韦腾强, 张本健， 王小娟， 朱 讯, 张少敏, 吴长江, 金 涛, 庞正炼

(1.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院， 成都 610041； 2.中国石油勘探开发研究院， 北京 100083)

在四川盆地陆相地层以往的油气勘探中，侏罗系沙溪庙组非重点层位，总体研究程度较低，仅在川西南平落坝、川东北五宝场、蜀南大塔场、川西中江等地有零星发现。经近几年对沙溪庙组系统的综合地质研究发现，四川盆地沙溪庙组纵向上河道砂体非常发育，平面上广泛分布，储集物性较好，具有非常大的勘探潜力，目前已在川中-川西地区秋林、金华、八角场、盐亭等地获得重大天然气勘探突破，且沙溪庙组天然气具有埋藏浅、成本低、周期短、见效快等优点，是目前低油价下效益开发的重要现实领域之一，受到了广泛的重视[1]。因此，沙溪庙组已成为四川盆地油气勘探的一个新热点。

近年来，众多学者针对沙溪庙组开展了部分沉积学研究，对物源方向、沉积相类型、成岩作用、层序地层格架等具有一定认识，如欧莉华等[2]通过砂岩地球化学，指出川西地区在中侏罗世沙溪庙期具有相同的沉积物源背景；李明等[3]基于地震沉积学原理，指出四川盆地在沙溪庙组主要发育河流相沉积；顾战宇等[4]指出沙溪庙组河道砂岩发育高孔高渗和低孔低渗两种孔隙型储层，不同类型储层对气藏成藏具有重要的控制作用。综合前人在沉积方面的研究，沙溪庙组仍存在以下尚待解决的问题：具体的河流类型、河流沉积特征目前尚不清楚；井间距相对较大，不足以控制沉积体展布细节；尤其是同一沉积背景(如物源)内的砂岩居然呈现较大的储层差异性。具体是何种原因造成了这种现象，这不仅一直是制约四川盆地沙溪庙组油气勘探生产的瓶颈，而且是石油地质领域中值得探讨的科学问题。因此，现以数据资料丰富、地震品质较好的秋林地区为对象，选取河流相沉积较为发育的沙溪庙组二段为目的层，综合利用地质与地球物理资料，阐明所发育的具体河流类型、研究河流相沉积特征及演化，论述同一沉积背景下发育储层差异性的主控因素与成因机制，不仅有助于四川盆地沙溪庙组油气勘探，而且有助于研究河流沉积-储层演化的控制机理，具有重要的实际意义与科研意义。

1 区域地质概况

四川盆地是一个大型含油气叠合盆地，是中国油气工业的重要基地[5]。自震旦系以来，盆地总体以沉降为主，基底之上巨厚的盖层沉积为油气的形成和富集提供了丰富的物质基础，特别是由于地壳震荡运动和沉积环境的变迁，导致四川盆地的油气层具有多旋回特点，纵向上形成多套含油气层系，其陆相侏罗系沙溪庙组是已发现的油气层中埋藏最浅的含油气层系。盆地沉积盖层齐全，主要经历了两大构造沉积演化阶段。其中震旦系到中三叠统是海相沉积，以碳酸盐岩为主。中三叠世末早印支期，上扬子区整体抬升，盆地内部遭受不同程度剥蚀，大规模海侵从此结束。上三叠统明显反映了全区由浅海台地转变为内陆湖盆的全过程，是一套海陆过渡沉积，侏罗系到古近系为陆相地层，主要为一套碎屑岩沉积[6-8]。在各演化阶段中，沉积背景具有继承性。研究区侏罗系地层综合柱状图与区域位置如图1所示。

陆相侏罗系沙溪庙组是四川盆地发现的油气层中埋藏最浅的含油气层系，自下向上可划分为沙一段与沙二段。沙一段中上部地层沉积时，研究区内湖水已经完全退出，盆地北部均以河流相为主，岩性主要为紫红色泥岩夹浅灰色砂岩，沙一段末期盆地经历了一个短暂的浅湖相沉积环境，形成了数米厚的叶肢介页岩，然而时间较短，之后又恢复了河流相沉积。沙二段时期盆地一直以陆上强氧化沉积环境为主，发育了厚层的河流相地层，直至沙溪庙组沉积结束。地层岩性特征为厚层紫红色泛滥平原泥岩夹灰色、灰绿色河道砂体。根据沉积基准面旋回，沙二段可进一步自下向上划分为沙二1、沙二2、沙二3、沙二4共4个亚段。

2 沙二段河流相沉积分析

以区域沉积背景为约束，通过钻井、测井、岩芯与地震平面属性，综合分析秋林地区沙溪庙组二段沉积特征。沙二段以陆相沉积为背景，在地震剖面中，地震相呈强振幅，并具有下切反射特征(图2)；在平面均方根振幅属性中，呈现典型的带状特征，且具有一定程度弯曲，不同带状相互叠置(图2)；在钻井中，测井曲线呈现钟型或箱型，指示正旋回沉积，自下向上岩性由砂岩变为泥岩，粒度逐渐变细(图3、图4)。综合以上沉积特征，秋林地区沙溪庙组二段发育河流相沉积。

在地震数据体中，对沙二段各亚段开展高精度地层划分与地层追踪解释，每个亚段划分为5个四级层序，并对各四级层序沿层提取地震均方根振幅属性，以高精度开展沉积特征演化分析(图2)。在图2各亚段的四级层序均方根属性切片中，均显示典型的带状特征，且带状呈现一定的弯曲，具有明显的凸岸与凹陷，指示曲流河沉积，但具体河型，如河道弯曲程度等具有一定的演化规律。

在沙二1亚段，自下向上，带状反射特征逐渐明显，但带状弯曲程度降低，表明由早到晚，河流发育程度增加、弯曲度降低；在沙二2亚段与3亚段，自下向上，河流发育程度逐渐降低、弯曲程度增加；在沙二4亚段，河流整体较少发育，但弯曲程度较大，自下向上呈现发育程度增加、弯曲度降低的趋势。弯曲程度较高的河道带中，河道相互叠置，侧向摆动较强，为常规型曲流河形态特征，而在弯曲程度较低的河道带中，河道相对稳定，缺少相互叠置，在形态上则呈现一定的辫状特征。

研究对象Ⅳ号砂体和Ⅴ号砂体位于沙二1亚段，Ⅳ号砂体位于Ⅴ号砂体上方。因此，推测由Ⅴ号砂体向Ⅳ号砂体，河流弯曲程度降低，形态发生变化。

秋林地区B井第一次取芯钻至沙二段，测井曲线呈明显的钟型，垂向叠置，代表曲流河纵向相互叠置的“二元结构”。岩芯以砂岩和泥岩为主，粒度向上变细，为单期曲流河道的正旋回沉积。沉积微相主要包括“二元结构”底部的边滩和上部的天然堤与河漫滩，边滩粒度较粗，为砂岩沉积，对应较好的孔隙度与渗透率，而天然堤与河漫滩粒度较细，为泥岩沉积，对应较差的孔隙度与渗透率，尤其渗透率数值较低。测井曲线钟型特征明显，表明上部的天然堤与河漫滩沉积较厚，在“二元结构”中占有一定比例，为常规型曲流河的沉积特征。

秋林地区Ⅰ井沙二段中，测井曲线以箱型为主，沉积物粒度具有正旋回特征。在单期沉积旋回中，自然伽马(GR)数值较大的底部所占比重较大，以粒度较粗的砂岩沉积为主，上部GR数值较小，砂岩粒度较细，且沉积较少。测井曲线钟型特征不明显，表明在该“二元结构”的构成中，底部边滩沉积较多，上部天然堤与河漫滩相对较少，前人认为该河流类型为曲流河发生辫状化所致[9-11]，定义为辫状型曲流河。由图可知，高GR数值对应较低的孔隙度与渗透率，而低GR数值对应较高的孔隙度与渗透率，说明单期河道沉积中下部边滩砂岩储集物性较好，上部细粒天然堤与河漫滩沉积储集物性较差，与B井呈现的现象一致。

综上，秋林地区沙溪庙组二段发育曲流河沉积，并根据河流弯曲程度、“二元结构”构成特征，划分为常规型曲流河与辫状型曲流河。常规型曲流河弯曲程度较高，单期“二元结构”中边滩、天然堤与河漫滩沉积均较多；辫状型曲流河弯曲程度较低，单期“二元结构”中边滩沉积所占比例较大，天然堤与河漫滩沉积较少。

3 Ⅳ号砂体与Ⅴ号砂体储集差异性

在油气勘探过程中，研究人员发现位于同一河流沉积背景下存在中孔低渗和高孔高渗两种不同储集物性砂体，如Ⅳ号砂体和Ⅴ号砂体(表1)。Ⅳ号砂体和Ⅴ号砂体位于沙二1亚段，同处于曲流河沉积背景，但两者的储集物性却截然不同，Ⅳ号砂体为高孔隙度、高渗透率，Ⅴ号砂体为中孔隙度、低渗透率。

表1 Ⅳ号砂体和Ⅴ号砂体储集物性参数与对比

4 储层差异性主控因素分析

目前对储层的研究成果较多，影响储层储集性能的因素主要包括物源、沉积、成岩与次生改造等[12-15]。综合上述4个因素，对Ⅳ号砂体和Ⅴ号砂体分别展开论述与对比，最终得出影响两者储集差异性的主控因素。

4.1 物源因素

图5为研究区中侏罗统沙溪庙组物源背景，Ⅳ号砂体和Ⅴ号砂体均属于中侏罗统沙二1亚段，位于同一构造旋回阶段[15]，两者之间无构造转折及盆山关系的转换，具有相同的物源区供给，即米仓山-大巴山与龙门山[16-17]。因此，Ⅳ号砂体与Ⅴ号砂体具有相同的母岩性质，物源并非造成两者储集差异性的因素。

4.2 成岩与次生改造

图6为Ⅳ号砂体和Ⅴ号砂体的岩石薄片镜下特征，在物源区相同的沉积背景下，通过对比岩石薄片可判断两者后期的成岩作用所造成的差异。Ⅳ号砂体主要为长石砂岩，矿物颗粒具有一定分选，但磨圆中等或较差，储集空间主要以原生粒间孔隙为主，缺少明显的胶结物；Ⅴ号砂体主要为长石砂岩，矿物颗粒分选与磨圆均中等或较差，储集空间主要以原生粒间孔隙为主，与Ⅳ号砂体具有相同的岩石薄片镜下特征。因此，两者砂体不存在后期成岩作用的差异。

图5 四川盆地秋林地区中侏罗统沙溪庙组物源背景[16]Fig.5 The middle Jurassic provenance background of Shaximiao Formation in Qiulin area, Sichuan Basin[16]

图6 Ⅳ号砂体与Ⅴ号砂体岩石薄片镜下特征Fig.6 Microscopic characteristics of rock flakes of No.Ⅳ and No.Ⅴ sand bodies

经后期构造改造，岩石可产生次生裂隙等储集空间，可极大改良储层的储集物性。由图6可知，Ⅳ号砂体和Ⅴ号砂体储集空间主要以原生粒间孔为主，缺少次生裂隙。

4.3 沉积因素

综合地质与地球物理数据，对Ⅳ号砂体和Ⅴ号砂体开展沉积研究(图7、图8)。由图7可知，均方根振幅平面属性呈现非常典型的河道带状特征，Ⅴ号砂体为典型的曲流河形态，为常规型曲流河[图7(a)]；Ⅳ号砂体所呈现的河流形态发生变化，弯曲程度较弱，呈现微弱的辫状河特征，为辫状型曲流河[图7(b)]。

图8(a)为秋林地区B井Ⅴ号砂体钻井取芯，以冲刷面为分隔界面，可见多期河道沉积的叠置，每期河道沉积，均由下部的粗粒沉积和上部细粒泥质沉积构成，为典型的“二元结构”。在单期“二元结构”中，位于冲刷面之上的下部粗粒边滩沉积占比较少，主要以上部的泥质沉积为主。图8(b)为秋林地区Ⅰ井Ⅳ号砂体钻井取芯，虽具有正旋回沉积特征，但岩芯主要以边滩砂岩沉积为主，而“二元结构”上部的天然堤与河漫滩泥岩则所占比较少。

综上，Ⅴ号砂体与Ⅳ号砂体在沉积构成上表现出显著不同。虽然两者均为曲流河沉积，但Ⅴ号砂体含砂率较低，Ⅳ号砂体含砂率较高，进而呈现不同的孔隙度与渗透率。因此，沉积因素是影响两期砂体呈现储集差异性的主控因素。

5 成因机制探讨

关于河型(包括河流相和三角洲平原的分流河道、三角洲前缘的分支河道)的模式，中外学者做了大量的研究和探讨[18-22]。其中，最为典型的是Wright等[23]学者提出的基准面和可容纳空间变化控制下的河型演变模式，该模式通过分析可容纳空间的变化，探讨不同河型在纵向上的变化特征，具有很强的预测功能(图9)。

图8 Ⅳ号砂体和Ⅴ号砂体“二元结构”岩芯照片Fig.8 The core photos of the“dual structure” of No.Ⅳ and No.Ⅴ sand bodies

图9 河道型层序地层单元构成特点[24]Fig.9 Formation characteristics of sequence stratigraphic units of channel type[24]

中国邓宏文等[24-25]学者也指出，河道的结构是可容纳空间或者可容纳空间增加速率与沉积物供应速率比值变化的函数。低可容纳空间(层序界面附近)条件下，河道砂岩底部常见明显的侵蚀面，河道砂体以垂向加积作用为主，地层泥岩含量相对较低，河型多为辫状河等；高可容纳空间条件下，由于河道的侧向加积作用增强，形成相对孤立的、被泥岩包围的河道砂岩，地层泥岩含量相对较高，多形成曲流河。基准面旋回是沉积物供给速率和可容纳空间变化的结果，因此基准面的高低变化控制着河道形态、泥岩含量的变化。据此，可根据河道形态的变化对沙二段开展沉积基准面旋回的划分与分析(图2)。

在秋林地区沙溪庙组二段1亚段，由Ⅴ号砂体向Ⅳ号砂体，沉积基准面降低，致使河流形态发生改变，由常规型曲流河转变为辫状型曲流河，储集物性较差的天然堤与河漫滩沉积减少，物性较好的边滩沉积增多，进而造成储集物性变好。因此，沉积基准面的变化是储集物性差异性的成因机制。

6 结论

(1)四川盆地秋林地区沙溪庙组二段发育曲流河沉积，包括常规型曲流河和辫状型曲流河。常规型曲流河单期“二元结构”中边滩占比较辫状型曲流河低。“二元结构”底部边滩沉积具有较高的孔隙度与渗透率，储集物性较好，而上部天然堤与河漫滩的储集物性较差。

(2)沙二1亚段中Ⅳ号与Ⅴ号砂体同属于曲流河沉积背景，但Ⅴ号砂体渗透率、孔隙度数值较低，Ⅳ号砂体储集物性较Ⅴ号砂体好。Ⅳ号砂体属于辫状型曲流河，Ⅴ号砂体属于常规型曲流河，沉积的不同是控制两期砂体储集物性差异的直接因素。

(3)沉积基准面的变化造成Ⅳ号与Ⅴ号砂体发育的河型不同，进而导致孔隙度与渗透率的差异。因此，基准面旋回是两期砂体具有储集物性差异性的成因机制。