王 頔，胡明毅，高 達(dá)，邢夢妍，汪 濤，劉泠杉，王靜怡

（1長江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院）

川中磨溪—高石梯地區(qū)下寒武統(tǒng)龍王廟組層序格架內(nèi)灘體的發(fā)育演化特征及對儲層的控制

王 頔1，2，胡明毅1，2，高 達(dá)1，2，邢夢妍1，2，汪 濤1，2，劉泠杉1，2，王靜怡1，2

（1長江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院）

川中磨溪—高石梯地區(qū)龍王廟組可劃分為兩個三級層序。通過大量巖心、薄片以及測井資料綜合分析，磨溪—高石梯地區(qū)龍王廟期整體屬于局限臺地沉積，可劃分為臺內(nèi)灘、灘間洼地以及潟湖亞相。以臺內(nèi)灘顆粒含量、沉積構(gòu)造以及單層灘體沉積厚度為基礎(chǔ)，結(jié)合測井響應(yīng)特征分析，將臺內(nèi)灘劃分為灘核、灘翼以及白云巖坪等微相，并建立了臺內(nèi)灘的3種典型沉積序列：灘翼—灘核—白云巖坪、潟湖—灘間洼地—臺內(nèi)灘，以及灘間洼地—臺內(nèi)灘。層序格架內(nèi)臺內(nèi)灘的縱橫向發(fā)育特征表明：SQ2時期較SQ1時期更為發(fā)育，灘體單層厚度和總厚度均較大，層序界面附近的灘核—白云巖坪沉積序列上部為最有利的儲層發(fā)育相帶。

四川盆地；寒武紀(jì)；龍王廟組；三級層序；臺內(nèi)灘；沉積序列；儲層

灘控型海相碳酸鹽巖儲層一直是油氣勘探的重點(diǎn)，四川盆地二疊系長興組和三疊系飛仙關(guān)組以及塔里木盆地奧陶系顆粒灘儲層都已發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)工業(yè)油氣流［1-3］，揭示了灘相儲層的巨大潛力。近期川中地區(qū)下寒武統(tǒng)龍王廟組油氣勘探又取得重大突破，發(fā)現(xiàn)了單體整裝海相碳酸鹽巖氣藏［4］，研究認(rèn)為顆粒灘是控制該氣藏有利儲層的物質(zhì)基礎(chǔ)［5］，因此查明該區(qū)龍王廟組顆粒灘的沉積特征以及對儲層的控制，會對這里的有利儲層預(yù)測以及進(jìn)一步油氣勘探具有指導(dǎo)意義。

國內(nèi)外學(xué)者曾對碳酸鹽巖顆粒灘儲層進(jìn)行了研究，認(rèn)為碳酸鹽巖顆粒淺灘形成于高位域［6］，并建立了塔里木盆地奧陶系顆粒灘的四種沉積組合樣式［7］，揭示了四川盆地三疊系不同沉積背景下顆粒灘的分布規(guī)律以及主控因素［8-10］。前人對四川盆地龍王廟組顆粒灘的沉積特征以及發(fā)育規(guī)律進(jìn)行了總結(jié)，指出古隆起和海平面升降控制了龍王廟組顆粒灘的發(fā)育以及疊置樣式［11-14］，總體上對顆粒灘發(fā)育的主控因素認(rèn)識較統(tǒng)一，但在對于顆粒灘的沉積序列和沉積微相的劃分上仍存在分歧。

本文在巖心精細(xì)觀察、薄片鏡下鑒定以及測井資料分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步厘定了臺內(nèi)灘的微相，建立了臺內(nèi)灘發(fā)育的典型沉積序列；通過對研究區(qū)單井以及連井的沉積相精細(xì)分析，在三級層序地層格架內(nèi)總結(jié)了臺內(nèi)灘的縱橫向發(fā)育演化規(guī)律以及對儲層的控制作用，這對龍王廟組有利儲層預(yù)測和拓寬勘探領(lǐng)域具有一定指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)磨溪—高石梯地區(qū)位于四川盆地中部（圖1），北臨遂寧，南抵合川，西達(dá)安岳，面積約2.7×104km2。磨溪—高石梯古隆起［15］形成于震旦紀(jì)晚期桐灣運(yùn)動。寒武系龍王廟組沉積前，四川盆地震旦系頂面構(gòu)造以“兩隆夾一坳”為特征，裂陷槽東西兩側(cè)分別發(fā)育磨溪—高石梯和威遠(yuǎn)—資陽兩個相對獨(dú)立的古隆起［16-17］。震旦紀(jì)至今，磨溪—高石梯古隆起的核部長期處于高部位，構(gòu)造較為穩(wěn)定［15］。加里東—海西期兩個古隆起調(diào)整改造成統(tǒng)一的樂山—龍女寺古隆起［18］，受加里東運(yùn)動影響，樂山—龍女寺古隆起核部奧陶紀(jì)地層被剝蝕殆盡，往東、往北、往南奧陶系殘余地層厚度逐漸增加［19］，磨溪—高石梯地區(qū)中上寒武統(tǒng)也遭受了不同程度的剝蝕，下寒武統(tǒng)龍王廟組地層除資陽以西被剝蝕殆盡以外，其他區(qū)域廣泛發(fā)育，地層厚度分布在50～120m之間，總體具有西北薄東南厚、北東—南西向隆坳相間的沉積展布特征［20］。

圖1 四川盆地磨溪—高石梯地區(qū)早寒武世龍王廟期沉積相

前人研究認(rèn)為，從下寒武統(tǒng)筇竹寺組和滄浪鋪組沉積期到龍王廟組沉積期，四川盆地沉積格局發(fā)生了顯著變化，由陸棚碎屑沉積過渡到連陸碳酸鹽巖臺地沉積［20］。川中磨溪—高石梯地區(qū)龍王廟組屬于以白云巖發(fā)育為特征的局限臺地沉積，在隆坳相間的古地理格局下，局限臺地內(nèi)部臺內(nèi)灘主要發(fā)育在水下古隆起以及微地貌高地［21-22］。

前人進(jìn)行區(qū)域研究時一般把龍王廟組作為一個完整的三級層序［23-25］。具體到磨溪—高石梯地區(qū)，本次研究采用龍王廟組整體上由兩個三級層序構(gòu)成的方案（圖2）：層序界面為一巖性-巖相轉(zhuǎn)換面；層序界面之上以深灰色—灰黑色薄層狀泥質(zhì)泥晶白云巖和泥晶白云巖為主，測井曲線表現(xiàn)為自然伽馬值突然增大；界面之下為淺灰色—灰色的中—厚層狀顆粒白云巖沉積，測井曲線以低值箱形或漏斗形為特征。兩個三級層序內(nèi)部具有完整的海侵和海退沉積旋回，海侵域均以泥質(zhì)泥晶白云巖和泥晶白云巖為主，高位域以中—厚層顆粒白云巖為主，夾晶粒白云巖、含顆粒泥晶白云巖和泥晶白云巖。研究區(qū)內(nèi)龍王廟組顆粒灘主要發(fā)育在兩個三級層序高位域中上部，大量鉆井巖心揭示顆粒白云巖和晶粒白云巖孔洞較為發(fā)育，可作為龍王廟組的主要儲集巖。

圖2 磨溪—高石梯地區(qū)GS7井下寒武統(tǒng)龍王廟組層序地層綜合柱狀圖

2 沉積相類型及特征

根據(jù)20余口取心井的巖心、薄片（120塊）觀察以及測井資料綜合分析，認(rèn)為磨溪—高石梯地區(qū)屬于局限臺地相沉積，進(jìn)一步可劃分為臺內(nèi)灘、灘間洼地和潟湖亞相。

2.1 臺內(nèi)灘

研究區(qū)龍王廟組臺內(nèi)灘的發(fā)育主要受到局限臺地內(nèi)部的地貌高地控制，這里碳酸鹽生長速率較高，易形成累計(jì)厚度較大的臺內(nèi)灘沉積。由于水下古地貌的地形差異，臺內(nèi)灘沉積規(guī)模以及單層灘體厚度有所不同，以臺內(nèi)灘顆粒含量、沉積構(gòu)造以及單層灘體沉積厚度為基礎(chǔ)，結(jié)合測井資料分析，將臺內(nèi)灘進(jìn)一步劃分為灘核、灘翼和白云巖坪微相。

2.1.1 灘 核

具有以下沉積特征：（1）主要形成于局限臺地水下地貌高地，通常發(fā)育在浪基面處于沉積界面之下、且海平面震蕩速率與碳酸鹽生長速率匹配良好的沉積背景下；（2）主要由淺灰色—灰色的中—厚層狀鮞粒白云巖和砂屑白云巖構(gòu)成（圖3a，3b），連續(xù)沉積厚度大，普遍大于10m；（3）由于水動力強(qiáng)，顆粒磨圓度高，分選較好，具有較好的原生粒間孔，常見交錯層理以及反韻律沉積構(gòu)造；（4）主要位于三級層序高位域上部，沉積物處于海平面附近，易遭受大氣淡水淋濾溶蝕，針孔以及溶蝕孔洞較為發(fā)育（圖3b）；（5）從測井響應(yīng)特征可看出，灘核微相自然伽馬值較低（圖4a），伽馬曲線平滑或微齒化，呈箱形或漏斗形，分別反映連續(xù)加積和退積的沉積環(huán)境。

圖3 磨溪—高石梯地區(qū)龍王廟組不同沉積相典型巖石類型（巖心標(biāo)本）

圖4 磨溪—高石梯地區(qū)龍王廟組不同沉積相的測井特征

2.1.2 灘 翼

具有以下沉積特征：（1）主要分布于海底相對低洼的地區(qū)，為灘核沉積的側(cè)翼；（2）海平面的高頻升降旋回使得浪基面間歇性地處于沉積界面之下，沉積物以灰色—深灰色薄層狀鮞粒白云巖或砂屑白云巖與泥晶白云巖交互產(chǎn)出為特征，單層灘體沉積厚度較薄，通常小于10m，以1～2m為主；（3）由于地形的差異控制，沉積物顆粒含量低，分選較差，原生孔隙欠發(fā)育；（4）主要發(fā)育于三級層序高位域中部或準(zhǔn)層序組的上部，準(zhǔn)同生巖溶作用較弱，不易受到溶蝕改造，巖性較為致密；（5）自然伽馬曲線以中—低值齒化箱形或尖指狀為特征（圖4b），分別對應(yīng)于靠近灘核部位或發(fā)育在灘體尖滅處的灘翼微相。

2.1.3 白云巖坪

具有以下沉積特征：（1）位于灘核的頂部，發(fā)育于灘體生長的末期，沉積水體較淺，沉積物受準(zhǔn)同生白云石化作用改造，形成具殘余顆粒結(jié)構(gòu)的粉—細(xì)晶白云巖（圖3c），發(fā)育大量晶間孔；（2）通常發(fā)育在三級層序界面附近，受到準(zhǔn)同生巖溶以及表生期順層巖溶作用的疊加改造，晶間溶孔以及順層孔洞密集發(fā)育；（3）測井響應(yīng)上，自然伽馬值較低，深淺電阻率差異明顯（圖4c），表明孔滲性好，儲層較為發(fā)育。

2.2 灘間洼地

處于灘核之間相對低洼封閉的區(qū)域，由于受到臺內(nèi)灘正向地貌的阻隔，水體能量較低，以深灰色泥晶白云巖和含生物碎屑泥晶白云巖沉積為主，發(fā)育生物擾動以及生物鉆孔構(gòu)造（圖3d）。自然伽馬曲線以中—高值齒化箱形為特征，深淺電阻率差異不明顯（圖4d），孔滲性差。

2.3 潟 湖

主要分布于局限臺地內(nèi)部較深水區(qū)，沉積水體受限且水動力弱，通常位于大型灘體建隆或地貌古隆起之間。垂向上，潟湖發(fā)育于龍王廟組三級層序內(nèi)部的海侵域（圖2），為沉積水體最深時的產(chǎn)物；平面上，研究區(qū)東南部潟湖最為發(fā)育（圖1）。潟湖具有以下沉積特征：（1）沉積物以深灰色—灰黑色泥晶白云巖和泥質(zhì)泥晶白云巖為主；（2）巖心上可見黃鐵礦、泥質(zhì)紋層變形層理以及重荷模等代表還原較深水環(huán)境的沉積構(gòu)造，偶見介殼層、礫屑層或核形石層夾于泥質(zhì)泥晶白云巖中（圖3e，3f）；（3）測井響應(yīng)上，由于沉積物含有較高的泥質(zhì)，自然伽馬曲線表現(xiàn)為高值，深淺電阻率幾乎無差異（圖4e）。

3 臺內(nèi)灘典型沉積序列

海平面的升降旋回以及水下古地貌共同控制了臺內(nèi)灘的垂向相序以及灘體的生長周期。綜合前人研究成果，根據(jù)垂向測井響應(yīng)特征，識別出臺內(nèi)灘發(fā)育的3種典型垂向沉積序列（圖5），分別對應(yīng)于不同的沉積背景。

3.1 灘翼—灘核—白云巖坪

灘翼為灘體建造初期的產(chǎn)物，該時期海平面下降，海底微地貌高地處于浪基面之上，灘體由于海平面震蕩間歇性地終止發(fā)育。灘核發(fā)育于灘體建造中期，該時期海平面較為穩(wěn)定，且升降速率與碳酸鹽生長速率匹配良好，灘體連續(xù)沉積，厚度較大，隨著灘體的垂向加積，可容納空間減小，水體能量增強(qiáng)，顆粒灘粒度變粗。白云巖坪為灘體建造衰亡期的產(chǎn)物，該時期由于沒有足夠的可容納空間，灘體漸趨停止發(fā)育，代表一期灘體生長的結(jié)束。該沉積序列伽馬測井曲線以復(fù)合形為特征，下部為中—高伽馬值的鋸齒形，上部為低伽馬值的平滑箱形（圖5a）。

3.2 潟湖—灘間洼地—臺內(nèi)灘

下部潟湖—灘間洼地沉積為海退早期的產(chǎn)物，水體較深，隨著海平面下降，逐漸過渡為灘間洼地沉積。前期沉積物的垂向堆積造成沉積水體變淺，海底地貌相對低洼處在海退中晚期處于浪基面之上，臺內(nèi)灘開始發(fā)育，且灘體生長速率大于海平面升降速率，灘體快速生長，形成沉積規(guī)模中等的灘核沉積。當(dāng)海平面再一次快速上升時，臺內(nèi)灘停止生長，一期灘體建造結(jié)束。該沉積序列反映了海底相對低洼處，碳酸鹽生長速率與海平面震蕩頻率匹配較好的背景下臺內(nèi)灘的發(fā)育過程。伽馬測井曲線表現(xiàn)為漏斗形和箱形，下部曲線齒化，上部平直且自然伽馬值較低（圖5b）。

3.3 灘間洼地—臺內(nèi)灘

下部發(fā)育灘間洼地沉積，該時期水體較深，浪基面處于沉積界面之上，臺內(nèi)灘不發(fā)育。海平面持續(xù)下降至海退晚期，灘翼開始發(fā)育。由于處于海退晚期，

圖5 磨溪—高石梯地區(qū)龍王廟組臺內(nèi)灘典型沉積序列

臺內(nèi)灘沉積持續(xù)時間較短，隨著下一期海平面上升旋回，臺內(nèi)灘終止發(fā)育，一期灘體生長結(jié)束。該沉積序列反映海底負(fù)向地貌單元臺內(nèi)灘的發(fā)育過程，總體上反映水體向上變淺，且下部灘間洼地沉積厚度大于上部灘翼沉積。伽馬測井曲線整體上呈弱漏斗形，上部為齒化箱形（圖5c）。

4 層序地層格架內(nèi)臺內(nèi)灘發(fā)育演化特征

受控于三級層序控制的兩次海平面升降旋回，龍王廟期沉積水體總體向上變淺，磨溪—高石梯地區(qū)具有兩次成灘期，且晚期灘體厚度大于早期灘體厚度?；陬w粒灘的測井響應(yīng)值以及不同微相的測井響應(yīng)特征，對全區(qū)33口鉆井進(jìn)行了沉積微相精細(xì)解釋，以三級層序?yàn)閱卧謩e對單井灘體總厚度、單層灘體厚度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)（圖6）。SQ1灘體總厚度以5～25m為主（圖6a），超過60%的鉆井灘體總厚度大于15m，平均厚度為19.8m；SQ2灘體總厚度集中在15～35m，超過60%的鉆井灘體總厚度大于25m，平均厚度為28.6m。SQ1單層灘體厚度以0～5m最多（圖6b），不發(fā)育單層厚度大于30m的灘體；SQ2單層灘體厚度以5～10m最多，平均單層厚度為9.3m，單層灘體厚度最大可達(dá)30m以上。上述特征表明，垂向上，SQ2沉積期臺內(nèi)灘較SQ1時期更為發(fā)育。

海平面的高頻升降旋回和古地貌控制了臺內(nèi)灘的生長序列以及橫向遷移，筆者在研究區(qū)三級層序等時地層格架內(nèi)對龍王廟組灘體發(fā)育以及演化規(guī)律進(jìn)行了精細(xì)解釋（圖7）。

SQ1沉積期，水體較深，臺內(nèi)灘初始發(fā)育，在地貌高地主要發(fā)育灘翼—灘核—白云巖坪的沉積序列，在相對低洼處以灘間洼地—臺內(nèi)灘沉積序列為主，且單個沉積旋回中灘間洼地沉積規(guī)模與臺內(nèi)灘沉積規(guī)模相當(dāng)或稍大（圖7a，7b）。

圖6 磨溪—高石梯地區(qū)龍王廟組不同層序?yàn)w厚度分布（基于33口單井）

SQ2沉積期，海水從東南部退出，研究區(qū)整體處于淺水環(huán)境，灘體沉積整體向東南部擴(kuò)展。在地貌相對高地，臺內(nèi)灘生長序列以灘間洼地沉積直接過渡到灘核—白云巖坪沉積序列為主，灘翼不發(fā)育，且灘體沉積規(guī)模遠(yuǎn)大于灘間洼地沉積，這表明碳酸鹽生長速率與海平面升降速率匹配良好，灘體繼承性迅速生長，連續(xù)沉積厚度大；在相對地貌低地或受臺內(nèi)灘建隆阻隔的區(qū)域，臺內(nèi)灘生長序列以灘間洼地—灘翼沉積為主，灘體沉積規(guī)模較?。▓D7a，7b）。

圖7 磨溪—高石梯地區(qū)龍王廟組臺內(nèi)灘縱橫向發(fā)育特征

5 臺內(nèi)灘對儲層的控制

通過對研究區(qū)8口井482塊巖樣不同沉積微相的孔隙度統(tǒng)計(jì)（圖8），臺內(nèi)灘孔隙度明顯優(yōu)于灘間洼地和潟湖，臺內(nèi)灘中的灘核和白云巖坪孔隙度最大，為研究區(qū)最有利儲集相帶。

圖8 磨溪—高石梯地區(qū)龍王廟組不同沉積相平均孔隙度分布

垂向上，受三級層序界面以及準(zhǔn)層序組界面控制，各沉積序列的頂部，儲層較為發(fā)育（圖9）。灘間洼地—臺內(nèi)灘沉積序列可構(gòu)成一個準(zhǔn)層序組，分布在層序內(nèi)部，以針孔或密集小洞型儲層為主（圖9a）。灘翼—灘核—白云巖坪沉積序列主要發(fā)育在層序界面之下，儲層主要分布在中上部，以蜂窩狀溶洞或密集小洞為主，向上孔洞更為密集（圖9b）。

6 結(jié) 論

（1）磨溪—高石梯地區(qū)主要發(fā)育局限臺地沉積，受水下隆坳相間的古地貌影響，可劃分為臺內(nèi)灘、灘間洼地以及潟湖三類亞相。根據(jù)顆粒含量、沉積構(gòu)造以及單層灘體沉積厚度，結(jié)合測井特征分析，將臺內(nèi)灘進(jìn)一步劃分為灘核、灘翼、白云巖坪微相。

（2）根據(jù)垂向測井響應(yīng)特征，識別出灘翼—灘核—白云巖坪、潟湖—灘間洼地—臺內(nèi)灘、灘間洼地—臺內(nèi)灘等3種典型臺內(nèi)灘沉積序列，它們均反映水體向上變淺的沉積環(huán)境。

（3）臺內(nèi)灘主要發(fā)育于三級層序高位域的中上部，SQ1時期臺內(nèi)灘初始發(fā)育，以灘翼—灘核—白云巖坪沉積序列為主；SQ2時期水體變淺，臺內(nèi)灘的發(fā)育與分布具有一定繼承性且向東南部擴(kuò)展，以灘間洼地—灘核沉積序列為主，部分井區(qū)頂部發(fā)育白云巖坪。

（4）三級層序界面以及準(zhǔn)層序組界面控制的臺內(nèi)灘沉積序列中上部為最有利儲層發(fā)育段，分別以溶洞型儲層和針孔或密集小洞型儲層為特征。

圖9 磨溪—高石梯地區(qū)龍王廟組儲層發(fā)育序列

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編輯：董 庸

Development and Evolution of Inner-Platform Shoalw ith Control on the Reservoir in a Sequence Framework of Lower Cambrian Longwangm iao Formation,M oxi-Gaoshiti Area,Central Sichuan Basin

Wang Di,Hu Mingyi,Gao Da,Xing Mengyan,Wang Tao,Liu Lingshan,Wang Jingyi

Lower Cambrian Longwangm iao Fm.can be divided into two third-order sequences in Moxi-Gaoshiti area, central Sichuan Basin.According to the cores,thin-sections and logging data,it is indicated that the restricted platform during Longwangmiao period in Moxi-Gaoshiti area can be divided into inner-platform shoal,intershoal and lagoon. Based on the grain content,sedimentary structure,thickness of a single shoal aswell as interpretation ofwell-logging,the inner-platform shoal is divided into shoal body,shoal flank and dolom itic flat.Three typical sedimental sequences are setup,allw ith a shallow ing-upward succession.On the characteristics of spatial development in sequence framework,the inner-platform shoal developed more widely in SQ2than in SQ1,with larger thickness of a single shoal and the total thickness of shoals.Themost favorable reservoir developed at the upper part of succession of shoal body-dolomitic flat near the sequence boundary.

Cambrian;Longwangmiao Fm.;Third-order sequence;Inner-platform shoal;Sedimentary sequence; Reservoir;Sichuan Basin

TE122.2

：A

10.3969/j.issn.1672-9854.2017.01.006

1672-9854(2017)-01-0047-08

2016-03-02；改回日期：2016-10-13

本文受國家自然科學(xué)基金“碳酸鹽巖臺緣礁灘儲層精細(xì)地質(zhì)建模研究”（編號：41372126）和湖北省創(chuàng)新群體基金“碳酸鹽巖巖溶儲層成因機(jī)理及分布預(yù)測研究（編號：2015CFA024）”聯(lián)合資助

王頔：女，1989年生，碩士研究生，主要從事儲層地質(zhì)和層序地層學(xué)研究。通訊地址：430100湖北省武漢市蔡甸區(qū)大學(xué)路特1號長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院；E-mail：hdwangdi@163.com

W ang Di：Master degree in progress at Yangtze University.Add:Geoscience College of Yangtze University,Te-1 Daxue Rd.,Caidian,W uhan,Hubei,430100,China