潘 磊，唐德海，李让彬，邹玉涛，张文睿

(中国石化勘探分公司，四川 成都 610041)

0 引 言

四川盆地中二叠统茅口组勘探不断取得重大突破[1]，早期茅口组勘探以岩溶缝洞型储层为主[2]，2016年，涪陵地区南部T6井于茅口组三段钻遇23.0 m热液白云岩，测试获日产气量为11.08×104m3/d。但热液白云岩的发育及展布具有非常强的非均质性，预测难度大。前人研究多专注于“断控热液”[3]以及热液白云岩成因机理的微观研究[4-6]，认为只要存在基底断裂，热液白云岩必然发育，与勘探实际吻合度较差。该文在钻井资料的基础上，运用“断控沉积”的理论思路，依据岩性组合特征及沉积演化序列，对茅三段地层进行精细划分，分析沉积地貌与热液白云岩分布的关系。开展基底断裂与沉积演化的关系研究，进一步分析了断裂样式对白云岩石化程度的影响，从微观、宏观角度落实了涪陵地区茅三段热液白云岩的展布规律，为有效预测涪陵地区茅三段热液白云岩的分布提供重要的指导依据[7-8]。

1 地层与沉积地貌分析

通过调研大量钻井资料，结合近期完钻的探井数据，开展涪陵地区茅三段地层精细划分，分析了地层厚度变化与沉积地貌的关系，以及沉积地貌对热液白云岩发育的影响。

1.1 地层特征

涪陵地区茅三段地层顶界沉积一套灰色泥晶灰岩，与上覆吴家坪组的黑色泥岩不整合接触；地层底界沉积深灰色泥岩、灰岩，与下伏茅二段的灰色灰岩整合接触。通过大量老井资料复查，结合涪陵地区T6、T601、T7井，依据层序地层学及沉积演化规律对茅三段地层进行精细划分，将茅三段纵向上划分为5个小层，依次对应划分了5个沉积旋回(图1)。白云岩主要发育在1、2、3小层，主要分布在靠近涪陵南部15-1、15-2号基底断裂的W67、T6、T7、T601等井以及涪陵北部16号基底断裂附近的P1—J1井。

图1 涪陵地区茅三段地层对比Fig.1 The stratigraphic comparison of the Member 3 of Maokou Formation in Fuling Area

第1小层：地层厚度为5.0～22.0 m，涪陵地区W67井岩性为白云岩，自然伽马曲线形态表现为低幅低值、箱状，表明在1小层沉积时期，卧龙河地区水动力条件强，为高能沉积环境，台内生屑滩发育，受到热液影响，生屑滩发生白云石化。涪陵地区Y1井岩性以灰质白云岩为主，自然伽马曲线形态表现为高幅中值、箱状，表明Y1井在该时期水体能量相对较高，具备发育生屑滩的地质条件。T6、T601、T7井及涪陵北部P1井，岩性以深灰色灰岩为主，底部为灰黑色泥岩，自然伽马曲线形态表现为高幅中高值、漏斗状，为水体较深的低能沉积环境。

第2小层：地层厚度为8.0～22.0 m，卧龙河地区岩性为灰色泥晶灰岩、含泥灰岩，自然伽马曲线形态表现为低幅中高值、箱状-漏斗状，反映该地区水体稳定，能量较弱。涪陵地区Y1井沉积一套灰色—深灰色生屑灰岩，自然伽马曲线形态表现为中值、箱状，生屑滩发育。T6井下部岩性以深灰色灰岩为主，自然伽马曲线值形态表现为高幅中高值、锯齿状，水动力较弱，为滩间沉积亚相；上部发育为深灰色—灰色、0.5～1.0 m薄层状的白云岩(镜下见细晶结构)，自然伽马曲线形态表现为低幅低值、箱状，水体能量较高，生屑滩发育，但受热液影响程度弱，局部白云石化。T601、T7井岩性为深灰色泥晶灰岩，自然伽马曲线形态表现为低幅中值、箱状，为低能沉积环境。涪陵北部T2—P1—C55—J1井岩性主要为深灰色灰岩，表明该地区水体相对稳定且低能。

第3小层：地层厚度为7.0～22.5 m，卧龙河地区沉积岩性与第2小层相同。T6、T601、T7井岩性为灰色含生屑白云岩(镜下见残余生屑幻影)、硅质白云岩、粉晶-粗晶白云岩宏观岩心及成像测井资料见大量裂缝及溶蚀孔洞，镜下见晶间孔(图2)，自然伽马曲线形态为低幅低值、箱状，为高能沉积环境。涪陵北部J1、P1井发育白云岩，但岩性整体相对致密。

图2 涪陵地区T6井茅三段白云岩储集空间Fig.2 The dolomite reservoir space of the Member 3 of Maokou Formation in Well T6, Fuling Area

第4～5小层：地层厚度为22.0～44.0 m，该时期涪陵地区整体为台地均一化沉积期，水体稳定，岩性以灰色灰岩、致密生屑灰岩为主，自然伽马曲线形态表现为低值、箱状。

1.2 沉积地貌分析

利用钻井资料，结合地震资料，编制茅三段地层厚度图(图3)。茅三段地层厚度为50.0～100.0 m，具有“西陡、东缓”、“南厚、北薄”的特点。图3揭示了涪陵地区茅三段发育2个沉积中心，即涪陵南部W67—GX1—Y1—T6井、北部P1—C55井一线，地层厚度均在88.0 m左右；同时，茅三段发育了2个沉降中心：即L3—C54井一带、F1井以北地区，地层厚度为60.0～70.0 m。地层厚度变化在一定程度上反映了茅三段沉积时期的地貌差异。涪陵地区发育了15-1、15-2和16号3条基底断裂，15-1和15-2号基底断裂发育于涪陵南部W67—Y1—T6井一带，16号基底断裂发育于涪陵北部P1—C55井一带。受3条基底断裂影响，在涪陵及邻区形成一系列地堑、地垒结构，控制了茅三段早期的台洼相间的地貌格局，呈现“两隆两洼”的分布形态(图4)。地貌高部位即隆起区多成为后期的高能相带发育区，且隆起带靠近15-1、15-2和16号基底断裂，生屑滩更容易受到地下热液的溶蚀和交代作用，发生白云石化作用，成为白云岩发育和分布的有利地带。

2 沉积演化与白云岩发育

2.1 沉积背景

四川盆地茅口组经历了稳定沉积期、差异沉积期、拉张裂陷沉积期[9-10]，茅口组沉积早期继承了栖霞组碳酸盐岩台地沉积格局，沉积晚期，受峨眉地裂运动影响，伴随着强烈的拉张构造应力作用，蓬溪-武胜台洼和开江-梁平陆棚初具雏形(2个低洼带)，台洼两侧和陆棚边缘为高能浅滩发育有利带。茅三段沉积时期，四川盆地东北部沉降剧烈，沉积环境由开阔台地相演变为台地边缘相，而川东南地区则为碳酸盐岩缓坡沉积，由南向北依次发育内缓坡、中缓坡、外缓坡沉积相(图5)。地幔深部的热液沿着深大断裂向上运移，在其向上运移的过程中将生屑滩灰岩交代或将早期细粉晶白云岩重结晶，形成热液白云岩。

2.2 基底断裂控制沉积演化

茅三段为中缓坡沉积环境，发育滩间、生屑滩与浅滩亚相。涪陵地区茅三段纵向上发育3期生屑滩，滩体具有“纵向叠置，横向北迁”的特征。通过对基底断裂的构造发育特征及其成因[11-12]分析发现：基底断裂活动的时空差异，控制了白云岩的发育期次。15-2号基底断裂在第1小层活动强烈，其附近的卧龙河地区白云岩发育，15-1和16号基底断裂在第2和第3小层进入活跃期，川东南涪陵地区开始发育白云岩，在此基础上，建立了涪陵及邻区茅三段沉积演化模式[13-15](图6)。

图6 涪陵及邻区茅三段沉积演化模式示意图Fig.6 The schematic diagram of the sedimentary evolution model of the Member 3 of Maokou Formation in Fuling and adjacent areas

第1小层沉积时期，涪陵邻区卧龙河一带地貌较高，生屑滩发育。15-2号断裂在此时期活动强烈，生屑滩易发生白云石化，因此，W67井地区在该时期发育厚层白云岩。涪陵地区该时期地貌相对低洼，为滩间—洼地亚相沉积。第2小层沉积时期，经历了短暂的海侵之后，海水逐渐向北退去，生屑滩亦随之向北西方向迁移至Y1井一带。随着滩体规模向北西方向不断扩大，Y1井北侧的T6井附近古地貌逐渐变高，开始发育生屑滩。涪陵北部P1—J1井一带，如T2井靠近16号基底断裂坡折带附近(蓬溪-武胜台洼雏形北侧)的地貌高部位也发育生屑滩。该时期15-1和16号基底断裂开始进入活跃期，靠近此2条断裂且地貌较高的T6井和J1井的生屑滩开始发生白云石化，沉积薄层的白云岩。T7、T601井在该时期地貌较低，为滩间亚相沉积。至3小层沉积时期，随着海平面进一步下降，T6井地区滩体规模达到最大，浅滩向西延伸至T7井，向北扩大至T601井，台内洼地北侧(P1井—J1井)滩体也持续发育，向北东推进。该时期15-1和16号基底断裂活动最强烈， T6、T601、T7井地区白云石化程度高，沉积厚层—块状白云岩。J1、P1井亦发育白云岩，但多与灰岩薄互层，白云石化程度较T6、T601、T7井弱。至第4～5小层沉积时期，涪陵及邻区为台地均一化时期，水体稳定，区域上沉积一套稳定的灰色—深灰色灰岩。

生屑滩是后期热液白云岩发育的重要物质基础[16-17]，基底断裂对茅三段早期沉积地貌的影响控制了生屑滩的发育和展布，进而影响了白云岩的发育和展布。同时，15-1、15-2和16号基底断裂空间的活动期次控制了白云岩的发育期次，是造成白云岩展布非均质性强的重要因素。滩体的沉积演化和基底断裂的活动时空差异共同控制了涪陵地区茅三段热压白云岩的发育和展布。

3 基底断裂与白云岩发育

涪陵地区T6、T7、T601、P1井的钻探揭示，热液白云岩的发育、沉积构造(单层厚度)及展布具有极强的非均质性，影响其发育的因素较为复杂。古地貌、沉积演化、基底断裂活动期次影响热液白云岩的发育和展布，对探区多口探井茅三段沉积岩性和基底断裂的分析发现，断裂与钻井的间距以及断裂的样式也不同程度对白云岩的发育分布产生一定影响。

3.1 断裂影响白云岩分布

早期研究认为涪陵地区茅三段只要存在基底断裂，断裂附近及周边热液白云岩必然发育，距离基底断裂越近，白云岩越发育。对涪陵及邻区17口探井茅三段白云岩发育情况进行统计，结果显示，基底断裂仅是热液白云岩发育的必要条件，但基底断裂发育带不一定发育热液白云岩。

对比涪陵南部地区T6井和T601井，212井热液白云岩均受15-1号基底断裂影响，T601井距离15-1号断裂1.5 km，白云岩厚度为12.0 m，T6井距离15-1号断裂5.3 km，白云岩厚度为23.0 m。邻区G1井和G2井也受控于15-1号基底断裂，G1井距离15-1号断裂0.1 km，不发育白云岩，G2井距离15-1号断裂3.1 km，白云岩厚度为23.0 m。C8井和C4井同样受控于15-1号基底断裂，C8井距离15-1号断裂8.0 km，白云岩厚度为27.5 m，C4井距离15-1号断裂4.1 km，白云岩厚度为14.1 m。

在受16号基底断裂控制的涪陵北部地区，P1井距离16号基底断裂3.6 km，白云岩厚度为3.0 m，J1井和C55井距离16号基底断裂分别为9.1、18.1 km，白云岩厚度分别为8.0、9.1 m(表1)。

在同一古地貌单元内(分别位于15号或16号基底断裂控制的有利相带内)，基底断裂与钻井的间距和热液白云岩发育程度没有必然的联系，并非距离基底断裂越近白云岩越发育。但基底断裂与钻井间距大于25.0 m，生屑滩基本不再发生白云石化。

3.2 断裂样式与白云石化

表1、2为基底断裂与井间距和白云岩发育情况的统计。由表1、2可知，受15-1、15-2号基底断裂影响的涪陵南部地区白云岩明显比受控于16号基底断裂控制的北部地区更为发育。对比涪陵南部T6、C8井和北部的T2井，T6井和C8井与基底断裂距离均大于T2井与基底断裂的距离，但T6井和C8井的白云岩厚度远大于T2井。图3和图4表明涪陵南部和涪陵北部古地貌差异相对较小，沉积环境相似，但15-1、15-2号基底断裂样式与16号基底断裂存在明显差异(表2)，分析认为：断裂样式的差异影响生屑滩的白云石化程度，是造成白云岩发育的非均质性强的重要因素。

表1 15-1、15-2号基底断裂与井间距和白云岩发育情况统计Table 1 15-1、15-2The statistics of basement tifts, well spacing and dolomite development

表2 16号基底断裂与井间距和白云岩发育情况统计Table 2 16 The statistics of basement tifts, well spacing and dolomite development

15-1和15-2号基底断裂呈NW向展布，左行右阶走滑断裂特征。构造样式以张剪半花状为主，发育小型地堑，破碎带宽度大。上构造层：压扭挤压构造为主，NW向展布；中构造层：张剪半花状为主，发育小型地堑；下构造层：压剪半花状为主，发育小型压隆；深部构造层：直立平移断裂为主。16号基底断裂断面直立、断距较小，向上断至二叠系顶部，破碎带宽度小。高角度走滑断裂带有利于深部热液流体远距离垂向运聚[18]，16号基底断裂断面相较15-1和15-2号基底断裂平直、断距小，地层深部热液流体运聚能力较差，导致涪陵地区北部滩体白云石化程度比南部弱。

表3为陪陵地区基底断裂样式，由表3可知，在同一地貌单元内，15-2号断裂的断距比15-1号断裂大，因此，受15-1号影响的T6、T7、T601井和受15-2号影响的W67井白云岩的单层厚度存在差异。W67井茅三段白云岩厚度为22.0 m，T6井为23.0 m。厚度数据显示，W67井白云岩发育程度比T6井差，但W67井22.0 m白云岩为连续沉积的块状构造，T6井连续沉积的块状白云岩厚度为12.0、4.0 m不等，T601井连续沉积的块状白云岩仅为8.0 m，T7井仅为7.3 m，多为中层及薄层状沉积。分析认为T6、T7、T601井生屑滩白云石化过程断续，程度明显较W67井弱，勘探实践也证实W67井的白云岩厚度及储层均比T6、T601、T7井发育[19-26]。

表3 涪陵地区基底断裂样式特征

4 有利勘探区带预测

通过对沉积地貌、沉积演化及基底断裂与白云岩发育的关系分析，结合地震预测方法，涪陵地区茅三段优选出2个有利勘探区(图7)。Ⅰ类有利区：受15-1号和15-2号基底断裂控制的T6—T7—T601—GX1—Y1井一带。目标区内茅三段钻遇热液白云岩情况见表1、2，W67井测试获日产天然气8.60×104m3/d，T7井获日产天然气2.17×104m3/d，T601井获日产天然气2.05×104m3/d，C4井获日产天然气9.30×104m3/d。Ⅱ类较有利区：受16号基底断裂控制的T2—C55—J1—P1井区，有利区内钻遇热液白云岩厚度见表1、2，其中，T2井测试获日产天然气2.70×104m3/d。

5 结 论

(1) 依据层序地层学及沉积演化规律将茅三段精细划分了5个小层，热液白云岩发育于1～3小层，4～5小层为台地均一化时期，不发育白云岩。

(2) 15-1、15-2和16号基底断裂控制了涪陵地区茅三段早期的“台洼分异”沉积格局，涪陵南部和北部2个隆起带(沉积地貌高部位)为生屑滩发育有利区，为热液白云岩的发育提供良好物质基础。

(3) 基底断裂是热液白云岩发育的必要条件，但二者不存在必然的关系。热液白云岩的发育必须以基底断裂为前提和基础，但其发育程度和基底断裂与钻井的距离不成正比关系。基底断裂样式也是热液白云岩发育的重要影响因素，15-1、15-2和16号基底断裂样式差异导致涪陵地区南北两侧白云岩发育程度差异。基底断裂活动的时空差异是白云岩纵向发育期次。

(4) 影响热液白云岩的发育和分布因素复杂，非单一因素控制。首先以基底断裂为前提，其次具备沉积地貌高部位的有利相带，同时叠合相对复杂的断裂发育样式带，为连续沉积的白云岩的发育和展布区，优选出T6—T7—T601—GX1—Y1井区和T2—C55—J1—P1井区2个有利区带。