四川盆地元壩中部斷褶帶須四段高分辨率層序地層

王明飛，屈大鵬，肖 偉，凌 濤，陳靈君

（1.中國(guó)石化勘探南方分公司 勘探研究院，成都 610041；2.中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司 研究院，廣東 湛江524057）

0 引言

四川盆地是揚(yáng)子古板塊上的一個(gè)多旋回沉積盆地，元壩中部斷褶帶位于四川盆地東北部，構(gòu)造上西鄰九龍山背斜構(gòu)造帶，東接通南巴背斜構(gòu)造帶，北接池溪凹陷，南部與川中低緩構(gòu)造帶相連，面積約1 700 km2（圖1）。元壩地區(qū)震旦紀(jì)—中三疊世為海相沉積，中三疊世末發(fā)生印支早幕擠壓構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，古特提斯洋關(guān)閉，龍門(mén)山島鏈開(kāi)始緩慢上升，海盆逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殛懪?，接受陸相須家河組地層沉積［1-3］。四川盆地須家河組自下而上可分為須一段至須六段［4-5］。受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，元壩地區(qū)缺失須六段地層，其中須一、須三和須五段暗色泥巖為重要的烴源巖及蓋層，須二、須三和須四段砂巖為重要的油氣儲(chǔ)層。對(duì)儲(chǔ)層段進(jìn)行高分辨率層序地層學(xué)研究，是弄清油氣分布規(guī)律和提高油氣采收率的重要手段。已有研究表明，須四段發(fā)育完整的基準(zhǔn)面旋回，沉積辮狀河和辮狀河三角洲地層，層序位置處于三級(jí)層序低位域［6-9］。筆者以鉆井、測(cè)井及地震資料為基礎(chǔ)，以高分辨率層序地層學(xué)理論為指導(dǎo)，探討了研究區(qū)須四段高分辨率層序地層劃分。

圖1 元壩中部斷褶帶位置Fig.1 Location of the central fault-fold belt in Yuanba area

1 沉積相類(lèi)型

根據(jù)近年來(lái)辮狀河及辮狀河三角洲沉積特征研究［10-12］，結(jié)合元壩中部斷褶帶須四段沉積特征，歸納了研究區(qū)發(fā)育辮狀河及辮狀河三角洲相沉積。辮狀河相發(fā)育于湖泊/海洋最高水位線之上，不受間歇性湖水/海水進(jìn)退的影響，以河流沉積作用為主；辮狀河三角洲相主體位于最高水位線以下，其中辮狀河三角洲平原是辮狀河入湖/海過(guò)程中形成的水上分流平原，分流河道發(fā)育，平面上位于最高水位線與最低水位線之間，分流河道自上游到下游呈喇叭狀散開(kāi)，由于受間歇性湖水/海水進(jìn)退的影響，分流間灣沉積廣泛發(fā)育；辮狀河三角洲前緣位于最低水位線之下，河流流入湖泊/海洋后，延伸距離很短，很快發(fā)生沉積物卸載作用，因此水下分流河道沉積微相欠發(fā)育，存在小型水下分流河道沉積，數(shù)量少、規(guī)模小，在靠近岸線位置形成中小規(guī)模河口壩及席狀砂沉積。依據(jù)巖心、測(cè)井及錄井資料，在研究區(qū)識(shí)別出辮狀河、辮狀河三角洲及湖泊沉積相。辮狀河沉積體系包含辮狀河道、心灘和泛濫平原沉積微相；辮狀河三角洲沉積體系包含分流河道、分流間灣、水下分流河道、河口壩和席狀砂沉積微相（表1）。

表1 元壩中部斷褶帶須四段沉積相劃分方案Table 1 Sedimentary facies division scheme of thefourth member of Xujiahe Formation in thecentral fault-fold belt of Yuanba area

1.1 辮狀河相

研究區(qū)辮狀河相沉積范圍廣泛，由辮狀河道、心灘及泛濫平原微相組成，儲(chǔ)層發(fā)育的優(yōu)勢(shì)微相為辮狀河道和心灘。辮狀河道發(fā)育于可容納空間較低、沉積地勢(shì)較高部位，巖性以淺灰色細(xì)—中砂巖為主，沉積厚度變化較大，具有多期河道側(cè)向切割疊置的沉積特征，yl4井區(qū)發(fā)育典型辮狀河道，測(cè)井相具有箱形、鋸齒化箱形和鐘形特征。研究區(qū)心灘主要發(fā)育于可容納空間較低位置，以灰色砂礫巖和細(xì)—粗砂巖為主，呈塊狀，質(zhì)較純，垂向上可見(jiàn)辮狀河道向心灘遷移。以yl1井為例，巖心上可見(jiàn)典型的心灘沉積構(gòu)造組合，心灘底部以砂礫巖為主，具有河道底部滯留沉積的特征，垂向上發(fā)育交錯(cuò)層理與平行層理，自然伽馬曲線呈箱形，無(wú)鋸齒狀，頂、底突變（圖2）。泛濫平原發(fā)育于辮狀河道間，為薄層泥巖沉積，主要形成于洪泛期，厚度小，一般1～4m，以灰色泥巖為主，自然伽馬曲線呈中—低幅指狀。

圖2 元壩中部斷褶帶須四段辮狀河測(cè)井相特征Fig.2 Logging facies characteristics of braided river of the fourth member of Xujiahe Formation in the central fault-fold belt of Yuanba area

1.2 辮狀河三角洲相

依據(jù)鉆井、測(cè)井和地震資料綜合研究表明，研究區(qū)辮狀河三角洲相只發(fā)育三角洲平原和三角洲前緣2種亞相，辮狀河三角洲平原亞相可劃分為分流河道和分流間灣2種微相。分流河道為優(yōu)勢(shì)微相，發(fā)育于可容納空間較高沉積地勢(shì)較低部位，受間歇性湖水進(jìn)退的影響，垂向上河道多期疊置作用明顯。yb9井區(qū)發(fā)育典型辮狀河三角洲平原分流河道，垂向上與灰色湖侵泥巖互層，單期河道厚度小，測(cè)井相具有高幅響應(yīng)特征，自然伽馬曲線呈鋸齒狀、箱形和鐘形，頂、底漸變（圖3）。辮狀河三角洲前緣亞相可分為水下分流河道、席狀砂和河口壩3種微相，席狀砂一般為粒度較細(xì)的細(xì)砂巖、粉砂巖與泥巖互層，垂向上呈反韻律或均質(zhì)韻律，yl2井區(qū)發(fā)育典型席狀砂沉積，自然伽馬曲線呈中—低幅指狀。研究區(qū)河口壩發(fā)育規(guī)模較小，測(cè)井相響應(yīng)不明顯。

圖3 元壩中部斷褶帶須四段辮狀河三角洲測(cè)井相特征Fig.3 Logging facies characteristics of braided river delta the fourth member of Xujiahe Formation in the central fault-fold belt of Yuanba area

2 層序地層格架

須家河組地層的分布主要受構(gòu)造作用的控制，周期性構(gòu)造活動(dòng)控制著盆地的地層層序旋回。在構(gòu)造活動(dòng)期，沉積物供應(yīng)充足，形成以粗粒沉積為主的過(guò)補(bǔ)償沉積；在構(gòu)造松弛期，沉積物供應(yīng)較少，形成以細(xì)粒沉積為主的補(bǔ)償或欠補(bǔ)償沉積［13-14］。在沉積相研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)高分辨率層序地層理論［15-17］，進(jìn)行以辮狀河沉積為主的地層劃分、對(duì)比及區(qū)域地震層位標(biāo)定和追蹤，建立區(qū)域等時(shí)層序地層格架。?？松凸咀钚卵芯砍晒砻?，完整的河流相層序形成于基準(zhǔn)面上升時(shí)期，其內(nèi)部由不同層序組組成［18］。高分辨率層序地層學(xué)研究成果表明，完整的辮狀河成因?qū)有虬?種疊加樣式的河道，即低可容納空間側(cè)向疊置河道和高可容納空間垂向疊置河道，它們發(fā)育的位置不同，沉積特征也不同［19］（圖4）。以高分辨率層序地層理論為指導(dǎo)，根據(jù)研究區(qū)河道類(lèi)型及垂向上巖相組合樣式，識(shí)別出不同可容納空間河道類(lèi)型，進(jìn)而劃分基準(zhǔn)面旋回，最終提出了須四段地層的高分辨率層序劃分方案。

圖4 2種不同類(lèi)型河道與層序位置關(guān)系（據(jù)文獻(xiàn)［19］修改）Fig.4 Two kinds of braided channels at different sequence location

2.1 不同可容納空間河道類(lèi)型

依據(jù)鉆井和測(cè)井資料綜合分析表明，研究區(qū)發(fā)育2種不同疊置樣式的河道類(lèi)型，反映了河道在不同可容納空間的沉積特征。它們?cè)诖瓜蛏舷嗷クB置，共同構(gòu)成高分辨率層序地層研究中的成因?qū)有虻貙訂卧?/p>

2.1.1 低可容納空間側(cè)向疊置河道

完整的低可容納空間側(cè)向疊置河道由多個(gè)具有短期沉積旋回的單期河道組成。由于沉積時(shí)水動(dòng)力強(qiáng)，河道遷移擺動(dòng)頻繁，上一期河道往往很快被下一期河道沖刷，之上繼續(xù)沉積下一期河道。因此，鉆井和測(cè)井剖面上往往表現(xiàn)為多期河道切割疊置的沉積特征（參見(jiàn)圖2）。

2.1.2 高可容納空間垂向疊置河道

隨著可容納空間增加，沉積時(shí)河道遷移擺動(dòng)間隔時(shí)間較長(zhǎng)，多數(shù)單期河道具有完整的巖相序列。依據(jù)自然伽馬曲線等可識(shí)別出單期完整的河道沉積旋回，垂向上河道之間泥巖隔夾層較發(fā)育，具有垂向疊置的沉積特征（參見(jiàn)圖3）。

不同可容納空間河道的識(shí)別，為完整成因?qū)有虻貙有貏澐值於嘶A(chǔ)。

2.2 高分辨率層序地層劃分

通過(guò)2種不同可容納空間河道的識(shí)別，判斷基準(zhǔn)面旋回發(fā)育類(lèi)型及位置，可進(jìn)行高分辨率層序地層劃分。以yl2井為例，須四段自下而上依次可識(shí)別出低可容納空間側(cè)向疊置河道及高可容納空間垂向疊置河道（圖5），顯示了可容納空間整體增加的特征。結(jié)合區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)（安縣運(yùn)動(dòng)）研究成果，須四段底與須三段頂呈微角度不整合接觸［20］，因此，將須四段劃分為一個(gè)三級(jí)基準(zhǔn)面上升半旋回，頂界面具有初始湖泛面性質(zhì)，內(nèi)部可劃分為2個(gè)四級(jí)旋回和數(shù)個(gè)五級(jí)旋回。四級(jí)旋回可以全區(qū)對(duì)比，五級(jí)旋回相當(dāng)于河道帶，受古地貌與河道擺動(dòng)遷移的影響，發(fā)育程度與個(gè)數(shù)各個(gè)地區(qū)均不同。通過(guò)對(duì)五級(jí)旋回垂向上變化特征的研究，將須四段分為3個(gè)亞段：上砂段（T3x4-hs）、腰帶段（T3x4-yd）和下砂段（T3x4-ls）。下砂段具有一套完整的側(cè)向切割疊置的河道沉積特征，河道底部為須四段底界面，橫向可對(duì)比性強(qiáng)；腰帶段形成于須四段內(nèi)部次級(jí)湖泛時(shí)期，巖性以細(xì)粒泥質(zhì)沉積為主；上砂段形成于基準(zhǔn)面上升的可容納空間較高時(shí)期，發(fā)育一套垂向疊置的河道沉積，河道底部沖刷面為上砂段底界面，橫向可對(duì)比性較強(qiáng)。各亞段相當(dāng)于?？松凸咎岢龅膶有蚪M級(jí)別，而整個(gè)須四段相當(dāng)于完整的河流相層序級(jí)別。

該劃分方案目前已在元壩西部推廣應(yīng)用，支持了元壩西部須四段儲(chǔ)層精細(xì)研究，為儲(chǔ)量計(jì)算提供了地層劃分方案。

圖5 yl2井綜合柱狀圖Fig.5 Stratigraphic column of yl2well

圖6 yb4井合成記錄Fig.6 Synthetic seismogram of yb4well

高分辨率層序地層綜合研究離不開(kāi)鉆井、測(cè)井和高分辨率地震資料。合成記錄顯示，地震剖面上須四段頂（T3x5）、腰帶段底和須四段底（T3x4）均與地質(zhì)分層具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系（圖6）。T3x5具有區(qū)域次級(jí)湖泛性質(zhì)，在研究區(qū)主要依據(jù)鉆井資料識(shí)別，地震剖面上表現(xiàn)為中振幅和中連續(xù)的地震反射特征，界面之上原始古地貌較高部位表現(xiàn)出地層超覆沉積特征；T3x4-yd沉積于須四段湖侵時(shí)期，泥質(zhì)含量較高，地震剖面上表現(xiàn)為中—強(qiáng)振幅和較連續(xù)相位，相當(dāng)于須四段內(nèi)部的湖泛面；T3x4界面上常見(jiàn)下切河谷上超充填的地震反射外形，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征，可將其劃分為區(qū)域基準(zhǔn)面下降時(shí)期形成的沖刷侵蝕不整合界面。通過(guò)地震層位綜合解釋及井-震層位相互約束和控制，搭建了研究區(qū)等時(shí)層序地層格架，為進(jìn)一步在等時(shí)層序格架內(nèi)進(jìn)行沉積相研究奠定了基礎(chǔ)（圖7）。

圖7 井-震層序綜合解釋Fig.7 Comprehensive sequence interpretation based on well and seism ic

3 結(jié)論

（1）四川盆地元壩中部斷褶帶須四段發(fā)育辮狀河及辮狀河三角洲相。

（2）在元壩中部斷褶帶須四段識(shí)別出具有成因?qū)有蛐再|(zhì)的2種河道，即低可容納空間側(cè)向疊置河道和高可容納空間垂向疊置河道，進(jìn)而將須四段細(xì)分為上砂段、腰帶段及下砂段。

（3）識(shí)別出須四段沉積期湖泛面及區(qū)域次級(jí)湖泛面，地質(zhì)分層與地震層位具有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立了區(qū)域等時(shí)高分辨率層序地層格架。

［1］ 鄧康齡.四川盆地形成演化與油氣勘探領(lǐng)域［J］.天然氣工業(yè)，1992，12（5）：7-12.

［2］ 劉寶珺，許效松，潘杏南，等.中國(guó)南方古大陸沉積地殼演化與成礦［M］.北京：科學(xué)出版社，1993：10-50.

［3］ 馬永生，牟傳龍，郭彤樓，等.四川盆地東北部飛仙關(guān)組層序地層與儲(chǔ)層分布［J］.礦物巖石，2005，25（4）：73-79.

［4］ 劉金華，張世奇，孫耀庭，等.川西前陸盆地上三疊統(tǒng)須家河組地層的劃分對(duì)比及沉積演化［J］.地層學(xué)雜志，2007，31（2）：190-196.

［5］ 朱如凱，白斌，劉柳紅，等.陸相層序地層學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化研究和層序巖相古地理：以四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組為例［J］.地學(xué)前緣，2011，18（4）：131-143.

［6］ 姜在興，田繼軍，陳桂菊，等.川西前陸盆地上三疊統(tǒng)沉積特征［J］.古地理學(xué)報(bào)，2007，9（2）：143-154.

［7］ 翟文亮，鄭榮才，朱如凱，等.川東北類(lèi)前陸盆地須家河期盆—山耦合和層序充填樣式［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，36（3）：268-275.

［8］ 鄭榮才，李國(guó)暉，雷光明，等.四川盆地須家河組層序分析與地層對(duì)比［J］.天然氣工業(yè)，2011，31（6）：12-20.

［9］ 鄭榮才，戴朝成，朱如凱，等.四川類(lèi)前陸盆地須家河組層序—巖相古地理特征［J］.地質(zhì)論評(píng)，2009，55（4）：484-495.

［10］ 于興河，王德發(fā)，孫志華.湖泊辮狀河三角洲巖相、層序特征及儲(chǔ)層地質(zhì)模型——內(nèi)蒙古貸岱海湖現(xiàn)代三角洲沉積考察［J］.沉積學(xué)報(bào)，1995，13（1）：48-58.

［11］ 何順利，蘭朝利，門(mén)成全.蘇里格氣田儲(chǔ)層的新型辮狀河沉積模式［J］.石油學(xué)報(bào)，2005，26（6）：25-29.

［12］ 劉安然，陳洪德，徐勝林，等.川西坳陷中段上侏羅統(tǒng)遂寧組巖相古地理及砂體展布［J］.巖性油氣藏，2013，25（1）：35-39.

［13］ 高紅燦，鄭榮才，柯光明，等.川東北前陸盆地須家河組層序-巖相古地理特征［J］.沉積與特提斯地質(zhì)，2005，25（3）：38-45.

［14］ 葉黎明，陳洪德，胡曉強(qiáng)，等.川西前陸盆地須家河期高分辨率層序格架與古地理演化［J］.地層學(xué)雜志，2006，30（1）：87-94.

［15］ 鄧宏文.美國(guó)層序地層研究中的新學(xué)派——高分辨率層序地層學(xué)［J］.石油與天然氣地質(zhì)，1995，16（2）：89-97.

［16］ 鄧宏文，王紅亮，寧寧.沉積物體積分配原理——高分辨率層序地層學(xué)的理論基礎(chǔ)［J］.地學(xué)前緣，2000，7（4）：305-313.

［17］ 鄧宏文，王紅亮，祝永軍，等.高分辨率層序地層學(xué)——原理及應(yīng)用［M］.北京：地質(zhì)出版社，2002：3-13.

［18］ Abreu V，Neal J E，Bohacs K M，et al. sequence stratigraphy of siliciclastic systems：the Exxon Mobil methodology ［J］. SEPM，2010， 9：226.

［19］ Kjemperud A V，Schomacker E R，Cross T A. Architecture and stratigraphy of alluvial deposits， Morrison Formation（Upper Jurassic）， Utah［J］. AAPG Bulletin，2008，92（8）：1055-1076.

［20］ 王金琪.龍門(mén)山印支運(yùn)動(dòng)主幕辨析——再論安縣構(gòu)造運(yùn)動(dòng)［J］.四川地質(zhì)學(xué)報(bào)，2003，23（2）：65-69.