張璽華 田興旺 楊岱林 王云龍 孫奕婷 洪海濤 夏茂龍 汪 華 徐 亮

中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院

0 引言

海相碳酸鹽巖油氣田在四川盆地油氣勘探中占有主導(dǎo)地位。已發(fā)現(xiàn)常規(guī)及致密天然氣產(chǎn)層23個(gè)，海相碳酸鹽巖層系就有18個(gè)，海相碳酸鹽巖探明儲(chǔ)量占比近70%[1]。四川盆地海相碳酸鹽巖油氣勘探層系主要包括三疊系（中—下統(tǒng)）、二疊系（中—上統(tǒng)）、石炭系和震旦系—寒武系。近年來在川中古隆起高石梯—磨溪地區(qū)震旦系燈影組、寒武系龍王廟組儲(chǔ)集層獲得重大發(fā)現(xiàn)，截至2016年底，探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量超8 000×108m3，展現(xiàn)出四川盆地海相碳酸鹽巖仍有較大勘探潛力，開拓了中國海相碳酸鹽巖油氣勘探的新領(lǐng)域，引起了對(duì)中國海相油氣，特別是四川盆地海相碳酸鹽巖油氣勘探的關(guān)注。

儲(chǔ)集層是油氣成藏過程中的關(guān)鍵要素，是石油地質(zhì)學(xué)的重要研究對(duì)象，前人已形成了較為系統(tǒng)和成熟的理論和技術(shù)方法。對(duì)于儲(chǔ)集層的分類，可站在不同的角度，為描述其某一性質(zhì)而進(jìn)行劃分。海相碳酸鹽巖儲(chǔ)集層有多種分類方法。常見的分類方法有巖性分類、孔隙度分類、滲透率分類、儲(chǔ)集空間分類等[1-5]。按巖石礦物組分分類可以分為石灰?guī)r儲(chǔ)層和白云巖儲(chǔ)層，按儲(chǔ)滲空間類型分類可以分為孔隙型、孔洞型、裂縫型及裂縫—孔隙型、裂縫—孔洞型（復(fù)合類型）等，還有按儲(chǔ)層物性的高低進(jìn)行分類。上述分類強(qiáng)調(diào)的是對(duì)儲(chǔ)層某方面特征的描述，均為對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行客觀存在的靜態(tài)描述，是儲(chǔ)層特征研究的基礎(chǔ)，不足之處是與儲(chǔ)層的成因沒有建立緊密聯(lián)系，不適合于儲(chǔ)層的分布預(yù)測(cè)研究。在勘探階段，真正對(duì)儲(chǔ)層分布可以做出地質(zhì)預(yù)測(cè)的是明確其形成機(jī)制，因此，儲(chǔ)層的成因分類就顯得更為重要。關(guān)于碳酸鹽巖儲(chǔ)集層分類至今仍有爭(zhēng)論，而基于儲(chǔ)層成因特征的分類研究突出儲(chǔ)層的形成核心控制因素和主要形成條件，對(duì)儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)有重要的指導(dǎo)意義。因此，開展儲(chǔ)層成因特征分類研究是以尋找油氣儲(chǔ)層為目標(biāo)的勘探綜合研究的重要基礎(chǔ)。

在對(duì)四川盆地海相碳酸鹽巖儲(chǔ)層特征分析的基礎(chǔ)上，借鑒國內(nèi)外碳酸鹽巖儲(chǔ)層分類[1-9]，歸納和總結(jié)四川盆地海相碳酸鹽巖儲(chǔ)層成因類型及特征，希望對(duì)四川盆地海相碳酸鹽巖儲(chǔ)層特征和分布預(yù)測(cè)研究有積極的促進(jìn)作用。

1 儲(chǔ)集層特征及分類

1.1 儲(chǔ)層基本特征

四川盆地海相碳酸鹽巖儲(chǔ)集層發(fā)育層系多，縱向上主要分布在三疊系（中—下統(tǒng)）、二疊系、石炭系和震旦系—寒武系。主要儲(chǔ)集巖類型是顆粒白云巖、藻（礁）格架白云巖、粉—細(xì)晶白云巖，石灰?guī)r次之。寒武系龍王廟組、洗象池組和三疊系飛仙關(guān)組、嘉陵江組、雷口坡組以顆粒白云巖為主要儲(chǔ)集層。燈影組和長(zhǎng)興組以藻（礁）格架白云巖為主要儲(chǔ)集層。物性總體上表現(xiàn)低孔、低滲的特征，局部地區(qū)發(fā)育的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層是勘探的重要對(duì)象[5-12]。儲(chǔ)層發(fā)育程度主要受有利沉積相帶、白云石化作用、巖溶作用等因素共同控制。

1.2 儲(chǔ)層成因分類

近幾年，海相碳酸鹽巖儲(chǔ)層成因分類研究引起了國內(nèi)不少學(xué)者的重視，在研究塔里木盆地、四川盆地、鄂爾多斯盆地等國內(nèi)主要海相沉積盆地碳酸鹽巖儲(chǔ)層的基礎(chǔ)上，提出了儲(chǔ)層成因分類方案[6-9]。趙宗舉提出中國海相碳酸鹽巖儲(chǔ)層成因類型主要包括古風(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)層、礁灘儲(chǔ)層及層狀白云巖儲(chǔ)層三大類，古風(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)層又可分為灰?guī)r古風(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)層及白云巖古風(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)層兩類；礁灘儲(chǔ)層主要包括臺(tái)地邊緣礁灘儲(chǔ)層及臺(tái)內(nèi)礁灘儲(chǔ)層兩類[6-8]。趙文智，沈安江以便于油氣勘探使用和預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)為準(zhǔn)則，按沉積型、成巖型和改造型對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層進(jìn)行框架分類[9]。沉積型儲(chǔ)集層是指由沉積作用和古地理環(huán)境聯(lián)合控制而形成的一類碳酸鹽巖儲(chǔ)集層，包括礁灘儲(chǔ)集層和沉積型白云巖儲(chǔ)集層；礁灘儲(chǔ)集層可分為臺(tái)緣礁灘和臺(tái)內(nèi)礁灘。成巖型儲(chǔ)集層是埋藏成巖環(huán)境中形成的碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的總稱，包括埋藏白云巖儲(chǔ)集層和熱液白云巖儲(chǔ)集層兩大類。改造型儲(chǔ)集層是指碳酸鹽巖暴露地表后，受大氣淡水改造而形成的較復(fù)雜的碳酸鹽巖儲(chǔ)集層，根據(jù)發(fā)育的古地貌位置和形成機(jī)理，可細(xì)分為3種類型，分別是潛山（風(fēng)化殼）表生巖溶儲(chǔ)集層、層間表生巖溶儲(chǔ)集層和順層表生巖溶儲(chǔ)集層[8]。沈安江、趙文智對(duì)前期分類方案調(diào)整，主要變化是將巖溶改造型儲(chǔ)集層大類歸入成巖型大類，由前期方案沉積型、成巖型和改造型三大類調(diào)整為相控型（沉積型）和成巖型兩大類[10]。上述海相碳酸鹽巖儲(chǔ)層成因分類方案都是以儲(chǔ)層成因主控因素為核心，分類方案有一定差異，對(duì)國內(nèi)典型碳酸鹽巖儲(chǔ)層的主控因素也有不同認(rèn)識(shí)，但均重點(diǎn)關(guān)注了礁灘相沉積、巖溶作用、白云石化作用等控制儲(chǔ)層形成和分布的主要因素，并將這三大因素作為碳酸鹽巖儲(chǔ)層主要類型的依據(jù)。四川盆地碳酸鹽巖層系眾多，儲(chǔ)集層類型較豐富，具有自身的一些特點(diǎn)，如巖性以白云巖為主[11-12]。因此，提出一套能夠體現(xiàn)出四川盆地碳酸鹽巖儲(chǔ)層特點(diǎn)，反應(yīng)儲(chǔ)層發(fā)育主控因素，且簡(jiǎn)明、實(shí)用的儲(chǔ)集層成因分類方案是有必要的。

四川盆地海相碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育主控制因素可以歸結(jié)為三個(gè)方面：礁灘相沉積、巖溶作用和白云石化作用。①礁灘相沉積，是四川盆地海相碳酸鹽巖儲(chǔ)集層發(fā)育的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是礁灘儲(chǔ)集層發(fā)育的主控因素；礁灘相沉積有利于白云石化作用和巖溶作用對(duì)儲(chǔ)層的改造，也是白云巖儲(chǔ)集層和表生巖溶儲(chǔ)集層發(fā)育的沉積基礎(chǔ)；②巖溶作用，四川盆地碳酸鹽巖儲(chǔ)集層發(fā)育粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔等溶蝕孔隙和溶洞、溶縫等儲(chǔ)集空間類型，溶蝕作用可形成于準(zhǔn)同生期、表生期和埋藏期；③白云石化作用，四川盆地海相碳酸鹽巖規(guī)模發(fā)育的孔隙型儲(chǔ)層均為白云巖，白云石化作用有利于孔隙的形成和保存。

根據(jù)四川盆地海相碳酸鹽巖儲(chǔ)層的巖石學(xué)、地球化學(xué)等基本特征，結(jié)合儲(chǔ)層發(fā)育分布規(guī)律，提出四川盆地海相碳酸鹽巖儲(chǔ)層成因綜合分類。該分類將四川盆地海相碳酸鹽巖儲(chǔ)層劃分為礁灘儲(chǔ)集層、表生巖溶儲(chǔ)集層、白云巖儲(chǔ)集層三大類，三個(gè)大類進(jìn)一步分為了7個(gè)亞類（表1）。

2 礁灘儲(chǔ)集層

礁、灘相沉積是儲(chǔ)層發(fā)育的最有利沉積相帶，既是儲(chǔ)層發(fā)育的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也有利于白云石化作用和巖溶作用對(duì)儲(chǔ)層的改造，礁、灘相沉積是儲(chǔ)層發(fā)育的主控因素。位于碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣生物礁、顆粒灘相帶和臺(tái)內(nèi)顆粒灘相帶儲(chǔ)集巖一般較發(fā)育，該類沉積相帶沉積地貌相對(duì)較高，水動(dòng)力條件較強(qiáng)，生物發(fā)育、海水分選作用較強(qiáng)，具備形成粗結(jié)構(gòu)、多孔碳酸鹽巖的沉積環(huán)境[13-14]。根據(jù)沉積特征，將四川盆地礁灘儲(chǔ)集層分為臺(tái)緣礁儲(chǔ)集層、臺(tái)緣顆粒灘儲(chǔ)集層、臺(tái)內(nèi)顆粒灘儲(chǔ)集層3個(gè)亞類。

2.1 礁灘儲(chǔ)集層基本特征

2.1.1 臺(tái)緣礁灘儲(chǔ)層特征

四川盆地上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組發(fā)育典型臺(tái)緣生物礁灘儲(chǔ)集層，相帶控制生物礁灘和礁灘儲(chǔ)層的分布。生物礁灘沿開江—梁平海槽發(fā)育兩側(cè)的臺(tái)緣帶大規(guī)模展布，臺(tái)緣帶為臺(tái)地—盆地轉(zhuǎn)換區(qū)，為淺水向深水相帶過渡區(qū)，地貌坡折大，水動(dòng)力強(qiáng)，有利于生物礁灘的發(fā)育。礁儲(chǔ)層發(fā)育于與生物礁灘相關(guān)的礁核、礁灘相白云巖、灰質(zhì)白云巖中，臺(tái)緣帶生物礁灘的發(fā)育為白云石化作用和巖溶作用創(chuàng)造了有利條件。生物礁灘發(fā)育區(qū)，碳酸鹽產(chǎn)率高，快速沉積形成正向地貌，在海平面周期升降旋回中，發(fā)育多期暴露，白云石化作用和同生期巖溶作用發(fā)育。生物礁灘主要儲(chǔ)集巖包括殘余生屑白云巖、晶粒白云巖、殘余礁骨架白云巖幾大類型。儲(chǔ)集空間發(fā)育有孔隙、溶洞和裂縫，孔隙包括粒間溶孔、晶間溶孔、格架孔（圖1），溶蝕洞穴包括孔隙性溶洞、裂縫性溶洞，裂縫包括溶蝕縫和構(gòu)造縫[13]。開江—梁平海槽東西兩側(cè)臺(tái)緣帶殘余生屑白云巖和晶粒白云巖孔滲性最好，平均孔隙度為5.3%；平均滲透率為2.6 mD。因此，臺(tái)緣帶生物礁灘最優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集巖類是殘余生屑白云巖和晶粒白云巖。

圖1 四川盆地上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組臺(tái)緣生物礁儲(chǔ)層主要儲(chǔ)集巖類型圖版

2.1.2 臺(tái)緣顆粒灘儲(chǔ)層特征

四川盆地下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組發(fā)育典型臺(tái)緣鮞粒灘儲(chǔ)集層，相帶控制了鮞粒灘儲(chǔ)集層的發(fā)育和分布（圖2）。開江—梁平海槽兩側(cè)臺(tái)緣帶鮞粒灘沉積大規(guī)模發(fā)育，臺(tái)緣高能相帶，水動(dòng)力強(qiáng)，有利于鮞粒灘的沉積。臺(tái)緣帶鮞粒灘沉積厚度大，形成鮞粒灘壩，為地貌高帶，是白云石化作用和同生期巖溶作用發(fā)育有利區(qū)。臺(tái)緣帶飛仙關(guān)組儲(chǔ)層是鮞粒灘經(jīng)歷不同程度白云石化、不同時(shí)期溶蝕作用及裂縫改造的結(jié)果。巖石類型主要包括殘余鮞粒白云巖、殘余鮞粒中—細(xì)晶白云巖、殘余鮞粒灰質(zhì)白云巖、殘余鮞粒云質(zhì)灰?guī)r。儲(chǔ)集空間主要包括粒間溶孔、晶間孔、粒內(nèi)溶孔和裂縫[13-15]。粒間溶孔主要發(fā)育于殘余鮞粒白云巖等顆粒白云巖中，少數(shù)鮞?；?guī)r也發(fā)育粒間溶孔，連通性較好。晶間孔主要發(fā)育于晶粒白云巖中，連通性較好[13]。粒內(nèi)溶孔主要發(fā)育在鮞粒內(nèi)，常發(fā)育在殘余鮞粒白云巖、含礫屑鮞粒白云巖和鮞粒灰?guī)r中。裂縫主要是與構(gòu)造作用有關(guān)的高角度裂縫，可將各種孔隙連通形成滲流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，大大改善儲(chǔ)層性能。臺(tái)緣帶鮞粒白云巖儲(chǔ)層孔隙度平均可達(dá)10.18%，是開江—梁平海槽東西兩側(cè)臺(tái)緣帶飛仙關(guān)組儲(chǔ)滲性能最好，最優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)集巖類型。

圖2 四川盆地東部下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組沉積相圖

2.1.3 臺(tái)內(nèi)顆粒灘儲(chǔ)層特征

川中地區(qū)寒武系龍王廟組、洗象池組發(fā)育臺(tái)內(nèi)顆粒灘儲(chǔ)層[16-19]。其儲(chǔ)集巖以砂屑白云巖、鮞粒白云巖、殘余顆粒細(xì)晶白云巖為主。受顆粒灘發(fā)育特征控制，儲(chǔ)層展布有較大差異，龍王廟組儲(chǔ)層為厚層塊狀特征，洗象池組儲(chǔ)層為多套薄儲(chǔ)層相互疊置。此外，三疊系雷口坡組一段、三段和嘉陵江組同樣發(fā)育臺(tái)內(nèi)顆粒灘儲(chǔ)層。

以龍王廟組為例，其主要儲(chǔ)集巖為砂屑白云巖、鮞粒白云巖、生屑砂屑白云巖、膏質(zhì)砂屑白云巖、（花斑狀）殘余砂屑粉細(xì)晶白云巖。儲(chǔ)集空間包括孔隙、溶洞和裂縫三種類型。以溶擴(kuò)粒間孔、晶間（溶）孔、次生溶洞最為發(fā)育（圖3）。

圖3 四川盆地中部寒武系龍王廟組儲(chǔ)層孔隙類型顯微特征圖

2.2 儲(chǔ)層發(fā)育控制因素

礁灘相沉積控制優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層規(guī)模發(fā)育。沉積相帶既是礁灘儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)，也對(duì)礁灘儲(chǔ)層的白云石化作用和巖溶作用有重要的影響。

2.2.1 儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)

礁灘相沉積原始粒間孔隙更為發(fā)育，經(jīng)歷壓實(shí)、膠結(jié)作用后，能夠保留部分孔隙，川中龍王廟組、環(huán)開江—梁平海槽長(zhǎng)興組和飛仙關(guān)組、川西雷三段等礁灘相儲(chǔ)層均發(fā)育殘余粒間孔或粒間溶孔，因此，礁灘相沉積是儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)。

2.2.2 早期白云石化作用

四川盆地具規(guī)模的礁灘儲(chǔ)層巖性均為白云巖，白云石化作用是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層規(guī)模發(fā)育的重要條件；礁灘相沉積環(huán)境有利于早期白云石化作用發(fā)生，川中龍王廟組、川東北飛仙關(guān)組及雷口坡組為局限臺(tái)地環(huán)境，有利于早期白云石化作用（蒸發(fā)泵、回流滲透）發(fā)生。

2.2.3 發(fā)育多期巖溶作用

礁灘相沉積環(huán)境有利于同生巖溶作用，顆粒灘和生物礁發(fā)育于淺水碳酸鹽臺(tái)地的中—高能環(huán)境，多發(fā)育于古地貌高，沉積速率較快，同生期暴露較為頻繁，大氣淡水溶蝕作用發(fā)育，文石質(zhì)鮞粒易被溶蝕，發(fā)育粒內(nèi)溶孔、鑄模孔，川東北飛仙關(guān)組、川中雷口坡組一段發(fā)育粒內(nèi)溶孔、鑄?？?，與大氣淡水溶蝕作用有關(guān)。沉積作用為后期的成巖改造提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，質(zhì)純、層厚、原生孔隙保存較好的顆粒灘相碳酸鹽巖有利于后期的成巖改造，早成巖期孔隙是表生期和埋藏期巖溶流體的通道。

3 表生巖溶儲(chǔ)集層

巖溶對(duì)油氣儲(chǔ)層形成的影響最為廣泛和重要。四川盆地具有多期構(gòu)造旋回特征，多期區(qū)域構(gòu)造隆升，發(fā)育多個(gè)風(fēng)化殼，控制了四川盆地風(fēng)化殼型儲(chǔ)層的發(fā)育，形成多套優(yōu)質(zhì)的巖溶孔、洞、縫體系發(fā)育的主力產(chǎn)層，如震旦系和石炭系等[20-21]。目前在四川盆地海相碳酸鹽巖地層中發(fā)育有5個(gè)大型古風(fēng)化侵蝕面，其對(duì)儲(chǔ)層形成的控制作用存在差異性和多樣性。震旦系頂（桐灣運(yùn)動(dòng)）、石炭系頂（云南運(yùn)動(dòng)）、中二疊統(tǒng)頂（東吳運(yùn)動(dòng)）等3個(gè)風(fēng)化面對(duì)儲(chǔ)集巖的影響以建設(shè)性改造為主[10]。依據(jù)表生巖溶作用對(duì)不同巖性地層形成不同類型的表生巖溶儲(chǔ)集層的特征，將四川盆地表生巖溶儲(chǔ)集層劃分為白云巖風(fēng)化殼儲(chǔ)集層、石灰?guī)r風(fēng)化殼儲(chǔ)集層2個(gè)亞類。

3.1 表生巖溶儲(chǔ)集層基本特征

3.1.1 白云巖風(fēng)化殼儲(chǔ)集層特征

四川盆地震旦系燈影組發(fā)育典型的白云巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層。受桐灣運(yùn)動(dòng)影響，四川盆地?zé)粲敖M二段與上覆燈影組三段、燈影組四段與上覆下寒武統(tǒng)筇竹寺組呈假整合接觸，發(fā)育兩期風(fēng)化殼巖溶，燈影組二段、燈影組四段普遍遭受不同程度的巖溶剝蝕。風(fēng)化殼巖溶作用產(chǎn)生的大量孔、洞、縫是燈影組儲(chǔ)層的主要儲(chǔ)集空間。燈影組巖溶影響深度大，從目前的鉆井取心見到的溶蝕孔洞和井漏、放空顯示情況分析，燈影組垂向巖溶帶影響深度在不整合面以下的200 m。高石2井鉆井放空段長(zhǎng)1.6 m，測(cè)井分析：井徑擴(kuò)大，聲波時(shí)差增大，電成像為低電阻，暗色塊狀，為一個(gè)大型溶洞。高石1、2、6井和磨溪8、9井井漏和放空分別距離燈影組四段頂不整合面190 m、225 m、240 m、600 m和480 m（圖 4）。

圖4 四川盆地中部震旦系燈影組放空、井漏分布及高石2井燈影組四段放空井段測(cè)井特征圖

風(fēng)化殼巖溶作用是燈影組儲(chǔ)層發(fā)育的主控因素。丘灘相沉積是燈影組優(yōu)質(zhì)白云巖風(fēng)化殼型儲(chǔ)層發(fā)育的有利條件，控制儲(chǔ)層的規(guī)模連片發(fā)育。燈影組儲(chǔ)層主要發(fā)育于丘灘相沉積中的藻凝塊白云巖、藻格架白云巖、藻疊層白云巖、藻黏結(jié)砂屑白云巖和砂屑白云巖。燈影組巖溶具分帶特征，主要發(fā)育于垂直滲流巖溶帶和水平潛流巖溶帶。垂直滲流巖溶帶巖溶作用沿裂縫呈近垂直分布，多形成溶縫、溶溝和較大的溶洞（圖5a、b、c），是巖溶水向下流動(dòng)的通道。水平潛流巖溶帶巖溶水沿殘留有一定孔隙的丘灘相沉積體呈水平方向流動(dòng)，溶蝕擴(kuò)大先期孔隙，形成中、小型溶洞和溶孔，溶孔、溶洞內(nèi)常見滲流粉砂、角礫等巖溶充填物（圖5d、e、f），是燈影組優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的主要類型。丘灘相沉積是水平潛流巖溶帶大規(guī)模發(fā)育的基礎(chǔ)，位于安岳—德陽臺(tái)內(nèi)裂陷西側(cè)臺(tái)緣帶的高石梯、磨溪地區(qū)，丘灘相沉積沿臺(tái)緣廣泛發(fā)育，丘灘相沉積的規(guī)模和厚度都優(yōu)于臺(tái)地內(nèi)部。川中地區(qū)地貌平緩，流速緩慢，滲透量大，更有利于水平潛流巖溶帶的發(fā)育，丘灘相沉積疊加巖溶改造，在臺(tái)緣帶形成大規(guī)模連片發(fā)育的風(fēng)化殼型優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。由臺(tái)緣帶向臺(tái)內(nèi)區(qū)丘灘相沉積發(fā)育程度逐漸變差，水平潛流帶發(fā)育規(guī)模變小，以垂直滲流巖溶作用為主，臺(tái)內(nèi)區(qū)儲(chǔ)層的發(fā)育規(guī)模和連片性相對(duì)臺(tái)緣帶變差。因此，表生巖溶儲(chǔ)集層的發(fā)育和分布不僅受巖溶地貌的控制，也受到沉積相帶一定的控制。

圖5 四川盆地中部震旦系燈影組巖心、薄片巖溶作用特征圖

3.1.2 石灰?guī)r風(fēng)化殼儲(chǔ)集層特征

受東吳運(yùn)動(dòng)地殼抬升影響，四川盆地茅口組長(zhǎng)期暴露，大氣淡水溶解作用發(fā)育，表生成巖作用強(qiáng)烈，巖溶作用對(duì)儲(chǔ)集層具有明顯的影響[22]。蜀南地區(qū)茅口組儲(chǔ)集巖以石灰?guī)r為主，儲(chǔ)集空間以次生孔洞、裂縫為主，儲(chǔ)集層物性較差，為低孔隙度儲(chǔ)集層。巖溶流體以沿?cái)嗔褞Я芽p系統(tǒng)的垂向巖溶作用為主，形成大型巖溶縫、洞系統(tǒng)，儲(chǔ)層的發(fā)育和分布受古巖溶期斷裂體系控制。

3.2 儲(chǔ)層發(fā)育控制因素

表生巖溶儲(chǔ)集層儲(chǔ)集空間以巖溶作用形成溶孔、溶洞、溶縫為主，表生巖溶作用是儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)鍵控制因素，巖溶作用發(fā)育的程度和特征控制儲(chǔ)層的發(fā)育特點(diǎn)。古巖溶作用發(fā)育既受到氣候、古地貌、持續(xù)時(shí)間、植被等環(huán)境因素控制，也受到自身巖性組合、沉積組構(gòu)、地層厚度、孔滲性、裂縫發(fā)育程度等地層因素控制[22]。古巖溶的形態(tài)、發(fā)育程度及對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育的影響受到環(huán)境和地層因素的共同控制。主要結(jié)合四川盆地表生巖溶儲(chǔ)集層特征，探討地層因素對(duì)表生巖溶儲(chǔ)集層的控制作用。

3.2.1 巖性對(duì)表生巖溶儲(chǔ)集層的控制作用。

在古巖溶作用過程中，巖石礦物成分和結(jié)構(gòu)組分對(duì)溶蝕作用發(fā)育作用有重要影響，形成不同類型儲(chǔ)層相關(guān)研究結(jié)果表明，巖石的礦物成分對(duì)巖溶控制作用最明顯，其中巖石中方解石的含量對(duì)巖溶作用影響最大，不同巖性溶蝕性由好到差依次為：石灰?guī)r—云質(zhì)灰?guī)r—灰質(zhì)云巖—白云巖。在地表?xiàng)l件下石灰?guī)r的溶解度較白云石大幾個(gè)數(shù)量級(jí)，石膏、硬石膏則更易溶解，在含膏碳酸鹽巖中會(huì)形成選擇性溶孔，如雷口坡組四段3亞段發(fā)育的膏?？?。

蜀南地區(qū)茅口組儲(chǔ)層基質(zhì)主要為生屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r，巖性致密。巖溶作用只有沿裂縫以管道流的方式進(jìn)行溶解。由于受不同程度的巖溶和構(gòu)造破裂的影響，儲(chǔ)層主要儲(chǔ)滲空間為裂縫和巖溶洞穴相互連通組成的縫洞系統(tǒng)。儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間以裂縫、溶洞為主。裂縫包括構(gòu)造縫和溶蝕縫兩種類型；洞主要是各種溶蝕孔洞。巖溶作用和多期裂縫形成的溶蝕縫洞體系是最主要的儲(chǔ)集空間。儲(chǔ)集類型為 “裂縫—洞穴型”，儲(chǔ)層縱橫向分布不穩(wěn)定。

川東石炭系黃龍組儲(chǔ)集層巖石類型主要為受巖溶改造的白云巖或巖溶角礫巖，具有良好的孔隙度和滲透率。巖石類型以泥晶白云巖、粉—細(xì)晶白云巖、顆粒（砂屑、生屑或鮞粒）白云巖為主[23-24]。白云巖的成因類型主要為潮上帶準(zhǔn)同生白云巖。由于石炭系經(jīng)受了云南運(yùn)動(dòng)的暴露、剝蝕與古巖溶作用，巖溶流體主要沿顆粒白云巖孔隙及晶間微孔進(jìn)行彌散性溶蝕和滲濾，使儲(chǔ)層中孔隙發(fā)育，形成以溶蝕孔、洞、縫為主要儲(chǔ)集空間的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。儲(chǔ)集類型為 “裂縫—孔隙型”，儲(chǔ)層縱橫向分布較穩(wěn)定。

3.2.2 巖石組構(gòu)對(duì)表生巖溶儲(chǔ)集層的控制作用

泥晶灰?guī)r、泥晶白云巖及膠結(jié)致密的顆粒巖類的基質(zhì)孔滲性較差，流體通道主要為裂縫和層面。儲(chǔ)層發(fā)育受裂縫系統(tǒng)控制，多形成裂縫—洞穴型儲(chǔ)層。顆粒巖類和晶粒白云巖類孔滲性能較好，地下水的主要通道為粒間孔、晶間孔。巖溶流體在大量的孔隙中以漫流形式廣泛發(fā)生溶蝕作用，形成的溶蝕孔、洞尺度較小，儲(chǔ)集空間以中小型溶洞和孔隙為主，但溶蝕的規(guī)模較大，多形成規(guī)模分布的層狀、似層狀裂縫—孔洞（孔隙）型儲(chǔ)層。典型實(shí)例為燈影組古巖溶，主要體現(xiàn)在對(duì)相控孔洞層的溶蝕改造，具有一定的相控特征。溶蝕孔、洞系統(tǒng)多發(fā)育于丘灘復(fù)合體中，巖溶儲(chǔ)層分布繼承了丘灘相沉積規(guī)模連片發(fā)育的特征。從不同微相的孔隙度分布看，經(jīng)歷巖溶改造后的儲(chǔ)集巖，孔隙度大于4%的儲(chǔ)集巖均發(fā)育于丘灘相中，泥晶白云巖多致密，部分發(fā)育孤立的溶洞。這表明沉積組構(gòu)對(duì)巖溶具有控制作用，丘灘相沉積保留部分原生孔隙形成巖溶水的輸導(dǎo)體系，使巖溶水以漫流形式在孔隙中運(yùn)動(dòng)，對(duì)早期孔隙溶蝕擴(kuò)大。因此，震旦系燈影組孔隙發(fā)育，鏡下觀察以粒間（溶）孔為主。巖心觀察溶洞以洞徑2～10 mm的小洞、中洞為主，占比75%～95%，大型溶洞發(fā)育比例不高。溶蝕孔、洞呈層狀分布，少量沿裂縫、溶縫呈串珠狀分布。上述分析說明巖石組構(gòu)對(duì)表生巖溶儲(chǔ)集層儲(chǔ)層類型及分布特征均有控制作用。

4 白云巖儲(chǔ)集層

四川盆地碳酸鹽巖儲(chǔ)層巖石類型以白云巖為主，規(guī)模發(fā)育的孔隙型儲(chǔ)層均為白云巖，例如中二疊統(tǒng)、石炭系、龍王廟組及燈影組等。儲(chǔ)層成因分類所定義的白云巖儲(chǔ)集層是指儲(chǔ)層發(fā)育主要控制因素為白云石化作用，儲(chǔ)層的分布受白云巖分布控制的儲(chǔ)層。因此，上述層系并不全是所定義的白云巖儲(chǔ)集層。白云巖儲(chǔ)集層，儲(chǔ)集空間主要為白云巖粒間、晶間孔隙和裂縫溶孔、溶洞。

4.1 白云巖儲(chǔ)集層基本特征

二疊統(tǒng)、震旦系燈影組白云巖儲(chǔ)層是目前重點(diǎn)攻關(guān)領(lǐng)域。

二疊統(tǒng)以熱液白云巖為主，是在埋藏環(huán)境下由熱液流體交代圍巖所形成，熱液流體分布往往受控于局部拉張斷裂[25-27]，因此決定了熱液白云巖具有晶粒粗大、馬鞍狀白云石發(fā)育、非均質(zhì)性強(qiáng)的特點(diǎn)。典型實(shí)例為四川盆地二疊系棲霞組，其儲(chǔ)層橫向展布非均質(zhì)性較強(qiáng)，厚值區(qū)位于川西北的廣元—?jiǎng)﹂w地區(qū)和川西南的雅安地區(qū)。棲霞組白云巖由殘余生屑白云巖和晶粒白云巖組成。儲(chǔ)集空間發(fā)育溶孔、溶洞及溶縫。受熱液白云石化改造，晶粒較粗大，晶間溶孔較發(fā)育，是最主要的孔隙類型。溶洞、溶縫內(nèi)充填馬鞍狀白云石。

震旦系燈影組儲(chǔ)層由礁灘相沉積生物巖，受桐灣運(yùn)動(dòng)巖溶改造后形成，以凝塊云巖、藻疊層云巖、砂屑云巖、角礫云巖為主[25-27]。以四川盆地川中臺(tái)內(nèi)區(qū)為例，儲(chǔ)集空間以粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、鑄?？?、晶間溶孔等為主（圖5），生物格架及巖溶作用特征明顯，搭配裂縫發(fā)育，儲(chǔ)層有效性好（圖5）。

4.2 儲(chǔ)層發(fā)育控制因素

白云巖儲(chǔ)集層主要受控于白云石化作用和與白云石化流體相關(guān)的溶蝕作用，中二疊統(tǒng)主要以熱液介質(zhì)進(jìn)行，震旦系燈影組以淡水為主要介質(zhì)。

4.2.1 白云石化作用

川西南部地區(qū)棲霞組白云石氧同位素值明顯偏負(fù)（圖6），白云巖成因與峨眉地裂運(yùn)動(dòng)高峰期峨眉山玄武巖及沿?cái)嗔鸦顒?dòng)的熱液（富鎂）作用有關(guān)。熱液白云石化作用對(duì)不同類型巖石進(jìn)行不同程度改造。棲霞組的臺(tái)地邊緣顆粒灘，發(fā)育程度高，規(guī)模大，更有利于白云石化作用。茅口組熱次盆范圍內(nèi)的熱液白云石化作用形成的白云石晶粒較大，為晶間孔的發(fā)育創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)，具有較好的儲(chǔ)集性能[28]。

圖6 四川盆地西部中二疊統(tǒng)白云石碳、氧同位素交會(huì)圖

川中地區(qū)震旦系燈影組經(jīng)歷了多期次的巖溶作用，包括早期巖溶、表生巖溶和埋藏期巖溶，經(jīng)過水流浸流、沖刷或沿裂縫滲流等方式進(jìn)行。早期巖溶形成針孔，表生巖溶作用形成溶孔、溶洞，埋藏期形成沿裂縫等擴(kuò)溶形成的擴(kuò)溶縫、洞，3種巖溶類型在燈影組四段具有明顯的疊加作用[28]。

4.2.2 熱成因白云巖儲(chǔ)集層形成

首先，基底斷裂發(fā)育帶決定了熱成因白云巖的分布。盆地中二疊統(tǒng)茅口組為碳酸鹽開闊臺(tái)地沉積，以沉積石灰?guī)r為主。白云巖發(fā)育受基底斷裂熱液涌出的影響，呈條帶狀分布。沿基底斷裂附近的熱次盆微相富鎂熱鹵水有利于形成白云巖和層狀硅質(zhì)巖[29-31]。因此尋找茅口組優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，可優(yōu)先考慮基底斷層發(fā)育的地區(qū)。

其次，熱液是埋藏溶蝕主要流體介質(zhì)。中二疊世沉積期，四川盆地處在拉張背景，熱液主要來自于基底斷裂和深部巖漿流體，富鎂熱流體與圍巖接觸發(fā)生埋藏溶解作用，改善儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能。晚二疊世早期峨眉山玄武巖噴發(fā)是影響四川盆地中二疊統(tǒng)熱液巖溶的主要巖漿事件。熱液的溶蝕作用發(fā)育，形成大量溶蝕孔洞，孔洞見中—巨晶白云石晶粒、螢石、褐鐵礦等熱液礦物組合，熱液溶蝕作用是熱液白云巖儲(chǔ)層發(fā)育的重要條件。

5 結(jié)論

1）四川盆地海相碳酸鹽巖儲(chǔ)集層劃分為礁灘儲(chǔ)集層、表生巖溶儲(chǔ)集層、白云巖儲(chǔ)集層三大類。根據(jù)沉積特征，將礁灘儲(chǔ)集層進(jìn)一步分為臺(tái)緣礁儲(chǔ)集層、臺(tái)緣顆粒灘儲(chǔ)集層、臺(tái)內(nèi)顆粒灘儲(chǔ)集層3個(gè)亞類。依據(jù)古巖溶作用于不同巖性地層形成不同類型的表生巖溶儲(chǔ)集層的特征，表生巖溶儲(chǔ)集層劃分為白云巖風(fēng)化殼儲(chǔ)集層、石灰?guī)r風(fēng)化殼儲(chǔ)集層2個(gè)亞類。

2）礁灘儲(chǔ)集層發(fā)育的最主要控制因素是礁灘沉積相帶，同時(shí)控制了該類儲(chǔ)層的白云石化作用和溶蝕作用。表生巖溶儲(chǔ)集層儲(chǔ)集空間以巖溶作用形成的溶孔、溶洞、溶縫為主。表生巖溶作用是儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)鍵控制因素，發(fā)育程度顯著受巖性、巖石組構(gòu)控制，形成不同類型表生巖溶儲(chǔ)集層。白云巖儲(chǔ)集層主要受控于白云石化作用和與白云石化流體相關(guān)的溶蝕作用。