见天坝海绵礁层序地层分析与储层评价

刘富艳 王延奇 王 书等

摘要：鄂西利川见天坝晚二叠世生物礁位于利川复向斜构造带镶边型台地陡斜边缘，濒临鄂西海槽，属于台地边缘礁，该礁体大型柱状海绵丰富，构成生物礁生物骨架，并在不同水体深度发育不同礁石类型。将见天坝长兴组地层划分为P—Sql和P—sq2 2个三级层序，礁体主要在P—Sql高位体系域发育。P—Sql高位体系域可划分为4个岩性段，对应可划分出个4准层序组。

关键词：生物礁；柱状海绵；层序地层；礁储层；见天坝

中图分类号：TEl21.3文献标识码：A

前言

生物礁是碳酸盐岩沉积中重要而特殊的类型，主要由大量原地生长、原地埋藏的各种生物堆积而成。生物礁是一种重要的油气储集体，可形成生物礁油气藏。见天坝生物礁为海退背景发育，层序地层上反应为不同时期沉积环境、岩石类型和生物类型不同。礁主体发育于海退期高位体系域，沉积物颗粒较粗，礁顶受后期暴露淋滤及次生白云化作用影响孔隙度和渗透率较高，可以作为良好油气储层。研究生物礁层序发育，分析各准层序组演化特征对了解礁体生长发育规律、预测礁体平面延伸和展布、寻找生物礁油气藏及研究区域海平面变化具有重要意义。鄂西渝东地区生物礁是十分罕见的造架生物丰富、保存完整的生物礁，尤以见天坝生物礁最为典型。以现有研究成果、采样、精细观察为基础，通过分析生物礁岩石宏观类型和特征、海平面变化规律及各时期发育生物类型，对见天坝生物礁进行层序划分和特征描述。

1区域地质

鄂西地区位于中、上扬子结合部位，包括齐岳山背斜带、利川向斜带、中央背斜带和花果坪向斜带4个次级构造单元。晋宁运动后本区曾处于相对隆起状态，燕山运动使本区发生褶皱，形成一系列隔档式正、负构造带，其中正向构造带受力强，断裂复杂，出露震旦一三叠系较老地层。

见天坝生物礁位于利川向斜构造带，生物礁主体剖面位于利川市柏阳镇见天坝。见天坝剖面横向延伸约450m，基本完整出露上二叠统长兴组，礁主体出露最大规模达宽1200m，高300m。见天坝生物礁发育于镶边型台地陡斜边缘，大型柱状海绵丰富，生物礁主体发育于长兴组二段，厚度大于100m。礁剖面上，自下而上由斜坡相向开阔台地相、台缘礁相和潮坪相过渡，呈向上变浅的沉积序列特征，推断为海退礁。

见天坝生物礁具有海退礁所特有发育规律：水体较深时，由于阳光、养分和食物匮乏，生物数量和种类较少，只在坡折带形成生屑滩，但该型生屑滩恰恰是礁体发育的基础；随海平面下降，海底环境逐渐有利于生物生长，生物日益繁盛使沉积作用加速，当礁体生长到一定程度的时候，海水水体将过浅而不适于礁的生长，礁体只能海盆方向迁移；当礁体不能继续迁移或迁移速度低于海退速度时，环境不能满足礁体生长需要，生物礁逐渐死亡；礁体死亡后遭受暴露淋滤，发生次生白云化作用。

生物礁层序发育的不同阶段，因水体深度不同发育不同生物种类及岩石类型，岩石宏观类型主要包括障积岩、障积一骨架岩、骨架岩、粘结岩及角砾岩(图1)。

2三级层序划分

2.1界面识别

层序是以不整合面或可对比整合面为界，相对连续的有成因联系的地层单元，不整合面或整合界面的识别是层序划分的关键，也是层序地层分析的基础。见天坝上二叠统长兴组存在2个三级层序界面，均为岩性和岩相转换界面。这类型界面为海平面下降时所形成的层序界面，盆地边缘暴露区可能形成不同类型暴露不整合，而在盆地内部水下可能形成与之对应的整合界面，但由于沉积环境的变化，界面上下在岩性、岩相等方面必然存在一定的差异。

2.2层序划分

见天坝上二叠统长兴组发育齐全，地层厚度约280 m，可以划分为2个三级层序，对应P—sql和P—Sq2。

(1)P—Sql底界面为一岩性和岩相转换界面，属于Ⅱ型层序界面，界面之下为乐平组局限台地相黑色薄层状含泥质硅质岩与炭质页岩沉积，界面之上为长一段局限台地相套灰黑色薄层状炭质泥页岩、灰黑色薄一中层状泥灰岩及灰质云岩互层沉积。层序内部由海侵体系域和高位体系域组成：海侵体系域水体逐渐加深，沉积环境由开阔台地逐渐过渡到斜坡环境，灰岩单层厚度增大，生屑含量和种类先增加再减少，开阔台地相沉积含大量放射虫的深灰色薄一中层炭质页岩、泥晶灰岩，斜坡相沉积灰色中层状生屑泥晶灰岩；高位体系域时期水体开始下降，沉积环境向台地相过渡，生物数量和种类开始增多，虽然还不足以成礁，但礁体底部形成丘状生屑滩沉积，为见天坝生物礁的形成奠定了基础。随着水体进一步变浅，藻类和海绵等造礁生物开始大量繁殖，早期藻类发育形成以粘结为主的生物丘和后期随着海绵生物的繁盛，以障积作用为主的海绵骨架礁开始形成。

(2)P—sq2底界面为一岩性和岩相转换界面，属Ⅱ型层序界面，界面之下为1套局限台地相灰色中一厚层状细晶白云岩、残余生屑灰质云岩沉积，界面之上为l套开阔台地相深灰色厚层状生物碎屑泥晶灰岩沉积。层序内部由海侵体系域和高位体系域组成：海侵体系域水体逐渐加深，生屑含量逐渐减少，泥质含量逐渐增加，发育开阔台地相深灰色厚层状生物碎屑泥晶灰岩沉积；高位体系域水体又开始下降，发育局限台地相灰色厚层不等晶云岩、含灰质云岩、灰质云岩沉积，白云岩化作用明显。

3礁体准层序组划分

见天坝生物礁主要发育于sql高位体系域，体系域内可划分为4个岩性段，相应划分为4个准层序组，由下向上依次命名为Pssl～Pss4，各准层序组岩石类型和生物类型不同。根据剖面实测可将见天坝剖面上二叠统自下而上划分为20层，其中长兴组对应6—20层(图2)。

(1)Pssl准层序组对应岩性剖面8～10层。随着海平面的下降，沉积环境由斜坡逐渐过渡为碳酸盐台地，水体温度和深度适中，水体洁净，适宜生物生长，沉积灰色中层状泥晶生屑灰岩，见天坝生物礁发育基础即为10层一套厚度约13m的生屑滩。由于沉积期水体相对仍较深，沉积物颗粒较细，以泥一微晶灰岩为主，生物类型和数量较少，主要为钙藻、钙质海绵、苔藓、棘皮等浅海底栖生物。

(2)Pss2准层序组对应剖面11～13层。构造性海退使海水变浅，逐渐适宜造礁生物生长。随着造架生物固着生长，腕足、有孔虫、钙藻等附礁生物也大量繁殖，发育灰色块状海绵生物灰岩、海绵含云灰岩、藻粘结一海绵灰岩、藻粘结一海绵粘结一障积礁灰岩，局部可见油侵和沥青。晶洞发育，灰泥及生屑在固着生物间大量沉积，生物作用造成的沉积速度明显高于非礁地区，使初期礁体地貌隆起更加显著，水体变浅，从而更有利于生物生长繁盛，由于缺少骨架的支撑，沉积物易垮塌破碎。

(3)Pss3准层序组对应剖面14～16层海绵礁的主体，为厚度约56 m的块状海绵骨架。随水体进一步下降，礁体生长进入波浪作用带，海水温度、

养分、光线等达到海绵等生物生长的最佳状态，造架生物海绵(主要为串管海绵)繁盛，使生物礁发育达到鼎盛，沉积1套生物骨架岩，粘结生物群团充分进入礁骨架中。生物群的繁盛使礁环境进一步变浅，当礁顶接近海平面时，礁体向侧向发展、迁移。

(4)Pss4准层序组对应剖面17、18层，为l套中厚层状细晶白云岩、残余生屑灰质云岩、生物碎屑含云灰岩组合。随着造礁生物的繁盛，礁体发育迅速，当礁体加积增长达到平均海平面时形成极浅水环境并间歇暴露，使窄盐度造礁生物大量死亡，仅有少数广盐性物种(如腹足类、蓝绿藻类等)能够生存，使生物分异度突然降低。生物生长受到抑制，礁体纵向上停止发育，顶部出现白云化现象。

4礁储层评价

见天坝剖面海绵礁储层主要位于长兴组，沉积环境为局限台地相和台缘礁滩相，发育主要储集岩性包括生物碎屑灰岩、礁灰岩及晶粒白云岩。

晶粒白云岩主要为细晶白云岩，主要发育于在Sql高位体系域Pss4准层序，累计厚度为22.7m，为局限台地相沉积，裂缝、针孔及晶洞发育(主要分布于实测剖面的18、21层)，孔隙度范围为1.8％～4.2％，平均为2.74％，渗透率最高达0.82×10^-3μm²，储集物性相对最佳。

生物碎屑灰岩主要发育于sq9高位体系域的Pssl准层序组，累计厚度为21.5m，主要分布于实测剖面10、17、19、20层，为开阔台地相沉积，孔隙度平均值为0.63％，渗透率平均为0.009×10^-3μm^-3，储层物性相对较差。

礁灰岩主要发育于Sql高位体系域，累计厚度为97.6m，以海绵礁为主，主要分布于实测剖面1J～16层。受后期胶结作用影响，大量有效孔隙被充填，储集物性变差，孔隙度为0.38％～1.8％，平均为0.9％，最高渗透率为0.031x10^-3μm²，平均为0.013×10^-3μm²。15层发育滑塌角砾，17层(礁顶)存在白云岩化，使礁体储层物性得到改善。

通过对见天坝生物礁剖面20块样品进行分析，孔隙度最大为4.2％，最小为0.36％，平均为1.38％，主要分布区间为1％～3％；渗透率最高为0.819×10^-3μm²，最低为0.005×10^-3μm²，平均为0.065×10^-3μm²，主要分布区间为0.01x10^-3～0.1×10^-3μm²。白云岩类储层物性较好，礁灰岩和生物灰岩储层物性相对较差。

5结论

(1)见天坝生物礁为镶边型台地边缘碳酸盐岩隆上发育的大型生物礁，礁岩石类型主要有障积岩、障积一骨架岩、骨架岩、粘结岩和角砾状灰岩。

(2)见天坝上二叠统长兴组可划分为2个三级层序(P—Sql和P—sq2)，礁体主要分布于P—sql高位体系域，可划分为4个岩性段和对应的4个准层序组。

(3)见天坝生物礁储层主要包括生屑灰岩、礁灰岩和白云岩3类，其中白云岩类储层物性最好，礁灰岩储层次之，生屑灰岩类储层较差。

参考文献：

[1]王延奇，胡明毅，刘富艳，等，鄂西利川见天坝长兴组海绵礁岩石类型及礁体演化阶段[J]，岩性油气藏，2008，20(3)：44—48

[2]范嘉松，张维，鄂西二叠系生物礁的基本特征及其发育规律[J]，地质科学，1982，25(3)：274～282.

[3]刘大成，李书舜，川东鄂西晚二叠世长兴期沉积相与生物礁含油气有利相带特征探讨[J]，石油实验地质，1989，1l(2)：152—159.

[4]陈子料，沈安江，川东一鄂西地区二叠纪生物礁成因类型及潜伏礁预测[J]，中国区域地质，2000，19(3)：88—296.

[5]王一刚，等，四川盆地古生界一上元古界天然气成藏条件及勘探技术[M]，北京：石油工业出版社，2001：2～5.

[6]王成善，陈洪德，寿建峰，等，中国南方海相二叠系层序地层与油气勘探[M]，成都：四川科学技术出版社，1998：20～25.

[7]张克信，刘金华，等，中下扬子区二叠系露头层序地层研究[M]，地球科学(中国地质大学学报)，2002，27(4)：257～365.

[8]谢继容川东长兴组生物礁的高分辨率层序地层研究[J]，矿物岩石，2002，22(1)：49～54.