川東北龍崗東龍會場—鐵山地區長興組沉積相分析

張 強，趙德林，潘 輝

ZHANG Qiang, ZHAO De-lin, PAN Hui

西安石油大學 地球科學與工程學院 陜西省油氣地質成藏地質學重點實驗室，陜西 西安 710000

Xi'an ShiYou University, Xi'an 710000, China

0 引言

川東北地區在20世紀50年代就有學者對其氣藏展開勘探研究，在四川盆地的川東北地區迄今為止已經發現了多個二疊系生物礁氣藏，川東北地區二疊系長興組天然氣勘探與開發有著巨大的前景。然而川東北地區總體勘探程度很低，它特殊的構造特征—高陡構造帶使得它的勘探難度相當巨大。中國諸多地質學者對川東北地區的生物礁氣藏與鮞粒灘氣藏展開過細致研究，發現川東北環海槽的長興組與飛仙關組的氣藏儲量非常巨大，目前已經探明的儲量可達1×1012m3，通過與現有勘探理論相結合，對川東北龍崗地區沉積相特征進行研究，一方面為之后對該區沉積相的研究打下堅實的基礎，另一方面對于川東北地區油氣藏資源合理有利的開發也具有深遠的意義[1-2]。

1 區域地質背景

龍崗東龍會場位于四川盆地內，西鄰龍門山斷裂，整體規模大致為19萬平方公里。盆地邊緣有露頭，露出地層為古生界。四川盆地整體地勢特點為東低西高、北陡南緩。其構造級次為“揚子準地臺”次級單元。

盆地劃分成川西坳陷低陡構造區、川東南斜坡高陡構造區、川中平緩構造區3個大分區（圖1）。其中川東高陡褶帶、川南低陡褶帶、川西低隆褶帶、川西南低陡褶帶、川北低褶帶及川中平緩褶帶為3個大分區的6個次級構造單元[3]。

圖2 研究區長興組生屑灰巖顯微鏡下薄片Fig.2 Microscopic photo of bioclastic limestone of Changxing Formation in the study area

2 主要巖石類型

通過大量野外剖面觀測、系統的鉆井巖心觀察以及室內薄片鑒定分析，可以確定研究區巖石類型以灰巖為主，白云巖次之，偶有薄狀泥頁巖夾層。灰巖又可細分為泥—微晶灰巖、生物礁灰巖、生物屑灰巖等；白云巖可細分為晶粒白云巖、泥—微晶白云巖、生物礁白云巖等[4]。

3 沉積相類型及特征

目前針對川東北一帶，長興時期沉積相帶的演變觀點主要分成以下兩種：其一，王一剛等認為長興期本區受到了“開江—梁平盆地”的影響，發育淺緩坡相、深緩坡相、陸棚邊緣礁相、盆地相等沉積相帶，當研究進一步深化之后，王一剛等認為碳酸鹽巖緩坡相、臺地相和盆地相等沉積相帶在工區發育廣泛[5]。其二，馬永生等通過研究發現，“開江—梁平盆地”并不存在，只是一個沉積水體相較臺地深的碳酸鹽巖的臺棚環境，其中盆地相、緩坡相、開闊臺地相、臺緣邊緣相在工區范圍廣泛發育[6-7]。結合前人研究，筆者認為研究區“開江—梁平盆地”存在，并發育以下幾種沉積相類型（表1）[8-12]。

表1 研究區長興組主要發育的沉積相類型特征表Table 1 The changxing group main types of the sedimentary facies feature

3.1 盆地相

關世聰對于中國古海域碳酸鹽巖臺地沉積，最早命名了臺內盆地概念，曾允孚教授在后來對臺盆的概念進行了充分肯定，對部分內容進行了修定和改正[13-14]。灰色含生物碎屑、燧石結核石灰巖，硅質灰巖等是盆地相的主要沉積物。其中較深的顏色、交薄的單層厚度，水平層理的發育和豐富的生物鉆孔現象是此類沉積物的主要特征。其中硅質放射蟲和許多保存較為完整的菊石在硅質巖中普遍發育。開江—梁平海槽內的上寺長江溝剖面的大隆組（對應開闊臺地和臺地邊緣的長興組）巖性以薄層生屑泥晶灰巖夾鈣質泥巖條帶為主，可見菊石，為典型的盆地相（圖3）。測井曲線上，GR值偏高，AC值偏高，測井曲線呈指狀（圖4）。

圖3 盆地相巖性剖面圖Fig.3 The basin facies lithologic section

圖4 鐵山9 井大隆組沉積剖面圖Fig.4 The TS9 well Dalong formation sedimentary facies integred histogram

3.2 斜坡相

常見淺水緩坡，自碳酸鹽臺內盆地到深水盆地沒有非常大的坡折帶即為緩坡。緩坡基本上不發育大型重力流，包含碎屑流沉積和濁積巖，這一點與鑲邊臺地邊緣陡坡不同。其中灰色薄層的泥晶石灰巖、泥灰巖等粒度較小的沉積物是淺水緩坡主要發育的巖石類型。受到大風、地震等干擾，緩坡依然會形成滑塌現象，因為坡度較緩，所以滑塌范圍以及次數都比陡坡少很多。其中變形層理在緩坡上較為普遍，但是碎屑流沉積和濁積巖非常少見。該相帶可以進一步詳細劃分為淺水緩坡以及深水緩坡兩個亞相，大多數發育在靠近開江—梁平臺內盆地區域。

測井曲線上，GR值較高，三孔隙度AC、DEN、CNL曲線無明顯波動，深淺雙側向差異不明顯，為典型的“指狀”、“刺刀狀”（圖5）。

圖5 龍會2 井大隆組沉積相綜合柱狀圖Fig.5 The LH2 well Dalong formation sedimentary facies integred histogram

（1）淺水緩坡

在海浪所能影響的最深界面之下，比較淺的沉積相帶就是淺水緩坡。顏色以灰色、深灰色為主，泥晶石灰巖發育，當發生白云石化作用以后轉變成為粉晶白云巖，含有少量黃鐵礦，呈零星分散狀態沉淀在其中。生物碎屑以棘皮、有孔蟲、介形蟲、腹足為主，少見溶蝕孔隙。

（2）深水緩坡

深水緩坡，地處碳酸鹽臺內盆地前緣斜坡的下部和臺間盆地之間，屬于深水過渡的區域，沉積坡度較為平坦。由于沉積水體比較深，故沉積水體能量不太高，大部屬于中止狀態，灰色薄層泥晶石灰巖以及燧石結核石灰巖在深水緩坡亞相較為發育，其中泥質頁巖在夾層中偶爾可見。

3.3 臺地邊緣相

發育在臺地與斜坡之間的碳酸鹽邊緣轉換帶稱之為臺地邊緣相，它位于淺水沉積環境與深水沉積環境之間，常受到比較強的水動力作用，主要受波浪、潮汐作用強烈，是高能沉積環境，也是生物礁、灘最為發育的相帶。其亞相可進一步分為生屑灘、生物礁及灘間這三個亞相。

（1）生屑灘亞相：以淺水生物碎屑密集堆積為特征，生物碎屑中多有粒狀亮晶方解石、膠結的微晶灰巖，局部還有藻粘結結構，生物以棘皮、有孔蟲為主（圖6）。生屑灘灰巖可發生完全白云石化、未完全白云石化、未白云石化，完全白云石化的巖石溶蝕孔洞較發育，后兩者巖性較致密。測井曲線上，GR值較低，AC值較低，深淺雙側向正差異明顯，為典型的“指狀”特征，受裂縫的影響明顯（圖7）。

圖6 生屑灘亞相巖性剖面圖Fig.6 Crumbs beach subfacies lithologic section

圖7 鐵山21井長興組沉積相綜合柱狀圖Fig.7 The tieshan 21 well changing formation sedimentary facies integred histogram

（2）生物礁亞相：主體部分是原地生長的造礁生物，其特點是發育較為密集且規模很大。礁云巖和礁灰巖是主要的沉積物巖石類型，其中有海綿等各種造礁生物（圖8）。足量的造礁生物和附礁生物最終形成塊狀地質體格架從而構成礁體，無明顯沉積層理，在生物礁中可見生物層理，在地震剖面上礁體內部反射異常雜亂[15]，如果隨著海平面的上升和下降使得生物礁形成了礁灘互層現象，當礁灘沉積特點產生一定旋回性時，地震剖面上的生物礁就會表現出層狀反射結構。通常地震強反射同相軸的突然中斷代表著生物礁存在的可能，但連續強反射常見于礁體異常的下面（圖9、圖10）。礁灰巖通常較為致密，因此溶孔不發育，偶爾可見少量發育的孤立溶孔，而礁云巖的溶蝕孔隙較為發育。測井曲線上的特征通常表現為，GR值一般較低，AC、DEN、CNL這三孔隙度曲線的波動發生異常，呈“箱狀”的電阻率曲線形態明顯，當有“指狀”突起或 “刺刀狀”電阻率曲線出現時，則是裂縫較為發育地方。另外正差異明顯的深側向曲線和淺側向曲線也是生物礁亞相的標志（圖11）。

圖8 生物礁亞相巖性剖面圖Fig.8 Biological reef facies lithologic section

圖9 龍崗27井生物礁地震反射特征Fig.9 LG27 well reefs seismic characterestics

圖10 鐵山4井生物礁地震反射特征Fig.10 TS4 well reefs seismic characterestics

圖11 鐵山14井長興組沉積相綜合柱狀圖Fig.11 The tieshan 14 well changing formation sedimentary facies integred histogram

（3）灘間亞相：大部分發育在碳酸鹽巖的淺水緩坡或是碳酸鹽巖臺地的臺緣帶以及臺內區域的淺水區中沉積水體較深的部位、沉積能量相對較低、水的鹽度及水流交換正常，灘間亞相在生物礁或灘體間的區域分布廣泛。測井曲線上，GR值略有升高，三孔隙度曲線AC、DEN、CNL略有波動，深淺雙側向正異常不明顯（圖12）。

圖12 鐵山13井長興組沉積相綜合柱狀圖Fig.12 The tieshan 13 well changing formation sedimentary facies integred histogram

3.4 開闊臺地

考慮到古地理及古生態環境的影響，臺凹、臺隆、臺坪三個亞相組成了開闊臺地相。測井上，三孔隙度曲線AC、DEN、CNL值較低，曲線平緩無明顯波動，RT值有明顯波動，GR值偏低且變化幅度較小（圖13）。

圖13 龍崗30井長興組沉積相綜合柱狀圖Fig.13 The longgang 30 well changing formation sedimentary facies integred histogram

（1）通常在碳酸鹽臺地內地勢低洼的區域發育臺凹亞相，因水體較深，故水體能量比較低，主要沉積物包括含大量有機質的泥質石灰巖、灰質泥巖。

（2）臺隆亞相位于臺凹周緣較高地帶，生屑灘、生物礁廣泛分布。

（3）所謂臺坪亞相，即指開闊臺地內的一大片開闊地帶，但不包括臺凹亞相及臺隆亞相。因為有臺緣及臺隆礁灘圍繞在附近，水體比較平靜，地理趨勢也較為平坦，發育泥晶灰巖。生屑灘及臺內點礁在臺坪沉積環境內地勢比較高的地方較為常見。

4 沉積相分析

4.1 單井沉積相分析

鐵山14（圖14）井長興組全井段普遍含生物碎屑，生物發育含量一般25%～65%，長興組頂部白云石化強烈，3 100 m左右開始出現以海綿、珊瑚、管殼石為主的造礁生物，含量10%～60%，云質灰巖常見于3 180～3 230 m左右，海綿、水螅為主要的造礁生物。3 171.2～3 182.3 m、3 185.2～3 196.5 m、3 212～3 256.8 m、3 243.8～3 260.6 m電測井解釋為氣層，長興組底部普遍被硅化，性硬，該段生物欠發育，偶含燧石。長興組早期（SQ1）位于斜坡帶，發育深水緩坡和淺水緩坡沉積，巖性以灰巖為主。臺地邊緣相發育在長興組晚期（SQ2），有生屑灘、生物礁、灘間三種亞相。生物礁亞相（如TS14井3 142.2～3 169.9 m）發育層段GR值呈低值，三孔隙度曲線聲波時差、密度、中子測井曲線有劇烈波動，電阻率曲線為“箱狀”、“指狀”突起和“刺刀狀”的電阻率曲線表明該處裂縫發育，深側向曲線和淺側向曲線有非常明顯的正差異。在生屑灘發育層段（如TS14井3184～3 200 m），生屑石灰巖、生屑白云巖普遍發育。生屑云巖的測井響應特征較為明顯，礁相儲層段的GR值低于生屑灘發育層段，三孔隙度曲線聲波時差、密度、中子的測井曲線沒有明顯變化，相對比圍巖，該段電阻率曲線下降趨勢明顯，深側向曲線與淺側向曲線有明顯正差異，電阻率曲線呈典型的“指狀”，受裂縫的影響明顯[16-19]。

圖14 鐵山14井長興組沉積相綜合柱狀圖Fig.14 The tieshan 14 well changing formation sedimentary facies integred histogram

4.2 連井沉積相分析

綜合連井沉積相圖分析，斜坡—盆地內地層最薄，對應大隆組。靠近陸地方向臺緣帶長興組厚度大，通常為200～350 m左右厚臺緣帶。生物礁、灘多在上部三級層序的高位體系域發育，大量生物礁、灘在臺地邊緣相帶發育，故斜坡相、盆地內通常不發育儲層（圖15、圖16）[20]。

圖15 過龍崗30-龍崗27-龍會4-鐵山6井長興組連井沉積相圖Fig.15 Through LG30-LG27-LH4-L17-TS6 well changxing group sedimentary facies map

圖16 過鐵山3-鐵山14-龍崗81-龍會2-龍會4井長興組連井沉積相圖Fig.16 Through TS3-TS4-LG81-LH2-LH4 well changxing group sedimentary facies map

5 結論

（1）通過對野外剖面觀測、鉆井巖心觀察及薄片鑒定確定研究區長興組巖石是以灰巖為主，白云巖次之，偶有泥頁巖夾層。

（2）綜合連井沉積相圖分析，斜坡—盆地相地層最薄，對應大隆組，靠近陸地方向臺緣帶長興組厚度大，在其上部三級層序生物礁、灘發育。

（3）從沉積演化的角度看，長興早期，臺地邊緣相、斜坡相和盆地相在研究區由西南—東北向依次發育，長興晚期隨著水體逐漸變淺，向盆地方向各沉積相逐漸遷移，此時研究區開闊臺地相、臺地邊緣相、斜坡相及盆地相依次沉積。

（4）生物礁、灘多在上部三級層序的高位體系域發育，生物的種類和數量都比較多，其中臺地邊緣是生物礁、灘最為發育的相帶，有必要進行更深入的研究來對該區氣藏進行合理有利的開發，而斜坡相帶、盆地內基本不發育儲層。