陳孝全，邢鳳存，胡華蕊，侯明才，陸永潮

(1.成都理工大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川 成都 610059；2.成都理工大學(xué) 沉積地質(zhì)研究院，四川 成都 610059；3.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 構(gòu)造與油氣資源教育部重點實驗室，湖北 武漢 430074；4.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 資源學(xué)院，湖北 武漢 430074)

引 言

國內(nèi)碳酸鹽巖油氣勘探突破不斷，其中尤以四川盆地最為突出，在四川盆地碳酸鹽巖層系相繼取得了多個油氣勘探重大突破[1-5]，如：在川東北地區(qū)上二疊統(tǒng)長興組—下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組臺地邊緣帶發(fā)現(xiàn)普光特大型氣田[1]、羅家寨氣田、龍崗氣田和元壩氣田等多個大中型氣田群；在川中古隆起區(qū)[1-2](也有學(xué)者稱為樂山-龍女寺古隆起[4])發(fā)現(xiàn)了震旦系—寒武系特大型氣田[2，4-6]，并已進(jìn)一步識別出磨溪、龍女寺和高石梯等3個寒武系龍王廟組主要含氣區(qū)，展示了該區(qū)萬億立方米特大氣區(qū)的勘探潛力[3]。目前在川西和川西北地區(qū)的二疊系棲霞組、茅口組以及三疊系雷口坡組也相繼發(fā)現(xiàn)了碳酸鹽巖氣田群，這些都證明了四川盆地碳酸鹽巖層系具有形成多個大型天然氣田群的優(yōu)越條件，并預(yù)示著可觀的油氣勘探潛力。這些碳酸鹽巖大中型氣田儲層總體以白云石化生物礁灘儲層、顆粒灘儲層、巖溶儲層以及它們之間的疊合為主，顆粒灘儲層顯得更為突出，普光特大型氣田主要以飛仙關(guān)組臺緣白云石化鮞粒灘儲集體為主，川中古隆起區(qū)特大型氣田龍王廟組主要以白云石化顆粒灘儲集體為主。前人針對普光地區(qū)飛仙關(guān)組鮞灘和川中古隆起區(qū)龍王廟組顆粒灘儲層的沉積和儲層綜合特征等作了很多研究[1-13]，但尚未見對兩個地區(qū)的儲層特征開展系統(tǒng)的類比研究。

本文以普光地區(qū)飛仙關(guān)組一段、二段臺緣鮞粒灘和川中古隆起區(qū)寒武系第二統(tǒng)龍王廟組顆粒灘儲集體為主要研究對象，將從沉積背景、沉積結(jié)構(gòu)差異以及后期改造的差異性等方面進(jìn)行類比分析，進(jìn)而探討四川盆地碳酸鹽巖顆粒灘特大型氣田儲層形成的相似性和差異性，并提煉出規(guī)律性，以期為下一個大型—特大型顆粒灘相關(guān)油氣田的發(fā)現(xiàn)提供一定的參考。

1 沉積背景、環(huán)境、過程及結(jié)構(gòu)特征類比

1.1 構(gòu)造和生物事件背景類比

川東北地區(qū)飛仙關(guān)期處于峨眉地裂運動[14]末期，并處于開江—梁平陸棚的總體沉降階段。在這種背景條件下，形成了開江—梁平深水陸棚以及城口—鄂西海槽西側(cè)等多排臺緣顆粒灘帶，而普光地區(qū)則主要處于開江—梁平深水陸棚的東側(cè)邊緣區(qū)(圖1)，圖1中顯示該部位隱伏斷裂的繼承性特點。該時期處于P-T生物大滅絕事件之后的最早沉積階段，因此，動物活動記錄不明顯，臺緣帶也主要受一些藍(lán)綠藻類活動影響。

在經(jīng)歷了晚震旦世—早寒武世多期成洼(槽)構(gòu)造運動[15-17]之后，川西地區(qū)古隆起逐漸形成，并向東部逐漸生長，在這種古隆起總體隆升的背景條件下，在古隆起的東側(cè)、東北以及東南形成了環(huán)古隆起區(qū)的水下高能顆粒灘沉積區(qū)。從圖2中可以看出，寒武系頂拉平顯示拉張槽發(fā)育區(qū)之上的地層具有明顯的褶皺變形特征，而其上部和東部形成高能顆粒灘發(fā)育區(qū)，這反映早期斷裂的活動對古隆起的發(fā)育及顆粒灘的分布具有一定的影響。姚根順等[2]認(rèn)為華鎣山斷裂、安平店斷裂及高石梯斷裂3個斷裂對該古隆起區(qū)顆粒體發(fā)育具有明顯的階梯狀控制作用。從生物事件來看，該時期處于寒武紀(jì)生物大爆發(fā)之后，但從該區(qū)的龍王廟組薄片觀察，主要是藻類等生物影響，未見明顯無脊椎動物化石生物影響。

綜上，認(rèn)為兩者沉積期構(gòu)造背景條件具有明顯的早期斷裂活動特征，但一個處于古隆起隆升階段，一個處于沉降階段，而古生物的影響總體都是以藻類影響為主(表1)。

1.2 沉積特征

1.2.1 沉積環(huán)境特征

(1)發(fā)育部位的差異及陸源物質(zhì)的影響程度

除上述構(gòu)造背景具有一定的差異性外，顆粒灘沉積其所處的古地理位置也存在一定的差異性。普光地區(qū)鮞粒灘主要分布在孤立臺地的臺緣西側(cè)臺地邊緣地區(qū)，為臺地邊緣高能顆粒灘沉積，由于與陸地之間有開江—梁平深水陸棚相隔(圖1)，因此，很難接受陸源粗碎屑沉積物供給。

川中古隆起部位的龍王廟組顆粒灘沉積則主要位于古隆起的斜坡區(qū)，鉆井揭示該區(qū)具有陸源碎屑巖和碳酸鹽巖的混合沉積特征，這反映研究區(qū)易受陸源碎屑巖供給影響，同時也說明該區(qū)與陸地相連，且具有近濱岸的特點，加之其東北、東側(cè)和東南側(cè)與局限臺地橫向連接，且上揚子的東部和東南部外圍有臺緣帶和深水區(qū)分布，因此，結(jié)合顆粒灘形成需要高波浪能的背景條件，認(rèn)為該部位顆粒灘歸于潮緣灘沉積更為合理。

(2)沉積環(huán)境的繼承性

從沉積環(huán)境繼承性來看，普光地區(qū)早三疊世飛仙關(guān)期與晚二疊世長興期的開江陸棚區(qū)分布部位重合，其鮞粒灘主要發(fā)育臺緣高能帶，且明顯繼承了上二疊統(tǒng)長興組臺緣生物礁灘帶的高能部位(圖1)。而川中古隆起區(qū)龍王廟組顆粒灘沉積區(qū)之下主要為滄浪鋪組的淺水陸棚沉積，從整體上看，也具有一定的沉積環(huán)境向上變淺的繼承性和延續(xù)性，同時，其明顯受西側(cè)陸源物質(zhì)影響及東部局限臺地水體環(huán)境影響(圖2)。因此，對比認(rèn)為兩者均具有明顯的環(huán)境繼承性特點。但總體上，后者主要表現(xiàn)為水體向上變淺的特點，而前者沉積早期與長興組沉積期水體深度差異不明顯。

(3)水動力條件及沉積期—準(zhǔn)同生期暴露特點

顆粒灘沉積需要高能的波浪水動力條件，因此，兩個地區(qū)都具有處于高波浪能量改造的共性特點。川中古隆起龍王廟組沉積期由于與陸地相連，可能還受到較強(qiáng)的潮汐流作用影響，而現(xiàn)有研究尚未揭示普光地區(qū)飛仙關(guān)組臺緣鮞粒灘沉積過程中受到較強(qiáng)的潮汐作用影響。由于兩個地區(qū)處于淺水區(qū)，因此，在準(zhǔn)同生期階段往往易暴露于水面之上，這為準(zhǔn)同生期溶蝕作用提供了有利條件。

圖1 普光地區(qū)飛仙關(guān)組臺地邊緣顆粒灘沉積展布特征Fig.1 Distribution characteristics of ooite shoal deposition in the Lower Triassic Feixianguan Formation in Puguang area

特征普光地區(qū)飛仙關(guān)組一段和二段川中古隆起區(qū)龍王廟組相近性早期斷裂活動沉積前存在斷裂活動構(gòu)造繼承性均具有繼承性水動力條件高波浪能量帶沉積背景、環(huán)境、過程及結(jié)構(gòu)特征生物活動緊鄰P-T生物滅絕界面之上,區(qū)內(nèi)主要以藻類為主寒武紀(jì)生物大爆發(fā)后,區(qū)內(nèi)主要以藻類為主環(huán)境局限性局限膏巖層接觸及頂部封蓋性東側(cè)與膏巖直接接觸,上部存在膏巖間隔性封蓋,頂部封蓋條件好上部和東側(cè)總體與膏巖直接接觸,頂部封蓋條件好后期改造云化程度和云化過程均以云化顆粒灘儲層體為主,準(zhǔn)同生期開始云化,具持續(xù)性,云化徹底油氣活動影響側(cè)下方油源充足,油氣充注溶蝕,古油藏后期總體保存好,后期油氣裂解和白云石重結(jié)晶,儲集空間釋放儲集巖類型以鮞粒灘云化產(chǎn)物為主,主要為粉晶-粗晶云巖及殘云鮞粒云巖為主,少量鮞粒灰?guī)r以顆粒灘云化產(chǎn)物為主,主要為細(xì)-粗晶云巖及殘余顆粒云巖孔隙類型白云巖主要以粒間和晶間(溶)孔,其次為微裂縫,鮞?；?guī)r主要以粒間和粒內(nèi)溶孔為主以(溶)孔(洞)為主,主要為粒間溶孔及晶間(溶)孔,其次為微裂縫儲層核心控制因素高能顆粒灘+強(qiáng)云化+早期油氣充注溶蝕和孔隙保護(hù)及晚期裂解釋放差異性構(gòu)造部位開江梁平陸棚東側(cè)環(huán)川西古隆起東緣構(gòu)造活動過程總體處于垂向沉降過程,沉積早期斷裂活動,隨后沉降減緩到不發(fā)育總體處于向東隆升過程,沉積期斷裂不活動,處于隆升背景,隆升過程一定程度受斷裂影響沉積環(huán)境與陸隔離,孤立臺地,延續(xù)了長興組臺緣格局與西部陸地相連,為潮緣部位沉積背景、環(huán)境、過程及結(jié)構(gòu)特征巖石類型主要以鮞粒為主內(nèi)碎屑和鮞?；旌峡臻g遷移結(jié)構(gòu)早期加積為主,晚期小幅東移向古隆起外圍前積遷移結(jié)構(gòu)明顯平面形態(tài)平行臺緣帶,近帶狀平行川中古隆起,近扇狀主體區(qū)分布面積集中,相對面積小發(fā)散,相對面積大(大于5 000 km2[5];大于20 m的為6 510 km2[4])儲層厚度(與顆粒灘厚度相當(dāng))相對大,一般在100～300 m,可達(dá)300 m以上相對小,12～65 m [4-5]物性特征孔隙度0.32%～28.86%,平均7.73%,滲透率≤3 354.697×10-3 μm2,平均65.588×10-3 μm2 [12]儲層巖心孔隙度平均值為4.78%,最大值為18.48%;滲透率介于(0.000 5～78.500 0)×10-3 μm2,平均4.240 0×10-3 μm2[4]后期改造埋深條件埋深大,顆粒灘主體層段的飛一段和飛二段一般在4 900～6 000 m總體持續(xù)淺埋,一般<4 000 m建設(shè)性流體油氣溶蝕和TSR溶蝕表生淡水、油氣和熱流體溶蝕

注：考慮普光地區(qū)飛仙關(guān)組顆粒灘儲層主要沿臺緣帶橫向分布，具有延伸長且連續(xù)的特點，僅該區(qū)面積不能代表顆粒灘整體規(guī)模，因此，未推算灘體分布面積，但可定性比較相對面積。

(4)沉積環(huán)境組合和水體的局限性

普光地區(qū)飛仙關(guān)組鮞粒灘沉積區(qū)東側(cè)與局限臺地和臺地蒸發(fā)巖(石膏沉積)等相連，即東側(cè)與高鹽度流體接觸，與西側(cè)開江梁平陸棚開放性水體環(huán)境相連(圖1)；川中古隆起龍王廟組顆粒灘沉積區(qū)西側(cè)與陸地毗鄰，東側(cè)與局限臺地和臺地蒸發(fā)巖相連，也具有東側(cè)與高鹽度流體直接接觸的條件。因此，總體上兩者均具有一定的沉積環(huán)境的局限特征及高鹽度流體的直接接觸條件(圖2)。

1.2.2 顆粒類型及巖性特征 普光地區(qū)飛仙關(guān)組顆粒灘沉積顆粒成分比較單一，主要以鮞粒為主，由于受到較強(qiáng)的白云石化作用的改造，其顆粒灘巖性主要以結(jié)晶白云巖、殘余鮞粒白云巖為主，弱云化區(qū)則主要為鮞粒云質(zhì)灰?guī)r等(圖3(a)，圖3(c))。

川中古隆起的龍王廟組顆粒灘沉積由于受到陸源物質(zhì)影響，有一定的陸源物質(zhì)混入，往往顆粒灘內(nèi)及顆粒灘層位間見陸源碎屑物質(zhì)，并且越靠近西側(cè)陸地區(qū)越明顯，而遠(yuǎn)離隆起區(qū)方向陸源物質(zhì)逐漸減少，主要以結(jié)晶云巖和殘余顆粒云巖等為主(圖3(b)，圖3(d))。從碳酸鹽巖顆粒成分分析，該區(qū)主要由內(nèi)碎屑和鮞粒構(gòu)成。與普光地區(qū)飛仙關(guān)組單一的鮞粒成分相比，川中古隆起區(qū)顆粒灘的顆粒成分顯得更為復(fù)雜。

圖2 四川盆地及周緣龍王廟組顆粒灘沉積展布特征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 沉積特征、形態(tài)及規(guī)模

(1)空間遷移性

兩個地區(qū)沉積體的空間遷移結(jié)構(gòu)具有明顯的差異性，從圖1地震剖面和連井對比剖面圖中可以看出，普光地區(qū)臺緣顆粒灘沉積受到隱伏斷裂控制，其高能帶分布總體穩(wěn)定，顆粒體沉積早期具有一定的加積沉積特征，而后期具有一定的向東遷移特點；圖2中川中古隆起龍王廟組顆粒灘沉積則具有明顯的向古隆起外圍遷移的特點。

(2)平面形態(tài)及分布規(guī)模

受顆粒灘體空間遷移差異性的影響，兩個地區(qū)顆粒灘沉積的平面分布形態(tài)和分布規(guī)模具有明顯的差異性。普光地區(qū)飛仙關(guān)組飛一、飛二段鮞粒灘沉積總體具有平行臺緣的帶狀展布形態(tài)，鮞粒灘東西向分布較窄，沉積面積較小，在這種背景條件下形成了較厚的鮞粒灘沉積，飛一段—至飛二段鮞粒灘沉積厚度最大可達(dá)到300 m以上，累計厚度普遍在100～300 m(圖1)。

圖3 普光地區(qū)飛仙關(guān)組鮞灘和川中古隆起區(qū)龍王廟組顆粒灘儲層巖性和孔隙結(jié)構(gòu)典型鏡下照片F(xiàn)ig.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

川中古隆起區(qū)的龍王廟組顆粒體，由于遷移結(jié)構(gòu)明顯，圍繞古隆起的東北、東部和東南地區(qū)形成了半環(huán)帶的扇形沉積體，其面積較大(圖2)，鄒才能等[5]計算的面積>5 000 km2，徐春春等[4]統(tǒng)計該地區(qū)厚度大于20 m的儲層(基本可以代表顆粒灘的分布面積)可達(dá)到6 510 km2[5]，杜金虎等[3]統(tǒng)計圍繞古隆起沉積的顆粒灘面積達(dá)8 700 km2。然而，相對普光地區(qū)加積型顆粒灘沉積，遷移結(jié)構(gòu)沉積的顆粒灘厚度相對較薄，一般在70 m以下，前人揭示的遷移結(jié)構(gòu)沉積的顆粒灘儲層厚度主要分布在12～64.5 m(65 m)[3-4]。

由于兩個地區(qū)儲層明顯受到顆粒灘的控制，因此，顆粒灘規(guī)模也直接反映了儲層的總體規(guī)模。

2 儲層巖性及后期改造特征類比

2.1 儲層巖性、孔隙類型及物性特征

普光地區(qū)飛仙關(guān)組一段和二段鮞粒灘儲層巖石類型以白云化的鮞粒灘產(chǎn)物為主，主要為粉晶-粗晶白云巖及殘余鮞粒云巖為主，少量弱白云化鮞?；?guī)r?？紫额愋团c巖性具有相關(guān)性，總體上白云巖主要以粒間和晶間(溶)孔為主(圖3(a)，圖3(c))，其次為微裂縫；弱云化鮞?；?guī)r則主要以粒間和粒內(nèi)溶孔為主，其次為微裂縫；儲層孔隙度介于0.32%～28.86%，平均7.73%，滲透率≤3 354.697×10-3μm2，平均65.588×10-3μm2[12](表1)。

川中古隆起龍王廟組以云化顆粒灘產(chǎn)物為主， 主要為細(xì)—粗晶白云巖及殘余顆粒白云巖?？紫额愋鸵?溶)孔(洞)為主， 主要為粒間溶孔及晶間(溶)孔(圖3(b)、圖3(d))， 其次為微裂縫；儲層巖心孔隙度平均4.78%， 最大值為18.48%；滲透率介于0.000 5～78.5×10-3μm2，平均值為4.24×10-3μm2[4](表1)。

總體上看，普光飛仙關(guān)組儲層物性略優(yōu)，而川中古隆起區(qū)表生巖溶溶蝕孔洞更為明顯。

2.2 埋深及后期構(gòu)造改造條件

相對川中的龍王廟組，普光地區(qū)飛仙關(guān)組鮞粒灘儲層埋深大，顆粒灘主體層段的飛一段和飛二段埋深一般在4 900～6 000 m；而川中古隆起區(qū)總體埋藏淺，埋深一般小于4 000 m，因受持續(xù)性的川中古隆起影響，該區(qū)未曾有過較大埋深。

從構(gòu)造條件上看，普光地區(qū)總體未經(jīng)歷過明顯的表生暴露影響，但后期構(gòu)造運動造成了該地區(qū)地層的構(gòu)造變形；而川中古隆起區(qū)由于后期經(jīng)歷了多期的構(gòu)造活動影響，尤其是加里東運動末期的影響，形成多期地表或近地表條件改造。但該區(qū)除了受部分?jǐn)嗔迅脑煊绊懲猓傮w上古隆起區(qū)的構(gòu)造背景相對穩(wěn)定。

2.3 主要儲層建設(shè)性成巖作用及后期流體改造

2.3.1 共性 兩個地區(qū)儲層形成和孔隙保存過程具有很多相似之處。首先，這兩個地區(qū)的顆粒灘沉積與膏巖及瀉湖的高鹽度沉積直接或間接相連，且經(jīng)歷了一定的準(zhǔn)同生期暴露過程，而這些都為白云石化作用的發(fā)生奠定了良好基礎(chǔ)，使得兩個地區(qū)顆粒灘均經(jīng)歷了強(qiáng)白云石化作用，白云石化較為徹底。兩個地區(qū)白云巖儲層普遍經(jīng)歷了早期的油氣充注過程(圖3)，而油氣充注帶來的有機(jī)酸有利于碳酸鹽巖的進(jìn)一步溶蝕，同時，油氣的進(jìn)入也抑制了其他流體的進(jìn)入，并使得孔隙不易被晶體礦物膠結(jié)充填。良好的膏巖蓋層條件使得古油藏得以良好保存，而后期古油藏原油的熱解和裂解、油氣濃縮成瀝青、輕組分遷移，使得早期油氣占據(jù)的部分空間被釋放。此外，兩個地區(qū)均經(jīng)歷了多期構(gòu)造破裂作用改造，對儲層物性的改善具有一定貢獻(xiàn)。綜合對比分析認(rèn)為，準(zhǔn)同生期暴露溶蝕、白云石化以及油氣的早期充注和后期原油裂解導(dǎo)致的孔隙空間釋放是兩個地區(qū)儲層形成和保存的核心共性條件。

以上的優(yōu)質(zhì)成藏條件組合和早期油氣充注后古油藏的良好保存條件，對研究區(qū)白云石化顆粒灘儲層的后期釋放和最終定型具有重要的保障作用。因此，可以認(rèn)為優(yōu)質(zhì)的成藏條件組合為優(yōu)質(zhì)儲層的最終形成提供了良好的時空條件。

2.3.2 差異性 兩個地區(qū)除了以上相似的儲層成巖作用和流體改造外，還具有自身的建設(shè)性成巖改造特點。普光地區(qū)飛仙關(guān)組一段和二段鮞粒灘經(jīng)歷了后期的TSR溶蝕改造[10]，川中古隆起龍王廟組則經(jīng)歷了加里東末期表生大氣淡水巖溶改造[4,18]以及后期熱流體的溶蝕改造(表1)。

3 啟示與討論

(1)高能顆粒灘的白云巖儲層不受埋深條件限制，為深部白云巖儲層的普遍存在提供了有效實例。

(2)顆粒灘沉積是兩個特大型碳酸鹽巖氣田儲層形成的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，其沉積結(jié)構(gòu)直接決定了灘體發(fā)育形態(tài)、規(guī)模及空間配置，進(jìn)而造成不同沉積結(jié)構(gòu)控制下的儲層的發(fā)育規(guī)模和形態(tài)結(jié)構(gòu)的差異性，因此，需要充分關(guān)注沉積結(jié)構(gòu)的差異性對儲層的影響。

(3)高能顆粒灘的白云石化是兩個特大型氣田優(yōu)質(zhì)儲層形成的核心成巖條件基礎(chǔ)，油氣的早期充注、良好的膏巖層封蓋及后期原油裂解確保了儲層的早期保存和后期釋放，說明優(yōu)質(zhì)的成藏條件組合為優(yōu)質(zhì)儲層的最終形成提供了良好的時空條件，而埋藏期不同溶蝕類型流體的改造促進(jìn)了儲層的進(jìn)一步優(yōu)化。