随着高石1井在2011年测试获得了高产工业气流，川中高石梯—磨溪地区(以下简称高磨地区)近年来在上震旦统灯影组四段取得了巨大的勘探开发突破，已成为目前研究的热点^[1]。前人研究认为，高磨地区灯四段储层受到桐湾运动Ⅱ幕的影响，形成了广泛分布的碳酸盐岩岩溶风化壳储层，沉积相及岩溶作用是这类储层重要的控制因素^[2-5]。古地貌是原始沉积及后期改造等综合作用的结果，也就是说，古地貌一方面与岩溶作用对储层的改造有关，另一方面也与沉积相的展布特征联系密切^[6-8]。因此，古地貌研究对高磨地区灯四段有利储层展布特征的预测有着至关重要的作用。但前人对该地区古地貌的研究多集中于岩溶作用对储层造成的影响，导致古地貌恢复的结果存在一定误差，如在部分紧临灯四段地层尖灭线的区域(MX47井区)位于极为有利的古地貌发育区，但实钻结果并未获得高产气流，并且储层厚度也较小。因此，针对高磨地区灯影组顶部这种受复杂构造控制的岩溶风化壳储层，目前传统的古地貌恢复技术无法有效指示其沉积古环境^[9]。鉴于此，本文采取将印模法和残厚法进行联合的技术思路，提出了一种新的印模法+残厚法的沉积古地貌恢复方法，将利用印模法得到的印模厚度作为区域差异剥蚀量恢复的依据，使新得到的残余厚度能够在一定程度上恢复与校正差异剥蚀量，并依据新的残余厚度，结合古地貌特征反映的沉积作用与储层之间的关联性，最终实现对研究区有利储集相带的划分。

高磨地区位于四川盆地中部，主要位于德阳—安岳克拉通内裂陷东侧的台缘带附近(图 1)。震旦系是四川盆地范围地台发展时期的第一个沉积盖层，高磨地区灯影组下部与下震旦统陡山沱组整合接触，上部与寒武系筇竹寺组呈假整合接触，之间缺失麦地坪组沉积。研究区灯影组内部可分为4个岩性段(图 2)，其中灯四段岩性主要为凝块石白云岩、砂屑白云岩及藻白云岩，见硅质条带，偶含胶磷矿，岩心上多见岩溶角砾。

图 1

图 1 研究区位置图 Fig. 1 Location of the study area

图 2

图 2 研究区地层柱状图 Fig. 2 Stratigraphic map of the study area

澄江运动后，四川盆地形成了统一的沉积基底，至上震旦统灯影组沉积时期开始全面海侵，并且在灯影组沉积中期及晚期发生了桐湾运动^[10]，这一运动对岩溶储层的形成有着重要的意义。在桐湾幕式运动的影响下，四川盆地灯二段和灯四段均发生抬升暴露，遭受了剥烛作用。灯四段沉积后的桐湾运动Ⅱ幕作用相对较强，上扬子地区整体抬升，造成灯四段大范围剥蚀^[11-12]，同时由于裂陷的存在，研究区西侧边界灯三段及灯四段迅速减薄^[13]。

灯影期是扬子地台第一次碳酸盐台地发育期，灯影组下部海侵体系域和高位体系域中均发育藻白云岩，与下伏的陡山沱组形成较为明显的区别; 在灯影组上部地层中丘滩相以藻白云岩为主，局限台地相以泥晶白云岩、泥质白云岩为主。前人研究表明研究区属于丘滩相较为发育的台缘带，丘滩相发育了最有利的储集岩类，是优质储层发育的必要条件之一^[5-6]。

古地貌的恢复一直是沉积学研究中的重点和难点之一。目前比较常用的古地貌分析方法有沉积学分析方法、残余厚度法(简称残厚法)、印模法、高分辨率层序地层学法等。沉积学分析方法得到的结果重点表述的是沉积环境和沉积时地貌，无法表征后期岩溶作用对储层的影响，并且属于一种粗略的定性方法，很难精细地对古地貌单元进行划分; 高分辨率层序地层学法的难点在于剥蚀恢复，由于碳酸盐台地接受剥蚀时往往会因为地形因素导致剥蚀的不均一，并且灯影组埋藏较深，无法得到可信的剥蚀厚度，导致在实际应用时难度较大。同时由于三维地震资料的普及，大多数层位能够进行横向追踪，得到平面展布数据，相比于用钻井数据的古地貌恢复方法，残厚法、印模法在平面上拥有更好的分辨率，是更简便易行的操作方法。

前人在对灯影组古地貌进行恢复时，有采用残厚法的^[6]，但多数采用的是印模法^{[1, 9]}。印模法的理论基础是补偿沉积原理，首先在目的层上覆地层的界面中寻找合适的等时基准面，然后计算基准面与待恢复侵蚀面之间的厚度，通过这之间的沉积厚度描述古地貌形态。但是这种古地貌的恢复实际上仅仅考虑了岩溶作用对古地貌造成的影响，而忽略了沉积相在古地貌中的表征，从而基于传统印模法的古地貌恢复结果与实际测井结果不符合。

在高磨地区，灯四段整体上为碳酸盐局限台地相，西部靠近裂陷边缘区域发育台缘丘滩相，东部台内带主要发育潟湖和云坪等，同等条件下台缘带为高能带，沉积厚度较大，而相对低能的云坪、潟湖相沉积厚度较小^{[3, 11, 13]}。因此，这样的沉积基底和格局造就了灯四段沉积后(剥蚀前)的古地貌与沉积相展布基本一致，也即有利的丘滩相沉积区(高能带)往往也是高古地貌区，但同时也是高的剥蚀量发育区。所以高磨地区直接利用残余厚度来进行沉积相表征会出现很大的误差，需要在剥蚀量校正后再进行沉积相的表征。目前，针对岩溶地层剥蚀厚度恢复的方法很多，如泥岩压实趋势外推法、地层对比法、地热指标法、沉积速率法和旋回地层分析法等^[14-16]，但是这些方法大都是基于单井的剥蚀量恢复，而很难实现区域剥蚀厚量的恢复。此外，还有学者提出了基于三维地震数据的趋势厚度法^[17-18]，但由于高磨地区灯影组与上覆寒武系不存在明显的角度不整合，因此该方法也不适用。所以残厚法在高磨地区也无法很好地表征沉积古地貌特征。

前人研究表明，印模法能够表征研究区岩溶古地形和剥蚀程度，印模厚度大的地方表示古地形低、剥蚀程度相对小，印模厚度小的地方表示古地形高、剥蚀程度相对大^{[1, 9, 19]};而现今的地层残余厚度则是在厚度低的地方剥蚀量大，厚度大的地方剥蚀量小。因此，理论上是可以通过基于印模法的古地貌展布特征进行区域剥蚀量恢复，尤其是消除由于古地形导致的差异剥蚀量。鉴于此，本文提出了一种新的印模法+残厚法的沉积古地貌恢复方法，首先分别利用传统的印模法和残厚法求出印模厚度和残余厚度，然后采用公式(1)计算得到经剥蚀量校正后的相对沉积厚度。当残余厚度H₁变小，说明剥蚀量大，剥蚀量大的地区往往位于地势高的地貌，所以印模厚度H₂也变小，也就是说H₁与H₂具有同样的变化趋势，如此就可以指示原始的相对沉积厚度。

式中H—相对沉积厚度;

H₁—残余厚度，m;

H₂—印模厚度，m。

为了更好地表示该方法的原理，本文以高磨地区灯四段沉积储层为例，通过公式(2)计算了剥蚀前的寒武系底界位置(图 3)。寒武系底界(剥蚀前)仅具有相对意义，用于表征其与剥蚀后界面之间的差异，在剖面中的位置无实际意义，指示沉积古地貌时可观察相对沉积厚度H的变化特征与残余厚度H₁的变化特征之间的不同。

图 3

图 3 基于印模法+残厚法的古地貌恢复示意图 Fig. 3 Schematic diagram of restored paleogeomorphology based on impression method + residual thickness method (剖面位置见图 1) (section location in Fig. 1)

式中S—通过相对沉积厚度恢复的剥蚀前层位界面深度，m;

S₁—计算残余厚度时的底界面深度，m;

c—常数，用于表示剥蚀量的相对差异，取值

只需保证S的每一个值都大于S₁即可。

沉积相研究表明高石梯地区的原始沉积厚度(剥蚀前)总体应等于或大于磨溪地区^[3]，并且现今构造高石梯地区也属于高地貌地区，因此高石梯地区的剥蚀量必然大于磨溪地区。从图 3中可以较为明显地看出新方法表征的剥蚀量具有这一特征，说明新方法可以在一定程度上恢复由区域差异剥蚀对残余厚度造成的影响，更好地表征沉积古地貌特征。

印模法+残厚法的沉积古地貌恢复方法的核心思想在于恢复和抵消剥蚀量的影响，但是沉积地层剥蚀情况较复杂，有未剥蚀、部分剥蚀和完全剥蚀等情况。由图 3可知，该方法是利用基于印模法的岩溶古地貌间接地得到区域剥蚀量的相对值，主要适用于部分剥蚀区，只能抵消地层的差异剥蚀量。通常风化剥蚀在某个区块都是广范围存在，若某地区存在小块的未剥蚀地层，这类地层一般其原始沉积厚度较薄，本身也处于地貌的低部位，利用该方法得出的相对沉积厚度值也较低，虽然会在一定程度上加大这类地层的误差，但是相对沉积厚度的低值也能够反演其原始沉积厚度较低的特性; 也就是说，数值的误差虽然会客观存在，但是其反映的沉积地貌特征并无误。而在完全剥蚀地区，也就是残余厚度几乎为零的地区，无法得到相对沉积厚度，所以该方法并不适用。

因此，本文认为印模法+残厚法的沉积古地貌恢复方法主要适用于部分剥蚀的地区。研究区灯影组尖灭线的西侧为沉积欠补偿区，灯四段沉积减薄或无沉积，研究区其他大部分地区为部分剥蚀; 所以在排除掉尖灭线外的地层后，该方法能够用于高磨地区的古地貌恢复。

无论是残厚法还是印模法，想要取得较准确的结果，等时基准面的选取都是重点之一。本次研究中残厚法使用的等时基准面是灯三段底界面，这个界面是一个比较稳定且易追踪的等时界面，并且灯三段及灯四段为一完整的海侵海退连续沉积旋回; 此外，灯三段作为一个海侵时期形成的泥岩沉积，其地层厚度在盆地中相对稳定且较薄，导致灯四段底界面不易追踪而灯三段底界面全区易追踪，故选用灯三段+灯四段的厚度来计算残余厚度^[12]。本次研究中印模法选取的等时基准面是沧浪铺组顶界面(龙王庙组底界面)，因为寒武系筇竹寺组—沧浪铺组沉积时期为补偿沉积期，对灯影组的剥蚀古地貌基本填平补齐^[20]，并且该时期区域构造运动相对稳定^[21]，在地震资料中也较易追踪。

基于上述分析，利用研究区内三维地震解释成果，经时深转换，就可以得到印模厚度图及残余厚度图(图 4a、b)。印模厚度图(图 4a)指示了寒武系沉积前的岩溶古地貌，台缘带(裂陷槽东侧)地貌总体较平缓，呈现明显的南北成块且由西向东减薄的趋势，表明灯影组的剥蚀厚度也存在明显差异，高石梯地区剥蚀量总体高于磨溪地区，且剥蚀量由西向东逐渐较小。从残余厚度图(图 4b)中可以看出，研究区地层厚度总体上从西到东呈条带状变小的趋势，磨溪地区的厚度明显高于高石梯地区，残余厚度最大处位于MX47井—MX118井附近，与灯四段的沉积相平面展布存在明显的出入。因此，研究区岩溶地貌虽然总体平缓但依然存在较明显的差异剥蚀，故单纯的印模法和残厚法都无法准确地指示古沉积环境。

图 4

图 4 基于印模法+残厚法的古地貌平面图 Fig. 4 Plane of paleogeomorphology based on impression method + residual thickness method (a)寒武系底—龙王庙组底印模厚度; (b)灯四段残余厚度图; (c)沉积古地貌图

在此基础上，可通过公式(1)得到相对沉积厚度(图 4c)。通过对比分析，不难发现相对沉积厚度与残余厚度的展布规律基本一致，依然呈现由西向东地层逐渐减薄的趋势，表明该方法是对残厚法的一种修正，其结果是可行的; 最大的区别在于高石梯地区相对沉积厚度相对于磨溪地区出现了明显增大，克服了传统残厚法无法同时准确刻画高石梯地区和磨溪地区古地貌的局限性，表明该方法在一定程度上恢复了因构造运动导致的差异剥蚀厚度，能更准确地反映地层的古沉积环境。总的来说，沉积古地貌图显示新方法能够一定程度上恢复因为部分剥蚀带来的地层厚度变化，可更准确地指示沉积相平面展布。

前人研究表明灯四段为碳酸盐局限台地相，台缘地区往往是高能地区，沉积地层厚度大，是台缘丘滩相的主要分布区域^{[1, 3, 9, 12-13, 19]}。从图 4c中可以看到，高石梯地区与磨溪地区的西侧条带均为地层厚度较大的地区，也就是台缘丘滩相发育的区域，研究区东侧则为局限台地相发育的地区，这与前人的单井沉积相研究结果一致^[22-23]，表明该方法有效解决了高石梯地区与磨溪地区的区域差异剥蚀量的问题。同时，基于过MX47井的古地貌恢复示意图(图 5)可知，利用新的古地貌恢复方法得到的沉积古地貌表明MX47井区依然为残余厚度最大的区域，但是在该井区测试产量并不高，储层厚度也较小，与地层厚度越大储层质量越好的思路相悖，表明该方法仍然无法完全消除差异剥蚀带来的误差，有必要进行进一步的对比与校正分析。

图 5

图 5 过MX47井地震剖面(左)及古地貌恢复示意图(右)(剖面位置见图 1) Fig. 5 Seismic section across Well MX47 (left) and schematic restoration of paleogeomorphology (right) (section location in Fig. 1)

为此，在上述古地貌恢复的基础上，着重对过MX47井区的地震剖面(图 5)进行解剖，分析发现MX47井区灯一段及灯二段厚度明显较薄，并且在灯三段底界面上可见超覆点。这说明灯三段开始沉积时，MX47井区处于水体可能较深的部位，并不属于有利的台缘带沉积区。同时前人研究表明，研究区灯四段尖灭线的西侧，灯三段及灯四段在部分地区无沉积或沉积薄层条带状硅质岩和浊积灰岩、条带状硅质灰岩夹白云岩，均指示了相对深水、欠补偿的裂陷沉积环境^[24]。鉴于此，可断言MX47井区实为深水斜坡沉积区，也就是说这一井区属于台缘带发育区假象，这一区域的相对沉积厚度高值不能指示其属于最有利的丘滩相发育区域。

前人研究认为，灯影组上部(灯三段+灯四段)继承了灯影组下部(灯一段+灯二段)的沉积格局^{[3, 10-11, 21]}，故可利用灯影组上部沉积前古地貌(即灯影组下部的岩溶古地貌)来修正MX47井区的沉积古地貌假象区。为此，本文参考上述灯四段古地貌恢复方法及等时基准面的选取原则，采用灯一段+灯二段残余厚度来恢复灯影组下部的岩溶古地貌(图 6)。研究区西侧沉积洼地内地层厚度最小，残余厚度总体呈现北厚南薄的特征，研究区内存在两个坡折带，将研究区划分为3个残余厚度较大的区域，位于灯四段尖灭线附近的台缘带地层厚度也小于东侧。按Mayer等对岩溶台面系统的划分方案^{[1, 25]}，MX47井区为岩溶洼地发育区，也就是说，在灯三段及灯四段开始接受沉积时，该区域地势较低，最先接受沉积，导致该区域沉积了研究区内最厚的地层。进而，可基于研究区灯影组纵向的沉积继承性特征，利用灯影组下部岩溶古地貌图对灯四段沉积古地貌进行校正处理与综合评价。

图 6

图 6 灯影组下部岩溶古地貌图 Fig. 6 Karst paleogeomorphology of the lower part of Dengying Formation

通过前人对高磨地区大量的岩溶古地貌研究可以知道，该地区的灯四段总体均为一个有利的岩溶古地貌发育区域^{[1, 9, 12, 26-27]}，因此古地貌对储层的控制作用实际上体现在沉积相对储层影响上。通过相对沉积地层厚度的恢复可以得到台缘丘滩相的展布范围。依据前人研究，沉积相与储层的发育具有相当紧密的联系，藻白云岩构成的丘滩亚相最有利于储层发育^[6]，在这类沉积相中由于沉积作用可以形成许多的原生粒间孔和格架孔洞等早期孔洞，这些早期孔洞为后期岩溶作用提供了坚实的物质基础^{[6, 28-31]}。

在具体划分丘滩相展布范围时，沉积古地貌图(图 4c)指示MX47井区具有“异常”的沉积特征，结合灯二段岩溶古地貌的恢复，可以得知该井区是在岩溶洼地上沉积而来，沉积水体较深，不属于有利的沉积相带区域。因此，本文结合灯四段沉积古地貌图(图 4c)指示的丘滩相展布范围，以及灯二段岩溶古地貌图(图 6)指示的岩溶洼地展布区域，对高磨地区有利储集相带进行划分(图 7)。最有利的储层发育相带为研究区西侧呈条带状展布的台缘丘滩相发育区域，其储层质量最好，为Ⅰ类有利储集区，与测试产量结果基本相符。MX47井区与其他台缘丘滩地区相比，岩石储集性能较差，故将其划为Ⅱ类区。研究区东侧为局限台地展布的区域，其储集性能最差，储层发育可能性较低，故将其划分为Ⅲ类区。

图 7

图 7 高磨地区储集相带分布图 Fig. 7 Distribution of reservoir facies in the Gaoshiti-Moxi area

利用印模厚度与剥蚀量之间的联系，本文提出了一种基于印模法+残厚法的沉积古地貌恢复方法，力求消除剥蚀量对残余地层厚度的影响。新方法表明高磨地区有利储集相带的展布受到沉积古地貌的控制，研究区西侧地层厚度较大，是台缘丘滩相发育区，研究区东侧则为局限台地相发育区。

本次研究发现MX47井区在灯二段沉积末期为岩溶洼地，继承性的填平补齐沉积导致灯三段及灯四段具有较大的沉积厚度，所以该区域不属于有利储集相带的展布区域。这一认识修正了前人岩溶古地貌研究结果中对该区域的误解。

新方法主要是针对研究区碳酸盐岩的沉积特征提出的，若在其他地区或者陆相地层中使用，则需在沉积相分析的基础上注意印模厚度和残余厚度所表征的地质意义，同时也应仔细分析原始地层厚度与沉积相之间的关系。