川东北地区长兴组台缘礁滩带沉积结构及储集层分布

严张磊，邢凤存，段金宝，胡华蕊，吴嗣跃

（1.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；2.成都理工大学 沉积地质研究院，成都 610059；3.中国石化 勘探分公司，成都 610041；4.中国石油 西南油气田分公司 川东北气矿，四川 达州 635000）

川东北地区晚二叠世长兴期在开江—梁平地区发育深水沉积，前人称为海槽[1]和陆棚[2]，该深水区具有向北深度增加的特点，总体应为深水陆棚，为此，本文称为开江—梁平陆棚，该陆棚两侧及城口—鄂西海槽西侧发育三排碳酸盐岩台缘礁滩相带（图1）。开江—梁平陆棚两侧油气勘探成果丰硕，发现了多个大中型气田 。

图1 川东北地区晚二叠世长兴期末沉积相平面（a）及古地貌（b）（图1b据文献［9］）

随着油气勘探和开发研究工作的不断深入，逐渐认识到川东北地区开江—梁平陆棚两侧碳酸盐岩台缘带沉积结构的复杂性，不同的台缘带具有不同的沉积结构，迁移-加积型台缘带主要分布在元坝—龙岗—兴隆场台缘带、镇巴—城口—利川台缘带，加积型台缘带主要分布在铁厂河—普光—罗家寨台缘带[9]。与之相对应，也造成了储集层发育的差异[10-13]，明确台缘沉积结构的差异及储集层分布规律，对油气勘探具有重要的现实意义[13-15]。目前，针对川东北地区三排台缘礁滩带的结构和储集层发育的阶段差异性还有待探讨，尤其是对城口—鄂西海槽西侧台缘带长兴组生物礁滩沉积结构研究较少。为此，本文针对川东北地区上二叠统长兴组碳酸盐岩三排台缘礁滩带沉积结构开展了综合研究，并在此基础上探讨其对储集层发育的控制作用。

1 台缘带沉积结构特征及差异性

1.1 台缘带沉积结构类型

图2 川东北地区碳酸盐岩台缘礁滩沉积相剖面（剖面位置见图1）

结合地震、钻井、野外露头资料以及国内外碳酸盐岩台缘带油气勘探研究成果[16-22]，对川东北地区开江—梁平陆棚东、西两侧的元坝—龙岗—兴隆场台缘带和铁厂河—普光—罗家寨台缘带以及城口—鄂西海槽西侧的镇巴—城口—利川台缘带的沉积结构进行了对比分析（图2，图3）。研究揭示不同台缘带具有明显的“西迁东稳”的特点，即开江—梁平陆棚西侧的元坝—龙岗—兴隆场台缘带和镇巴—城口—利川台缘带具有明显的迁移特点（图3a，图3d），而开江—梁平陆棚东侧的铁厂河—普光—罗家寨台缘带加积明显、迁移不明显且分布稳定[22-26]。综合以上台缘带沉积结构特点，识别出迁移-加积型和加积型2种台缘带类型。迁移-加积型台缘带主要以元坝—龙岗—兴隆场台缘带为代表，镇巴—城口—利川台缘带也具有类似特征，主要表现为长一段早期海平面上升阶段台缘带以生屑滩沉积为主，高位期形成生物礁；长二段海泛期生物礁滩不发育，主要以台缘斜坡沉积为主，到长二段高位期，形成了多个生物礁横向组合，并具有明显向东迁移特征，而台缘礁滩由长一段到长二段具有明显变陡特点。加积型台缘带以铁厂河—普光—罗家寨台缘带为代表，台缘带较稳定，尽管经历了两期三级层序级别的海侵和高位沉积，但生物礁滩并没有明显的迁移，表现为垂向加积（图3c）。

图3 川东北地区长兴组不同剖面台缘带礁滩结构及白云岩分布

1.2 台缘带沉积结构特征对比

1.2.1 不同台缘带沉积结构的相似性和差异性

（1）相似性 川东北地区长兴组三排台缘带层序地层构成特点类似，均由两个三级层序构成，且每个三级层序均由海侵体系域（TST）和高位体系域（HST）构成，并具高位体系域沉积厚度明显比海侵体系域厚的特点，而生物礁滩主要发育于高位体系域（图2）。不同台缘带沉积相构成具有一定的相似性，长兴组主要以台缘礁滩带为主，均发育两期生物礁滩，分别对应长一段和长二段（图2）。不同台缘带礁滩体的空间叠置关系具有一定的相似性，生屑滩主要分布在生物礁的背浪面、礁基和礁盖处，且白云岩化主要分布在生物礁的晚期礁盖和礁后滩处[27-29]。

（2）差异性 不同台缘带整体沉积结构具有一定的差异性，主要表现在生物礁滩的平面组合特征、礁体大小、白云岩化程度以及空间迁移上[30]。从生物礁滩的平面组合和迁移特征可以看出，元坝—龙岗—兴隆场台缘带具有明显的同期多排生物礁滩，生物礁滩呈指状斜交台缘带，且顺着台缘带侧向迁移；铁厂河—普光—罗家寨台缘带侧向迁移特征不明显，该台缘带生物礁滩以单排分布为主。城口地区羊鼓洞剖面的生物礁形成于长一段的海侵期和高位期，远离东侧的城口—鄂西海槽；随着海平面的下降，长二段台缘礁滩向海槽方向推进，在台缘向海槽的一侧发育了盘龙洞生物礁（图3d）。礁体大小存在一定的差异性，元坝—龙岗—兴隆场台缘带和铁厂河—普光—罗家寨台缘带礁体发育规模略小，单个礁体厚度小于5.0 m，甚至为米级点礁[31]，且以礁滩组合为主；而镇巴—城口—利川台缘带礁滩发育规模较前两者略大，其中见天坝剖面单个生物礁厚度可达121.5 m，单个礁体的厚度也超过了10.0 m.

1.2.2 台缘带内部沉积结构的差异性

元坝—龙岗—兴隆场台缘带中，元坝、铁山和龙岗地区存在明显的地貌差异，总体上元坝地区台缘带地貌略缓，龙岗地区台缘带斜坡坡度较陡，而到铁山地区地貌变缓。同时，地貌缓的部位往往具有明显的向东部开江—梁平深水陆棚方向凸出的特点，陡坡带凸出相对不明显（图1b）。与之对应，长兴组生物礁的形态结构也具明显的分异，地貌相对缓的元坝地区长兴组多排礁滩体近南北向平行指状斜交台缘带，台缘带较宽，迁移明显，而龙岗和兴隆场地区台缘带生物礁在平面上叠置，总体单排分布[32-34]，且迁移弱，分布较集中（图3a，图3b）。

铁厂河—普光—罗家寨台缘带横向上也具有一定的差异性。普光地区台缘斜坡陡窄，而向两侧相对宽缓，表现为横向隆沟相间的特点。这种地貌格局限定了台缘礁滩的分布，长兴组生物礁滩以加积沉积为主，不同位置沉积格局具有差异性。总体上，台缘斜坡陡窄的普光地区生物礁较发育，而到铁厂河地区椒树塘剖面下部生物礁发育程度明显降低，单期礁体厚度小于2.0 m.罗家寨地区台缘斜坡较宽缓，生物礁滩发育，南北迁移明显。

镇巴—城口—利川台缘带礁滩的横向分布也具有差异性，如城口地区羊鼓洞—盘龙洞剖面两期生物礁向东迁移明显，且第二期生物礁个体相对较大，白云岩化明显（图3d）；而在利川地区见天坝剖面生物礁发育规模更大，顶部白云岩化也更为明显，但到镇巴地区的红渔剖面两期礁体空间上具有一定分异性，迁移幅度介于羊鼓洞—盘龙洞剖面和见天坝剖面之间。分析认为，地貌较陡的台缘斜坡更易于形成个体较大的生物礁，并使台缘带进一步变陡。

2 台缘带沉积结构对储集层的影响

2.1 储集岩石类型及储集层分布

长兴组储集层岩性以高能沉积相带发育的白云岩为主（图4a—图4f），如残余生物礁结晶白云岩、生屑（或颗粒）白云岩、粉晶—中晶白云岩及生物礁灰岩，其次为生屑灰岩（图4g，图4h）。泥晶灰岩很难形成溶孔型储集层，仅见少量裂缝型储集层。白云岩的发育程度直接决定了礁滩带有利储集层的发育程度，其中以细晶—中晶白云岩最有利。储集层发育在台缘礁滩相，其沉积微相主要为礁盖、礁基及礁后滩等，其中，生物礁礁盖生屑白云岩和细晶—中晶白云岩最有利。不同台缘带礁滩体白云岩化程度相似，总体上，长兴组主要由两套白云岩构成，对应了两个三级层序的高位体系域，白云岩化较强的层在高位体系域上部，且长二段明显优于长一段。同时，同一台缘带白云岩厚度及白云岩化强度存在差异性。

台缘带长兴组储集岩以生屑白云岩和结晶白云岩为主，其次为生物礁灰岩和生屑灰岩。但不同台缘带生物礁规模不同，其主要受控于生物礁体大小及礁体发育的完整程度，以及生物礁礁盖发育的厚度、淡水淋滤及白云岩化的强弱。总体上，元坝—龙岗—兴隆场台缘带和铁厂河—普光—罗家寨台缘带生物礁体的发育规模相似，而镇巴—城口—利川台缘带生物礁体规模更大，生物礁灰岩较发育。

元坝—龙岗—兴隆场台缘带的元坝地区长兴组细晶—中晶白云岩和礁盖残余生屑白云岩的发育程度普遍较好，细晶—中晶白云岩次之；龙岗地区与之类似，以生物礁组合的细晶—中晶白云岩和残余生屑白云岩为主，其次为海绵骨架白云质灰岩和生屑白云质灰岩，少量的残余海绵骨架白云岩、残余生物骨架白云岩等，但龙岗地区生物礁礁盖发育范围较元坝剖面小。铁山地区生物礁礁盖发育程度弱，主要发育鮞粒滩；兴隆场地区生物礁礁盖发育程度介于元坝和龙岗地区之间。

图4 川东北地区长兴组台缘礁滩带储集层岩石类型及孔隙特征

铁厂河—普光—罗家寨台缘带生物礁横向上发育规模不同，铁厂河地区生物礁发育不完整，缺少骨架岩，因此与礁核相关的储集岩不发育，而普光地区则与元坝地区类似。与地貌和礁滩差异性相对应，该台缘带不同部位高能带白云岩化程度具有一定差异性。其中，普光地区生物礁顶部白云岩发育，罗家寨地区生物礁礁盖发育，较普光地区范围大，白云岩化弱。

镇巴—城口—利川台缘带中的红渔剖面白云岩厚度较小，储集层不发育，仅见少量孔隙，这与白云岩化程度相关；盘龙洞剖面生物礁礁盖白云岩（包括生屑白云岩和结晶白云岩）发育，生物礁灰岩白云岩化弱；见天坝剖面主要发育结晶白云岩和生物礁礁核白云岩，生物礁礁核灰岩次之。

从垂向分布看，台缘带礁滩储集层主要分布在高位体系域，且长二段高位体系域白云岩储集层最为发育，长一段加积型台缘带易形成白云岩储集层，陡坡区白云岩化略强；长二段多排生物礁共存的迁移-加积型台缘带易形成连片的白云岩储集层，而加积型台缘礁滩白云岩化带分布较窄。总体上，迁移-加积型台缘带的缓坡区具有多排生物礁，平面分布范围广，生物礁相关的生屑滩分布面积大；而台缘带陡坡区和加积型台缘带，由于台缘偏陡，生物礁空间迁移不明显，生物礁相关的生屑滩分布较为集中。如台缘坡度略缓的元坝地区生物礁滩储集层发育面积较台缘坡度相对陡的龙岗地区和兴隆场地区要广，且兴隆场地区白云岩化程度略低于元坝地区和龙岗地区。铁厂河—普光—罗家寨台缘带礁滩发育规模具有横向差异性，铁厂河地区生物礁滩面积明显小于普光地区，且生物礁骨架岩不发育，同时生物礁礁盖较薄，单期厚度不足1.0 m，且仅有礁盖部位少量白云岩化，其储集空间发育程度明显低于普光地区，破裂作用和溶蚀作用也比普光地区弱。

2.2 储集空间类型及物性特征

元坝—龙岗—兴隆场台缘带和铁厂河—普光—罗家寨台缘礁滩带白云岩中晶间孔、晶间溶孔及晶内溶孔发育（图4），灰岩中粒间溶孔和粒内溶孔发育[35]。普光地区裂缝发育程度明显强于元坝地区、龙岗地区以及镇巴—城口—利川台缘带。

同一台缘带内部由于生物礁体发育规模、完整性及白云岩化程度的差异，导致储集空间类型的差异性。如长一段，地势较低的台缘带白云岩化弱，导致白云岩化相关的晶间孔和晶间溶孔不发育，与灰岩相关的粒间溶孔和粒内溶孔发育。现有分析测试资料揭示，川东北地区不同台缘带长兴组储集层物性有所差异（表1）。长一段储集层物性差异更为明显，加积型或者地貌较陡部位储集层发育，而地貌较缓处，储集层物性较差；长二段储集层物性均较好。

表1 川东北地区上二叠统长兴组台缘礁滩带储集层物性特征（据文献［15］修改）

3 台缘带沉积结构及储集层差异性分布的控制因素

综合以上分析认为，不同台缘带和台缘带内部的沉积结构及储集层分异受沉积古地貌及海平面变化的影响。长一段沉积期，总体上水体偏深，台缘带高陡部位更易于受到波浪改造，准同生期容易暴露水面。因此，在高陡部位生物礁发育较好，且礁盖易于白云岩化（图3a）。在台缘带坡度较缓区域，由于水动力条件较弱，生物礁发育较小，且未经历或者很少经历表生暴露，白云岩化弱甚至不发育（图3c）。长二段沉积期海平面进一步下降，生物礁大规模发育，且不同台缘带生物礁普遍经历了准同生暴露及白云岩化影响，台缘带较宽的部位易于形成较好的生屑滩，并为准同生期暴露白云岩化基础上形成连片的大面积储集层提供了有利条件。需要指出的是，尽管总体上长二段生物礁和储集层均比长一段发育，但台缘带相对高部位更易于形成垂向上多期叠置的白云岩化礁滩，而坡度略缓的地区，如铁厂河地区林场剖面生物礁，其内部未见明显的白云岩化生屑滩。台缘带的侧向迁移可能与古风向有关，还有待进一步讨论分析。

4 结论

（1）川东北地区晚二叠世长兴期发育的三排台缘带为迁移-加积型和加积型沉积结构。迁移-加积型台缘带缓坡区具有明显的迁移特点，台缘礁滩迁移明显，两期礁滩体易于区分，生屑滩发育且分布面积大，而陡坡区以加积为主；加积型台缘带较稳定，台缘礁滩迁移不明显，两期礁滩体垂向叠置，平面上不易区分，台缘礁滩以垂向加积为主，生屑滩发育较集中，分布面积明显小于迁移-加积型台缘带。

（2）台缘礁滩带长兴组普遍以白云岩化生屑滩为主要储集体，且往往发育在高位体系域的晚期，而生物礁礁核主体不易白云岩化，储集性能略差。台缘带沉积结构差异在长一段和长二段具有不同的响应，长一段加积型台缘带白云岩化强，陡坡区储集层发育较好；长二段生屑滩普遍白云岩化，储集层物性及储集空间类型相似，具有多排生物礁滩共存且迁移明显的台缘带，往往发育连片的白云岩化储集层，而加积型或者迁移较弱的台缘带储集层分布相对集中。（3）沉积古地貌和海平面共同影响了台缘礁滩带的发育特征，并最终控制了储集层的发育，而古风向的影响还有待进一步探讨。

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