楊 成， 王海軍， 王 東， 鄧大平

( 中國石化西南油氣分公司 勘探開發(fā)研究院，四川 成都 610041 )

0 引言

20世紀40年代，開始對四川盆地震旦系—下古生界進行油氣勘探。20世紀60年代，發(fā)現(xiàn)威遠氣田的震旦系燈影組氣藏[1-2]。2011年，高石梯構(gòu)造的高石1井在震旦系燈影組測試獲得日產(chǎn)百萬方的高產(chǎn)工業(yè)氣流[3]。近期，在川西南井研地區(qū)B井燈影組鉆遇良好藻丘相白云巖儲層，測試獲天然氣。四川盆地燈影組勘探潛力大，井研地區(qū)震旦系燈影組頂部巖溶儲層發(fā)育，燈影組內(nèi)部藻凝塊、藻格架白云巖厚度大，縱向疊置，橫向連片，展布廣，但是構(gòu)造上位于老龍壩鼻狀構(gòu)造與威遠構(gòu)造鞍部，整個區(qū)塊為斜坡區(qū)。

四川盆地燈影組縱向上可劃分為4個亞段[4-5]，其中燈一段、燈三段厚度較薄，藻類不發(fā)育；燈二段為富藻段，盆地厚度在600 m左右，是地層沉積研究的重點之一[6-7]；受桐灣構(gòu)造運動Ⅱ幕的影響，燈影組(特別是燈二段末期及燈四段末期)抬升暴露，接受大氣淡水淋濾風化，形成巖溶界面[8-9]，導致燈四段在盆地內(nèi)厚度差異較大，部分地區(qū)被剝蝕殆盡，巖溶不整合面是后期儲層改造的重要因素，燈四段沉積特征是另一個研究重點[10-12]。

井研地區(qū)燈影組位于四川盆地西南部(川西南)，與川中高—磨地區(qū)燈影組的基礎(chǔ)地質(zhì)條件有一定的差異，受地震資料品質(zhì)及研究區(qū)實鉆井較少的制約。選取井研地區(qū)燈影組3口鉆井，以及西南部鄰區(qū)老龍壩構(gòu)造L井，結(jié)合薄片觀察，分析沉積相基本特征，進行沉積相劃分，刻畫平面沉積相展布特征，建立沉積相模式，為井研地區(qū)燈影組下一步勘探提供參考。

1 地質(zhì)背景

四川盆地位于上揚子克拉通，屬于大型多旋回盆地，是上揚子克拉通受交叉深大斷裂影響而形成的整體呈菱形的構(gòu)造盆地。盆地震旦系分為上、下統(tǒng)，上統(tǒng)分為燈影組和陡山沱組。四川盆地燈影組油氣儲集體非常古老，大多數(shù)野外露頭分布于盆緣，在盆地內(nèi)部鉆井數(shù)量較少且多集中于川中地區(qū)，具有構(gòu)造演化過程較復雜、埋深大的特點。

井研地區(qū)位于四川盆地西南部，構(gòu)造上位于老龍壩鼻狀構(gòu)造與威遠構(gòu)造鞍部(見圖1)。探區(qū)構(gòu)造平緩，褶皺、斷層欠發(fā)育，構(gòu)造相對簡單，整體形態(tài)為由南東向北西傾沒的斜坡，局部發(fā)育金石、金石東、壽保場3個低幅度構(gòu)造，面積為1 195 km2。研究區(qū)燈影組地層厚度展布較穩(wěn)定，沉積環(huán)境為局限臺地潮坪，西部藻丘體厚度大，縱向上數(shù)量較多，橫向上連片發(fā)育，為儲層的發(fā)育提供良好的沉積環(huán)境，具有較好的勘探價值和潛力。

圖1 井研地區(qū)及鄰區(qū)燈影組頂部構(gòu)造位置Fig.1 Top structure location of Dengying Formation in Jingyan and adjacent area

2 地層特征

燈四段厚度橫向變化較大。井研地區(qū)南東向的A、B井燈四段完全剝蝕，與上覆麥地坪直接接觸，西南向老龍壩構(gòu)造L井燈四段殘留厚度較大(為220 m)，可分為燈四1和燈四2段。井研地區(qū)北東部C井燈四段殘留厚度為22 m(見圖2(a))。

圖2 井研地區(qū)燈影組各亞段厚度分布Fig.2 Thickness distribution plan of each sub section of Dengying Formation in Jingyan Area

井研地區(qū)燈四段厚度主要受沉積環(huán)境影響，呈西厚東薄的特征，西部古地貌較高，水體能量較高，藻丘體厚度大，燈四段厚度超過80 m。井研地區(qū)東部古地貌較低，水體能量較低，藻類較少，以云坪相為主，厚度在20～80 m之間。

井研地區(qū)燈二上亞段厚度為70～180 m，平面厚度變化較大，西北部和東南部厚度較大，C井厚度較小(71 m)(見圖2(b))；燈二中亞段厚度為200～260 m，平面厚度變化較小(見圖2(c))。

井研地區(qū)燈二段與燈四段相似，呈西厚東薄的特征。燈二上亞段西北部厚度超過100 m，在100～180 m之間，占研究區(qū)面積四分之一以上，可能是受古地貌和海水潮汐作用的共同影響而形成的。西部藻丘體非常發(fā)育，丘體厚度逐漸增加，西部地區(qū)可能發(fā)育大型藻丘體；東南部以A、B井為中心分布幾個地層厚度超過100 m的點，藻丘可能為孤立、點狀生長發(fā)育。

3 沉積特征

3.1 沉積相識別標志

3.1.1 巖石顏色

在四川盆地震旦系沉積演化過程中，陡山沱組沉積期是南沱冰期冰川消融，圍繞古陸、殘余古陸、水下古隆起的濱岸帶，以及潮坪環(huán)境的潟湖(泥質(zhì))相的泥質(zhì)砂巖、泥質(zhì)白云巖、白云質(zhì)泥巖，巖石顏色較深，以深灰色、灰褐色為主；燈影組沉積期古陸、殘余古陸等多被海水侵沒或剝蝕夷平，四川盆地演變成典型的淺水碳酸鹽巖臺地沉積環(huán)境，巖石以淺灰色、灰白色、黃色、黃綠色的白云巖為主。巖石巖性、顏色的轉(zhuǎn)變反映氣候、水體等沉積環(huán)境的演變[13]。

3.1.2 巖石類型

3.1.2.1 晶粒白云巖

晶粒白云巖包括泥晶白云巖(見圖3(a))和粉—細晶白云巖。泥晶白云巖為灰色—黑灰色，為泥晶結(jié)構(gòu)，粒徑通常小于6 μm，常夾帶黏土類物質(zhì)，孔隙不發(fā)育，呈薄層狀、紋層狀及條帶狀(見圖3(a-c))。粉—細晶白云巖顏色為灰白色，多數(shù)經(jīng)過強烈的重結(jié)晶作用，可辨識早期成巖階段的一些結(jié)構(gòu)(殘余砂屑、凝塊、疊層等)，粒徑為60～230 μm，裂縫較發(fā)育。

圖3 井研地區(qū)主要沉積相巖石類型特征Fig.3 Rock type characteristics of main sedimentary facies in Jingyan Area

3.1.2.2 藻白云巖

藻白云巖主要有藻團塊白云巖、藻紋層白云巖、藻凝塊白云巖、藻粘結(jié)格架白云巖、藻綿層白云巖、藻粘結(jié)砂屑白云巖等(見圖3(d-g))。燈影組沉積期，菌藻類生長繁盛，菌藻類也是燈影組沉積期成巖、造丘生物的主體之一，藻白云巖形成大多是菌藻類營造的結(jié)果[14]，為菌藻類集群在不同水體深度、不同水動力條件下的環(huán)境表征。藻白云巖受海水的潮汐作用及雨量的影響大，多呈不同沉積構(gòu)造形態(tài)，呈疊層狀、柱狀、藻粘結(jié)格架狀的藻白云巖對碳酸鹽巖潮坪環(huán)境形成有重要貢獻，能起到阻擋、減緩高能波浪沖擊作用。燈影組沉積期屬于海水潮汐作用占主導的潮坪環(huán)境。

3.1.2.3 顆粒白云巖

顆粒白云巖主要有礫屑白云巖、砂屑白云巖、鮞粒白云巖等。礫屑白云巖為深灰色(見圖3(h))、灰黑色，顏色較深，砂屑白云巖及鮞粒白云巖顏色較淺，以淺灰色為主。三者區(qū)別主要是粒徑大小及分選磨圓。多期的粒間膠結(jié)物主要是粉晶、亮晶白云石。顆粒白云巖代表的沉積環(huán)境能量較高，如礫屑白云巖沉積時期水體動蕩，代表高能環(huán)境，可能與古風暴有關(guān)，記錄碎屑流沉積。

3.1.2.4 巖溶白云巖

巖溶白云巖顏色較淺，以灰白色為主，角礫分布雜亂，磨圓、分選很差，充填物質(zhì)多種多樣。有大量的溶蝕孔洞，但多被瀝青、石英、白云石等充填，儲集物性很好(見圖3(i))。碳酸鹽巖的化學性質(zhì)活躍，加之在燈影組沉積期受桐灣運動Ⅱ幕影響，地層抬升，受大氣淡水侵蝕淋濾，易形成大量的溶蝕孔洞，改善儲層物性。

3.1.3 地震相特征

根據(jù)高石梯地震剖面特征，臺緣帶高石9、高石10井藻丘發(fā)育，藻丘相白云巖的地震反射特征為寬波谷、低頻率，丘型外部結(jié)構(gòu)呈疊瓦狀、蠕蟲狀、不連續(xù)；距離臺緣帶較遠的高石21井以泥云坪相紋層狀白云巖為主，地震反射特征為窄波谷、高頻率、波形連續(xù)分布穩(wěn)定[5]。井研地區(qū)燈影組藻丘相發(fā)育，在二維地震剖面觀察到大型丘狀反射特征，呈多層疊置連續(xù)分布(見圖4)。

圖4 井研地區(qū)燈二段藻丘相地震剖面特征Fig.4 Seismic profile of algal mound facies in second member of the Dengying Formation of Jingyan Area

3.2 沉積相類型及特征

根據(jù)沉積相識別標志，井研地區(qū)燈影組主要為碳酸鹽巖臺地沉積體系[15]，劃分為局限臺地、臺地邊緣、斜坡、盆地4個沉積相。局限臺地是一個局限的、被淺海全面覆蓋的、沉積水體一般在5～30 m之間的廣闊、平坦地區(qū)；亞相分為云坪、藻云坪、藻丘和潟湖(見表1)，其中局限臺地的云坪及藻丘是較為常見的亞相類型(見圖4)。

表1 井研地區(qū)燈影組主要沉積相類型

3.2.1 云坪亞相

云坪亞相巖性以淺灰色、灰白色、灰色粉—細晶白云巖，含藻白云巖，夾泥質(zhì)條帶白云巖為主(見圖3(b-c))。云坪亞相位于局限臺地潮坪環(huán)境，沉積古地貌相位于海平面附近，潮水可以波及，海水鹽度偏高。由于沉積環(huán)境能量守恒，云坪亞相經(jīng)常與藻云坪、淺灘相毗鄰或共生，地震剖面表現(xiàn)為窄波谷、強振幅、非常連續(xù)的響應特征，可以觀察到大片連續(xù)分布的云坪亞相地震相特征，偶有異常出現(xiàn)的藻丘反射，可能是云坪亞相發(fā)育的藻丘體。

3.2.2 藻云坪亞相

藻云坪亞相介于云坪亞相和藻丘亞相，為二者過渡相帶。巖性以淺灰色、灰白色藻紋層白云巖(見圖3(g))和藻疊層白云巖為主，沉積環(huán)境水體深度較淺，比云坪亞相的深一些，潮水可以很快波及，藻類較少，但是有小面積、薄層狀生長。在地震剖面上識別難度較大，地震響應特征與云坪亞相區(qū)別不明顯，又與藻丘亞相有類似之處，位于沉積旋回的中部。

3.2.3 藻丘亞相

藻丘亞相是菌藻類(藍藻)等微生物建造的，或其他多種生物(珊瑚、腕足、海綿等)參與建造的，鏡下呈條帶狀—層狀、團塊狀、球狀等，在地震剖面上呈丘狀的富藻白云巖。巖石類型主要為藻疊層白云巖、藻粘結(jié)格架白云巖、藻綿層白云巖、藻粘結(jié)砂屑白云巖(見圖3(d-f))。藻丘相一般在相對低能的云坪相之上發(fā)育，位于沉積旋回的中、上部，自下而上水體變淺、能量變高，菌藻類大量繁殖，藻丘相取代云坪相開始占主導地位。

3.2.4 潟湖亞相

潟湖亞相巖石類型主要為灰褐色、黑灰色、深灰色泥質(zhì)白云巖，以及泥晶白云巖(見圖3(a))、泥頁巖、泥巖，反映燈影組沉積期一次沉積環(huán)境的轉(zhuǎn)變過程。受地殼運動影響，之前淹沒于水下的古陸重新抬升，大量陸源物質(zhì)補充，碳酸鹽巖發(fā)育受到抑制，潟湖發(fā)育在淺灘、藻丘亞相之下，位于沉積旋回的中、下部。如井研地區(qū)燈影組C井埋深在3 834.2～3 839.1 m之間(見圖5)，厚度為4.9 m，上部主要是云坪亞相粉—細晶白云巖，下部主要是藻紋層白云巖，自然伽馬曲線出現(xiàn)明顯的高值波動。

圖5 井研地區(qū)C井燈影組沉積相綜合柱狀圖Fig.5 Comprehensive histogram of Dengying Formation of well C in Jingyan Area

3.3 層序劃分

根據(jù)沉積相類型及特征、巖石類型轉(zhuǎn)換界面特征[16-18]及測井曲線特征，將井研地區(qū)燈影組劃分為2個Ⅲ級層序：燈一段、燈二段(桐灣構(gòu)造運動Ⅰ幕之前)劃分為SQ1層序；燈三段、燈四段(桐灣構(gòu)造運動Ⅰ幕與Ⅱ幕之間)劃分為SQ2層序(見圖5)。

燈二段與燈三段層序界面為巖性轉(zhuǎn)換面，燈二段上部為藻紋層狀白云巖及泥晶白云巖，燈三段為灰黑色白云質(zhì)泥巖、泥質(zhì)白云巖；燈二段頂部40 m的平均自然伽馬曲線為12.8 API，形態(tài)較為平直。燈三段自然伽馬曲線形態(tài)變尖，最大為124.0 API，平均為85.5 API，層序界面處為明顯的高值波動。巖石顏色代表環(huán)境的變化，即由灰色、淺灰色轉(zhuǎn)變?yōu)樯罨疑?、黑灰色。燈二段沉積末期至燈三段沉積期，受桐灣構(gòu)造運動影響，有一次快速的海平面升降，燈二段沉積期的碳酸鹽巖潮坪環(huán)境逐漸被抑制，燈三段沉積期的海平面快速升高、水體深度增加，局限臺地潟湖亞相占主導地位，整個盆地沉積一套以泥頁巖為主的碎屑巖。

井研地區(qū)C井燈影組燈二段沉積期非常適宜藻類物質(zhì)生長，藻丘亞相十分發(fā)育(見圖5)。藻丘體的沉積為海侵—海退過程，高能、富藻的藻凝塊和藻粘結(jié)格架白云巖發(fā)育于靠近反旋回的上部；燈三段水體較深、能量較低，碎屑物質(zhì)較多，以潟湖亞相為主；燈四段是一次海退過程，以云坪、藻云坪亞相為主。C井燈影組沉積經(jīng)歷海侵(燈二段沉積期)—海侵(燈三段沉積期)—海退(燈四段沉積期)的過程。

3.4 單井沉積相

井研地區(qū)C井燈四段厚度為22.0 m，發(fā)育兩個短期反旋回，下部反旋回深度為3 830.0～3 839.0 m，主要為潮下低能含泥藻灘微相及潟湖亞相沉積，巖石類型為含泥藻白云巖、粉—細晶白云巖和云質(zhì)泥巖；上部反旋回深度為3 813.0～3 830.0 m，主要為潮間、潮上帶的藻云坪亞相、云坪亞相沉積，巖石類型為微—粉晶白云巖、藻紋層微粉晶白云巖、藻疊層微粉晶白云巖、藻粘結(jié)砂屑微粉晶白云巖(見圖5)。

燈二段厚度為161.0 m，劃分為上、中亞段，發(fā)育2套藻丘體。燈二上亞段藻丘體厚度為70.5 m，其中丘核主要發(fā)育于中上部，厚度為5.0～10.0 m，巖性以藻凝塊及藻格架白云巖為主，丘基為藻紋層白云巖，丘蓋為泥、粉晶白云巖；燈二中亞段藻丘體厚度為70.4 m，其中丘核主要發(fā)育于燈二中亞段頂部，厚度為6.5～29.0 m，巖性以葡萄狀結(jié)構(gòu)藻凝塊及藻粘結(jié)格架白云巖為主，上覆藻丘的丘基可充當丘蓋，丘基為燈二中亞段下部的藻云坪亞相紋層白云巖(見圖5)。

3.5 連井沉積相

井研地區(qū)沒有鉆至燈一段地層，鄰區(qū)的L井燈一段主要發(fā)育云坪及藻云坪亞相，以泥—細晶白云巖和含藻白云巖為主。

燈二段沉積環(huán)境主要以潮間—潮上帶為主，劃分為上、中、下三個Ⅳ旋回。其中燈二段頂部巖石類型特征明顯，發(fā)育潮上云坪沉積的泥微晶白云巖，全區(qū)廣泛分布，厚薄不一，但有一定發(fā)育，L、A、B、C井厚度分別為53.0、47.0、23.0和8.0 m；燈二段上、中亞段潮坪相高能藻丘相白云巖具有縱向疊置、橫向連片，累計厚度大，全區(qū)分布廣的特征，L、A、B、C井的富藻的藻疊層白云巖、藻粘結(jié)砂屑白云巖和藻粘結(jié)格架白云巖為準同生溶蝕儲層發(fā)育奠定良好的沉積基礎(chǔ)[14,17-19](見圖6)。

燈三段主要為一套潮下低能的含白云質(zhì)泥巖，在井研地區(qū)C井可見燈三段發(fā)育，A、B井未見典型含白云質(zhì)泥巖沉積，兩井燈三段被剝蝕殆盡。

燈四段主要為一套貧藻或不含藻的潮間—潮上沉積，井研地區(qū)僅C井見燈四段沉積，厚度為22.0 m，A、B井燈四段被剝蝕無殘留，推測向西部A和L井方向，燈四段厚度逐漸增厚；同時，可能發(fā)育與高石梯燈四段相似的高能丘灘復合體，是研究區(qū)下一步重點探索區(qū)域。

根據(jù)井研及老龍壩地區(qū)燈影組沉積相，對比燈二上、中、下亞段的藻丘體發(fā)育情況，縱向上，燈二上亞段藻丘體最為發(fā)育，燈二上亞段藻丘體累計厚度及橫向連續(xù)性好于中、下亞段的，原因可能是燈二上亞段沉積期的水體能量較強，營養(yǎng)類物質(zhì)較多，既不太深也不干旱，非常適宜藻類生長[15,20-21]；橫向上，西部地區(qū)較東部地區(qū)藻丘相更為發(fā)育，井研地區(qū)燈影組西部較東部藻丘體為優(yōu)勢相，東部以云坪亞相為主，說明西部比東部古地貌更高，水體更淺，水動力更高，為各種菌藻類的生長提供更適宜條件，藻丘比較發(fā)育。

3.6 沉積平面展布

井研地區(qū)燈四段主要的沉積古地理環(huán)境為局限臺地潮坪環(huán)境。由于燈四段沉積期古地理、古氣候及古水深存在差異，在藻云坪廣泛沉積基礎(chǔ)上，藻丘相主要分布于西部。西部古地貌較高，水體能量較高，適宜菌藻類大量繁殖，西南方向的老龍1井燈四段藻丘厚度約為80.0 m，而東部古地貌較低，潮汐及海浪能量傳遞過來時已經(jīng)較弱，營養(yǎng)物質(zhì)少，藻類不發(fā)育，C井燈四段以藻云坪沉積為主(見圖7)。

井研地區(qū)燈二段為局限臺地潮坪相沉積，藻丘亞相發(fā)育。燈二上亞段藻丘相集中分布于東南部和西北部(見圖8)，特別是西北部的藻丘體展布面積大，橫向連片，在井研地區(qū)西部的多條二維地震剖面可觀察到大型“丘狀”反射特征，為藻丘刻畫提供支撐。該藻丘北至關(guān)廟鄉(xiāng)，南至五通橋，西至樂山，東到馬踏鎮(zhèn)，占研究區(qū)面積的四分之一以上；井研地區(qū)東部至東南部為一個呈北東向“帶狀”展布的狹長形狀的藻丘，包括竹園鎮(zhèn)和B、A井的范圍；井研地區(qū)南部及鄰區(qū)的福祿鎮(zhèn)、L井也有中型藻丘發(fā)育。

圖7 井研地區(qū)及鄰區(qū)燈四段沉積相Fig.7 Sedimentary facies map of the fourth member of the Dengying Formation in Jingyan and adjacent area

圖8 井研地區(qū)及鄰區(qū)燈二上亞段沉積相Fig.8 Sedimentary facies map of upper segment of the second member of the Dengying Formation in Jingyan and adjacent area

井研地區(qū)燈影組燈二中亞段藻丘體全區(qū)分布，無明顯規(guī)律，呈碎塊狀、小面積發(fā)育(見圖9)。

4 沉積模式

在區(qū)域沉積背景影響下，井研地區(qū)燈影組為碳酸鹽巖臺地沉積環(huán)境，為海侵退積的沉積序列，海侵方向主要來自于地區(qū)東部(見圖10)。

燈一段沉積期為碳酸鹽巖潮坪沉積環(huán)境早期，水體相對較淺，但是溫暖干凈，加之小范圍海水波動，沉積的白云巖類型主要為紋層狀的含藻白云巖。

燈二段沉積期，海水持續(xù)加深，氣候條件適宜，海水深度合適藻類生長，在臺地內(nèi)部發(fā)育許多富藻的沉積物，在波浪的作用下，富藻的沉積物被不斷打碎，同時又在新的藻類富集區(qū)周圍沉積，過程不斷重復[22-23]，形成規(guī)模不等的藻丘相。在川北米倉山、川西南峨邊、川西南先鋒及遵義松林等地發(fā)現(xiàn)厚度超過15.0 m的大型藻丘相。藻丘相易受準同生及表生成巖作用影響，因此葡萄狀、花邊狀構(gòu)造藻白云巖在燈二段常見。燈二段沉積期，受藻丘相的影響，水體流動受限，臺地內(nèi)部形成較多局限潟湖。

圖9 井研地區(qū)及鄰區(qū)燈二中亞段沉積相Fig.9 Sedimentary facies map of middle segment of the second member of the Dengying Formation in Jingyan and adjacent area

圖10 井研地區(qū)燈影組沉積模式Fig.10 Sedimentary model of Dengying Formation in Jingyan Area

燈三段沉積期，受構(gòu)造運動影響，沉積環(huán)境轉(zhuǎn)變，陸源物質(zhì)增多，碳酸鹽巖發(fā)育受到抑制，巖性為暗色泥巖、泥質(zhì)白云巖及白云質(zhì)泥巖等。

燈四段沉積期，構(gòu)造運動趨于緩和，形成一個新的碳酸鹽巖潮坪環(huán)境穩(wěn)定期，水體中加入地層深部物質(zhì)，碳酸鹽巖沉積受到抑制，導致燈四段厚度較薄，藻類不發(fā)育，在臺地內(nèi)部和邊緣的局部地區(qū)發(fā)育小規(guī)模藻丘。

5 結(jié)論

(1)川西南井研地區(qū)燈影組劃分為2個Ⅲ級層序：燈一、燈二段劃分為SQ1層序；燈三、燈四段劃分為SQ2層序。

(2)井研地區(qū)沉積特征受沉積期古地理、古氣候、水體深淺差異影響，以及桐灣2期構(gòu)造運動影響，僅C井燈四段殘留地層厚度為22.0 m，為一套貧藻或不含藻的潮間—潮上沉積；根據(jù)沉積旋回，燈二段分為上、中、下亞段，燈二上亞段藻丘相發(fā)育呈東西分帶特征，燈二中亞段藻丘相全區(qū)有分布。

(3)井研地區(qū)燈影組優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育受控于有利沉積相帶的展布，即藻丘體的生長情況，預測西部燈影組發(fā)育藻丘相沉積，為油氣成藏提供良好的儲集條件，是下一步勘探有利區(qū)。