川东地区长兴组生物礁发育特征与迁移规律

陈鑫，陈雷，刘菲，冯亮，谭秀成，刘冬玺

（1.西南石油大学地球科学与技术学院，四川 成都 610500；2.天然气地质四川省重点实验室，四川 成都 610500；3.中国石油集团碳酸盐岩储层重点实验室西南石油大学研究分室，四川 成都 610500；4.中国石油西南油气田分公司重庆气矿，重庆 400021）

0 引言

20世纪70年代后期，四川盆地最早在元坝、建南地区发现了长兴组生物礁滩气藏。1984年，在石宝寨构造宝1井钻遇长兴组生物礁，获得37.2×104m3/d的高产气流。之后，在川东地区陆续发现了一大批生物礁气藏[1]，由此揭开了长兴组生物礁滩气藏勘探开发的序幕[2]。近20 a来，川东地区长兴组生物礁的勘探取得了重大突破，陆续发现普光、七里北、龙岗、元坝、五百梯、大猫坪等大型生物礁滩气藏[3-7]。 截至2018年底，重庆气矿开采川东地区长兴组礁滩气藏，累计产气85.68×108m3。尤其是在2018年，龙门区块新完钻的天东110井生物礁试气，日产气量为50.99×104m3，再次掀起了长兴组生物礁滩气藏勘探的高潮。长兴组生物礁已经成为川东地区重要的油气勘探热点领域[8-13]。

国内很多学者对川东地区长兴组生物礁进行了一系列研究，发现城口—鄂西海槽东侧、开江—梁平海槽两侧及川东北元坝等地区的台缘生物礁具有垂向加积、侧向迁移等发育特征[4，12，14-16]。但前人研究多着眼于某个小区块，局限于开江—梁平海槽两侧。因此，对川东地区生物礁发育特征和迁移规律缺乏整体而清晰的认识。本文结合前人研究成果，利用野外露头、生物礁钻井、岩心及地震等资料，对川东地区长兴组生物礁发育特征和迁移规律作进一步研究及成果总结，以期为长兴组生物礁下一步的油气勘探指明方向。

1 区域地质概况

长兴期，四川盆地在峨眉地裂运动、同沉积及基底断裂的共同影响下，盆地内部发生差异沉降，呈现“三隆三凹”的沉积格局[17-19]。研究区构造位置处于川东高陡褶皱带，构造带多呈NE—SW向带状展布[19]。长兴组地层厚度介于40～400 m，与顶部的飞仙关组和底部的龙潭组为整合接触，岩性以石灰岩和白云岩为主。其中，经岩溶改造的礁云岩和生屑云岩是区内最重要的储集岩类型。川东地区主要发育开阔台地（简称台地）、台内洼地（简称台洼）、海槽、台地边缘（简称台缘）及斜坡（包括台内缓（斜）坡、陡（斜）坡）等沉积相（见图1）。“隆凹相间”的沉积分异格局对川东长兴组生物礁储层的发育及分布起到重要的控制作用[20-22]，生物礁主要发育在台地边缘和台内缓坡相带[23-26]。

图1 川东地区长兴期沉积相展布

2 生物礁发育类型及特征

2.1 生物礁组成

1）造礁生物。长兴组主要造礁生物为海绵（见图2a—2d），可见水螅（见图2e）、苔藓虫（见图2f，2g）及部分层孔虫。它们呈丛聚状、枝状、皮壳状及块状生长。海绵主要包括串管海绵（见图2a—2c）、脑纹海绵（见图2d，2h，2i），其中串管海绵占主导地位。

图2 造礁、障积-黏结及附礁生物的岩心、薄片照片

2）障积-黏结生物。此类生物以蓝绿藻居多（见图2j），可见管壳石（见图2k）。障积-黏结生物围绕造礁生物生长，对造礁起重要的黏结和固定作用，进一步增强了礁体的稳定性和抗浪能力。

3）附礁生物。长兴组附礁生物种类丰富，常见的有腕足、腹足、海百合、有孔虫、苔藓虫（见图2g）、瓣鳃及藻类（见图2j）等。它们虽然不参加造礁，但其遗骸是礁灰岩中沉积物的主要来源。

2.2 生物礁类型

根据长兴组生物礁所处的沉积相带，可将生物礁划分为台地缘边礁（生物丘）、斜坡礁、台内礁三大类。

1）台地边缘礁（生物丘）。台地边缘礁主要发育在开江—梁平海槽两侧和城口—鄂西海槽西部的台地边缘相带上。一般礁体规模较大，优质储层较发育（见图3）。台地边缘礁的礁体高约90 m，宽约20 m，在长兴组中下部发育，含礁地层总厚度为183.2 m。造礁生物以海绵为主，数量占比为50%～70%，露头剖面中海绵密集成堆。黏结生物以蓝绿藻为主，附礁生物极其丰富。长兴组中上部及顶部发育生屑滩，滩体地层累计厚度为93 m，岩性为亮晶生屑/砂屑云岩，储集性能好。

图3 重庆开县红花剖面长兴组生物礁发育特征

生物丘多发育在城口—鄂西海槽西侧的台地边缘相带上，如尖山剖面。其储层厚度较小，优质储层一般不发育。

2）斜坡礁。斜坡礁一般发育在开江—梁平海槽缓斜坡上。在适宜水深处形成局部正地貌，在此基础上间歇性发育斜坡礁。斜坡礁受海平面波动影响变化较大，礁体呈杂乱堆积，成层性差，内部反射杂乱。斜坡礁呈点状分布于缓坡上，礁体规模较小，生物礁的发育继承性差（见图4）。

图4 团岭坡地区斜坡礁地震反射特征

3）台内礁。台内礁主要分布在开江—梁平海槽台地边缘礁带之后的相对低能环境，以及武胜—石柱台洼斜坡周缘，多发育台内点礁、塔礁（见图5）。

图5 双15井—卧117井生物礁地震反射特征

2.3 生物礁分布层位及规模

1）台地边缘礁。台地边缘礁绝大多数生长于长二期，消亡于长三期。垂向上，长兴早中期发育海侵追补型生物礁，生屑滩规模小或不发育；长兴晚期发育海退并进型生物礁，生屑滩十分发育，且礁滩体频繁垂向叠置。台地边缘礁是在环海槽台地边缘相带上较大隆起的区域形成的线状礁体。礁体规模较大，呈点状或线状分布。礁滩沉积厚度一般介于44.0～256.0 m。其中：厚度大于80.0 m的复合礁体，数量占比为75.0%；厚度大于50.0 m的单个礁体，数量占比为48.6%；厚度大于100.0 m的单个礁体，数量占比为27.0%。

2）台内礁。其礁体呈近似圆形或不规则状，是在台内较小隆起古地貌上形成的孤立点礁或塔礁。礁体主要由黏结-障积礁灰岩组成，可见少量海绵骨架礁灰岩。单个礁体规模较小，多为斑点状，呈带状分布在台地洼地边缘，或零星分布在开阔台地内部高地。台内礁滩沉积厚度一般介于10.0～92.8 m。其中：厚度大于50.0 m的复合礁体数量占比为61.5%；厚度大于80.0 m的复合礁体数量占比为3.1%；厚度大于30.0 m的复合礁体数量占比为35.4%。单个礁滩体厚度介于4.0～71.6 m，多小于30.0 m。台内礁发育较早，生长于长一期和长二早期，被海水淹死并消亡于长二时期，个别礁滩体消亡于长三早期。台内礁发育时期主要为长一期—长二期，部分生物礁（如双家坝、卧龙河、板东、高峰场生物礁）发育于长三期，部分井（如张家场、大池干地区的井）长兴期均发育生物礁。

总体上，长三期礁滩规模大于长兴早期。台地边缘礁以单套巨厚礁滩体为主，且呈垂向叠加模式；台内礁主要为多套薄礁滩体储层的垂向叠置。台地边缘礁在发育规模、发育厚度及横向展布等方面优于台内礁。

3 生物礁迁移规律

由于斜坡礁没有钻井资料，本研究仅对台地边缘礁和台内礁的迁移规律作分析。台地边缘礁侧向迁移和垂向加积均有发生；台内礁以垂向加积为主，局部伴随侧向迁移。在武胜—石柱台洼和开江—梁平海槽两侧，长兴组古地貌具有“北高南低，西高东低”的特征。由于古地貌对生物礁发育具有控制作用，生物礁滩沉积组合在川东地区呈现出“北西早、南东晚”的迁移演化特征。

从图6可以看出：川东地区北西方向的生物礁发育时间最早，如张23井长一期就发育生物礁；南东方向的生物礁（如卧102井、池47井）多发育在长二期—长三晚期。开江—梁平海槽两侧与武胜—石柱台洼具有同样的生物礁发育迁移模式。

图6 过邻北1井—张23井—卧102井—池47井—洋渡2井沉积相连井剖面

从图7可以看出：北西方向的温泉3井生物礁发育时间早，长一期开始发育；南东方向的天东21井—云安002-5井一带生物礁发育时间晚，均在长二期—长三晚期发育。

图7 过温泉3井—天东21井—天东021-4井—云安002-5井—云安9井—峰19井—寨沟2井沉积相连井剖面

2条连井剖面均显示生物礁滩沉积组合具有 “北西早、南东晚”的迁移演化特征。

3.1 台地边缘礁

开江—梁平海槽北部，西侧为缓坡，东侧为陡坡，到南部演变为西侧陡坡、东部缓坡。台地边缘古地貌具有类似于“跷跷板”的特征，即陡、缓坡交替出现。台地边缘礁迁移与加积生长不对称发育，古地貌在很大程度上控制了生物礁的生长和迁移。生物礁在陡坡多以垂向加积为主，伴随一定的侧向迁移；而在缓坡多为垂向加积和侧向迁移并进的模式[13]。

开江—梁平海槽北部，西侧元坝地区生物礁主要呈缓坡迁移的特征；东侧普光地区生物礁呈陡坡加积的发育模式。随着该海槽逐渐向梁平地区一侧靠近，两侧陡、缓坡模式发生了改变。如西侧元坝—龙岗—双家坝地区，台缘斜坡由缓变陡，礁体多为垂向发育，且伴随侧向迁移；东侧普光—五百梯地区，台缘斜坡由陡变缓，礁体垂向加积与侧向迁移并进，礁体成排分布（见图8）；最南部的兴隆场—大猫坪地区以垂向加积为主，伴随侧向迁移。

图8 龙岗—云安厂生物礁迁移规律

3.2 台内礁

台内礁主要发育在2个地区：一是开江—梁平海槽两侧远台缘地区或开阔台地；二是武胜—石柱台洼台内洼地边缘（见图1）。

川东地区台内生物礁多属海退并进型生物礁。生物礁成长及发育于海侵期地貌高地的低能环境。随着生物礁的生长及海平面的下降，生物礁衰亡在海退期海平面震荡的高能环境中，呈“干死”状。总体上，海退礁常伴随生物礁的侧向迁移，但川东地区台内礁多呈尖刺状，横向展布面积较小，侧向迁移特征不明显。相对海平面的震荡使台内礁发育多个成礁旋回，台内礁多属点礁和塔礁，以垂向叠加模式为主，局部有小规模侧向迁移。

在开江—梁平海槽东侧温泉井和五百梯地区，台内点礁以垂向加积模式为主，伴随侧向迁移。生物礁具有从台内向台缘迁移及层位“爬升”的特征。如图9所示：天东17井台内礁发育于长一期和长二早期；天东99井台内礁发育于长二中期；而天东11井和天东74井台地边缘礁发育于长二中晚期及长三期。

图9 五百梯地区生物礁迁移规律

4 结论

1）川东地区长兴组生物礁可分为台地缘边礁、斜坡礁、台内礁三大类。生物礁主要发育在台地边缘和台内缓坡相带。海绵是长兴组最重要的造礁生物，障积-黏结生物以蓝绿藻居多，附礁生物种类繁多。

2）川东地区长兴组台地边缘礁绝大多数生长于长二期，消亡于长三期。垂向上，长兴早中期发育海侵追补型生物礁，生屑滩规模小或不发育；长兴晚期发育海退并进型生物礁。台地边缘礁多以单套巨厚礁滩体为主，生屑滩十分发育，且礁滩体垂向叠置频繁。台内礁的礁体主要由障积-黏结礁灰岩组成，规模不大，为多套薄储层的垂向叠置，多呈斑点状成群发育于长一期和长二早期。总体上，台地边缘礁无论是在发育规模，发育厚度及横向展布等方面均优于台内礁。

3）台地边缘礁在陡坡多以垂向加积为主，在缓坡多为垂向加积和侧向迁移并进的模式；而台内礁多为孤立塔礁、点礁，以垂向加积、多期叠置为特征，局部伴随侧向迁移。整体上，长兴组生物礁具有“北西早、南东晚”的沉积演化特征。在开江—梁平海槽东侧温泉井和五百梯地区，生物礁具有从台内向台缘迁移、层位“爬升”的特征。