建南地區(qū)飛仙關(guān)組三段白云巖儲層成因探討

田亞秋，李雄 （中石化江漢油田分公司勘探開發(fā)研究院，湖北 武漢430223）

下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組 （T1f）沉積期，建南地區(qū)位于川東碳酸鹽巖臺地及鄂西開闊海的交界部位。由于來自西部的物源充足，臺地生成的大量碳酸鹽物質(zhì)向深水區(qū)搬運，使得川東碳酸鹽巖臺地表現(xiàn)出向東增生的規(guī)律[1]。建南地區(qū)飛仙關(guān)組一段 （T1f1）和二段 （T1f2）沉積期為開闊海沉積；飛仙關(guān)組三段（T1f3）沉積期由于臺地增生而演變?yōu)榫徠滦吞妓猁}巖臺地中緩坡沉積，發(fā)育淺灘相顆?；?guī)r和細(xì)晶云巖儲層。根據(jù)建南地區(qū)3口井118塊細(xì)晶云巖樣品的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，細(xì)晶云巖儲層的平均孔隙度為6.89%，平均滲透率為1.95mD，是研究區(qū)最好的儲集巖類。因此，有必要對白云巖的成因類型及其展布規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)研究，從而提高白云巖儲層預(yù)測的成功率。

1 層序地層格架下的白云巖展布特征

建南地區(qū)T1f3沉積期經(jīng)歷了多次的海平面升降變化，每次海平面的上升和下降都對應(yīng)一個沉積層序，據(jù)此可將T1f3沉積期劃分為3個Ⅳ級層序，從SSq1到SSq3，淺灘發(fā)育具有自西向東遷移抬升的規(guī)律，因此不同區(qū)域灘體及白云巖儲層發(fā)育在不同的Ⅳ級層序之中（圖1、2）。

1）SSq1期 淺灘發(fā)育在建南地區(qū)西部的豐都馬良剖面－石柱魚池壩剖面－云2井一線，主要為顆粒巖淺灘，厚度為20～50m。從地表露頭剖面和已鉆井揭示情況來看，這一時期白云巖淺灘并不發(fā)育。

圖1 建南地區(qū)T1f灘體展布特征示意圖

圖2 池16井－魚池壩剖面－建41井－核桃園剖面－青龍璜廠剖面T1f層序地層與沉積相對比圖

2）SSq2期 淺灘發(fā)育在石柱栗新剖面－建南構(gòu)造－茨竹1井－新場2井一線。其中，石柱栗新剖面、建南構(gòu)造南高點、茨竹1井區(qū)、新場2井區(qū)主要為顆粒巖淺灘，厚度一般20～50m，灘體具有疊合連片分布的特點；建南構(gòu)造北高點的局部地區(qū) （如建28井、新店1井）發(fā)育白云巖淺灘，根據(jù)目前鉆探情況來看，白云巖淺灘都發(fā)育于顆粒巖淺灘之上，位于層序的高位域晚期，厚度一般為20～30m。

3）SSq3期 淺灘發(fā)育在建南地區(qū)東部的咸豐梅坪－利川南－太1井區(qū)－龍駒壩構(gòu)造－利川核桃園一線。其中，咸豐梅坪、太1井區(qū)灘體發(fā)育特征與上述建南構(gòu)造南高點類似；龍8井區(qū)、利川核桃園剖面發(fā)育白云巖淺灘，灘體的厚度及展布特征與上述建28井以及新店1井區(qū)類似。

從上述分析可以看出，建南地區(qū)白云巖淺灘的發(fā)育與顆粒巖淺灘密切相關(guān)，只有在顆粒灘較發(fā)育的地區(qū)，才會局部發(fā)育白云巖淺灘，例如建南構(gòu)造第2期顆粒灘發(fā)育，在其北高點的局部地區(qū)白云巖淺灘也較發(fā)育。另外，白云巖淺灘一般分布在顆粒巖淺灘的上部，位于每個層序的高位域晚期。至于，白云巖淺灘為何會有這種展布規(guī)律，還需從白云巖的成因方面進(jìn)行進(jìn)一步分析。

2 白云巖成因及其發(fā)育模式

白云巖是重要的碳酸鹽巖油氣儲層，有關(guān)白云巖的成因以及白云化作用假設(shè)模式歸納起來主要有蒸發(fā)、滲透回流、海水、混合水以及埋藏白云化作用5種模式，前4種基本上發(fā)育于近地表成巖環(huán)境，最后一種則出現(xiàn)于埋藏成巖環(huán)境[2]。

在研究中主要利用白云巖地化特征進(jìn)行成因分析。在不同的成巖環(huán)境中流體，引起白云化作用和白云石生成的流體顯然具有不同的成分與特性，它們可以是正常海水，經(jīng)過蒸發(fā)濃縮或修飾的海水、大氣水與海水形成的混合水、地層水、甚至來自深部的熱液等。由它們交代形成的白云巖，必然或多或少地留下其地球化學(xué)烙印，尤其是穩(wěn)定同位素及相應(yīng)計算數(shù)據(jù) （如利用同素計算的鹽度指數(shù)Z，一般Z大于120被認(rèn)為是海水環(huán)境），另外某些微量元素對比分析也是白云巖的地球化學(xué)特征成因解釋基礎(chǔ)。

在以往的研究中，多數(shù)研究者將建南地區(qū)長興組 （P2c）－T1f白云巖的成因歸結(jié)為混合水白云巖化模式[3，4]。這種觀點的主要證據(jù)是建南地區(qū)T1f3白云巖的C、O同位素之間存在比較明顯的正相關(guān)關(guān)系（圖3），認(rèn)為受到了大氣淡水的影響。另外，通過薄片觀察經(jīng)常可以看到，白云巖晶體選擇性交代鮞粒以及 “霧心亮邊”等指示大氣淡水影響的現(xiàn)象。通過近期研究認(rèn)為，早期大氣淡水的影響對研究區(qū)白云巖的形成固然起到了很大作用，但是白云巖的最終形成應(yīng)該是在淺埋藏時期。

與海水中的稀土元素配分曲線 （圖4）對比表明，白云巖的稀土元素特征與海水的類似。前人研究認(rèn)為，海相環(huán)境沉積成巖的灰?guī)r，除了重稀土元素有少量虧損外，較好地保存了原始海水的稀土元素配分型式，而原始灰?guī)r的白云巖化也不會顯著改變原巖的稀土元素組成，研究區(qū)白云巖與海水類似的稀土元素配分型式，一方面白云巖很好地繼承了原始灰?guī)r的稀土元素配分型式，另一方面白云巖化過程中很少受到其他非海水流體的影響。也就是說，白云巖化流體本身以原始海水或與海水類似的海源流體為主，基本排除了混合水白云巖化的可能性。

圖3 龍8井白云巖碳氧同位素分布 （據(jù)文獻(xiàn) [3]）

圖4 龍8井T1f儲層稀土元素顆粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線

通過對建28井、龍8井白云巖Sr、Mg元素的分析 （圖5），求得白云巖沉淀流體的w（Sr2＋）/w（Ca2＋）質(zhì)量分?jǐn)?shù)比平均值為0.039%， 而 海 水 的w（Sr2＋）/w（Ca2＋） 為0.02%， 淡 水 的w（Sr2＋）/w（Ca2＋）比為0.006%，推測沉淀白云石流體可能為濃縮的海源流體，也可以排除混合水白云巖化的可能性。

圖5 白云巖化流體w （Sr2＋）/w （Ca2＋）與白云巖w （Sr）關(guān)系圖

由建南地區(qū)T1f3白云巖C、O同位素計算的白云巖形成溫度范圍為40～50℃之間，平均值為45.5℃。假定古地表溫度為20℃，古地溫梯度為3℃/100m，推測T1f3白云巖的成巖深度為800m左右的淺埋藏時期。碳酸巖鹽度指數(shù)Z均大于120（圖6），指示白云石化為海相或濃縮的海源流體性質(zhì)。

圖6 T1f3碳酸鹽巖鹽度指數(shù)Z分布

結(jié)合上述T1f3白云巖展布規(guī)律以及成因特征的分析認(rèn)為，研究區(qū)的白云巖成因模式為：白云巖的形成與顆粒灘發(fā)育時期的古地形密切相關(guān)，在海底膠結(jié)完成以后，由于海平面持續(xù)下降，位于古地形高地的顆粒灘接受大氣淡水溶蝕，孔隙得到改善，為后期白云巖化流體的進(jìn)入奠定了基礎(chǔ)；淺埋藏時期，來源于圍巖的壓實流體 （濃縮的海源流體）通過垂向和側(cè)向匯聚進(jìn)入到孔隙之中，從而開始發(fā)生白云巖化作用；最終，白云巖形成于淺埋藏時期。簡單地說，白云巖的發(fā)育與展布主要受控于早期顆粒灘的暴露程度和規(guī)模。

3 結(jié) 論

1）建南地區(qū)T1f3淺灘具有自西向東遷移抬升的分布規(guī)律，白云巖淺灘的發(fā)育與顆粒巖淺灘密切相關(guān)。

2）建南地區(qū)T1f3白云巖形成于淺埋藏時期，其發(fā)育與展布主要受控于早期顆粒灘的暴露程度和規(guī)模。

[1]文應(yīng)初，王一剛，程緒彬，等 .四川盆地早三疊世飛仙關(guān)期碳酸鹽巖臺地增生與有利儲集相帶展布 [J].天然氣工業(yè)，1988，8（2）：18～23.

[2]李振宏，楊永恒 .白云巖成因研究現(xiàn)狀及進(jìn)展 [J].油氣地質(zhì)與采收率，2005，12（2）：5～8.

[3]易積正，張士萬，梁西文，等 .鄂西渝東區(qū)飛三段鮞灘儲層及控制因素 [J].石油天然氣學(xué)報 （江漢石油學(xué)院學(xué)報），2010，32（6）：11～16.

[4]陳宗清 .論四川盆地下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組天然氣勘探 [J].石油學(xué)報，2007，28（5）：12～19.