楊偉強 劉 正 陳浩如 蘭才俊 徐哲航 盧朝進 鄒華耀

1 中國石油大學(北京)油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249 2 中國石油大學(北京)地球科學學院，北京 1022493 中國地質(zhì)大學(武漢)資源學院，湖北武漢 430074

顆粒灘相碳酸鹽巖儲集層一直是世界油氣勘探領(lǐng)域的重點，現(xiàn)今已發(fā)現(xiàn)多個顆粒灘相大型油氣田，例如加瓦爾油田、四川普光氣田、中東南帕斯氣田等(Khalifa，2005；Sadooni，2005；馬永生等，2007；Tavakolietal.，2011)。

2012年，川中安岳地區(qū)龍王廟組發(fā)現(xiàn)了以磨溪8井為代表的多口日產(chǎn)百萬立方米天然氣的高產(chǎn)井，成為了新近發(fā)現(xiàn)的迄今為止中國單體規(guī)模最大的特大型海相碳酸鹽巖整裝氣田(魏國齊等，2015)。安岳氣田的勘探突破揭開龍王廟組的研究熱潮，多位學者研究發(fā)現(xiàn)顆粒灘相沉積是龍王廟組優(yōu)質(zhì)儲集層發(fā)育演化的地質(zhì)基礎(chǔ)，顆粒灘相物性普遍優(yōu)于其他相帶(金民東等，2014；劉樹根等，2014；張建勇等，2015；田艷紅等，2015；楊雪飛等，2015；任影等，2015；周進高等，2015；劉泠杉等，2016；杜金虎等，2016；沈安江等，2017；邢夢妍等，2017)。前人對龍王廟組顆粒灘相的巖性特征、垂向及平面展布的規(guī)律也開展了相關(guān)研究工作(姚根順等，2013；周進高等，2014；金民東等，2015；馬騰等，2015；楊雪飛等，2015；王頔等，2017)，部分學者也進行了一些顆粒灘沉積組合相關(guān)研究(金民東等，2015；楊雪飛等，2015；代林呈等，2017)。沉積微相對儲集層的發(fā)育分布具有較好的控制作用(Ameletal.， 2015；Rosalesetal.， 2018)，四川盆地龍王廟組顆粒灘沉積相研究對于優(yōu)質(zhì)儲集層的勘探具有重要意義，但在龍王廟組儲集層的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)并非所有的顆粒灘沉積都可作為優(yōu)質(zhì)儲集層，不同類型的顆粒灘具有不同的物性特征，究竟何種類型的顆粒灘更有利于優(yōu)質(zhì)儲集層的發(fā)育成為了有待解決的問題。文中從顆粒灘沉積組合方面入手，利用野外露頭、鉆測井、巖心、巖石薄片和物性等資料，對四川盆地龍王廟組顆粒灘的巖性特征、沉積組合的發(fā)育分布規(guī)律進行了較為深入的研究，著力于揭示顆粒灘沉積組合對儲集層發(fā)育的差異控制作用，為四川盆地深層—超深層龍王廟組進一步的碳酸鹽巖儲集層勘探提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

四川盆地位于揚子臺地西北緣，經(jīng)歷了裂陷(早震旦世)、克拉通(晚震旦世—志留紀)、再裂陷(泥盆紀—石炭紀)、克拉通(二疊紀—中三疊世)、前陸盆地(中三疊世—古近紀)的多旋回發(fā)育演化過程(魏魁生等，1997)。對研究層位影響最大是加里東運動，加里東期主要有3幕構(gòu)造運動，即： 郁南運動、都勻運動和廣西運動，前2次運動抬升剝蝕時間相對較短，不整合面上、下之間地層缺失少，剝蝕量不大。志留紀末的廣西運動使四川盆地大幅抬升，川中地區(qū)志留系—奧陶系大量剝蝕，局部地區(qū)龍王廟組出露或接近于地表，如 圖 1 所示，形成了盆地西部龍王廟組北東向剝蝕區(qū)(陳宗清，2013)，受加里東運動影響，靠近剝蝕區(qū)域的川中龍王廟組發(fā)育表生巖溶型碳酸鹽巖儲集層(周進高等，2014)。

震旦系燈影組發(fā)育綿陽—長寧裂陷槽，經(jīng)歷了下寒武統(tǒng)筇竹寺組(碳質(zhì)頁巖﹑頁巖及泥巖)和滄浪鋪組(粉砂巖、泥巖及砂巖)填平補齊作用后，四川盆地龍王廟組自西向東地勢相對平坦，受沉積早期的快速海侵影響，形成一個以碳酸鹽沉積為主的緩坡沉積環(huán)境(周進高等，2014；杜金虎等，2016)，自西向東劃分為內(nèi)緩坡相、中緩坡相、外緩坡—盆地相，巖性以白云巖、灰?guī)r為主，局部發(fā)育混積巖及膏鹽巖，縱向上可劃分為1個三級層序、4個四級層序(周進高等，2014)。根據(jù)國際上關(guān)于寒武系4統(tǒng)10階的劃分方案，龍王廟期(514～509iMa)對應(yīng)于第四階中上部(彭善池，2006)。龍王廟組沉積之后，海水向東南方向退去，沉積了以泥質(zhì)白云巖、云質(zhì)粉砂巖為主，夾少量紫紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖的中寒武統(tǒng)高臺組沉積。四川盆地龍王廟組分布廣泛且厚度較為穩(wěn)定，與上下地層均呈整合接觸，地層厚度在62～300im之間。

2 巖相古地理背景

四川盆地龍王廟組自西向東地勢平坦，早期快速海侵，形成一個以碳酸鹽沉積為主的緩坡沉積環(huán)境(周進高等，2014；杜金虎等，2016)。依據(jù)巖石學特征(表 1)、測井表征、地球化學特征等，將研究區(qū)龍王廟組沉積相自西向東劃分為內(nèi)緩坡相、中緩坡相、外緩坡—盆地相，以內(nèi)緩坡、中緩坡相為主；內(nèi)緩坡相內(nèi)部可細分為顆粒灘、臺坪、混積潮坪、灘間海、潟湖亞相；中緩坡相內(nèi)可劃分為顆粒灘、灘間海亞相(圖2)。

表 1 四川盆地龍王廟組沉積相類型(據(jù)周進高等，2015；杜金虎等，2016；沈安江等，2017；修改)Table1 Types of sedimentary facies of the Longwangmiao Formation，Sichuan Basin(modified after Zhou et al.， 2015;Du et al.， 2016;Shen et al.， 2017)

圖 2 四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組沉積相平面展布(據(jù)周進高等，2015；修改)Fig.2 Planar distribution of sedimentary facies of the Longwangmiao Formation，Sichuan Basin(modified after Zhou et al.， 2015)

內(nèi)緩坡發(fā)育于臨濱與晴天浪基面之間的透光帶(Burchette and Wright，1992)，受波浪活動影響較大?；旆e潮坪亞相發(fā)育于天星1井、曾1井、資2井、范店以西地區(qū)，距離古陸較近，受陸源碎屑物質(zhì)影響，在該地區(qū)形成了以碎屑巖和碳酸鹽巖混積為典型特征的沉積，代表巖性為砂質(zhì)白云巖、粉砂質(zhì)白云巖等。自西向東受陸源沉積的影響逐漸減弱，碳酸鹽巖發(fā)育，發(fā)育臺坪亞相，臺坪亞相受潮汐作用控制，水體能量較弱，平面上發(fā)育在混積潮坪東側(cè)，垂向上發(fā)育于顆粒灘亞相上部，發(fā)育灰色泥粉晶白云巖、含生屑泥粉晶白云巖、泥質(zhì)白云巖等。顆粒灘亞相發(fā)育于古地貌高地，水體相對較淺，波浪作用較強，水體能量強，代表巖性為灰色砂屑白云巖、鮞粒白云巖。灘間海亞相沉積水體較深，能量較弱，平面上多發(fā)育于臺坪亞相以東，垂向上多發(fā)育于顆粒灘亞相下部，代表巖性為灰色—深灰色中薄層狀泥晶云巖、泥質(zhì)泥晶云巖等。潟湖亞相發(fā)育于川東凹陷區(qū)，以泥晶云巖、膏質(zhì)云巖、膏鹽巖沉積為主。

中緩坡相發(fā)育于晴天浪基面與風暴浪基面之間(Burchette and Wright，1992)，受波浪活動影響較小。中緩坡相主要發(fā)育于盆地東部靠近廣海的區(qū)域，代表亞相為顆粒灘、灘間海。顆粒灘亞相主要發(fā)育在微古地貌高地，以灰—深灰色砂屑灰?guī)r、粉屑灰?guī)r、砂屑白云巖、鮞?；?guī)r、藻砂屑灰?guī)r為主，水體相對較深，顆粒碳酸鹽巖只有部分發(fā)生了白云巖化作用，而準同生期大氣淡水溶蝕作用相對較弱。灘間海亞相發(fā)育于中緩坡淺灘之間的廣大較深水區(qū)域，波浪作用弱，垂向上發(fā)育于顆粒灘亞相下部，以泥晶灰?guī)r、含生屑泥晶云巖、云質(zhì)灰?guī)r為特征。

3 樣品采集與測試

a—顆粒白云巖，顆粒間為粒狀膠結(jié)物，可見瀝青充填，楊壩剖面；b—砂屑白云巖，發(fā)育粒間孔，范店剖面；c—殘余鮞粒云質(zhì)灰?guī)r，發(fā)育海水膠結(jié)物，福成剖面；d—殘余鮞粒白云巖，發(fā)育粒間孔，可見石英充填，高石10井；e—殘余砂屑白云巖，發(fā)育粒內(nèi)孔，高石10井；f—核形石云質(zhì)灰?guī)r，部分顆粒被選擇性白云巖化，福成剖面；g—粉屑灰?guī)r，梅子灣剖面；h—砂屑灰?guī)r，海水膠結(jié)物發(fā)育，板凳溝剖面；i—鮞?；?guī)r，可見海水膠結(jié)物，梅子灣剖面；j—殘余鮞粒云質(zhì)灰?guī)r，顆粒被選擇性白云巖化，梅子灣剖面；k—藻砂屑含云灰?guī)r，梅子灣剖面；l—泥質(zhì)白云巖，多被風化，福成剖面；m—泥晶云巖，孔隙不發(fā)育，福成剖面；n—含生屑泥晶灰?guī)r，可見生屑，梅子灣剖面；o—砂質(zhì)白云巖，孔隙不發(fā)育，楊壩剖面，正交光；p—紋層狀云質(zhì)粉砂巖，孔隙不發(fā)育，楊壩剖面，正交光。a-n，均為單偏光圖 3 四川盆地龍王廟組顆粒灘巖石類型露頭及顯微照片F(xiàn)ig.3 Outcrop and microscopic photos of rock types of grain banks in the Longwangmiao Formation，Sichuan Basin

選取5個出露完整、風化較弱的新鮮露頭(楊壩、福成、范店、板凳溝、梅子灣)完成實測，并對剖面厚度、巖性、顏色、沉積構(gòu)造及相關(guān)特征進行精細描述。在此基礎(chǔ)上，對剖面劃分小層，每小層厚度3～5im，并按每小層取樣2～3塊，累計取樣322塊，所有樣品均取自新鮮露頭，未經(jīng)明顯風化，制備普通薄片106片，鑄體薄片99片。薄片的制備、觀察均在中國石油大學(北京)油氣資源與探測國家重點實驗室完成。 薄片經(jīng)茜素紅染色，在Nikon ECLIPSE LV100N POL偏光顯微鏡下觀察并拍照。選取新鮮顆粒碳酸鹽巖樣品在中國石油大學(北京)非常規(guī)研究院制備小樣柱塞113件，采用PDP-200滲透率測試儀、KX-90G型致密巖飽和裝置完成巖石孔隙度、滲透率測試。采用圖像分析方法進行巖石薄片定量研究，利用Adobe Photoshop軟件迅速、詳細和準確地對巖石結(jié)構(gòu)進行定量。其原理是利用Photoshop軟件強大的選取功能，對各結(jié)構(gòu)組分進行精細選取，查看選區(qū)像素值和總像素值的比值即可得到各自所占百分含量(張學豐等，2009)。對龍王廟組93張顆粒碳酸鹽巖巖石薄片定量分析碳酸鹽巖中的顆粒、膠結(jié)物和孔隙百分含量。

4 龍王廟組巖石類型及沉積組合特征

研究區(qū)內(nèi)龍王廟組巖性變化較為明顯。根據(jù)薄片鑒定結(jié)果(圖3)，結(jié)合野外露頭實測(圖4)、鉆井巖心描述、巖屑錄井和測井解釋成果等資料，對研究區(qū)內(nèi)56口井、31個野外露頭巖性進行統(tǒng)計，結(jié)果表明四川盆地龍王廟組以碳酸鹽巖為主，局部發(fā)育混積巖、蒸發(fā)巖。發(fā)育4種主要的巖石類型： 顆粒碳酸鹽巖、晶粒碳酸鹽巖、泥晶碳酸鹽巖、混積巖。

圖 4 四川盆地龍王廟組顆粒灘沉積組合(a—磨溪32井，據(jù)楊雪飛等，2015)Fig.4 Depositional combination of grain banks of the Longwangmiao Formation in Sichuan Basin(Data of Well Moxi 32 in Fig.4-a is from Yang et al.， 2015)

根據(jù)具體的巖石類型，將龍王廟組劃分為顆粒灘、臺坪、混積潮坪、灘間海等亞相(表1)。從露頭和錄井結(jié)果觀察發(fā)現(xiàn)四川盆地龍王廟組顆粒灘單體規(guī)模不大，厚度一般1～4im，而垂向上不同期顆粒灘疊置，可形成累計厚度較大的顆粒灘。龍王廟組沉積組合具有明顯的向上水體變淺的沉積特征，結(jié)合野外精細描述與錄井解釋，四川盆地龍王廟組主要發(fā)育3種與顆粒灘沉積有關(guān)的沉積組合： 多期顆粒灘垂向疊置、顆粒灘—臺坪(混積潮坪)、灘間海—顆粒灘(—臺坪)(圖4，圖5)。

4.1 巖石類型

4.1.1 顆粒碳酸鹽巖

顆粒碳酸鹽巖在四川盆地較為發(fā)育，顆粒類型多樣，以砂屑、鮞粒、粉砂屑、藻砂屑為主，可見少量以夾層形式出現(xiàn)的核形石(圖 3-f)。顆粒碳酸鹽巖多發(fā)育于龍王廟組中上部，不同區(qū)域顆粒類型存在差異，川北、川中、川西南以砂屑白云巖、鮞粒白云巖為主，多為灰色，中厚層狀，部分為塊狀，受白云巖化、重結(jié)晶作用影響，顆粒內(nèi)部原始結(jié)構(gòu)多被破壞(圖 3-a，3-c，3-d)，可見顆粒邊界形態(tài)。砂屑含量(面積分數(shù))多在65%左右，顆粒直徑一般0.15～0.45imm，砂屑顆粒多由粉晶白云石構(gòu)成，部分由泥晶白云石構(gòu)成；鮞粒含量(面積分數(shù))最大可達75%，粒徑大小在0.3～0.8imm之間，鮞粒多由粉—細晶白云石構(gòu)成，局部可見鮞粒被錯斷、壓碎現(xiàn)象。顆粒支撐，顆粒間為亮晶白云石膠結(jié)，部分可見1～3期膠結(jié)物，可見粒間(溶)孔、粒內(nèi)孔等，后期被白云石、瀝青、石英充填。

川東、川東南以粉屑灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、藻砂屑灰?guī)r、鮞粒云質(zhì)灰?guī)r為主，灰—深灰色，多為中厚層狀。粉屑灰?guī)r粒徑小于0.1imm，粉屑含量(面積分數(shù))最大可達62%，顆粒多由泥晶方解石構(gòu)成，顆粒間以微亮晶膠結(jié)為主。砂屑、藻砂屑、鮞粒粒徑多在0.1～1imm之間，砂屑含量(面積分數(shù))平均55%，藻砂屑形狀不規(guī)則，呈絲狀纏繞狀，含量(面積分數(shù))相對較低，多小于50%，顆粒多由泥晶方解石構(gòu)成(圖 3-k)。川東、川東南地區(qū)白云巖化作用較弱，以選擇性白云巖化作用為主，部分顆粒由粉晶白云石構(gòu)成(圖 3-j)。顆粒間以亮晶膠結(jié)、灰泥充填為主，可識別出1～3期膠結(jié)物，局部發(fā)育少量粒間孔、粒內(nèi)溶孔及晶間孔。

圖 5 四川盆地龍王廟組顆粒灘沉積組合Fig.5 Depositional combinations of grain banks of the Longwangmiao Formation in Sichuan Basin

4.1.2 晶粒碳酸鹽巖

研究區(qū)內(nèi)晶粒碳酸鹽巖較為發(fā)育，按照晶粒大小可分為細晶、粉晶，細、粉晶碳酸鹽巖均發(fā)生白云巖化，其中粉晶白云巖更為發(fā)育，而細晶白云巖主要發(fā)育在川中。粉晶白云巖晶體直徑多小于0.1imm，晶形較差，多為他形—半自形，致密，嵌晶結(jié)構(gòu)，孔隙不發(fā)育(圖 6-e’)；細晶白云巖發(fā)育晶間孔，部分晶粒白云巖中可見到顆粒的殘余結(jié)構(gòu)，說明部分晶粒白云巖原巖是顆粒碳酸鹽巖(圖 6-c’)。

4.1.3 泥晶碳酸鹽巖

泥晶碳酸鹽巖主要發(fā)育在水體能量相對較弱、較為安靜的沉積環(huán)境。泥晶碳酸鹽巖在川北、川中、川西南以灰色—淺灰色泥晶白云巖為主，多為薄層狀，白云石晶體細小，巖石致密，孔隙不發(fā)育(圖 3-m)，顆粒含量少或者基本不含顆粒，部分發(fā)育紋層，可見生物鉆孔，后期多被亮晶白云石充填，縫合線構(gòu)造較為發(fā)育；部分泥質(zhì)含量較高，形成泥質(zhì)白云巖，分布較廣，但多為薄層，多發(fā)育于顆粒碳酸鹽巖之上，現(xiàn)今多被風化，顏色以灰黃色為主(圖 3-l)。

川東、川東南主要發(fā)育深灰色泥晶灰?guī)r，以中薄層狀為主，方解石晶粒細小，不含顆?；蝾w粒含量低，以生屑為主(圖 3-n)，部分泥質(zhì)含量較高，構(gòu)成泥質(zhì)泥晶灰?guī)r。

a—殘余鮞粒白云巖，圖 4-b層1下部，a’是a對應(yīng)的薄片照片，福成剖面；b—云質(zhì)砂巖，石英含量較高，圖 4-b層2，b’是b對應(yīng)的薄片照片，福成剖面；c—殘余鮞粒白云巖，可見鮞粒輪廓，圖 4-c層1，c’是c對應(yīng)的薄片照片，福成剖面；d—核形石云質(zhì)灰?guī)r，圖 4-c層2，d’是d對應(yīng)的薄片照片，福成剖面；e—粗粉晶白云巖，圖 4-c層3，e’是e對應(yīng)的薄片照片，福成剖面；f—含生屑灰?guī)r，圖 4-d層1，e’是e對應(yīng)的薄片照片，板凳溝剖面；g—含生屑含云灰?guī)r，圖 4-d層2，g’是g對應(yīng)的薄片照片，板凳溝剖面；h—殘余顆粒云質(zhì)灰?guī)r，圖 4-d層3，h’是h對應(yīng)的薄片照片，板凳溝剖面圖 6 四川盆地龍王廟組沉積組合露頭和顯微照片F(xiàn)ig.6 Outcrops and their microscopic photos of depositional combination of the Longwangmiao Formation in Sichuan Basin

4.1.4 混積巖

混積巖是指同一巖層內(nèi)陸源碎屑與碳酸鹽組分的混合，是混合沉積的典型產(chǎn)物(Mount，1984；郭福生等，2003)；研究區(qū)西部受摩天嶺、漢南等古陸影響，發(fā)育混積巖，以砂質(zhì)云巖、云質(zhì)砂巖、粉砂質(zhì)云巖為主，可見含云砂巖、砂巖。砂質(zhì)云巖、云質(zhì)砂巖一般為淺灰色中—厚層狀，石英顆粒粒徑大都在0.15～0.35imm之間，陸源石英含量在25%～55%之間，顆粒間為泥微晶白云石，在基質(zhì)中可見少量泥質(zhì)，孔隙不發(fā)育(圖 3-o)。云質(zhì)粉砂巖石英含量在60%～70%之間，石英、白云石的粒徑都在0.01～0.08imm之間，整體巖性較致密，孔隙不發(fā)育(圖 3-p)。

4.2 沉積組合特征

對楊壩、福成、范店、板凳溝、梅子灣等剖面及馬深1井、丁山1井、高石10井、磨溪12井、磨溪17井等資料進行沉積組合類型及其厚度、顆粒灘厚度、顆粒灘占比(顆粒灘厚度/沉積組合厚度)、膠結(jié)物類型、物性等特征的統(tǒng)計分析，結(jié)果如表 2 所示。

表 2 四川盆地龍王廟組不同顆粒灘垂向組合類型特征Table2 Characteristic of different vertical combinations of grain banks of the Longwangmiao Formation in Sichuan Basin

4.2.1 多期顆粒灘垂向疊置

多期顆粒灘垂向疊置(灘核，楊雪飛等，2015)多發(fā)育于川中地區(qū)。單期灘體厚度可達數(shù)米，多期顆粒灘垂向疊置沉積組合厚度4～35im，平均8im，顆粒灘占整個沉積組合的80%～100%(圖 4-a)，主要由淺灰色中厚層—塊狀砂屑白云巖、鮞粒白云巖、中細晶白云巖及少量礫屑白云巖組成。受控于川中古隆起與海平面變化，能量較強，顆粒含量(面積分數(shù))平均65%，原始沉積孔隙度可達到35%，砂屑粒徑0.15～0.45imm，鮞粒粒徑偏大，0.3～0.8imm，受白云巖化、重結(jié)晶作用影響，砂屑、鮞粒顆粒原始結(jié)構(gòu)多被破壞(圖 3-d，3-e)，可見顆粒邊界形態(tài)，多由粉細晶白云石構(gòu)成，少量由泥晶白云石構(gòu)成，顆粒支撐，顆粒間為亮晶膠結(jié)，以粒狀白云石膠結(jié)物為主(圖 3-e)?？紫栋l(fā)育，巖心上可見針孔(圖 4-a)，鏡下可識別出粒間(溶)孔、晶間孔、粒內(nèi)溶孔及鑄模孔，可見瀝青、白云石、石英充填。部分顆粒碳酸鹽巖受白云巖化、重結(jié)晶作用強烈改造成粉—細晶白云巖，晶間孔發(fā)育。

4.2.2 顆粒灘—臺坪(混積潮坪)

顆粒灘—臺坪(混積潮坪)組合主要發(fā)育于川北、川西南地區(qū)。顆粒灘—臺坪組合發(fā)育于相對清澈的水體中，沉積組合厚度在2.1～11.7im之間，平均5.2im。如圖 4-c所示，沉積組合下部發(fā)育顆粒灘沉積，顆粒灘厚度1.7～7.6im，平均3.6im，占該沉積組合69%，是顆粒灘—臺坪組合的主體，顆粒灘以灰色中厚層—塊狀砂屑白云巖、鮞粒白云巖為主，局部發(fā)育砂屑云質(zhì)灰?guī)r、鮞粒云質(zhì)灰?guī)r。受白云巖化、重結(jié)晶作用影響，砂屑顆粒原始結(jié)構(gòu)多被破壞(圖 6-c，6-c’)，可見顆粒邊界形態(tài)，顆粒含量(面積分數(shù))多在65%左右，顆粒支撐結(jié)構(gòu)，砂屑粒徑在0.15～0.45imm之間，鮞粒粒徑在0.3～0.8imm之間，砂屑顆粒多由粉晶白云石構(gòu)成，部分由泥晶白云石構(gòu)成，鮞粒多由粉—細晶白云石構(gòu)成。顆粒間以亮晶膠結(jié)為主，可識別出2種膠結(jié)物類型： 早期海水膠結(jié)物、后期粒狀膠結(jié)物，研究區(qū)西部以粒狀膠結(jié)物為主(圖 3-a)，向東海水膠結(jié)物增多(圖 3-c)?？紫遁^發(fā)育，局部發(fā)育粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔及鑄模孔，多充填瀝青、白云石。相較于川中，顆粒巖中陸源碎屑含量較高，石英含量1%～10%；向上水體變淺，水動力減弱，發(fā)育臺坪沉積(圖 6-e，6-e’)，厚度0.4～4.1im，占沉積組合的31%，臺坪以淺灰色—灰色泥粉晶白云巖、灰色含生屑粉晶白云巖為主，巖石致密，顆粒含量少或者基本不含顆粒，部分發(fā)育紋層，部分組合頂部發(fā)育灰黃色薄層泥質(zhì)白云巖，現(xiàn)今多被風化(圖 3-l)，孔隙不發(fā)育，可見生物鉆孔、鳥眼孔，多被亮晶白云石充填。

在川北、川西南靠近古陸的地區(qū)，受陸源沉積影響常發(fā)育顆粒灘—混積潮坪組合，厚度較顆粒灘—臺坪組合厚，1.5～11.1im，平均6.9im，如圖 4-b所示，下部顆粒灘厚1.1～7.4im，平均4.4im，顆粒灘占整個沉積組合63%，顆粒灘以砂屑白云巖、鮞粒白云巖為主，顆粒碳酸鹽巖中陸源碎屑(石英)含量較高(圖 6-a，6-a’)，高于顆粒灘—臺坪組合，部分可達到25%，孔隙相對不發(fā)育，可見少量晶間孔，上部受陸源沉積影響發(fā)育混積潮坪沉積，以淺灰色中—厚層狀砂質(zhì)云巖、云質(zhì)砂巖、云質(zhì)粉砂巖為主，石英粒徑為0.05～0.35imm，陸源石英含量在25%～55%之間，顆粒間為泥微晶白云石，孔隙不發(fā)育(圖 6-b，6-b’)。

4.2.3 灘間?！w粒灘(—臺坪)

a—孔滲交會圖；b—孔隙度頻率分布直方圖；c—滲透率頻率分布直方圖圖 7 四川盆地龍王廟組野外露頭及鉆井顆粒碳酸鹽巖孔滲交會圖及孔滲分布直方圖Fig.7 Pore-seepage intersection diagram and pore-seepage distribution histogram of grain carbonate rocks of the Longwangmiao Formation of outcrops and wells in Sichuan Basin

灘間海—顆粒灘(—臺坪)組合主要發(fā)育于川東、川東南，厚度較大(2～18im)，平均8.7im。如圖 4-d所示，底部為水體較深、能量較弱的灘間海沉積，發(fā)育深灰色中—薄層狀含生屑泥晶灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、泥晶云巖，顆粒含量低或不含顆粒，顆粒類型以生屑為主(圖 6-f，6-f’)，部分泥質(zhì)含量較高。向上水體變淺，發(fā)育灰—深灰色中—厚層狀的顆粒灘沉積(圖 6-h，6-h’)，灘體厚度相對較小(1.1～10.2im)，平均3.8im，顆粒灘占組合44%，以粉屑灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、藻砂屑灰?guī)r、鮞?；?guī)r為主，部分頂部顆?；?guī)r發(fā)生白云巖化，但云化程度相對較低，多形成云質(zhì)灰?guī)r(圖 3-j)，少量形成顆粒白云巖。顆粒間為亮晶膠結(jié)，少量為灰泥，可識別出1～2期膠結(jié)物，以早期海水膠結(jié)物、后期粒狀膠結(jié)物為主(圖 3-h，3-i)，孔隙不發(fā)育，局部發(fā)育少量粒內(nèi)溶孔及晶間孔。部分顆粒灘頂部發(fā)育淺色泥粉晶云巖為代表的臺坪沉積，形成灘間?！w粒灘—臺坪組合。該沉積組合規(guī)模大，組合厚度3.3～18.7im，平均10.8im，灘體厚度1.1～6.2im，平均4.9im，顆粒灘占沉積組合46%。

4.3 沉積組合物性特征

根據(jù)野外露頭及磨溪12井(劉樹根等，2014)、磨溪17井(謝武仁等，2018)物性分析，四川盆地龍王廟組顆粒碳酸鹽巖基質(zhì)孔隙度分布在0.05%～10.5%之間，平均值為2.58%，75%樣品位于0～4%之間。基質(zhì)滲透率分布范圍為0.0004×10-3～40.47×10-3μm2，平均值為0.53×10-3μm2，主峰位于 0.01×10-3～0.1×10-3μm2，約占樣品總數(shù)的44%(圖7)。

較多學者研究認為顆粒灘相的物性優(yōu)于其他相帶，在此不再贅述。下面對上述3類(5種)沉積組合與物性之間的關(guān)系進行初步的探討。按照沉積組合分類統(tǒng)計顆粒碳酸鹽巖物性(圖 8)，多期顆粒灘垂向疊置組合平均孔隙度4.7%，物性最好，普遍優(yōu)于其他組合，發(fā)育龍王廟組最優(yōu)的儲集層；顆粒灘—臺坪(混積潮坪)組合的物性相對較好，發(fā)育較好的儲集層，其中顆粒灘—臺坪組合物性優(yōu)于顆粒灘—混積潮坪；灘間?！w粒灘(—臺坪)組合的物性較差，其中灘間?！w粒灘—臺坪組合物性優(yōu)于灘間海—顆粒灘組合。

5 解釋與討論

5.1 沉積組合分布規(guī)律及其主控因素

圖 8 四川盆地龍王廟組不同顆粒灘沉積組合類型物性特征Fig.8 Physical properties of different depositional combinations of grain banks of the Longwangmiao Formation in Sichuan Basin

沉積古地貌與海平面變化控制了顆粒灘沉積組合分布規(guī)律，平面分布如 圖 2 所示，多期顆粒灘疊置組合主要發(fā)育于川中古隆起，沉積組合中，顆粒灘的占比一般大于80%，部分可達100%，整體能量較強；而顆粒灘—臺坪組合主要發(fā)育于川北、川西南地區(qū)，顆粒灘巖性以砂屑白云巖、鮞粒白云巖為主，受古陸影響，川北、川西南局部地區(qū)發(fā)育顆粒灘—混積潮坪組合，巖相規(guī)模較顆粒灘—臺坪沉積稍大，顆粒灘厚度占比可達到63%；灘間海—顆粒灘(—臺坪)組合分布較廣，不同區(qū)域均有發(fā)育，其中川東、川東南地區(qū)較為典型，巖相規(guī)模較大，平均厚度將近10im，而顆粒灘的規(guī)模相對較小，顆粒灘占整個巖相的比例不到50%。沉積組合垂向分布受控于海平面升降，與所處層序地層的位置有密切關(guān)系。如 圖 9 所示，高石10井層序中下部發(fā)育灘間?！w粒灘(—臺坪)組合，沉積組合下部發(fā)育灘間海沉積，以泥質(zhì)云巖為主，上部顆粒灘發(fā)育薄層的生屑白云巖、砂屑白云巖，物性相對較差，層序中上部發(fā)育多期顆粒灘垂向疊置，物性相對較好；川東南湄潭梅子灣龍王廟組下部發(fā)育灘間?！w粒灘沉積組合，白云巖化程度較低，物性相對較差，向上發(fā)育顆粒灘—臺坪組合，白云巖化程度增大，孔隙度增大，彭水板凳溝剖面與此類似；此外，層序頂部(海退時期)顆粒灘更易遭受大氣淡水的溶蝕(盧朝進等，2018)，顆粒碳酸鹽巖的物性存在向上變好的趨勢，發(fā)育在頂部的沉積組合(顆粒灘—臺坪、多期的顆粒灘垂向疊置)物性相對較好或許與準同生溶蝕作用有關(guān)。

圖 9 四川盆地龍王廟組沉積組合垂向分布特征Fig.9 Vertical distribution characteristics of depositional combinations of the Longwangmiao Formation in Sichuan Basin

圖 10 四川盆地龍寒武系王廟組沉積時期古地貌(據(jù)杜金虎等，2016；修改。剖面位置見圖 2)Fig.10 Palaeogeomorphy of the depositional period of Cambrian Longwangmiao Formation in Sichuan Basin(modified after Du et al.， 2016;profile location is shown in Fig.2)

圖 11 四川盆地龍王廟組不同沉積組合顆粒、膠結(jié)物含量直方圖Fig.11 Histogram of grain and cement content of different depositional combinations of the Longwangmiao Formation in Sichuan Basin

5.2 沉積組合對儲集層的差異控制作用

研究結(jié)果表明， 多期顆粒灘垂向疊置有利于優(yōu)質(zhì)儲集層的發(fā)育，顆粒灘—臺坪組合是較好的儲集層，而灘間?！w粒灘(—臺坪)組合難以形成較好的儲集層。下面以古地貌、海平面變化為宏觀背景，對比分析不同的沉積組合的沉積厚度、顆粒灘占比、顆粒碳酸鹽巖的顆粒類型、膠結(jié)物類型等方面，對儲集層的差異演化進行討論。

多期顆粒灘垂向疊置組合多發(fā)育于川中古隆起，垂向上發(fā)育于層序中上部，有利于優(yōu)質(zhì)儲集層的發(fā)育。如 圖 10 所示，川中古隆起緊鄰川東凹陷區(qū)，是現(xiàn)今龍王廟組勘探的主要區(qū)域，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多口日產(chǎn)百萬方天然氣的高產(chǎn)井，沉積厚度大于川北楊壩地區(qū)，厚度一般90～100im，顆粒灘規(guī)模相對較大，局部地區(qū)龍王廟組上段顆粒灘厚度可達35im。長期經(jīng)受海水動蕩改造，細粒黏土物質(zhì)多被淘洗干凈而呈顆粒支撐，顆粒含量峰值在65%～70%之間(圖 11)，具有較高的原生孔隙，原始孔隙度可達到35%，顆粒間以亮晶膠結(jié)為主，且多為粒狀膠結(jié)物，少見海水纖狀膠結(jié)物，反映由于海平面的下降或是顆粒灘體垂向加積導(dǎo)致灘頂間歇性暴露，顆粒灘經(jīng)受強的大氣淡水溶蝕，發(fā)生組構(gòu)選擇性溶蝕，早期形成的纖狀海水膠結(jié)物大部分被溶蝕，形成次生孔隙，為后期優(yōu)質(zhì)儲集層的形成提供了條件。

顆粒灘—臺坪(混積潮坪)組合多發(fā)育于川北、川西南地區(qū)，垂向上多發(fā)育于層序中上部，發(fā)育較好的顆粒灘儲集層，如川北的馬深1井、川深1井。楊壩地勢較高，距離古陸較近，整體以潮坪(混積潮坪)沉積為主(圖10)，沉積厚度也較小，地層厚度僅80im，單期沉積組合厚度不足6im，顆粒灘上部多發(fā)育以泥粉晶白云巖、泥質(zhì)白云巖為代表的臺坪沉積，單期顆粒灘厚度較小，垂向上難以形成厚層連續(xù)的顆粒灘沉積，側(cè)向上的規(guī)模也較小。水體相對最淺，受海水動蕩，細粒黏土物質(zhì)淘洗較干凈而呈顆粒支撐，具有較高的原生孔隙度，顆粒含量峰值在70%～75%(圖 11)，原始孔隙度30%～40%。顆粒間為亮晶膠結(jié)，膠結(jié)物含量峰值在25%～30%之間(圖 11)，膠結(jié)物類型以粒狀膠結(jié)物為主、海水膠結(jié)物為輔，反映由于海平面的下降或灘頂間歇性暴露，顆粒灘早期經(jīng)受較強的大氣淡水溶蝕，部分海水膠結(jié)物被溶蝕，為后期儲集層的形成提供了條件。但是顆粒灘—臺坪(混積潮坪)沉積組合受陸源碎屑沉積影響，顆粒碳酸鹽巖普遍混入陸源沉積(石英)，部分顆粒碳酸鹽巖中石英含量高達25%，平均可達7%，不利于優(yōu)質(zhì)儲集層的形成。

灘間?！w粒灘(—臺坪)組合多發(fā)育于川東、川東南，垂向上多發(fā)育于層序中下部，層序頂部發(fā)育較少，儲集層較差。現(xiàn)今鉆探的川東焦石1井、南林1井，僅見少量差儲集層。以川東為例，位于渝東寬緩隆起，沉積水體深于川中，沉積的地層也相對最厚，平均地層厚度160im，沉積組合厚度大，平均近10im，但水體能量相對較弱，而且顆粒灘的厚度相對較小，顆粒灘在整個沉積組合的占比不足50%，且顆粒灘側(cè)向上不連續(xù)。顆粒含量峰值在55%～60%之間(圖 11)，但水動力較弱，孔隙間的細粒物質(zhì)含量較高，初始孔隙度相對較低。部分顆粒間膠結(jié)物為亮晶膠結(jié)物，早期海水膠結(jié)物普遍發(fā)育，膠結(jié)較強，膠結(jié)物含量峰值在40%～45%之間(圖 11)，孔隙多被充填，反映沉積水體較深，高頻的海平面變化難以使顆粒灘沉積暴露，準同生期的大氣淡水溶蝕較弱，僅局部的古地貌高地發(fā)育，早期形成的海水纖狀膠結(jié)物大部分被保存，難以形成優(yōu)質(zhì)的儲集層。

6 結(jié)論

1)四川盆地龍王廟組可以識別出4種主要的巖石類型，顆粒灘巖石類型主要為砂屑碳酸鹽巖、鮞粒碳酸鹽巖、核形石碳酸鹽巖、晶粒白云巖、粉屑灰?guī)r；垂向上可識別出多種與顆粒灘相關(guān)的沉積組合，而以多期顆粒灘垂向疊置、顆粒灘—臺坪(混積潮坪)、灘間?！w粒灘(-臺坪)這3種組合最為發(fā)育。

2)顆粒灘沉積組合發(fā)育分布受控于古地貌和層序；平面上，多期顆粒灘垂向疊置主要發(fā)育于川中古隆起，顆粒灘—臺坪(混積潮坪)組合主要發(fā)育川北、川西南地區(qū)，灘間海—顆粒灘(—臺坪)主要發(fā)育川東、川東南；垂向上，灘間?！w粒灘(—臺坪)多發(fā)育于層序的中下部，顆粒灘—臺坪(混積潮坪)、多期顆粒灘垂向疊置多發(fā)育于層序中上部。

3)多期顆粒灘垂向疊置物性最好，普遍優(yōu)于其他組合，是龍王廟組最優(yōu)的儲集層；顆粒灘—臺坪(混積潮坪)組合的物性相對較好，屬于較好的儲集層，其中顆粒灘—臺坪組合物性優(yōu)于顆粒灘—混積潮坪；灘間?！w粒灘(—臺坪)組合的物性較差，其中灘間?！w粒灘—臺坪組合物性優(yōu)于灘間海—顆粒灘組合。