坡折带控制下的砂质碎屑流对油气勘探的意义—以四川盆地上三叠统须家河组为例

李 楠，李国辉，吴长江，谢继容，李 莉

（中国石油西南油气田分公司勘探开发研究院，成都 610051）

坡折带控制下的砂质碎屑流对油气勘探的意义—以四川盆地上三叠统须家河组为例

李 楠，李国辉，吴长江，谢继容，李 莉

（中国石油西南油气田分公司勘探开发研究院，成都 610051）

坡折带近年来日益受到重视，它明显控制了上覆地层分布、岩性岩相变化和油气藏的分布。通过层序地层法恢复古地貌，在川中-川西过渡带识别大型地貌坡折带，川西地区晚三叠世接受其西部和东部两个方向的物源供给。在大量岩心观察、地震资料和测井资料研究基础上，认为在坡折带控制下,龙泉山断裂带以西须二、须四段发育砂质碎屑流重力流沉积，分析其基本特征和储集性能，最后指出砂质碎屑流储层物性总体优于川西地区南部其它类型砂体，是新型的勘探对象，具有一定的勘探潜力。

坡折带；砂质碎屑流；须家河组；川西南

坡折带是指地形坡度发生突变的地带，近年来日益受到重视。勘探实践表明，坡折带明显控制了上覆地层分布、岩性岩相变化和油气藏的分布。坡折带控制下的砂质碎屑流是一种新的砂体成因类型，代表了深水沉积研究的最新进展，其相关理论是对“鲍玛序列”和“浊积扇”等深水沉积理论的部分否定和完善。

在我国，不少学者对鄂尔多斯盆地砂质碎屑流进行了系统研究[1-4]，但在四川盆地碎屑岩沉积区，尚未见有关湖盆坡折带及相关沉积体的研究成果报道。本文在区域地质背景研究的基础上，结合岩心观察、地震剖面及相关沉积特征研究，认为在川中-川西过渡带存在大型地貌坡折带，其控制下发育砂质碎屑流。

1 坡折带控制下发育砂质碎屑流

1.1 川中-川西过渡带存在大型坡折带

四川盆地上三叠统须家河组以碎屑岩沉积为主，在川西前陆构造背景下，由西向东厚度逐渐减小，呈“贝壳状”分布。川西前陆坳陷区厚度最大，厚度变化也最大，为1 000～4 000m，前陆斜坡及前陆隆起区地层厚度相对较小，厚度变化也小，川中地区一般400～800 m，川东地区小于400 m。

对四川盆地须家河组进行层序地层划分，可以分为4个三级层序，12个体系域。由于后期构造运动的抬升作用造成高位体系域的部分或全部剥蚀，因此采用具有相对等时性的最大湖泛面，将湖侵体系域与低位体系域的厚度值近似反映层序底部沉积古地貌。须二沉积前川中、川西地区最大古地貌相对高差达1 400m（图1），川中地区表现为大型平缓地貌，古地貌坡度仅0.07°。川西地区为向西倾斜的大斜坡，古地貌坡度最大达0.89°（图2），川中-川西过渡带是两种不同地貌格局的转折部位，存在大型坡折带。

图1 四川盆地须家河组须二段沉积前古地貌图

图2 金堂—永川须家河组须二段古地貌相对高

须四沉积前川中-川西地区最大古地貌相对高差达900m，其古地貌格局与须二沉积前的古地貌格局相似，但川中及蜀南地区沟隆分化较明显，出现大型古凸起及古沟壑，但总体看，川中地区为缓坡地貌，平均坡度0.12o，而川西坳陷的坡度为0.29o，在川中-川西过渡带同样存在坡折带。

砂质碎屑流的形成需要足够的坡度，四川盆地须家河组须二、须四段存在由东北至西南方向的古坡度，虽然坡度较缓但较长，当三角洲前缘砂体沉积厚度和坡度增大，处于一种不稳定状态，沉积界面发生倾斜。随着水体注入，岩层块体破碎，顺坡发生滑移而发生重力滑塌，形成大面积砂质碎屑流舌状体。

1.2 川西坳陷晚三叠世沉积体是双向供源的产物

等效水退、充沛的物源及一定的触发机制是形成重力流的条件，等效水深可以是因地壳上升运动引起的区域性构造水退，也可以是同生断裂运动引起的局部构造水退，还可以是三角洲、冲积扇等沉积物不断加积引起的沉积水退；充沛的物源以及一定的触发机制（诸如洪水、地震、海啸、风暴潮、火山活动等）[5]。

晚三叠世四川盆地具有多物源特征，可划分造山带物源及古陆物源两大类，造山带物源主要为龙门山北段冲断带、米苍山及大巴山物源，古陆物源主要为江南古陆物源，米苍山、大巴山物源及江南古陆物源在川中地区形成大型三角洲体系，龙门山冲断带物源主要影响川西地区。由于须家河组沉积中心与沉降中心不统一，古地貌表现为东高西低，川西地区除接受西部物源沉积，川中地区三角洲沉积体系不断加积，在川中-川西过渡带存在大型坡折带，在重力作用下形成砂质碎屑流。因此，川西地区须家河组是两个不同方向沉积物的综合体（图3）。

图3 川中-川西地区须家河组沉积模式图

2 砂质碎屑流基本特征

2.1 岩石学特征

砂质碎屑流是由基质支撑的一种块状流，流变学特征指示它属于宾汉流或塑性流体[7]。从内部流动状态来看，砂质碎屑流属于层流，即碎屑物质在流动体内表现为明显的顺层运移。由于其塑性状态和层流性质，砂质碎屑流的沉积物通常表现为厚层或者块状。

图4 砂质碎屑流岩心

通过对川西南部地区6口井岩心详细观察，认为发育重力流沉积的砂质碎屑流，主要分布在龙泉山断裂带以西的苏码头一带，层位上为须二和须四段，其中以须二段最发育。主要表现为以下特征：①岩性主要为中-细粒长石石英砂岩、长石岩屑石英砂岩或岩屑长石石英砂岩，厚层/块状构造为主；②砂岩底部平整，不具侵蚀作用，顶部与泥质岩或水下分流河道砂呈突变接触；③砂岩内部见较多不规则漂砾，全部为泥砾，呈悬浮状，大小悬殊（图4）。④砂岩单层厚度较大，大于0.5m，一般为数米到数十米。⑤砂岩以中粒长石石英砂岩为主，据567个常规薄片分析，石英含量平均达69.16%，长石含量14.83%，岩屑含量7.57%，砂岩成分成熟度3.08。杂基主要为水云母，0.2%-10%，平均2.38%，次为有机质，平均0.29%。此外，分散见高岭石、绿泥石等。

上述特征与须家河组河道砂沉积特征大相迳庭，也与同为重力流的浊流不同，理由为：①厚层砂岩基本不具粒序变化，表现为块状构造，而正粒序往往被认为是浊积岩的最关键的典型标志[6、8]；②块状砂岩底面不具侵蚀特征，而浊流一般会形成明显的侵蚀冲刷现象，属紊流形成的牛顿流体[9]；③粒度资料表现为既有重力流特征，也表现为牵引流特征，这种现象不能用单纯的的浊流沉积来解释，也不能用单纯的牵引流来解释，却与碎屑流特征完全吻合，从流变特征看，碎屑流为宾汉塑性体[9]，既表现为重力流，又表现层流；④块状砂岩中的漂砾并不是由砂质碎屑流本身侵蚀作用形成，而可能是沉积所致。

2.2 地球物理特征

砂质碎屑流沉积体在地震剖面上，沉积体系终端反射结构清楚，表现为“上超”、“前积”以及地层增厚等特征。在川中-川西过渡带及川西局部地区的须二、须四段均可发现此现象（图5）。在测井曲线上，表现为上下突变，代表了事件的突发性。Shanmugam博士将砂质碎屑流在测井上的反映，划分为以下三种类型：泥质碎屑的均匀分布呈现出“块状”曲线特征；泥质碎屑含量向上逐级增加而呈现出“向上变细”的曲线特征；泥质碎屑含量向上逐级减少而呈现出“向上变粗”的曲线特征[8]，但这三种类型在测井上均在顶底发生突变，四川盆地须家河组砂质碎屑流的电性特征一般表现为低幅—中高幅的锯齿状的近箱形的频繁叠加。

2.3 砂质碎屑流分布范围初探

研究以川中地区为例，依据川中地区高精度的地震资料，根据地震相与沉积相的对应关系，参照归一化振幅地震属性平面图以及单井相特征，将地震相平面展布图转化为沉积相平面展布图，初步确定了砂质碎屑流的分布范围。

图5 白马2井区南东—北西向测线（须四）

图6 须四段前积反射地震相标定图

川中地区须二、须四段主要可识别出两种典型的地震相：前积反射地震相、平行-亚平行反射地震相。前积反射地震相是由一组向同一方向倾斜的同相轴组成，和下伏平坦的同相轴成角度或切线相交，通常反映某种携带沉积物的水流在向盆地推进的过程中由前积作用产生的反射特征，并指示前积单元的古地形和水流方向，其地质意义可以反映三角洲前缘沉积，也可反映与古斜坡有关的重力流沉积的层间滑动，如砂质碎屑流、、浊流、泥石流等。因此，判识这类地震相的地质意义，必须结合区域地质特征、古地貌格局、水体流动方向，正如前述，川中-川西过渡带存在大型地貌坡折带，与此相关的砂质碎屑流较发育，盆地分析认为该区带不发育三角洲前缘相带，部分井岩心观察也表明，须二、须四段发育砂质碎屑流。据此可判定川中-川西过渡带发育的前积反射地震相可反映因重力作用形成的砂质碎屑流。岩心观察及地震相分析认为，过金井的地震剖面反映的前积地震相代表的地质意义为砂质碎屑流（图6）。

图7 须二段中—强振幅平行—亚平行地震相标定图

平行-亚平行反射地震相是由层面大体平行的地层层序引起的地震反射结构，地震反射结构简单，表现为一组连续性较好，相互平行的同相轴。该类地震相可细分出两个亚类：中—高频、中—强振幅平行—亚平行地震相；中—低频、弱振幅平行—亚平行地震相。中—高频、中—强振幅平行—亚平行地震相反映沉积水动力环境为相对高能水动力，沉积物颗粒及韵律层变化较频繁的动荡环境，一般为三角洲前缘水下分流河道，由于河道迁移频繁，引起河道砂体分布具有不稳定性，河道沉积的正向粒序变化（自下而上逐渐变细）相互叠置。如过角*井的地震剖面（图7）；中—低频、弱振幅平行—亚平行地震相反映沉积水动力相对较弱，沉积环境相对较稳定，沉积层间差异性相对较小，在须家河组须二、须四段厚层砂岩，表明砂岩粒序变化较小，结合区域地质特征分析，一般表现为能量相对较弱、分选相对较好、粒序变化较小的三角洲前缘席状砂、河口坝。

根据上述地震相特征，利用传统的地震相识别方法，绘制出地震相平面展布图。同时，对须二、四段进行沿层归一化振幅属性提取，由于振幅类属性体现了反射振幅的能量，能够反映组成地层的岩性变化，有助于识别沉积相。将须二、四段地震相与归一化振幅属性综合（图8），可以初步识别砂质碎屑流的分布范围。

3 砂质碎屑流对油气勘探的意义

川西地区南部须家河组砂质碎屑流是新型油气勘探砂体，岩心及镜下资料表明，砂质碎屑流以长石石英砂岩及石英砂岩为主，成分成熟度较高，须二段砂岩成分成熟度为2.31～3.19。

图8 须四段地震相与归一化振幅属性综合图

砂岩的储集空隙主要为粒间孔、粒内溶孔及裂缝。根据312个岩心样统计，砂岩孔隙度，平均值为4.39%，高于川西南地区储层平均值（3.52%）。须四段40个样统计，平均值3.00%（图9）。

该区西邻龙门山冲断带，东靠龙泉山断裂带，裂缝发育，岩心观察表现为破碎状，裂缝以弱充填、未充填为主（表1），可以有效改善储层的储渗性能。

川西地区南部早期主要以构造圈闭为勘探对象，主要勘探区位于龙门山冲断带，发现了平落坝、邛西、莲花山、灌口等构造气藏，但对川西南地区东部的勘探相对滞后，其主要原因是东部区块有龙泉山、熊坡断裂带，构造圈闭的分布紧邻断裂带，保存条件相对较差，钻探效果欠佳。

研究表明，川西地区南部烃源岩厚度及生烃量较大，成藏条件优越，砂质碎屑流储层物性总体优于西部冲断带，是继盆地三角洲体系勘探之后的又一新型勘探对象，对砂质碎屑流的勘探，应以岩性和构造-岩性气藏为主要勘探对象。

图9 须家河组砂质碎屑流储层物性分布直方图

表1 川西地区南部须家河组裂缝发育特征统计表

4 结论

晚三叠世四川盆地的川中-川西过渡带表现为大型坡折带，古地貌相对高差最大达1400m，川中地区以三角洲沉积体系为主，川西地区以湖泊沉积为主体。

在川西地区南部龙泉山断裂带以西具备形成砂质碎屑流地质条件，大量岩心观察和地震、测井资料表明，该区须二、须四段以砂质碎屑流为主体，并与滑塌岩共生。

砂质碎屑流储集物性总体高于川西地区南部储层物性背景值，配合该区位于生烃中心及裂缝发育带，成藏条件优越，是须家河组油气勘探新领域。

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The Application of Sandy Debris Flow under the Contrl of Slope Break to Oil-Das Exploration

LI Nan LI Guo-hui WU Chang-jiang XIE Ji-rong LI Li
(Research Institute of Exploration and Exploitation, Southwest Oil and Gas Field, PetroChina Company Limited, Chengdu 610051)

Large-scale slope break is recognized in the central-west Sichuan transitional belt by means of sequence stratigraphical study. Under the control of the slope break, sandy debris flow and gravity flow deposits were developed in the Second and Fourth Members of the Xujiahe Formation to the west of the Longquanshan fracture zone. The reservoir property is prior to other sand bodies in west Sichuan.

slope break; sandy debris flow; Xujiahe Formation; southwest Sichuan

P618.130.2

A

1006-0995（2014）04-0505-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2014.04.006

2013-06-24

国家科技重大专项课题“四川盆地岩性油气藏富集规律与目标评价”（编号：2011ZX05001-005)部分研究成果

李楠（1979-），女，重庆万州人，工程师，现从事油气勘探开发研究工作