川东北龙岗东龙会场—铁山地区长兴组沉积相分析

张 强，赵德林，潘 辉

ZHANG Qiang, ZHAO De-lin, PAN Hui

西安石油大学 地球科学与工程学院 陕西省油气地质成藏地质学重点实验室，陕西 西安 710000

Xi'an ShiYou University, Xi'an 710000, China

0 引言

川东北地区在20世纪50年代就有学者对其气藏展开勘探研究，在四川盆地的川东北地区迄今为止已经发现了多个二叠系生物礁气藏，川东北地区二叠系长兴组天然气勘探与开发有着巨大的前景。然而川东北地区总体勘探程度很低，它特殊的构造特征—高陡构造带使得它的勘探难度相当巨大。中国诸多地质学者对川东北地区的生物礁气藏与鲕粒滩气藏展开过细致研究，发现川东北环海槽的长兴组与飞仙关组的气藏储量非常巨大，目前已经探明的储量可达1×1012m3，通过与现有勘探理论相结合，对川东北龙岗地区沉积相特征进行研究，一方面为之后对该区沉积相的研究打下坚实的基础，另一方面对于川东北地区油气藏资源合理有利的开发也具有深远的意义[1-2]。

1 区域地质背景

龙岗东龙会场位于四川盆地内，西邻龙门山断裂，整体规模大致为19万平方公里。盆地边缘有露头，露出地层为古生界。四川盆地整体地势特点为东低西高、北陡南缓。其构造级次为“扬子准地台”次级单元。

盆地划分成川西坳陷低陡构造区、川东南斜坡高陡构造区、川中平缓构造区3个大分区（图1）。其中川东高陡褶带、川南低陡褶带、川西低隆褶带、川西南低陡褶带、川北低褶带及川中平缓褶带为3个大分区的6个次级构造单元[3]。

图2 研究区长兴组生屑灰岩显微镜下薄片Fig.2 Microscopic photo of bioclastic limestone of Changxing Formation in the study area

2 主要岩石类型

通过大量野外剖面观测、系统的钻井岩心观察以及室内薄片鉴定分析，可以确定研究区岩石类型以灰岩为主，白云岩次之，偶有薄状泥页岩夹层。灰岩又可细分为泥—微晶灰岩、生物礁灰岩、生物屑灰岩等；白云岩可细分为晶粒白云岩、泥—微晶白云岩、生物礁白云岩等[4]。

3 沉积相类型及特征

目前针对川东北一带，长兴时期沉积相带的演变观点主要分成以下两种：其一，王一刚等认为长兴期本区受到了“开江—梁平盆地”的影响，发育浅缓坡相、深缓坡相、陆棚边缘礁相、盆地相等沉积相带，当研究进一步深化之后，王一刚等认为碳酸盐岩缓坡相、台地相和盆地相等沉积相带在工区发育广泛[5]。其二，马永生等通过研究发现，“开江—梁平盆地”并不存在，只是一个沉积水体相较台地深的碳酸盐岩的台棚环境，其中盆地相、缓坡相、开阔台地相、台缘边缘相在工区范围广泛发育[6-7]。结合前人研究，笔者认为研究区“开江—梁平盆地”存在，并发育以下几种沉积相类型（表1）[8-12]。

表1 研究区长兴组主要发育的沉积相类型特征表Table 1 The changxing group main types of the sedimentary facies feature

3.1 盆地相

关世聪对于中国古海域碳酸盐岩台地沉积，最早命名了台内盆地概念，曾允孚教授在后来对台盆的概念进行了充分肯定，对部分内容进行了修定和改正[13-14]。灰色含生物碎屑、燧石结核石灰岩，硅质灰岩等是盆地相的主要沉积物。其中较深的颜色、交薄的单层厚度，水平层理的发育和丰富的生物钻孔现象是此类沉积物的主要特征。其中硅质放射虫和许多保存较为完整的菊石在硅质岩中普遍发育。开江—梁平海槽内的上寺长江沟剖面的大隆组（对应开阔台地和台地边缘的长兴组）岩性以薄层生屑泥晶灰岩夹钙质泥岩条带为主，可见菊石，为典型的盆地相（图3）。测井曲线上，GR值偏高，AC值偏高，测井曲线呈指状（图4）。

图3 盆地相岩性剖面图Fig.3 The basin facies lithologic section

图4 铁山9 井大隆组沉积剖面图Fig.4 The TS9 well Dalong formation sedimentary facies integred histogram

3.2 斜坡相

常见浅水缓坡，自碳酸盐台内盆地到深水盆地没有非常大的坡折带即为缓坡。缓坡基本上不发育大型重力流，包含碎屑流沉积和浊积岩，这一点与镶边台地边缘陡坡不同。其中灰色薄层的泥晶石灰岩、泥灰岩等粒度较小的沉积物是浅水缓坡主要发育的岩石类型。受到大风、地震等干扰，缓坡依然会形成滑塌现象，因为坡度较缓，所以滑塌范围以及次数都比陡坡少很多。其中变形层理在缓坡上较为普遍，但是碎屑流沉积和浊积岩非常少见。该相带可以进一步详细划分为浅水缓坡以及深水缓坡两个亚相，大多数发育在靠近开江—梁平台内盆地区域。

测井曲线上，GR值较高，三孔隙度AC、DEN、CNL曲线无明显波动，深浅双侧向差异不明显，为典型的“指状”、“刺刀状”（图5）。

图5 龙会2 井大隆组沉积相综合柱状图Fig.5 The LH2 well Dalong formation sedimentary facies integred histogram

（1）浅水缓坡

在海浪所能影响的最深界面之下，比较浅的沉积相带就是浅水缓坡。颜色以灰色、深灰色为主，泥晶石灰岩发育，当发生白云石化作用以后转变成为粉晶白云岩，含有少量黄铁矿，呈零星分散状态沉淀在其中。生物碎屑以棘皮、有孔虫、介形虫、腹足为主，少见溶蚀孔隙。

（2）深水缓坡

深水缓坡，地处碳酸盐台内盆地前缘斜坡的下部和台间盆地之间，属于深水过渡的区域，沉积坡度较为平坦。由于沉积水体比较深，故沉积水体能量不太高，大部属于中止状态，灰色薄层泥晶石灰岩以及燧石结核石灰岩在深水缓坡亚相较为发育，其中泥质页岩在夹层中偶尔可见。

3.3 台地边缘相

发育在台地与斜坡之间的碳酸盐边缘转换带称之为台地边缘相，它位于浅水沉积环境与深水沉积环境之间，常受到比较强的水动力作用，主要受波浪、潮汐作用强烈，是高能沉积环境，也是生物礁、滩最为发育的相带。其亚相可进一步分为生屑滩、生物礁及滩间这三个亚相。

（1）生屑滩亚相：以浅水生物碎屑密集堆积为特征，生物碎屑中多有粒状亮晶方解石、胶结的微晶灰岩，局部还有藻粘结结构，生物以棘皮、有孔虫为主（图6）。生屑滩灰岩可发生完全白云石化、未完全白云石化、未白云石化，完全白云石化的岩石溶蚀孔洞较发育，后两者岩性较致密。测井曲线上，GR值较低，AC值较低，深浅双侧向正差异明显，为典型的“指状”特征，受裂缝的影响明显（图7）。

图6 生屑滩亚相岩性剖面图Fig.6 Crumbs beach subfacies lithologic section

图7 铁山21井长兴组沉积相综合柱状图Fig.7 The tieshan 21 well changing formation sedimentary facies integred histogram

（2）生物礁亚相：主体部分是原地生长的造礁生物，其特点是发育较为密集且规模很大。礁云岩和礁灰岩是主要的沉积物岩石类型，其中有海绵等各种造礁生物（图8）。足量的造礁生物和附礁生物最终形成块状地质体格架从而构成礁体，无明显沉积层理，在生物礁中可见生物层理，在地震剖面上礁体内部反射异常杂乱[15]，如果随着海平面的上升和下降使得生物礁形成了礁滩互层现象，当礁滩沉积特点产生一定旋回性时，地震剖面上的生物礁就会表现出层状反射结构。通常地震强反射同相轴的突然中断代表着生物礁存在的可能，但连续强反射常见于礁体异常的下面（图9、图10）。礁灰岩通常较为致密，因此溶孔不发育，偶尔可见少量发育的孤立溶孔，而礁云岩的溶蚀孔隙较为发育。测井曲线上的特征通常表现为，GR值一般较低，AC、DEN、CNL这三孔隙度曲线的波动发生异常，呈“箱状”的电阻率曲线形态明显，当有“指状”突起或 “刺刀状”电阻率曲线出现时，则是裂缝较为发育地方。另外正差异明显的深侧向曲线和浅侧向曲线也是生物礁亚相的标志（图11）。

图8 生物礁亚相岩性剖面图Fig.8 Biological reef facies lithologic section

图9 龙岗27井生物礁地震反射特征Fig.9 LG27 well reefs seismic characterestics

图10 铁山4井生物礁地震反射特征Fig.10 TS4 well reefs seismic characterestics

图11 铁山14井长兴组沉积相综合柱状图Fig.11 The tieshan 14 well changing formation sedimentary facies integred histogram

（3）滩间亚相：大部分发育在碳酸盐岩的浅水缓坡或是碳酸盐岩台地的台缘带以及台内区域的浅水区中沉积水体较深的部位、沉积能量相对较低、水的盐度及水流交换正常，滩间亚相在生物礁或滩体间的区域分布广泛。测井曲线上，GR值略有升高，三孔隙度曲线AC、DEN、CNL略有波动，深浅双侧向正异常不明显（图12）。

图12 铁山13井长兴组沉积相综合柱状图Fig.12 The tieshan 13 well changing formation sedimentary facies integred histogram

3.4 开阔台地

考虑到古地理及古生态环境的影响，台凹、台隆、台坪三个亚相组成了开阔台地相。测井上，三孔隙度曲线AC、DEN、CNL值较低，曲线平缓无明显波动，RT值有明显波动，GR值偏低且变化幅度较小（图13）。

图13 龙岗30井长兴组沉积相综合柱状图Fig.13 The longgang 30 well changing formation sedimentary facies integred histogram

（1）通常在碳酸盐台地内地势低洼的区域发育台凹亚相，因水体较深，故水体能量比较低，主要沉积物包括含大量有机质的泥质石灰岩、灰质泥岩。

（2）台隆亚相位于台凹周缘较高地带，生屑滩、生物礁广泛分布。

（3）所谓台坪亚相，即指开阔台地内的一大片开阔地带，但不包括台凹亚相及台隆亚相。因为有台缘及台隆礁滩围绕在附近，水体比较平静，地理趋势也较为平坦，发育泥晶灰岩。生屑滩及台内点礁在台坪沉积环境内地势比较高的地方较为常见。

4 沉积相分析

4.1 单井沉积相分析

铁山14（图14）井长兴组全井段普遍含生物碎屑，生物发育含量一般25%～65%，长兴组顶部白云石化强烈，3 100 m左右开始出现以海绵、珊瑚、管壳石为主的造礁生物，含量10%～60%，云质灰岩常见于3 180～3 230 m左右，海绵、水螅为主要的造礁生物。3 171.2～3 182.3 m、3 185.2～3 196.5 m、3 212～3 256.8 m、3 243.8～3 260.6 m电测井解释为气层，长兴组底部普遍被硅化，性硬，该段生物欠发育，偶含燧石。长兴组早期（SQ1）位于斜坡带，发育深水缓坡和浅水缓坡沉积，岩性以灰岩为主。台地边缘相发育在长兴组晚期（SQ2），有生屑滩、生物礁、滩间三种亚相。生物礁亚相（如TS14井3 142.2～3 169.9 m）发育层段GR值呈低值，三孔隙度曲线声波时差、密度、中子测井曲线有剧烈波动，电阻率曲线为“箱状”、“指状”突起和“刺刀状”的电阻率曲线表明该处裂缝发育，深侧向曲线和浅侧向曲线有非常明显的正差异。在生屑滩发育层段（如TS14井3184～3 200 m），生屑石灰岩、生屑白云岩普遍发育。生屑云岩的测井响应特征较为明显，礁相储层段的GR值低于生屑滩发育层段，三孔隙度曲线声波时差、密度、中子的测井曲线没有明显变化，相对比围岩，该段电阻率曲线下降趋势明显，深侧向曲线与浅侧向曲线有明显正差异，电阻率曲线呈典型的“指状”，受裂缝的影响明显[16-19]。

图14 铁山14井长兴组沉积相综合柱状图Fig.14 The tieshan 14 well changing formation sedimentary facies integred histogram

4.2 连井沉积相分析

综合连井沉积相图分析，斜坡—盆地内地层最薄，对应大隆组。靠近陆地方向台缘带长兴组厚度大，通常为200～350 m左右厚台缘带。生物礁、滩多在上部三级层序的高位体系域发育，大量生物礁、滩在台地边缘相带发育，故斜坡相、盆地内通常不发育储层（图15、图16）[20]。

图15 过龙岗30-龙岗27-龙会4-铁山6井长兴组连井沉积相图Fig.15 Through LG30-LG27-LH4-L17-TS6 well changxing group sedimentary facies map

图16 过铁山3-铁山14-龙岗81-龙会2-龙会4井长兴组连井沉积相图Fig.16 Through TS3-TS4-LG81-LH2-LH4 well changxing group sedimentary facies map

5 结论

（1）通过对野外剖面观测、钻井岩心观察及薄片鉴定确定研究区长兴组岩石是以灰岩为主，白云岩次之，偶有泥页岩夹层。

（2）综合连井沉积相图分析，斜坡—盆地相地层最薄，对应大隆组，靠近陆地方向台缘带长兴组厚度大，在其上部三级层序生物礁、滩发育。

（3）从沉积演化的角度看，长兴早期，台地边缘相、斜坡相和盆地相在研究区由西南—东北向依次发育，长兴晚期随着水体逐渐变浅，向盆地方向各沉积相逐渐迁移，此时研究区开阔台地相、台地边缘相、斜坡相及盆地相依次沉积。

（4）生物礁、滩多在上部三级层序的高位体系域发育，生物的种类和数量都比较多，其中台地边缘是生物礁、滩最为发育的相带，有必要进行更深入的研究来对该区气藏进行合理有利的开发，而斜坡相带、盆地内基本不发育储层。