川西中三疊統(tǒng)雷口坡組四段微生物巖沉積-成巖演化及儲(chǔ)層成因

王遠(yuǎn)翀，劉 波，姜偉民，宋曉波，王瓊仙，王文楷，李 勇

(1.北京大學(xué) 地球與空間科學(xué)學(xué)院，北京 100871；2.中國(guó)石化 西南油氣分公司，成都 610041)

20世紀(jì)70年代，川西北中壩氣田雷口坡組三段氣藏的發(fā)現(xiàn)為四川盆地雷口坡組油氣勘探拉開(kāi)了序幕[1]。隨后的50年，雷口坡組油氣勘探的突破多集中于川中和川東北地區(qū)，如川中磨溪?dú)馓锢卓谄陆M一段、川東北龍崗氣田雷口坡組頂部，而川西的雷口坡組一直沒(méi)有較大突破。直到2008年，在川西雷口坡組四段上亞段白云巖中取得重大突破[2]，揭示了川西雷口坡組四段白云巖巨大的勘探潛力。關(guān)于雷四段白云巖儲(chǔ)層成因，眾多學(xué)者認(rèn)為是受印支期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響下巖溶作用的控制，因?yàn)樵诓糠帚@井巖心內(nèi)能直接觀(guān)察到較為明顯的古風(fēng)化殼巖溶特征[3]。然而從LS1井、PZ103井、YaS1井、YS1井、MJ1井、YiS1井等多口鉆井的巖心和薄片觀(guān)察來(lái)看，并未觀(guān)察到明顯的巖溶作用特征，而儲(chǔ)層以微生物白云巖為主，因此部分學(xué)者[4]認(rèn)為川西雷四段儲(chǔ)層屬于微生物碳酸鹽巖儲(chǔ)層，但對(duì)于微生物碳酸鹽巖的成儲(chǔ)機(jī)制仍有爭(zhēng)議。劉樹(shù)根等[4]認(rèn)為川西雷四段儲(chǔ)層發(fā)育受礁灘沉積相控制，結(jié)合早期的白云石化和埋藏溶蝕等建設(shè)性成巖作用，儲(chǔ)層得以形成；Jiang等[5]強(qiáng)調(diào)了TSR對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育的控制作用；而王瓊仙等[6]認(rèn)為早期的白云石化、準(zhǔn)同生期溶蝕和埋藏溶蝕共同控制了儲(chǔ)層的發(fā)育。

本研究利用野外、巖心、測(cè)井、物性以及地球化學(xué)測(cè)試數(shù)據(jù)，以川西中三疊統(tǒng)雷口坡組四段碳酸鹽巖為研究對(duì)象，探究巖性、沉積構(gòu)造和古生物化石的組合關(guān)系、從沉積與成巖演化的角度研究川西雷四段白云巖儲(chǔ)層的成因。

1 地質(zhì)背景

中三疊世安尼階，揚(yáng)子地塊位于北緯25°，古特提斯洋的東側(cè)(圖1)。四川盆地處于揚(yáng)子地塊西北，地處干旱氣候帶[7](圖1(a))。雷口坡組發(fā)育一套“碳酸鹽巖+蒸發(fā)巖”為主的局限臺(tái)地-蒸發(fā)臺(tái)地沉積，自下而上劃分為四個(gè)巖性段：雷一段—雷三段以晶粒白云巖、顆?；?guī)r夾薄層膏巖為主；雷四段細(xì)分為三個(gè)亞段，下-中亞段以膏巖夾膏質(zhì)白云巖、白云質(zhì)膏巖為主，上亞段發(fā)育微生物白云巖/灰?guī)r(凝塊石、疊層石)、顆粒白云巖/灰?guī)r、晶粒白云巖[7]。

2 微相類(lèi)型

碳酸鹽巖微相分析是沉積相分析和古環(huán)境解釋的基本研究?jī)?nèi)容，通過(guò)識(shí)別碳酸鹽巖顆粒類(lèi)型及組合、基質(zhì)類(lèi)型、沉積組構(gòu)、生物化石及沉積結(jié)構(gòu)等微觀(guān)特征，對(duì)碳酸鹽巖微相進(jìn)行識(shí)別，為沉積環(huán)境分析提供依據(jù)[8]。通過(guò)川西地區(qū)14口重點(diǎn)鉆井雷四段1 500余張巖心薄片的詳細(xì)研究，認(rèn)為川西雷口坡組雷四段發(fā)育四大類(lèi)巖石類(lèi)型：微生物巖、顆粒巖、膏巖和晶?；?guī)r/白云巖，又可細(xì)分為11種微相類(lèi)型。微生物巖包括凝塊石灰?guī)r/白云巖微相(MF-1)、膏質(zhì)凝塊石白云巖微相(MF-2)、疊層石白云巖微相(MF-3)、膏質(zhì)疊層石白云巖微相(MF-4)；顆粒巖包括含小粟蟲(chóng)泥?；?guī)r/白云巖微相(MF-5)、含似球粒、生屑砂屑灰?guī)r/白云巖微相(MF-6)、含砂屑似球?；?guī)r/白云巖微相(MF-7)；膏巖可細(xì)分為膏巖微相(MF-8)和含云膏巖微相(MF-9)；晶粒灰?guī)r/白云巖可細(xì)分為泥晶灰?guī)r/白云巖微相(MF-10)和粉晶白云巖微相(MF-11)(表1)。

表1 川西雷四段主要微相類(lèi)型及特征Tab.1 Main microfacies types and characteristics of the fourth member of Leikoupo Formation in western Sichuan

2.1 微生物巖

微生物巖(Microbialite)是由底棲微生物群落通過(guò)捕獲與黏結(jié)碎屑沉積物，或經(jīng)與微生物活動(dòng)相關(guān)的無(wú)機(jī)或有機(jī)誘導(dǎo)礦化作用在原地形成的沉積物(巖)[9]。在川西雷四段微生物巖中，識(shí)別出的微生物類(lèi)型主要為葛萬(wàn)菌和附枝菌(圖2(a)、2(b))。由于不同種類(lèi)微生物巖在宏觀(guān)組構(gòu)上的區(qū)別較大，容易識(shí)別，因此本研究采用Riding[10]的分類(lèi)方案，將川西雷四段微生物巖分為凝塊石和疊層石兩大類(lèi)，再根據(jù)礦物成分細(xì)分為凝塊石灰?guī)r/白云巖、膏質(zhì)凝塊石白云巖、疊層石白云巖和膏質(zhì)疊層石白云巖四類(lèi)。

(a)中晚三疊世(240～220 Ma B.P.)全球古地理簡(jiǎn)圖[7]；(b)四川盆地中三疊世構(gòu)造簡(jiǎn)圖；(c)川西現(xiàn)今構(gòu)造單元及重點(diǎn)鉆井分布圖[1]圖1 川西中三疊世大地構(gòu)造背景及雷四段重點(diǎn)鉆井分布圖Fig.1 Tectonic background in the Middle Triassic and distribution of key wells in the fourth member of Leikoupo Formation in western Sichuan

MF-1：凝塊石灰?guī)r/白云巖，主要發(fā)育于雷四上亞段，宏觀(guān)上為豐富的微生物粘結(jié)結(jié)構(gòu)，部分層段見(jiàn)大量針狀和不規(guī)則溶孔。顯微鏡下見(jiàn)四種類(lèi)型的凝塊狀結(jié)構(gòu)：①致密的泥晶凝塊石，凝塊內(nèi)部由均一的灰泥組成；②斑塊狀泥晶凝塊石，凝塊內(nèi)部可見(jiàn)斑塊狀的泥晶，顏色較灰泥深；③似球粒黏結(jié)狀凝塊石，凝塊內(nèi)見(jiàn)大量似球粒和少量的砂屑；④泡沫綿層狀凝塊石，凝塊內(nèi)部多為干凈的粉晶白云石，凝塊邊緣見(jiàn)泥晶套，較臟。在凝塊石灰?guī)r/白云巖中見(jiàn)小粟蟲(chóng)、單列串珠蟲(chóng)和雙列串珠蟲(chóng)以及葛萬(wàn)菌和附枝菌。凝塊間發(fā)育大量溶孔，凝塊內(nèi)部見(jiàn)少量溶孔(圖2(c))。從微生物黏結(jié)的沉積物類(lèi)型(灰泥、似球粒和砂屑)來(lái)看，凝塊石灰?guī)r/白云巖在水體能量較低和較高的環(huán)境中均能發(fā)育。

MF-2：膏質(zhì)凝塊石白云巖，主要發(fā)育于雷四中亞段和雷四下亞段，在上亞段中偶見(jiàn)。與MF-1中的凝塊狀結(jié)構(gòu)特征類(lèi)似，但在凝塊之間，多被硬石膏晶體完全充填，凝塊內(nèi)也可見(jiàn)少量斑點(diǎn)狀的硬石膏，常見(jiàn)于水體較淺的環(huán)境。凝塊間的石膏也可見(jiàn)溶蝕現(xiàn)象，溶孔內(nèi)的石膏見(jiàn)不規(guī)則的溶蝕邊緣(圖2(d))。

MF-3：疊層石白云巖，發(fā)育于雷四上亞段，由于層面起伏，不規(guī)則，因此在宏觀(guān)上很容易識(shí)別，部分層段見(jiàn)大量順層展布的溶孔。顯微鏡下，暗色紋層和亮色紋層交替發(fā)育，通常單個(gè)韻律為幾毫米厚，表明疊層石白云巖發(fā)育在水體能量頻繁變化的環(huán)境。見(jiàn)四種類(lèi)型的疊層狀結(jié)構(gòu)：①黏結(jié)狀凝塊疊層石，為凝塊狀和疊層狀的過(guò)渡結(jié)構(gòu)，由凝塊狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成，具有一定的定向性，明暗相間的紋層不明顯，其內(nèi)可見(jiàn)凝塊間溶孔，定向性不強(qiáng)(圖2(e))；②紋層狀細(xì)粒黏結(jié)狀疊層石，暗色紋層不規(guī)則，厚度較薄，多為0.05～0.1 mm，暗色之間的亮色紋層厚度較大，其內(nèi)黏結(jié)大量的似球粒和少量砂屑；③綿層狀疊層石，暗色紋層和亮色紋層厚度均較大，暗色紋層多由凝塊石組成，黏結(jié)灰泥和似球粒，其內(nèi)可見(jiàn)凝塊間溶孔，亮色紋層膠結(jié)粉晶白云石，可見(jiàn)定向的溶孔(圖2(f))；④骨架狀疊層石，亮色和暗色紋層厚度均較薄，表明水體能量變化的頻率較快，紋層間發(fā)育順層溶孔(圖2(g))。四種類(lèi)型的疊層狀結(jié)構(gòu)表明疊層石盡管能量相對(duì)較高，但水體能量變化的頻率也有快有慢，黏結(jié)狀凝塊疊層石最慢，紋層狀細(xì)粒黏結(jié)狀疊層石次之，綿層狀疊層石較快，骨架狀疊層石最快。

MF-4：膏質(zhì)疊層石白云巖，偶見(jiàn)于雷四中亞段和雷四上亞段，疊層狀結(jié)構(gòu)多以黏結(jié)狀凝塊疊層石、綿層狀疊層石為主，亮色紋層內(nèi)充填硬石膏，在暗色紋層內(nèi)可見(jiàn)斑點(diǎn)狀的硬石膏(圖2(h))。常見(jiàn)于水體較淺的膏湖環(huán)境。

2.2 顆粒巖

川西雷四段顆粒巖包括含小粟蟲(chóng)泥?；?guī)r/白云巖、含似球粒、生屑砂屑灰?guī)r/白云巖和含砂屑似球?；?guī)r/白云巖三類(lèi)。

MF-5：含小粟蟲(chóng)泥?；?guī)r/白云巖，主要發(fā)育于雷四上亞段。顆粒類(lèi)型為個(gè)體較為完整的生物顆粒，以底棲類(lèi)有孔蟲(chóng)為主，含少量介殼碎片、似球粒，顆粒間充填泥晶方解石或白云石(圖2(i))。常見(jiàn)于旋回的下部，多為水體能量較低的潟湖環(huán)境。

MF-6：含似球粒砂屑灰?guī)r/白云巖，主要發(fā)育于雷四上亞段。顆粒類(lèi)型以砂屑為主，砂屑顆粒邊緣形態(tài)并不規(guī)則，受微生物活動(dòng)的影響，部分呈葉狀輪廓，砂屑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)為均一的灰泥組成和凝塊狀結(jié)構(gòu)，砂屑顆粒間也發(fā)育小的似球粒，橢球形，內(nèi)部無(wú)明顯結(jié)構(gòu)，由均一的灰泥組成(圖2(j))。砂屑和似球粒間多充填亮晶方解石和白云石，部分薄片內(nèi)可見(jiàn)少量粒間孔殘留，常見(jiàn)于水體能量較高的環(huán)境。

MF-7：含砂屑似球?；?guī)r/白云巖，主要發(fā)育于雷四上亞段。顆粒類(lèi)型以似球粒為主，橢球形，由均一的灰泥組成，偶見(jiàn)砂屑顆粒，似球粒間多充填泥晶方解石和白云石(圖2(k))，表明沉積時(shí)水體能量不高，常見(jiàn)于灘間環(huán)境。

2.3 膏巖

川西雷四段膏巖包括膏巖和含云膏巖兩類(lèi)。

MF-8：膏巖，主要發(fā)育于雷四下亞段、中亞段。宏觀(guān)上，膏巖多呈淺灰-灰白色，顯微鏡下，由硬石膏晶體組成，中-粗晶，整體致密(圖2(l))，膏巖呈層狀，厚度較大，常見(jiàn)于蒸發(fā)環(huán)境下的膏湖環(huán)境。

MF-9：含云膏巖，主要發(fā)育于雷四下亞段、中亞段。宏觀(guān)上，含云膏巖多呈淺灰-灰白色，發(fā)育深灰色的絲狀、網(wǎng)狀泥晶白云石，顯微鏡下呈黏結(jié)狀、絲狀，可能與微生物的活動(dòng)有關(guān)，部分薄片可見(jiàn)凝塊狀結(jié)構(gòu)(圖2(m))。常見(jiàn)于蒸發(fā)環(huán)境下的膏湖環(huán)境。

2.4 晶?；?guī)r/白云巖

川西雷四段晶?；?guī)r/白云巖包括泥晶灰?guī)r/白云巖和粉晶白云巖兩類(lèi)。

MF-10：泥晶灰?guī)r/白云巖，主要發(fā)育于雷四上亞段。晶粒結(jié)構(gòu)，由泥晶方解石或白云石組成，局部偶見(jiàn)少量的似球粒(圖2(n))，水體能量極低，常見(jiàn)于旋回下部，多為潟湖和灘間環(huán)境。

MF-11：粉晶白云巖，在雷四段均有發(fā)育。晶粒結(jié)構(gòu)，粉晶白云石，多為半自形-它形，表面較臟，局部可見(jiàn)殘余的凝塊結(jié)構(gòu)，可能由微生物巖重結(jié)晶而成(圖2(o))。粉晶白云石之間可見(jiàn)少量晶間孔和膏溶孔，水體能量較低，在潟湖和微生物丘環(huán)境均有發(fā)育。

3 微相組合與沉積模式

通過(guò)對(duì)碳酸鹽巖微相類(lèi)型的識(shí)別與研究，能有效確定研究區(qū)中三疊統(tǒng)雷口坡組四段的各微相類(lèi)型沉積水體的水動(dòng)力特征，再結(jié)合縱向組合類(lèi)型及特征，劃分為五級(jí)旋回，并推斷古沉積環(huán)境[11]。本研究通過(guò)對(duì)連續(xù)取芯的五口鉆井(YiS1井、AF1井、YaS1井、YS1井、MJ1井)薄片的詳細(xì)鑒定，識(shí)別了四種完整的微相組合類(lèi)型：MA-1，自下而上為膏質(zhì)凝塊石白云巖、含云膏巖、膏巖，沉積環(huán)境為膏湖環(huán)境；MA-2，自下而上為泥晶灰?guī)r、似球?；?guī)r、灰質(zhì)凝塊石白云巖、膏質(zhì)凝塊石白云巖、凝塊石白云巖、疊層石白云巖，形成于微生物丘環(huán)境；MA-3，自下而上為泥粉晶白云巖、含砂屑似球粒白云巖、凝塊石白云巖、含似球粒砂屑白云巖，潟湖-淺灘環(huán)境；MA-4，自下而上為含砂屑似球粒白云巖和含似球粒砂屑白云巖，灘間-臺(tái)內(nèi)灘環(huán)境(圖3)。

可見(jiàn)，川西雷四上亞段微生物巖主要為局限臺(tái)地環(huán)境，在潟湖的淺水區(qū)域建隆，形成微生物丘，淺灘與微生物丘相伴生，厚度不大。橫向上，微生物丘-灘復(fù)合體平行于海岸線(xiàn)呈點(diǎn)狀展布，而在潟湖的深水區(qū)域，則為微生物丘，灘體不發(fā)育，丘體間充填灰泥、似球粒等低能沉積物。條帶狀臺(tái)內(nèi)灘分布于漢旺、大邑等地，平行于海岸線(xiàn)，分隔了局限臺(tái)地和開(kāi)闊臺(tái)地(圖4)。

續(xù)表1

圖4 川西雷四上亞段微生物巖沉積模式Fig.4 Sedimentary model of the microbialites of the upper submember in the fourth member of Leikoupo Formation in western Sichuan

4 成巖及孔隙演化

4.1 同生成巖階段

同生期，原始的灰泥和似球粒被微生物捕獲、黏結(jié)，形成凝塊狀和疊層狀微生物結(jié)構(gòu)，微生物降解作用釋放的氨氣會(huì)增加微環(huán)境的堿度，促進(jìn)碳酸鈣沉淀，加速微生物固結(jié)成巖，有效抵抗早期的壓實(shí)作用[12]。此外，干旱氣候、局限環(huán)境下強(qiáng)蒸發(fā)作用使格架孔內(nèi)沉淀出石膏(圖2(h))。準(zhǔn)同生期高頻海平面波動(dòng)控制的周期性大氣淡水淋濾作用使石膏溶解，形成凝塊、疊層間的溶孔、凝塊內(nèi)溶孔(圖2(c))，部分硬石膏溶蝕成港灣狀(圖2(d))。在大氣淡水潛流帶，溶孔內(nèi)膠結(jié)了一期犬牙狀方解石，隨后經(jīng)歷白云石化作用被交代為白云石，部分犬牙狀白云石內(nèi)見(jiàn)未被完全交代的方解石(圖5(a))。此外，微生物巖經(jīng)歷的白云石化作用主要發(fā)生在準(zhǔn)同生期，理由如下：①微生物白云巖中的微生物結(jié)構(gòu)內(nèi)部多由泥晶、粉晶白云石組成，且與微生物巖伴生的晶粒白云巖中，白云石多呈泥晶、粉晶，表面較臟，晶形呈半自形-它形(圖2(o))；②微生物白云巖與晶粒白云巖的陰極發(fā)光分析表明，基質(zhì)均呈暗紅色發(fā)光特征(圖5(b)、5(c))，說(shuō)明白云石化發(fā)生在同生-準(zhǔn)同生期[13]；③不同巖石類(lèi)型碳、氧同位素分析表明，灰?guī)r的碳同位素值介于1.67‰～2.25‰(平均值1.94‰)，白云巖的碳同位素值介于1.49‰～3.75‰(平均值2.56‰)，相差并不大，表明白云石化流體來(lái)源于同期海水(圖6(a))[14]；④微生物白云巖、膏質(zhì)微生物白云巖、晶粒白云巖及灰質(zhì)白云巖的白云石有序度分析表明，有序度介于0.38～0.89(平均值0.64)，較低，說(shuō)明白云石化作用發(fā)生的時(shí)期較早[15](圖6(b))。

圖6 川西雷四段不同巖石類(lèi)型地球化學(xué)特征Fig.6 Characteristics of geochemistry of lithofacies in the fourth member of Leikoupo Formation in western Sichuan

(a)未完全交代的犬牙狀方解石，MJ1井，6 197.1 m；(b)等厚環(huán)邊膠結(jié)物(單偏光)，YS1井，6 229.5 m；(c)等厚環(huán)邊膠結(jié)物(陰極發(fā)光)，YS1井，6 229.5 m；(d)第二期自形白云石及殘余瀝青，YaS1井，5 782.6 m；(e)縫合線(xiàn)構(gòu)造，充填殘余瀝青，YS1井，6 170.5 m；(f)單晶石英，YS1井，6 219.5 m；(g)單晶石英(掃描電鏡)，YS1井，6 219.5 m；(h)粗晶方解石膠結(jié)物，YS1井，6 224.70 m；(i)裂縫，并局部擴(kuò)溶，YS1井，6 191.70 m圖5 川西雷四段微生物巖成巖作用微觀(guān)特征Fig.5 Microscopic characteristics of diagenesis of microbialites in the fourth member of Leikoupo Formation in western Sichuan

4.2 早成巖階段

微生物巖進(jìn)入淺埋藏環(huán)境后，在海水潛流帶，格架孔內(nèi)膠結(jié)了一期等厚環(huán)邊方解石，后被交代為等厚環(huán)邊白云石，陰極發(fā)光呈暗紅色光，與基質(zhì)具有相似的發(fā)光特征(圖5(b)、5(c))。此外，微生物格架孔內(nèi)流體循環(huán)相對(duì)受限，在第一期膠結(jié)物后緩慢沉淀了第二期白云石晶體，由于生長(zhǎng)過(guò)程較為緩慢，白云石晶體自形程度較好，較為干凈(圖5(d))。

4.3 中-晚成巖階段

中-深埋藏期，隨著埋藏深度的增加，溫度和壓力隨之增加，準(zhǔn)同生期微生物格架孔內(nèi)未被溶蝕的石膏脫水轉(zhuǎn)化為硬石膏，此外，壓溶作用發(fā)育，縫合線(xiàn)產(chǎn)生，部分顆粒被壓溶，在這一時(shí)期發(fā)生過(guò)至少一次油氣充注，在縫合線(xiàn)內(nèi)和部分第二期白云石晶體表面可見(jiàn)殘余瀝青充填(圖5(d)、5(e))?？紫秲?nèi)流體的循環(huán)受到限制，在第二期白云石晶體之后沉淀了第三期晶體較大的白云石和少量單晶石英晶體(圖5(f)、5(g))。在自形白云石晶體之后，部分孔隙被粗晶方解石完全充填，孔隙受到破壞(圖5(h))。由于埋藏過(guò)程中應(yīng)力釋放以及構(gòu)造抬升的影響，雷四段發(fā)生了多期破裂作用，且部分裂縫發(fā)生了擴(kuò)溶，對(duì)儲(chǔ)層具有一定建設(shè)性作用(圖5(i))，但貢獻(xiàn)較小。

總的來(lái)說(shuō)，川西雷四段微生物巖盡管經(jīng)歷了較為復(fù)雜的成巖演化，但孔隙的成因?qū)儆谠缙诔梢?，埋藏期多期膠結(jié)作用對(duì)其造成了一定的破壞，而埋藏期溶蝕作用對(duì)孔隙進(jìn)行了調(diào)整，對(duì)儲(chǔ)層貢獻(xiàn)不大。

5 儲(chǔ)層成因

5.1 儲(chǔ)層發(fā)育機(jī)理

微生物巖成巖演化表明，微生物格架孔(凝塊間溶孔、疊層間溶孔)形成于同生期，格架孔內(nèi)沉淀的石膏是儲(chǔ)層發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)，準(zhǔn)同生期暴露溶蝕作用是儲(chǔ)層形成的關(guān)鍵，而埋藏期多期膠結(jié)作用對(duì)儲(chǔ)層造成了一定破壞。

從儲(chǔ)層分布來(lái)看，川西雷四段微生物巖儲(chǔ)層，具有單層薄、多層疊置的幕式發(fā)育特點(diǎn)，單個(gè)儲(chǔ)層厚度介于0.8～1.2 m，受高頻海平面波動(dòng)控制，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層段(孔隙發(fā)育段)主要位于高頻旋回的上部，沉積環(huán)境為微生物丘(圖7)。此外，微生物巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要分布于雷四上亞段的下部，距離雷口坡組頂部45～70 m，且地震資料顯示，在川西鴨子河-馬井構(gòu)造帶附近，雷口坡組頂部并未見(jiàn)明顯的削截現(xiàn)象，說(shuō)明川西雷四段微生物巖儲(chǔ)層不受雷頂不整合面的控制，而是與微生物丘的發(fā)育和高頻海平面變化控制下的早期溶蝕作用有關(guān)。

圖7 川西AF1井雷四段沉積-儲(chǔ)層-成巖綜合柱狀圖Fig.7 Comprehensive diagram of sedimentary features,development of reservoir and diagenetic features in the fourth member of the Leikoupo Formation in well AF1 in western Sichuan

5.2 儲(chǔ)層保存機(jī)理

在沒(méi)有異常壓力和異常熱源存在條件下，碳酸鹽巖的孔隙度與埋藏深度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[16]，而川西雷四段微生物巖的主要孔隙類(lèi)型為微生物格架孔，形成于準(zhǔn)同生期，這些早期孔隙在埋藏過(guò)程中的保存尤為關(guān)鍵。分析表明，雷四段微生物巖儲(chǔ)層孔隙能夠得以保存的機(jī)理主要為微生物作用、油氣充注和快速埋藏封閉。

微生物的鈣化作用不僅促進(jìn)了凝塊和疊層結(jié)構(gòu)的快速成形，同時(shí)增強(qiáng)了凝塊和疊層的抗壓實(shí)能力(同生期壓實(shí)作用)，保存了一部分的原始孔隙空間[12]。

油氣充注可以減緩和抑制孔隙內(nèi)膠結(jié)物的形成，保存有效儲(chǔ)層孔隙[17]。川西雷四段油氣充注發(fā)生在白云石化之后，第三期白云石晶體沉淀之前，表明在中-深埋藏期，油氣進(jìn)入孔隙，抑制了孔隙內(nèi)碳酸鹽巖-地層水的溶蝕-沉淀過(guò)程，阻止了成巖作用的繼續(xù)進(jìn)行，在排烴之后無(wú)新的飽和流體進(jìn)入孔隙，孔隙得以保存，形成現(xiàn)今的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。若孔隙空間較小，油氣充注之后未被后期流體帶走，也會(huì)對(duì)儲(chǔ)層空間形成一定的封堵作用[18]。

雷口坡組埋藏和熱演化史表明，雷口坡組在沉積后迅速進(jìn)入了埋藏環(huán)境，且在中白堊世埋深最深達(dá)到7 000 m左右[5]。在深埋藏環(huán)境下，孔隙內(nèi)流體流速異常緩慢，若無(wú)斷裂或熱液的影響，地層水與圍巖處于平衡狀態(tài)，此時(shí)碳酸鹽巖-地層水反應(yīng)是一個(gè)近乎封閉體系下的平衡過(guò)程[19]。深埋藏封閉體系下，平衡的碳酸鹽巖-地層水溶蝕-沉淀反應(yīng)隨著埋藏深度的增加趨于沉淀，表現(xiàn)為碳酸鹽礦物的少量沉淀，有利于早期孔隙的保存[18]。此外，掃描電鏡觀(guān)察表明，在深埋的封閉條件下，孔隙內(nèi)最后一期礦物表面并未遭受到明顯溶蝕(圖5(g))，可見(jiàn)深部溶蝕對(duì)于早期的孔隙起著調(diào)整的作用，對(duì)儲(chǔ)層的貢獻(xiàn)不明顯。

6 結(jié)論

1) 川西中三疊統(tǒng)雷口坡組四段發(fā)育11種微相類(lèi)型、4種微相組合類(lèi)型，不同組合類(lèi)型發(fā)育于不同的沉積環(huán)境，其中，微生物巖相關(guān)的微相組合多見(jiàn)于微生物丘，顆粒巖相關(guān)的微相組合發(fā)育于淺灘，而膏巖相關(guān)的微相組合發(fā)育于膏湖。

2) 川西中三疊統(tǒng)雷口坡組四段微生物巖儲(chǔ)層受控于沉積相及同生-準(zhǔn)同生期成巖作用。微生物丘是儲(chǔ)層發(fā)育的前提，同生期微生物格架孔內(nèi)沉淀的石膏是雷四段微生物巖儲(chǔ)層發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)，準(zhǔn)同生期高頻海平面變化控制下的短期暴露溶蝕是儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)鍵成巖作用，埋藏期的多期次膠結(jié)作用對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行了一定的破壞，而埋藏溶蝕對(duì)儲(chǔ)集空間進(jìn)行了調(diào)整，對(duì)儲(chǔ)層貢獻(xiàn)不大。

3) 早期微生物的鈣化作用、油氣充注和迅速地埋藏有效保護(hù)了雷四段微生物巖準(zhǔn)同生期形成的孔隙，使之成為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。