇特大高潮时则被海水淹没，蒸发作用比较强烈。位于低潮线至高潮线之间的低能带主要发育潮间带和台内滩相，在沉积时海底坡度很小，宽度较大，可延伸数百公里，海水较浅，因此，海水在循环过程中受到很大限制。此带主要发育白云岩、硬石膏及少量化石，藻黏结的微生物岩也较为常见，部分区域发育小型的微生物礁。低潮面以下的低能带主要发育潟湖相，其水体安静且不畅，水平层理较为发育，岩性以石膏和泥质为主，还发育少量的藻类，沉积物主要呈深暗色。

图7 彭州气田雷口坡组雷四段上亚段下储层沉积模式Fig.7 Sedimentary mode of lower reservoir of the upper sub-member of the fourth member of Leikoupo Formation in Pengzhou Gasfield

4.2 沉积相对储层的影响

沉积相对储层的产量具有重要的影响[19]。彭州气田雷口坡组雷四段上亚段下储层段主要为云坪微相，局部发育台内滩、潟湖和微生物礁相。岩石中多含有微生物礁及藻屑结构。其中，含微生物礁结构的岩石中藻类较为发育且结构不均一，可见藻纹层，并发育窗状孔洞。而含藻屑岩石分选磨圆差，藻屑形状很不规则，藻屑之间存在明显的黏结现象，粒内与粒间溶孔较为发育。因雷四段上亚段下储层段孔洞发育，故储层性能较好。通过绘制储层段沉积相发育与单井测试产量关系图可知(图8)，彭州1井产气量为120×104m3/d，鸭深1井产气量为48.5×104m3/d，羊深1井产气量为60.2×104m3/d，这几口测试产量较高的单井主要位于藻云坪或潟湖相，揭示藻云坪及潟湖为研究区的有利沉积相。

图8 彭州气田雷口坡组雷四段上亚段下储层段沉积相发育与单井产量的关系Fig.8 Relationship between sedimentary facies development and single well production in lower reservoir of the upper sub-member of the fourth member of Leikoupo Formation in Pengzhou Gasfield

5 结 论

(1)四川盆地彭州气田雷口坡组雷四段上亚段碳酸岩盐储层岩性复杂，岩石类型较多，主要包括16类：藻黏结白云岩、粉-微晶白云岩、细-粉晶白云岩、颗粒白云岩、角砾白云岩、藻黏结灰岩、颗粒灰岩、微晶灰岩、泥岩、藻黏结灰云岩、微-粉晶灰云岩、颗粒灰云岩、藻黏结膏云岩、粉-微晶膏云岩、藻黏结云灰岩和微晶云灰岩。其中，与藻黏结结构有关的岩石最为发育，且岩石类型对储层品质的优劣起决定性作用。

(2)彭州气田雷口坡组发育碳酸盐岩台地相，包括开阔台地相、局限台地相。其中雷四段上亚段下储层以局限台地相为主，又可细分为4种沉积相组合：局限台地相-潮间带亚相-藻云坪微相、局限台地相-潮上带亚相-膏云坪微相、局限台地相-潮间带亚相-微生物礁微相和局限台地相-潟湖亚相-云质潟湖微相。潮间带云坪和藻云坪广泛发育，而潮上带云坪、膏云坪及潟湖相和台内滩相少见发育。

(3)彭州气田雷口坡组雷四段上亚段下储层的沉积模式为“局限台地潮坪-台内滩-潟湖”沉积模式，测试产量较高的单井主要位于藻云坪或潟湖相，揭示藻云坪及潟湖为研究区的有利沉积相。