近年来, 四川盆地碳酸盐岩油气勘探取得了重大突破, 特别是深层(埋深大于4 500 m)和超深层(埋深大于6 000 m)领域的探索和实践取得了新进展^[1-3]。以普光气田和安岳气田等为代表的大型气田相继被发现, 标志着勘探领域"从盆内向盆周、从中深层向深层和超深层"转移的战略部署已初显成效。其中, 盆地深层震旦系-寒武系发育多套含油气层系, 目前油气发现主要集中在上震旦统灯影组和下寒武统龙王庙组, 而中上寒武统的洗象池组勘探程度相对较低。研究表明, 洗象池组紧邻下寒武统优质烃源岩或侧向接触志留系烃源岩, 油气资源潜力巨大^[4-6]。但因储集体原始沉积环境和储层空间分布复杂、预测难度大, 导致近年来洗象池组勘探并未获得重大突破。因此, 通过对全盆开展系统和精细的层序岩相古地理研究, 分析有利储集相带的空间展布, 对于四川盆地中上寒武统洗象池组油气勘探具有重要的指导意义。

众多学者已对四川盆地寒武系岩相古地理和油气勘探潜力开展了大量研究, 取得了一系列研究成果。20世纪中叶, 以黄汲清为代表的一批学者^[7-9]率先对中国南方寒武系古地理开展研究, 初步探讨了寒武纪海陆分布格局与范围; 至20世纪末期, 随着四川盆地寒武系岩相古地理研究的深入, 大比例尺下的盆内海陆分布轮廓、沉积环境与演化和构造背景等方面的研究取得了显著进展^[10-11]; 21世纪以来, 四川盆地寒武系构造、沉积、层序和岩相古地理领域涌现了一大批高水平研究成果^{[6, 12-16]}, 有效地指导了盆内的油气勘探实践。近年来, 部分学者开始重视四川盆地洗象池组的基础地质研究并围绕洗象池组岩相古地理积累了相关研究成果: 李伟等^[6]研究了四川盆地及其周缘地区洗象池组的层序地层特征与岩相古地理演化, 将洗象池组划分为5个三级层序, 西高东低的沉积环境与台内微古地貌变化控制着沉积相的持续发育; 谷明峰等^[17]对四川盆地洗象池组的岩相古地理进行了研究, 并探讨了储层发育因素, 认为四川盆地主要位于局限台地内部, 储层主要发育在洗象池组中上段, 储层主要受沉积相与成岩作用控制; 井攀等^[18]对四川盆地中南部洗象池组沉积相特征进行了描述, 并针对台内滩相进行了重点刻画, 认为台内滩亚相为潜在优质储层相, 但由于滩体发育面积小且零星分布, 是储层预测的难点。综上所述, 已有研究对于洗象池组沉积背景认识趋于一致, 但对于有利储层发育的滩相的演化规律以及平面展布还需深入研究。本文以钻井、测井、露头剖面、地震和岩心资料为基础, 对四川盆地及周缘地区中上寒武统洗象池组开展了三级层序地层划分与对比, 遵循"单因素编图、多因素综合"的分析原则, 系统地编制了三级层序格架约束下的洗象池组岩相古地理图, 预测了有利储集相带和勘探区带的平面展布, 旨在为四川盆地中上寒武统洗象池组油气勘探提供有益指导。

四川盆地位于扬子板块西北缘, 面积约为19× 10⁴km²,是一个由北东向和北西向交叉深断裂活动形成的菱形构造-沉积盆地^[19-22]。四川盆地的形成与周缘地块的裂解和基底构造运动密切相关, 其构造-沉积演化特征为层序岩相古地理研究提供了重要依据^[23-25]。受区域拉张应力和基底稳定沉降等因素影响, 四川盆地及周缘地区寒武纪主要发育克拉通内伸展坳陷盆地和克拉通边缘裂陷盆地^{[23, 26]}; 虽然四川盆地现今地表构造多为压性构造, 但其形成和演化过程中受拉张运动(地裂运动)改造所形成的张性构造(拉张槽等)亦影响了盆地的构造-沉积格局, 如发育于早寒武世的绵阳-长宁拉张槽对四川盆地寒武系层序岩相古地理展布具有重要的控制作用^[27-28]。震旦纪至早寒武世, 上扬子地区开始形成碳酸盐台地沉积, 古地理格局呈北隆南凹、西隆东凹的特点, 其中桐湾运动对乐山-龙女寺古隆起的形成具有重要意义^[29-30]; 早寒武世筇竹寺期, 盆内发生大规模海侵, 碳酸盐台地向广海陆棚沉积转换。至沧浪铺-龙王庙期, 盆内发生大规模海退, 盆内沉积以碳酸盐岩沉积为主^[23]; 中寒武世高台期, 水体持续变浅, 局部发育蒸发盐沉积, 碳酸盐台地范围进一步扩张^{[14, 23]}; 中晚寒武世洗象池期, 盆内再次发生海侵, 蒸发盐盆被局限台地所取代。整体而言, 乐山-龙女寺古隆起对上扬子地区寒武纪构造古地理格局的控制作用明显, 构造-古地理演化具有一定的继承性。

四川盆地中上寒武统洗象池组横向岩相变化快、岩石地层单位复杂, 地层划分和命名方案均存在较大差异^{[14, 26, 31-32]}。本文以岩性、电性和古生物特征资料为基础, 综合现有研究成果对四川盆地中上寒武统洗象池组地层进行统层, 将寒武系地层自下而上划分为筇竹寺组、沧浪铺组、龙王庙组、高台组和洗象池组(表 1)。受震旦纪末期-早寒武世构造运动控制^{[24-25, 33-34]}, 盆地中部发育具"西北陡、东南缓"特征的乐山-龙女寺古隆起, 大规模构造抬升使得盆地西部地层遭受大面积剥蚀而呈现"西薄东厚"的发育特征(图 1)。川中古隆起西侧地层残余厚度为0~300 m, 向川东北地区地层加厚至500~ 700 m, 而盆地东南缘江津-习水地区最厚超过900 m(图 2), 东部遵义-思南-永顺-桑植一带地层厚度主要分布在1 000~1 500 m。四川盆地洗象池组沉积期发育一套局限-半局限碳酸盐台地沉积, 其岩性以灰色白云岩和泥质白云岩为主, 局部发育角砾状白云岩、砂质白云岩、砂泥岩及燧石条带或结核, 向顶部和底部碎屑岩含量均呈增多趋势。

表 1(Table 1)

表 1 四川盆地寒武系岩石地层划分与对比（据文献[23, 32, 35]修改） Table 1 Lithostratigraphy division and correlation of Cambrian in Sichuan Basin 系 统 阶 雷波地层小区 川西一川中地层小区 龙门山地层小区 南江一旺苍地层小区 川东一渝南一黔北地层小区 城口一巫溪地层小区 本次研究采用方案 上覆地层 红石崖组 罗汉坡组/桐梓组 宝塔组 赵家坝组 桐梓组 南京关组 桐梓组 寒 武 系 上统 凤山阶 二道水组 洗象池群 娄山关群 毛田坝组 三游洞群 洗象池组 长山阶 后坝组 崮山阶 中统 张夏阶 平井组 徐庄阶 西王庙组 石冷水组 覃家庙组 毛庄阶 陡坡寺组 陡坡寺组 陡坡寺组 高台组 高台组 下统 龙王庙阶 龙王庙组 龙王庙组 孔明洞组 清虚洞组 石龙洞组 龙王庙组 沧浪铺阶 沧浪铺组 沧浪铺组 阎王碥组 金顶山组 天河板组 沧浪铺组 磨刀婭组 仙女洞组 明心寺组 石牌组 筇竹寺阶 筇竹寺组 筇竹寺组 长江沟组 郭家坝组 牛蹄塘组 水井沱组 筇竹寺组 梅树村阶 朱家箐组 麦地坪组/朱家箐组 清平组 宽川铺组 大岩组(梅树村组） 岩家河组 下伏地层 灯影组 灯影组 邱家河组 灯影组 灯影组四段 灯影组

下载CSV 表 1 四川盆地寒武系岩石地层划分与对比（据文献[23, 32, 35]修改） Table 1 Lithostratigraphy division and correlation of Cambrian in Sichuan Basin

图 1

Fig. 1

下载原图 图 1 四川盆地中上寒武统洗象池组地震剖面 Fig. 1 Seismic stratigraphic section of Middle-Upper Cambrian Xixiangchi Formation in Sichuan Basin

图 2

Fig. 2

下载原图 图 2 四川盆地及周缘中上寒武统洗象池组残余地层厚度等值线图 Fig. 2 Residual thickness map of Middle-Upper Cambrian Xixiangchi Formation in Sichuan Basin and its periphery

四川盆地中上寒武统洗象池组地层横向厚度变化大, 由于缺少生物化石和足够的钻井岩心资料, 盆地及周缘地区层序地层划分方案仍不统一, 将洗象池组内部划分为3~7个不等的三级层序^{[6, 13, 36-38]}。本文在彭善池等^[39-41]提出的寒武系年代地层界定方案的基础上, 结合李伟等^[6]关于四川盆地中上寒武统层序地层的研究成果, 认为洗象池组的形成年代应为距今504~488 Ma, 按照三级层序的发育时限3.0~0.5 Ma或5.25~1.60 Ma, 洗象池组内部应划分为5~6个三级层序较为合适。综合岩性、电性和同位素地球化学等研究结果, 利用测井旋回分析技术和小波变换技术可识别不整合面和岩性突变面, 进而确定层序地层界面并对洗象池组进行层序地层划分。首先, 通过碳同位素正漂移SPICE事件确定芙蓉统底界面, 即洗象池组中部最明显的层序地层界面; 其次, 结合测井资料多元分析方法和岩相组合演化规律, 在洗象池组内部识别出若干个海进-海退旋回, 据此将四川盆地中上寒武统洗象池组划分为5个三级层序(SQ1-SQ5)(图 3)。受乐山-龙女寺古隆起影响, 隆起区普遍缺失顶部SQ5层序, 仅发育下部4个三级层序(SQ1-SQ4);古隆起以东的斜坡区和低洼区地层保存相对完整, SQ1- SQ5层序均有发育。

图 3

Fig. 3

下载原图 图 3 四川盆地中上寒武统洗象池组层序地层综合柱状图 Fig. 3 Sequence stratigraphy column of Middle-Upper Xixiangchi Formation in Sichuan Basin

在对已有资料的总结基础上, 通过对130余口钻井数据、20余条野外剖面测量, 利用二、三维地震资料, 结合地球化学、测井数据等资料, 从岩石学、古生物、测井以及地震沉积学等方面开展研究, 对四川盆地洗象池组进行了沉积相类型划分, 认为四川盆地中上寒武统洗象池组发育碳酸盐岩台地沉积, 盆地由西向东依次发育混积潮坪、局限台地、开阔台地, 向湘西、鄂西地区过渡为台地边缘和斜坡- 盆地相。

混积潮坪一般位于海平面附近, 为一套陆源碎屑岩与碳酸盐岩的交替沉积。在研究区主要表现为条带状薄层白云质石英砂岩(图 4a)或石英砂质白云岩与微晶白云岩的不等厚互层(图 4b)。垂向上研究区洗象池组5个亚段均较发育, 其中洗一1段和洗一2段最为发育。混积潮坪受潮汐作用影响, 间歇性暴露, 具有干(泥)裂(图 4c)等暴露标志, 同时具有代表水动力条件的平行层理、交错层理。在测井曲线上表现为伽马(GR)的高振幅锯齿形, 声波时差(AC)表现为齿化箱形, 电阻率(R_t)表现为高幅锯齿形。根据岩性组合特征和其他沉积相标志, 可进一步划分出泥质云坪和砂泥质云坪, 并在垂向上叠置发育, 显示出水体的频繁变化特点。

图 4

Fig. 4

下载原图 图 4 四川盆地中上寒武统洗象池组典型岩石及显微镜照片 （a）砂质白云岩，城口修齐剖面；（b）泥晶白云岩与砂质条带互层，城口修齐剖面；（c）干裂，镇巴巴山剖面；（d）纹层状泥晶白云岩，猫1井；（e）块状粉晶白云岩，五科1井；（f）砂屑白云岩，座3井；（g）残余颗粒白云岩，座3井；（h）泥质白云岩，座3井；（i）泥晶白云岩夹泥质条带，安平1井 Fig. 4 Typical lithologies and rock types of Middle-Upper Cambrian Xixiangchi Formation in Sichuan Basin

局限台地是四川盆地主要的沉积相带之一, 也是现今四川盆地洗象池组重要的油气勘探重点相带。由于受到微古地貌高地的阻挡影响, 海水循环一定程度受到限制, 水动力条件相对较弱, 盐度相对较高。可进一步细分为台坪、台内滩与半局限瀉湖3个亚相。

台坪亚相在局限台地内分布最为广泛, 水体能量中等, 颜色变化范围较大, 从浅色到暗色, 可含有少量生物碎屑。洗象池组台坪亚相主要岩性为泥晶白云岩、粉-细晶白云岩与纹层白云岩(图 4d), 具有纹层状或块状构造(图 4e)。在测井曲线上伽马曲线(GR)表现为齿化箱型, 声波时差(AC)表现为对称齿形、齿化箱形和齿化漏斗形。

台内滩一般发育在局限台地中的古地貌隆起部位, 在局限台地中属水体能量最高的区域, 受到潮汐、波浪作用影响。整体颜色较浅, 颗粒体积分数为50%~70%, 颗粒类型主要以砂屑及鲕粒为主, 多为亮晶胶结, 在洗象池组中具有颗粒粒径向上变粗的特征, 单个滩体厚度相对较小。岩性主要发育(残余)颗粒白云岩(图 4f, 4g)、鲕粒白云岩。由于在准同生期频繁暴露, 受大气淡水影响, 常形成一些组构选择性的孔隙, 如粒间溶孔、粒内溶孔等, 是洗象池组有利储层发育相带。在测井伽马曲线(GR)表现为齿化箱形, 电阻率(R_t)表现齿化钟形或者齿化漏斗形。

半局限瀉湖一般发育在局限台地中相对低洼的部位, 是局限台地中水体能量最弱, 盐度最高的区域, 水体循环相对有限。整体颜色较暗, 以灰色、深灰色及灰褐色泥粉晶云岩(图 4h)、夹泥质条带的泥晶云岩为主(图 4i), 偶见石膏假晶。主要有纹层状、鸟眼及火焰状构造。在测井伽马曲线(GR)表现为短指-微短指形, 声波时差(AC)表现为齿化箱形- 齿化钟形, 电阻率(R_t)表现为齿化漏斗-齿化箱形。

开阔台地位于研究区东部, 相较局限台地与广海连通性更好, 水体循环较好, 海水属于正常盐度。整体颜色较浅, 岩性以泥晶白云岩、粉-细晶白云岩为主, 灰岩含量逐渐增加。在开阔台地内的高部位, 台内滩发育, 主要发育灰、灰-白色(含)颗粒白云岩。滩体主要发育在旋回顶部, 单个滩体厚度不大, 表现为多期滩体叠加特征。

台地边缘多发育在盆地东部的湘西、鄂西以及四川盆地东北部地区, 呈条带状分布, 台地-斜坡的转换部位水体相对较浅, 水体循环性较好, 盐度正常, 在台地边缘内发育顺台缘带生长的台缘滩, 分布范围相对较大。

综合学者们对四川盆地及其周缘的研究成果^{[5, 6, 17, 18]}, 基于岩石类型、测井标志, 结合古地貌及地震预测地层厚度及滩体的识别, 对研究区沉积相平面展布进行了细致刻画(图 5、图 6、表 2)。

图 5

Fig. 5

下载原图 图 5 四川盆地及周缘北东—南西向沉积相连井剖面 Fig. 5 Stratgraphic and facies section of Middle-Upper Cambrian Xixiangchi Formation in Sichuan Basin and its periphery from northeast to southwest

图 6

Fig. 6

下载原图 图 6 四川盆地及周缘东西向沉积相连井剖面 Fig. 6 Stratigraphic and facies section of MidleLpper Cambrian Xiviangehi Formation in Sichuan Basin and its periphery from east to west

表 2(Table 2)

表 2 四川盆地及周缘重点井位岩石类型、厚度统计表 Table 2 Rock types and thickness of Middle-Upper Cambrian Xixiangchi Formation in Sichuan Basin and its periphery 并名 老龙1 龙探1 马深1 五探1 楼探1 广探2 枫1 利1 焦石1 平桥1 丁山1 临7 螺观1 高石17 威寒1 宫深1 林1 资5 灰岩厚度/m 0 0 1.0 0 98.3 0 36.0 255.5 6.0 9.0 42.0 0 3.0 0 0 6.0 0 0 灰岩/ 地层 0 0 0.8% 0 15.5% 0 14.9% 28.4% 1.0% 1.6% 6.6% 0 1.0% 0 0 1.8% 0 0 白云岩厚度/m 188 61 125 393 511 243 206 634 609 553 585 900 287 117 202 324 663 83 白云岩/ 地层 100% 70% 98% 94% 81% 100% 85% 70% 98% 96% 92% 100% 99% 99% 97% 95% 98% 83% 颗粒白云岩厚度/m 44.0 0 2.0 142.6 37.7 85.8 210.8 4.7 207.0 231.2 109.4 148.1 43.5 0 74.9 1.0 83.0 3.0 颗粒白云岩/地层 23.5% 0 1.6% 34.2% 6.0% 35.2% 87.1% 0.5% 33.3% 40.3% 17.2% 16.5% 15.0% 0 36.2% 0.3% 12.3% 3.0% 膏岩厚度/m 0 0 0 22 23 0 0 10 6 0 8 0 0 0 0 0 10 0 膏岩/ 地层 0 0 0 5% 4% 0 0 1% 1% 0 1% 0 0 0 0 0 1% 0 碎屑岩厚度/m 0 25.8 2.0 1.60 0 0 0 0 0 12.0 2.0 0 1.2 1.6 5.3 10.5 3.0 17.5 碎屑岩/ 地层 0 29.8% 1.6% 0.4% 0 0 0 0 0 2.1% 0.3% 0 0.4% 1.4% 2.6% 3.1% 0.4% 17.4% 地层厚度/m 187.68 86.69 127.87 416.37 632.25 243.36 242.00 900.14 621.00 574.00 637.00 900.00 291.23 118.10 207.00 340.40 676.00 100.52

下载CSV 表 2 四川盆地及周缘重点井位岩石类型、厚度统计表 Table 2 Rock types and thickness of Middle-Upper Cambrian Xixiangchi Formation in Sichuan Basin and its periphery

综合研究认为, 四川盆地寒武系洗象池组沉积时期, 构造相对稳定, 继承了之前龙王庙组、高台组的沉积格局, 即盆地西部地层厚度较薄, 发育一套混积潮坪沉积, 往东地层厚度逐渐增加, 依次发育局限台地、开阔台地以及台地边缘、斜坡-盆地。局限台地内以膏岩为代表的瀉湖沉积在局限台地南部发育, 发育规模较大。环局限台地边缘的台内滩是主要的储集相带。

洗象池组SQ1时期盆地由西向东依次发育混积潮坪、局限台地、开阔台地、台地边缘相带, 此沉积时期混积潮坪发育规模较大, 分布在镇巴-巴中- 乐山-雷波一带, 主要为泥岩、泥晶白云岩与砂质白云岩互层沉积, 其中砂质白云岩厚度最大可达25 m。往东发育局限台地沉积, 局限台地东部边界在奉节-武隆-遵义一线, 主要发育南、北2个泥云质瀉湖, 北部以枫1井为主, 规模较小, 南边以临7井到长宁一线, 规模相对较大。台内滩发育, 但规模较小, 以点滩为主, 未连片发育形成规模性储层(图 7a)。洗象池组SQ2时期, 混积潮坪向西略有迁移, 发育规模减小; 同时局限台地东部边界略向西迁移。SQ1时期的枫1井区泥云质瀉湖逐渐消失, 东部临7井钻遇的瀉湖沉积范围逐渐减小; 台内滩初具规模, 最厚的地区在焦石1井、丁山1井区附近, 累计厚度可达40 m(图 7b)。洗象池组SQ3时期混积潮坪发育规模进一步减小, 最大累计厚度为10 m; 同时南部的泥云质瀉湖范围减小; 台内滩随着水体变化颗粒含量逐渐增加, 亮晶胶结物更多的替代了泥晶基质; 盆地东部鄂西、湘西地区的台地边缘范围达到最大, 推测台缘颗粒滩规模也达到了最大(图 7c)。洗象池组SQ4时期, 混积潮坪只在盆地西南部乐山范店一带发育, 累计沉积厚度10 m左右; 台内滩规模逐渐增大, 累计厚度可达40 m, 具有沿局限台地边界分布的特征(图 7d)。洗象池组SQ5沉积时期, 由于受加里东运动影响, 重庆以东的盆地西部广大地区地层遭受剥蚀; 台内滩仅在星子山、五科1井区及金沙岩孔地区发育(图 7e)。与现有研究成果^{[6, 17]}相比, 本文对于洗象池组沉积相类型的划分与已有成果整体一致; 通过精细刻画研究, 笔者认为洗象池台内滩发育分布范围应更广, 有连片分布的特征。

图 7

Fig. 7

下载原图 图 7 四川盆地及周缘中上寒武统洗象池组岩相古地理图 Fig. 7 Lithofacies palaeogeography of Middle-Upper Cambrian Xixiangchi Formation in Sichuan Basin and its periphery

总体而言, 上扬子地区在洗象池组沉积时期为一个较为稳定的克拉通沉积区, 继承了龙王庙组、高台组的沉积格局, 盆地西部受康滇古陆, 西北部受摩天岭及汉南古陆影响, 为一套陆源碎屑与碳酸盐混积的潮坪沉积, 向东依次发育局限台地、开阔台地和斜坡-盆地沉积(图 8)。局限台地台内滩较为发育, 为洗象池组主要的储层发育相带, 临7井区发育面积相对较大的膏盐湖沉积, 在湘西、鄂西一带为台地边缘相带, 此相带水体循环较好, 颗粒滩内的灰岩含量相对增加。

图 8

Fig. 8

下载原图 图 8 四川盆地及周缘中上寒武统洗象池组沉积相模式 Fig. 8 Sedimentary facies model of Middle-Upper Cambrian Xixiangchi Formation in Sichuan Basin and its periphery

四川盆地寒武系洗象池组白云岩储层较为发育, 是继寒武系龙王庙组之后又一重要的碳酸盐岩储层发育层系。洗象池组有利储集体岩性以滩相颗粒白云岩和台内结晶白云岩为主, 垂向上主要发育于洗象池组顶部的SQ3, SQ4和SQ5层序内。

颗粒滩储层岩性以砂屑白云岩(图 9a)和鲕粒白云岩(图 9b)为主, 含少量砾屑白云岩、藻砂屑白云岩等, 局部见受重结晶作用改造形成的残余颗粒白云岩(图 9c)。储集空间包括残余粒间孔(图 9d)、粒间溶孔(图 9d, 9e)、溶洞(图 9f)等类型, 其中以溶蚀孔洞为主, 见大量裂缝, 储层单层厚度较小, 一般为0.2~2.0 m。孔隙度主要为2%~6%, 渗透率主要分布在1 mD以下, 储层累计厚度主要分布在5~30 m。

图 9

Fig. 9

下载原图 图 9 四川盆地中上寒武统洗象池组颗粒滩储层的岩石和显微镜照片 （a）砂屑白云岩，SH8-2，南川三汇剖面，单偏光；（b）鲕粒白云岩，威 寒 1 井，单偏光；（c）残余砂屑白云岩，威寒 1 井，单偏光；（d）砾屑 白云岩，发育残余粒间孔与粒间溶孔铸体，威寒 1 井，单偏光；（e）亮晶砂屑白云岩，发育粒间溶孔，孔壁残留沥青，铸体，螺观 1 井 4 416.82 m，单偏光；（f）颗粒白云岩，顺层溶蚀 孔洞发育，习水吼滩剖面 Fig. 9 Lithologies and pore characteristics of grain shoal reservoirs of Middle-Upper Cambrian Xixiangchi Formation in Sichuan Basin

台内结晶白云岩储层主要发育于局限台地台坪亚相, 以准同生泥-细粉晶白云岩(图 10a)和粗粉-细晶白云岩为主(图 10b), 后者为主要的储集岩性。储集空间以晶间溶孔(图 10c)为主, 见裂缝发育(图 10d); 受多期大气淡水淋滤, 局部见角砾状白云岩。洗象池组结晶白云岩储层孔隙度为2%~ 3%, 渗透率主要分布在0.001~0.100 mD。

图 10

Fig. 10

下载原图 图 10 四川盆地中上寒武统洗象池组台内结晶白云岩储层微观特征 （a）细粉晶白云岩，沥青充填晶间孔，宝龙1井，4 617.6 m，单偏光；（b）细晶—粗粉晶白云岩，见雾心亮边结构，南充7井，5 024.86 m，单偏光；（c）细晶白云岩，发育晶间溶孔，孔壁残留沥青，铸体，广探2井，5 334.66 m，单偏光；（d）粗粉—细晶白云岩，裂缝发育，铸体，座3井，5 046.4 m，单偏光 Fig. 10 Lithologies and pore characteristics of inner platform crystalline dolomite reservoirs of Middle-Upper Cambrian Xixiangchi Formation in Sichuan Basin

洗象池组沉积时期, 上扬子地区古地理格局呈"三滩夹两凹"的特征^[42-43], 为溶蚀孔隙形成和白云石化作用提供了物质基础。本次统计结果表明, 不同沉积相类型的孔隙度差异明显, 其中台内滩相的平均孔隙度接近3.5%, 而台坪相和瀉湖相沉积的平均孔隙度约为2.7%, 说明形成于高能环境的颗粒滩是有利储层发育的基础^{[42, 44-45]}。对于优质碳酸盐岩储层的形成而言, 长时间、规模性的溶蚀作用意义重大, 洗象池组碳酸盐岩储层的形成是滩相叠加溶蚀改造的结果, 主要分为准同生期溶蚀作用、表生岩溶作用和埋藏期溶蚀作用等3期改造效应^{[4-5, 17, 46]}。其中, 乐山-龙女寺古隆起抬升遭受风化剥蚀促进了表生岩溶作用的改造, 而埋藏期的烃类充注以及TSR反应则有助于次生溶蚀孔隙的形成^{[4, 46-47]}。构造破裂作用及其伴生的孔-缝-洞系统亦可改善洗象池组储层的质量, 虽然构造运动产生的裂缝易被后期矿物沉淀充填, 但相互沟通的裂缝系统可为酸性溶蚀流体提供优势渗流通道, 尤其对埋藏期的构造-热液流体活动和溶蚀改造成储作用具有重要意义^{[4, 48]}。

洗象池组储集岩性主要为砂屑白云岩、鲕粒白云岩和细晶-粗粉晶白云岩, 储集空间以粒间溶孔、晶间溶孔和溶洞为主, 孔隙度介于2%~11.2%, 平均值为3.1%, 渗透率大部分在0.1 mD以下, 平均渗透率0.29 mD, 属于"低-特低孔渗"。纵向上, 受古地貌和海平面变化等因素控制, 洗象池组储层主要发育在上部SQ3, SQ4和SQ5层序内, 局部地区SQ1层序内亦有少量发育(图 11); 平面上, 洗象池组储层分布主要受滩相沉积的影响, 整体分布在蜀南、川东地区和川东北部, 横向连续性较差(图 12)。整体而言, 洗象池组储层单层厚度普遍较薄, 累计厚度主要介于5~40 m, 最厚可达70 m, 总面积约达2.7×10⁴ km²。

图 11

Fig. 11

下载原图 图 11 四川盆地及周缘中上寒武统洗象池组储层连井剖面 Fig. 11 Well-tie section showing vertical reservoir distribution of Middle-Upper Cambrian Xixiangchi Formation in Sichuan Basin and its periphery

图 12

Fig. 12

下载原图 图 12 四川盆地及周缘中上寒武统洗象池组储层厚度等值图 Fig. 12 Iso-thickness map of reservoirs of Middle-Upper Cambrian Xixiangchi Formation in Sichuan Basin and its periphery

在四川盆地洗象池组岩相古地理特征、有利储层展布等研究基础上, 综合天然气成藏地质条件分析, 优选了5个有利勘探区带(图 13)。分别为川中古隆起有利勘探区带、威远古隆起有利勘探区带、川东-川东南有利勘探区带(2个)和川东北有利勘探区带。

图 13

Fig. 13

下载原图 图 13 四川盆地中上寒武统洗象池组有利勘探区带预测 Fig. 13 Prediction of favorable exploration targets of Middle-Upper Cambrian Xixiangchi Formation in Sichuan Basin

该有利勘探区位于川中继承性古隆起发育区, 面积约8 000 km²。区内洗象池组台内滩相储层发育, 如该区广探2井洗象池组发育了累计厚度超过100 m的砂屑白云岩储层(图 12), 储层孔隙发育, 物性较好, 平均孔隙度4.48%, 最高可达10% 以上。从烃源条件来看, 该区临近拉张槽筇竹寺组烃源岩发育区, 区内筇竹寺组烃源岩厚度也普遍大于100 m, 生烃强度高, 气源条件充足。同时, 该有利勘探区长期处于古构造高点, 为有利的油气运移指向带, 广探2井洗象池储层孔隙中可见大量沥青充填, 说明地史演化过程中发生过油气的运聚。区内目前钻井揭示洗象池组油气显示频繁, 并有4口钻井获得了工业气流^[49], 显示该区具有良好的天然气勘探潜力。

该有利勘探区位于威远继承性古隆起发育区, 面积约6 000 km²。该区烃源条件优越, 下伏筇竹寺组烃源岩厚度可达200 m以上, 生烃强度为(40~ 120)×10⁸ m³/km²。同时, 该区临近洗象池组剥蚀区, 并长期处于古构造相对高部位, 除了有利于烃类的运移聚集外, 也有利于顺层岩溶等储层的发育, 为油气聚集提供有利场所。前期区内洗象池组获探明储量85.08×10⁸ m^3[50], 展示了该区良好的勘探前景。

该有利勘探区位于川东高陡构造带, 区内背斜圈闭发育, 滩相储层厚度大, 分布范围较广, 具备有利的储集条件。从烃源条件来看, 虽然该区相对远离筇竹寺组生烃中心, 但龙马溪组泥质烃源岩发育, 生烃强度大, 而该区高陡构造背景为上覆龙马溪组烃源岩和下伏洗象池组储层的侧向对接提供了条件, 有利于形成"新生古储, 侧向对接"成藏模式的气藏。这一模式已得到区内平桥1井的勘探证实, 该井在洗象池组试气获日产气25.13×10⁴ m³, 而天然气组分和同位素数据表明, 该井洗象池组天然气主要来源于龙马溪组烃源岩, 说明在川东地区存在"新生古储, 侧向对接"成藏模式的天然气藏。对于该有利勘探区来说, 良好的源储对接关系是其能够成藏的关键。因此, 具良好源储侧向对接关系的圈闭可作为区内下一步油气勘探的新的目标类型。

该有利勘探区主要位于盆地东北部, 面积约4 500 km²。区内洗象池组白云岩储层发育, 如该区东南部的枫1井洗象池组上部发育厚62.4 m的储层, 平均孔隙度4.1%, 西北部的五探1井储层累计厚度也超过了24 m, 总体显示储集条件较为优越。同时, 区内下伏筇竹寺组烃源岩也较为发育, 如枫1井筇竹寺组厚138 m, 优质烃源岩厚度超过30 m, 生烃能力较好, 在圈闭等条件有效配置情况下, 可形成有利的油气聚集区。

(1) 四川盆地中上寒武统洗象池组主要为碳酸盐岩台地沉积环境, 自西向东依次发育混积潮坪、局限台地、开阔台地、台地边缘、斜坡-盆地相沉积; 应用层序地层学原理和方法将洗象池组自下而上划分为5个三级层序(SQ1-SQ5)。

(2) 洗象池组沉积期, 四川盆地继承了早、中寒武世西高东低的古地理格局特征。局限台地相是该时期四川盆地主要发育的沉积相类型, 可细分为台坪、台内滩、半局限瀉湖3个沉积亚相; 台内滩亚相在早期呈点状分布, 后期随着滩体规模增大, 表现为连片分布的特征。

(3) 四川盆地洗象池组发育台内滩颗粒白云岩和台内结晶白云岩储集体, 物性呈"低-特低孔渗" 特征; 优质储层的发育同时受滩相沉积、溶蚀改造和裂缝的控制。洗象池组储层虽然单层厚度普遍较薄, 但垂向累计厚度主要为5~40 m, 平面展布连续性较差, 集中分布在蜀南、川东和川东北部地区。

(4) 四川盆地洗象池组发育5个天然气有利勘探区, 分别位于川中古隆起、威远古隆起、川东-川东南地区以及川东北地区, 可供勘探面积超过2× 10⁴ km², 是四川盆地潜在的后备勘探领域。