四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組儲(chǔ)集層形成與演化

周進(jìn)高，徐春春，姚根順，楊光，張建勇，郝毅，王芳，潘立銀，谷明峰，李文正（. 中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院；2. 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；. 中國(guó)石油西南油氣田分公司）

四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組儲(chǔ)集層形成與演化

周進(jìn)高1, 2，徐春春3，姚根順1, 2，楊光3，張建勇1, 2，郝毅1, 2，王芳1，潘立銀1, 2，谷明峰1，李文正1
（1. 中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院；2. 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3. 中國(guó)石油西南油氣田分公司）

中國(guó)石油重大專項(xiàng)（2014E-3202）

摘要：通過(guò)野外露頭、巖心和薄片觀察，結(jié)合測(cè)井和實(shí)驗(yàn)測(cè)試資料，深入研究四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組儲(chǔ)集層特征、形成主控因素和演化過(guò)程，預(yù)測(cè)有利儲(chǔ)集層分布。龍王廟組儲(chǔ)集層以殘余砂屑白云巖、鮞粒白云巖和晶粒白云巖為主，儲(chǔ)集空間主要為溶孔和溶洞，平均孔隙度為4.28%，儲(chǔ)集層平均厚度約36 m，以裂縫-孔洞型儲(chǔ)集層為主。儲(chǔ)集層形成受顆粒灘、準(zhǔn)同生溶蝕和準(zhǔn)同生白云石化作用控制。儲(chǔ)集層經(jīng)歷4個(gè)演化階段，孔隙形成期奠定儲(chǔ)集空間類型和物性條件，表生巖溶期進(jìn)一步改善儲(chǔ)集層的物性，熱液礦物充填期孔隙度減小，埋藏溶蝕和瀝青充填期使儲(chǔ)集層進(jìn)一步致密化?；趦?chǔ)集層主控因素，預(yù)測(cè)華鎣山和龍泉山斷裂之間的古地貌高帶為最有利儲(chǔ)集層發(fā)育區(qū)，廣安—南充—?jiǎng)﹂w一帶有望取得勘探突破。圖7參20

關(guān)鍵詞：四川盆地；下寒武統(tǒng)龍王廟組；儲(chǔ)集層類型；儲(chǔ)集層形成主控因素；儲(chǔ)集層演化模式；儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)

0　引言

近年來(lái)在四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組發(fā)現(xiàn)了迄今為止中國(guó)最大的單體整裝氣田，探明儲(chǔ)量達(dá)4 403×108m3，產(chǎn)層為龍王廟組顆粒白云巖。筆者基于巖相古地理研究，通過(guò)典型野外露頭和鉆井巖心觀察，尤其是大量巖石薄片觀察，結(jié)合實(shí)驗(yàn)測(cè)試資料，研究龍王廟組儲(chǔ)集層類型、演化階段及儲(chǔ)集層發(fā)育主控因素，并預(yù)測(cè)有利儲(chǔ)集層范圍，以期為龍王廟組下一步勘探指明方向。

1　儲(chǔ)集層發(fā)育背景

四川盆地龍王廟組（川東南及黔北地區(qū)稱清虛洞組，渝東北及湘西地區(qū)稱石龍洞組）主要巖性為白云巖、灰?guī)r夾砂泥巖及膏鹽巖[1]，縱向上為1個(gè)三級(jí)層序，海侵體系域較薄，由泥質(zhì)白云巖或泥質(zhì)灰?guī)r及瘤狀灰?guī)r組成；高位域常見，由3～4個(gè)次一級(jí)的向上變淺旋回組成，主要巖性為晶粒白云巖、顆粒白云巖夾膏鹽或泥晶灰?guī)r、顆?；?guī)r，儲(chǔ)集層發(fā)育在高位域，且主要分布在次級(jí)旋回上部[2]。平面上大致以齊岳山斷裂為界，以西為內(nèi)緩坡相，大庸斷裂以東為外緩坡—盆地相，兩者之間為中緩坡相（見圖1）。內(nèi)緩坡相可劃分3個(gè)亞相，龍泉山斷裂以西為混積潮坪亞相，主要巖性為泥巖、泥質(zhì)白云巖和粉砂巖；龍泉山斷裂和華鎣山斷裂之間為顆粒灘—灘間海亞相，主要巖性是顆粒白云巖、晶粒白云巖和泥晶白云巖；華鎣山斷裂與齊岳山斷裂之間為顆粒灘—澙湖亞相，主要巖性是顆粒白云巖、泥晶白云巖和膏鹽巖。

勘探研究表明內(nèi)緩坡顆粒灘是龍王廟組有利儲(chǔ)集相帶[2]，主要發(fā)育顆粒灘白云巖裂縫-孔洞型儲(chǔ)集層。本文主要研究區(qū)位于安岳—南充一帶（見圖1）。

圖1　四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組巖相古地理圖

2　儲(chǔ)集層巖性特征

龍王廟組儲(chǔ)集層的主要巖性包括砂屑白云巖、鮞粒白云巖和晶粒白云巖（包括斑狀粉晶白云巖），主要特征見圖2。

2.1 砂屑白云巖

砂屑白云巖呈中厚層狀，顆粒以砂屑為主，占粒屑總量的65%以上（見圖2a、2b）。常含鮞粒、生物碎屑，偶見陸源石英，分選中—好，具有一定的磨圓度，粒間可見1～2期白云石膠結(jié)物，殘余粒間孔及粒間溶蝕孔洞發(fā)育。由于白云石化作用的影響，此類巖石的部分原始結(jié)構(gòu)模糊不清。

2.2 鮞粒白云巖

鮞粒白云巖的顆粒含量大于60%，以鮞粒為主，占顆粒總量的60%～80%，也可見砂屑及生物碎屑。鮞粒核部一般由粉細(xì)晶白云石或石英組成，圓—次圓狀，粒徑0.4～1.0 mm，鮞粒間可見1～2期膠結(jié)物（見圖2c）。

2.3 晶粒白云巖

晶粒白云巖包括粉細(xì)晶白云巖和斑狀粉晶白云巖。粉細(xì)晶白云巖主要由細(xì)晶白云石及粉晶白云石組成，巖石的原始結(jié)構(gòu)因白云石化作用而被破壞，部分殘留顆?；糜?，大多數(shù)的顆粒結(jié)構(gòu)完全消失。白云石呈半自形—他形鑲嵌狀，晶間孔發(fā)育（見圖2d）。斑狀粉晶白云巖宏觀上具有黑白雜亂分布的斑狀結(jié)構(gòu)（見圖2e），微觀上晶間孔發(fā)育部分白云巖被瀝青充填，呈現(xiàn)為黑斑（見圖2f），晶間孔不發(fā)育部分（白云石鑲嵌接觸）極少或無(wú)瀝青充填，呈現(xiàn)為白色斑塊。

圖2　四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組顆粒灘儲(chǔ)集層巖性及儲(chǔ)集空間特征

上述3種巖性既是構(gòu)成龍王廟組顆粒灘的主要巖石類型也是儲(chǔ)集層的重要載體，前兩種巖石普遍發(fā)育粒間孔和溶孔、溶洞，晶粒白云巖主要發(fā)育晶間孔及少量的溶孔、溶洞。

3　儲(chǔ)集空間特征

3.1 儲(chǔ)集空間類型

根據(jù)儲(chǔ)集空間類型和物性條件研究龍王廟組儲(chǔ)集空間特征。龍王廟組儲(chǔ)集空間按成因類型劃分為4類。

3.1.1 溶蝕孔洞

溶蝕孔洞在構(gòu)成儲(chǔ)集層的3種巖石中都較為發(fā)育，是龍王廟組最主要的儲(chǔ)集空間（見圖2a、2d、2e），孔洞長(zhǎng)軸為0.2～12.0 mm，主要為4～8 mm。壓汞曲線表現(xiàn)為“低平臺(tái)”特點(diǎn)，表明進(jìn)汞壓力低，進(jìn)汞體積大；成像測(cè)井上，溶蝕孔洞也有明顯的響應(yīng)，表現(xiàn)為橙色背景上的黑色斑狀結(jié)。

溶蝕孔洞的形成與準(zhǔn)同生溶蝕作用、表生巖溶和埋藏溶蝕作用有關(guān)，其成因不同，識(shí)別特征有所差異：①準(zhǔn)同生溶蝕作用形成的孔洞宏觀上發(fā)育于顆粒灘相，表現(xiàn)為順層或順層理分布，孔洞大小與粒徑相關(guān)，即在含礫砂屑白云巖中發(fā)育的孔洞較大而在粉細(xì)砂屑白云巖中發(fā)育的孔洞較小，具有組構(gòu)選擇性溶蝕的特點(diǎn)（見圖3）；微觀上表現(xiàn)為孔洞邊壁相對(duì)平滑、無(wú)泥質(zhì)或滲流粉砂、常見晚期熱液充填物和瀝青（見圖2b、2c）。②表生巖溶作用主要形成縫洞和洞穴，宏觀上在龍王廟組上部或沿加里東期斷裂帶分布，常見泥質(zhì)和黃鐵礦充填或滲流粉砂充填，有時(shí)可見與巖溶角礫伴生。③埋藏溶蝕作用形成的孔洞主要沿微裂縫呈串珠狀分布，微觀上可見早期孔洞中充填的熱液白云石被溶蝕。

目前實(shí)際觀察到的孔洞是上述3種溶蝕作用的綜合結(jié)果，因此準(zhǔn)確區(qū)分孔洞成因十分困難。盡管如此，通過(guò)大量野外和巖心尺度觀察以及鏡下研究，筆者認(rèn)為準(zhǔn)同生溶蝕為孔洞形成的主導(dǎo)作用，而表生巖溶及埋藏溶蝕作用主要沿早期形成的孔隙帶進(jìn)行改造。由于孔洞中充填的熱液白云石的溶蝕微弱，且大量孔洞中未見泥質(zhì)和黃鐵礦充填，疊加改造形成的孔洞數(shù)量有限。

圖3　顆粒白云巖粒徑與溶蝕孔洞關(guān)系

3.1.2 粒間孔

粒間孔發(fā)育在顆粒白云巖中，為次要儲(chǔ)集空間，形成于顆粒灘沉積期，孔徑一般為0.02～0.08 mm，孔隙多呈不規(guī)則多邊形，常見纖狀或刃狀白云石環(huán)邊膠結(jié)物，有的見纖狀和粒狀兩期白云石膠結(jié)物充填，目前能觀察到的主要是膠結(jié)后殘余的粒間孔（見圖2b、2c）。3.1.3 晶間孔

晶間孔發(fā)育在晶粒白云巖，為次要儲(chǔ)集空間。晶間孔可能是由白云石化作用對(duì)先期孔洞（粒間孔和準(zhǔn)同生溶蝕孔洞）的改造而形成，孔徑大小與晶粒大小密切相關(guān)，一般為0.003～0.004 mm，孔隙多呈三角形或不規(guī)則多邊形，常見瀝青半充填（見圖2d、2f）。

3.1.4 裂縫

雖然裂縫的儲(chǔ)集能力有限，但其對(duì)滲流條件的改善極為重要。常見與斷裂有關(guān)的高角度縱向縫，與成巖有關(guān)的網(wǎng)狀縫和縫合線。巖心可見高角度構(gòu)造縫延伸30～100 cm，裂縫內(nèi)有白云石充填（見圖2g）；網(wǎng)狀縫及縫合線縫隙小，部分見擴(kuò)溶現(xiàn)象，縫隙中常見瀝青浸染（見圖2h）。

3.2 儲(chǔ)集空間物性

通過(guò)柱塞小樣、全直徑巖心樣品分析和測(cè)井解釋3種方式表征儲(chǔ)集層總體物性特征。

柱塞小樣分析結(jié)果表明龍王廟組顆粒灘儲(chǔ)集層的孔隙度為2.01%～18.48%，平均4.28%（見圖4a），滲透率為（0.000 1～248）×10?3μm2，平均0.096×10?3μm2（見圖4b）。其中孔隙度為2%～4%的樣品比例為54.55%，孔隙度為4%～8%的樣品比例為39.54%，孔隙度大于8%的樣品比例為5.91%；滲透率小于0.01×10?3μm2的樣品比例為46.55%，滲透率為（0.01～1.00）×10?3μm2的樣品比例為46.95%，滲透率大于1×10?3μm2的樣品比例為6.4%。

全直徑巖心樣品分析顯示孔隙度為2.01%～10.92%，平均4.81%（見圖4c），滲透率為（0.01～78.50）×10?3μm2，平均4.75×10?3μm2（見圖4d）。其中孔隙度為2%～4%的樣品比例為37.8%，孔隙度為4%～8%的樣品比例為53.54%，孔隙度大于8%的樣品比例為8.66%；滲透率為（0.01～1.00）×10?3μm2的樣品比例為58.33%，滲透率大于1.0×10?3μm2的樣品比例為41.67%。

巖心實(shí)測(cè)孔隙度與測(cè)井孔隙度具有很好的相關(guān)性（見圖4e），說(shuō)明用測(cè)井孔隙度表征儲(chǔ)集層物性可行，從而解決了非取心井段儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)問(wèn)題。18口井的測(cè)井物性資料統(tǒng)計(jì)顯示，龍王廟組儲(chǔ)集層測(cè)井孔隙度在4%～8%的頻率約為60%（見圖4f），表明龍王廟組儲(chǔ)集層物性總體較好。

圖4　四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組顆粒灘儲(chǔ)集層物性特征

4　儲(chǔ)集層類型

綜合巖性和物性分析，根據(jù)微相、巖性和孔隙類型三要素，將龍王廟組儲(chǔ)集層劃分為顆粒灘白云巖裂縫-孔洞型儲(chǔ)集層和顆粒灘白云巖裂縫-孔隙型儲(chǔ)集層，且以裂縫-孔洞型儲(chǔ)集層為主。

裂縫-孔洞型儲(chǔ)集層孔隙度（φ）普遍大于4%，儲(chǔ)集空間以溶孔、溶洞為主，占總孔隙的70%～80%，粒間孔、晶間孔及裂縫約占總孔隙的20%～30%；壓汞曲線具有“雙平臺(tái)”特征(見圖5)，初始進(jìn)汞壓力大多小于0.3 MPa，壓力小于5 MPa的低平臺(tái)段汞飽和度達(dá)70%～80%，高平臺(tái)段約占10%～20%，顯示雙重孔隙介質(zhì)并以大孔大喉占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的特點(diǎn)。

圖5　四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組顆粒灘儲(chǔ)集層壓汞曲線特征

裂縫-孔隙型儲(chǔ)集層的孔隙度大多為2%～4%，儲(chǔ)集空間以粒間孔和晶間孔為主，約占總孔隙的60%，溶孔、溶洞及裂縫約占總孔隙的40%。壓汞曲線表現(xiàn)為低斜率的單斜型特征，平均初始進(jìn)汞壓力為3 MPa。隨著壓力增加，進(jìn)汞量快速上升：當(dāng)壓力為30 MPa時(shí)，進(jìn)汞飽和度可達(dá)60%左右，這表明小孔小喉在儲(chǔ)集空間中占主導(dǎo)地位；當(dāng)壓力為100 MPa時(shí)，最終進(jìn)汞飽和度可達(dá)80%～90%，表明存在一定量的微孔。

研究顯示磨溪—高石梯地區(qū)龍王廟組儲(chǔ)集層主要為裂縫-孔洞型儲(chǔ)集層，并且儲(chǔ)集層類型與單井產(chǎn)量密切相關(guān)。裂縫-孔洞型儲(chǔ)集層產(chǎn)能一般可達(dá)幾十至一百萬(wàn)立方米每天，而裂縫-孔隙型儲(chǔ)集層產(chǎn)能一般只有幾千至幾萬(wàn)立方米每天。

5　儲(chǔ)集層形成與演化

以構(gòu)成氣藏主體的裂縫-孔洞型儲(chǔ)集層為例探討龍王廟組儲(chǔ)集層的形成與演化過(guò)程。沉積相和成巖序列研究表明，儲(chǔ)集層的形成受顆粒灘、準(zhǔn)同生溶蝕作用和準(zhǔn)同生白云石化作用控制，且后期表生巖溶和埋藏溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)集性能的改善有一定的貢獻(xiàn)。儲(chǔ)集層演化經(jīng)歷了孔隙形成、表生巖溶改造、熱液礦物充填、埋藏溶蝕+瀝青充填4個(gè)階段。

5.1 儲(chǔ)集層形成的控制因素

儲(chǔ)集層形成的控制因素包括沉積相、準(zhǔn)同生溶蝕、準(zhǔn)同生白云石化、表生巖溶和埋藏溶蝕作用。

5.1.1 顆粒灘

儲(chǔ)集層發(fā)育在顆粒灘亞相。野外露頭和威遠(yuǎn)—高石梯—磨溪—南充地區(qū)鉆探證實(shí)龍王廟組儲(chǔ)集層僅發(fā)育于內(nèi)緩坡的顆粒灘亞相，其他如混積潮坪亞相、灘間海亞相和澙湖亞相的巖性致密，無(wú)儲(chǔ)集層（見圖6）。

圖6　龍王廟組沉積亞相平均孔隙度直方圖

顆粒灘可進(jìn)一步劃分為灘主體、灘翼和灘坪3個(gè)微相[2]，儲(chǔ)集層發(fā)育在灘主體微相。研究磨溪—高石梯地區(qū)鉆井巖心微相與儲(chǔ)集層對(duì)應(yīng)關(guān)系發(fā)現(xiàn)，灘主體微相中溶蝕孔洞最發(fā)育，且孔洞的大小與顆粒的大小呈正相關(guān)；灘翼微相主要發(fā)育殘余粒間孔，以及少量溶蝕孔洞；灘坪微相中不發(fā)育孔洞，但可見經(jīng)溶蝕改造的網(wǎng)狀縫（見圖3）。

5.1.2 準(zhǔn)同生溶蝕作用

文石質(zhì)沉積物為準(zhǔn)同生溶蝕提供了有利條件。早寒武世處于文石海時(shí)期[3]，構(gòu)成灘體的部分砂屑和生屑由文石組成，早期的纖狀或刃狀海水膠結(jié)物也主要為文石質(zhì)。文石不穩(wěn)定，在淡水甚至是海水環(huán)境中都易溶，這為準(zhǔn)同生溶蝕作用奠定了基礎(chǔ)。圖2b顯示的粒間孔內(nèi)纖狀膠結(jié)物的溶蝕與準(zhǔn)同生溶蝕作用有關(guān)。

海平面下降引起的準(zhǔn)同生大氣淡水淋濾溶蝕作用是龍王廟組大量溶孔溶洞產(chǎn)生的關(guān)鍵因素。野外露頭和高石梯—磨溪地區(qū)鉆探顯示，龍王廟組沉積時(shí)期經(jīng)歷了3～4次的海平面下降，縱向上相應(yīng)形成了3～4套溶蝕孔洞型儲(chǔ)集層[2]。海平面下降使灘體暴露，古地貌高部位的灘體暴露面積大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，溶蝕孔洞十分發(fā)育，且物性好；古地貌低處的灘體或?yàn)┮硪蚨虝罕┞痘蛭幢┞叮芪g孔洞不發(fā)育，且膠結(jié)作用較強(qiáng)，孔滲條件較差。根據(jù)巖心和薄片資料，準(zhǔn)同生溶蝕作用的增孔率可達(dá)5%～15%。

5.1.3 準(zhǔn)同生白云石化作用

與蒸發(fā)巖有關(guān)的準(zhǔn)同生白云石化作用主要有兩種模式：蒸發(fā)泵白云石化作用[4]和滲透回流白云石化作用[5]。干旱炎熱氣候條件下，由于強(qiáng)烈的蒸發(fā)作用，表層海水或孔隙水不斷濃縮咸化，形成了高M(jìn)g2+/Ca2+值的鹵水，致使周圍沉積物白云石化（即蒸發(fā)泵白云石化），當(dāng)過(guò)剩的鹵水向下滲透并向海方向回流時(shí)，致使途經(jīng)的高孔滲沉積物發(fā)生白云石化（即滲透回流白云石化）。

龍王廟組沉積時(shí)期具備產(chǎn)生準(zhǔn)同生白云石化作用的地質(zhì)環(huán)境：干旱炎熱或強(qiáng)烈蒸發(fā)的氣候條件和毗鄰膏鹽湖的古地理背景（見圖1）。此外，龍王廟組白云巖有序度低，與同期海水相近的碳、氧、鍶同位素特征也證實(shí)該類白云巖形成于準(zhǔn)同生期。

準(zhǔn)同生白云石化作用有利于早期孔隙的保存。前人大多關(guān)注白云石化作用的增孔效應(yīng)[6]或減孔[7-8]效應(yīng)，但是對(duì)于厚層、大面積分布并保留原巖組構(gòu)的白云巖，都沒有足夠的證據(jù)表明白云石化具有明顯的增孔或減孔效應(yīng)。白云石化作用可能只是將灰?guī)r交代成白云巖，如經(jīng)準(zhǔn)同生白云石化后，龍王廟組含準(zhǔn)同生溶蝕孔洞的顆粒灰?guī)r轉(zhuǎn)變?yōu)楹锥吹念w粒白云巖，且致密的泥晶灰?guī)r轉(zhuǎn)化為泥晶白云巖后仍然致密。然而白云石化對(duì)孔隙的保存作用不容忽視，因?yàn)榘自剖瘜⒒屹|(zhì)礦物轉(zhuǎn)化為白云石，增加了巖石強(qiáng)度和抗壓溶能力，有效抑制后期膠結(jié)物的沉淀，從而使孔隙得以持續(xù)保存。四川盆地鐵山坡—羅家寨地區(qū)飛仙關(guān)組鮞粒白云巖儲(chǔ)集層粒間和粒內(nèi)溶孔的保存就與準(zhǔn)同生白云石化密切相關(guān)[9]。

5.1.4 表生巖溶和埋藏溶蝕作用

沉積期形成的粒間孔和準(zhǔn)同生期形成的溶蝕孔洞是龍王廟組儲(chǔ)集層最重要的儲(chǔ)集空間，經(jīng)歷多期膠結(jié)和充填而致密化，同時(shí)多期溶蝕作用（龍王廟組沉積末期和加里東末期的表生巖溶作用、印支期和燕山期的埋藏溶蝕作用）改善其儲(chǔ)集性能。

龍王廟組沉積末期的巖溶作用主要發(fā)育在古地貌高地，如川中威遠(yuǎn)—磨溪—南充一帶和渝東石柱、彭水、南川和貴州習(xí)水一帶，筆者在渝東和川北南江地區(qū)發(fā)現(xiàn)龍王廟組與上覆高臺(tái)組假整合接觸。川中一帶巖溶作用程度較弱，準(zhǔn)同生期溶蝕孔洞經(jīng)歷微小改造，同時(shí)產(chǎn)生小型溶溝溶縫，磨溪32井3 688 m和磨溪13 井4 620 m深度段均可見充填了白云石質(zhì)滲流粉砂的小溶溝；渝東地區(qū)表現(xiàn)為膏鹽溶蝕形成的膏溶角礫巖[9]。加里東期巖溶與樂山—龍女寺古隆起的抬升暴露剝蝕有關(guān)[10-12]，古隆起核部震旦系以上地層被剝蝕殆盡，高石梯—磨溪地區(qū)局部遭受剝蝕，大部分保存完整。鉆探揭示該期巖溶作用對(duì)前期孔隙的改造不明顯，但沿?cái)嗔迅浇尚纬纱笮涂p洞，如高石17井鉆遇約6 m高的縫洞系統(tǒng)，下二疊統(tǒng)炭質(zhì)泥巖及黃鐵礦充填其中。

測(cè)井解釋結(jié)果表明，從剝蝕區(qū)至覆蓋區(qū)，黃鐵礦充填物的含量明顯減少，表明巖溶作用迅速減弱?？赡艽嬖趦善诼癫厝芪g：與石油充注有關(guān)的有機(jī)酸溶蝕[13]和與TSR（硫酸鹽熱化學(xué)還原作用）有關(guān)的溶蝕[14]。主要依據(jù)是有時(shí)可見充填于早期溶蝕孔洞邊壁的熱液白云石被溶蝕，以及沿微裂縫可見少量串珠狀溶孔。上述溶蝕主要沿早期孔隙帶發(fā)生，對(duì)早期孔洞進(jìn)行疊加改造，有一定的增孔作用。

顆粒灘和準(zhǔn)同生溶蝕作用是儲(chǔ)集層形成的主控因素，而準(zhǔn)同生白云石化、表生巖溶和埋藏溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)集層形成具有建設(shè)性作用。5.2 儲(chǔ)集層演化模式

成巖作用研究表明，龍王廟組儲(chǔ)集層經(jīng)歷的成巖序列（見圖7）為：顆粒灘沉積、海底膠結(jié)、準(zhǔn)同生溶蝕、準(zhǔn)同生白云石化、表生巖溶、埋藏充填、表生巖溶、熱液礦物充填、埋藏有機(jī)溶蝕、烴類充注、烴類裂解及瀝青充填、天然氣充注、構(gòu)造碎裂等，可歸結(jié)為孔隙形成、表生巖溶改造、熱液礦物充填、埋藏溶蝕+瀝青充填4個(gè)階段。

圖7　四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組顆粒灘白云巖孔洞型儲(chǔ)集層演化模式

成孔階段主要發(fā)生在沉積—準(zhǔn)同生期，該階段奠定了孔隙類型和物性基礎(chǔ)，主要經(jīng)歷了灘體沉積、海底膠結(jié)、準(zhǔn)同生淡水溶蝕和準(zhǔn)同生白云石化作用。灘體沉積產(chǎn)生的原始孔隙度可達(dá)40%～50%[15-16]，初步壓實(shí)后減小為30%左右。隨后的海底膠結(jié)作用中海水滲流帶的纖狀膠結(jié)物和海水潛流帶的刃狀膠結(jié)物使得孔隙度大幅下降，降低為5%～10%，準(zhǔn)同生期大氣淡水溶蝕了海底膠結(jié)物及部分文石質(zhì)顆粒，形成了大量溶孔溶洞，孔隙度可增加至10%～25%。與之伴生和稍后的準(zhǔn)同生白云石化作用使沉積物或巖石轉(zhuǎn)變?yōu)榘自茙r，并保留了大量原巖組構(gòu)，包括早期形成的粒間孔和溶孔溶洞。

準(zhǔn)同生溶蝕和準(zhǔn)同生白云石化作用相輔相成。在總體干旱氣候背景下，當(dāng)有大氣淡水供給時(shí)，文石質(zhì)顆?；蚰z結(jié)物溶解產(chǎn)生孔洞，同時(shí)釋放大量Mg2+，為準(zhǔn)同生白云石化提供Mg2+來(lái)源，同時(shí)隨著海水蒸發(fā)和濃縮，Mg2+/Ca2+值升高，沉積物發(fā)生白云石化，保存了早期孔洞。在漫長(zhǎng)的地質(zhì)演化中，由于氣候及海平面升降的周期性變化，溶蝕和白云石化交替進(jìn)行，或某一時(shí)期以溶蝕為主，另一時(shí)期以白云石化為主，最終產(chǎn)生孔洞，且沉積物轉(zhuǎn)變成白云巖。經(jīng)過(guò)該階段的成巖演化，孔隙類型由原始粒間孔轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀芸兹芏礊橹鳌⒘ｉg孔為輔。

表生巖溶改造階段發(fā)生在加里東期，其間發(fā)生兩期表生巖溶作用。第1期表生巖溶作用發(fā)生于龍王廟組沉積末期，與區(qū)域海平面下降有關(guān)，巖溶范圍較廣，但持續(xù)時(shí)間較短，巖溶強(qiáng)度不大，僅對(duì)早期孔隙有所擴(kuò)溶，并產(chǎn)生少量溶縫。第2期表生巖溶作用發(fā)生于加里東末期，與構(gòu)造抬升和樂山—龍女寺古隆起形成有關(guān)，該期巖溶持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，可能持續(xù)到早二疊世。沿古隆起剝蝕區(qū)及有斷裂溝通地表的區(qū)域巖溶作用較強(qiáng)，可形成大型縫洞系統(tǒng)，但因后期泥質(zhì)充填嚴(yán)重，儲(chǔ)集性能不佳；大量巖心觀察和薄片統(tǒng)計(jì)顯示該階段巖溶新增孔隙度小于5%，儲(chǔ)集層孔隙度增大為12%～28%。

熱液礦物充填階段大致發(fā)生在中—晚二疊世，與峨眉山火山作用[17]密切相關(guān)。該期充填作用表現(xiàn)為由明亮的粗粒白云石和自形石英礦物充填于裂縫和早期形成的孔洞中，充填物包裹體均一溫度為180～220 ℃[18]。充填作用不均衡：有些地區(qū)充填較強(qiáng)，大多孔洞為半充填—全充填，減孔明顯；有些地區(qū)充填弱，僅少量自形白云石沿孔洞邊壁析出。12口取心井結(jié)果表明，該期充填作用降低約10%的孔隙度，總孔隙度下降為3%～18%。

埋藏溶蝕+瀝青充填階段發(fā)生于晚二疊世以來(lái)，其間發(fā)生兩期溶蝕作用。第1期溶蝕與烴類充注伴生，第2期溶蝕與TSR作用有關(guān)，這兩期溶蝕作用均比較微弱，增孔率小于2%，但在該階段，隨著烴類裂解產(chǎn)生大量瀝青，瀝青不僅充填孔隙還堵塞喉道，減孔率2%～5%，因此，該階段儲(chǔ)集層總體演化趨勢(shì)是孔隙度降低，降低為2%～16%。喜馬拉雅期區(qū)域構(gòu)造抬升[19]，開啟微裂縫發(fā)育。雖然增孔不明顯，但大大改善了儲(chǔ)集層的滲透性。龍王廟組普遍高產(chǎn)，這與該期構(gòu)造裂隙溝通溶孔溶洞密切相關(guān)。

5.3 有利儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)

根據(jù)儲(chǔ)集層發(fā)育主控因素的分析，具備顆粒灘亞相并經(jīng)歷準(zhǔn)同生溶蝕和準(zhǔn)同生白云石化作用的地區(qū)是有利儲(chǔ)集層發(fā)育區(qū)，即經(jīng)準(zhǔn)同生暴露溶蝕和白云石化作用的顆粒灘是有利儲(chǔ)集層發(fā)育區(qū)。儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)也就轉(zhuǎn)換為古地貌高部位的顆粒灘預(yù)測(cè)：①古地貌高部位水體淺、水動(dòng)力強(qiáng)，有利于顆粒灘的發(fā)育；②當(dāng)海平面下降時(shí)，位于古地貌高部位的顆粒灘也易于暴露而產(chǎn)生溶蝕；③古地貌高部位在強(qiáng)烈蒸發(fā)作用下，水體易于咸化濃縮，為準(zhǔn)同生白云石化奠定條件。古地貌高部位顆粒灘滿足了儲(chǔ)集層發(fā)育的3個(gè)主要條件。

基于上述分析，除了華鎣山斷裂和齊岳山斷裂之間相對(duì)低洼的區(qū)域外，周緣地貌較高地區(qū)都有利于儲(chǔ)集層發(fā)育（見圖1）。目前磨溪—高石梯地區(qū)的鉆探已經(jīng)揭示，在華鎣山斷裂與龍泉山斷裂之間的古地貌高帶普遍發(fā)育顆粒灘，厚度為20～60 m，平均約為36 m，為最有利儲(chǔ)集層發(fā)育區(qū)。近期南充1井鉆探揭示了24 m厚的儲(chǔ)集層，顯示該帶有利儲(chǔ)集層可向北延伸至廣安—南充—?jiǎng)﹂w一帶。此外，在齊岳山斷裂東側(cè)古地貌高帶，以往鉆探的利1井、丁山1井也見到良好儲(chǔ)集層[20]，預(yù)示該帶也存在有利儲(chǔ)集層。隨著勘探的深入，上述有利區(qū)將取得新突破。

6　結(jié)論

龍王廟組儲(chǔ)集層為顆粒灘白云巖裂縫-孔洞型儲(chǔ)集層，主要巖性為殘余砂屑白云巖、鮞粒白云巖和晶粒白云巖，儲(chǔ)集空間以溶孔、溶洞為主，殘余粒間孔、晶間孔和微裂隙為輔，孔隙度為2%～18%，平均約為4.28%，儲(chǔ)集層厚度為20～60 m，平均約為36 m。

顆粒灘和準(zhǔn)同生溶蝕作用是儲(chǔ)集層形成的主控因素。顆粒灘是儲(chǔ)集層發(fā)育的基礎(chǔ)，控制儲(chǔ)集層發(fā)育期次和平面展布；準(zhǔn)同生溶蝕作用是形成主要儲(chǔ)集空間的關(guān)鍵。此外，準(zhǔn)同生白云石化對(duì)早期孔隙的保存和后期微裂隙的產(chǎn)生具有建設(shè)性作用。

儲(chǔ)集層經(jīng)歷了4個(gè)演化階段。成孔期的沉積作用和準(zhǔn)同生溶蝕作用奠定了儲(chǔ)集層的儲(chǔ)集空間類型和物性條件；表生巖溶作用和埋藏溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)集層的物性改善有一定貢獻(xiàn)；而熱液礦物充填和瀝青充填嚴(yán)重堵塞孔隙，是儲(chǔ)集層劣質(zhì)化的主要影響因素。

預(yù)測(cè)華鎣山斷裂和龍泉山斷裂之間的古地貌高帶為最有利儲(chǔ)集層發(fā)育區(qū)，廣安—南充—?jiǎng)﹂w一帶有望取得勘探新突破。

參考文獻(xiàn)：

[1]四川油氣區(qū)石油地質(zhì)志編寫組. 中國(guó)石油地質(zhì)志: 卷十[M]. 北京:石油工業(yè)出版社, 1989.

Editorial Committee of Petroleum Geology of Sichuan Petroleum Province. Petroleum Geology of China: Vol. 10[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 1989.

[2]姚根順, 周進(jìn)高, 鄒偉宏, 等. 四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組顆粒灘特征及分布規(guī)律[J]. 海相油氣地質(zhì), 2013, 22(3): 1-7.

Yao Genshun, Zhou Jingao, Zou Weihong, et al. Characteristics and distribution rule of Lower Cambrian Longwangmiao grain beach in Sichuan Basin[J]. Marine Origin Petroleum Geology, 2013, 22(3): 1-7.

[3]劉喜停, 顏佳新. 海水化學(xué)演化對(duì)生物礦化的影響綜述[J]. 古地理學(xué)報(bào), 2009, 11(4): 446-454.

Liu Xiting, Yan Jiaxin. A review of influences of seawater chemical evolution on biomineralization[J]. Journal of Palaeogeography, 2009, 11(4): 446-454.

[4]Hsü K J, Siegenthaler C. Preliminary experiments on hydrodynamic movement induced by evaporation and their bearing on the dolomite problem[J]. Sedimentology, 1969, 12(1/2): 11-25.

[5]Adams J F, Rhodes M L. Dolomitization by seepage refluxion[J]. AAPG Bulletin, 1960, 44(12): 1912-1920.

[6]Weyl P K. Porosity through dolomitization: Conservation-of-mass requirements[J]. Journal of Sedimentary Petrology, 1960, 30(1): 85-90.

[7]Sandberg P A. An oscillating trend in Phanerozoic non-skeletal carbonate mineralogy[J]. Nature, 1983, 305(5929): 19-22.

[8]James N P, Choquette P W. Diagenesis 6: Limestones: The sea floor diagenetic environment[J]. Geoscience Canada, 1983, 10(4): 162-179.

[9]周進(jìn)高, 郭慶新, 沈安江, 等. 四川盆地北部孤立臺(tái)地邊緣飛仙關(guān)組鮞灘儲(chǔ)集層特征及成因[J]. 海相油氣地質(zhì), 2012, 17(2): 57-62.

Zhou Jingao, Guo Qingxin, Shen Anjiang, et al. Characteristics and genesis of Lower Triassic Feixianguan oolitic beach reservoir in isolated platform, Northern Sichuan Basin[J]. Marine Origin Petroleum Geology, 2012, 17(2): 57-62.

[10]冉隆輝, 謝姚祥, 戴彈申. 四川盆地東南部寒武系含氣前景新認(rèn)識(shí)[J]. 天然氣工業(yè), 2008, 28(5): 5-9.

Ran Longhui, Xie Yaoxiang, Dai Tanshen. New knowledge of gas-bearing potential in Cambrian system of southeast Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2008, 28(5): 5-9.

[11]徐世琦, 洪海濤, 師曉蓉. 樂山—龍女寺古隆起與下古生界含油氣性的關(guān)系探討[J]. 天然氣勘探與開發(fā), 2002, 25(3): 10-15.

Xu Shiqi, Hong Haitao, Shi Xiaorong. Discussion on the relationship between the Leshan-Longnüsi paleo-uplift and the petroliferous of Lower Paleozoic[J]. Natural Gas Exploration and Development, 2002, 25(3): 10-15.

[12]宋文海. 樂山—龍女寺古隆起大中型氣田成藏條件研究[J]. 天然氣工業(yè), 1996, 16(增刊): 12-26.

Song Wenhai. Research on reservoir-formed conditions of large-medium gas fields of Leshan-Longnüsi palaeohigh[J]. Natural Gas Industry, 1996, 16(Supp.): 12-26.

[13]遠(yuǎn)光輝, 操應(yīng)長(zhǎng), 楊天, 等. 論碎屑巖儲(chǔ)集層成巖過(guò)程中有機(jī)酸的溶蝕增孔能力[J]. 地學(xué)前緣, 2013, 20(5): 207-219.

Yuan Guanghui, Cao Yingchang, Yang Tian, et al. Porosity enhancement potential through mineral dissolution by organic acids in the diagenetic of clastic reservoir[J]. Earth Science Frontiers, 2013, 20(5): 207-219.

[14]Heydari E, Moore C H. Burial diagenesis and thermochemical sulfate reduction, Smackover formation, southeastern Mississipi salt basin[J]. Geology, 1989, 17(12): 1080-1084.

[15]Graton L C, Fraser H J. Systematic packing of spheres with particular relation to porosity and permeability[J]. Journal of Geology, 1935, 43(8): 785-909.

[16]Enos P, Sawatsky L H. Pore networks in Holocene carbonate sediments[J]. Journal of Sedimentary Petrology, 1981, 51(3): 961-985.

[17]朱傳慶, 田云濤, 徐明, 等. 峨眉山超級(jí)地幔柱對(duì)四川盆地?zé)N源巖熱演化的影響[J]. 地球物理學(xué)報(bào), 2010, 53(1): 119-127.

Zhu Chuanqing, Tian Yuntao, Xu Ming, et al. The effect of Emeishan supper mantle plume to the thermal evolution of source rocks in the Sichuan Basin[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2010, 53(1): 119-127.

[18]王春梅. 川西中二疊統(tǒng)棲霞組白云巖形成機(jī)制及其與川東北下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組對(duì)比[D]. 成都: 成都理工大學(xué), 2011.

Wang Chunmei. Dolomite genesis of Qixia Formation, Middle Permian, Western Sichuan Basin and contrast to dolomite genesis of Feixianguan Formation, Lower Triassic, Northeastern Sichuan Basin[D]. Chengdu: Chengdu University of Technology, 2011.

[19]劉樹根, 孫瑋, 李智武, 等. 四川盆地晚白堊世以來(lái)的構(gòu)造隆升作用與天然氣成藏[J]. 天然氣地球科學(xué), 2008, 19(3): 293-300.

Liu Shugen, Sun Wei, Li Zhiwu, et al. Tectonic uplifting and gas pool formation since Late Cretaceous Epoch, Sichuan Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2008, 19(3): 293-300.

[20]林良彪, 陳洪德, 淡永, 等. 四川盆地中寒武統(tǒng)膏鹽巖特征與成因分析[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào): 地球科學(xué)版, 2012, 42(增刊2): 95-103.

Lin Liangbiao, Chen Hongde, Dan Yong, et al. Characteristics and genesis of Middle Cambrian gypsum rock in Sichuan Basin[J]. Journal of Jilin University: Earth Science Edition, 2012, 42(Supp.2): 95-103.

聯(lián)系作者：李文正（1988-），男，安徽毫州人，碩士，中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院助理工程師，主要從事碳酸鹽巖沉積儲(chǔ)集層及構(gòu)造熱演化研究工作。地址：浙江省杭州市西溪路920號(hào)，中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院海相油氣地質(zhì)研究所，郵政編碼：310023。E-mail：liwz_hz@petrochina.com.cn

（編輯 林敏捷）

Genesis and evolution of Lower Cambrian Longwangmiao Formation reservoirs, Sichuan Basin, SW China

Zhou Jingao1,2, Xu Chunchun3, Yao Genshun1,2, Yang Guang3, Zhang Jianyong1,2, Hao Yi1,2, Wang Fang1, Pan Liyin1,2, Gu Mingfeng1, Li Wenzheng1
(1. PetroChina Hangzhou Research Institute of Geology, Hangzhou 310023, China; 2. CNPC Key Laboratory of Carbonate Reservoirs, Hangzhou 310023, China; 3. PetroChina Southwest Oil and Gas Field Company, Chengdu 610051, China)

Abstract:Based on observation of outcrops, cores and thin sections and analysis of logging data and experiment, the features, main controlling factors, evolution and distribution of the Longwangmiao Formation reservoirs in the Lower Cambrian, Sichuan Basin, are examined carefully and the distribution of favorable reservoirs is predicted. Mostly fracture-pore type, the Longwangmiao Formation reservoirs are dominantly comprised of residual dolarenite, oolitic dolomite and crystal dolomite, with dissolution cavities and dissolution pores as the main storage space, an average porosity of 4.28%, and average reservoir thickness of 36 m. The formation of the reservoirs is controlled by grain shoal facies, parasyngenetic dissolution and parasyngenetic dolomitization. The reservoirs have experienced four evolution stages, the period of pore formation laid the foundation for storage space types and physical conditions of the reservoirs; the reservoir physical properties were improved further in the hypergene karstification period; the porosities were decreased by minerals filling during the hydrothermal period; and the reservoirs became denser in the burial dissolution and asphaltic filling period. Based on the main controlling factors of Longwangmiao reservoirs, the high geomorphology area between Huayingshan fault and Longquanshan fault is predicted as the most favorable reservoir zone. Exploration breakthroughs will possibly be made in Guang’an-Nanchong-Jiange area.

Key words:Sichuan Basin; Lower Cambrian Longwangmiao Formation; reservoir type; reservoir controlling factor; reservoir evolution mode; reservoir prediction

收稿日期：2014-05-29 修回日期：2014-12-28

作者簡(jiǎn)介：第一周進(jìn)高（1967-），男，廣西平樂人，博士，中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院高級(jí)工程師，主要從事碳酸鹽巖沉積儲(chǔ)集層及石油地質(zhì)研究工作。地址：浙江省杭州市西溪路920號(hào)，中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院海相油氣地質(zhì)研究所，郵政編碼：310023。E-mail：zhoujghz@petrochina.com.cn

DOI:10.11698/PED.2015.02.04

文章編號(hào)：1000-0747(2015)02-0158-09

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TE122.2

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技重大專項(xiàng)（2011ZX05004-002）；中國(guó)石油勘探與生產(chǎn)重大項(xiàng)目（2012ZD01-02-03）；