元坝中东部须四段沉积特征及沉积模式分析

贾 爽， 肖开华， 刘国萍

( 中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083 )



元坝中东部须四段沉积特征及沉积模式分析

贾 爽， 肖开华， 刘国萍

( 中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083 )

利用地震、地质、测井等资料，研究元坝中东部须四段层序地层框架内沉积特征及沉积模式；从构造背景、沉积体形态和规模、沉积构造、岩石特征方面论证沉积体系类型，建立沉积微相识别模式及演化模式；根据砂岩岩屑成分分布、沉积体积分异特征建立双物源沉积模式.结果表明：元坝中东部地区须四段为辫状河三角洲沉积体系，受北西、北东两个方向物源控制，在须四段沉积时期，沉积中心向东迁移，总体呈退积趋势.元坝中东部须四段含气潜力较好，明确沉积体系及沉积模式可以为勘探开发提供依据.

沉积特征； 沉积模式； 沉积体系； 须四段； 元坝地区

0 引言

须家河组区域沉积环境研究有多种结论，人们普遍认为须二段—须六段是以陆相为主的海陆交互沉积或纯陆相沉积[1]；苟宗海[2]、胡明毅等[3]认为是河流—三角洲沉积；王金琪[4]认为是湖泊三角洲沉积；侯方浩等[5]认为是沿岸浅湖堡岛滩坝沉积；陈辉等[6]认为是三角洲前缘—滨浅湖滩坝—风暴岩沉积.对于川东北地区须家河组沉积体系类型，赵霞飞等[7]认为是河口湾扇三角洲沉积体系；钱治家等[8]认为是辫状河三角洲沉积体系；郝景宇等[9]认为不是单一的沉积体系类型，而是由辫状河三角洲、冲积扇、滨浅湖及河口湾—潮坪组成的复杂沉积体系.

元坝中东部须四段区域面积较大，完钻井少，利用有限的钻井资料确定沉积体系类型和沉积微相展布有一定难度.元坝地区的沉积构造背景具备发育陆相斜坡沉积的条件，地震反射结构以席状—前积为主，钻井岩心可见大量薄煤层、煤线、碳质泥岩，属于三角洲沉积的重要标志，但沉积体系类型是扇三角洲还是辫状河三角洲，仍存在争议[10].根据沉积条件、沉积体规模、沉积构造、岩石特征等，笔者建立元坝中东部须四段辫状河三角洲双物源沉积模式，为勘探开发部署选取有利区带提供依据.

1 区域地质概况

元坝中东部地区位于四川盆地东北部，构造上处于九龙山背斜构造带、米苍山前缘冲断带和大巴山推覆构造带的远端作用区(见图1).研究区在中三叠统雷口坡组之前为海相碳酸盐岩沉积，自上三叠统须家河组转为陆相碎屑岩沉积，须四段主要岩性为砂砾岩、中粗砂岩、细砂岩夹煤层和碳质泥岩.目前，元坝中东部有23口钻井，大部分井集中在元坝中部，东部井较少，有多口井在须家河组须二段、须三段、须四段.下侏罗统自流井组珍珠冲段、大安寨段获得工业气流，其中元陆28井须四段测试无阻流量达到145×104m3/d，表明中浅层较好的勘探潜力.

高红灿[11-12]、翟文亮等[13]以高分辨率层序地层学理论为指导，认为川东北须家河组发育两个超长期层序，其中“安县运动”造成的须四段底部不整合界面为超长期层序界面.元坝中东部缺失须六段，超层序的最大湖泛面位于须五段内部，须四段处于相对湖平面上升的阶段，与须五段界面为一整合界面.综合地震、岩心、测井资料，在元坝中东部须四段识别出1个不整合面、1个进积—退积转换面(须四段顶)和2个岩性转换面，将须四段划分为1个长期层序、3个中期层序(见图2).

图1 元坝中东部井区构造位置

图2 元坝中东部须四段层序地层特征

2 沉积体系类型分析

扇三角洲与辫状河三角洲同属于粗粒三角洲，它们在沉积体平面形态、延伸方向及沉积物结构成熟度上有相似之处[14-16]，但在沉积条件和沉积构造上存在差异[17-18].综合区域构造背景、沉积物特征分析，认为元坝中东部须四段为辫状河三角洲沉积.

2.1 沉积条件及规模

元坝中东部远离盆地边缘断裂带，处在稳定的低幅沉降带上[10]，受米仓山、大巴山造山带构造作用影响较弱，不适合扇三角洲发育.通常扇三角洲发育于隆起区陡坡带，受强烈构造作用控制，从平原向前缘沉积厚度变化剧烈并具有限制性规模[19-21]，一般半径小于10 km，而元坝中东部须四段自北西物源区向盆地中心地震剖面显示沉积厚度变化幅度不大(见图3)， 河道砂体自物源区向盆地方向延伸距离达到20 km以上(见图4)，即沉积背景及沉积体规模更符合辫状河三角洲特征.

图3 元坝中东部须四段北西—南东向地震剖面

图4 元坝中东部须四段物源区—盆地砂体

2.2 岩石相标志

辫状河三角洲为牵引流沉积体系，其平原辫状河道为砂岩、砂砾岩沉积，河道砂体中泥质含量低，发育板状、槽状交错层理，砾石经过一定距离搬运具有一定的分选磨圆.扇三角洲为牵引流、重力流共同作用的沉积体系，扇三角洲平原以泥石流沉积为主要标志，表现为砂、砾、泥岩混积，泥岩呈杂色，成层性差，发育块状、递变层理，洪水水流也可形成不清晰的交错层理，砾石不具分选性，磨圆差；扇三角洲前缘以碎屑流沉积为主要标志，常见滑塌构造、包卷层理等沉积构造.

钻井显示目的层发育清晰的平行层理、斜层理和槽状交错层理等沉积构造，以及冲刷面、泥岩撕裂屑等强水动力冲刷现象(见图5(a-e))，砾石磨圆中等—较好，具有分选性，呈颗粒支撑(见图5(f))；岩石学证据表明沉积过程以牵引流为主导，沉积物经过一定距离的搬运.

2.3 典型井沉积相标志

选取元陆28井和元陆173井分析沉积相标志.元陆28井须四段下亚段沉积砂砾岩、粗砂岩及煤层，砾石粒径为2～70 mm，砾石呈杂色(水上环境)；元陆173井沉积厚层中粗砂岩、持续出现的煤线，沉积物特征表明它为三角洲平原沉积.岩心显示两口井地层成层性好，泥质罕见，发育明显的平行层理、斜层理等沉积构造.元陆28井结构成熟度中等，颗粒分选中等，呈次磨圆状(见图6(a))；元陆173井结构成熟度高，颗粒分选、磨圆较好(见图6(b)).两口井岩心的三角洲平原沉积共同特点：砂砾岩层厚、受牵引流作用、泥质含量低、层理清晰、具有中高结构成熟度.根据沉积条件、沉积体规模、沉积构造分析结果，研究区为辫状河三角洲.

图5 元坝中东部须四段岩性及沉积构造

3 沉积相模式及演化

3.1 测井相模式

元坝中东部须四段主要沉积微相类型为辫状河三角洲平原辫状河道、河漫滩、前缘水下分流河道、直流间弯、河口坝和席状砂.研究取心岩石、沉积构造和对应的测井曲线的形态、接触关系、齿化程度等特征及变化类型，建立以曲线异常幅度、顶接触关系和底接触关系为主要依据的沉积微相测井曲线识别模式(见图7).由图7可知，辫状河道呈高幅微齿化箱形，顶底突变或底突变、顶渐变接触；河漫滩呈低—中幅齿化箱形、漏斗形或复合型，顶部一般为突变接触，底部一般渐变接触，曲线异常幅度较低；水下分流河道呈中—高幅齿化箱形、钟形，底部一般为渐变接触，顶部一般为突变接触，曲线异常幅度中等；支流间弯曲线低幅平直、齿化，曲线异常幅度较低；河口坝呈低—中—高幅(齿化)漏斗形，底部一般为渐变接触，顶部一般为突变接触；席状砂呈低—中幅，曲线形态多为低频背景上的小幅异常，顶部一般为渐变接触.

3.2 单井相、剖面相分析

元坝中部井(以元陆28井为例)与东部井(以元陆173井为例)沉积微相垂向展布存在一定差异(见图8).由图8可知，须四段下亚段以辫状河三角洲平原沉积为主，其中元坝中部辫状河道厚度为10～45 m，东部辫状河道厚度为70～90 m.随着基准面的上升，河道沉积出现退化，河道砂体或呈孤立状分布[22]，在须四段中—上亚段时期，元坝中部转为以漏斗状反旋回河口坝、指状前缘席状砂、钟形水下分流河道为主的辫状河三角洲前缘沉积；东部是以煤层、箱形河道为标志的辫状河三角洲平原沉积为主.

连井相对比结果体现辫状河三角洲沉积的特点(见图9).由图 9可知，由于辫状河道不同于正常河道，随着基准面上升，河道砂体在充填基准面下降时期形成河道时，泥质被剥蚀的比较彻底，因此河道砂体从物源向盆地方向延伸和连通性较好；随着基准面逐渐上升，纵向上呈现从辫状河三角洲平原向前缘过渡和演化的现象，主要表现为辫状河道厚度减小，连通性减弱，河道出现曲流河正旋回特征，泥质含量和砂泥互层增多.

3.3 平面相演化

在辫状河三角洲沉积环境下，岩性粒度与沉积微相紧密相关，地震属性优选显示,反映岩性粒度变化的平均反射强度属性与钻井沉积微相吻合较好，以此作为平面约束，刻画须四段3个亚段的平面相分布.

须四段下亚段沉积时期，物源供给速率大于可容空间增长速率，研究区以辫状河三角洲平原辫状河道沉积为主，向盆地方向过渡为前缘水下分流河道沉积，地震属性显示元坝中部河道砂体粒度比东部的粗.须四段中亚段时期，来自两个方向物源的沉积过程出现分异，随着沉积环境水体的加深，可容空间增长速率大于北西向物源供给速率，导致元坝中部呈退积的趋势，由辫状河三角洲平原转为前缘沉积，并且以席状砂、河口坝、河道间细粒沉积为主，水下分流河道沉积受限；受北东向物源控制的元坝东部物源供给速率，与可容空间增长速率相当，以辫状河三角洲平原—前缘分流河道沉积为主，地震属性显示发育两条主河道，东部区域成为主要的沉积中心，辫状河道与水下分流河道的持续前积造成河道砂体连片.须四段上亚段时期，中部沉积环境水体持续上升速度放缓，物源供给速率略大于可容空间增长速率，前缘水下分流河道向盆地方向延伸，呈进积趋势；东部物源供给速率与可容空间增长速率保持稳定，以辫状河三角洲平原—前缘分流河道沉积为主，主河道形态与中亚段时期相似.地层格架内沉积微相平面分布表明，元坝中东部须四段自下而上沉积中心向东迁移，整体表现为退积的趋势(见图10).

图6 元坝中东部须四段典型井沉积相标志

图7 元坝中东部须四段测井相模式

3.4 沉积相模式

淡永[23]分析野外砂岩岩屑特征、砾石特征和重矿物组合特征，认为川东北地区须四段存在龙门山(北西向)、米仓—大巴山(北东向)两个物源区.根据砂岩岩屑成分、沉积相带及体积分异3个方面分析结果，认为元坝中东部地区受到北西、北东两个物源的控制.须四段沉积时期，龙门山已进入晚期隆起阶段，台地—斜坡碳酸盐岩出露地表剥蚀并提供碳酸盐岩物源，同时期米仓—大巴山提供硅质物源.元坝中部地区(元陆173井以西)砂岩岩屑以碳酸盐岩屑为主，东部地区(元坝173井以东)砂岩以硅质碎屑岩为主，含有少量碳酸盐岩岩屑，说明它们来自不同的物源区.须四段整体处于基准面不断上升的阶段，随着沉积环境水体的加深，中部地区自下而上为三角洲平原转为前缘的沉积序列，砂泥比向上变小；东部持续出现的煤层(见图11)说明在须四段始终存在三角洲平原沉积，同时比中部厚度大的河道砂体说明东部逐渐成为沉积中心(见图9)，沉积体积及相带的分异表明研究区受到北西、北东两个方向物源的控制，形成双物源的沉积模式(见图12).

图8 元坝中东部须四段单井相剖面

图9 元坝中东部须四段剖面相

图10 元坝中东部须四段沉积微相平面分布和演化

图11 元坝中东部须四段岩心煤层、煤线

图12 元坝中东部须四段双物源沉积模式

4 结论

(1)元坝中东部构造上属于远离盆地边缘断裂带的、稳定的低幅沉降带，自北西物源区向盆地中心沉积厚度稳定，河道砂体自物源区向盆地方向延伸距离较远，构造背景、沉积条件及沉积体规模更符合辫状河三角洲特征.

(2)沉积、岩石特征为辫状河三角洲沉积提供进一步证据，河道砂体泥质含量低，发育平行层理、交错层理等，砾石呈颗粒支撑，具有一定分选磨圆，沉积水动力以牵引流为主.

(3)元坝中部以碳酸盐岩岩屑砂岩为主，东部以硅岩岩屑砂岩为主.中部钻井自下而上为三角洲平原转为前缘的沉积序列；东部钻井始终存在三角洲平原沉积，河道砂体厚度大于中部钻井揭示结果.元坝中东部须四段受北西、北东两个物源区控制，形成双物源沉积模式.

(4)元坝中部和东部沉积微相演化存在差异，中部自下而上由辫状河三角洲平原沉积转为前缘沉积，东部自下而上以辫状河三角洲平原—前缘过渡带沉积为主，沉积中心向东迁移，总体呈退积趋势.

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2015-09-28；编辑：刘丽丽

中国石化油田事业部导向项目(G5800-13-ZS-YTB052)

贾 爽(1987-)，女，硕士，工程师，主要从事油气藏描述方面的研究.

TE121.3

A

2095-4107(2015)06-0076-11

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2015.06.009