王興龍, 劉 磊, 林良彪, 陳洪德,劉君龍, 潘 博, 王志康, 劉開鸞

(1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室(成都理工大學)，成都 610059；2.中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；3.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 成都綜合巖礦測試中心，成都 610081)

川西前陸盆地上三疊統(tǒng)須家河組(T3x)是陸上油氣勘探的重要層位[1-16]。須家河組第二段(簡稱“須二段”, T3x2)沉積期，龍門山及米倉山-大巴山構(gòu)造活動分為2幕，早期構(gòu)造活動以強烈擠壓為主，末期活動相對減弱[2,12-15]，自北向南沿龍門山沉積厚層砂體。由于盆地形成過程中構(gòu)造背景十分復雜，小尺度的沉積演化以及精細的砂體展布規(guī)律研究成為難點[1-8,17-25]。前人對川西前陸盆地須家河組的地層劃分、構(gòu)造演化、砂體充填方式描述相對較多，但總體為盆地級或大尺度的研究。鄭榮才等[2-5]搭建了須家河組層序地層格架，闡明了不同時期四川盆地須家河組各時期古地理特征及沉積相帶展布規(guī)律，并提出多元相沉積體系來預測砂體分布；林良彪等[7]、葉黎明等[8]、劉安然等[9]建立了川西須家河組高分辨率層序地層，明確了須二段為川西前陸盆地開始形成期，沉積環(huán)境主要為海灣背景下的海相三角洲；施振生等[12]解釋了四川盆地須家河組第二、第四、第六段大面積富砂的原因，強調(diào)坡降、物源、海平面升降對控砂的重要性；劉君龍等[13]將川西須家河組劃分為造山期與寧靜期兩個體系域，指出須二段時期為造山期，主要發(fā)育粗粒沉積物。

盡管上述學者對川西前陸盆地須家河組取得了許多的成果認識，但對新場地區(qū)須二段精細的沉積微相、砂體展布的規(guī)律和主控因素研究尚待深入。本文著重精細刻畫新場地區(qū)不同水動力背景下的沉積微相與砂體展布特征，明確新場地區(qū)須二段內(nèi)不同時期砂體展布的主控因素，揭示儲集砂體分布規(guī)律，旨在為優(yōu)質(zhì)儲層預測以及油氣探勘有所啟示。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

新場構(gòu)造帶隸屬于川西拗陷內(nèi)的Ⅲ級構(gòu)造單元，位于龍門山前緣中部地帶，自西向東延伸，傾伏幅度較小(圖1)。須二段沉積期，龍門山上沖推覆體的自西向東側(cè)向擠壓和巨厚沉積物重力負荷的雙重作用，導致川西拗陷巖石圈發(fā)生強烈扭曲變形和大幅度沉降，隨后西北部龍門山和北大巴山的隆升，使得四川盆地初具形態(tài)，并在很長一段時間內(nèi)都表現(xiàn)出西深東淺的古地貌特征[12]。在此過程中海水沿著龍門山與康滇古陸缺口進入川西拗陷盆地，發(fā)育快速進積和緩慢退積的辮狀河三角洲沉積體系。研究區(qū)位于三角洲前緣及前三角洲相帶并且靠近物源區(qū)[7]，在沉積體系演化過程中，始終成為重要的優(yōu)質(zhì)淺層氣藏儲集相帶[16]。

2 地層特征

依據(jù)巖石類型以及巖性組合將新場地區(qū)須二段劃分為3個亞段，并進一步劃分為10個砂組，分別對應下亞段(T3x2-7-T3x2-10)、中亞段(T3x2-4- T3x2-6)、上亞段(T3x2-1- T3x2-3)(圖2-A)。

圖1 新場地區(qū)構(gòu)造位置及井位略圖Fig.1 Tectonic location and drilling well positions in Xinchang area(A)新場地區(qū)構(gòu)造位置圖； (B)井位分布圖

圖2 新場地區(qū)須二段地層劃分及連井剖面Fig.2 Stratigraphic division and well-connecting profile of the Xu 2 in Xinchang area

上沖推覆造山運動導致的巖石圈巨大變形使得山前構(gòu)造帶撓曲凹陷[6-8]，新場地區(qū)沉積的須二段地層整體呈現(xiàn)“西厚東薄”的特征，主要發(fā)育大套中粗砂巖夾中薄層泥巖，西部地層厚度達到740 m，東部僅為550 m。其中下亞段地層“西厚東薄”，下部發(fā)育大套粗砂巖與中砂巖韻律互層，上部發(fā)育一套泥巖；中亞段地層厚度較為均一，主要以中粗砂巖為主；上亞段地層則表現(xiàn)為“東厚西薄”，整體為大套泥巖夾不等厚中砂巖。須二段沉積時期新場地區(qū)地層發(fā)育特征反映了沉降、沉積中心由西向東遷移的過程(圖2-B)。

3 沉積微相與砂體展布

沉積微相控制著更小尺度的砂體展布方式，詳細刻畫沉積微相對總結(jié)砂體展布規(guī)律有著指導性作用[9]。通過巖心觀察、測井識別、井-震結(jié)合、地震相分析等綜合研究，認為研究區(qū)發(fā)育海陸過渡體系的三角洲前緣亞相和前三角洲亞相，并進一步識別出水下分流河道、分流河道間、河口壩、前三角洲泥4類沉積微相(圖3，表1)。

3.1 沉積相類型

須二段沉積時期新場地區(qū)西靠龍門山、北鄰米倉山-大巴山，充足的物源供給使得新場地區(qū)廣泛富砂?；谧钚抡J識，建立了新場地區(qū)須二段沉積模式，并進一步討論了須二段時期砂體展布特征以及演化規(guī)律。

表1 新場地區(qū)須二段不同時期沉積相類型Table 1 Types of sedimentary facies of the Xu 2 at different periods in Xinchang area

該時期水下分流河道微相以粗-中砂巖為主，單層砂體較厚，最大厚度達到30 m以上。地震相顯示出雜亂、不規(guī)則的反射特征，以中強振幅及中弱振幅為主，振幅強度變化較大(圖4-A)。測井相顯示有輕微回返，呈低幅齒化狀“箱形”，頂?shù)淄蛔兠黠@，具有穩(wěn)定沉積特征，屬于典型的水下分流河道微相(圖4-D)。

河口壩沉積速率較快，在油氣勘探中也被視為重點微相[23-24]。巖性組合為向上發(fā)育泥質(zhì)粉砂巖-粉砂巖-細砂巖-中砂巖的反韻律特征，并且發(fā)育沙紋層理、交錯層理和平行層理(圖4-D)。地震相呈透鏡狀、高頻、中弱振幅反射特征，反映沉積環(huán)境不穩(wěn)定且變化快(圖4-B)，測井形態(tài)以“漏斗形”為主。

圖3 新場地區(qū)川孝565井須二段沉積綜合柱狀圖 Fig.3 Comprehensive sedimentary column of the Xu 2 in Well CX565

圖4 新場地區(qū)須二段過井地震剖面及沉積相綜合柱狀圖Fig.4 The cross-well seismic profile and comprehensive sedimentary facies of the Xu 2 in Xinchang area(A)過川孝565井水下分流河道地震識別剖面; (B)過新場15井河口壩地震識別剖面; (C)過新場15井分流河道間地震識別剖面; (D)新場15井測井、錄井、巖心沉積相綜合柱狀圖

分流河道間受控于海平面與河道遷移方向的變化，廣泛發(fā)育于新場地區(qū)須二段，規(guī)模大小不一。沉積物粒度較細，巖性主要以大段的泥巖為主，其中也夾雜薄層的粉砂和少量的細砂。地震相顯示出平行及亞平行關(guān)系，振幅強，反射同軸連續(xù)性較好，沉積環(huán)境穩(wěn)定(圖4-C)；單井上識別測井曲線伽馬值為90～103 API，發(fā)育水平層理(圖4-D)。

前三角洲泥微相僅在T3x2-1時期發(fā)育，沉積物粒度最細，巖性以黑色泥巖為主。地震反射特征與分流河道間相似，但分布范圍較大，測井曲線伽馬值大于103 API。

3.2 砂體展布特征

龍門山構(gòu)造活動不僅影響著須二段整體的地層發(fā)育特征，也控制著砂體的發(fā)育規(guī)模和展布方式。在幕式構(gòu)造活動控制下，砂體最厚區(qū)域經(jīng)歷了由西緣到東緣的遷移過程。但不同亞段時期砂體發(fā)育特征有明顯差異性：下亞段時期砂體橫向連通性差，空間上呈不連續(xù)疊置發(fā)育，西部砂體發(fā)育程度優(yōu)于東部砂體；中亞段時期砂體整體較厚，空間上連續(xù)疊置，連通性強，單砂體厚度達到最大；上亞段時期砂體“西薄東厚”，東部砂體空間上連續(xù)疊置，連通性較好，砂體發(fā)育程度整體優(yōu)于西部砂體(圖5)。

圖5 新場地區(qū)須二段砂體連井圖Fig.5 Sand body connection diagram of the Xu 2 in Xinchang area

3.2.1 下亞段砂體展布特征

T3x2-8砂組沉積時期西北部砂體發(fā)育程度較高，新場地區(qū)西側(cè)相對富砂，孝深1井砂體最大厚度達到81 m，并且由此趨勢成階梯式向東部遞減，具有“西厚東薄”的特征(圖6-A)。T3x2-7砂組在T3x2-8砂組的基礎上繼承性發(fā)育，砂體展布特征相近，東側(cè)砂體沉積速率快速增加，形成“兩側(cè)厚中間薄”的沉積特征；相對于T3x2-8砂組時期物源豐富，河道砂面積相對增大，呈連片式沉積(圖6-B)。

3.2.2 中亞段砂體展布特征

中亞段早期，即T3x2-6、T3x2-5砂組，砂體厚度較下亞段沒有明顯變化。西部砂體厚度均一，砂體平面變化小(圖6-C)；東部砂體快速發(fā)育；中部砂體沉積速率增快：逐漸形成“兩側(cè)厚中間薄”的沉積特征(圖6-D)。中亞段末期，即T3x2-4砂組沉積期，砂體厚度為整個須二段時期的最高峰，平均厚度達到70 m，新場中部和東部地區(qū)砂體沉積速率的快速增大使得此時期“滿區(qū)富砂”(圖6-E)。

3.2.3 上亞段砂體展布特征

T3x2-3砂組沉積時期的顯著特征是砂體最厚區(qū)域遷移至新場東部，砂體厚度由西至東開始呈階梯式遞增，逐漸形成“東厚西薄”的特征(圖6-F)。T3x2-2砂組沉積時期，砂體展布繼承性發(fā)育，致使新場地區(qū)東部砂體不斷變厚，西部地區(qū)砂體厚度持續(xù)減薄(圖6-G)。T3x2-1砂組沉積時期砂體厚度整體減薄，但仍具有“東厚西薄”的特征。此時期由于須二末期的構(gòu)造活動，西部地區(qū)地層整體被剝蝕(圖6-H)。

3.3 沉積水體能量演化特征

新場地區(qū)須二段沉積期發(fā)育大套砂巖，而砂巖是河道的卸載體，通過統(tǒng)計中粗砂巖含量能夠有效反映該時期沉積水體能量演化特征[25]。新場地區(qū)須二段中亞段沉積期中-粗砂巖含量最高，上亞段次之，下亞段低；空間上反映沉積水體能量由弱突然增強再緩慢減弱的過程，T3x2-2、T3x2-3、T3x2-4、T3x2-5、T3x2-6砂組時期水體能量最強，河道動能最大(圖 7)。

3.4 沉積相展布特征

T3x2-8砂組沉積時期主要以水下分流河道微相為主，由北西往南東方向推進，河口壩主要發(fā)育在西側(cè)(圖8-A)。T3x2-7砂組沉積時期，水下分流河道依然是主要沉積微相，受海平面和物源進一步影響，河道發(fā)生部分改道，河口壩范圍擴大到東側(cè)(圖8-B)。

T3x2-6、T3x2-5沉積時期河道繼承性發(fā)育，主河道的數(shù)量及推進方向變化較小，但砂體展布特征由北向南似“條帶狀”發(fā)育。中亞段海岸線整體向南遷移，說明該時期海平面快速下降，致使河口壩面積開始縮小，水下分流河道微相轉(zhuǎn)變?yōu)樾聢龅貐^(qū)的主要相帶(圖8-C、D)。T3x2-4砂組沉積時期主河道微相面積進一步增大，海平面的快速下降導致新場地區(qū)相帶整體向南遷移，河道砂體不斷進積，河口壩逐漸消失(圖8-E)。

T3x2-3砂組沉積時期仍然以水下分流河道微相為主，海平面進一步下降，河道開始向新場地區(qū)東部遷移(圖8-F)。T3x2-2砂組沉積時期河道規(guī)模開始減少，河道砂呈北東-南西方向展布，覆蓋面積較大(圖8-G)。與上述砂組不同，T3x2-1砂組沉積時期新場東部處于三角洲前緣，水下分流河道由北向南展布，河道整體向東遷移；而西部大面積處于前三角洲，主要發(fā)育前三角洲泥微相(圖8-H)。

4 須二段沉積模式

川西前陸盆地須家河組發(fā)育海相、海陸過渡相、陸相等一系列完整的沉積體系[3]。須二段沉積時期，受印支Ⅱ幕運動影響，龍門山強烈推覆隆升，古特提斯洋逐漸閉合[26]，物源主要來自米倉山-大巴山地區(qū)，川西前陸盆地發(fā)育海陸過渡相的辮狀河三角洲體系[7]。新場地區(qū)主體位于辮狀河三角洲前緣地帶，沉積一套厚層的粗中砂巖[13]；但不同時期砂體疊置與展布差異明顯，其主控因素也各不相同。

下亞段沉積時期，米倉山-大巴山構(gòu)造活動致使快速海退，該時期沉積水體動力最弱，砂體連通性較差，厚層砂體發(fā)育在新場地區(qū)東部。由于海岸線退至新場地區(qū)南部，前緣位置便于河道砂體卸載，有利于發(fā)育大量河口壩砂體[12]；三角洲砂體向前進積，相帶向南遷移，砂體整體“西厚東薄”并呈北西-南東方向大面積展布。

中亞段時期，受北部米倉山-大巴山以及西側(cè)龍門山“雙構(gòu)造”活動影響，雙物源同時向新場內(nèi)部供源，沉積水體能量達到最大，全區(qū)發(fā)育厚層砂體，連通性好。新場地區(qū)坡度平緩，平面上主河道頻繁遷移側(cè)向侵蝕[12]，空間上砂體相互疊置，沉積中心逐漸向東遷移，致使砂體大面積分布。

上亞段時期，海水倒灌，沉積水體能量開始減弱，西部地層減薄，砂體規(guī)模開始整體變小，最大砂體厚度區(qū)域遷移至新場地區(qū)東部，形成“東厚西薄”的特征[13]。水下分流河道幾經(jīng)改道不斷向東遷移，分流河道間大面積發(fā)育，但河道砂依舊是主體。T3x2-1時期受特提斯洋關(guān)閉剪切應力影響，海平面上升至新場地區(qū)[27]；前三角洲亞相在新場西緣開始發(fā)育，豐富了新場須二時期的沉積相類型，也預示著新場地區(qū)即將迎來新的沉積充填序列(圖9)。

圖8 新場地區(qū)須二段各砂組沉積微相圖 Fig.8 Sedimentary micro-facies map of each sand group of the Xu 2 in Xinchang area

圖9 川西拗陷新場地區(qū)須二段沉積模式圖Fig.9 Depositional model of the Xu 2 in Xinchang area

5 結(jié) 論

a.受大巴山-米倉山構(gòu)造影響，新場地區(qū)須二段沉積時期砂體展布整體表現(xiàn)為空間上相互疊置、平面上廣泛展布。下亞段沉積時期，沉積水體動力最弱，連通性差，砂體“西厚東薄”；中亞段沉積時期，沉積水體動力最強，砂體厚度達到最大值，連通性強；上亞段沉積時期，沉積水體動力減弱，新場西緣地層被剝蝕，砂體最厚區(qū)域遷移至新場東部地區(qū)。

b.新場地區(qū)須二段時期沉積體系為海陸過渡體系下的辮狀河三角洲前緣。微相以水下分流河道為主，河口壩受海平面遷移僅在高水位時期發(fā)育；分流河道間存在于各個時期，僅在須二末期新場西緣發(fā)育前三角洲泥微相。水體能量在中亞段時期達到最強，上亞段次之，下亞段最弱。

c.上沖推覆構(gòu)造下的物源體系控制了新場地區(qū)須二段砂體的最大厚度；海平面升降、河道側(cè)蝕作用等因素控制了砂體展布差異以及空間疊置方式。下亞段沉積時期砂體順物源方向弱進積，中亞段沉積時期強進積，上亞段沉積時期弱退積；富砂區(qū)域經(jīng)歷了由新場西緣向東緣的轉(zhuǎn)移過程。