四川盆地下寒武统沧浪铺组岩相古地理特征及对储层发育的控制作用

严 威 钟 原 周 刚 陈友莲 和 源 王文之 李亚丁 陈 曦 郗 诚

中国石油西南油气田公司勘探开发研究院

0 引言

四川盆地海相碳酸盐岩层系所含资源量占常规油气资源量的比值达85%左右[1-4]，其中震旦系－下古生界碳酸盐岩是盆地寻找规模储量的重要领域，仅安岳地区震旦系—寒武系探明储量就占盆地海相碳酸盐岩的一半以上。但同时，目前的勘探发现主要集中在高石梯、磨溪地区的上震旦统灯影组及下寒武统龙王庙组[5-8]，相对于盆地整个震旦系－下古生界而言，存在“勘探程度低、勘探区块集中、勘探层系不均衡”等问题，因此对新区带的寻找、对新层系的发掘是当下迫切需要攻坚的难题之一。

立足于川中古隆起北斜坡灯影组台缘带而实施的风险探井JT1井，在灯影组钻遇气层100 m，同时在兼探下寒武统沧浪铺组过程中钻遇了块状孔隙型气层14.5 m，并在近期测试获得日产天然气51.62 104m3的高产工业气流，标志着四川盆地沧浪铺组油气勘探首次战略突破，也揭示出北斜坡沧浪铺组具有巨大的勘探潜力，很可能成为盆地内下古生界新的勘探领域。但目前对于沧浪铺组的地质认识还十分薄弱，尚未开展过系统研究工作。鉴于此，本次研究将充分利用现有钻井、露头、测井、地震等资料，重建四川盆地下寒武统沧浪铺组岩相古地理及沉积演化过程，并预测川中北部地区储层平面展布规律，初步分析储层发育的主控因素。

1 区域地质概况

震旦纪—早寒武世，在盆地西部发育德阳－安岳克拉通内裂陷[9-12]，使得四川盆地表现为近南北向展布的隆－坳构造格局（图1）。早寒武世筇竹寺期，在海平面快速上升及物源注入充足的情况下，中上扬子地区普遍发育较深水沉积物[13-14]，以硅磷质页岩、碳质页岩等岩类为特征，在此背景下克拉通内裂陷逐渐被填平补齐[15-18]。早寒武世沧浪铺期，上扬子克拉通垂直差异运动幅度进一步减小，构造格局的转变导致隆－坳格局逐渐消亡[19]。

四川盆地下寒武统沧浪铺组在区域上岩石类型多样且较为复杂，俗称“下红层”[20-22]。根据岩石类型的不同组合特征，可将沧浪铺组划分成沧一、沧二两段。沧一段岩石类型以石灰岩、白云岩及部分碎屑岩沉积为主，碳酸盐岩相对较为发育，其与下伏筇竹寺组呈整合接触；沧二段覆盖在沧一段之上，以碎屑岩沉积为主要特征，包括泥岩、砂岩、砂质泥岩等，顶部与上覆龙王庙组呈整合接触。

图1 四川盆地震旦纪—早寒武世隆—坳格局展布特征图（麦地坪组+筇竹寺组厚度印模）

2 地层填充及展布特征

从横跨盆地北东 南西向的剖面来看（图2），在早寒武世隆－坳格局的控制下，沧一段厚度出现明显差异，在克拉通内裂陷（ZY1）处厚度远大于两侧地貌高带，表明沧一段沉积期是对克拉通内裂陷的进一步填平补齐过程。从横向岩性分布来看，位于裂陷西侧的沧一段以泥岩、砂岩、砂质泥岩沉积为主，东侧以石灰岩、白云岩、砂质云岩等沉积为主，可明显看出该时期裂陷仍然控制了其东西两侧的沉积分异，尚未被完全填平。沧二段横向厚度变化相对较小，上覆龙王庙组底部碳酸盐岩沉积较为稳定，表明沧二段沉积后德阳－安岳裂陷基本被填平补齐，区域上整体地貌趋于均一。

平面上沧浪铺组除眉山以西地区遭受后期剥蚀导致地层缺失外，其余地区发育稳定，总体具有西薄东厚的特征。厚度较大的地区位于盆地周缘，整体上沧浪铺组残余地层厚度介于0～400 m之间，盆地内西北部、盆地外缘南部及东部部分地区可超过400 m（图3a）。

沧一段残余地层厚度总体介于0～200 m之间（图3b），德阳－安岳裂陷内地层厚度较大，向绵阳—剑阁一带厚度超过150 m，向盆地内裂陷两侧地貌高带厚度明显减薄，普遍小于100 m。盆地东北缘、东南缘以及南缘地区厚度最大，彭水万足、秀山溶溪等地厚度均大于200 m。

沧二段残余地层厚度总体介于0～200 m之间（图3c），呈现出自盆地内向周缘逐渐增厚的特征。德阳—安岳裂陷内地层厚度仍然大于两侧地貌高带，裂陷以西地区受古隆起剥蚀影响，地层较薄，介于0～100 m之间；以东地区地层厚度变化范围不大，均小于150 m。在盆地东北缘以外、东南缘以及南缘地区厚度最大，普遍大于200 m。

3 岩相古地理演化特征

3.1 沉积相类型

图2 乐山范店剖面 湖北三峡剖面下寒武统沧浪铺组地层对比图（位置见图1中A B）

图3 四川盆地下寒武统沧浪铺组平面展布特征图

本次研究针对沧浪铺组岩石类型及其组合关系，可在盆地内及盆地周缘划分出滨岸、三角洲、陆棚、海底扇等相带类型。盆地内主要发育浅水陆棚相，沧一段主要包括碎屑浅水陆棚、混积浅水陆棚、清水浅水陆棚、棚内洼地等亚相，沧二段整体为混积浅水陆棚亚相，在各亚相类型中可进一步划分出多种微相类型（表1）。

表1 四川盆地沧浪铺组主要沉积相类型划分表

3.2 岩相古地理特征及沉积演化模式

在对沉积相纵横向特征对比分析的基础上，对盆地内外近68个井点及剖面点进行单因素数据统计，结合大地构造背景，采用单因素分析多因素综合编图法对四川盆地下寒武统沧浪铺组一段、二段岩相古地理进行了重建（图4）。

沧浪铺组的沉积总体上来看是对下寒武统筇竹寺组沉积后地貌的进一步填平补齐过程（图5）。筇竹寺组已在很大程度上将盆地内德阳—安岳裂陷槽进行充填，槽内筇竹寺组厚度远大于两侧台地，但此时地貌并未完全补齐。沧一段沉积期，德阳—安岳裂陷槽在消亡过程中已演变为棚内洼地，水体相对周缘较深。洼地西侧靠近康滇古陆等陆源区，以碎屑岩沉积为主，发育滨岸—碎屑浅水陆棚—混积浅水陆棚沉积；东部受陆源影响较小，为清水浅水陆棚沉积，碳酸盐岩颗粒滩较为发育。盆地外缘向东北、东南方向由清水浅水陆棚逐渐过渡为深水陆棚环境（图4，图5）。

图4 四川盆地下寒武统沧浪铺组岩相古地理特征图

图5 四川盆地及周缘下寒武统沉积模式图

沧二段沉积期，随着盆地周缘古陆的进一步抬升，陆源物质自西部和北部向盆地内大量输入。德阳—安岳棚内洼地大部分区域已被填平，仅在北部及南部有部分残留。盆地内原清水浅水陆棚区均演变为混积浅水陆棚，以砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩为主，夹少量碳酸盐岩沉积。清水陆棚区向盆地东侧进一步迁移，范围较沧一段大大缩小（图4，图5）。

4 储层特征及分布预测

4.1 储层基本特征

现有的测录井资料、钻井显示情况明确了沧浪铺组储集层主要发育在沧一段内，储集岩主要为白云岩类，包括残余鲕粒云岩、砂屑云岩、粉晶云岩、灰质云岩等。储集空间主要有粒内溶孔、粒间溶孔、晶间溶孔、晶间孔等类型（图6）。通过对典型井测井解释的统计，储层厚度介于2～26 m，孔隙度介于2%～5%（图7）。

4.2 储层分布预测

通过对典型井储层地震反射特征的分析，认为沧一段顶界岩性强轴之下出现复波或亮点是优质储层发育的重要地震响应模式。JT1井解释储层22.1 m，储层表现为亮点（图8a）；CS1井解释储层29.5 m，储层呈复波特征（图8b）。而当储层极薄或不发育时，该岩性强轴下方无明显反射，为一强波谷特征，如GS103井无储层，岩性强轴下方无反射（图8c）。

图6 四川盆地沧浪铺组储层主要岩石类型及储集空间类型图

图7 四川盆地沧浪铺组典型井测井解释储层厚度及孔隙度分布图

图8 四川盆地沧浪铺组储层地震反射模式图

由于沧一段顶界岩性强轴之下出现复波或亮点将导致沧一段内部最大波峰振幅属性增大，因此根据地震反射模式，利用射洪、西充、公山庙三维和大川中二维地震资料，选择沧一段内部最大波峰振幅属性对川中北部沧浪铺组滩相储层发育区进行预测，结果显示在川中北部沧一段棚内洼地东缘高带的射洪—公山庙地区发育9个大型滩相储层发育区（图9），合计面积达5 600 km2。

5 储层发育主控因素分析

5.1 岩相古地理条件

沧浪铺组储层岩石类型主要为颗粒云岩、晶粒云岩、云质颗粒灰岩等，原岩主要为沧一段清水浅水陆棚中的颗粒滩，表明颗粒滩的发育及白云石化是储层形成的物质基础。沧一段沉积期，颗粒滩在德阳—安岳棚内洼地以东区域广泛发育，但白云石化的颗粒滩主要集中在川中及川东地区，往盆地边缘及以外地区变为石灰岩颗粒滩，这很可能是由于川中、川东地区远离西部物源区淡水影响，盆缘以东受浅水陆棚边缘滩相围限，因此形成相对局限环境，利于滩相白云石化的发生；而浅水陆棚边缘滩与深水陆棚相邻，水体交换较为通畅，导致白云石化作用较弱。即是在这样的岩相古地理背景下，白云石化颗粒滩决定了储层纵横向及平面发育规模（图10a）。

图9 川中北部沧一段内部最大波峰振幅属性及储层发育区预测图

5.2 加里东末期古岩溶

加里东运动末期，盆地西部至中部受古隆起的抬升作用影响，导致上覆地层遭到不同程度的剥蚀。对于沧一段颗粒滩发育区而言，川中北部地区更加靠近天窗区，即该区域的早期白云石化颗粒滩此时更容易受到岩溶作用的改造而进一步形成优质的、具有规模的储层（图10b）。

6 结论

1）根据岩性组合特征可将沧浪铺组划分为沧一段、沧二段。沧一段沉积期德阳—安岳裂陷已演变为棚内洼地，但尚未被完全填平，对其东西两侧沉积仍具有分隔控制作用。其西侧靠近康滇古陆等陆源区，发育滨岸—碎屑浅水陆棚—混积浅水陆棚沉积；东部受陆源影响较小，发育清水浅水陆棚。沧二段沉积期，盆地周缘古陆进一步抬升导致陆源物质自西部和北部向盆地内大量输入，德阳—安岳棚内洼地大部分区域已被填平，盆地内原清水浅水陆棚区均演变为混积浅水陆棚，清水陆棚区向盆地东侧进一步迁移，范围较沧一段大大缩小。

2）沧一段储层较为发育，主要为白云岩类，包括残余鲕粒云岩、砂屑云岩、粉晶云岩、灰质云岩等。储集空间主要有粒内溶孔、粒间溶孔、晶间溶孔、晶间孔等类型。

3）沧一段顶界岩性强轴之下出现复波或亮点是优质储层发育的重要地震响应模式。选择沧一段内部最大波峰振幅属性，在川中北部射洪—公山庙地区预测出9个合计面积达5 600 km2的沧浪铺组大型滩相储层发育区。

4）岩相古地理条件及加里东末期古岩溶改造是沧浪铺组储层形成的两个最主要控制因素。岩相古地理中白云石化的颗粒滩不仅为储层的形成提供了物质基础，并且对储层的宏观分布起到了决定性的作用；加里东末期古隆起的抬升作用导致川中北部地区沧浪铺组更加靠近剥蚀天窗区，该区域早期白云石化颗粒滩受到岩溶作用的影响，使得储集能力进一步得到改善。

图10 岩相古地理环境及古岩溶对沧浪铺组储层发育的控制作用图