四川盆地北部地区飞仙关组测井相特征

杨 雨 钟 原

1. 中国石油西南油气田公司 2. 中国石油西南油气田公司勘探开发研究院

0 引言

四川盆地下三叠统飞仙关组占到全盆地海相碳酸盐岩层系资源量的近12%，是盆地内重要的勘探目标层系，先后发现了包括渡口河、罗家寨、铁山坡、普光和龙岗在内的一系列大型鲕滩气藏[1-5]，目前四川盆地西北部双鱼石、剑阁、九龙山地区多口井于飞仙关组见良好的油气显示，这揭示出四川盆地西北部地区飞仙关组同样具备良好的油气勘探潜力及前景[6-7]。勘探生产对新钻井的单井地质分析工作时效性要求高，在钻井取心资料普遍较少的情况，如何快速准确地判断及划分单井沉积相成为了亟待解决的科研生产问题。因此系统总结并建立不同沉积相带典型的常规测井响应特征是一项基础且重要的工作，其结果可以直接运用到新钻井的地质研究中，避免以往沉积相研究工作中过度依赖岩心、岩屑以及多种测井资料的情况，由此将大大提高研究效率。针对四川盆地北部地区飞仙关组不同沉积相典型测井响应特征进行梳理和总结，发现各测井相具有区域可对比性，所预测沉积相与实际沉积相匹配度较高，应用效果较好。该方法具有较强的可操作性，可应用于滩相储层精细刻画及沉积环境分析等工作中。

1 沉积格局概述

1.1 沉积相类型及模式

晚二叠世长兴期四川盆地北部地区在拉张应力作用下形成开江—梁平海槽[8-12]，进入三叠纪飞仙关期基本继承了长兴期岩相古地理格局[4,13-14]。盆地西南侧以陆源碎屑沉积为主，向东至盆地中部过渡为海陆交互混积沉积，盆地东北部以碳酸盐岩台地、台地边缘、斜坡、海槽沉积为特征（图1）。在四川盆地北部地区，可进一步划分为开阔台地、局限台地、蒸发台地等（图2）。开阔台地包括台内滩和开阔海亚相，局限台地包括潮坪和潟湖亚相，蒸发台地主要包括潮坪亚相；台地边缘相主要包括台缘滩和滩间海亚相；斜坡相及盆地相不易进一步划分出亚相类型，但总体反映相对较深水的沉积特征。

1.2 沉积相平面展布及演化特征

图1 四川盆地飞仙关组早期沉积相展布图

图2 四川盆地飞仙关组早期SW-NE向沉积模式图

四川盆地北部地区飞仙关组沉积期总体为一次大规模的海退过程，表现为盆地、斜坡逐渐退缩、消亡[15-16]，台地逐渐扩展，因此飞仙关组早期相带分异程度最大，台地、台地边缘、斜坡、盆地分带明显（图2）。飞一—飞二期为一个次级海侵—海退旋回，飞一期依然为“三隆三洼”格局，但开江—梁平海槽和川中盐亭—潼南台洼规模减小、水体深度明显变浅，鲕粒滩主要分布在台洼和海槽周缘的台缘带。飞二期大体继承了飞一期的沉积格局，开江—梁平海槽规模进一步缩小，至飞二末期基本消亡殆尽，盐亭—潼南台洼也逐渐消亡，为一填平补齐过程，鲕粒滩依然分布在台洼和海槽周缘；飞三—飞四期为另一个次级海侵—海退旋回，飞三期整个台地均一化，鲕滩大面积分布。飞四期演化为局限台地和蒸发台地沉积，局部发育鲕粒滩。

2 各沉积相带测井响应特征

2.1 沉积相（亚相）微观特征

2.1.1 盆地相

四川盆地北部地区盆地相发育在开江—梁平海槽内，指水深在风暴浪底以下的近线状展布的深水沉积区，水深一般大于200 m。该环境水体深度大，水动力条件极差，水体循环基本停滞，几乎无底栖生物的存在，主要沉积物是表层海水悬浮物、浮游生物产生的远洋沉积物和由各种密度流向深水搬运的台地碳酸盐岩以及少量的火山屑。沉积物一般色暗、粒细、水平层理发育，岩性以深灰、灰黑色薄层页片状泥晶灰岩夹褐色薄层钙质泥岩为主（图3a, b）。

2.1.2 斜坡相

主要发育在台地两侧的凹陷或海槽边缘，水动力条件总体较弱，间歇性的风暴作用可在短时间内形成较高能沉积环境。主要由紫红色、黄灰色薄层—页状泥灰岩、灰质泥岩组成，发育有毫米级水平纹层和滑动变形层理（图3c, d），为典型低能斜坡环境下的产物。

2.1.3 台地边缘相

台地边缘相位于台地与斜坡之间的转换带，也是浅水沉积和深水沉积之间的变换带，水动力能量较高，是波浪作用改造强烈的高能沉积环境，主要亚相类型为台地边缘滩（坝），为台地迎风边缘高能沉积环境，受风浪和潮汐作用影响。岩性主要为浅灰色中至厚层状亮晶鲕粒灰岩（图3e），溶蚀孔、洞发育。

2.1.4 台地相

台地相是四川盆地北部地区飞仙关组沉积的主体相带，是晴天浪底之上浅水环境中的碳酸盐岩沉积，沉积厚度从几十米到数百米不等。包括开阔台地、局限台地以及蒸发台地，由于所处地貌位置水动力强度、蒸发强度的差异，会形成众多的亚相类型。但总体来说主要包括台内滩、滩间海+开阔海、潮坪+潟湖等亚相类型。岩性种类较多，包括亮晶鲕粒灰（云）岩、泥晶灰岩、泥质灰岩、灰质泥岩、膏质泥岩、粉晶云岩、粉砂岩、泥岩等。

1）台内滩亚相

台内滩位于台地上沉积地貌相对高部位，长期处于浪基面之上，水动力相对较强。岩性主要为亮晶鲕粒灰（云）岩，与台地边缘滩主要区别在于单滩体规模及累计厚度相对较小。成像测井上表现为高阻薄层夹低阻厚层或低阻薄层夹高阻厚层，可见多个滩体叠置的特征，单滩体厚度0.25～1 m（图 3f）。

2）滩间海+开阔海亚相

滩间海与开阔海均是台地内部相对低洼、水体较深的区域，整体位于浪基面以下，能量较低，区别仅在于受滩体的围限程度不同。岩性为泥晶灰岩、泥质灰岩、泥灰岩等。成像测井上表现为高阻—低阻薄互层，水平层理发育（图3g），反映低能的静水沉积特征。

3）潮坪+潟湖亚相

潮坪、潟湖代表浅水—极浅水的沉积环境，二者通常相伴生，并且在气候相对干旱的情况下，难以从沉积特征上予以区分。岩性包括紫红、灰紫色泥质泥晶灰岩、薄层生屑灰岩、灰质泥岩、膏质泥岩、粉晶云岩、粉砂岩、泥岩等。成像测井上可清晰看到水平纹层发育以及石膏结核的出现，表现为低阻—高阻薄互层（图3h）；随着干旱程度的加大，部分区域可见薄层泥晶云岩夹厚层石膏的特征，表现为低阻薄层夹高阻厚层（图3i）。

2.2 测井相模型及可对比性分析

结合岩心、薄片、成像测井资料，在对各沉积相带（亚相）特征进行识别的基础上，进一步梳理总结出所对应的测井相类型（图4）。

盆地相以Guan5井为典型代表，可见盆地相的纵向位置总体位于自然伽马的相对高值区（图3a, b，图4a），曲线呈锯齿状且正向漂移明显，与上覆层段曲线特征存在明显差异，整体表现为一近似漏斗的形态（图4a, b）。位于早期开江—梁平海槽内部的多口钻井自然伽马曲线均具有相似特征，横向可对比性较好（图5），自然伽马值范围介于40 ～ 110 API。

图3 四川盆地北部地区飞仙关组各类沉积相典型岩心、成像特征图

图4 四川盆地北部地区飞仙关组各类沉积相（亚相）典型测井相特征图

斜坡相以HL8井为代表，纵向上比较自然伽马值相对较高（图3c，图4a），曲线表现为高频齿化漏斗或箱型，最低值与最高值之间波动幅度较大（图4a, b）。通过多口钻井的自然伽马曲线连井对比发现该斜坡相测井响应特征横向可对比性较强（图6），自然伽马值范围大体介于25～60 API之间。

台地边缘相以QLB1井为典型，反映台地边缘滩亚相的岩心对应的自然伽马值极低（图4a），曲线表现为微齿化箱型，无较大波动（图4a, b）。通过多口钻井的自然伽马曲线连井对比发现该台地边缘滩亚相测井响应特征横向可对比性较强（图7），自然伽马值范围介于10～25 API。

台地相以LG9井为典型，将台地相中各类亚相的典型取心段及成像测井段标定到自然伽马曲线上（图4a），台内滩总体位于自然伽马低值区，曲线呈现高频齿化箱状的特征（图4a, b）；滩间海与开阔海在成像上均表现为高阻—低阻薄互层，但在自然伽马曲线上其范围及形态具有一定差异，部分区域自然伽马值较大，呈指状或锯齿状，正向漂移幅度较大，反映能量更低，因此将其定为开阔海（图4a, b）。另一部分自然伽马呈低幅度变化的齿化特征，将其定为滩间海沉积（图4a, b）。可见在自然伽马曲线上，滩间海、开阔海相对可进行区分；潮坪+潟湖位于台内滩亚相之上，所对应的自然伽马曲线特征明显，呈指状及锯齿状，具有明显的大幅度正向漂移特征（图4a, b）。

图6 四川盆地北部地区飞仙关组斜坡测井相横向对比图

通过自然伽马曲线连井对比发现各亚相所对应测井相在多口井具有相似性，横向可对比性较好（图8），自然伽马值范围上，台内滩介于10～25 API，滩间海介于25～35 API，开阔海介于35～55 API，潮坪+潟湖介于35～88 API。

3 应用效果

以岩性剖面相对精细的钻井为例，从纵向及横向两个方面来对测井相与沉积相的匹配关系进行应用效果分析。

3.1 测井相与沉积相纵向匹配关系

从开江—梁平台盆东西两侧各选取了代表井QLB1、TS4井，分别采用测井相、岩性剖面对沉积相进行划分（图9）。结果显示，采用两种方法所划分出的沉积相（亚相）匹配度较高，七里北1井匹配度为68.2%，铁山4井匹配度为78.7%，可见测井相对沉积相的识别具有较高准确性。

图7 四川盆地北部地区飞仙关组台地边缘滩测井相横向对比图

图8 四川盆地北部地区飞仙关组台地测井相横向对比图

3.2 测井相与沉积相横向匹配关系

通过LG11—LG9—LG2—LG10井连井沉积相剖面以及测井相剖面对比分析（图10）。LG11井整体处于台地相区，实际沉积相较于测井相解释结果，其台内滩亚相要少一些；LG9，LG2井分别处于台地、台地边缘相区，沉积相与测井相解释结果基本一致，仅在中下部有部分潮坪+潟湖亚相未被准确识别；LG10井处于盆地相区，实际沉积相与测井相解释结果吻合度较高，区别仅在于中上部实际台内滩亚相要少一些（图10）。

结果表明，横向上自台地至盆地区沉积相（亚相）与测井相变化趋势基本一致，各井仅在局部层段其岩性所反映的沉积相与测井相存在差异，表明测井相模式在四川盆地北部地区各相带内识别准确性较高，结合地层厚度和宏观沉积相带的规律变化能够用于快速的沉积相识别。

4 结论

1）四川盆地北部地区飞仙关组沉积相（亚相）对应的不同的测井响应特征。盆地相自然伽马曲线呈锯齿状且正向漂移明显，整体表现为一近似漏斗的形态自然伽马值范围大体介于40～110 API之间；斜坡相自然伽马曲线表现为高频齿化漏斗或箱型，自然伽马值范围大体介于25～60 API之间；台地边缘滩亚相自然伽马曲线表现为微齿化箱型，自然伽马值范围大体介于10～25 API之间；台内滩亚相自然伽马曲线呈现高频齿化箱状的特征，自然伽马值范围为10～25 API；滩间海亚相自然伽马曲线呈低幅度变化的齿化特征，自然伽马值范围为25～35 API；开阔海亚相自然伽马曲线呈指状或锯齿状，正向漂移幅度较大，自然伽马值范围为35～55 API；潮坪 +潟湖亚相呈指状及锯齿状，具有明显的大幅度正向漂移特征，自然伽马值范围为35 ～ 88 API。

图9 四川盆地北部地区飞仙关组测井相与沉积相纵向对比图

图10 四川盆地北部地区飞仙关组测井相与沉积相横向对比图

2）测井相模型识别准确度较高，纵向上测井相与沉积相匹配度均接近70%及以上，横向上也能较为准确地识别不同沉积相区的沉积相及亚相类型，宏观上与实际沉积相变化基本趋于一致。

3）四川盆地北部地区飞仙关组不同沉积相（亚相）测井相模型具有较强的可操作性和实际应用价值，能够快速应用于新钻井飞仙关组的前期沉积环境研究工作中，避免对于岩心资料的过度依赖，提高研究效率及准确性。