西昌盆地上三叠统白果湾组沉积相与油气勘探前景

杨 威 魏国齐 金 惠 郝翠果 沈珏红 王小丹

中国石油勘探开发研究院

0 引言

西昌盆地位于四川盆地西南，面积约14 000 km2[1-3]。前者在晚三叠世开始形成，经历了复杂的地质发展过程，现今格局是经燕山、喜马拉雅期构造运动改造、演变而成的中新生代沉积盆地[1]。该盆地地层发育不齐全，主要有震旦系、寒武系、奥陶系、志留系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系等。西昌盆地与四川盆地有着密切的关系，是我国油气勘探的潜力区[4]。上述两个盆地在上三叠统须家河组沉积期为一个整体，具有相似的沉积体系[5]。对于四川盆地须家河组沉积体系的研究程度较高、勘探成果显著[5]，相关成果在油气勘探中发挥了重要的作用[6-8]。由于资料等原因，西昌盆地上三叠统白果湾组沉积认识程度较低，主要是通过露头资料分析，初步判断西昌盆地发育湖泊和三角洲沉积[3,9]，部分砂岩可形成有效储层[4,10]，局部地区可能发生过油气聚集[11]，还通过油气化探等手段对该盆地白果湾组的油气成藏条件进行了研究[12-14]。总之，目前对于西昌盆地白果湾组沉积相和油气勘探前景的认识程度较低，缺乏整体性和系统性，其与四川盆地须家河组的关系也无明确认识[5]。为此，笔者基于西昌盆地10多条露头剖面、4口钻井及四川盆地须家河组的研究成果和资料，深入研究西昌盆地白果湾组主要沉积相类型及特征、沉积体系与砂体展布，分析其与四川盆地须家河组的关系，评价油气勘探前景，以期加快西昌盆地白果湾组油气勘探的进程。

1 地层特征

西昌盆地构造位置位于上扬子板块西缘[1-2]，横跨康滇台隆和川滇鄂台坳两个二级构造单元，西至安宁河断裂、东至峨边美姑断裂、南至则木河断裂、北至大渡河断裂，为南北向展布的狭长构造盆地[2-3]（图 1）。

白果湾组在现今西昌盆地边缘基本出露地表。盆地内已钻探4口井，普格1井白果湾组顶界埋深最浅为440 m、七坝1井最深为3 649 m。白果湾组顶、底界线清楚，其与上覆地层下侏罗统益门组呈平行不整合接触，其与下伏地层呈明显角度不整合接触，与白果湾组直接接触地层有中下三叠统、二叠系、志留系、奥陶系、寒武系、震旦系等，如七坝1井白果湾组下伏地层为中二叠统栖霞组、喜德1井白果湾组下伏地层为志留系。不同区域白果湾组厚度差别较大，一般介于500～900 m，如喜德1井为715.0 m、喜德3井为571.0 m、七坝1井为670.5 m、普格1井为550.0 m（图2）。

图1 西昌盆地构造纲要和资料点分布图

西昌盆地白果湾组主要为一套碎屑岩沉积，不同区域岩性不同。喜德3井主要为深灰色—灰黑色页岩、粉砂质页岩、黑色碳质页岩夹深灰色—灰色粉砂岩、细粒岩屑砂岩，底部夹灰白色含砾中粒岩屑石英砂岩，下部夹黑色煤线。有学者将白果湾组岩性段划分为上下亚段[10]。笔者通过岩性、电性特征及沉积旋回，将白果湾组划分为4个岩性段。例如，喜德1井白果湾组一段厚度为105 m，下部为浅灰色粗砂岩夹薄层灰黑色页岩，上部为深灰色中砂岩、灰黑色砂质页岩、页岩互层；二段厚度为92 m，以深灰色中砂岩为主，夹少量的薄层灰黑色页岩；三段厚度为311 m，主要为灰黑色砂质泥岩、深灰色泥岩、灰黑色页岩夹灰色细砂岩和粉砂岩；四段厚度为207 m，主要为浅灰色中砂岩和灰黑色泥岩互层（图2）。

图2 西昌盆地白果湾组与四川盆地须家河组地层划分对比图

通过岩性、电性和沉积旋回特征对比，西昌盆地白果湾组4个岩性段分别对应于四川盆地须家河组的三段—六段。白一段相当于须三段，以泥岩为主，夹少量砂岩。如七坝1井白一段为80 m厚的黑色泥岩夹两层薄层细砂岩；庄格益剖面和喜德3井也以泥岩为主；盆地边部的近物源地区发育扇三角洲砾岩沉积，如喜德小山村剖面。白二段相当于须四段，以砂岩为主，局部夹少量泥岩，如七坝1井、喜德3井以中砂岩为主，夹少量泥岩。白三段相当于须五段，主要为泥岩夹砂岩、粉砂岩。白四段相当于须六段，以砂泥岩互层为特征，砂地比较高，发育一套或多套浅灰色中砂岩，如七坝1井白四段中部发育两层厚层中砂岩，普格1井白四段上部发育一套砂岩（图2）。各岩性段的岩性组合和旋回特征与四川盆地西南部的莲花2井、青龙剖面特征相似，有很好的对比性（图2）。

2 沉积相类型和特征

2.1 沉积相标志

判断碎屑岩沉积相的标志有岩石学、测井相、地震相等[5]。由于西昌盆地目前只有二维地震资料，且品质较差，难以分析沉积相。因此，笔者主要应用岩石学和测井相两类标志进行白果湾组沉积相分析。

岩石学标志主要包括：①岩石的颜色。主要有黑色泥岩、页岩和煤层，代表潮湿气候以滨湖—浅湖为主的沉积环境（图3-a）；浅灰色—灰色细砂岩、中砂岩一般反应水动力较强的三角洲前缘沉积（图3-b）。②岩石类型。主要有中砂岩、细砂岩、粉砂岩和泥页岩等，其中中砂岩、细砂岩是水能量条件较大的产物，一般为水上分流河道、水下分流河道、河口砂坝和滨湖浅滩等环境的沉积（图3-c、d）；粉砂岩反映水动力条件较弱，一般在泛滥平原、远砂坝、席状砂等环境中发育（图3-a）；泥页岩中常含植物碎片，常发育水平纹理，主要为泛滥平原、浅湖等环境的产物；黑色页岩和煤层主要形成于沼泽环境。③沉积构造。主要发育层理和生物成因构造，如水平层理和浪成波痕等主要发育于泥质粉砂岩和粉砂质泥岩中，代表沉积水动力较弱的环境；各种交错层理、平行层理和冲刷—充填构造是水动力较强条件下的产物（图3-b、e、f）；透镜状层理、波状层理是在水动力强弱频繁变化条件下的产物。④韵律性。在剖面上，不同的沉积相标志有规律地多次重复，反映相同的沉积环境多次出现，具有一定的规律性，如在七坝1井白果湾组三段中浅湖微相和砂坝微相多次发育，如图4所示。

图3 白果湾组典型露头、岩心和薄片照片

图4 七坝1井白果湾组地层和沉积相综合柱状图

测井相标志主要包括：①钟形测井相。自然伽马曲线呈钟形，反映沉积环境从低能突变为高能，又从高能缓慢恢复到低能，如七坝1井白二段（图4）。②漏斗形测井相。自然伽马曲线形态似漏斗，反映沉积水体能量由弱逐渐变强、最后突然变弱的过程，如七坝1井白果湾组四段上部（图4）。③箱形测井相。自然伽马曲线形态似箱状，反映沉积水动力较强、物源丰富，砂体上下均与泥岩接触，如喜德1井白二段（图2）。④指形测井相。自然伽马曲线呈分散指状，变化幅度不大，表明沉积物源不足、水体能量偏低。⑤线性测井相。自然伽马曲线呈线状，幅度变化小，反映物源不足、水体安静以细粒沉积为主。

2.2 主要沉积相类型和特征

根据沉积相标志分析，在西昌盆地白果湾组识别出湖泊、河流三角洲和扇三角洲等3种沉积相，其中湖泊相包括滨湖、浅湖和半深湖等亚相；河流三角洲相包括三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲等亚相。

2.2.1 扇三角洲相

扇三角洲相在西昌盆地分布比较局限，仅见于喜德小山村剖面底部和角头湾剖面底部，其位于西昌盆地的西北缘。扇三角洲是山间河流携带大量粗碎屑物质直接入湖形成的扇形沉积体，一般有扇三角洲平原、扇三角洲前缘和前扇三角洲3个亚相。喜德小山村剖面底部的扇三角洲主要为扇三角洲平原沉积，沉积厚度为42.8 m，沉积物以3层厚度分别为8.0 m、14.8 m、14.1 m的块状细砾岩为主，成熟度低、分选差、棱角状，夹两层厚度分别为3.4 m、2.3 m的中厚层状粉砂岩，形成3个细砾岩—粉砂岩的沉积旋回，见大型槽状交错层理（图3-f、5-a）。从砾岩的分选、磨圆及与细粒沉积物的旋回关系分析，其可能为扇三角洲平原亚相的分流河道和河漫沼泽沉积，沉积物总体有一定的成层性、旋回关系清楚，细粒沉积物以粉砂岩为主，泥岩不发育（图3-f、5-a）。

2.2.2 河流三角洲相

西昌盆地白果湾组河流三角洲相主要发育三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲等亚相。三角洲前缘亚相包括水下分流河道、河口砂坝和远端砂坝等微相。水下分流河道主要为浅灰色中、细粒岩屑砂岩和岩屑石英砂岩，分选和磨圆较好（图3-b、c），呈正粒序（图4、5-b）；河道底部常见滞留沉积、具冲刷—充填构造（图5-b），见块状层理、大型板状交错层理、槽状交错层理等；砂体之上常覆盖碳质泥岩，单个砂体厚介于5～8 m，如昭觉瓦井剖面河道砂体厚度为10 m；自然伽马曲线常呈钟形，如七坝1井白二段（图4）。河口坝主要由浅灰色厚层中、细粒岩屑石英砂岩和长石石英砂岩组成，呈反粒序，局部夹泥质条带；砂体单层厚介于3～5 m，见楔状交错层理、板状交错层理及滑塌包卷变形层理等（图5-b），自然伽马曲线表现为漏斗状，如七坝1井白四段中部的河口砂坝（图4）。远端砂坝砂体比河口砂坝粒度细，主要由灰色粉砂质泥岩与泥质粉砂岩组成，局部夹粉砂岩和细砂岩，砂地比一般介于30%～40%；发育波状层理、水平层理和生物扰动构造（图5-b）；自然伽马曲线呈漏斗状，如普格1井白一段（图2）。

2.2.3 湖泊相

西昌盆地白果湾组湖泊相发育，可分为沼泽、滨湖、浅湖和半深湖等亚相。沼泽亚相是位于湖泊边缘，水体极浅、气候潮湿、植物繁盛，植物死亡后大量堆积、腐烂、压实而成煤层；沉积物以煤为主，夹暗色泥岩，有大量的植物根须和植物化石。滨湖亚相主要有泥滩和砂坝等微相，泥滩以泥岩为主，常夹粉砂岩和细砂岩，见水平层理、对称波痕和较完整的植物叶化石；砂坝以中、细砂岩为主，呈反粒序，分选、磨圆度较好（图3-d、5-c），见平行层理、波状层理，单层厚度较小。浅湖亚相以深灰色、灰黑色泥页岩为主，夹粉砂质泥岩和泥质粉砂岩（图3-a、5-c）；泥岩中常夹有砂坝微相沉积，一般为细砂岩和中砂岩，成熟度较高、单层厚度较小（介于2～3 m）；常见双向交错层理、平行层理等（图5-c）。半深湖亚相以泥岩为主，偶夹含粉砂泥岩和泥质粉砂岩，发育水平纹层等（图5-c）。

图5 西昌盆地白果湾组典型沉积相剖面特征图

3 沉积相展布

西昌盆地边缘局部发育白果湾组扇三角洲沉积，如喜德小山村剖面的下部。盆地中部发育湖泊和河流三角洲相沉积，如七坝1井以湖泊相沉积为主，平均砂地比为30%，白一段为一套黑色泥岩沉积，上部夹两薄层细砂岩，为湖泊相的浅湖亚相沉积；白二段为一套中层状中砂岩夹泥岩，砂地比为62%，为三角洲前缘水下分流河道沉积；白三段为一套以黑色泥岩为主，中间夹两层中砂岩，以湖泊相的浅湖亚相沉积为主，夹两层砂坝微相沉积；白四段分为上下两部分，下部为一套以中砂岩夹泥岩为主的沉积，砂地比为55%，为三角洲前缘河口砂坝微相沉积，上部为泥岩夹一层中砂岩，为浅湖夹砂坝微相（图4）。

从对比剖面上看，西昌盆地白果湾组以湖泊和河流三角洲相沉积为主，盆地边缘局部为扇三角洲相沉积，与四川盆地西南部有较好的延续性（图6）。白一段以黑色泥页岩沉积为主，七坝1井、庄格益剖面和喜德3井明显为浅湖相沉积；盆地边缘的喜德小山村剖面发育扇三角洲平原沉积，喜德1井和普格1井距离物源近，发育三角洲前缘远端砂坝沉积。白二段为中砂岩夹少量泥岩，除位于两盆地之间的青龙剖面砂体不发育外，其余剖面都以三角洲前缘水下分流河道沉积为主，砂地比大于50%，青龙剖面可能位于两盆地连通的通道上，以浅湖相泥岩为主，中间夹一层砂坝砂体。白三段为泥岩夹砂岩沉积，以浅湖相为主，一般夹1～3层砂坝沉积。白四段以砂泥岩互层为特征，如莲花2井、青龙剖面、喜德1井等整体为湖泊相沉积，夹1～2层砂坝沉积；七坝1井、庄格益剖面和普格1井发育砂岩夹泥岩的河流三角洲前缘沉积（图6）。

应用西昌盆地4口探井、10个露头等资料，与四川盆地须家河组资料和研究成果[5]相结合，编制了西昌盆地与四川盆地西南部相关地层的沉积相图（图7）。西昌盆地白果湾组整体以湖泊和河流三角洲相沉积为主，局部发育扇三角洲沉积。白一段主要为湖泊相沉积，与四川盆地西南部的浅湖相连成一片；盆地西北部喜德小山村剖面一带发育扇三角洲沉积（图7-a），可能与物源区较近有关系。白二段主要为河流三角洲前缘沉积，盆地内发育3个三角洲沉积，其中1个来自四川盆地南部；中部为湖泊相沉积，与四川盆地西南的湖盆相相连（图7-b）。白三段主要为湖泊相，在美姑、普格和喜德小山村等局部地区发育河流三角洲沉积，以远砂坝沉积为主（图7-c）。白四段以湖泊相为主，在普格1井、七坝1井发育三角洲前缘沉积，推测在美姑、庄格益一带可能发育一个从四川盆地延伸过来的三角洲（图 7-d）。

图6 西昌盆地白果湾组与四川盆地西南部须家河组沉积相剖面对比图

图7 西昌盆地白果湾组与四川盆地西南部须家河组沉积相图

4 与四川盆地的关系探讨

西昌盆地白果湾组和四川盆地西南部须家河组地层、沉积特征对比认为，晚三叠世白果湾组沉积期，西昌盆地与四川盆地是一个整体。

四川盆地晚三叠世为前陆盆地演化阶段[5,15-18]，川西—川中地区沉积了厚层的碎屑岩。西昌盆地晚三叠世也为前陆盆地[1]，西昌地区沉积了一套河流—三角洲、湖泊相碎屑岩，沉积物从西向东由粗变细，由厚变薄，显示了前陆盆地的特征，总体属于川西前陆盆地的西部边缘，主要沉积中心在西昌一带。西昌盆地白果湾组与四川盆地须家河组在地层、沉积相上有很好的可对比性（图2、6）。

通过4口钻井和10多条露头剖面的研究，结合四川盆地1 000多口钻井和大量的地震资料的研究成果[5]，编制的西昌盆地白二段和四川盆地须四段沉积相图（图8）可以看到，须四段沉积期相当于西昌盆地白二段沉积期，两个沉积湖盆是一个整体，中间为湖泊相沉积，周缘发育大型河流三角洲。砂体向盆地中心推进，古地貌总体北东高、西南低，沉积水体由四川盆地流向西昌盆地，四川盆地周缘发育6个大型三角洲物源区，其中一个一直推进到西昌盆地，西昌盆地发育两个三角洲物源体系，沉积水体从西昌盆地西南缘流出盆地，并与外海相通。中间浅湖相沉积从四川盆地西南部一直发育到西昌盆地，从西昌盆地与广海相连（图8）。这也是四川盆地须三段至须六段一直有海侵标志出现的原因[8]。

图8 西昌盆地白二段和四川盆地须四段沉积相图

5 油气勘探前景

通过古油藏分析，认为西昌盆地白果湾组曾发生过油气聚集成藏过程[11,14]，勘探工作一直持续，早期做过油气化探工作[12-13]、近年投入了地震勘探和钻探工作。勘探证实西昌盆地白果湾组具备油气聚集成藏条件，与四川盆地须家河组成藏条件相似[19-21]，有较好的勘探前景。

由于西昌盆地白果湾组湖泊相大面积发育，泥质烃源岩也较发育，有机质类型以腐殖型为主，生烃条件好：①泥岩厚度较大，最大厚度为七坝1井（500 m），最小厚度为庄格益剖面（150 m），一般介于200～400 m，与四川盆地须家河组泥质烃源岩厚度相当[5,19-21]；②烃源岩质量较好，120个有机碳样品的平均总有机碳含量（TOC）为1.2%，大于1%的样品占总数的比例为35%，4口探井TOC大于1%的泥岩平均厚度为250 m，较四川盆地须家河组稍低[5]；③烃源岩为高—过成熟烃源岩，镜质体反射率（Ro）大于1.3%，如七坝1井烃源岩Ro平均值为1.7%，达到高—过成熟生气阶段，较四川盆地须家河组要高[5]。可见，西昌盆地白果湾组烃源岩为厚度较大、质量较好、成熟度较高的腐殖型泥质烃源岩，具备形成大气田的资源基础。

沉积相研究显示，白果湾组砂体主要有三角洲前缘砂体和湖泊中的砂坝砂体两类，在西昌盆地大面积分布，其中主要是白二段三角洲前缘水下分流河道砂体（图7-b），其储层特征较好：①储层厚度较大，一般介于100～200 m，最小厚度为庄格益剖面，砂岩厚度为100 m，最大厚度为喜德1井，砂岩厚度为280 m；②砂岩结构成熟度和成分成熟度较高，以岩屑砂岩、岩屑石英砂岩为主，发育粒间孔、粒内溶孔、粒间溶孔等储集空间，与川西地区须家河组相似；③白果湾组储层孔隙度介于2.6%～5.0%，渗透率介于0.01～0.84 mD，为低孔隙度、低渗透率致密砂岩，白二段三角洲砂体储层物性相对较好，平均孔隙度为5.5%，平均渗透率为0.3 mD，与四川盆地川西南部须家河组储层特征基本相当[5,19]，成藏期储层质量比现今好，古油藏中砂岩孔隙度介于6%～28%[11]。湖泊相中的砂坝砂体单层厚度较小，一般介于2～3 m，但层多、累积厚度大，累计厚度超过50 m，也可成为油气的有效储层。综上所述，西昌盆地白果湾组砂岩具备一定的储集性能，其整体特征与川西南部须家河组相当；在成藏期，储层质量较现今更好，具备形成大油气藏的储集条件。

西昌盆地白果湾组主要储层砂体为白二段及湖相泥岩所夹的砂坝砂体，白二段之上的泥岩和包围砂坝砂体的泥岩是很好的盖层，其生储盖的配置关系与四川盆地须家河组非常相似，具有“源储盖一体、呈三明治式的大面积叠置分布、近源高效聚集、发育大型岩性气藏”的特征[5,19-20]；同时在西昌盆地已发现如喜德、七里坝等多个断层—背斜构造圈闭，也具备形成构造气藏的条件，与四川盆地须家河组构造气藏有一定的相似性[21]。其成藏条件综合分析表明西昌盆地白果湾组具有较好的天然气勘探前景。

6 结论

1）西昌盆地白果湾组以砂岩和泥岩为主，主要发育4个岩性段，分别以泥岩、砂岩、泥岩夹砂岩和砂泥岩互层为特征，对应四川盆地须家河组的须三段—须六段。

2）白果湾组主要发育扇三角洲、河流三角洲和湖泊3类沉积体系，盆地内以湖泊和河流三角洲沉积为主，边缘局部地区发育扇三角洲，砂体主要为白二段的三角洲前缘水下分流河道沉积和湖泊相中的砂坝砂体，分布面积较大。

3）白果湾组沉积期，西昌盆地与四川盆地是一个整体，具有相同的沉积体系、一致的演化特征和相似的油气成藏条件，白果湾组泥质烃源岩厚度大、质量较好，与三角洲前缘砂岩、湖泊中的砂坝砂体形成源储盖一体的配置关系，与四川盆地须家河组有较好的相似性，具备较好的天然气勘探前景。

致谢：成文中，得到了《天然气工业》主编冉隆辉先生的指导和帮助，在此致以衷心的感谢！