微生物碳酸鹽巖孔隙研究進(jìn)展

屈海洲，周子坤，張?jiān)品?，陳薇，張正紅，羅新生，馬超，譚飛，朱玉環(huán)

1.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，成都 610500 2.西南石油大學(xué) 中國(guó)石油碳酸鹽巖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室沉積—成藏研究室，成都 610500 3.中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院，杭州 310023 4.中國(guó)石油塔里木油田公司，新疆庫(kù)爾勒 841000

0 引言

微生物碳酸鹽巖是底棲微生物(細(xì)菌、真菌、小型低等藻類(lèi)及部分小型原生動(dòng)物)的生長(zhǎng)、新陳代謝等過(guò)程引發(fā)碳酸鹽沉淀、自身發(fā)生鈣化或者產(chǎn)生細(xì)胞外聚合物質(zhì)(Excellular Polymeric Substances, EPS)黏結(jié)捕獲周?chē)乃樾碱w粒而形成的[1-5]，這些微生物固著于底質(zhì)形成生物膜，在層理面上形成紋層時(shí)就構(gòu)成了微生物席生態(tài)系[6]。Riding[2]依據(jù)宏觀組構(gòu)將微生物碳酸鹽巖劃分為疊層石、凝塊石、樹(shù)形石、均一石四類(lèi)；梅冥相[7]補(bǔ)充了核形石和紋理石；針對(duì)宏觀組構(gòu)模糊、難以歸為上述類(lèi)型者，韓作振等[8]補(bǔ)充了附枝菌格架巖類(lèi)型。微生物碳酸鹽巖不僅是研究古環(huán)境古氣候和地質(zhì)歷史事件的重要材料[9-20]，還是潛在的油氣儲(chǔ)集層[21-28]。

微生物碳酸鹽巖主要組分包括鈣化微生物、泥晶方解石、微亮晶和亮晶方解石、碎屑顆粒及孔隙[2]。微生物功能群既能對(duì)地質(zhì)環(huán)境變化產(chǎn)生響應(yīng)，又可通過(guò)元素循環(huán)或礦物轉(zhuǎn)變等反饋方式影響環(huán)境。微生物碳酸鹽巖有34.5億年歷史[29]，通過(guò)沉積巖石學(xué)、地層古生物學(xué)、地球化學(xué)、地球生物學(xué)等研究手段，剖析泥晶方解石、微亮晶和亮晶方解石、碎屑顆粒組分中賦存的生物圈演化信息及經(jīng)濟(jì)價(jià)值的研究成果較豐富[30-52]。例如，近年來(lái)，在全球尤其是在南大西洋邊緣的微生物碳酸鹽巖中，油氣勘探不斷取得突破[21,23,26]。美國(guó)石油地質(zhì)學(xué)家協(xié)會(huì)先后在2010年、2013年出版的專刊中，突出了裂谷盆地中湖相微生物碳酸鹽巖的儲(chǔ)層巖石學(xué)、孔隙特征及地質(zhì)建模等研究[21]。2013年，倫敦地質(zhì)學(xué)會(huì)組織針對(duì)性更強(qiáng)的會(huì)議，探討了微生物碳酸鹽巖的時(shí)空分布及在全球油氣勘探開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用[23]。2014年6月，巴西近海的桑托斯盆地下白堊統(tǒng)微生物碳酸鹽巖中獲得超過(guò)50萬(wàn)桶/天的高產(chǎn)原油，石油地質(zhì)儲(chǔ)量超過(guò)500億桶。2015年，倫敦地質(zhì)學(xué)會(huì)出版專輯“微生物碳酸鹽巖的時(shí)空分布”，除了重點(diǎn)展示桑托斯盆地的湖相微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層地質(zhì)的認(rèn)識(shí)，還分時(shí)代對(duì)全球不同地區(qū)的微生物碳酸鹽巖沉積、成巖、孔隙等進(jìn)行了闡述[26]。我國(guó)學(xué)者對(duì)微生物碳酸鹽巖的成因及地質(zhì)意義研究較多，而對(duì)其應(yīng)用價(jià)值，尤其是在石油勘探與開(kāi)發(fā)方面提及較少。因此，筆者擬總結(jié)微生物碳酸鹽巖孔隙研究進(jìn)展，并就其發(fā)展趨勢(shì)與應(yīng)用提出一些拙見(jiàn)。

1 孔隙類(lèi)型

孔隙受到沉積作用、成巖作用及構(gòu)造破裂作用等共同影響[53]?；诓煌蜌獾刭|(zhì)研究需要，Archie[54]、Choquetteetal.[55]、Lucia[56-58]、L?n?y[59]等對(duì)碳酸鹽巖孔隙進(jìn)行了分類(lèi)(表1)。微生物碳酸鹽巖形成包括微生物捕獲黏結(jié)碎屑、生物誘導(dǎo)或影響的沉淀作用、非生物成因沉淀作用等三個(gè)過(guò)程，這些過(guò)程可以形成具有組構(gòu)選擇性的孔隙以及大量微米—亞毫米級(jí)微孔隙，例如粒間(溶)孔、晶間(溶)孔、遮蔽孔、鳥(niǎo)眼孔、晶洞、粒內(nèi)孔及鑄?？?、晶?？椎鹊?圖1)。受微生物群落類(lèi)型及沉積環(huán)境等因素影響，不同沉積過(guò)程可以形成不同的孔隙類(lèi)型。例如微生物捕獲黏結(jié)碎屑顆粒，以粒間孔、粒內(nèi)孔及鑄模孔為主，而微生物誘導(dǎo)及影響的沉淀過(guò)程，如微生物自身鈣化、微生物席內(nèi)細(xì)菌誘導(dǎo)的沉淀作用等，容易形成格架孔、遮蔽孔及粒內(nèi)孔等，而無(wú)生物參與的物理化學(xué)沉淀作用則可以形成晶間孔、粒內(nèi)孔及泡狀孔等。此外，受到沉積期、早成巖期的近地表成巖作用，還可以發(fā)育洞穴、裂縫及孔洞等非組構(gòu)選擇性孔隙。因而Choquette和Pray的孔隙分類(lèi)方案[55]被廣泛應(yīng)用。隨著微生物碳酸鹽巖研究的深入，基于Riding[3,60]將微生物成因沉積物分為微生物巖、填隙沉積物和周?chē)练e物，Corbettetal.[61]依據(jù)孔隙賦存的沉積物類(lèi)型，將微生物碳酸鹽巖中孔隙分為生物建造內(nèi)孔隙、生物建造間孔隙和周?chē)练e物孔隙等，并以疊層石建造內(nèi)孔隙為例，解剖了孔隙縱向形態(tài)變化等特征。這種基于微生物成因的針對(duì)性孔隙分類(lèi)設(shè)想值得肯定，但仍需大量深入的探索。

2 孔隙成因分析

2.1 微生物沉積作用

2.1.1 微生物相關(guān)組構(gòu)

微生物相關(guān)沉積可形成微型、中型、大型、巨型等不同規(guī)模的沉積組構(gòu)[2,21,47]，這些組構(gòu)影響了孔隙的大小及空間分布(表2)。真菌等組分的腐爛可以形成微孔隙[63]。核形石微生物作用形成致密包殼層后可阻止后期大氣淡水等流體溶蝕核心，從而抑制鑄?？仔纬蒣21]。凝塊石中凝塊的大小、分選、排列等沉積結(jié)構(gòu)的差異可導(dǎo)致不同凝塊石孔隙度相差十余倍、滲透率相差兩個(gè)數(shù)量級(jí)[65-66]。包殼狀凝塊石白云巖中可能以孤立溶孔為主、而泡沫綿層疊層石白云巖，則可能發(fā)育順層分布的窗格孔[24]。巴西Campos盆地侏羅系和全新統(tǒng)中不規(guī)則凝塊石結(jié)構(gòu)，形成的孔隙形態(tài)復(fù)雜但連通性較高，而席狀疊層石則具有簡(jiǎn)單孔隙形態(tài)和較低連通性，呈垂直結(jié)構(gòu)分枝狀疊層石孔隙形態(tài)簡(jiǎn)單但連通性中等—較低[65]；阿曼鹽盆新元古界微生物巖平行層狀構(gòu)造是高滲孔隙帶發(fā)育部位。

表1 可用于微生物碳酸鹽巖孔隙的主要分類(lèi)方案[3,54-61]

圖1 微生物碳酸鹽巖中孔隙類(lèi)型a.凝塊石的凝塊結(jié)構(gòu)(黃色箭頭)之間發(fā)育大量粒間孔，孔隙內(nèi)壁發(fā)育有等厚的亮晶膠結(jié)物，West Willow Creek油田，15-24B號(hào)巖芯，1 455.8 m[27]；b.微生物生長(zhǎng)位置的晶?？?、鑄模孔，周邊為致密碳酸鹽泥?？紫侗昏傔厾钗⑸锝M構(gòu)部分充填或橋接(淺棕色)，灰泥沿著晶體生長(zhǎng)面呈簾狀分布，Skyline 16號(hào)巖芯，198.3 m[27]；c.白云石晶間孔和菱形晶?？?，Skyline 16號(hào)巖芯，198.3 m[27]；d.凝塊石中發(fā)育的大量不規(guī)則窗格孔，整體呈層狀分布，科羅拉多州Piceance盆地始新統(tǒng)Green River組[62]；e.細(xì)菌成因的叢狀組構(gòu)內(nèi)的微米級(jí)微孔隙，意大利Bagni di Tivoli地區(qū)[63]；f.多面體狀的粒內(nèi)孔，歐洲西北部南二疊紀(jì)盆地Zechstein 2 層的WK-8井SK.XVII 0.2號(hào)樣品，3 109 m[64]Fig.1 Various Types of Pores in Microbial Carbonates

表2 微生物相關(guān)沉積、成巖作用對(duì)孔隙的影響

2.1.2 微相疊置型式

微生物種屬、生長(zhǎng)方式、礦化和黏結(jié)捕獲能力、水體能量、底質(zhì)及顆粒類(lèi)型等等多種因素影響了巖石微相類(lèi)型及共生疊置型式。這種縱向變化特征影響了賦存于其中的孔隙類(lèi)型、體積、分布及厚度規(guī)模等。美國(guó)阿拉巴馬州西南部的Little Cedar Creek油田上侏羅統(tǒng)Smackover組大量孔隙發(fā)育在凝塊石/微生物成因顆?；?guī)r/泥?；?guī)r的疊置組合中[67]，包括分布在沉積構(gòu)造內(nèi)的孔隙、孔洞及成巖改造孔隙等類(lèi)型，孔隙度和滲透率最高可達(dá)20%、7 953×10-3μm2。歐洲(丹麥、德國(guó)、英格蘭)上二疊統(tǒng)Zechstein 2(Z2)地層中平坦層狀疊層石/含鮞粒波狀疊層石/凝塊石/核形石灰?guī)r疊置組合的孔隙度可達(dá)12%[68]，微生物絲狀體溶蝕形成的層狀孔隙以及黏結(jié)捕獲的顆粒的粒內(nèi)孔、鑄模孔是主要貢獻(xiàn)者；至波蘭西北部同樣層位中，具縫合線、收縮縫和交錯(cuò)層理的疊層石/凝塊石/鮞?；?guī)r/核形石疊置組合的孔隙度最高僅為8%，而層狀疊層石/凝塊石/壓扁構(gòu)造的球粒白云巖的孔隙度小于2%。

2.1.3 沉積環(huán)境及微地貌

微生物碳酸鹽巖及共生巖性的沉積環(huán)境和沉積地貌的不同，海水或早成巖大氣淡水環(huán)境溶蝕—膠結(jié)作用次序及程度的差異，會(huì)對(duì)孔隙的形成、改造、規(guī)模及分布等造成影響(表2)。微生物席可發(fā)育在深水海盆、斜坡、臺(tái)地、緩坡、潮坪甚至是熱泉、洞穴等極端環(huán)境中[19,69]，導(dǎo)致微生物巖橫向分布及孔隙發(fā)育規(guī)律的復(fù)雜性。Sowakiewicz[64]發(fā)現(xiàn)Zechstein 2(Z2)地層的微生物碳酸鹽巖中孔隙發(fā)育程度依次變差的相帶為：斜坡上部、潮下—潮間帶、臺(tái)緣淺灘、斜坡腳及潟湖(圖2)。即使是同一相帶，受高頻沉積旋回及微地貌起伏的影響，也會(huì)導(dǎo)致微生物碳酸鹽巖發(fā)育分布的差異性、孔隙分布的非均質(zhì)性[70-71]。相對(duì)海平面波動(dòng)的幅度及頻率差異，不同相帶微生物碳酸鹽巖及共生巖相所處海水或大氣水環(huán)境也有差異，導(dǎo)致膠結(jié)、溶蝕作用次序及程度不同。臺(tái)地浪基面之上的水體能量高，可沉積微生物碳酸鹽巖、微生物包殼粒—生屑灰?guī)r等單元，粒間孔、粒內(nèi)孔等原生孔隙中難充填灰泥，易形成內(nèi)襯于孔隙壁或組構(gòu)邊緣的多形態(tài)早期膠結(jié)物，一定程度上可抵抗壓實(shí)作用，保存原生孔隙[72-73]。浪基面之下斜坡帶微生物相關(guān)沉積物的縱向加積—橫向進(jìn)積也可形成較厚的頂平透鏡狀丘體，但是原生孔隙多被灰泥充填。在相對(duì)海平面下降幅度較小且濕潤(rùn)古氣候條件下，臺(tái)地淺水沉積物中的文石等不穩(wěn)定礦物更易于發(fā)生選擇性溶蝕而形成大量次生孔隙[26]。但是受大氣水溶蝕作用較弱的斜坡帶，次生孔隙則多是埋藏成巖時(shí)形成的裂縫及相關(guān)溶蝕孔隙[21,26]。美國(guó)阿拉巴馬州Little Cedar Creek油田上侏羅統(tǒng)Smackover組處于建隆部位凝塊石的孔隙形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，而建隆之間的致密凝塊石則為隔夾層[67]。高分辨率地層格架中對(duì)比同一沉積相帶內(nèi)不同部位的微生物碳酸鹽及相關(guān)微相組合，可以深化認(rèn)識(shí)孔隙與微生物相關(guān)沉積關(guān)系。

圖2 歐洲西北部南二疊紀(jì)盆地Zechstein 2碳酸鹽巖沉積模式[64]幾乎所有孔隙參數(shù)具有向盆地方向減小的趨勢(shì)。Miów-1 和 Benice-1井的數(shù)據(jù)來(lái)自具有薄的層狀和波狀構(gòu)造的微生物碳酸鹽巖，不是來(lái)自儲(chǔ)層中的顆?；?guī)r或泥粒灰?guī)r，而盆地相的數(shù)據(jù)來(lái)自淺水盆地(海灣)相。各相中簡(jiǎn)易符號(hào)代表不同的微生物碳酸鹽巖Fig.2 Depositional model for the Zechstein 2 Carbonate (not to scale)[64]note that almost all petrophysical parameters decrease basinwards. Petrophysical data from wells Miów-1 and Benice-1 are derived from thin planar and crinkly microbialites, not from ooid grainstones or packstones which may represent reservoir facies. Note that the petrophysical data for basin-plain facies are derived from shallow-basin (embayment) facies. The schematic symbolsrepresent different kinds of microbialite

2.2 微生物相關(guān)成巖作用

2.2.1 微生物白云石化

2.2.2 微生物膠結(jié)作用

2.2.3 巖溶作用

微生物在大氣水環(huán)境及埋藏環(huán)境中，均可以對(duì)碳酸鹽巖或共生的硫酸鹽巖的巖溶作用產(chǎn)生重要影響，進(jìn)而有利于次生孔隙的形成(表2)。巖石微生物以相互協(xié)作或共生為主[105]，它們可以在巖石表面鉆孔形成微米級(jí)的連通孔隙，有利于微生物的定植及擴(kuò)張成生物膜甚至是微生物席，再通過(guò)生理活動(dòng)，既可以產(chǎn)酸，還可以實(shí)現(xiàn)巖石與雨水、空氣中碳、氮及土壤顆粒等物質(zhì)的交換，導(dǎo)致巖石的溶解、破裂，形成土粒，直至風(fēng)化成土[40,106-108]。此外，某些微生物如真菌菌絲的生長(zhǎng)、鈣化，或者吸收空氣中的CO2，可以促進(jìn)碳酸鈣沉淀，充填孔隙。但是，總體而言，處于開(kāi)放的大氣成巖環(huán)境中的碳酸鹽巖發(fā)生的巖溶作用，會(huì)顯著增加洞穴、孔洞、裂縫等非組構(gòu)選擇性孔隙，而微生物起到促進(jìn)作用。就封閉的埋藏成巖環(huán)境而言，與硫酸鹽巖共生的碳酸鹽巖層系中，微生物如細(xì)菌的硫酸鹽還原作用及其驅(qū)動(dòng)的硫酸鹽巖溶解作用，可以促進(jìn)硫酸鹽巖巖溶的發(fā)育[109-112]，形成的硫化氫溶于水形成的氫硫酸，對(duì)碳酸鹽巖有著強(qiáng)烈的溶蝕性，可以增加孔隙度并增強(qiáng)孔隙的連通性[113-116]。

3 孔隙的研究方法技術(shù)

樣品代表性及定性—定量數(shù)據(jù)的精度是孔隙研究的關(guān)鍵[64,117]。微生物碳酸鹽巖中孔隙直徑變化大，從納米—亞微米級(jí)微孔隙到洞穴等均可發(fā)育，且賦存于不同尺度的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造中或與之密切相關(guān)[2,24,28,61,63-66,117-121]。例如，層狀疊層石內(nèi)各尺度孔隙均易呈似層狀分布，指狀—穹窿狀疊層石中—大孔隙多集中于指狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部，而微孔隙仍可能在指狀疊層石的紋層內(nèi)呈似層狀分布[27,61]。凝塊石內(nèi)凝塊結(jié)構(gòu)發(fā)育部位可發(fā)育管穴狀中—大孔隙，不發(fā)育部位多為毫米—微米級(jí)微孔隙[24,27,63]。核形石的核心可能被溶蝕形成中—大孔，而包殼的暗層內(nèi)微生物降解則易形成微米級(jí)微孔隙[27]。微生物(如水下硫氧化細(xì)菌群落)定殖在碳酸鹽表面通過(guò)新陳代謝形成的硫酸促進(jìn)地下喀斯特作用，對(duì)洞穴形成起到積極作用[118]。

因此，若簡(jiǎn)單地根據(jù)所做測(cè)試項(xiàng)目樣品的規(guī)格要求，采集的樣品可能沒(méi)有微生物沉積構(gòu)造大，或者沒(méi)有覆蓋不同尺度沉積構(gòu)造，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無(wú)法反映不同尺度孔隙空間分布特征，難以解釋微生物相關(guān)作用對(duì)孔隙的影響，進(jìn)而難以分析孔隙成儲(chǔ)機(jī)理。若全面研究不同尺度孔隙的類(lèi)型、參數(shù)、分布及成因等特征，不僅需要采用露頭、巖芯、成像測(cè)井、鑄體薄片等定性—半定量技術(shù)手段，還應(yīng)利用氦氣孔隙度、高壓壓汞、恒速壓汞、氣體吸附等方法技術(shù)，獲取孔隙度、滲透率及孔隙結(jié)構(gòu)等定量數(shù)據(jù)。同時(shí)，應(yīng)用掃描電鏡、氣體吸附、聚焦離子束電鏡(FIB-SEM)等可以對(duì)亞微米—納米級(jí)微孔隙進(jìn)行表征。近年來(lái)，通過(guò)核磁共振成像、CT掃描等技術(shù)方法，不僅可以實(shí)現(xiàn)孔隙二—三維空間分布的直觀成像，還能對(duì)孔隙孔徑分布及對(duì)應(yīng)孔隙度、孔喉結(jié)構(gòu)等進(jìn)行定量分析[117]。

4 應(yīng)用實(shí)例

基于微生物沉積構(gòu)造對(duì)孔隙影響的角度，Corbettetal.[61]以疊層石為例，提出典型單元體法(Representative Elementary Volume)。即采集含有完整微生物構(gòu)造的典型疊層石樣品，它們代表了不同大小、形態(tài)及溶蝕膠結(jié)程度等。利用薄片、CT掃描、圖像分析等技術(shù)研究，可以研究疊層石內(nèi)孔隙類(lèi)型、體積、空間分布及耦合特征等，進(jìn)而能較好地分析整個(gè)疊層石巖層的孔隙特征，減小局部樣品測(cè)試帶來(lái)的誤差。運(yùn)用醫(yī)用CT獲取8 cm×8 cm×4 cm巖樣的較低分辨率的圖像，在此基礎(chǔ)上選取1 cm×1 cm×3 cm巖樣，用微CT掃描獲取高分辨率圖像和數(shù)據(jù)，分析發(fā)現(xiàn)該地區(qū)疊層石灰?guī)r生物沉積結(jié)構(gòu)影響了層狀分布的孔隙：底部生物層內(nèi)的“地窖式”孔隙，呈拉長(zhǎng)撕裂狀，連通性最好；中部為“主廳式”孔隙，孔隙度最大，主要由枝狀遮蔽溶洞和鉆孔形成；上部“閣樓式”生物層內(nèi)原生孔，孔隙度明顯減少(圖3)。這些孔隙形態(tài)縱向演變特征，反映了生物結(jié)構(gòu)不斷演化對(duì)孔隙的控制，而這些演化又受到沉積水體深度、水動(dòng)力條件等沉積因素的影響。

Rezendeetal.[65]利用CT多次掃描微生物巖建造樣品的橫切面(間距1.22 mm)，得到了198張相當(dāng)于“時(shí)間切片”的圖像(圖4)。每張圖像反映了該層內(nèi)部沉積組構(gòu)和孔隙的分布及相互關(guān)系，對(duì)所有“時(shí)間切片”的連續(xù)分析可以探討它們的縱向演化過(guò)程，再結(jié)合巖石學(xué)、碳氧同位素、陰極發(fā)光、巖石物理測(cè)試等，將微生物建造的三維模型與沉積、地層和巖石物理模型相結(jié)合，有助于改善儲(chǔ)層孔隙模型質(zhì)量，更好地表征儲(chǔ)層相關(guān)屬性，達(dá)到更完善開(kāi)發(fā)資源的目的。

5 發(fā)展趨勢(shì)

運(yùn)用多種技術(shù)方法，系統(tǒng)開(kāi)展微生物碳酸鹽巖孔隙研究，重建沉積—成巖等地質(zhì)因素的成孔過(guò)程，預(yù)測(cè)孔隙分布及規(guī)模等。目前對(duì)孔隙分類(lèi)、成因及表征等有益的探索表明，通過(guò)合理配置測(cè)試樣品，綜合多種技術(shù)方法定性—定量表征多尺度孔隙的空間結(jié)構(gòu)及參數(shù)配置等耦合特征是重要基礎(chǔ)。即應(yīng)遵循宏觀到微觀的思路，保證樣品的空間配置合理，即通過(guò)巖芯描述、全直徑巖芯的工業(yè)CT掃描、核磁共振成像等測(cè)試，獲取中—大孔參數(shù)及分布，進(jìn)而明確小柱塞樣品位置，應(yīng)用微米/納米CT掃描、核磁共振、鑄體薄片等多種實(shí)驗(yàn)手段，獲取中—微孔數(shù)據(jù)及分布，最后運(yùn)用掃描電鏡、高壓壓汞等技術(shù)研究納米—亞微米等微孔隙。合理融合獲取的不同分辨率的孔隙參數(shù)數(shù)據(jù)，而不是簡(jiǎn)單地拼合數(shù)據(jù)，進(jìn)而提高表征精度[117]。在此基礎(chǔ)上，定性—定量探討沉積特征對(duì)孔隙的影響，分析成巖作用對(duì)孔隙的改造，重建孔隙演化過(guò)程。

圖3 低分辨率CT掃描圖像及高分辨率微CT圖像中疊層石灰?guī)r中孔隙特征[61]Fig.3 Pore characteristics of high-resolution micro-CT image nested within the low-resolution CT image[61]

圖4 微生物巖建造樣品的“時(shí)間切片”的系列圖像[65] Fig.4 “Time” Slice Series of Microbialite Buildup[65]

多學(xué)科結(jié)合，是準(zhǔn)確評(píng)價(jià)微生物碳酸鹽巖孔隙形成儲(chǔ)集層的潛力的可靠途徑。巖石組分、結(jié)構(gòu)等變化會(huì)使得所有尺度上對(duì)其巖石物理參數(shù)的觀測(cè)和測(cè)量產(chǎn)生一定的不可預(yù)測(cè)性，從而對(duì)勘探、儲(chǔ)量計(jì)算等工作帶來(lái)挑戰(zhàn)[122-123]，而微生物碳酸鹽巖內(nèi)生物結(jié)構(gòu)的特殊性無(wú)疑增加了挑戰(zhàn)難度。如巖石密度、P波速度，電阻率及磁導(dǎo)率等均與沉積物、成巖演化過(guò)程等有關(guān)，而這些參數(shù)的準(zhǔn)確性又影響孔隙度、滲透率甚至是儲(chǔ)集層厚度規(guī)模等計(jì)算結(jié)果。以巖石密度為例，與其他碳酸鹽巖不同，微生物自身降解可以使得微生物巖中產(chǎn)生大量微孔隙，會(huì)影響密度的準(zhǔn)確測(cè)定及其他相關(guān)的巖石物理參數(shù)的準(zhǔn)確計(jì)算。因此，在多尺度孔隙表征數(shù)據(jù)融合基礎(chǔ)上，運(yùn)用不同訓(xùn)練模型對(duì)測(cè)得巖石物理數(shù)據(jù)的分析，分別預(yù)測(cè)巖石類(lèi)型，并與相應(yīng)深度巖芯微相分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，計(jì)算各模型預(yù)測(cè)的精度，進(jìn)而選取高精度模型，對(duì)未取芯層段的巖性，進(jìn)行基于巖石物理數(shù)據(jù)的解釋，提高有利儲(chǔ)集相帶預(yù)測(cè)精度[124-128]，為后續(xù)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)提供參考?？梢?jiàn)，加強(qiáng)地質(zhì)學(xué)科與地球物理學(xué)科的結(jié)合，是推動(dòng)微生物碳酸鹽巖油氣地質(zhì)研究和勘探開(kāi)發(fā)生產(chǎn)工作的重要途徑。

6 結(jié)語(yǔ)

(1) 微生物誘導(dǎo)或影響的礦化作用、對(duì)顆粒的捕獲黏結(jié)作用以及非生物沉淀作用等可形成粒間(溶)孔、晶間(溶)孔、遮蔽孔、鳥(niǎo)眼孔、晶洞、粒內(nèi)孔及鑄?？?、晶?？椎染哂薪M構(gòu)選擇性的孔隙以及大量微米—亞毫米級(jí)微孔隙。針對(duì)微生物碳酸鹽巖孔隙分類(lèi)主要依據(jù)其與微生物沉積結(jié)構(gòu)的關(guān)系，仍需要大量深入的研究。

(2) 微生物碳酸鹽巖中孔隙受到微生物功能群落、相關(guān)沉積組構(gòu)、微相疊置型式、沉積地貌及環(huán)境等微生物相關(guān)沉積過(guò)程及作用的影響，而微生物白云石化、膠結(jié)作用及巖溶作用等微生物相關(guān)的成巖作用，則對(duì)原生孔隙保存及改造形成的次生孔隙有積極意義。

(3) 微生物碳酸鹽巖孔隙具有從納米—亞微米級(jí)微孔隙到厘米甚至米級(jí)宏觀孔隙等多個(gè)尺度，且與多尺度沉積結(jié)構(gòu)構(gòu)造有一定的耦合關(guān)系，系統(tǒng)而準(zhǔn)確地表征各尺度孔隙需要合理配置不同尺度樣品的空間分布，再運(yùn)用多種方法技術(shù)進(jìn)行綜合分析測(cè)試，并增強(qiáng)數(shù)據(jù)的融合。加強(qiáng)地質(zhì)學(xué)科與地球物理學(xué)科的結(jié)合，是推動(dòng)微生物碳酸鹽巖油氣地質(zhì)研究和勘探開(kāi)發(fā)生產(chǎn)工作的重要途徑。

致謝 感謝中石油勘探開(kāi)發(fā)研究院羅平教授、西南石油大學(xué)陳景山教授、胡廣博士、李飛博士等在成文中給予的有益建議，感謝匿名審稿專家及編輯老師的寶貴意見(jiàn)。