郑 超，王宇峰，汤兴宇，胡 欣，孙志昀

(中国石油西南油气田分公司，四川 江油 621709)

0 引 言

川西北地区下二叠统勘探始于1970年的河湾场构造，多口井在茅口组获工业气流，栖霞组只作为兼顾勘探层系，因而未获得重大突破[1]。ST1井栖霞组完井测试获得日产气达87.6×104m3/d，表明了双鱼石构造栖霞组巨大的勘探开发前景。通过建立层序地层格架，进而分析沉积展布特征是勘探开发工作的基础。前人对川西北地区栖霞组做过大量研究：胡明毅[2]对整个四川盆地进行了研究，将栖霞组划分为2个三级层序，并认为每期旋回的周期相同；魏国齐[3]认为川西地区为碳酸盐岩镶边台地沉积体系，并对亚相类型进行了总结；苏旺[4]研究了整个川西地区，将栖霞组划分为1个三级层序，识别出开阔台地相以及台地边缘相；梁宁[5]认为川西北地区发育缓坡台地沉积模式；黄涵宇[6]将整个四川盆地梁山组、栖霞组作为研究对象，并将其划分为3个三级层序，川西北地区发育碳酸盐岩开阔台地以及台地边缘相。虽然近年的研究成果对川西地区整体沉积相认识趋于统一，但因与ST1井相邻的ST3井测试产量只有41.6×104m3/d，因此，针对双鱼石地区的研究存在如下问题：①各学者因资料掌握度及侧重点的不同，对层序地层的划分尚有分歧；②由于前人研究区域较大，致使对双鱼石地区的滩体刻画不够精细，不能满足现阶段勘探开发的需要。鉴于上述原因，在前人研究的基础上，综合野外露头、钻井、测井及地震资料，建立层序地层格架，并在格架内分析沉积体系特征，以期为双鱼石地区下一步油气勘探提供指导。

1 区域地质概况

川西北地区处于松潘-甘孜褶皱带与川中地块之间，包括龙门山逆冲推覆带和川西断褶带2个二级构造单元，川西断褶带由射箭河-潼梓观高带、中坝-双鱼石高带以及武都-重华凹陷带3部分组成。双鱼石构造带位于川西断褶带西北缘，属于中坝-双鱼石高带的次一级正向构造单元，北西面与射箭河-潼梓观高带相连，南东面与剑阁-梓潼坳陷带相邻[7]。受加里东运动古隆起的影响，双鱼石地区整体抬升，早二叠世开始，构造作用明显加剧，继承性沉积的栖霞组因云南褶皱运动形成了多个被断层切割，走向为北东—南西向的断块、断鼻构造带[8]。研究区地层厚度较为稳定，栖一段厚度约为50～60 m，岩性为泥质灰岩、泥晶灰岩；栖二段厚度约为60～70 m，岩性以细—中晶白云岩、豹斑灰岩、亮晶灰岩为主。栖霞组与上覆茅口组、下伏梁山组均为整合接触。

2 层序地层分析

2.1 层序级次的确定

为了准确建立栖霞组层序地层格架，首先需明确其在四川盆地中的级次。调研前人研究资料[9]，四川盆地的演化过程可分为6个旋回期：扬子旋回、加里东旋回、海西旋回、印支旋回、燕山旋回以及喜山旋回，可识别为一级层序，对应6个巨旋回。栖霞组发育于海西旋回，海西旋回在四川盆地响应为泥盆纪末的柳江运动、石炭纪末的云南运动和早二叠世末的东吴运动3个阶段，可划分为二级层序，对应3个超长期旋回(图1)。据此对栖霞组地层进行三级层序划分。

2.2 层序及体系域界面的识别

早二叠世初，双鱼石地区气候温和，受云南运动的影响，海水开始加深，加之区域构造稳定，使得沉积环境由梁山组的碎屑岩沉积转换为栖霞组的碳酸盐岩沉积[10]。

盆地西北缘龙门山推覆带因古断裂活动而下陷[11]，断裂东侧的下盘在正断层作用下发生掀斜抬升作用。栖霞组早—中期，由于构造抬升速率较海侵速率慢，整体为海侵沉积；而栖霞组中—后期，由于构造活动加强，双鱼石地区抬升速率大于海侵速率，整体表现为海退沉积。根据野外露头、钻井、测井以及地震资料，将栖霞组划分为2个三级层序(SQ1与SQ2，对应的层序界面为SB1、SB2及SB3)、4个体系域以及2个海泛面(MFS1、MFS2)(图2)。

图2 栖霞组ST1井单井层序地层及沉积相分析

层序界面在野外露头上识别为岩性、岩相转换面。以旺苍王家沟剖面为例，栖霞组整体厚度约为110 m，SQ1与SQ2厚度相近，SQ1整体表现为浅灰色泥晶生屑灰岩；SQ2发育灰白色亮晶生屑灰岩。SB1与下伏梁山组为整合接触，岩性由陆相薄层泥页岩转变为海相薄—中层泥晶生屑灰岩；SB2表现为薄—中层泥晶生屑灰岩到中—厚层亮晶生屑云岩的转变；SB3则为中—厚层亮晶生屑灰岩与眼球眼皮构造灰岩的转换面。体系域的分界面(海泛面)在露头中表现为层理最薄处及泥质含量最高处。

钻井及测井剖面中，层序界面以岩性转换面、曲线异常凸起面以及曲线叠置样式的变化为特征。如ST1井SB2处，岩性由泥晶藻屑灰岩转变为亮晶生物屑灰岩，自然伽马曲线由进积变为加积，且API降到最低，表明泥质含量先降低再增高，沉积由海退开始向海进转变，结合电阻率曲线的突变响应，将该处划为层序界面。海泛面即海水最深时期对应的海平面，因而泥质含量最高，可根据自然伽马曲线API值最高处作为划分依据，将栖霞组划分出4个体系域(图2)。

栖霞组地层较薄，在地震剖面中层序界面以波阻抗差异而形成的中强—强反射轴为识别标志。在过ST1井的地震剖面中，通过同向轴特征结合ST1井单井层序划分后在地震剖面中的标定可以看出井、震层序界面具有较好的对应关系。SB1因泥岩转变为灰岩，反射系数较大，因而表现为强振幅；SB2、SB3为灰岩与云岩之间的转换，反射系数相对较低，因而表现为中强振幅。

2.3 层序特征

SQ1与栖一段对应，厚度约为50～60 m，目的层内广泛发育且沉积厚度稳定。ST1、SY001-1井岩性为灰白色泥晶生屑灰岩；ST3井发育灰白色泥晶生屑灰岩，局部夹泥质灰岩，反映ST3井沉积区水体相对更深，整体呈南东高、北西低的特点。自然伽马曲线为齿化箱形，沉积环境整体稳定，局部波动，相对于SQ2，SQ1的API较高，表明SQ1水体深度大于SQ2。海泛面位于沉积中—后期，说明海进沉积期长于海退沉积期。发育开阔台地相，以泥灰质开阔海微相为主。层序界面SB1、SB2均为岩性转换面，自然伽马曲线及电阻率曲线均有异常响应。在地震剖面中，SB1反射面以中频、强振幅、连续性高为特征；SB2处的同相轴具有中频、中强振幅、反射较连续的特征。

SQ2与栖二段相对应，厚度约为60～70 m，研究区内广泛发育且厚度稳定。ST3井、ST1井以及SY001-1井发育灰白色亮晶生屑灰岩及薄层细—中晶白云岩，表明该沉积期海水整体较浅，水体能量较高。自然伽马曲线呈微齿化箱形，沉积环境稳定，由于API值整体低于SQ1，体现了其水体较浅的特征。海泛面发育于旋回早—中期，印证了SQ2经历了短时间的海进和长时间的海退。发育台地边缘相，以生屑台缘滩、灰质滩间海及云坪为主要沉积微相。层序界面SB3为岩性转换面，自然伽马曲线为异常凸起，声波时差曲线表现为叠置样式的改变。在地震剖面中，SB3具有中低频率、中强振幅、反射较连续的特征。

2.4 层序地层格架下沉积演化分析

准确建立层序地层格架是研究沉积相纵向演化规律及地层对比的基础，对有利区域的划分具有重要意义。此次研究是在野外露头层序划分的基础上，结合单井及地震剖面层序分析所建立的三级层序地层格架，并详细分析了层序地层格架下各体系域内滩体的发育、演化特征(图3)。SQ1时期，由于川西断褶带被抬升的速率低于海平面升高的速率，因而主要发育海进体系域。泥晶生屑灰岩以及泥质灰岩的岩性组合表明沉积期间水体能量较低，发育开阔海微相，滩体不发育。SQ2时期，川西断褶带被抬升的速率加快，高于海平面升高的速率，因而主要表现为海退旋回。海进体系域沉积期，岩性从泥晶生屑灰岩变为亮晶生屑灰岩，水体能量加强，ST3井区台缘滩微相开始发育，整体为微齿化箱形的自然伽马曲线，反映水体能量稳定；海退体系域沉积期，ST1井与SY001-1井区也开始发育台缘滩微相，ST1井和SY001-1井区沉积的滩体上覆于海进体系域发育的亮晶生屑灰岩之上，并且由于海退体系域中多发育细—中晶白云岩，较高的水体能量环境使形成的滩体厚度较海进体系域沉积期形成的滩体更大、分布范围更广，因而表明海退体系域更利于滩体的发育。

3 沉积相平面展布分析

研究区井位较少且分布较为集中，运用单因素法不能对沉积相带进行准确划分，利用地震属性分析技术对平面相展布特征进行刻画是行之有效的方式。栖霞组SQ1储层不发育，因此，主要针对储层发育区SQ2进行沉积展布分析。

结合栖霞组地质特征，提取瞬时振幅、瞬时频率以及瞬时相位3种基本属性进行敏感度和匹配度分析，认为3种基本属性之间匹配合理且以振幅类属性效果最佳[12-13]，振幅类属性与地层反射系数相关，可反映地层的岩性差异、孔隙特征等[14]。SQ2岩性相近，优选更为敏感的属性是研究的关键。根据已有岩心资料，通过测量各岩心平均速度与平均密度，建立了楔状体正演模型。通过该正演模型可以看出，白云岩储层段的响应特征为宽缓波谷，与已钻井储层段的地震反射特征吻合较好，说明该正演模型是正确的。

图3 栖霞组层序地层格架下连井相

研究区发育台地边缘相，储集相带为台缘滩微相，取心资料显示储集岩主要为细—中晶白云岩和残余砂屑白云岩，次为云质豹斑灰岩和生屑灰岩。前人研究表明[15]，双鱼石地区的白云岩早期是由准同生混合水白云化作用而形成，规模较小且分布局限；到早二叠世晚期，受东吴运动地壳抬升的影响，栖霞组SQ2储层长时间处于咸淡水混合带中，形成规模化白云岩层。结合古地貌特征，白云化作用发生于出露水面的滩体高部位，因而白云岩集中发育区即为滩体发育区，并且由于滩体发育区水动力较强、泥质含量低，致使岩性质地较脆，在构造作用中易产生裂缝。因此，结合振幅类属性特性可知，当岩层内有孔洞(白云化作用)或者缝隙(构造作用)时，波谷的能量会降低，形成弱振幅响应[16]。据此特性可识别白云岩发育区。利用最小振幅属性，对孔洞、裂隙最发育的区域进行识别，从而推测整个滩体的展布特征，并运用Strata软件geoview模块沿栖霞组顶界面以30 ms为时窗提取最小振幅属性切片。

由于研究区断层发育且最小振幅属性受裂隙影响较大，因此，在刻画沉积展布特征时应考虑断层因素，叠合SQ2最小振幅属性切片及相干属性切片(图4a)可知，研究区南西部振幅相对较弱，红色至黄色的中—低能区为中—弱振幅响应，利用钻井岩心及录井岩性资料标定可知，该区域白云岩发育，识别为滩缘微相；滩缘内部的黄色至绿色低振幅区推测为白云岩更发育的滩核微相；靠近滩缘边界的黄色至绿色区域则因断层发育表现为低振幅值；滩体之间发育的滩间海微相响应为浅蓝色的中—高振幅区；结合古地貌推测滩体南部深蓝色至紫色中高—高振幅区为开阔台地相的开阔海亚相(4b)。

图4 栖霞组SQ2最小振幅属性切片及平面展布特征

4 有利区域预测

前人研究表明，川西北地区栖霞组气藏气源主要来自中二叠统及其下伏志留系2套烃源岩(图5)，且生烃强度高[17]，储层气源供给充足。据钻井岩心测试，储层平均孔隙度为3.09%，平均渗透率为2.92×10-3μm2，具有低孔、中低渗的特征，因而断裂发育区易形成优质储层；根据准同生混合水白云化及后期混合水白云化成因机理，认为在地貌较高的咸淡水混合带有利于白云岩的形成，发育为优势储层；结合层序发育特征，可知在SQ2海退体系域时期形成的滩体也为储层优势区；据此，叠合构造图、沉积相图以及古地貌图将栖霞组SQ2有利区划分为3个等级(图5)：Ⅰ级有利区为断层附近的滩体构造高点，Ⅱ级有利区为没有断层发育的滩体构造高点，Ⅲ级有利区为滩核发育区。通过对比正钻井ST8井的取心资料，与预测吻合较好。

图5 双鱼石地区栖霞组SQ2储层有利区域分布

5 结 论

(1) 通过野外露头、测井曲线及地震反射特征识别层序及体系域界面，建立栖霞组层序地层格架。将研究区划分为2个三级层序和2个海泛面，各三级层序划分为海进、海退2个体系域，且SQ1以海进体系域为主，SQ2以海退体系域为主。

(2) 利用钻井岩心、测录井资料分析，双鱼石地区栖霞组SQ1为开阔台地相，滩体不发育；SQ2主要为台地边缘相，发育台缘滩及滩间海亚相，根据滩体发育时沉积区位置不同又将其分为滩缘和滩核2个微相。

(3) 结合钻井岩心、储层控制因素以及白云岩成因分析，将研究区划分为3个等级有利区，其中，以断层附近的构造高点最为有利，并且对比正钻井取心资料，与预测结果吻合较好，表明此划分方案是可行的。