黎霆，李平平，諸丹誠(chéng)，楊明磊，李海平，李濤，鄒華耀

中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249

0 引言

顆粒灘儲(chǔ)層是碳酸鹽巖儲(chǔ)層的一種重要類型[1-4]。近幾年的勘探表明，顆粒灘儲(chǔ)層儲(chǔ)集了大量的油氣資源，是許多大、中型碳酸鹽巖氣田主要的儲(chǔ)層類型，如四川盆地安岳氣田[5]，塔里木盆地順南氣田[6]，扎格羅斯盆地基什氣田[7]等，均顯示出顆粒灘儲(chǔ)層巨大的勘探潛力。因此，查明顆粒灘儲(chǔ)層形成的機(jī)理，認(rèn)識(shí)顆粒灘儲(chǔ)層的發(fā)育分布規(guī)律，有利于提高油氣勘探生產(chǎn)效果。

嘉陵江組是蜀南地區(qū)主要天然氣產(chǎn)層之一，顆粒灘儲(chǔ)層是其主要的儲(chǔ)層類型。目前，蜀南地區(qū)累計(jì)已有1 435口井鉆達(dá)嘉陵江組，獲氣井181口，累計(jì)天然氣探明儲(chǔ)量436.8×108m3，顯示出嘉陵江組有較大的勘探潛力。前人對(duì)嘉陵江組的層序特征和沉積相展布做了大量的研究[8-14]，確定了嘉陵江組的沉積格局，這為研究嘉陵江組儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)律打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。部分學(xué)者對(duì)嘉陵江組儲(chǔ)層做了相關(guān)研究，揭示了嘉陵江組儲(chǔ)層規(guī)模小、厚度薄、非均質(zhì)性強(qiáng)等地質(zhì)特征，并指出顆粒灘是嘉陵江組儲(chǔ)層發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)[15-19]。但并非所有的顆粒灘最終都能演化成為儲(chǔ)層，儲(chǔ)層的形成進(jìn)一步受控于成巖作用?；诖?，本文以蜀南嘉陵江組顆灘儲(chǔ)層為研究對(duì)象，結(jié)合前人研究成果，通過巖芯觀察、巖石薄片鑒定、陰極發(fā)光、掃描電鏡和物性分析等地質(zhì)方法，明確了嘉陵江組顆粒灘發(fā)育分布的主控因素，總結(jié)了顆粒灘儲(chǔ)層基本特征，在此研究基礎(chǔ)之上重點(diǎn)分析了成巖作用對(duì)嘉陵江組顆粒灘儲(chǔ)層演化的影響，建立了嘉陵江組顆粒灘儲(chǔ)層發(fā)育模式。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于四川盆地南部，構(gòu)造位置上處于川南低陡褶皺帶（圖1a）。嘉陵江組可以劃分為兩個(gè)三級(jí)層序[20-21]，下部三級(jí)層序底界為飛仙關(guān)組和嘉陵江組的分界線，界面之下是飛仙關(guān)組濱岸潮坪相泥巖，界面之上是嘉陵江組開闊潮臺(tái)地相泥晶灰?guī)r，為一巖性巖相轉(zhuǎn)換面；下部三級(jí)層序頂界為嘉二段和嘉三段的分界面，界面之下是嘉二段局限臺(tái)坪環(huán)境的膏巖和白云巖，界面之上是嘉三段開闊潮下環(huán)境的泥晶灰?guī)r，為一巖性巖相轉(zhuǎn)換面；上部三級(jí)層序頂界為嘉陵江組與雷口坡組的分界面，界面之下是嘉陵江組局限臺(tái)坪環(huán)境的膏巖和白云巖，界面之上是由火山灰蝕變形成的綠豆巖，為一暴露不整合面，每個(gè)三級(jí)層序又可以分為海侵體系域和高位體系域（圖1b）。嘉陵江組沉積之前，瀘州古隆起以水下古隆起的形式存在[19]，受到華鎣山同沉積斷裂的影響，自貢地區(qū)在嘉陵江期為一水下高地[22]。在此背景之下，嘉陵江組表現(xiàn)為開闊—局限—蒸發(fā)臺(tái)地沉積[8]，可劃分為五個(gè)巖性段，其中嘉一段和嘉三段對(duì)應(yīng)海侵期，主要發(fā)育開闊臺(tái)地相泥質(zhì)灰?guī)r、泥晶灰?guī)r和顆?；?guī)r；嘉二段、嘉四段和嘉五段對(duì)應(yīng)海退期，主要發(fā)育局限臺(tái)地—蒸發(fā)臺(tái)地相泥—粉晶白云巖，顆粒白云巖和膏巖。

圖1 研究區(qū)位置及地層柱狀圖Fig.1 (a)Location and(b)stratigraphic divisions of Jialingjiang Formation in the study area

2 儲(chǔ)層特征

2.1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

構(gòu)成嘉陵江組顆粒灘儲(chǔ)層的主要巖性是顆?；?guī)r和顆粒白云巖，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要發(fā)育在顆粒白云巖中，顆?；?guī)r儲(chǔ)層物性比較差。

顆?；?guī)r主要發(fā)育在嘉一段和嘉三段的頂部以及嘉五1亞段，顆粒類型有鮞粒、砂屑和少量生屑。顆粒由泥晶方解石組成，直徑0.2～1.5 mm，含量60%～85%，磨圓中等，分選較差，多為點(diǎn)—線接觸，粒間被亮晶方解石和灰泥基質(zhì)充填（圖2a～c）。

圖2 嘉陵江組致密顆粒灘巖石類型（a）亮晶鮞?；?guī)r，含有少量生屑和砂屑，沈14井，3 121.28 m，單偏光；（b）亮晶砂屑灰?guī)r，沈14井，3 126.17 m，單偏光；（c）泥晶生屑灰?guī)r，五10井，1 797.88 m，單偏光；（d）亮晶砂屑白云巖，含少量生屑，沈14井，3 117.28 m，單偏光，茜素紅染色；（e）亮晶鮞粒白云巖，含少量砂屑，五10井，1 782.66 m；單偏光，茜素紅染色；（f）砂屑白云巖，石膏膠結(jié)，工32井，1 541.92 m，正交光Fig.2 Rock type of tight shoal in Jialingjiang Formation

顆粒白云巖是由顆粒灰?guī)r經(jīng)白云巖化作用而形成，主要發(fā)育在嘉二段和嘉四1亞段，主要的顆粒類型有鮞粒和砂屑。顆粒由泥晶白云石和粉晶白云石組成，白云石的粒徑越大，顆粒結(jié)構(gòu)越模糊，顆粒的磨圓中等，分選較差，直徑0.2～1 mm，含量70%～90%，多為點(diǎn)接觸或不接觸，粒間的膠結(jié)物類型多樣，有白云石膠結(jié)，方解石膠結(jié)和石膏膠結(jié)，但總的來(lái)說(shuō)是以方解石膠結(jié)為主（圖2d～f）。

2.2 儲(chǔ)集空間類型

通過對(duì)研究區(qū)內(nèi)7口井的巖芯和100余件鑄體薄片的觀察，認(rèn)為嘉陵江組顆粒灘儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型多樣，有殘余粒間孔、粒間溶孔、粒內(nèi)孔、鑄模孔、晶間孔、晶間溶孔和裂縫。

（1）殘余粒間孔粒間溶孔

顆粒在堆積過程中會(huì)形成粒間孔，粒間孔在成巖演化中未被充填的部分即為殘余粒間孔，該類孔隙主要見于研究區(qū)嘉二段鮞粒白云巖和砂屑白云巖中，發(fā)育較少，約占總孔隙體積的3.7%（圖3a），大部分被膠結(jié)充填（圖2d～f）。粒間溶孔指顆粒間膠結(jié)物和基質(zhì)或顆粒邊緣被溶蝕所產(chǎn)生的孔隙，這類孔隙在顆粒白云巖中最為發(fā)育，在巖芯尺度上清晰可見（圖4a），表現(xiàn)為對(duì)顆粒間膠結(jié)物和顆粒的溶蝕，可見港灣狀狀溶蝕邊，孔徑大小0.1～0.5 mm，孔隙連通性好（圖4b），約占總孔隙體積的46.9%（圖3a），為研究區(qū)嘉陵江組主要的孔隙類型之一。殘余粒間孔雖然不是主要的儲(chǔ)集空間類型，但它影響了粒間溶孔的發(fā)育程度，是粒間溶孔的先驅(qū)，殘余粒間孔占比與粒間溶孔占比呈正相關(guān)關(guān)系（圖3c）也表明了這一點(diǎn)。

圖3 （a）嘉陵江組顆粒灘儲(chǔ)層不同類型孔隙占比和（b）（c）不同類型孔隙面孔率分析Fig.3 (a)Proportion and(b)(c)facial porosity of different pores

圖4 嘉陵江組顆粒灘儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型（a）淺灰色鮞粒白云巖，發(fā)育針狀溶蝕孔隙，五10井，1 783.62～1 783.74 m；（b）亮晶鮞粒白云巖，發(fā)育粒間溶孔和殘余粒間孔，五10井，1 783.66 m，藍(lán)色鑄體；（c）砂屑白云巖，發(fā)育粒內(nèi)溶孔，南廣1井，775.61 m，藍(lán)色鑄體；（d）亮晶鮞?；?guī)r，發(fā)育鑄模孔隙，壩19井，2 167.95 m，藍(lán)色鑄體；（e）砂屑白云巖，發(fā)育鑄模孔隙，寺36井，2 115.42 m，藍(lán)色鑄體；（f）殘余砂屑粉晶白云巖，發(fā)育晶間孔，晶間溶孔，寺36井，2 116.53 m，藍(lán)色鑄體；（g）殘余顆粒粉晶白云巖，發(fā)育晶間孔，晶間溶孔，工32井，1 541.21 m，藍(lán)色鑄體；（h）砂屑灰?guī)r，發(fā)育開啟裂縫，同福7井，2 119.22～2 119.34 m；（i）云質(zhì)生屑灰?guī)r，發(fā)育大量水平開啟微裂縫，寺36井，2 114.84 mFig.4 Space type of shoal reservoir in Jialingjiang Formation

（2）粒內(nèi)溶孔和鑄?？?/p>

粒內(nèi)溶孔指顆粒內(nèi)部被溶解形成的孔隙，一般發(fā)生在文石質(zhì)顆粒中，由準(zhǔn)同生期大氣淡水選擇性溶蝕作用形成，當(dāng)顆粒被完全溶解，則形成鑄?？?。該類孔隙是顆粒灰?guī)r儲(chǔ)層主要的儲(chǔ)集空間類型，顆粒白云巖中也可見，孔徑大小不均勻，約占總孔隙體積的32.9%（圖3a），面孔率最大可達(dá)20%，但均為孤立孔隙，連通性差。粒內(nèi)溶孔和鑄?？诪榧瘟杲M顆粒灘儲(chǔ)層中重要的儲(chǔ)集空間類型（圖4a～e）。

（3）晶間孔和晶間溶孔

晶間孔和晶間溶孔一般伴生發(fā)育，主要見于嘉二段和嘉四1亞段的殘余顆粒粉晶白云巖中，孔隙連通性好，分布均勻，約占總孔隙體積的16.6%（圖3a）。該類孔隙的成因機(jī)制有三種，第一種是由于鎂離子交代鈣離子造成的固相體積的減少，第二種是白云石晶體之間方解石的溶蝕；第三種是白云巖化作用對(duì)先前孔隙的再分配。在這幾種機(jī)制的共同作用下，形成了本區(qū)嘉陵江組晶間孔與晶間溶孔（圖4f，g）。

（4）裂縫

裂縫對(duì)增大儲(chǔ)集空間和形成運(yùn)移通道有著非常大的作用。本區(qū)嘉陵江組主要發(fā)育構(gòu)造裂縫，且多為微裂縫，縫壁較平直，縫寬0.2 mm～3 cm，在后期的成巖作用中經(jīng)常發(fā)生充填和擴(kuò)溶現(xiàn)象（圖4h，i）。微裂縫能有效改善孔隙之間的連通性，增加儲(chǔ)層的有效孔隙，在本區(qū)嘉陵江組顆粒灘儲(chǔ)層中具有重要地位。

2.3 儲(chǔ)層物性特征

本次共收集到了2 152個(gè)物性數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)表明：達(dá)到儲(chǔ)層孔隙度下限2%的樣品占了40.4%，分布范圍為2.0%～19.4%，集中分布在2%～10%，平均值為5.31%（圖5a）；達(dá)到儲(chǔ)層孔隙度下限的樣品的滲透率分布范圍小于（0.01～38.98）×10-3μm2，其中大于0.01×10-3μm2的樣品占了63.6%，平均值0.57×10-3μm2，集中分布在（0.01～1）×10-3μm2，（圖5b）。表明嘉陵江組儲(chǔ)層總體為低孔低滲儲(chǔ)層，但也存在部分高孔滲層段。對(duì)孔隙度大于2%，滲透率大于0.01×10-3μm2的有效儲(chǔ)層樣品物性數(shù)據(jù)的分析表明，本區(qū)嘉陵江組顆粒灘儲(chǔ)層可分為孔隙型儲(chǔ)層和裂縫—孔隙型儲(chǔ)層（圖5c）。裂縫孔隙型儲(chǔ)層均表現(xiàn)出低孔高滲的特征，表明裂縫的存在改善了儲(chǔ)層的滲透性，是影響影響顆粒灘儲(chǔ)層質(zhì)量的一個(gè)重要因素?？紫缎蛢?chǔ)層主要的巖性是顆粒白云巖，其孔隙度和滲透率有良好的正相關(guān)性，但少量的顆粒灰?guī)r儲(chǔ)層則表現(xiàn)出高孔低滲的特征（圖5c），即使孔隙度達(dá)到將近20%，其滲透率也小于0.1×10-3μm2，表明這類顆?；?guī)r儲(chǔ)層中孔隙比較孤立，互不連通，以粒內(nèi)溶孔和鑄?？诪橹鳎@與前文薄片觀察的結(jié)果也是一致的。

圖5 嘉陵江組顆粒灘儲(chǔ)層物性特征（a）孔隙度頻率分布直方圖；（b）滲透率頻率分布直方圖；（c）孔隙度滲透率關(guān)系圖Fig.5 Physical properties of shoal reservoirs in the Jialingjiang Formation

2.4 儲(chǔ)層分布特征

蜀南地區(qū)嘉陵江組顆粒灘儲(chǔ)層單層厚度較小，一般為2～5 m，累計(jì)厚度多小于25 m?？v向上，顆粒灘儲(chǔ)層受層序控制明顯，主要發(fā)育在高位體系域的中下部，對(duì)應(yīng)嘉一段上部、嘉二段下部和嘉四段下部，高位體系域上部則發(fā)育膏巖沉積，與顆粒灘儲(chǔ)層形成良好的儲(chǔ)蓋組合（圖6）。平面上，顆粒灘儲(chǔ)層的分布受沉積古地貌的控制，主要發(fā)育在瀘州水下古隆起的范圍內(nèi)，74口鉆井的顆粒灘儲(chǔ)層累計(jì)厚度顯示：在瀘州水下古隆起的核部地區(qū)，顆粒灘儲(chǔ)層累計(jì)厚度為12～25 m，在古隆起的外圍和水下高地，顆粒灘儲(chǔ)層累計(jì)厚度為5～15 m，在沉積低洼地區(qū)則以低能環(huán)境的泥晶灰?guī)r、泥晶白云巖和膏巖為主，顆粒灘儲(chǔ)層的厚度大多小于5 m，如綦江—赤水地區(qū)（圖7）。

圖6 蜀南地區(qū)嘉陵江組顆粒灘聯(lián)井對(duì)比（剖面位置見圖7-AB）Fig.6 Profile of connected wells in shoal,Jialingjiang Formatiom,southern Sichuan Basin

圖7 蜀南地區(qū)嘉陵江組嘉一段—嘉二段顆粒灘儲(chǔ)層厚度顯示Fig.7 Thickness of shoal reservoir in T1j1-T1j2,southern Sichuan Basin

3 成巖作用類型及其對(duì)儲(chǔ)層的影響

本區(qū)嘉陵江組顆粒灘儲(chǔ)層經(jīng)歷了多種成巖作用的改造，主要有壓實(shí)作用、壓溶作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用、白云巖化作用、破裂作用和晚期充填作用。

3.1 壓實(shí)、壓溶作用

壓實(shí)作用在成巖早期最為明顯，表現(xiàn)為孔隙水排除，顆粒重新排列，孔隙空間大幅度減小。隨著埋深增大（>500 m），壓溶作用開始發(fā)生，表現(xiàn)為顆粒的變形破碎、顆粒之間的縫合接觸和產(chǎn)生縫合線構(gòu)造。巖芯和薄片觀察表明，嘉陵江組顆?；?guī)r中縫合線發(fā)育的頻率和縫合線的幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于顆粒白云巖（圖8a），顆?；?guī)r中常見鮞粒破碎（圖8b）和顆粒呈縫合接觸（圖8c），造成了孔隙空間的進(jìn)一步減少，此外，壓溶作用會(huì)導(dǎo)致孔隙水中方解石和白云石的溶解量增加，為淺埋藏膠結(jié)提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖8 嘉陵江組顆粒灘儲(chǔ)層的成巖作用類型（a）顆?；?guī)r（左）和顆粒白云巖（右）呈縫合接觸，顆?；?guī)r中見大量縫合線（黃色箭頭），臨12井，1 383.08～1 383.22 m；（b）鮞?；?guī)r，鮞粒被壓碎，發(fā)育少量粒內(nèi)溶孔，見縫合線構(gòu)造，沈14井，3 120.13 m，單偏光；（c）亮晶砂礫屑灰?guī)r，見縫合線構(gòu)造，南廣1井，800.34 m，單偏光；（d）亮晶砂屑白云巖，見兩期方解石膠結(jié)，沈14井，3 117.28 m；（d′）d對(duì)應(yīng)的陰極發(fā)光照片，早期膠結(jié)不發(fā)光，海水膠結(jié)發(fā)暗紅色光；（e）亮晶砂屑灰?guī)r，見兩期方解石膠結(jié)，沈14井，3 126.58 m，單偏光；（e′）e對(duì)應(yīng)的陰極發(fā)光照片，海水膠結(jié)物不發(fā)光，早期膠結(jié)物發(fā)暗紅色光；（f）鮞粒白云巖，見大量方解石充填物，五10井，1 781.26 m；（f′）f對(duì)應(yīng)的陰極發(fā)光照片，方解石充填物發(fā)亮紅色光；（g）砂屑白云巖，裂縫中充填鞍形白云石，見波狀消光，臨12井，1384.09 m；（h）砂屑白云巖，孔洞中充填石英，臨12井，1 384.09 mFig.8 Diagenesis of shoal reservoir in the Jialingjiang Formation

3.2 膠結(jié)作用

膠結(jié)作用是嘉陵江組顆粒灘儲(chǔ)層最主要的破壞性成巖作用，膠結(jié)物的類型主要是方解石，顆粒白云巖中還有白云石和石膏膠結(jié)。經(jīng)歷了膠結(jié)作用之后，巖石孔隙度降低明顯，甚至變得致密無(wú)孔（圖2a）。結(jié)合陰極發(fā)光和薄片觀察，認(rèn)為嘉陵江組顆粒灘中發(fā)育兩期方解石膠結(jié)，第一期為海水纖狀膠結(jié)，膠結(jié)物圍繞顆粒生長(zhǎng)（圖8d，e），無(wú)陰極發(fā)光（圖8e′）或弱陰極發(fā)光（圖8d′）；第二期為粒狀方解石膠結(jié)，主要發(fā)育在單套灘體的下部，這期膠結(jié)作用發(fā)生時(shí)，顆粒之間為點(diǎn)接觸（圖8d）或不接觸（圖8e），表明其發(fā)育時(shí)間較早，還未發(fā)生較強(qiáng)的壓實(shí)，此外粒狀方解石膠結(jié)物發(fā)暗紅色陰極發(fā)光（圖8e′）或無(wú)陰極發(fā)光（圖8d′）也說(shuō)明它是早期膠結(jié)作用的產(chǎn)物，其來(lái)源可能是大氣淡水或者是鄰層發(fā)生了壓溶作用的孔隙水。雖然膠結(jié)作用降低了孔隙度，但它同時(shí)也減弱了壓實(shí)作用，且方解石膠結(jié)物相對(duì)于白云石易溶，因此膠結(jié)作用保護(hù)了原始孔隙，為之后溶蝕產(chǎn)生粒間溶孔奠定了基礎(chǔ)。

3.3 溶蝕作用

嘉陵江組顆粒灘儲(chǔ)層中的溶蝕作用多與高頻海平面變化有關(guān)，為準(zhǔn)同生大氣淡水溶蝕，發(fā)生在近地表環(huán)境，在高位期相對(duì)海平面下降的背景下，沉積古地貌高地高建造率的顆粒灘快速生長(zhǎng)至海平面附近，隨著次一級(jí)海平面頻繁的波動(dòng)，顆粒灘上部會(huì)頻繁暴露，發(fā)生大氣淡水溶蝕作用，形成各種溶蝕孔隙（圖4a～e）。顆粒灘溶蝕作用與向上變淺的沉積序列有關(guān)，如研究區(qū)五通場(chǎng)構(gòu)造五10井1 779.58～1 786.38 m井段發(fā)育的顆粒白云巖，該段顆粒白云巖發(fā)育在整個(gè)向上變淺沉積序列的上部，其下部是局限潟湖環(huán)境的泥粉晶白云巖，巖芯及薄片觀察表明，儲(chǔ)層段主要發(fā)育在灘體的上部，灘體下部則以膠結(jié)作用為主，孔隙不發(fā)育（圖9）。

圖9 五10井嘉一段頂—嘉二1亞段巖芯綜合柱狀圖Fig.9 Lithological column of well core in T1j1-T1j21,well Wu10

3.4 白云巖化作用

嘉陵江組沉積時(shí)期，氣候干旱，蒸發(fā)作用強(qiáng)。因此在海退背景之下，嘉陵江組極易發(fā)生準(zhǔn)同生白云巖化[23-24]，形成大規(guī)模連片分布的白云巖。大量的勘探實(shí)例均表明，準(zhǔn)同生白云巖化作用對(duì)儲(chǔ)層的形成和保存有促進(jìn)作用[25-26]：一方面，白云石的摩爾體積比方解石要小，白云石交代方解石后會(huì)導(dǎo)致晶體體積縮小，從而產(chǎn)生新的孔隙；另一方面，白云巖抗壓性較灰?guī)r要好，脆性高，在埋藏過程中能夠很好的將孔隙保存下來(lái)。統(tǒng)計(jì)也表明，研究區(qū)嘉陵江組顆粒白云巖的物性要好于顆?；?guī)r的物性（圖5c），這也說(shuō)明白云巖化作用有利于儲(chǔ)層的形成。

3.5 破裂作用

嘉陵江組沉積之后受到了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成多期次的裂縫。通過巖芯及薄片的觀察，總結(jié)為：產(chǎn)狀上，水平縫、低角度縫、高角度縫均有發(fā)育；成因上，主要是張裂縫和少量不規(guī)則成巖縫；充填情況上，完全充填縫、部分充填縫和未充填縫都有見到，充填物為方解石、白云石、石膏和少量石英等（圖8f～h），這些充填物具有較強(qiáng)的陰極發(fā)光（圖8f′）。物性分析表明，蜀南嘉陵江組顆粒灘儲(chǔ)層存在部分低孔高滲段（圖5c），說(shuō)明裂縫的存在改善了儲(chǔ)層的基質(zhì)滲透率，對(duì)儲(chǔ)層的形成有建設(shè)意義。沈4井初期產(chǎn)量7.8×104m3/d，生產(chǎn)僅4年時(shí)間產(chǎn)量降至4.9×104m3/d，此時(shí)已產(chǎn)氣0.741 7×108m3，占該井累產(chǎn)氣量的52%，剩余48%的氣用了20年的生產(chǎn)時(shí)間，且氣產(chǎn)量已逐步降為0.78×104m3/d，可見裂縫性儲(chǔ)層特征明顯。

4 儲(chǔ)層成因分析

顆粒灘儲(chǔ)層是一種相控型儲(chǔ)層，顆粒灘是其形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，但并非顆粒灘最終都能成為良好的儲(chǔ)層，還取決于后期的壓實(shí)、膠結(jié)、溶蝕和白云巖化等成巖作用。

4.1 顆粒灘是儲(chǔ)層形成的物質(zhì)基礎(chǔ)

沉積相帶決定了巖石原生孔隙的發(fā)育程度，而原始孔隙是各種成巖作用所需流體的主要通道，也是各種次生孔隙的前身，一定程度上影響了次生孔隙的發(fā)育程度，統(tǒng)計(jì)結(jié)果也表明了這一點(diǎn)（圖4c）。高能環(huán)境下形成的顆粒灰?guī)r，基質(zhì)含量低，在壓實(shí)過程中原始孔隙容易被保留，形成殘余粒間孔隙，為后續(xù)儲(chǔ)層形成所要經(jīng)歷的各種成巖作用提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

顆粒灘的發(fā)育受控于層序和古地貌，主要發(fā)育在海退背景之下的沉積古地貌高地[27-29]。研究區(qū)嘉陵江組沉積期間，瀘州古隆起以水下古隆起的形式存在，其上存在次級(jí)隆起和凹陷，這些地貌單元所形成的沉積地貌差異，導(dǎo)致了碳酸鹽巖臺(tái)地內(nèi)部發(fā)生了明顯的沉積分異。嘉一段沉積晚期海平面開始下降，在此背景之下古隆起之上的次級(jí)隆起和局部的水下高地最先達(dá)到浪基面，并處在淺灘化環(huán)境，優(yōu)先發(fā)育臺(tái)內(nèi)灘，隨著海平面的不斷下降，灘體向隆起斜坡遷移，古地貌高地的灘體發(fā)生暴露，形成一系列溶蝕孔隙。研究區(qū)T1j1-T1j21亞段沉積相平面展布表明，顆粒灘基本上發(fā)育在瀘州古隆起范圍內(nèi)，且古隆起核部灘體規(guī)模明顯大于古隆起外圍灘體規(guī)模（圖10），自貢地區(qū)在嘉陵江期受到華鎣山斷裂的影響，為一水下高地，也發(fā)育較大規(guī)模灘體，而水下高地之間的洼地及沉積古地貌低地水體較深，海水能量弱，沉積物以細(xì)粒的泥晶灰?guī)r和泥質(zhì)灰?guī)r為主，基本不發(fā)育顆粒灘，如研究區(qū)內(nèi)綦江赤水地區(qū)。

圖10 蜀南地區(qū)嘉一—嘉二1段沉積相平面展布圖（據(jù)楊喆等[24]，有修改）Fig.10 Sedimentary facies map of T1j1-T1j21,southern Sichuan Basin(modified from Yang et al.[24])

4.2 成巖作用是顆粒灘能否演化為顆粒灘儲(chǔ)層的關(guān)鍵

顆粒灘形成之后，其能否進(jìn)一步演化為儲(chǔ)層，還取決于它所經(jīng)歷的成巖作用

（1）儲(chǔ)集空間的形成

統(tǒng)計(jì)表明顆粒灘儲(chǔ)層的總面孔率與次生孔隙（粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、晶間溶孔）面孔率呈正相關(guān)，而與原生孔隙（殘余粒間孔）面孔率無(wú)明顯關(guān)系（圖3b），說(shuō)明成巖作用是顆粒灘演化為儲(chǔ)層的關(guān)鍵。對(duì)比致密顆粒灘和顆粒灘儲(chǔ)層不難發(fā)現(xiàn)，顆粒灘致密化的根本原因是膠結(jié)（圖2）和壓實(shí)壓溶（圖8a～c），顆粒灘演化為儲(chǔ)層的關(guān)鍵是溶蝕。顆粒灘儲(chǔ)層中溶蝕孔隙約占整個(gè)孔隙空間的90%，這種溶蝕孔隙絕大部分都是準(zhǔn)同生溶蝕作用產(chǎn)生，受控于沉積古地貌和高頻層序，主要發(fā)育在海退背景之下，與向上變淺的高頻旋回有關(guān)（圖9），平面上從古隆起核部→古隆起外圍→非古隆起，顆粒灘儲(chǔ)層累計(jì)厚度逐漸減?。▓D7），說(shuō)明從古隆起向外其溶蝕作用逐漸減弱，膠結(jié)作用逐漸加強(qiáng)。

（2）儲(chǔ)集空間的保存

溶蝕孔隙形成的時(shí)間較早，此時(shí)還未發(fā)生較強(qiáng)的壓實(shí)壓溶。經(jīng)歷了準(zhǔn)同生白云巖化作用之后，顆粒灘儲(chǔ)層有了更堅(jiān)硬的巖石骨架，極大了提高了抗壓實(shí)壓溶能力，并且白云巖化過程中由于晶體體積的縮小，會(huì)產(chǎn)生晶間微孔，改善了儲(chǔ)層的滲透率，物性分析也表明，顆粒白云巖儲(chǔ)層物性要優(yōu)于顆?；?guī)r儲(chǔ)層（圖5c），特別是滲透率。顆粒灰?guī)r儲(chǔ)層中的孔隙想要保存下來(lái)，則需要早期膠結(jié)作用來(lái)提高自身抗壓實(shí)壓溶能力，鏡下觀察也表明，顆?；?guī)r儲(chǔ)層中顆粒之間往往有大量的膠結(jié)物（圖4d），顆粒白云巖儲(chǔ)層則不需要這一條件（圖4e），而不發(fā)育早期膠結(jié)物的顆?；?guī)r中，孔隙往往在壓實(shí)壓溶中被破壞（圖8b）。

5 儲(chǔ)層發(fā)育模式

在顆粒灘儲(chǔ)層基本特征和形成機(jī)理研究基礎(chǔ)之上，結(jié)合實(shí)際井資料，對(duì)顆粒灘儲(chǔ)層的發(fā)育模式進(jìn)行了總結(jié)（圖11）。海退背景之下，在沉積古地貌高部位灘體優(yōu)先發(fā)育，而古地貌低洼部位，灘體欠發(fā)育，在海平面下降的初期，灘體輕微暴露，在顆粒灘頂部發(fā)育溶蝕孔隙，底部以大氣淡水膠結(jié)為主（圖11a），隨著海平面不斷下降，顆粒灘暴露規(guī)模逐漸增大，形成大量溶蝕孔隙，與此同時(shí)，蒸發(fā)作用加強(qiáng)，有利于大規(guī)模白云巖化作用的發(fā)生（圖11b），增加了巖石的抗壓實(shí)壓溶能力。進(jìn)入埋藏期后，巖石受到壓實(shí)壓溶作用，孔隙進(jìn)一步減少，壓實(shí)壓溶作用導(dǎo)致地層流體進(jìn)入物性較好的顆粒灘中，形成一定量的膠結(jié)，導(dǎo)致顆粒灘儲(chǔ)層空間減少，同時(shí)也使殘余的孔隙得以保存。燕山期和喜山期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有利于嘉陵江組裂縫發(fā)育，進(jìn)一步改善儲(chǔ)層物性（圖11c）。

圖11 嘉陵江組顆粒灘儲(chǔ)層發(fā)育模式Fig.11 Developmental model of shoal reservoir in the Jialingjiang Formation

6 結(jié)論

（1）顆粒灘是嘉陵江組顆粒灘儲(chǔ)層發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)。垂向上，顆粒灘的發(fā)育受控于三級(jí)層序，主要發(fā)育在高位體系域的中下部，對(duì)應(yīng)嘉一段頂部、嘉二段下部和嘉四段下部，嘉陵江期頻繁的海平面升降變化決定了單套灘體厚度?。?10 m）和垂向上多期疊置的分布樣式；平面上，顆粒灘的發(fā)育受控于沉積古地貌，瀘州水下古隆起和水下高地之上易于形成連片分布的規(guī)模性顆粒灘，而沉積古地貌洼地則不發(fā)育顆粒灘。

（2）成巖作用是顆粒灘能否進(jìn)一步演化為儲(chǔ)層的關(guān)鍵。壓實(shí)、壓溶和膠結(jié)作用是主要的破壞性成巖作用，但膠結(jié)作用同時(shí)也減弱了壓實(shí)壓溶作用，為之后的溶蝕產(chǎn)生粒間溶孔奠定了基礎(chǔ)；溶蝕作用和白云巖化作用是主要的建設(shè)性成巖作用，溶蝕作用與向上變淺的沉積序列有關(guān)，主要發(fā)生在灘體的上部，灘體下部則以膠結(jié)作用為主，白云巖化作用增強(qiáng)了巖石的抗壓實(shí)壓溶能力并產(chǎn)生了新的儲(chǔ)集空間，極大改善了儲(chǔ)層的儲(chǔ)滲能力；構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的裂縫提高了顆粒灘儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能。

致謝 審稿專家與編輯老師提出的寶貴建議，誠(chéng)摯熱忱！