川中地区上三叠统四级层序研究及对油气勘探的意义*

苑保国

（中国石油西南油气田公司勘探开发研究院）

川中地区上三叠统四级层序研究及对油气勘探的意义*

苑保国

（中国石油西南油气田公司勘探开发研究院）

川中地区上三叠统须家河组四级层序的地层划分未统一，极大制约了该地区进一步勘探工作。本次研究充分利用测井、钻井及地震等资料，首次采用希腊字母△logR方法识别四级层序界面，在最大湖泛面的标定准确性上进一步提高，并在此基础上，划分出12个四级层序，建立起较为合理的四级层序地层对比格架，初步分析了各四级层序在川中地区的分布特征，识别出其沉积与剥蚀范围，最后指出层序与油气的关系，为川中地区须家河组的进一步深化勘探奠定了基础。图7参8

△logR方法 四级层序 上三叠统 川中地区

0 引言

自2006年中国石油西南油气田公司公布了四川盆地上三叠统须家河组内部地层的命名和划分新方案后，基本统一了须家河组内部各段的分层问题，并在三级层序地层的划分上形成了统一认识，川中地区须家河组可划分为4个三级层序，其中层序1相当于须一段，层序2相当于须二和须三段，层序3相当于须四和须五段，层序4相当于须六段。随着科研与生产工作的深入，以三级层序为单元的研究已经不能满足目前川中地区勘探工作的需要，因此近几年来研究工作加大了以四级层序（体系域）为单元的研究力度，但由于不同研究者采用了不同的层序地层学理论及划分标准，造成川中地区须家河组的四级层序地层划分比较混乱，尤其在最大湖泛面的位置确定上，存在着较大的争议。成都理工大学的刘家铎［1］和西南石油大学的蒋裕强教授［2］将须家河组地层划分成10个中期旋回；西南石油大学的彭军教授［3］则划分为13个中期旋回，中石油勘探开发研究院廊坊分院杨威等［4］认为是12个四级层序（一个四级层序近似对应于一个中期旋回）。四级层序划分的不一致性制约着该地区下一步的勘探工作。

本次研究在2006年划分方案的基础上，采用经典层序地层学理论结合一些新的分析方法识别与划分四级层序界面，通过本次研究，从测井、钻井和地震等方面出发，完成了川中地区四级层序的识别与划分，较为准确的识别出最大湖泛面的位置，建立起较为合理的四级层序地层格架，为该地区的深入勘探工作奠定了基础。

1 四级层序界面的识别

层序界面的识别对于建立高精度的层序地层格架具有重要的意义［5］。盆地分析过程中准确地分析各级层序地层单位的沉积构成及其相互关系的关键在于对不同级别界面的识别［6］。尽管不同层序界面的成因、性质存在差异，但它们在岩心资料、钻井资料、测井曲线以及地震剖面等方面均存在特定的识别标志。此次研究充分利用这些信息，对工区各种关键的四级层序界面（初始洪泛面、最大洪泛面）和基准面旋回进行识别。

1.1 四级层序界面的测井识别

测井资料的纵向分辨率要远高于地震资料，结合钻井取心、露头等资料，可进行高精度全井段的地层对比分析。本次研究除了常规的测井曲线分析，主要利用△LogR方法进行层序地层界面的识别和划分［7］。

（1）△LogR方法的原理及适用性问题

该方法又称声波曲线和电阻率曲线交汇法，△LogR代表声波时差（刻度左大右小）与电阻率对数曲线的幅度差，在泥岩较为发育的层段，无论从岩性变化，还是常规测井曲线上，进行层序的划分都较为困难。鉴于泥岩生成环境的不同制约着其有机碳含量的多少，可以采用有机碳来判断层序的构成。因此引入△LoR值的方法来估算有机碳含量，从而进行层序的判断。一般情况下△LogR与烃源岩中的有机碳总量（TOC）成正比关系。在层序地层格架中，TOC在垂向上的分布呈周期性变化，TOC的峰值与最大湖泛面（CS段）对应，TOC的低谷则对应于层序界面，而高位体系域较快的沉积物稀释作用、湖侵体系域较高的沉积速率和低位体系域较浅的水体都会使TOC减少。

△LogR方法适用于盆地内的正常沉积地层，这种沉积地层的水深在垂向上存在明显的深浅变化，这种变化将影响沉积地层中的TOC值。须家河组一、三、五段为湖相沉积，二、四、六段为陆湖过渡相沉积，存在水体的深浅变化，所以适用该种方法。

（2）△LogR方法的应用

威东6井位于研究区的南部，层序三沉积时期发育了滨浅湖泥岩和滩坝沉积，威东6井层序三的CS段的△logR处于高值，而该层序的顶底部对应的△logR为零（图1）。

本次划分方案与以往层序界面划分的差异性主要体现最大湖泛面的位置的厘定方法更加科学、准确。以广安102井为例，以往的层序划分方案中（图2左），该井层序二的最大湖泛面位置定在最大泥岩段的中间（深度2287 m），经本次研究，利用△LogR方法判定，最大泥岩段虽然泥岩厚度达到最大，但是有机质含量并不高，其有机质含量在2258.5 m深度才达到最大，所以最大湖泛面上移28.5 m比较合理（图2右）。

图1 威东6井ΔlogR与层序界面、CS段对应关系

图2 以往最大湖泛面划分与本次方案的差别（广安102井）

1.2 四级层序界面的钻井识别

除了利用大量的测井信息外，借助钻井资料能够比较直观的了解地层情况。钻井识别主要是识别岩相突变或者岩性突变面，研究区内四级层序界面两侧的地层常常形成于不同的环境，故而在岩性剖面上常常可以观察到相的突变现象。这种突变主要有两种情况：当可容纳空间急剧减小时，水体急剧水退，因而造成陆相红色泥岩或着浅水相的绿色泥岩直接覆盖在深水相的暗色泥岩之上，这种现象多出现于一个层序的高位体系域与下一个层序的低位体系域之间过渡段，该现象发现于广安—西充—蓬莱镇—简阳一线以南地区的珍珠冲组底部（图3A），或着浅水相大套砂砾岩沉积覆盖在深水相的暗色泥岩之上，这种现象多见于川中地区北部及川西北地区（图3B）；当可容纳空间急剧增加时，水体急剧水进，因而造成深水相直接覆盖在浅水相之上，这种现象多出现于一个层序的低位体系域与该层序的湖侵体系域之间过渡段，该现象多发现于川中地区须三段和须五段地层的底部界面，其湖相沉积覆盖在三角洲相沉积之上（图3C）。

图3 层序界面岩性特征

1.3 四级层序界面的地震识别

在地震剖面上，层序界面在盆地边缘和局部隆起等高部位容易识别，往往表现为地层不整合或者假整合，在盆地内部，尤其是较为平缓的川中地区，更多表现为整合接触。但通过对贯穿整个四川盆地的主干地震大剖面反射特征及接触关系分析，川中地区须家河组地层在地震剖面上也可识别出削截、上超等形式的不整合反射。

川中地区须家河组层序一（须一段）底界削截下伏中三统雷口坡组（图4），并由西向东逐渐上倾尖灭；层序二低位体系域（须二段）地层不断自西向东上超到层序一（须一段）地层之上（图5）；层序二的高位＋湖侵体系域（须三段）地层与下伏地层在川中地区主要表现为整合关系，而在盆地西部为下超，在盆地东部为上超；层序三低位体系域（须四段）、层序三的高位＋湖侵体系域（须五段）和层序四（须六段）地层在川中地区也表现为整合关系，而在盆地西部下超于下伏地层，其顶部地层在盆地西部均有不同程度的削截。

2 四级层序的识别

四级层序的识别也就是体系域的识别，识别体系域的关键是要划分出层序内部的初始湖泛面和最大湖泛面。工区内初始湖泛面的界面上下沉积环境具有明显的差异，界面之下多是三角洲平原或前缘沉积，准层序组一般为进积－加积式叠加，界面之上变为较深水的湖泊沉积，准层序组为退积式叠加，总体上沉积物粒度向上变细；最大湖泛面岩性以细粒泥岩或者页岩为主，界面之下为退积式准层序组，界面之上为进积－加积式准层序组，不仅在地震上容易识别，连续性好、反射能量强，适合全区的对比追踪。

图4 87CZD06地震剖面特征

根据初始湖泛面、最大湖泛面的识别原则及准层序组的叠加样式，可以将研究区内的大部分层序划分出三种体系域：低位体系域、湖侵体系域和高位体系域，但部分地区由于地势较高未沉积低位体系域，或者局部地区由于后期构造运动的抬升作用造成了高位体系域的部分或者全部剥蚀。

图5 2008DCZ035地震剖面特征

本次划分方案与以往体系域划分相比，主要更正了川中部分地区在体系域识别上存在的问题。

以公1井为例，以往的层序划分中（图6左），层序二划分出了高位体系域，但通过本次研究，原本划分为高位体系域的地层其实是一套退积式准层序组，并且这套地层顶部的有机质含量刚刚达到最大值，所以说层序二的高位体系域并不存在，以往被划分为高位体系域的地层其实属于湖侵体系域（图6右）。

图6 以往体系域划分与本次方案的差别（公1井）

3 四级层序地层格架的建立

通过对各种四级层序界面标志的识别，建立起川中地区须家河组四级层序地层格架，川中地区须家河组可识别出13个四级层序界面，进而划分出12个四级层序（体系域）（表1），虽然四级层序的划分个数与中石油勘探开发研究院廊坊分院杨威等人一致，但由于本次研究综合采用了不同的分析方法，尤其在该地区首次采取△LogR方法，因此对四级层序界面（尤其是最大湖泛面）的位置标定更加科学、准确，划分结果较为可靠，研究表明除了部分地区未沉积低位体系域和局部地区高位体系域遭剥蚀外，研究区内其它地区体系域发育比较完全。

4 层序内地层分布特征

通过对川中地区上三叠统的层序划分与对比，基本认识了上三叠统须家河组各个体系域（四级层序）内地层的平面展布特征，从残厚图可以看出，须家河组地貌总体呈东高西低的箕状，沉积厚度西部较大，北、东、南部地区相对较薄，各层序呈向东减薄的贝壳状分布特征。川中地区须家河组地层厚度变化范围为300～1500 m。层序一和层序二地层自西向东、向南逐层超覆在雷口坡组之上，层序三和层序四地层自东南向西北方向剥蚀程度逐渐加剧。

层序一时期，沉积范围仅局限在华蓥山以西、泸州古隆起以北地区，川中地区厚度相对较稳定，沉降中心位于都江堰附近。低位和湖侵体系域的局部高部位，如广安、合川、潼南、安岳和遂宁等部分地区未能接受沉积，到了高位体系域，如龙16—思依1—龙岗39—川巴88一带和龙岗、营山、蓬莱镇、安岳等部分地区，则遭受了不同程度的剥蚀；层序二时期，沉积范围在层序一的基础上进一步扩大，东部进入川东地区，南部进入蜀南地区北部，沉降中心北移到江油附近，低位体系域的沉积尖灭线位于古14—罗13—广探1一带。湖侵和高位体系域时期沉积范围进一步向东、向南扩展，南部地区普遍接受沉积；层序三时期，受龙门山构造带的抬升影响，沉降中心南移到隆丰地区，川中地区地层厚度变化较大，川中地区各个体系域的西北缘均遭受不同程度的剥蚀；层序四时期由于受印支晚幕构造运动影响，沉降中心进一步南移至邛西地区，川中地区的西北部和其它部分地区普遍遭受了严重的剥蚀，沉积厚度总体自面北向东南方向变厚。

表1 川中须家河组层序地层格架表

5 层序地层格架的研究对油气勘探的意义

层序地层格架对油气勘探的意义主要体现在层序格架内部体系域与油气的关系，油气分布与体系域的关系往往比较紧密［8］。

川中地区上三叠统各个层序的低位体系域普遍发育分流河道和河口坝等三角洲相砂体，砂层厚，物性好，前一个层序的湖侵体系域和高位体系域的湖相暗色泥岩作为优质烃源岩，生成大量油气可运移到该体系域砂体中，同时其被本层序的湖侵体系域的湖相泥岩封盖保存，容易聚集成藏，统计结果也表明该体系域油气显示频繁（图7），各个层序的低位体系域（须二段、须四段和须六下亚段）控制着油气在纵向上的分布，同时层序二、层序三、层序四的低位体系域的含油气性呈现逐渐变差的趋势；湖侵体系域（须三下亚段、须五下亚段）和高位体系域（须三上亚段和须五上亚段）属于湖相沉积，虽然砂体发育规模不大，物性较差，但钻井证实，在局部地区也可出现叠置连片的滩坝分布，这些滩坝砂体直接被烃源岩包围接触，烃源岩中生成的天然气优先向这些砂体进行近源充注，使之源内成藏，形成自生自储的岩性油气藏聚集带。

6 结论

通过对川中地区须家河组四级层序界面在钻井、测井、地震等方面的识别，建立起了川中地区比较合理的四级层序地层格架，本次划分方案与以往划分的差异，主要体现在以下几个方面：①采用△LoR分析方法重新厘定了最大湖泛面的位置，方法更加科学、准确；②更正了川中部分地区在体系域识别上存在的问题，研究表明部分地区高位体系域缺失。并且初步分析了各个四级层序内地层的分布特征及油气在层序格架内的分布规律，从而为川中地区须家河组的进一步深化勘探奠定了良好的地质基础。

图7 不同体系域的产油井数量占总产油井的比例（HST—高位体系域，TST—湖侵体系域，LST—低位体系域）

1 刘家铎，孟万斌，王峻，等.四川盆地中西部地区上三叠统层序地层及沉积相研究［R］.内部报告，2008，8.

2 蒋裕强，牟中海，陶艳忠，等.安岳—合川地区上三叠统须家河组层序地层与沉积相研究［R］.内部报告，2008，8.

3 彭军，何琰.包界地区须家河组层序地层划分与有利相带研究［R］.内部报告，2007，6.

4 杨威，应丹琳.四川盆地川中地区上三叠统层序地层格架及沉积相研究，内部报告，2009，9.

5 姜在兴，向树安，陈秀艳.淀南地区古近系沙河街组层序地层模式［J］.沉积学报，2009，27（5）：931－938.

6 王鸿祯，史晓颖.沉积层序及海平面旋回的分类级别［J］.现代地质，1998，12（1）：1－16.

7 操应长，姜在兴，夏斌.声波时差测井资料识别层序地层单元界面的方法、原理及实例［J］.沉积学报，2003，21（2）：318－323.

8 宋国奇，纪友亮，赵俊青.不同级别层序界面及体系域的含油气性［J］.石油勘探与开发，2003，30（3）：32－35.

（修改回稿日期 2013－10－15 编辑 王晓清）

国家“十二五”科技重大专项“四川盆地岩性油气藏富集规律与目标评价”（2011ZX05001－005）和中国石油股份有限公司“十二五”科技项目“四川前陆盆地油气富集区带、重大目标优选及勘探配套技术研究”（2011B－0405）资助。

苑保国，男，1978年出生，博士；主要从事层序地层学及沉积学方面研究。地址：（610041）成都市高新区天府大道北段12号中国石油科技大厦勘探开发研究院。电话：（028）86015202。E－mail：yuanbaoguo＠petrochina.com.cn