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庞艳荣 胡忠贵 胡明毅 林可光 任 婕 左洺滔 黄宇飞
（1. 长江大学沉积盆地研究中心，湖北 武汉 430100；
2. 中国石油西南油气田分公司川东北气矿，四川 达州 635000）
四川盆地中上二叠统长兴组以礁滩相沉积为主，储层物性好，天然气储量丰富。近年来在普光、建南、卧龙河、铁山坡等地区的长兴组相继发现了大—中型气藏［1］，储层多发育在台地边缘礁滩相带。涪陵地区已钻探的兴隆1 井、泰来2井、泰来6 井等多口井在茅口组、长兴组和飞仙关组获得了工业气流或良好显示，兴隆1 井在长兴组气产量可达到5.171×105m3/d，兴隆101 井和泰来2井的气产量达到4.018×105m3/d，其邻区已经发现普光和元坝2 个超大型气田，显示涪陵地区具有良好的成藏条件和资源潜力。
前人对涪陵地区长兴组的沉积相特征、礁滩体发育特征、白云岩化成因等做了大量研究。如张新等［2］研究发现涪陵地区长兴组生物礁分布具有多排多带的特征；
李毕松［3］通过成藏模式的分析认为涪陵地区长兴组发育礁滩型岩性储集体，具有良好的气源条件；
王勇等［4］通过分析认为埋藏白云岩化是涪陵地区长兴组储层发育的主要因素；
李宇平［5］通过建立地层格架认为涪陵地区古地貌环境存在2 个地形坡折，台缘礁滩带控制储层的发育。
受涪陵地区区内钻井数量少和地震采集次数多等因素影响，多次地震采集资料无法对比研究，对沉积相带的平面分布、储层横向变化规律认识不清，导致对二叠系、三叠系勘探未能持续深入。因而，本文在前人研究的基础上，充分利用涪陵地区三维地震全覆盖资料和地震相解释成果，结合最新的钻井资料，对涪陵地区长兴组沉积相进行分析，细化礁滩相分布规律和有利储集相带分布情况，为涪陵地区长兴组天然气勘探开发提供有力依据。
涪陵地区位于重庆市万州县、忠县以及梁平县，处于四川盆地东部，为川东弧形高陡构造带的一部分（图1）。受齐岳山以及龙门山断裂的影响，涪陵地区形成了北东向的构造格局。平面上，涪陵地区为北东向高陡背斜带和宽缓向斜区相间的特征，构造轴线总体上向西北方向呈弧形突出；
纵向上，涪陵地区表现出东南翼陡、北西翼缓的不对称向斜特征［3，6］。
图1 涪陵地区构造位置Fig.1 Structural location in Fuling area
涪陵地区长兴组以薄层状含生屑泥晶灰岩与下伏龙潭组泥晶灰岩和页岩分隔，呈整合接触；
长兴组与上覆飞仙关组间为不整合接触，飞仙关组底部为较低能的深灰色含泥或泥质灰岩，长兴组顶部为较高能的生屑灰质白云岩［7］（以福石1井长兴组沉积相与储层柱状剖面为例（图2））。区内长兴组分布范围较广，厚度为180～340 m。长兴组自下而上分为长一段和长二段。长一段自下而上自然伽马值减小，岩性也由块状较低能的浅灰色含泥灰岩或硅质灰岩过渡到较高能的深灰色生屑灰岩，中上部生物含量多，燧石结核、硅质含量减少，自然伽马值较低［8］。长二段下部总体沉积一套较为低能环境的泥晶灰岩，中上部生物礁和生物碎屑含量增多，发生白云岩化作用，含海绵等造礁生物，自然伽马值自下向上逐渐减小。通过对研究区和邻区野外剖面观察、井—震结合分析等，根据岩性突变、测井曲线突变、地震接触关系和反射特征变化等对关键层进行层序界面识别，将长兴组分为2 个3 级层序（Sq1 和Sq2），进一步分为海侵体系域（TST） 与高位体系域（HST），Sq1 与Sq2 分别对应于长一段和长二段［9-10］。
图2 福石1井长兴组沉积相与储层柱状剖面Fig.2 Sedimentary facies and reservoir column of Changxing Formation in Well Fushi-1
参考邻区钻井和取心资料，以涪陵地区内钻井资料为基础，结合地震、测井资料，确定岩相、地震等沉积相识别标志，对涪陵地区长兴组开展系统的沉积相研究。
2.1 主要的识别标志
2.1.1 岩相标志
2.1.1 .1 泥—粉晶灰岩相
泥—粉晶灰岩相为涪陵地区长兴组普遍发育的岩相。主要发育于长一段下部，长二段下部局部。多为泥晶灰岩，晶粒一般小于0.01 mm，泥晶或灰泥组分的体积分数大于50%，常含泥质、硅质和燧石结核等，局部含少量生屑（图3（a））。常见水平层理。局部在白云岩化作用下形成含云灰岩或云质灰岩（图3（b）），代表沉积水体较深或局限环境的低能环境，其中长一段下部的前缘斜坡沉积区含少量泥质、硅质和燧石，长二段下部的滩间低能带含少量生屑。
图3 涪陵地区长兴组主要岩石类型照片Fig.3 Main rock types photos of Changxing Formation in Fuling area
2.1.1.2 颗粒灰岩相
主要发育于长二段上部，长一段上部和长二段下部局部。亮晶方解石充填代表能量较高的沉积环境，形成于台缘滩相和台内滩相中，灰泥充填代表较低能的沉积环境，通常发育于台缘滩间相和台内的滩间相（图3（c））。
2.1.1 .3 颗粒白云岩相
在长兴组中、上部通常发育颗粒白云岩，主要表现为溶孔颗粒白云岩、针孔状细粉晶白云岩和粉晶白云岩，颗粒灰岩发生白云岩化作用形成颗粒白云岩。通常白云岩化作用在台缘礁滩更为发育（图3（d））。
2.1.1 .4 生物礁灰岩/云岩相
主要发育于长兴组中部，即长一段上部，在长二段局部发育。主要分布于开江—梁平陆棚南部台缘带的福石1 井、福石2 井、兴隆1 井和兴隆101 井，台内区不发育。以灰色块状生物礁灰岩为主，生物礁岩石类型主要为灰色海绵障积礁（图3（e）—（i））。
2.1.2 地震相标志
利用反射层的层间时差、反射外形结构及飞仙关组一段底部振幅变化3 种属性表征开阔台地—陆棚沉积相的横向变化［11］。
生物礁相地震反射表现为：礁体外形为丘状外形，礁体内部反射杂乱，其中礁顶白云岩储层为中—强振幅，其他储层类型反射较弱，礁核为空白反射，礁底呈下凹反射，两翼强反射中断，而且具有上超现象（图4）。
图4 涪陵地区长兴组生物礁地震响应特征Fig.4 Seismic response characteristics of reef in Changxing Formation in Fuling area
生屑滩的反射特征为：滩体内强振幅连续平行，呈席状反射。结合地震剖面（图4），通过分析地震反射特征得出礁体主要发育于长兴组中上部，礁体发育区域强反射中断内部反射杂乱，为较好的储层。
2.2 主要沉积相类型及特征
基于区域沉积背景和地震相标志识别，涪陵地区主要发育碳酸盐台地沉积模式，可划分为开阔台地相、台地边缘相、台地前缘斜坡相和陆棚相。
2.2.1 开阔台地相
开阔台地相在涪陵地区主要发育于双18 井、卧061-1 井、卧98 井、卧102 井和梁3 井长一段上部和长二段（图5）。测井曲线表现为较低的自然伽马值和较高的电阻率。主要的岩相类型为针孔状白云岩、灰质白云岩和泥—粉晶灰岩，局部含生屑和燧石结核。涪陵地区长兴组开阔台地相主要发育台内滩和潮下2 种亚相类型。台内滩主要发育中—厚层状的亮晶生屑灰岩和颗粒白云岩，发生白云岩化作用，为较好的储层，呈点状分布。潮下沉积主要发育于台内滩之间的低能环境，大面积连片分布，主要发育较低能的泥—粉晶灰岩［12］。
图5 涪陵地区长兴组层序格架下沉积相连井剖面Fig.5 Well tie section of sedimentary facies in sequence framework of Changxing Formation in Fuling area
2.2.2 台地边缘相
台地边缘相是受到波浪和潮汐等环境改造形成的高能地带。涪陵地区长兴组台地边缘相主要发育于长兴组中、上部，测井曲线主要表现为低自然伽马值和高电阻率。亚相类型为台缘滩、台缘礁和滩间［13］。台缘滩发育块状亮晶生屑灰岩、砂砾屑灰岩和灰质白云岩，沉积厚度较大，分布于长一段下部和长二段上部。台缘礁主要分布于长一段中部和长二段中部，在福石1 井（图2）和兴隆1 井较发育，主要岩相为生物礁灰岩、生屑灰岩。在礁顶和礁后常发生白云岩化作用，礁顶的颗粒白云岩孔隙相对发育，为较好的储层。滩间发育于台缘和礁滩之间的低能环境，岩性为深灰色或灰色泥晶灰岩。
2.2.3 台地前缘斜坡相
台地前缘斜坡相是深水陆棚与碳酸盐台地的过渡沉积，发育于正常浪基面之下，水体较安静。主要岩性为泥质灰岩、页岩和泥晶灰岩。主要在长兴组下部、中上部分布［14］。测井曲线主要表现为高自然伽马和低电阻率。主要的岩相类型为泥—粉晶灰岩、硅质灰岩等，为较低能的深水沉积环境。
2.2.4 陆棚相
陆棚相位于深水区（海槽发育区），为低能沉积环境。岩性以灰色—深灰色泥晶灰岩、泥质灰岩为主，夹钙质泥岩、页岩等。长兴组中上部常见。
3.1 沉积相横向分布特征
在层序格架内建立过双18 井—卧061-1 井—卧98 井—卧102 井—梁3 井—福石1 井—兴隆101井—兴隆1 井—云安12 井沉积相连井剖面（图5），通过该剖面对涪陵地区长兴组横向分布特征进行分析。
Sq1—TST 沉积时期，区内总体发育台地前缘斜坡相，岩石类型为深灰色泥晶灰岩，多含燧石结核和硅质，为较低能的沉积环境，未见礁滩发育；
Sq1—HST 与Sq2 具有相同的沉积特征，双18井—卧061-1 井—卧98 井—卧102 井—梁3 井区均发育开阔台地相，其中双18 井区、卧061-1 井区、卧102 井区均在每个层序的高位体系域发育礁滩沉积；
福石1 井—兴隆101 井—兴隆1 井区以及云安12 井区由开阔台地相转化为台地边缘相，礁滩沉积大量发育，主要发育生屑灰岩、白云质灰岩和溶孔白云岩等；
兴隆1 井区与云安12 井区之间存在台地前缘斜坡和浅水陆棚相沉积［15-17］。
整体来看，Sq1—HST 时期相带发育较为完整，自西向东依次发育开阔台地—台地边缘—斜坡—浅水陆棚—斜坡—台地边缘相，礁滩体储层主要分布在Sq1—HST；
Sq2 时期继承了Sq1—HST 时期的沉积格局，为礁滩体储层次要发育期，礁滩在台地边缘和开阔台地相双18 井区的高位体系域大量发育（图5）。
3.2 沉积相平面分布
3.2.1 Sq1沉积时期沉积相平面展布
Sq1—TST 沉积时期，继承了龙潭期的沉积格局，区域上属于台地前缘斜坡沉积，以缓斜坡沉积为主［18］，主要发育灰色—深灰色泥晶灰岩和燧石结膜灰岩，礁滩不发育，仅少量呈点状分布于区内，南部和西部的地层沉积厚度最大。
Sq1—HST 沉积时期（图6（a）），涪陵地区海平面缓慢下降，开江—梁平海槽逐渐形成，在海西运动的拉张作用及构造断裂综合作用下，涪陵地区东北部为开江—梁平陆棚，台地边缘开始形成，涪陵地区长兴组由碳酸盐岩台地前缘斜坡沉积模式转为台地沉积模式，区域上水体整体变浅，在海槽两侧发育台地边缘带，分别在涪陵北部地区门4 井—福石1 井—建评2 井区为南部台缘带，箭竹1 井—新店1 井—云安12 井区为北部台缘带，其中南部台缘带生物礁较为发育，在福石1井、福石2 井等井区以及建南南部地区均有分布。涪陵南、苟西、卧龙河等广大的南部地区以开阔台地相为主。由于台内高地的存在，相对于Sq1—TST 时期，生物礁滩相在Sq1—HST 时期更为发育，但主体仍位于卧龙河构造带上，生物礁主要发育于卧061-1 井、双18 井和太运剖面，生屑滩主要发育在卧龙河构造带上，在其他构造带偶有零星分布［19］。
图6 涪陵地区长兴组3级层序格架内沉积相Fig.6 Third-order sequence framework of Changxing Formation in Fuling area
3.2.2 Sq2沉积时期沉积相平面展布
Sq2—TST 沉积时期，涪陵地区再次经历海平面上升的过程，但水体总体上相对Sq1 时期沉积较浅，沉积格局较Sq1—HST 时期并未发生很大变化，区域上仍以开阔台地沉积为主［20］。
由于水体的上升，不再适合生物礁发育，礁滩规模大幅度减小，在太运剖面发育小型的台内礁沉积。Sq2—HST 沉积时期（图6（b）），海平面再次下降，受构造断裂活动的影响，川东台地与渝东台地相互连通，北部的开江—梁平海槽由于中间台地连通而分别向西北和东南2 个方向退缩［21］，Sq2—HST 时期区内台缘带比Sq1—HST 时期发育规模小。此时期大部分区域以开阔台地相发育为主，南部地区有较为发育的台内礁滩沉积，其中卧117 井、卧118 井，双18 井、太运剖面及泰来6 井等井区实钻揭示有生物礁。
3.3 沉积相演化规律
涪陵地区晚二叠世龙潭期发生了1 次大规模的海侵［22］，区内海平面大幅上升，使得沉积水体变浑浊，泥质沉积发育，沉积环境对生物生长发育不利。长兴组Sq1—TST 时期，涪陵地区的构造环境逐步稳定，继承性发育相对深水的台地前缘斜坡沉积；
伴随着海平面的进一步上升，在一系列构造断裂作用和海西运动拉张的影响下［23］，四川盆地逐渐形成了渝东台地和川东台地，开始逐渐转换为镶边型台地沉积模式，由于海水的不断侵入使得研究区内的水体变得清洁，到Sq1—HST 时期，水体环境变得适于生物的大量发育生长，发育大规模的台缘礁滩，台地内部局部发育台内礁；
在长兴组Sq2—TST 时期，涪陵地区开始经历第2次海侵，海侵速度的不断加快导致生物的生长速度难以赶上海平面的上升速度，使得生物生长的基底逐渐变深［24］，生物礁被淹死，并被深水沉积物覆盖，台缘礁滩体规模开始加速减小，最终在Sq2—HST 时期水体进一步下降，局部地区发育一定规模的台缘礁滩。
4.1 储层岩性特征及储集空间类型
涪陵地区长兴组储层主要发育的区域为长一段高位体系域和长二段高位体系域［25］，岩石类型主要为细—粉晶白云岩、云质灰岩、生屑灰岩以及生屑白云岩等。储集空间类型以次生孔隙占绝对优势，其中以粒内溶孔、晶间溶孔和溶洞为主，其次也发育少量晶间孔、铸模孔和裂缝（图7）。
图7 涪陵地区长兴组储集空间类型照片Fig.7 Reservoir space types photos of Changxing Formation in Fuling area
4.2 储层物性特征
通过对涪陵地区长兴组的32 个岩心样品进行统计，发现孔隙度为1.79%~11.09%，平均值为5.60%，渗透率为0.004×10−3~1.438×10−3μm2，平均值为0.25×10−3μm2；
主要为中孔、中渗型储层。长兴组大部分储层的渗透率随着孔隙度的增加而增加，呈现良好的正相关性，局部相关性差，主要受裂缝的影响［26］。综合分析认为涪陵地区长兴组储层主要为孔隙—裂缝型。
4.3 有利储层分布预测
利用岩相标志、地震相标志和测井解释得到沉积相分布特征及储层物性特征，从而预测涪陵地区长兴组有利储层区带分布（图8）。根据涪陵地区长兴组岩性与物性资料统计可知［27］，灰岩类样品的孔隙度较低，泥—粉晶灰岩孔隙度为0.23%~5.35%，平均值为0.98%；
生屑灰岩孔隙度为0.27%~2.67%，平均值为1.28%；
云质灰岩孔隙度为0.34%~11.39%，平均值为1.92%。白云岩样品中以颗粒白云岩的孔隙度最高，为1.33%~14.25%，平均值为7.24%；
粉晶白云岩（偶见颗粒结构）孔隙度为0.42%~15.38%，平均值为5.60%；
生物礁云岩的孔隙度为1.40%~6.11%，平均值为3.56%；
灰质云岩的孔隙度为0.74%~5.39%，平均值为2.46%。
图8 涪陵地区长兴组有利储集区带分布预测Fig.8 Predicted distribution of favorable plays of Changxing Formation in Fuling area
因此，与礁滩相相关的颗粒白云岩、粉晶白云岩（偶见颗粒结构）以及生物礁云岩的储集性能较好。
结合单井储层分析（图2），涪陵地区长兴组储层主要分布于泰来201 井、泰来202 井等台内礁滩和福石1 井、兴隆1 井、兴隆3 井等台缘礁滩相带中，沉积相对储层的控制作用明显［28-29］，其中台缘礁滩为有利储集相带。如福石1 井、兴隆1 井在台缘礁滩沉积体中普遍发生白云岩化，且主要形成于海平面下降时期，有利于形成良好储层。福石1 井储层段测井的孔隙度为2.0%～12.3%，平均值为3.7%，台缘带云化后的礁滩体均显示具有较好的储集性能。
综合长兴组礁滩主要发育时期礁滩体分布（图6）、白云岩厚度分布及地震解释成果，叠合出涪陵地区长兴组有利储集区带，大致可以分为3 个有利区：（1）涪陵北部的兴隆1 井—兴隆101 井—兴隆3 井—福石1 井—福石2 井所在区域总体位于台缘带，兴隆1 井礁体厚度为238 m，福石1 井礁体厚度为159 m，兴隆3 井的礁体厚度为48 m，为最有利储集区带；
（2）中部的泰来2 井—泰来201井—泰来202 井带，由于有一定礁滩储层厚度和白云岩分布［30］，且已有较好的生产情况，其中泰来2井的礁体厚度为108 m，泰来201 井礁体厚度为138.6 m，泰来202井的礁体厚度为91.8 m，为较有利储集区带；
（3）永兴1 井—泰来6 井带总体位于台内洼地的南高点，结合邻区卧龙河和双龙构造的产气情况（如卧061-1 井、卧118 井、卧117 井和双18 井均处于南高点，且测试情况较好），其中泰来6 井的礁体厚度为18.2 m，永兴1 井的礁体厚度为39.2 m，为潜在有利储集区带。
（1）涪陵地区上二叠统长兴组主要发育碳酸盐台地沉积模式。长兴早期主要发育台地前缘斜坡相，长兴中至晚期开始发育碳酸盐台地相。区内主要发育开阔台地、台地边缘礁滩、台地前缘斜坡等相类型。礁滩沉积体主要分布在Sq1—HST和Sq2—HST。
（2）横向上礁滩体储层主要分布在Sq1—HST时期，Sq2 时期为礁滩体储层次要发育期，礁滩体在台地边缘相和开阔台地相的双18 井区的高位体系域大量发育；
平面上Sq2—HST 时期区比Sq1—HST 时期内台缘带发育规模小，以开阔台地相为主，局部发育一定规模的台缘礁滩。
（3）礁滩相相关的颗粒白云岩、粉晶白云岩（偶见颗粒结构）和生物礁云岩具有较好的储集性能，台缘带云化后的礁滩沉积体为最有利储集相带。储层主要为孔隙—裂缝型。
（4）涪陵地区长兴组划分为3 个有利储集区带，涪陵北部的兴隆1 井—兴隆101 井—兴隆3井—福石1 井—福石2 井区为最有利储集区带；
中部的泰来2 井—泰来201 井—泰来202 井区为较有利储集区带；
永兴1 井—泰来6 井区带为潜在的有利储集区带。
