西昌盆地震旦系灯影组沉积相与储层特征

邵红君, 丁 一, 孙 玮, 田小彬, 宋金民, 叶玥豪, 徐宏远, 李章畅, 邓双林, 许智雄, 李立基

(1.大庆油田勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163712;2.油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学)，成都 610059)

西昌盆地位于四川省西南部的凉山彝族自治州境内，包括西昌市、喜德县、普格县、甘洛县、越西县等(图1)。大地构造上，西昌盆地位于扬子板块西南缘，与青藏高原东缘相接壤。四川盆地震旦系灯影组是优质储层，是地质勘探程度较高、勘探效果较好的层位[1-9]。但西昌盆地灯影组研究程度较低，目前仅有1口井钻入灯影组(图1)。西昌地区灯影组油气勘探和基础研究均处于初级阶段，并且西昌盆地与四川盆地在灯影组沉积期的关系也缺乏了解[9-11]。因此，本文拟对西昌盆地灯影组进行细致的沉积、地层、储层研究，为油气勘探提供参考。

1 灯影组地层划分

基于喜德1井、棉沙湾剖面、新基姑剖面详细的露头观察和薄片鉴定工作，认为灯影组在西昌盆地与四川盆地一样，可以划分为4段(图2)[12-13]。

1.1 灯一段

灯一段与下伏观音崖组为整合接触(图3-A)，与上覆灯二段也为整合接触，连续沉积。岩性以泥晶白云岩为主(图3-B)，角砾化重结晶现象明显(图3-C)；藻砂屑白云岩、藻纹层白云岩等较少。灯一段厚度较薄，通常仅有十几米到数十米。其中，喜德1井灯一段厚30 m(未见底)，大槽河剖面灯一段厚92.6 m，棉沙湾剖面灯一段厚14 m(图2)。

1.2 灯二段

灯二段中下部主要为藻白云岩和渗流豆白云岩(图3-D)。藻白云岩有藻纹层白云岩(图3-E)、凝块石白云岩(图3-F)两大类。此外,灯二段中下部发育有葡萄状结构,主要由放射状胶结物组成，孔洞中心充填巨晶方解石(图3-G)，为灯二段的标志层。灯二段上部以泥晶白云岩、颗粒白云岩(图3-H)为主。灯二段厚度较大，通常有数百米。其中，喜德1井灯二段厚280 m，大槽河剖面灯二段厚429 m，棉沙湾剖面灯二段厚244 m(图2)。

1.3 灯三段

灯三段与下伏灯二段为假整合接触关系(图4-A)。灯三段以混积白云岩为主，在棉沙湾剖面出露完整，主要为灰绿色薄板状泥质粉砂岩夹泥质硅质白云岩，风化后见透镜状层理(图4-B)。在喜德1井，灯三段为含粉砂质泥晶白云岩(图4-C)。此外，灯三段在测井曲线上表现出明显的高伽马特征(图2)。灯三段总体厚度较薄，为数米到十几米不等。其中，喜德1井厚10 m，大槽河剖面厚4 m，棉沙湾剖面厚5.6 m(图2)。

图4 西昌盆地灯三段、灯四段岩相特征Fig.4 Lithofacies of the Dengying 3 and Dengying 4 Members in the Xichang Basin(A)棉沙湾剖面灯二段与灯三段假整合接触; (B)棉沙湾剖面灯三段泥质粉砂岩夹泥质硅质白云岩透镜体; (C)喜德1井灯三段粉砂质白云岩发生重结晶; (D)新基姑剖面灯四段与麦地坪组整合接触; (E)喜德1井灯四段硅质泥晶白云岩; (F)新基姑剖面灯四段藻纹层白云岩; (G)新基姑剖面灯四段藻纹层白云岩中的丝状结构; (H)新基姑剖面灯四段叠层石白云岩

1.4 灯四段

西昌盆地灯四段与上覆麦地坪组整合接触(图4-D)，以藻白云岩、砂屑白云岩和硅质泥晶白云岩(图4-E)为主。灯四段藻白云岩类型相对灯二段比较单一，主要为藻纹层白云岩(图4-F、G)，偶见叠层石白云岩(图4-H)。灯四段厚度变化如图2所示：喜德1井厚348 m，大槽河剖面厚339 m，棉沙湾剖面厚125 m(未见顶)，新基姑剖面厚50 m(未见底)。

2 沉积环境与沉积相

2.1 岩相划分

通过详细的野外剖面实测和镜下薄片观察，在灯影组共识别出9种微相类型：叠层石白云岩、渗流豆白云岩、凝块石白云岩、藻纹层白云岩、砂屑白云岩、泥晶白云岩、硅质泥晶白云岩、泥质泥晶白云岩、粉砂质泥岩(表1)。它们分别属于两种沉积环境：碳酸盐岩台地、陆源碎屑陆棚。其中，灯影组绝大部分(灯一段、灯二段、灯四段)为碳酸盐岩台地沉积环境，仅有灯三段为陆源碎屑陆棚沉积环境，代表了一次广泛的海侵事件，将碳酸盐岩台地淹没。研究区灯影期主要位于碳酸盐岩台地内部，属于局限台地亚相(环境)，主要发育广阔的潮坪-潟湖。

表1 西昌盆地灯影组沉积相分类Table 1 Classification of sedimentary facies of the Dengying Formation in the Xichang Basin

a.硅质泥晶白云岩

主要见于棉沙湾剖面和喜德1井灯四段上部。该岩相结构、成分单一，为泥微晶结构(图4-E)，指示静水沉积环境。硅质含量高，可能指示更深的水体和局限环境。考虑到西昌盆地位于碳酸盐岩台地内部，该种泥晶白云岩解释为深水潟湖环境沉积。

b.泥晶白云岩

主要见于棉沙湾剖面和喜德1井灯一段、棉沙湾剖面灯二段上部、灯四段和喜德1井灯四段，泥微晶结构为主(图3-C)，偶见少量砂屑发育，无纹层状构造。浅埋藏阶段可发生压实作用与轻度的重结晶作用(图3-C)。该种白云岩粒度较细，指示静水沉积环境，水动力条件弱。该种泥晶白云岩也解释为潮下潟湖环境沉积。

c.砂屑白云岩

主要见于灯二段下部和灯四段，其特征是大量分选性好的砂屑出现，同时被亮晶胶结，砂屑内部见藻粘结结构(图3-H)。砂屑和亮晶胶结通常代表潮下高能环境沉积。潮汐暴露改造作用和波浪的冲洗可以导致碳酸盐岩碎屑的形成和搬运，并且在相对高能的沉积环境堆积起来[14-15]。砂屑白云岩沉积于较高能的浅水潮下环境。

d.凝块石白云岩

仅见于棉沙湾剖面灯二段，通常形成侧向上不连续的块状体或者透镜体，宏观呈现花斑状结构(图3-F)，微观以暗色的团块、凝块、球粒结构为主，之间见有大量的泡沫状格架孔。凝块石形成的水深一般大于叠层石，常发育于浅水潮下带环境[16]。考虑到西昌盆地位于碳酸盐岩台地内部，该种泥晶白云岩解释为潮下潟湖环境沉积。

e.叠层石白云岩

通常呈灰色厚层，以穹窿状为主，也有卷心状、半球状等多种起伏形态(图4-H)。纹层是由以蓝细菌为主的微生物粘结形成的，特点是亮色贫微生物层和暗色富微生物层交替出现，通常认为是潮间-浅水潮下带的产物[15]。穹窿状叠层石指示较强水动力，形成于能量较高的浅水潮下-潮间坪环境。

f.藻纹层白云岩

主要见于全区各剖面和钻井的灯二段、灯四段，其特征为毫米级的纹层结构(图3-E、图4-F)，微观层内偶见明暗相间的细纹。偶见残余的丝状、纤维状、球粒状藻结构，发育有窗孔充填微晶-中晶白云石(图4-G)。窗孔的出现指示暴露环境[17]，藻纹层结构代表了藻粘结作用[18]，平直纹层指示了低能的水动力环境[15]。因此，该种藻白云岩代表潮间坪上部低能的沉积环境。

g.渗流豆白云岩

渗流豆白云岩广泛分布在全区各剖面和钻井的灯二段，偶见于灯四段，常常与藻叠层白云岩、藻纹层白云岩伴生。宏观上呈现渣土状，含有很多角砾和豆粒分散于泥晶基质当中，豆粒见有不规则的同心圈层，偶见逆粒序(图3-D)。该种豆粒代表渗流成因，是反复暴露的结果[19]。因此，该种岩相解释为潮上坪沉积环境。

h.砂质泥晶白云岩

仅发育于灯三段，与其他泥晶白云岩不同，该种泥晶白云岩含有较多的泥质、砂质，指示陆源输入的增加和更深的沉积环境(图4-C)。考虑到灯影组主要为碳酸盐岩台地，该种岩相指示碳酸盐岩台地被淹没的浅水陆棚沉积环境。

i.粉砂质泥岩

仅发育于灯三段，泥状结构，含有少量粉砂为主，同时发育有透镜状层理(图4-B)。波状层理通常指示潮汐水动力条件[20]。该种岩相指示碳酸盐岩台地被淹没的受潮汐影响的浅水陆棚沉积环境。

2.2 沉积环境

根据上述9种岩相的空间分布和组合关系，认为西昌盆地灯影组主要为潮坪-潟湖相，灯三段为浅海陆棚相。其中，潟湖沉积包含硅质泥晶白云岩、泥晶白云岩、砂屑白云岩、凝块石白云岩。由于障壁岛的遮挡作用，潟湖中几乎没有波浪作用。潮坪环境主要岩相为藻纹层白云岩、叠层石白云岩、渗流豆白云岩。这些岩相可改造成葡萄状白云岩，指示浅水经常暴露的沉积环境，发育在受潮汐控制的局限浅水环境。浅海陆棚相主要发育于灯三段，岩性为粉砂质泥岩、泥质泥晶白云岩，见透镜状层理。浅海陆棚相的上限位于浪基面附近，下限水深一般在200 m以内。灯三段中的碎屑物质推测来自西侧的泸定古陆。西昌盆地岩相与地层能够与四川盆地对比，说明灯影组沉积期西昌盆地和四川盆地分异不大，均是上扬子台地内部的局限潮坪-潟湖沉积环境(图5)[21]。

图5 上扬子地区灯影期古地理图Fig.5 Paleogeographic map of Dengying Period in the upper Yangtze region(据刘静江等[21]修改)

3 灯影组储层孔隙特征

棉沙湾和新基姑剖面灯影组主要有3种岩石类型：①泥晶白云岩；②藻白云岩；③颗粒白云岩。喜德1井近5 m的取心段全为泥晶白云岩。露头、手标本和镜下观察表明，藻白云岩和颗粒白云岩孔缝发育情况好于泥晶白云岩(表2)。

表2 西昌盆地灯影组储集空间对比Table 2 Correlation of pore spaces of the Dengying Formation in Xichang Basin

其中，泥晶白云岩由均一的泥晶-微晶白云石紧密堆积形成，基质中仅发育少量的晚期针状溶孔(图6-A、B)或破裂缝(图4-E、图6-C)。藻白云岩包括含有藻(微生物)结构的多种岩石类型，如：藻纹层白云岩、叠层石白云岩、凝块石白云岩等。藻白云岩发育有原生孔隙，例如窗孔、格架孔等(图3-F，图4-G、H)。原生孔隙经历同生期的暴露可进一步溶蚀扩大形成复杂的岩溶洞穴系统(图3-G、图6-D)。这部分原生孔隙和同生期岩溶孔隙常常被纤维状白云石和晶粒状白云石充填，局部见有残余孔隙(图6-E)。颗粒白云岩为含有颗粒结构的白云岩，包括砂屑泥晶白云岩、渣状白云岩等类型。由于含有颗粒结构，该类型白云岩常常发育有粒间孔隙(图3-H)。粒间孔隙的发育为后期流体提供了有效的运移通道。因此,粒间孔隙在同生期洞穴系统和晚期溶蚀孔洞也较为发育(图6-F)。尽管同生期岩溶孔隙在微生物岩和颗粒白云岩中较为发育，西昌盆地灯二段和灯四段顶部并没有发育四川盆地常见的表生岩溶系统。

图6 西昌盆地灯影组储层特征Fig.6 Reservoir characteristics of the Dengying Formation in the Xichang Basin(A)喜德1井灯四段泥晶白云岩中的针状溶孔; (B)喜德1井灯四段泥晶白云岩中的针状溶孔，单偏光; (C)喜德1井灯四段泥晶白云岩中的溶蚀缝; (D)棉沙湾剖面灯二段凝块石白云岩格架孔充填纤维状-晶粒状白云石; (E)棉沙湾剖面灯二段凝块石白云岩中的残余格架孔; (F)新基姑剖面灯二段颗粒白云岩中的晚期破裂溶蚀缝

4 储层物性评价

4.1 孔隙度与渗透率

本次研究在西昌盆地的棉沙湾和新基姑剖面灯影组取样并测试了37个物性样品，样品平均分布于灯影组各段(除了灯三段)。由于4个样品在测试过程中出现裂缝或破损情况，本次测试共获得了37个孔隙度数据和33个渗透率数据。此外，测试喜德1井岩心的物性数据20组，样品位于灯影组顶部，为泥晶白云岩。同样由于样品在测试过程中出现裂缝或破损的原因，仅仅获得了20个孔隙度数据和15个渗透率数据。

棉沙湾和新基姑剖面37个样品孔隙度(q)为0.41%～5.84%，平均为1.66%；渗透率(K)为(0.004 9～1.199 7)×10-3μm2，平均为0.121 8×10-3μm2(图7)。野外灯影组样品按SY/T5717-95的评价标准属于Ⅲ-Ⅳ类储层[22]。从岩性来看，棉沙湾和新基姑剖面3种白云岩具有明显不同的孔隙度和渗透率(图8)。其中，藻白云岩13个样品孔隙度为0.47%～3.56%，平均为1.58%；渗透率为(0.004 9～1.199 7)×10-3μm2，平均为0.121 5×10-3μm2。颗粒白云岩10个样品孔隙度为0.41%～5.84%，平均为2.41%；渗透率为(0.006 2～1.019 6)×10-3μm2，平均为0.175 1×10-3μm2。泥晶白云岩11个样品孔隙度为0.51%～1.43%，平均为0.88%；渗透率为(0.005 1～0.925 3)×10-3μm2，平均为0.107 3×10-3μm2。藻白云岩和颗粒白云岩的物性好于泥晶白云岩，与露头、手标本和镜下观察到的孔缝发育情况一致。喜德1井20个泥晶白云岩样品孔隙度为0.41%～1.14%，平均为0.71%；渗透率为(0.000 9～0.068 7)×10-3μm2，平均为0.011 3×10-3μm2(图9)。显然这部分泥晶白云岩物性差于棉沙湾和新基姑剖面的藻白云岩和颗粒白云岩，与露头、手标本和显微镜下观察到的孔缝发育情况一致。

图7 西昌盆地野外剖面灯影组孔隙度、渗透率分布图Fig.7 Histogram of porosity and permeability of the Dengying Formation from outcrop samples in Xichang Basin

图8 西昌盆地野外剖面灯影组岩石孔隙度-渗透率交汇图Fig.8 Crossplot of porosity and permeability of different lithologies from the outcrop samples of the Dengying Formation in Xichang Basin

图9 西昌盆地喜德1井灯影组孔隙度、渗透率分布图Fig.9 Histogram of porosity and permeability of the Dengying Formation from Well Xide 1 in Xichang Basin

4.2 压汞曲线及孔喉分布

压汞法以毛管束模型为基础，假设多孔介质是由不同直径的毛管束组成。汞对岩石表面是非润湿相，而岩石孔隙中的空气相对来说就是润湿相；因此，往岩石中注入汞就是非润湿相驱替润湿相的过程。当注入压力高于孔隙喉道对应的毛管压力时，汞可以注入到孔隙喉道中，完成非润湿相驱替润湿相[23]。此时，仪器压汞的压力即是所注入孔隙对应的毛管压力，对应的半径即为孔喉的半径，注入的汞体积即为这部分孔喉的体积。不断增加压汞压力，即可以获得毛管压力曲线，并进一步计算孔喉半径分布曲线，以及各类储层评价参数。

本次研究在孔渗测试结果上选取具有良好孔隙度、渗透率的样品进行压汞测试，进一步分析样品孔隙及喉道半径分布。在棉沙湾剖面和新基姑剖面获得10组压汞数据，在喜德1井收集到3组压汞数据。压汞数据结果与薄片观察和孔渗测试结果类似，藻白云岩和渣状白云岩等样品压汞曲线优于泥晶白云岩，反映了更好的孔喉关系。藻白云岩最大汞饱和度可达80%以上，同时具有较低的排驱压力和汞饱和中值压力，反映了孔喉连通性较好，且孔喉半径较大(图10)。井下的泥晶白云岩最大汞饱和度常常小于50%，同时具有较高的排驱压力，反映了孔喉连通性较差，具有细孔细喉的特征(图11)。

图10 西昌盆地棉沙湾剖面灯影组渗流豆白云岩典型压汞曲线及孔喉分布图Fig.10 Typical mercury injection curve and pore throat distribution of vadose pisolite dolomite from the Dengying Formation at Mianshawan section, Xichang Basin

图11 西昌盆地喜德1井灯影组泥晶白云岩典型压汞曲线及孔喉分布Fig.11 Typical mercury injection curve and pore throat distribution of dolomicrite of the Dengying Formation from Well Xide 1, Xichang Basin

本次研究重点解剖pC10、pC50、Smin三个参数。pC10指的是压汞饱和度10%的时候对应的毛管压力。pC10主要反映样品中最容易注入汞的那部分孔喉半径大小，即近似反映最大孔喉半径[22]；因此，样品的pC10越小，最大孔喉半径越大，储层物性越好。pC50指的是压汞饱和度50%的时候对应的毛管压力。pC50反映中值孔喉半径，即样品中等大小的孔喉半径值[22]；因此，样品的pC50越小，中值孔喉半径越大，储层物性越好。由于样品中大孔喉对总渗透率的贡献远远大于细孔细喉，pC50对衡量储层产能有重要意义。Smin指最小非饱和孔隙体积，即当压汞仪器达到最大压力值时，还没有被注入的孔隙喉道体积百分数[22]；因此，Smin反映了细孔细喉所占的百分比，Smin越小储层物性越好。

根据压汞曲线折算的各类参数，露头剖面的藻白云岩、渣状白云岩等样品也均好于喜德1井泥晶白云岩。露头剖面的藻白云岩、渣状白云岩等的pC10为0.02～10.15 MPa，pC50为7.31～50.42 MPa，Smin为3.28%～26.04%(表3)，反算的中值喉道半径多数为0.05～0.5 μm；根据中国石油天然气公司的标准，单看中值喉道半径这个参数，这部分藻白云岩、渣状白云岩可以达到Ⅲ类储层[22]。喜德1井泥晶白云岩样品pC10为16.87～21.75 MPa，一个样品pC50为199 MPa，Smin为49.96%～53.32%(表3)，反算的中值喉道半径≪0.05 μm；根据中国石油天然气公司的标准，单看中值喉道半径这个参数，这部分泥晶白云岩储层要远远差于Ⅳ类储层[22]。

表3 西昌盆地灯影组压汞参数Table 3 Mercury injection parameters of Dengying Formation in Xichang Basin

4.3 储层评价

四川盆地灯影组储层受沉积后表生岩溶作用改造明显，优质储层主要发育在灯四段和灯二段不整合面之下，为岩溶型储层[1,8]。例如高石2井和磨溪9井，灯四段的孔隙度为0.57%～8.22%，平均为1.89%；渗透率为(1.00～8.02)×10-3μm2，平均为4.50×10-3μm2 [8](表4)。西昌盆地已有的资料表明，灯二段顶部、灯四段顶部与上覆地层均为整合或假整合接触，并没有发育明显的岩溶现象(图4-A、D)。此外，西昌盆地灯影组所测得的物性数据也比四川盆地灯影组岩溶型储层差很多，而与四川盆地灯影组非岩溶储层的孔隙度、渗透率较为接近[8](表4)。例如杨坝剖面和天星1井，灯四段的孔隙度为1.01%～4.33%，渗透率为(0.000 6～0.000 9)×10-3μm2 [8](表4)。因此，西昌盆地灯二段顶部和灯四段顶部没有发育岩溶型储层，相对优质的储层为灯四段和灯二段的颗粒白云岩和藻白云岩层段。此外，喜德1井灯影组(深度 4 327.58～4 800 m)主要为藻白云岩，测井解释也以Ⅲ-Ⅳ类储层为主，局部可达Ⅱ类储层[22]；该段试油结果折算平均水产量267.5 m3/d，这进一步证实灯二段和灯四段的藻白云岩具有一定的储集性。比较四川盆地而言，西昌盆地灯影组由于没有发育岩溶型储层，勘探价值相对较低。

表4 西昌盆地与四川盆地灯影组特征储层对比(四川盆地资料引自文献[1,8])Table 4 Comparison of reservoir characteristics of the Xichang Basin with those of Sichuan Basin

5 结 论

a.西昌盆地灯一段以泥晶白云岩为主；灯二段下部以藻白云岩为主，以发育葡萄状构造为特征，上部以泥晶白云岩为主；灯三段以陆源碎屑岩为主，主要为泥质粉砂岩、含陆屑泥晶白云岩等，以较高的伽马值为特征；灯四段以藻白云岩和泥晶白云岩为主。

b.西昌盆地灯影期沉积环境与四川盆地基本相同，均属潮坪-潟湖环境，灯一段、灯二段、灯四段属碳酸盐岩台地相，灯三段属陆棚相。沉积亚相主要为浅海陆棚亚相、局限潟湖亚相和潮坪亚相。灯影期西昌盆地和四川盆地都是潮坪-潟湖沉积体系，同属上扬子碳酸盐岩台地内部的局限台地环境。

c.西昌盆地灯影组物性主要受控于岩相。藻白云岩、颗粒白云岩由于残留的原生孔隙，孔隙发育情况和物性测试数据均好于泥晶白云岩，为相对有利储层。

d.西昌盆地灯影组与四川盆地相比较，灯二段顶部、灯四段顶部与上覆地层均为整合或假整合接触，并没有发育明显的岩溶现象。西昌盆地灯影组物性数据比四川盆地岩溶型储层差很多，与四川盆地灯影组非岩溶藻白云岩储层的孔隙度、渗透率较为接近，勘探价值低于四川盆地。