鐘　原　劉　宏　譚秀成,3　連承波　廖紀(jì)佳　劉明潔　胡　廣　曹　劍

(1.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(西南石油大學(xué))　成都　610500；2.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院　成都　610500；3.中石油碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室沉積—成藏研究室(西南石油大學(xué))　成都　610500；4.南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院　南京　210023)

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富砂地層格架高分辨率層序地層學(xué)研究及儲(chǔ)層甜點(diǎn)預(yù)測(cè)
——以四川盆地合川地區(qū)須家河組為例

鐘原1,2劉宏2,3譚秀成1,2,3連承波1,2廖紀(jì)佳2劉明潔2胡廣2曹劍4

(1.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(西南石油大學(xué))成都610500；2.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院成都610500；3.中石油碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室沉積—成藏研究室(西南石油大學(xué))成都610500；4.南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院南京210023)

富砂致密砂巖儲(chǔ)層的甜點(diǎn)預(yù)測(cè)是領(lǐng)域研究的一個(gè)關(guān)鍵和難點(diǎn)，以四川盆地中部合川地區(qū)須家河組二段為例，探索從繼承性古地貌控制下的高分辨率層序地層學(xué)角度來(lái)展開(kāi)研究?；陧毝纬练e前雷口坡組巖溶古地貌恢復(fù)，認(rèn)為繼承性發(fā)展的巖溶古地貌控制了須二期地層的沉積充填，建立了須二段砂體向周緣地貌高地漸次超覆的地層充填模式。以該模式及高分辨率層序地層學(xué)理論為指導(dǎo)，綜合利用地震、測(cè)井、巖芯等資料，在識(shí)別不同級(jí)別層序界面和湖泛面類型的基礎(chǔ)上，將須二段劃分為1個(gè)長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回，又包括6個(gè)中期基準(zhǔn)面旋回，自下至上為MSC1—MSC6。其中，MSC1—MSC3整體發(fā)育退積式辮狀河三角洲，向南東超覆，屬于上升半旋回；至MSC4達(dá)到最大湖泛面之后，隨即進(jìn)入下降半旋回；MSC4—MSC6發(fā)育進(jìn)積式辮狀河三角洲，粒度逐漸向上變粗。以基礎(chǔ)資料最為豐富的MSC3為例，在層序格架內(nèi)建立了“古地貌—層序厚度—砂體厚度—砂體物性—甜點(diǎn)分布”的相關(guān)關(guān)系，預(yù)測(cè)了有利儲(chǔ)層甜點(diǎn)分布區(qū)。這些研究思路方法可供富砂致密砂巖儲(chǔ)層研究，特別是井網(wǎng)稀疏、地震資料豐富但分辨率有限的地區(qū)研究參考，具體認(rèn)識(shí)可直接應(yīng)用于區(qū)域油氣勘探部署。

致密油氣古地貌高分辨率層序地層學(xué)基準(zhǔn)面旋回儲(chǔ)層甜點(diǎn)須家河組合川地區(qū)四川盆地

0　引言

致密油氣是指儲(chǔ)存聚集于致密—低滲透巖層中的油氣，因此尋找到相對(duì)優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”是勘探和研究的關(guān)鍵[1-3]，然而，越來(lái)越多的實(shí)例顯示，致密油氣儲(chǔ)層的“甜點(diǎn)”受控于沉積相、巖相和成巖作用等多種復(fù)雜因素[4-7]，因而關(guān)于儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”的預(yù)測(cè)也是領(lǐng)域研究的一個(gè)難點(diǎn)[8-9]，特別是在縱向上砂巖比例極大，且橫向砂體較連續(xù)、分布范圍較廣、成因較單一的“富砂”地層中，大范圍的致密砂體分布以及高砂地比使得無(wú)論是在沉積相上，還是在地球物理相上都很難找到“甜點(diǎn)”，傳統(tǒng)的地質(zhì)學(xué)方法遇到了很大的難題。

地層層序是沉積物形成與演化的基礎(chǔ)，因此就理論而言，從地層層序格架入手，可以有助于致密砂巖儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”識(shí)別[10]。然而，當(dāng)前的研究方案，普遍是基于Vail的層序地層學(xué)基本原理，包括低位體系域、海侵體系域和高位體系域三分法，主要適用于被動(dòng)大陸邊緣盆地的研究，其基本原則和思路用于陸相地層研究盡管已取得了一定的成效[11-18]，但對(duì)于致密砂巖研究，其劃分準(zhǔn)確性及精度仍較低，并不完全適用[19-20]。因此，仍需要進(jìn)一步結(jié)合實(shí)例來(lái)展開(kāi)研究。

有鑒于此，本文以我國(guó)這一領(lǐng)域的油氣勘探重點(diǎn)之一——四川盆地中部合川地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組第二段(簡(jiǎn)稱須二段)為例，探索從高分辨率層序地層學(xué)角度來(lái)展開(kāi)富砂致密砂巖地層的層序格架與儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)研究。研究對(duì)象為川中油氣礦的重點(diǎn)產(chǎn)能建設(shè)區(qū)塊，主體構(gòu)造開(kāi)發(fā)效果較好，鉆探程度較高，基礎(chǔ)資料較豐富，同時(shí)整個(gè)研究區(qū)地震測(cè)網(wǎng)較為密集，為展開(kāi)從層序地層學(xué)角度研究富砂致密油氣儲(chǔ)層甜點(diǎn)預(yù)測(cè)提供了難得的條件。前期勘探和研究已經(jīng)揭示出儲(chǔ)層研究的難度：非均質(zhì)性較強(qiáng)，空間展布和變化趨勢(shì)不明，因此研究區(qū)在主體構(gòu)造之外，勘探效果并不理想，制約了滾動(dòng)勘探和開(kāi)發(fā)，但囿于領(lǐng)域研究的難度，這一問(wèn)題迄今并未取得大的進(jìn)展。故本次工作的研究結(jié)果可直接應(yīng)用于區(qū)域油氣勘探部署，另一方面，具體思路方法可供富砂致密砂巖儲(chǔ)層研究參考。

1　地質(zhì)背景

四川盆地合川地區(qū)位于盆地中部，區(qū)域構(gòu)造隸屬于川中古隆中斜平緩構(gòu)造區(qū)，局部構(gòu)造位于上三疊統(tǒng)前陸盆地斜坡—隆起帶上，總面積約3.5×103km2(圖1)。四川盆地在中晚三疊世(200 Ma)時(shí)，隨古特提斯洋逐漸閉合，印支板塊向揚(yáng)子板塊靠攏，俯沖消減引起海平面下降[21]，至晚三疊世早期，在結(jié)束上揚(yáng)子地塊被動(dòng)大陸邊緣盆地海相沉積史的同時(shí)，逐漸進(jìn)入具有擠壓構(gòu)造背景條件的類前陸盆地演化階段[22-23]。至本次重點(diǎn)研究的上三疊統(tǒng)須二段沉積時(shí)期，對(duì)應(yīng)于國(guó)際年代中的晚三疊世諾利克期，屬于四川前陸盆地最早時(shí)期的成盆期，此時(shí)松潘—甘孜褶皺帶東緣已褶皺隆起，具有向東逆沖推覆的特征[24]，地形整體東高西低。

須家河組的沉積根據(jù)地震剖面追蹤，須一段僅在合川地區(qū)西北部局部發(fā)育，說(shuō)明須一段沉積期湖水波及范圍在本區(qū)僅影響到合川地區(qū)西北部，其余地區(qū)缺失須一段沉積(圖1)。相比而言，須二段地層全區(qū)均有分布，為一套溫暖潮濕氣候條件下的陸源碎屑巖沉積，主要巖性為大套塊狀砂巖夾黑色頁(yè)巖和煤沉積，地層厚度為150～250 m(圖1)，總體表現(xiàn)出西厚東薄的特征。

2　數(shù)據(jù)和方法

本次工作的基礎(chǔ)分析數(shù)據(jù)主要來(lái)自研究區(qū)主體構(gòu)造及外圍區(qū)的地震、測(cè)井、鉆井等方面，包括126條覆蓋研究區(qū)的二維地震測(cè)線，共計(jì)5 000 km；計(jì)300余口探井及開(kāi)發(fā)井測(cè)井資料；3口全取芯井巖芯資料(合川149井、合川5井、合川001-69井)，基礎(chǔ)資料充足。

對(duì)于四川盆地須二段的高分辨率層序地層學(xué)研究目前相對(duì)較少，并且在研究中對(duì)于層序界面的識(shí)別及基準(zhǔn)面的劃分主要依靠巖芯、測(cè)井、露頭及地震資料[25-27]，而幾乎沒(méi)有考慮到將沉積前古地貌作為重要因素之一來(lái)研究地層充填模式及約束層序劃分。本次研究首先以沉積學(xué)基本原理為指導(dǎo)，采用印模法恢復(fù)須二段沉積前中三疊統(tǒng)雷口坡組頂部(簡(jiǎn)稱雷頂)的巖溶古地貌，并結(jié)合地震、測(cè)井、巖芯等資料分析古地貌對(duì)早期地層充填的控制作用，建立古地貌約束下的早期地層充填概念模型。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采用高分辨率層序地層學(xué)方法開(kāi)展研究工作，以豐富的井震資料相結(jié)合，識(shí)別長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回(LSC)層序界面；對(duì)于中期基準(zhǔn)面旋回(MSC)層序界面，則采用分辨率較高的測(cè)井曲線與巖芯相結(jié)合的方法進(jìn)行識(shí)別。在識(shí)別出各級(jí)層序界面之后，進(jìn)行層序劃分，建立層序演化模式并分析層序成因。最后，在層序格架內(nèi)基于古地貌對(duì)砂體分布的控制進(jìn)行儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)，以此為富砂地層致密砂巖氣藏勘探和開(kāi)發(fā)提供借鑒和支撐。

圖1　四川盆地區(qū)域構(gòu)造及研究區(qū)須家河組地層概況Fig.1　Sketch geological map showing the Sichuan Basin and generalized stratigraphy of Xujiahe Formation

3　古地貌控制下的地層充填模式

合川地區(qū)雖鉆井眾多，但主要分布于合川主體構(gòu)造區(qū)(圖1)，因而難以利用鉆孔地層厚度精細(xì)刻畫須家河組沉積期的宏觀古地貌?？紤]到須一至須二期沉積是對(duì)雷頂巖溶古地貌的“填平補(bǔ)齊”，須三期為盆內(nèi)湖泛泥質(zhì)沉積，說(shuō)明須二頂具有相對(duì)等時(shí)性[28]，且在地震剖面上雷頂和須二頂界易于追蹤和對(duì)比(圖2)，表明可以利用地球物理方法獲取雷頂—須二頂?shù)挠∧５貙雍穸?，進(jìn)而精細(xì)刻畫須家河沉積前巖溶古地貌。然而，須一至須二段為砂泥巖地層，并以砂巖為主，不同井區(qū)可能因砂地比不同，其原始地層厚度可能與現(xiàn)今地層厚度存在較大的差異，并且地震地層厚度法的井間砂地比難以準(zhǔn)確求取，這給原始地層厚度恢復(fù)帶來(lái)很大困難。鑒于此，本文統(tǒng)計(jì)了區(qū)內(nèi)84口直井須一段與須二段的累計(jì)厚度，在考慮地層壓實(shí)率的前提下，利用關(guān)振良[29]提出的壓實(shí)模擬計(jì)算地層古厚度方法，恢復(fù)了84口直井的原始地層厚度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今地層厚度與恢復(fù)后的原始地層厚度存在良好的線性相關(guān)關(guān)系(圖3)，表明區(qū)內(nèi)現(xiàn)今地層厚度變化趨勢(shì)可近似代表原始沉積地層厚度變化，因而可以運(yùn)用現(xiàn)今地層厚度近似恢復(fù)須家河組沉積前巖溶古地貌。

據(jù)此，本次工作以雷頂—須二頂?shù)木鸬貙雍穸茸兓票碚黜毤液咏M沉積前巖溶古地貌(圖4)。從古地貌圖可看出，須家河組沉積前的古地形具有平緩向西北傾覆的特征，區(qū)內(nèi)具有次一級(jí)的地勢(shì)起伏，凹凸變化明顯，并發(fā)育有多條向北西向展布的溝谷系統(tǒng)。結(jié)合合川地區(qū)在四川盆地晚三疊世沉積前古地質(zhì)圖上的位置[28]，可以判斷物源方向主要來(lái)自于東南部的江南古陸。

基于以上的古地貌恢復(fù)成果(圖4)，結(jié)合橫切溝谷的地層、巖性對(duì)比剖面和地震剖面特征，發(fā)現(xiàn)古地貌相對(duì)低洼處以粗粒沉積為主(圖5A)，且可觀察到在古地貌相對(duì)低洼處地層向兩側(cè)高地上超的現(xiàn)象(圖5B)；相比而言，在地貌高處，以細(xì)粒沉積物發(fā)育為特征(圖5A)。這一沉積現(xiàn)象難以用傳統(tǒng)的灘壩沉積模式解釋，同時(shí)，若解釋為三角洲沉積的水下部分，在高地因受到湖浪的疊合改造，高地沉積物也應(yīng)為分選更好的較粗粒沉積物。因而，從沉積過(guò)程來(lái)看，更為合理的解釋為：地貌低地屬于河道粗粒沉積物，而在洪泛期，洪水漫溢出河道，流面變寬，河道兩側(cè)相對(duì)高地沉積細(xì)粒的漫溢沉積物，也可能伴有沼澤和低洼湖泊沉積。綜上認(rèn)為，在這一古地貌控制下，寬淺型湖盆背景下發(fā)育的辮狀河三角洲，以辮狀河三角洲平原發(fā)育為特征[28]，結(jié)合取芯及測(cè)井資料，可以證實(shí)合川地區(qū)砂體基本均為分流河道所形成(圖6)。

圖2　地震測(cè)線1剖面(見(jiàn)圖1)須二段頂?shù)捉缣卣鱂ig.2　Top and bottom boundaries feature of the second member of Xujiahe Formation in seismic section 1(Fig.1)

圖3　合川地區(qū)須一、須二段地層壓實(shí)校正前后厚度相關(guān)圖A.散點(diǎn)圖；B.折線圖Fig.3　The correlogram of total strata thickness before and after decompaction correction of the first and second member of Xujiahe Formation in Hechuan area

圖4　合川地區(qū)須家河組沉積前古地貌圖Fig.4　The palaeogeomorphological feature before Xujiahe Formation deposit in Hechuan area

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，巖溶微地貌差異對(duì)砂體分配和堆積控制作用極為明顯，巖性及巖相的變化正是這種局部微地貌的差異所造成的，由此可建立合川地區(qū)須二段沉積初期在古地貌基礎(chǔ)上的充填概念模式(圖7)。如圖7所示，在沉積初期，隨著基準(zhǔn)面的相對(duì)上升，在巖溶溝谷及洼地率先沉積粗粒分流河道砂體，將洼地與溝谷逐漸填平(圖7A)。在洪泛期，河水漫溢至河道兩側(cè)高地，流面變寬、流速下降，使兩側(cè)高地沉積了細(xì)粒分流間灣/河漫沼澤沉積物，形成溝谷富砂且厚度大、高地富細(xì)粒沉積物但厚度小的沉積特征(圖7B)。隨后基準(zhǔn)面下降，繼續(xù)在溝谷沉積粗粒砂質(zhì)沉積(圖7C)；而在下一期基準(zhǔn)面上升至最大湖泛期，粗粒物源退積，以發(fā)育細(xì)粒湖泛泥質(zhì)沉積物為特征(圖7D)。之后，隨著基準(zhǔn)面相對(duì)下降，再次出現(xiàn)溝谷富砂、相鄰高地富細(xì)粒沉積物的特征(圖7E)。這樣的基準(zhǔn)面升降過(guò)程反復(fù)發(fā)生，且總體處于相對(duì)上升階段時(shí)，砂體就會(huì)相互疊置，并且沿兩側(cè)古地貌高地逐層超覆，地貌逐漸被填平，從而形成了古地貌低部位粗粒砂質(zhì)沉積物所占厚度及比例較大，高部位細(xì)粒砂質(zhì)及泥質(zhì)沉積物增多，粗粒砂質(zhì)沉積物所占厚度及比例較小的特征。同時(shí)，古地貌低部位往往較高部位地層厚度大、發(fā)育齊全，在古地貌高部位地層較薄，且或多或少具有一定程度的沉積缺失現(xiàn)象(圖7F)。

圖5　合川地區(qū)橫切溝谷剖面上古地貌對(duì)須家河組地層充填及砂體分布的控制A.橫切溝谷剖面上溝谷充填粗粒砂質(zhì)沉積物；B. 2地震測(cè)線剖面(見(jiàn)圖1)上溝谷內(nèi)地層向兩側(cè)高地上超F(xiàn)ig.5　Palaeogeomorphology controls the Xujiahe Formation filling and sand-body distribution along the crosscut valley section in Hechuan area

圖6　合川149井單井綜合柱狀圖Fig.6　Single well integrated histogram(Well Hechuan 149)

圖7　合川地區(qū)橫切溝谷剖面早期地層充填概念模型1.水體；2.沉積期地貌；3.粗粒分流河道砂體；4.細(xì)粒分流河道砂體；5.分流間細(xì)粒沉積物；6.湖泛泥巖；7.第一次基準(zhǔn)面升降充填地層；8.第二次基準(zhǔn)面升降充填地層；9.最大湖泛面；10.層序界面；11.上升半旋回；12.下降半旋回Fig.7　Early strata filling conceptual model along the crosscut valley section in Hechuan area

4　高分辨率層序地層特征及演化模式

4.1層序劃分

如上所述，可以看出合川地區(qū)須二段富砂地層早期的形成不受湖水波浪作用的直接控制，不發(fā)育湖泊作用為主的灘壩砂體，但是湖平面對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)面升降變化是層序形成的不可或缺的條件，正是由于基準(zhǔn)面頻繁的升降變化，才可能導(dǎo)致可容空間大小交替出現(xiàn)，從而地層逐漸向高地超覆并覆蓋整個(gè)合川地區(qū)。因此本次研究基于古地貌對(duì)地層充填的控制模式(圖7)，采用高分辨率層序地層學(xué)方法，在識(shí)別出不同級(jí)次基準(zhǔn)面旋回層序界面及湖泛面的基礎(chǔ)上，將合川地區(qū)須一段、須二段分別劃分為2個(gè)長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回層序LSC1、LSC2，再進(jìn)一步根據(jù)巖芯、測(cè)井資料將須二段(LSC2)劃分為6個(gè)中期基準(zhǔn)面旋回，自下至上分別為MSC1-MSC6(圖6)。

4.2層序界面特征

4.2.1長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回層序界面特征

合川地區(qū)須一段(LSC1)、須二段(LSC2)的頂?shù)捉缑娴卣鹌拭嫣卣魅鐖D2所示，須一段底界為雷口坡組頂部削截面，頂部上超于雷口坡組頂部不整合面之上，須二段底部在北西方向靠近湖盆中心一側(cè)局部表現(xiàn)為與須一段的整合接觸，在向南東方向變?yōu)榕c雷口坡組頂部的角度不整合接觸，頂部與須三段在研究區(qū)表現(xiàn)為整合接觸。

在巖性上，層序界面即為不整合面和沉積轉(zhuǎn)換面，此界面代表基準(zhǔn)面從下降到上升的轉(zhuǎn)換。合川地區(qū)LSC1、LSC2長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回界面表現(xiàn)為巖性突變面及由粗碎屑進(jìn)積式組合向細(xì)碎屑退積式組合的轉(zhuǎn)換面。LSC1底界泥巖與下伏雷口坡組頂界灰?guī)r呈突變接觸(圖8A)。LSC2為辮狀河三角洲平原分流河道大套砂巖夾薄層泥巖，其底部層序界面在研究區(qū)不同位置表現(xiàn)出不同的特征，在北部古地貌低部位，LSC2底部與LSC1頂部為砂巖沖刷接觸，呈漸變過(guò)渡(圖8B)，層序界面表現(xiàn)為侵蝕沖刷面；在南方古地貌高部位，LSC2底部砂巖與雷口坡組頂部碳酸鹽巖呈突變接觸(圖8C)，LSC2頂部層序界面之下為粗碎屑砂巖沉積，界面之上為湖平面快速上升形成的細(xì)粒退積沉積段，代表了水體由淺到深快速的轉(zhuǎn)變(圖8D、圖8E)。

4.2.2中期基準(zhǔn)面旋回層序界面特征

LSC2內(nèi)部更高頻的中期基準(zhǔn)面旋回層序界面在巖性上主要表現(xiàn)為砂巖與湖泛泥巖的突變接觸以及沖刷面兩種形式(圖9)，也均反映水體由淺到深、由進(jìn)積式組合向退積式組合的轉(zhuǎn)換。

在電性上，中期基準(zhǔn)面旋回層序界面表現(xiàn)為兩種形式，一種為GR曲線由齒化漏斗或齒化箱形正向漂移突變?yōu)榈头凝X化箱型和漏斗形(圖10A)，反映了一種水體快速加深、沉積物供應(yīng)不足、基準(zhǔn)面快速上升的特征；另一種為GR曲線由微齒化箱型逐漸過(guò)渡為齒化箱形—鐘形(圖10B)，界面自然過(guò)渡，反映水體上升速度緩慢或沉積物供應(yīng)充足，基準(zhǔn)面緩慢上升的特征。

4.3最大湖泛面

LSC2最大湖泛面在地震剖面上對(duì)應(yīng)高連續(xù)強(qiáng)振幅的反射結(jié)構(gòu)特征(圖5B)，可以明顯追蹤到一套俗稱為“腰帶子”的凝縮層[30]。在巖性和電性剖面上，對(duì)應(yīng)MSC4初期一套暗色泥巖及GR最大值處，代表基準(zhǔn)面上升到最高點(diǎn)；LSC2內(nèi)部中期基準(zhǔn)面旋回最大湖泛面表現(xiàn)為暗色泥巖或粉砂質(zhì)泥巖，對(duì)應(yīng)GR均為最大值(圖6)。

圖8　合川地區(qū)不同地段LSC1、LSC2層序界面的巖性響應(yīng)特征A.界面下為灰?guī)r，界面上為湖泛泥巖；B. 界面下為分流河道砂巖，界面上為分流河道砂巖；C. 界面下為灰?guī)r，界面上為分流河道砂巖；D. 界面下為分流河道砂巖，界面上為湖泛泥巖；E. 界面下為分流河道砂巖，界面上為湖泛泥巖Fig.8　Lithological response to LSC1 and LSC2 sequence boundaries in different sectors of Hechuan area

圖9　合川地區(qū)LSC2內(nèi)部中期旋回層序界面的巖性響應(yīng)特征A.沖刷面及沖刷泥礫，合川001-69井，須二段，2 141.56 m；B.沖刷面及沖刷泥礫，合川149井，須二段，2 390.3 m；C.湖泛泥巖，合川149井，須二段，2 377.1 m；D.湖泛泥巖，合川149井，須二段，2 363.5 m。Fig.9　Lithological response to mid-term base-level cycle sequence boundary of LSC2 in Hechuan area

圖10　合川地區(qū)LSC2內(nèi)部中期旋回層序界面的電性特征A.合川102井層序界面典型電性特征；B. 羅11井層序界面典型電性特征Fig.10　Electrical characteristic of mid-term base-level cycle sequence boundary of LSC2 in Hechuan area

4.4層序地層特征

在識(shí)別基準(zhǔn)面旋回層序界面與最大湖泛面特征及單井層序劃分的基礎(chǔ)上，對(duì)合川地區(qū)須二段進(jìn)行連井層序?qū)Ρ?，確定層序地層特征及演化模式，以位于工區(qū)東部、走向北西—南東向的合川148—合川146—合川136—合川2—合川125—合川134井剖面(圖11)，以及橫跨整個(gè)工區(qū)、走向北東—南西向的合川132—合川130—合川144—合川5—合川145—合川128—羅11—廣探1井剖面(圖12)為例進(jìn)行分析。

圖11　合川地區(qū)須二段北西—南東向連井層序?qū)Ρ绕拭?.上升半旋回；2.下降半旋回；3.粗砂巖；4.中砂巖；5.細(xì)砂巖；6.粉砂巖；7.泥巖；8.辮狀河三角洲平原主分流河道；9.辮狀河三角洲平原次級(jí)分流河道；10.濱淺湖；11.分流間/河漫Fig.11　Sequence correlation section of the second member of Xujiahe Formation along the northwest-southeast direction in Hechuan area

圖12　合川地區(qū)須二段北東—南西向連井層序?qū)Ρ绕拭?.上升半旋回；2.下降半旋回；3.粗砂巖；4.中砂巖；5.細(xì)砂巖；6.粉砂巖；7.泥巖；8.辮狀河三角洲平原主分流河道；9.辮狀河三角洲平原次級(jí)分流河道；10.濱淺湖；11.分流間/河漫Fig.12　Sequence correlation section of the second member of Xujiahe Formation along the northeast-southwest direction in Hechuan area

如圖11所示，從沿古地貌傾覆方向的連井剖面可以看出，LSC2總體為一個(gè)湖侵到湖退的過(guò)程，MSC1、MSC2、MSC3及MSC4早期對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)面上升半旋回，地層向南東高地逐層超覆；MSC4后期、MSC5、MSC6對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)面下降半旋回。

從橫切古地貌溝谷方向的連井剖面(圖12)可以看出，沉積初期MSC1、MSC2、MSC3地層向兩側(cè)古地貌高地逐層超覆，MSC4早期達(dá)到LSC2最大湖泛期，MSC4沉積后基本將古地貌完全覆蓋，MSC5、MSC6地層厚度變化不大。

4.5層序地層演化模式

通過(guò)以上對(duì)合川地區(qū)須二段層序地層的研究，建立了該區(qū)須二段層序地層演化模式，分別為長(zhǎng)期基準(zhǔn)面上升期(大致等同于MSC1、MSC2、MSC3)沉積演化階段和長(zhǎng)期基準(zhǔn)面下降期(大致等同于MSC4、MSC5、MSC6)沉積演化階段模式(圖13)。

4.5.1長(zhǎng)期基準(zhǔn)面上升期沉積演化模式

MSC1沉積相類型及展布強(qiáng)烈受控于下伏的巖溶古地貌，在靠近物源的巖溶古地貌低地和峽谷部位主要發(fā)育辮狀河道及少量的河漫沉積；辮狀河道入湖后，進(jìn)積至淺水湖盆，由于湖盆水體淺，水動(dòng)力弱，三角洲主要表現(xiàn)為河流作用為主，進(jìn)而形成向前快速推進(jìn)的辮狀河三角洲，并且以辮狀河三角洲平原為主，以分流河道疊置遷移為特色。隨著基準(zhǔn)面的上升，MSC2總體上向高地超覆，辮狀河三角洲平原面積向高地?cái)U(kuò)大。到MSC3沉積期，沉積相特征及展布仍然受控于巖溶古地貌和基準(zhǔn)面的升降，其辮狀河三角洲平原面積進(jìn)一步向西、南、東北高地不斷擴(kuò)大，僅有南部部分高地未沉積。整個(gè)長(zhǎng)期基準(zhǔn)面上升期地層厚度北西厚，向南東高地逐漸減薄，總體向上粒度逐漸變細(xì)。

天線組合由接收天線、發(fā)射天線、低噪放、電纜等幾部分組成。為了貫徹模塊化、通用化要求，設(shè)計(jì)了一塊結(jié)構(gòu)安裝板，將各部分集成為一個(gè)天線組合，形成通用天線模塊，可以根據(jù)不同的任務(wù)需求采用不同的安裝方式，以減少安裝調(diào)試過(guò)程中的工作量。天線組合結(jié)構(gòu)方案如圖7所示。

4.5.2長(zhǎng)期基準(zhǔn)面下降期沉積演化模式

在MSC4沉積早期湖侵達(dá)到了最大湖泛面，巖性上可以看到一套較純的暗色湖侵泥巖，除南部部分高地外，基本覆蓋了整個(gè)合川地區(qū)。在南東方向遠(yuǎn)離湖盆中心的位置過(guò)渡為分流河道所形成的砂質(zhì)沉積。最大湖泛沉積之后，LSC2進(jìn)入了基準(zhǔn)面下降期的發(fā)育階段，MSC5沉積期工區(qū)全部被辮狀河三角洲平原所占據(jù)，分流河道廣泛發(fā)育。MSC6沉積期物源供給十分充足，研究區(qū)依然以辮狀河三角洲平原水上分流河道為主。整個(gè)長(zhǎng)期基準(zhǔn)面下降期發(fā)育進(jìn)積式辮狀河三角洲，粒度逐漸向上變粗。由于是辮狀河三角洲平原分流河道快速向前進(jìn)積，辮狀河三角洲前緣很小，基本不發(fā)育，在地震剖面上上超現(xiàn)象消失。長(zhǎng)期基準(zhǔn)面下降期分流河道分布范圍完全覆蓋了整個(gè)合川地區(qū)，整體厚度依然是北西厚南東薄，但差距不大。長(zhǎng)期基準(zhǔn)面下降半旋回沉積后，須二段填平補(bǔ)齊過(guò)程基本完成。

4.6層序地層成因

研究區(qū)須家河期發(fā)育前陸盆地，前陸盆地是大陸巖石圈受上覆逆沖推覆體加載引起撓曲變形而形成的邊緣坳陷盆地，其形成主要與區(qū)域上的構(gòu)造擠壓應(yīng)力和地貌載荷引起的撓曲作用有關(guān)[31]。須一段沉積后，由于地殼深部調(diào)整作用引起的構(gòu)造反轉(zhuǎn)使得龍門山開(kāi)始形成逆掩席體，對(duì)巖石圈的驟加載荷導(dǎo)致研究區(qū)的巖石圈下拗，巖石圈的剛度決定了下拗以撓曲的方式實(shí)現(xiàn)[32]。須二段早期，龍門山逆掩席體使巖石圈彎曲，引起前緣坳陷，區(qū)域性可容空間增大，沉降速率大于沉積速率，湖平面上升，盆地處于欠補(bǔ)償狀態(tài)[33]。合川地區(qū)處于前陸斜坡位置，下降幅度較中心小，但趨勢(shì)一致，因此沉積了一套基準(zhǔn)面上升期向上逐漸變細(xì)的、以退積式辮狀河三角洲為主的地層。須二段晚期，由于構(gòu)造沉降速率減慢，來(lái)自于盆地周緣古老山系及古隆起的剝蝕作用速率超過(guò)沉降速率，并且此時(shí)的古氣候表現(xiàn)為溫和干燥的特征[34-35]，湖平面下降，沉積物供應(yīng)量加大，可容空間減小，沉積物向湖盆中心進(jìn)積，形成了一套基準(zhǔn)面下降期以進(jìn)積式辮狀河三角洲為主的地層。在構(gòu)造靜止期，地殼應(yīng)力松弛發(fā)生回彈上隆，在盆地邊緣形成微角度不整合—侵蝕不整合，標(biāo)志著一次構(gòu)造事件結(jié)束和層序界面的形成。

圖13　合川地區(qū)須二段層序演化模式Fig.13　Evolution model of sedimentary sequence of the second member of Xujiahe Formation in Hechuan area

5　高分辨率層序格架內(nèi)儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”分布預(yù)測(cè)

在以上對(duì)層序地層詳細(xì)研究的基礎(chǔ)上，于大工區(qū)范圍層序格架內(nèi)對(duì)儲(chǔ)層分布進(jìn)行預(yù)測(cè)?？紤]到層序在工區(qū)分布的完整性及基礎(chǔ)資料的豐富程度，以研究條件最好的MSC3層序?yàn)槔?/p>

如前所述，本次工作的層序劃分是基于古地貌控制的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，在MSC3沉積時(shí)，由于依然受到繼承性古地貌的影響，在古地貌低部位，層序厚度較大，沉積相對(duì)粗粒的骨架砂體，其所占比例及厚度較大；而在古地貌相對(duì)高部位，層序厚度較小，整體上細(xì)粒砂質(zhì)、泥質(zhì)沉積物所占比例較大，粗粒骨架砂體所占比例及厚度較小，即骨架砂體在古地貌上具有“低厚高薄”的特征。因此在MSC3層序格架內(nèi)，以全取芯井觀察所建立的測(cè)井響應(yīng)特征對(duì)平面上各井點(diǎn)中—粗砂巖骨架砂體進(jìn)行識(shí)別，并統(tǒng)計(jì)其累計(jì)厚度，根據(jù)古地貌—骨架砂體的相關(guān)性，繪制出了MSC3骨架砂體的厚度等值線圖(圖14)。如圖14所示，骨架砂體相對(duì)較厚區(qū)域分布于古地貌的洼地、溝谷地區(qū)，整體呈南北向條帶狀交織展布。

對(duì)外圍構(gòu)造區(qū)儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)存在較多“甜點(diǎn)”區(qū)域，合川148井區(qū)以北儲(chǔ)層厚度最大，可達(dá)12 m以上；在羅2井區(qū)與羅11井區(qū)之間、合川145井區(qū)以東、華西1井區(qū)、潼2井區(qū)、潼南117井區(qū)等區(qū)域儲(chǔ)層厚度也在10 m以上。

綜上所述，這樣的方法實(shí)現(xiàn)了從大面積分布的砂體中提取物性較好的骨架砂體，同時(shí)骨架砂體的展布預(yù)測(cè)也是基于沉積學(xué)原理的分析上實(shí)現(xiàn)的，所以在此基礎(chǔ)上得到的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果具有科學(xué)的理論支撐，可信度相對(duì)較高，可直接應(yīng)用于區(qū)域油氣勘探部署。這一研究思路方法可供富砂致密砂巖儲(chǔ)層，特別是井網(wǎng)稀疏、地震資料豐富但分辨率有限的地區(qū)研究參考。

圖15　MSC3儲(chǔ)層厚度與骨架砂體厚度相關(guān)散點(diǎn)圖Fig.15　The correlogram of reservoir thickness and skeletal sand-body thickness of MSC3

圖16　橫切溝谷剖面MSC3儲(chǔ)層分布概率模式圖Fig.16　The mode pattern of reservoir distribution probability of MSC3 along the crosscut valley section

圖17　MSC3儲(chǔ)層厚度等值線圖1.井位；2.尖滅線；3.等值線；4.研究區(qū)邊界；5.比例尺；6.主體構(gòu)造區(qū)范圍；7.儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)區(qū)Fig.17　The isopachous map of MSC3 reservoir

6　結(jié)論

以四川盆地中部合川地區(qū)須家河組二段為例，探索從基于古地貌控制下的高分辨率層序地層學(xué)角度來(lái)展開(kāi)富砂致密砂巖地層層序劃分及儲(chǔ)層甜點(diǎn)預(yù)測(cè)研究。

(1) 采用印模法恢復(fù)了須家河組沉積前的古地貌，在橫切古地貌溝谷方向的連井剖面可觀察到古地貌對(duì)于砂巖內(nèi)部具有分異作用，同時(shí)在橫切溝谷方向地震剖面上可觀察到在古地貌相對(duì)低洼處地層向兩側(cè)高地超覆的現(xiàn)象，由此建立了研究區(qū)須二段沉積初期在古地貌基礎(chǔ)上的地層充填概念模式。古地貌低部位以發(fā)育粗粒砂質(zhì)沉積物為主，所占厚度及比例較大，高部位細(xì)粒砂質(zhì)及泥質(zhì)沉積物增多，粗粒砂質(zhì)沉積物所占厚度及比例較?。煌瑫r(shí)，古地貌低部位往往較高部位地層厚度大、發(fā)育齊全，在古地貌高部位地層較薄，且或多或少具有一定程度的沉積缺失現(xiàn)象。

(2) 在地層充填模式的指導(dǎo)下，采用高分辨率層序地層學(xué)方法將合川地區(qū)須一段、須二段劃分為2個(gè)長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回序LSC1、LSC2，進(jìn)一步將LSC2自下至上劃分為6個(gè)中期基準(zhǔn)面旋回MSC1、MSC2、MSC3、MSC4、MSC5、MSC6。

(3) LSC2上升半旋回由MSC1、MSC2.、MSC3組成，整體發(fā)育退積式辮狀河三角洲，向上粒度逐漸變細(xì)；在MSC4沉積早期，達(dá)到了最大湖泛面，下降半旋回由MSC4、MSC5、MSC6組成，發(fā)育進(jìn)積式辮狀河三角洲，整體粒度向上變粗。MSC6沉積后，須二段填平補(bǔ)齊過(guò)程基本完成。

(4) 在層序格架內(nèi)，以MSC3為例，基于古地貌的控制編制出骨架砂體等厚圖，并建立骨架砂體厚度與儲(chǔ)層厚度的相關(guān)性，實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)層平面展布預(yù)測(cè)。儲(chǔ)層總體發(fā)育于古地貌相對(duì)低洼的地區(qū)，展布趨勢(shì)整體呈條帶狀交織，厚度較大的區(qū)域呈斑塊、甜點(diǎn)狀分布。

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35徐兆輝，汪澤成，胡素云，等. 四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組沉積時(shí)期古氣候[J]. 古地理學(xué)報(bào)，2010，12(4)：415-424. [Xu Zhaohui, Wang Zecheng, Hu Suyun, et al. Paleoclimate during depositional period of the Upper Triassic Xujiahe Formation in Sichuan Basin[J]. Journal of Palaeogeography, 2010, 12(4): 415-424.]

Using High Resolution Sequence Stratigraphy to Study the Framework of Sand-rich Strata and Predict the Sweet Spots of Reservoir: Taking Xujiahe Formation in Hechuan area, Sichuan Basin as example

ZHONG Yuan1,2LIU Hong2,3TAN XiuCheng1,2,3LIAN ChengBo1,2LIAO JiJia2LIU MingJie2HU Guang2CAO Jian4

(1. State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation(Southwest Petroleum University), Chengdu 610500, China;2. Department of Earth Science and Technology, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China;3. Branch of Deposition and accumulation, PetroChina Key Laboratory of Carbonate Reservoir (Southwest Petroleum University), Chengdu 610500, China;4. School of Earth Sciences and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210023, China)

The prediction of the sweet spots of sand-rich tight sandstone reservoir has been both important and difficult in the field. This paper, taking the 2nd member of Xujiahe Formation in Hechuan, Central Sichuan Basin as an example, explores this issue by employing high resolution sequence stratigraphy controlled by successive palaeogeomorphology. Based on the recovery of the karst ancient landform of Leikoupo Formation before the 2nd Member of Xujiahe Formation deposition, it is suggested that the sedimentary filling was controlled by successive karst ancient landform, and the formation filling pattern where the sand bodies in the 2nd Member of Xujiahe Formation overlapped highland on the periphery gradually. With the guidance of this pattern and high-resolution sequence stratigraphy, by identifying sequence boundary and flooding surface types in varying degrees and integrating seismic, logging and core data, the 2nd Member of Xujiahe Formation is divided into 1 long-term base-level cycle which includes 6 mid-term base-level cycles, namely MSC1 to MSC 6. Overall, MSC1 - MSC3 are characterized by the development of retrogradational braided river delta that overlaps southeastwards and is identified as rising semi-cycle; it switches to descending semi-cycle in the maximum flooding surface in MSC4; MSC4 - MSC6 are characterized by the development of progradational braided river delta, with the particle size gradually becoming coarser upwards. Taking MSC3, the most informative cycle, as an example, the correlation between ancient land form, sequence thickness, sand body thickness, sand body physical property and sweet spot distribution is established and the sweet spot distribution areas of favorable reservoirs are predicted. The insights and methods indicated in the paper are of reference value for the study of sand-rich tight sandstone reservoirs, and particularly the study of areas with thinly scattered well network, informative seismic data but limited resolution. Some findings can be directly applied to regional oil & gas exploration and development.

tight oil and gas; palaeogeomorphology; high resolution sequence stratigraphy; base level cycle; reservoir sweet spot; Xujiahe Formation; Hechuan area; Sichuan Basin

A

1000-0550(2016)04-0758-17

10.14027/j.cnki.cjxb.2016.04.016

2016-03-14； 收修改稿日期： 2016-04-19

國(guó)家科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目(2016ZX05002006-005)；國(guó)家自然科學(xué)青年基金(41502147)[Foundation: National Science and Technology Major Projects, No.2016ZX05002006-005; National Natural Science Foundation of China, No.41502147]

鐘原男1988出生博士?jī)?chǔ)層地質(zhì)E-mail: andylan66@126.com

譚秀成男教授E-mail: tanxiucheng70@163.com

P539.2