四川盆地高石梯—磨溪地區(qū)震旦系燈影組儲層特征及主控因素

夏青松，黃成剛，楊雨然，彭軍，陶艷忠, 周翔

1) 西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，成都，610500；2)中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院，蘭州，730020；3)中國石油西南油氣田分公司勘探開發(fā)研究院，成都，610041；4)中國石油集團(tuán)測井有限公司青海分公司，甘肅敦煌，816400

內(nèi)容提要: 經(jīng)過數(shù)十年的勘探，勘探家們在四川盆地高石梯—磨溪地區(qū)獲得了萬億方級的探明儲量。為研究高石梯—磨溪地區(qū)震旦系(≈埃迪卡拉系)燈影組白云巖儲層特征及成藏主控因素，開展了巖芯觀察、薄片鑒定、陰極發(fā)光分析、物性測試、掃描電鏡觀察、主微量元素和碳氧同位素分析、包裹體均一溫度測試、沉積相帶劃分、宏觀構(gòu)造對成藏控制作用解析等。結(jié)果表明：① 高石梯—磨溪地區(qū)燈影組四段發(fā)育優(yōu)質(zhì)白云巖儲層，包括泥晶藻云巖、砂屑白云巖和晶粒白云巖。② 燈影組四段優(yōu)質(zhì)儲集層遭受了桐灣Ⅱ幕的大氣淡水巖溶作用和埋藏期熱液改造作用，溶蝕孔隙廣泛發(fā)育，平均孔隙度為4.8%，平均滲透率為0.5 ×10-3 μm2 ，為“低孔—特低滲”型儲層。③ 有利相帶、白云石化作用控制了優(yōu)質(zhì)儲層的發(fā)育和分布，多分布于裂陷槽邊緣的臺緣帶內(nèi)，尤其是藻丘灘相白云巖為研究區(qū)的主力產(chǎn)氣層；埋藏期的熱液白云石化作用改善了其儲集物性和孔隙結(jié)構(gòu)，主要證據(jù)包括：裂縫和溶蝕孔洞中可見各種熱液礦物、溶蝕孔洞和裂縫中充填的鞍狀白云石具有典型的霧心亮邊結(jié)構(gòu)、氧同位素組成“偏負(fù)”、流體包裹體均一溫度平均值高達(dá)175.7 ℃、高含Mn和陰極發(fā)光下發(fā)明亮紅光等。該研究成果對拓展古老碳酸鹽巖油氣勘探具有重要理論意義。

四川盆地大規(guī)模的天然氣勘探始于1953 年(賈承造等，2007；馬永生等，2010；杜金虎等，2014)，數(shù)十年的勘探歷程大致可分為4 個(gè)階段：① 1953～1976年，主要勘探地表構(gòu)造，以尋找裂縫型氣藏為主，發(fā)現(xiàn)了威遠(yuǎn)氣田、中壩氣田等；② 1976～2003年，主要利用地震解釋資料尋找地下有利構(gòu)造，發(fā)現(xiàn)的氣藏多為裂縫—孔隙型氣藏，如川東石炭系氣田；③ 2003～2013年，主要為尋找常規(guī)—非常規(guī)大氣田的精細(xì)勘探階段，發(fā)現(xiàn)了普光、龍崗、安岳大氣田以及川中須家河組致密氣、威遠(yuǎn)頁巖氣、涪陵焦石壩頁巖氣等，均為千億方級的大氣田；④ 2014年以來，油氣勘探取得了一系列重大成果，截至2017年，震旦系(≈埃迪卡拉系)—寒武系產(chǎn)氣102×108m3，共探明天然氣地質(zhì)儲量約3.69×1012m3，已形成萬億方級的大氣區(qū)，建成天然氣年產(chǎn)能120×108m3。其中，第3階段所取得的豐碩成果令世界矚目，2011年在四川盆地中部高石梯—磨溪地區(qū)所鉆探的高石1井，在震旦系燈影組獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流，日產(chǎn)量約為138.15×104m3，2012年鉆探的磨溪8井在寒武系龍王廟組獲得高產(chǎn)天然氣流，日產(chǎn)量約為190.68×104m3，整個(gè)磨溪8井區(qū)探明的天然氣地質(zhì)儲量就高達(dá)4403.8×108m3。綜合計(jì)算可得，震旦系—寒武系的三級儲量規(guī)模超過了萬億立方米(杜金虎等，2014；帥燕華等，2019)，為大型整裝原生古油藏裂解型大氣田(鄒才能等，2014)。從全球范圍來看，元古宇—寒武系的油氣發(fā)現(xiàn)也不是很多(鄒才能等，2010; 王鐵冠等，2011)，目前已發(fā)現(xiàn)大氣田的地區(qū)包括俄羅斯東西伯利亞盆地、阿曼南安曼盆地、印度—巴基斯坦震旦系等。四川盆地威遠(yuǎn)、高石梯—磨溪地區(qū)震旦系—寒武系“萬億方級”特大型氣田的發(fā)現(xiàn)，拉開了中國古老碳酸鹽巖天然氣勘探序幕，在全球古老地層天然氣勘探中占有重要地位，開拓了全球元古宇—下古生界古老碳酸鹽巖的油氣勘探領(lǐng)域。

圖1 四川盆地高石梯—磨溪地理位置及地層綜合柱狀圖Fig. 1 Geographical location and comprehensive histogram of Gaoshiti—Moxi area in Sichuan Basin

前人關(guān)于川中高石梯—磨溪地區(qū)震旦系燈影組的研究已經(jīng)取得了豐碩成果，并獲得了重大勘探實(shí)效。鄒才能等(2014)認(rèn)為研究區(qū)震旦系—寒武系特大型氣田的形成和分布主要受“古裂陷槽、古臺地、古油裂解氣、古隆起”共4個(gè)因素共同控制，其中燈影組為碳酸鹽巖鑲邊臺地沉積，臺地邊緣的顆粒灘為優(yōu)質(zhì)儲層的發(fā)育地。蔣裕強(qiáng)等(2016)通過巖石學(xué)特征、基底斷裂發(fā)育情況、地球化學(xué)標(biāo)志和包裹體均一溫度等判斷研究區(qū)存在熱液白云巖儲層。馮明友等(2016)也在燈影組發(fā)現(xiàn)了閃鋅礦、方鉛礦、硬石膏、黃鐵礦、方解石、螢石、石英及長石等熱液礦物，并且測試獲得鞍狀白云石中包裹體的均一溫度為175.6℃，遠(yuǎn)高于基質(zhì)白云石包裹體的均一溫度125.0℃。趙文智等(2017)通過對四川盆地宏觀構(gòu)造的研究，認(rèn)為克拉通內(nèi)裂陷不僅可控制烴源巖的分布，還控制了優(yōu)質(zhì)儲集層的發(fā)育，為震旦系大氣田成藏的主控因素。魏國齊等(2018)進(jìn)一步研究得出，“德陽—安岳”裂陷槽內(nèi)部受一系列與裂陷槽走向平行的正斷層控制，發(fā)育壘—塹結(jié)構(gòu)，這些壘—塹結(jié)構(gòu)的邊界斷層在后期持續(xù)活動，對上覆地層的有利相帶—顆粒灘的發(fā)育具有重要的控制作用。筆者等在深化認(rèn)識前人諸多研究成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對四川盆地高石梯—磨溪地區(qū)燈影組進(jìn)行了巖芯觀察、取樣和分析測試，系統(tǒng)總結(jié)了震旦系燈影組的儲層特征及成藏主控因素，以期為深層古老海相碳酸鹽巖的油氣勘探提供借鑒。

1 地質(zhì)概況

高石梯—磨溪地區(qū)位于四川盆地中部(魏國齊等，2015)，西起安岳，東至合川，北至南充市，南至大足縣，面積約為2.7×104km2(圖1)，核心地區(qū)三維地震覆蓋區(qū)域大于5000 km2。金民東等(2017)通過選取下寒武統(tǒng)頂、底間的地震反射時(shí)間和地層厚度恢復(fù)了其下伏震旦系燈影組四段沉積時(shí)的古地貌，認(rèn)為該地區(qū)燈影組四段沉積期為一古隆起，古隆起背景發(fā)育于震旦紀(jì)燈影組沉積期—早寒武世龍王廟組沉積期。震旦紀(jì)至今，高石梯—磨溪地區(qū)一直位于古隆起核部，長期繼承性發(fā)育。燈影組沉積末期，桐灣Ⅱ幕差異抬升作用導(dǎo)致高石梯—磨溪地區(qū)發(fā)生了較大幅度的抬升(羅冰等，2015)，燈影組四段遭受了大氣淡水的淋濾溶蝕作用，部分地區(qū)甚至發(fā)生完全剝蝕，不同區(qū)域地層厚度變化較大(李英強(qiáng)等，2013)。志留紀(jì)末期，加里東運(yùn)動使得盆地整體大幅抬升，基本奠定了樂山—龍女寺古隆起的范圍，對研究區(qū)也起到了一定的調(diào)整、抬升和改造作用。在此之后，高石梯—磨溪地區(qū)又先后經(jīng)歷了海西期、印支期、燕山期及喜馬拉雅期構(gòu)造運(yùn)動，其古隆起構(gòu)造形態(tài)也經(jīng)歷了相應(yīng)的調(diào)整和改造。

圖2 四川盆地高石梯—磨溪地區(qū)燈影組四段巖芯與微觀照片F(xiàn)ig. 2 Core and microscopic photographs of the 4th Member of Dengying Formation,Sinian System(≈Ediacaran System) in Gaoshiti—Moxi area, Sichuan Basin(a)安平1井，5055.00 m，藻云巖，藻紋層發(fā)育，見溶蝕孔洞，巖芯照片；(b)高石18井，5142.70 m，藻云巖，溶蝕孔洞發(fā)育，巖芯照片；(c)磨溪123井，5484.25 m，藻云巖，溶蝕孔洞發(fā)育，巖芯照片；(d)高石124井，5579.62 m，藻云巖，見順層硅化(淺色者)的藻紋層(照片下方)，復(fù)合藻團(tuán)塊(照片中部至右上)，藻黏結(jié)(照片左上)，(藍(lán)色)鑄體薄片顯微鏡照片；(e)安平1井，5037.00 m，晶粒白云巖，溶蝕孔洞發(fā)育，巖芯照片；(f)高石20井，5196.30 m，砂屑白云巖，見裂縫和溶蝕孔洞，巖芯照片；(g)磨溪105井，5327.80 m，砂屑白云巖，發(fā)育蜂窩狀孔洞，巖芯照片；(h)高石124井，5548.61 m，砂屑白云巖，白云石晶間孔及其溶蝕擴(kuò)大孔，部分孔隙中充填瀝青，(藍(lán)色)鑄體薄片顯微鏡照片(a) The Well Anping-1, 5055.00 m, algal dolostone, algal laminae development, see dissolution pore, core photo; (b) the Well Gaoshi-18, 5142.70 m, algal dolostone, dissolution pore development, core photo; (c) the Well Moxi-123, 5484.25 m, algal dolostone, dissolution pore development, core photo; (d) the Well Gaoshi-124, 5579.62 m, algal dolostone, layered silicified in the algae layer (below the photo), composite algal lump (middle to upper right of the photo), algal bonding (upper left of the photo), (blue) casting thin section microscope photo; (e) the Well Anping-1, 5037.00 m, crystalline dolomite grained dolostone, dissolution pore development, core photo; (f) the Well Gaoshi-20, 5196.30 m, sand debris dolostone, fracture and dissolution pore, rock core photo; (g) the Well Moxi-105, 5327.80 m, sand detritus dolostone, developed honeycomb pore, core photo; (h) the Well Gaoshi-124, 5548.61 m, sand detritus dolostone, dolomite intercrystalline pore and its dissolution expanding pore, part of the pore filled with asphalt, (blue) casting thin section microscope photo

2 儲層特征

2.1 巖石學(xué)特征

巖芯觀察、薄片鑒定和X射線衍射分析結(jié)果顯示，四川盆地高石梯—磨溪地區(qū)燈影組四段主要由泥晶藻紋層白云巖、砂屑白云巖和晶粒白云巖組成，見少量角礫狀白云巖，裂縫和溶蝕孔洞中充填鞍狀白云石。藻類化石豐富，溶蝕現(xiàn)象普遍存在，巖芯上可見順藻紋層發(fā)育的溶蝕孔縫(圖2a、b)，部分溶蝕孔呈蜂窩狀(圖2c、e、g)，偏光顯微鏡下可見藻紋層富集有機(jī)質(zhì)(圖2d)，溶蝕孔洞中半充填瀝青(圖2h)。按照白云石晶體大小又可分為泥晶白云巖和晶粒白云巖，藻云巖多為泥晶結(jié)構(gòu)，晶粒白云巖多具有較好的儲集性。因泥晶白云石在一定條件下發(fā)生重結(jié)晶后，晶間孔較大，利于酸性流體的運(yùn)移或大氣淡水的淋濾，有助于溶蝕作用的發(fā)生。砂屑白云巖同樣因含少量陸源碎屑而保存一定量的原始儲集空間，有利于后期溶蝕改造。因此，晶粒白云巖和砂屑白云巖中的溶蝕孔洞更發(fā)育，孔洞直徑也更大。

圖3 四川盆地高石梯—磨溪地區(qū)燈影組四段巖芯中Fe、Mn、Sr相關(guān)關(guān)系Fig. 3 Relationship between Fe, Mn and Sr in the core of the 4th Member of the Dengying Formation in Gaoshiti—Moxi area, Sichuan Basin

研究區(qū)80個(gè)樣品的X射線熒光光譜元素分析結(jié)果表明，巖石中Fe、Mn、 Sr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值分別為21.3 μg/g，642.5 μg/g，50.8 μg/g。對Fe和Mn含量進(jìn)行相關(guān)關(guān)系投點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)，二者具有一定的正相關(guān)性(圖3)，因海相碳酸鹽巖在成巖過程中會獲得一定量的Fe、Mn，以孔隙水或者大氣淡水為代表的成巖流體比沉積流體(海水)具有更高的Fe、Mn含量(黃思靜等，2008)。因此，研究區(qū)燈影組四段海相碳酸鹽巖中的Fe、Mn含量會發(fā)生協(xié)同變化。將巖石中的Mn與Sr含量進(jìn)行相關(guān)關(guān)系投點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)，二者也具有正相關(guān)關(guān)系(圖3)，但常理上，成巖作用會造成海相碳酸鹽巖獲得Mn而失去Sr，造成現(xiàn)今高石梯—磨溪地區(qū)燈影組四段樣品中Mn和Sr正相關(guān)的原因可能是熱液作用帶來了更多的微量元素(詳細(xì)證據(jù)在后文中予以展示)，當(dāng)攜帶豐富礦物質(zhì)的深部熱液流體對巖石進(jìn)行溶蝕改造時(shí)，會同時(shí)提高巖石中的Mn、Sr含量，造成二者協(xié)同增加，但有極少數(shù)樣品存在Mn含量較低但Sr含量異常高的特例，可能與其樣品中含有重晶石(BaSO4)和天青石(SrSO4)有關(guān)。

2.2 物性特征

高石梯—磨溪地區(qū)燈影組四段優(yōu)質(zhì)儲集層主要發(fā)育于燈四段的中部，距離頂部約200 m。由于燈影組四段沉積時(shí)總體上處于桐灣Ⅱ幕隆升背景之下，水體相對較淺，海平面變化頻繁，燈影組四段沉積期經(jīng)歷了2期海侵—海退過程，期間存在2次短暫暴露，沉積物可能會發(fā)生暴露溶蝕作用?，F(xiàn)代沉積考察結(jié)果表明，較為純凈的海相碳酸鹽巖的溶蝕和再膠結(jié)可在數(shù)十年內(nèi)完成，不同于碎屑巖儲集層，其遭受大氣淡水的淋濾溶蝕而發(fā)生明顯的孔隙改造的時(shí)間往往需要以百萬年計(jì)。因此，2次短暫的暴露可能對儲集層孔隙的發(fā)育具有一定的積極作用。研究區(qū)燈影組四段的兩個(gè)優(yōu)質(zhì)儲集層段(上亞段和下亞段)均獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流，以裂縫和溶蝕孔洞發(fā)育的藻云巖、砂屑白云巖和晶粒白云巖儲集性最好，部分高孔隙度值可達(dá)10%以上，高滲透率值可達(dá)數(shù)百毫達(dá)西。氦氣法實(shí)測巖芯孔隙度多數(shù)為2.5%～7.0%，平均為4.8%，滲透率多數(shù)為(0.005～2)×10-3μm2，平均為0.5 ×10-3μm2(圖4)。依照國家能源局于2011年頒發(fā)的“SY/T 6285-2011中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(國家能源局，2011)《油氣儲層評價(jià)方法》”(表1)，將碳酸鹽巖儲層的孔隙度、滲透率類型劃分為4個(gè)等級，可見研究區(qū)多數(shù)樣品為“低孔—特低滲”級別。

圖4 四川盆地高石梯—磨溪地區(qū)燈影組四段儲層物性特征Fig. 4 Physical characteristics of the reservoir in the 4th Member of the Dengying Formation in Gaoshiti—Moxi Area, Sichuan Basin

2.3 儲集空間類型

巖芯觀察結(jié)果顯示，高石梯—磨溪地區(qū)燈影組四段幾乎所有樣品均可見到溶蝕孔發(fā)育，僅在發(fā)育程度和孔徑大小上存在差異。儲集空間主要可以分為以下3大類：①白云石晶間孔，包括晶間溶蝕擴(kuò)大孔。白云石的分子結(jié)構(gòu)決定了其天然就發(fā)育晶間孔隙，前人通過物理—化學(xué)理論精確推導(dǎo)出了完全結(jié)構(gòu)有序白云巖的晶間孔的孔隙度大小，假定巖石未經(jīng)過任何成巖后生改造，其分子結(jié)構(gòu)決定了晶間孔的初始孔隙度約為13%(黃成剛等，2017a；陳啟林和黃成剛，2018)，然而，在一定地層條件下，白云巖可能會發(fā)生溶蝕作用、孔隙充填作用、重結(jié)晶作用和去白云石化作用等，現(xiàn)今白云巖的孔隙度可能大于或者小于該理想值。研究區(qū)白云石晶間孔部分被溶蝕擴(kuò)大，部分被瀝青充填(圖5a—d)，掃描電鏡下白云石晶體形貌清晰可見(圖5e—h)。②溶蝕孔，在研究區(qū)廣泛發(fā)育(圖5i—l)，部分沿裂縫溶蝕，部分沿晶間孔的孔壁溶蝕，有的甚至形成了直徑達(dá)數(shù)毫米的溶洞(圖5l、m)，溶孔和溶洞中大多半充填瀝青。溶蝕作用發(fā)生的前提條件包括：體系中發(fā)育酸性等溶蝕流體，且?guī)r石中發(fā)育流體的運(yùn)移通道，以便允許酸性流體與被溶蝕礦物發(fā)生接觸并流動。研究區(qū)可能存在的溶蝕流體包括3類：桐灣Ⅱ幕的大氣淡水、上下兩套烴源巖或自身發(fā)育的藻類在有機(jī)質(zhì)熱演化過程中生成的有機(jī)酸、深部熱液流體等。流體的運(yùn)移通道包括白云石晶間孔、沉積形成的層間縫和構(gòu)造作用形成的斷裂及其派生出的微裂縫系統(tǒng)。③層間縫和構(gòu)造裂縫，不僅可以作為溶蝕流體的運(yùn)移通道，其自身還是優(yōu)良的儲集空間類型。藻云巖層間縫較為發(fā)育，部分縫內(nèi)發(fā)生了溶蝕，部分縫被重結(jié)晶白云石充填，其晶間孔中半充填瀝青(圖5p)。構(gòu)造裂縫廣泛發(fā)育，半充填白云石、黃鐵礦等(圖5n～o)。研究區(qū)孔隙度與滲透率相關(guān)關(guān)系投點(diǎn)圖顯示(圖4)，含裂縫樣品的滲透率明顯高于不含裂縫的樣品，可見裂縫在碳酸鹽巖儲集層中可以極大的改善巖石的滲透性，也可作為各類溶蝕流體運(yùn)移通道以增加巖石的儲集性。

表1 碳酸鹽巖儲層孔隙度、滲透率類型劃分的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(國家能源局，2011)

圖5 四川盆地高石梯—磨溪地區(qū)燈影組四段儲集空間類型Fig. 5 Reservoir space types of the 4th Member of the Dengying Formation in Gaoshiti—Moxi area, Sichuan Basin(a)磨溪105井，5 324.94 m，白云巖，白云石晶間孔發(fā)育，(藍(lán)色)鑄體薄片；(b)高石20井，白云石晶間孔，部分充填瀝青，5485.69 m，(藍(lán)色)鑄體薄片；(c)磨溪105井，5309.87 m，白云巖，白云石晶間孔發(fā)育，(藍(lán)色)鑄體薄片；(d)磨溪105井，5324.94 m，白云巖，晶間孔內(nèi)充填瀝青，(藍(lán)色)鑄體薄片；(e)磨溪109井，5296.06 m，白云石晶間孔發(fā)育，掃描電鏡圖片；(f)磨溪109井，5109.06 m，縫洞中重結(jié)晶白云石，見瀝青充填部分孔隙，掃描電鏡圖片；(g)磨溪109井，5109.06 m，白云巖，白云石晶間孔，掃描電鏡圖片；(h)磨溪109井，5126.43 m，白云巖，白云石晶間孔，掃描電鏡圖片；(i)磨溪17井，5077.04 m，白云巖，晶間孔被溶蝕擴(kuò)大，部分被瀝青充填，(藍(lán)色)鑄體薄片；(j)磨溪17井，5082.30 m，白云巖，晶間孔被溶蝕擴(kuò)大，部分被瀝青充填，(藍(lán)色)鑄體薄片；(k)磨溪17井，5084.02 m，白云巖，晶間孔被溶蝕擴(kuò)大，部分被瀝青充填，(藍(lán)色)鑄體薄片；(l)磨溪17井，5068.08 m，白云巖，溶洞發(fā)育，部分被瀝青充填，(藍(lán)色)鑄體薄片；(m)磨溪17井，5067.45 m，藻云巖，溶洞中的白云石重結(jié)晶，部分被瀝青充填，(藍(lán)色)鑄體薄片；(n)磨溪17井，5067.87 m，藻云巖，半充填構(gòu)造裂縫發(fā)育，(藍(lán)色)鑄體薄片；(o)磨溪8井，5110.90 m，晶粒白云巖，半充填構(gòu)造裂縫，(藍(lán)色)鑄體薄片；(p)磨溪17井，5067.35 m，藻云石，層間縫中的白云石發(fā)生重結(jié)晶，部分被瀝青充填，(藍(lán)色)鑄體薄片(a) The Well Moxi-105, 5324.94 m, dolostone, dolomite intercrystalline pore development, (blue) casting slice; (b) the Well Gaoshi-20, dolomite intercrystalline pore, partially filled with asphalt, 5485.69 m, (blue) casting slice; (c) the Well Moxi-105, 5309.87 m, dolostone, dolomite intercrystalline pore development, (blue) casting slice; (d) the Well Moxi-105, 5324.94 m, dolostone, intercrystalline pores filled with asphalt, (blue) cast thin; (e) the Well Moxi-109, 5296.06 m, intercrystalline pores of dolomite developed, scanning electron microscope picture; (f) the Well Moxi-109, 5109.06 m, recrystallized dolostone in the fracture cavity, see asphalt filled part of pores, scanning electron microscope picture; (g) the Well Moxi-109, 5109.06 m, dolostone, dolomite intercrystalline pore, SEM picture; (h) the Well Moxi-109, 5126.43 m, dolostone, dolomite intercrystalline pore, SEM picture; (i) the Well Moxi-17, 5077.04 m, dolostone, intercrystalline pore is corroded and expanded, partially filled with asphalt, (blue) casting thin section; (j) the Well Moxi-17, 5082.30 m, dolostone, intercrystalline pore expanded by dissolution, partially filled with asphalt, (blue) casting thin section; (k) the Well Moxi-17, 5084.02 m, dolostone, intercrystalline pore expanded by dissolution, partially filled with asphalt, (blue) casting thin section; (l) the Well Moxi-17, 5068.08 m, dolostone, developed karst cave, partially filled with asphalt, (blue) cast thin section; (m) the Well Moxi-17, 5067.45 m, algal dolostone, recrystallization of dolomite in the cave, partially filled with asphalt, (blue) cast thin section; (n) the Well Moxi-17, 5067.87 m, algal dolostone, semi-filled structural fracture development, (blue) cast thin section; (o) the Well Moxi-8, 5110.90 m, grain dolostone, half filled with structural fracture, (blue) casting thin section; (p) the Well Moxi-17, 5067.35 m, algal dolostone, dolomite in interlayer fracture recrystallized, partially filled with asphalt, (blue) casting thin section

圖6 四川盆地高石梯—磨溪地區(qū)燈影組四段沉積相展布特征(據(jù)鄒才能等，2014；魏國齊等，2015修改)Fig. 6 Sedimentary facies distribution characteristics of the 4th Member of the Dengying Formation in Gaoshiti—Moxi area, Sichuan Basin(modified from Zou Caineng et al.，2014&；Wei Guoqi et al.，2015&)

3 優(yōu)質(zhì)儲層主控因素

3.1 有利相帶是優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育的基礎(chǔ)

四川盆地高石梯—磨溪地區(qū)震旦紀(jì)整體上為拉張環(huán)境，受基底斷裂活動的影響，在德陽—安岳一帶發(fā)育一個(gè)大型裂陷槽。地震資料解釋成果顯示，裂陷槽內(nèi)沉積的燈影組較薄，而裂陷槽東翼的高石梯—磨溪地區(qū)為古地貌高地，發(fā)育高能環(huán)境下的臺緣藻丘灘相沉積，燈影組四段的沉積厚度最高可達(dá)350 m，奠定了古隆起的雛形，上覆下寒武統(tǒng)筇竹寺組和麥地坪組的沉積對裂陷槽進(jìn)行了在一定程度上充填，但尚未達(dá)到 “填平補(bǔ)齊”，以泥質(zhì)巖類為主，為一套優(yōu)質(zhì)烴源巖，其TOC值多為1.8%～3.8%，平均為2.9%，Ro為2.1%～3.6%，為全區(qū)主力生烴段。

勘探實(shí)踐表明，四川盆地高石梯—磨溪地區(qū)最有利的儲集相帶主要分布于裂陷槽邊緣的臺緣帶內(nèi)(圖6)，臺內(nèi)洼地的儲集性普遍較差，臺緣藻丘灘相白云巖為研究區(qū)的優(yōu)質(zhì)儲集層和主力產(chǎn)氣層。沉積相帶控制了優(yōu)質(zhì)儲集層的宏觀分布，后期強(qiáng)烈的成巖蝕變作用控制了儲層的儲集能力和微觀孔隙結(jié)構(gòu)，研究區(qū)80個(gè)樣品的微量元素分析結(jié)果顯示，其Mn/Sr值多分布于30～70范圍內(nèi)，遠(yuǎn)大于成巖蝕變判斷的界限值3(黃成剛等，2017b)，證實(shí)研究區(qū)的白云巖儲集層在沉積期后經(jīng)歷了強(qiáng)成巖蝕變改造。不僅如此，沉積相帶還與古地貌控制的水文活動密切相關(guān)(江青春等，2012；金民東等，2014)，有利于形成“相控巖溶”儲層(李凌等，2013；羅冰等，2015)。并且，沉積相帶控制的丘灘復(fù)合體對當(dāng)時(shí)或期后的白云石化作用也有重要影響，其丘灘體內(nèi)富含的藻類、古隆起雛形、原始儲集空間類型均對后期可能存在的微生物、蒸發(fā)泵、滲透回流、混合水、埋藏交代以及熱液交代等白云石化作用具有控制作用。

高石梯—磨溪地區(qū)燈影組四段有效儲層按照分布位置可分為臺緣帶儲層和臺內(nèi)儲層。臺緣帶以藻丘灘儲層為主，疊加了原生顆粒灘或生物碎屑堆積成因和后期改造成因，儲層質(zhì)量較好，厚度約為100～200 m；臺內(nèi)儲層以巖溶型丘灘體白云巖儲層為主，厚度一般小于100 m，分布面積較廣，構(gòu)造穩(wěn)定，與烴源巖相互疊置，但油氣資源相對分散，在臺內(nèi)勘探尋找油氣富集帶是難點(diǎn)也是關(guān)鍵。

3.2 白云石化作用有利于優(yōu)質(zhì)儲層的形成

白云石化作用一直是碳酸鹽巖沉積學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題之一。碳酸鹽巖儲集層可分為三大類(黃成剛等，2016)：①發(fā)育生物體腔孔或生物碎屑堆積孔等帶有原生成因的礁灘相儲層，② 大氣淡水溶蝕作用形成的喀斯特型儲層，③白云石化作用形成的白云巖儲層。帶有強(qiáng)烈原生成因的礁灘相儲層也多疊加了成巖期的白云巖化作用，從而形成優(yōu)質(zhì)儲層；喀斯特型儲層形成前，白云石化作用形成的收縮縫和晶間孔均可為溶蝕流體提供運(yùn)移通道。因此，白云石化作用對碳酸鹽巖優(yōu)質(zhì)儲層的形成具有重要意義。黃思靜等(2009，2010)提出開放體系的白云石化作用方程式為:

封閉體系的白云石化作用方程式為:

無論是開放體系還是封閉體系，白云石化過程均為Mg2+進(jìn)入CaCO3晶格中，讓層狀碳酸根被Ca2+、Mg2+離子交替層分離著(圖7a；Lippmann，1973；Land，1985；Warren，2000)，從而組成結(jié)構(gòu)有序的CaMg(CO3)2。

圖7 白云石晶格組成示意圖及水化殼的形成(據(jù)Lippmann，1973；Land，1985；Warren，2000修改)Fig. 7 The diagrammatic sketch of dolomite lattice and the formation of hydration shell(modified from Lippmann，1973；Land，1985；Warren，2000)(a)具有化學(xué)計(jì)量的結(jié)構(gòu)完全有序的白云石晶格組成，Mg2+、C、Ca2+交替疊置；(b)非理想狀態(tài)晶格組成示意圖，水分子優(yōu)先鍵合到Mg2+上，形成“水化殼”。因?yàn)殁}離子不像鎂離子那樣具有強(qiáng)水合性，而是趨向于被納入鎂離子層從而創(chuàng)建一個(gè)典型的鈣質(zhì)白云石。碳酸根離子未被水化，但是必須有足夠的能量去取代鄰近陽離子層的水分子(a) The crystal structure of dolomite with stoichiometric structure is completely ordered, and Mg2+, C, Ca2+ are alternately overlapped; (b) schematic diagram of lattice composition in non ideal state, water molecules are preferentially bonded to Mg2+, forming “hydration shell”. Because calcium ion is not as water-soluble as magnesium ion, it tends to be incorporated into magnesium ion layer to create a typical calcareous dolomite. Carbonate ions are not hydrated, but they must have enough energy to replace the water molecules in the adjacent cation layer

高石梯—磨溪地區(qū)燈影組四段的白云巖儲集層主要包括3類：第1類為泥晶結(jié)構(gòu)的藻云巖，為開放體系下同生—準(zhǔn)同生期微生物白云石化作用而成，藻類微生物克服了白云石結(jié)晶動力學(xué)屏障，該類白云巖分布較廣，主要受沉積相帶控制，臺緣藻丘灘均有發(fā)育。第2類為原生沉淀白云巖，主要為泥粉晶結(jié)構(gòu)的晶粒白云巖，次生交代作用基本都不發(fā)育，廣泛分布，整個(gè)中新元古界的白云巖幾乎覆蓋整個(gè)沉積盆地，廣泛沉積于潮上帶、潮間帶以及潮下的開闊或局限臺地等環(huán)境。第3類為熱液成因的晶粒白云巖，裂縫和微裂縫的發(fā)育或局部含砂屑使得流體得以運(yùn)移至巖石中并與之發(fā)生交代作用，為封閉體系下熱液白云石化作用形成。熱液交代白云巖主要分布于高石梯—磨溪地區(qū)西側(cè)裂陷槽邊界斷裂帶附近及其派生出的裂縫系統(tǒng)發(fā)育區(qū)。

3.2.1微生物白云石化作用

高石梯—磨溪地區(qū)燈影組四段發(fā)育大量泥晶結(jié)構(gòu)的藻云巖(圖2a—d)，藻云巖為同生—準(zhǔn)同生期微生物白云石化作用而成，也不排除后期進(jìn)一步疊加了其他模式的白云石化作用。前人大量研究結(jié)果顯示，包括藻類在內(nèi)的微生物可促進(jìn)白云石的沉淀，包括厭氧模式和有氧模式2種，納米球粒狀結(jié)構(gòu)可作為微生物白云石的標(biāo)志性結(jié)構(gòu)(由雪蓮等，2011)，與柴達(dá)木盆地英西地區(qū)漸新統(tǒng)的藻云巖具有相似的成因機(jī)理，袁劍英等(2016)利用場發(fā)射掃描電鏡對泥晶藻云巖進(jìn)行了元素面掃描分析，發(fā)現(xiàn)藻類具有“固鎂”作用，即藻發(fā)育區(qū)的Mg元素最為富集(圖8)。

圖8 基于能譜(EDS)面掃描分析的泥晶藻云巖的Mg元素分布特征(袁劍英等，2016)Fig. 8 Distribution characteristics of Mg element in mudstone algal dolostone based on EDS surface scanning analysis(from Yuan Jianying et al., 2016&)(圖中藍(lán)色為底色，亮黃色為Mg元素富集區(qū)，與藻紋層分布區(qū)完全重疊，樣品來自于柴達(dá)木盆地躍灰101井漸新統(tǒng))(In the picture, blue is the background color, bright yellow is the Mg enrichment area, which completely overlaps with the distribution area of algal laminae. The sample comes from Oligocene of the Well Yuehui-101 in Qaidam Basin)

3.2.2原生沉淀白云巖

高石梯—磨溪地區(qū)燈影組廣泛分布厚層塊狀晶粒白云巖，其中既不含藻類物質(zhì)，也少見裂縫發(fā)育，部分巖石發(fā)生了次生溶蝕作用，部分巖石次生交代作用基本不發(fā)育。沉積展布特征研究結(jié)果表明，整個(gè)中新元古界的白云巖幾乎覆蓋整個(gè)沉積盆地，廣泛沉積于潮上帶、潮間帶以及潮下的開闊或局限臺地等環(huán)境(鮑志東等，2019)。其中白云石晶體的粒徑受沉積水體或古基底隆凹格局控制，低凹部位以泥粉晶為主，高部位以含顆粒晶粒白云巖或含藻紋層泥晶白云巖為主。這些平面上大面積分布、縱向上厚度較大的白云巖為后期各種交代改造作用提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，尤其是與臺緣區(qū)深大斷裂及其派生裂縫系統(tǒng)相連通的區(qū)域,原生白云巖可能遭受深部熱液流體的再改造，被改造過的白云巖在地球化學(xué)特征、晶體結(jié)構(gòu)上均與原生白云巖存在差異。

3.2.3熱液白云石化作用

蔣裕強(qiáng)等(2016)通過測試三峽地區(qū)震旦系碳酸鹽巖的鍶同位素，獲得灰?guī)r的n(87Sr)/n(86Sr)平均值為0.70848，與晚古生代海水值0.70830較為接近(Mcarthur et al.，2001)，燈影組泥晶基質(zhì)白云石的n(87Sr)/n(86Sr)平均值為0.70891，略高于灰?guī)r。重結(jié)晶白云石和鞍狀白云石的n(87Sr)/n(86Sr)值為0.70570～0.70820，明顯低于泥晶基質(zhì)白云石，推測富87Sr的幔源鍶熱液流體可能參與了白云石化作用。因此，震旦系具有發(fā)育熱液白云石化作用的地質(zhì)條件。地質(zhì)歷史時(shí)期中全球海水的鍶同位素組成主要受兩大“鍶源”所控制(Mcarthur et al., 2001；黃思靜等，2010)：①富放射性成因鍶的大陸古老硅鋁質(zhì)巖石，其n(87Sr)/n(86Sr)值較高，全球平均值為0.71190；②洋中脊熱液系統(tǒng)富含相對貧放射性成因鍶，其n(87Sr)/n(86Sr)值較低，全球平均值為0.70350。

高石梯—磨溪地區(qū)燈影組四段巖芯觀察結(jié)果顯示，裂縫和溶蝕孔洞中廣泛發(fā)育各種熱液礦物，包括鞍狀白云石、方鉛礦、閃鋅礦、硅質(zhì)、螢石等。鞍狀白云石晶型良好，多為數(shù)百微米—數(shù)毫米大小，廣泛充填于裂縫和溶蝕孔洞中(圖9a、b)，陰極發(fā)光分析結(jié)果顯示，裂縫中充填的白云石均發(fā)明亮紅光，基質(zhì)白云巖不發(fā)光或發(fā)光較暗(圖9h～l)，溶蝕孔洞中的鞍狀白云石沿孔隙壁生長，且具有典型的“霧心亮邊”結(jié)構(gòu)(圖9h)。攜帶豐富微量元素的熱液流體沿裂縫運(yùn)移過程中，會對裂縫圍巖和孔洞壁進(jìn)行溶蝕和交代，形成的熱液白云石往往含有較高的Mn，全巖X射線熒光光譜分析結(jié)果顯示，許多樣品的Mn含量大于1000 μg/g，Mn作為陰極發(fā)光的激活劑(黃思靜等，2008)，會造成裂縫充填物和溶蝕孔洞中的礦物在陰極發(fā)光下呈現(xiàn)明亮紅光，溶蝕孔洞中還可見方形螢石晶體(圖9c)，陰極發(fā)光下呈天藍(lán)色(圖9h)。裂縫中還可見到方鉛礦(圖9c、f)、閃鋅礦和硅質(zhì)(圖9d、g)與鞍狀白云石共生。

通過巖芯觀察和偏光顯微鏡鑒定將研究區(qū)的白云巖樣品分為三大類，分別為泥晶白云巖、晶粒白云巖和鞍狀白云石，分別進(jìn)行碳氧同位素分析。測試結(jié)果顯示：泥晶白云石δ13C值為-0.46‰～2.94‰，平均值為1.42‰；δ18O值為-8.23‰～0.89‰，平均值為-5.48‰。結(jié)晶白云石δ13C值為-1.93‰～0.84‰，平均值為0.17‰；δ18O值分布范圍為-13.84‰～-5.92‰，平均值為-10.52‰。鞍狀白云石的δ13C為-2.20‰～1.20‰，平均值為-0.01‰；δ18O值為-14.60‰～-6.80‰，平均值為-11.05‰(圖10)。黃志誠等(1999)通過研究得出，震旦紀(jì)海水的δ13C平均值為4.43‰，δ18O 平均值為0.62‰。由此可見，研究區(qū)3類樣品的碳同位素組成相對于同期海水均偏負(fù)，與其含有豐富的藻類等有機(jī)質(zhì)有關(guān)。眾所周知，輕碳在有機(jī)碳中呈富集趨勢，研究區(qū)的白云石礦物在漫長的地質(zhì)歷史中可能與其儲集的有機(jī)物質(zhì)發(fā)生了不同程度的碳同位素分餾效應(yīng)，使得部分礦物的碳同位素偏負(fù)；其氧同位素組成相對于同期海水同樣具有“偏負(fù)”特征，尤其是晶粒粗大的晶粒白云巖和鞍狀白云石，負(fù)偏程度較大，可能受熱液交代作用影響所致，因熱液流體帶來了更多的“輕氧”進(jìn)入了白云石晶格中。柴達(dá)木盆地英西地區(qū)S32X井漸新統(tǒng)白云巖(張浩等，2017)、酒泉盆地青西凹陷白堊系熱液白云巖(文華國等，2014)、塔北地區(qū)下奧陶統(tǒng)熱液白云巖(朱東亞等，2010)均具有類似的“富含輕氧”的特征。

圖9 四川盆地高石梯—磨溪地區(qū)燈影組四段熱液礦物Fig. 9 Hydrothermal minerals in the 4th Member of the Dengying Formation in Gaoshiti—Moxi area, Sichuan Basin(a)磨溪9井，5440.25 m，孔洞中的鞍狀白云石，巖芯照片；(b)高石20井，5196.30 m，縫洞中充填鞍狀白云石，巖芯照片；(c)高石1井，4957.32 m，方鉛礦與裂縫中充填的熱液白云石，巖芯照片；(d)高石1井，4957.63 m，溶蝕孔洞中充填閃鋅礦、硅質(zhì)，偏光顯微照片；(e)高石1井，4956.30 m，螢石，偏光顯微照片；(f)高石1井，4957.32 m，方鉛礦，單偏光下不透明，偏光顯微照片；(g)磨溪9井，5444.40 m，閃鋅礦，硅質(zhì)，鞍狀白云石共生于裂縫中，偏光顯微照片；(h)磨溪123井，5486.00 m，溶蝕孔洞中的鞍狀白云石，陰極發(fā)光為明亮的紅色，含Mn較高，且具有典型的霧心亮邊結(jié)構(gòu)，見方形螢石，發(fā)天藍(lán)色光，陰極發(fā)光照片；(i)磨溪123井，5480.17 m，裂縫中充填熱液白云石，陰極發(fā)光照片；(j)磨溪125井，5319.44 m，裂縫中充填熱液白云石，陰極發(fā)光照片；(k)磨溪125井，5319.44 m，裂縫中充填熱液白云石，陰極發(fā)光照片；(l)磨溪125井，5335.62 m，裂縫中充填熱液白云石，陰極發(fā)光照片；(m)磨溪21井，5413.45 m，裂縫中充填熱液白云石，晶體比周緣泥晶白云石更粗大，掃描電鏡圖片；(n)磨溪21井，5413.45 m，裂縫中的重結(jié)晶白云石，為圖(m)的局部放大，掃描電鏡圖片；(o)高石16井，5299.58 m，閃鋅礦，背散射電子圖像下呈高亮度特征，掃描電鏡圖片；(p)高石16井，5299.58 m，圖(o)中閃鋅礦的能譜圖(a) The Well Moxi-9, 5440.25 m, saddle dolomite in the pore, core photo; (b) the Well Gaoshi-20, 5196.30 m, saddle dolomite filled in the fracture, core photo; (c) the Well Gaoshi-1, 4957.32 m, hydrothermal dolomite filled in the galena and fracture, core photo; (d) the Well Gaoshi-1, 4957.63 m, dissolution pore is filled with sphalerite, siliceous, polarized microscope photo; (e) the Well Gaoshi-1, 4956.30 m, fluorite, polarized microscope photo; (f) the Well Gaoshi-1, 4957.32 m, galena, opaque under single polarized light, polarized microscope photo; (g) the Well Moxi-9, 5444.40 m, Sphalerite, siliceous and saddle dolomite are found in fractures, polarized light microscope photos; (h) the Well Moxi-123, 5486.00 m, saddle dolomite in dissolution pores, with bright red cathodoluminescence, high Mn content, and typical fog center bright edge structure, see square fluorite, blue sky light, cathodoluminescence photos; (i) the Well Moxi-123, 5480.17 m, the cracks are filled with hydrothermal dolomite and cathodoluminescence photos; (j) the Well Moxi-125, 5319.44 m, filled with hydrothermal dolomite and cathodoluminescence photos; (k) the Well Moxi-125, 5319.44 m, filled with hydrothermal dolomite and cathodoluminescence photos; (L) the Well Moxi-125, 5335.62 m, the cracks are filled with hydrothermal dolomite, with cathodoluminescence photos; (m) the Well Moxi-21, 5413.45 m, filled with hydrothermal dolomite, the crystal is larger than the surrounding mud crystal dolomite, with SEM pictures; (n) the Well Moxi-21, 5413.45 m, recrystallized dolomite in the cracks, with SEM pictures as the local magnification of Fig. (m). (o) the Well Gaoshi-16, 5299.58 m, sphalerite is characterized by high brightness under the backscatter electron image, scanning electron microscope picture; (p) the Well Gaoshi-16, 5299.58 m, energy spectrum of sphalerite in figure (o)

圖10 四川盆地高石梯—磨溪地區(qū)燈影組四段白云巖的碳氧同位素組成Fig. 10 Carbon and oxygen isotope compositions of the dolostone in the 4th Member of the Dengying Formation in Gaoshiti—Moxi area, Sichuan Basin

對研究區(qū)高石1井燈影組四段5個(gè)晶粒白云巖和鞍狀白云石樣品進(jìn)行了流體包裹體均一溫度測試，數(shù)值從小到大依次為132.5℃，148.4℃，187.9℃，190.8℃，218.8℃，平均值為175.7℃。可以判斷晶粒白云巖和鞍狀白云石均遭受了高溫?zé)嵋毫黧w的改造，可能早期已經(jīng)發(fā)生部分白云石化，形成了泥晶結(jié)構(gòu)，后期在熱液流體作用下再次發(fā)生重結(jié)晶和溶蝕改造，在裂縫和溶蝕孔洞等熱液流體運(yùn)移通道發(fā)育的區(qū)域，白云石重結(jié)晶現(xiàn)象明顯，顆粒更粗大，陰極發(fā)光下可見縫洞中的白云石發(fā)光比基質(zhì)部分更加明亮，且白云石晶體中心部位比邊緣部位發(fā)光更暗，晶體邊緣部位的Mn含量更高。

圖11 四川盆地高石梯—磨溪地區(qū)燈影組四段熱液白云石化模式與西加拿大盆地的對比Fig. 11 Hydrothermal dolomitization model of the 4th Member of the Dengying Formation in Gaoshiti—Moxi Area, Sichuan Basin and its comparison with Western Canada Basin(a)西加拿大盆地大陸架邊緣熱液白云石化模式(Davies and Smith，2006)；(b)四川盆地高石梯—磨溪地區(qū)臺地邊緣熱液白云石化模式(a) The hydrothermal dolomitization model of the continental shelf margin in western Canada Basin (Davies and Smith, 2006); (b) the hydrothermal dolomitization model of the platform margin in Gaoshiti—Moxi area, Sichuan Basin

熱液是指通過斷裂和微裂縫進(jìn)入宿主地層中且溫度高于主巖溫度的流體(Davies and Smith，2006)，熱液白云巖化發(fā)生的基本條件是地層發(fā)育斷裂等熱液流體的運(yùn)移通道。當(dāng)熱液流體通過斷裂及其派生的微裂縫系統(tǒng)運(yùn)移至目的層中，在一定條件下會與其接觸的巖石礦物發(fā)生交代作用，主巖可能會發(fā)生重結(jié)晶、溶蝕和元素交換等變化。魏國齊等(2018)通過地震資料解釋及其他綜合研究得出，高石梯—磨溪地區(qū)西側(cè)發(fā)育前震旦系大型裂陷槽，在構(gòu)造應(yīng)力作用下裂陷槽邊界形成了一系列邊界正斷層，為熱液流體提供了良好的運(yùn)移通道。北美地區(qū)西加拿大盆地的邊界斷層周緣發(fā)育3 種熱流體礦床(Davies and Smith，2006)，分別為熱液白云巖儲層、沉積—噴流型鉛鋅礦床和密西西比河谷型鉛鋅礦床。高石梯—磨溪地區(qū)震旦系燈影組位于裂陷槽東側(cè)的臺緣區(qū)，與北美西加拿大盆地?zé)嵋喊自剖Ｊ皆诖蟮貥?gòu)造背景、典型熱液礦物組合、熱液白云巖廣泛發(fā)育等特征上均存在極大的相似性(圖11)：① 臺地與裂陷槽之間存在張性斷裂；② 盆地邊緣與碳酸鹽臺地邊緣之間存在活躍的熱液流體；③ 沉積—噴流型鉛鋅礦的存在意味著存在深部高熱流體和深大斷裂；④ 裂陷槽附近的臺地上，特別是斷裂發(fā)育區(qū)廣泛發(fā)育優(yōu)質(zhì)的熱液白云巖儲層。魏國齊等(2015)根據(jù)三維地震資料在高石梯—磨溪地區(qū)震旦系頂界識別出130條不同規(guī)模大小的正斷層，其中有6條斷層的延伸長度大于20 km，熱液流體完全可以沿著這些斷裂及其派生出的微裂縫進(jìn)行擴(kuò)散和交代。鄒才能等(2014)通過研究發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)最優(yōu)質(zhì)的白云巖儲集層縱向上并非燈影組四段頂部的風(fēng)化殼層，而是位于距頂200 m左右。由此可以推測，熱液流體對改善燈影組儲集層的貢獻(xiàn)作用較大，由于燈影組沉積期水體較淺，海平面變化頻繁，多次短時(shí)間的暴露使得儲集層也曾遭受過大氣淡水的淋濾溶蝕，形成了一系列孔縫，這些孔縫既可以儲集油氣，又有助于埋藏期熱液流體的運(yùn)移、交代和溶蝕。因此，高石梯—磨溪地區(qū)優(yōu)質(zhì)儲集層的發(fā)育可能疊加了大氣淡水和深部熱液的雙重作用。

3.3 前震旦系裂陷槽對儲層的控制作用

前人研究認(rèn)為，新元古代全球拉張環(huán)境在上揚(yáng)子板塊上表現(xiàn)為前震旦系裂陷槽(又稱裂谷)的形成(舒良樹，2012；張國偉等，2013)，在中國華南地區(qū)發(fā)育了康滇、川西、鄂湘桂、浙北—皖南共4個(gè)陸內(nèi)裂陷槽(魏國齊等，2018)。四川盆地中部地區(qū)發(fā)育“德陽—安岳”裂陷槽，其兩側(cè)在張力作用下發(fā)育大型正斷層，包括高石梯—磨溪地區(qū)東側(cè)的正斷層。下寒武統(tǒng)沉積時(shí)，裂陷槽中沉積的地層明顯較厚，據(jù)高石17井揭示，下寒武統(tǒng)主力烴源巖發(fā)育段——麥地坪組和筇竹寺組的厚度分別為160 m和535 m，而裂陷槽東側(cè)的碳酸鹽巖臺地上的高石1 井揭示，下寒武統(tǒng)缺失麥地坪組，鉆遇筇竹寺組的厚度僅為210.5 m。因此，前震旦系裂陷槽的發(fā)育，為鄰近的儲集層儲備了優(yōu)質(zhì)的烴源巖，裂陷槽中的有機(jī)質(zhì)成熟后可通過邊界斷層運(yùn)移至東西兩側(cè)的臺緣相碳酸鹽巖儲集層中，例如裂陷槽西側(cè)的威遠(yuǎn)地區(qū)和東側(cè)的高石梯—磨溪地區(qū)的震旦系和寒武系的白云巖儲集層中均發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)工業(yè)氣流，這類成藏模式其實(shí)并非“上生下儲”的倒灌型，而是裂陷槽及邊界斷層的發(fā)育致使上覆麥地坪組和筇竹寺組烴源巖位于燈影組儲集層的側(cè)下方，在地層壓差作用下油氣發(fā)生側(cè)向運(yùn)移而成藏，與柴達(dá)木盆地扎哈泉深層 E31油氣成藏模式(倪祥龍等，2019)和阿爾金山前昆北氣田成藏模式(黃成剛等，2020)均具有一定的相似性(圖12)，在盆地邊緣的凹陷區(qū)或者發(fā)育大型逆沖斷裂的地區(qū)易發(fā)生此類“生—儲”倒置現(xiàn)象，逆斷層將儲集層疊置于上覆烴源巖的側(cè)上方，使之形成為正常的“下生上儲”模式。通常情況下，下伏地層的靜水壓力大于上覆地層的壓力，埋深較大的烴源巖生成油氣后往往會向上覆地層的低勢區(qū)運(yùn)移，因此，儲集層被推覆于烴源巖之上后更易捕獲到油氣資源，從而聚集成藏。

圖12 斷裂對“上生下儲”源儲配置的改造Fig. 12 Reform of source—reservoir distribution of “upper generation and lower storage” by faults(a)四川盆地高石梯—磨溪地區(qū)燈影組成藏模式；(b)柴達(dá)木盆地扎哈泉E31成藏模式(據(jù)倪祥龍等，2019)；(c)柴達(dá)木盆地昆特依基巖成藏模式(據(jù)黃成剛等，2020)(a) Hydrocarbon accumulation model of the Dengying Formation, Sinian System, in Gaoshiti—Moxi area, Sichuan Basin; (b) hydrocarbon accumulation model of Zhahaquan E31 reservoirs in Qaidam Basin(from Ni Xianglong et al.，2019&); (c) hydrocarbon accumulation model of the Kunteyi bedrock reservoir in Qaidam Basin(from Huang Chenggang et al.，2020&)

3.4 古隆起對儲層的貢獻(xiàn)

綜合區(qū)域地質(zhì)背景和實(shí)際鉆探地層厚度資料可以判斷，高石梯—磨溪地區(qū)為一個(gè)繼承性發(fā)育的古隆起。早寒武世早期，受區(qū)域拉張活動控制，古裂陷槽繼承性發(fā)育，裂陷槽內(nèi)沉積的下寒武統(tǒng)麥地坪組和筇竹寺組厚度較大。位于裂陷槽區(qū)麥地坪組和筇竹寺組厚度遠(yuǎn)大于裂陷槽東側(cè)臺緣區(qū)的地層厚度(臺緣區(qū)缺失麥地坪組)，可以推測麥地坪組沉積時(shí)期，高石梯—磨溪地區(qū)位于剝蝕基準(zhǔn)面之上，至筇竹寺組沉積時(shí)期，高石1 井所在的臺緣區(qū)依舊處于高部位，麥地坪組的沉積未能將裂陷槽進(jìn)行“填平補(bǔ)齊”，臺緣上的沉積厚度依然較薄?？梢姡呤荨ハ貐^(qū)為一繼承性發(fā)育的古隆起。滄浪鋪組沉積期，古隆起特征依舊明顯，這一古地貌對滄浪鋪組及其上覆的龍王廟組的地層分布具有重要影響，滄浪鋪組的沉積使得盆地基本上被“填平補(bǔ)齊”，廣泛沉積了陸棚相的細(xì)碎屑巖和碳酸鹽巖的混合物，龍王廟組沉積前，震旦系頂面(應(yīng)為Z2dy4，大部分地區(qū)被剝蝕)古構(gòu)造圖展現(xiàn)了“兩隆一坳”構(gòu)造格局(圖13)，裂陷槽東側(cè)的構(gòu)造高點(diǎn)位于高石梯—磨溪地區(qū)。

位于裂陷槽內(nèi)的高石17 井揭示下寒武統(tǒng)(魏國齊等，2018)麥地坪組烴源巖TOC平均為1.68%，筇竹寺組烴源巖TOC平均為2.18%，生氣強(qiáng)度高達(dá)(40～120)×108m3/km2，為鄰近的高石梯—磨溪古隆起區(qū)提供了充足的氣源，且古隆起區(qū)燈影組自身發(fā)育的藻云巖也具有一定的生烴能力，如燈三段烴源巖TOC為0.50%～4.73%，古隆起構(gòu)造為這些烴源巖生成的油氣運(yùn)移的長期指向區(qū)，裂陷槽內(nèi)的油氣可通過斷層側(cè)向運(yùn)移至此，古隆起區(qū)自生的烴源巖可原地保存或垂向運(yùn)移至上覆地層成藏。鄒才能等(2014)通過綜合研究認(rèn)為，高石梯—磨溪古隆起區(qū)在晚海西—印支期發(fā)育大型古油藏(黃文明等，2011)，分布面積超過5000 km2，石油資源量約為(48～63)×108t，這些原油于燕山期發(fā)生原位裂解生成天然氣，為研究區(qū)提供了充足的氣源。

圖13 四川盆地寒武系龍王廟組沉積前的震旦系頂面古構(gòu)造圖(據(jù)魏國齊等，2018)Fig. 13 Paleotectonic map of the top of Sinian System before deposition of Cambrian Longwangmiao Formation in Sichuan Basin(from Wei Guoqi et al.，2018&)

4 結(jié)論

(1)四川盆地高石梯—磨溪地區(qū)燈影組四段發(fā)育優(yōu)質(zhì)白云巖儲層，按照白云石晶體大小和形貌又可分為泥晶藻紋層白云巖、砂屑白云巖和晶粒白云巖，還含有部分鞍狀白云石和角礫白云巖。其中，廣泛發(fā)育的泥晶藻云巖層間縫較發(fā)育，溶蝕孔洞發(fā)育的砂屑白云巖和晶粒白云巖均為優(yōu)質(zhì)儲集層。

(2)縱向上，高石梯—磨溪地區(qū)燈影組四段優(yōu)質(zhì)儲集層主要發(fā)育于中部，約距頂200 m，儲集層大多遭受了大氣淡水的淋濾作用和熱液溶蝕作用，溶蝕孔隙廣泛發(fā)育于各類白云巖儲層中，孔隙度最高可達(dá)10%以上，滲透率最高可達(dá)數(shù)百毫達(dá)西。儲集空間主要包括重結(jié)晶后的白云石晶間孔、大氣淡水溶蝕和熱液溶蝕形成的孔洞、溶蝕改造或再充填后的裂縫系統(tǒng)。

(3)平面上，有利相帶控制了高石梯—磨溪地區(qū)燈影組優(yōu)質(zhì)儲層的發(fā)育和展布。臺緣帶為最有利的儲集相帶，尤其是藻丘灘相白云巖為研究區(qū)的主力產(chǎn)氣層，后期遭受的強(qiáng)烈成巖蝕變作用改善了其微觀孔隙結(jié)構(gòu)和儲集能力。

(4)高石梯—磨溪地區(qū)燈影組優(yōu)質(zhì)白云巖儲層的形成機(jī)理包括原生沉淀白云石、微生物白云石化作用和熱液交代作用。微生物白云石化作用形成了大量藻云巖，平面上和縱向上均廣泛分布；熱液白云巖主要形成于斷裂帶附近及其派生出的微裂縫發(fā)育區(qū)，溶蝕孔洞、部分重結(jié)晶和鞍狀白云石的形成均與熱液作用有關(guān)，主要證據(jù)包括：①裂縫和溶蝕孔洞中可見各種熱液礦物，包括鞍狀白云石、方鉛礦、閃鋅礦、硅質(zhì)晶簇、螢石等；②基質(zhì)白云巖不發(fā)光或發(fā)光較暗，溶蝕孔洞和裂縫中充填的白云石均發(fā)明亮紅光，孔隙壁的櫛殼狀白云石和孔洞中的鞍狀白云石具有典型的霧心亮邊結(jié)構(gòu)；③晶粒白云巖和鞍狀白云石的氧同位素組成相對于同期海水具有“偏負(fù)”特征；④結(jié)晶白云石和鞍狀白云石中流體包裹體均一溫度平均值為175.7℃，遭受了高溫?zé)嵋毫黧w的改造；⑤裂陷槽邊界斷層及其派生的微裂縫發(fā)育區(qū)的熱液白云巖儲層較為發(fā)育；⑥最優(yōu)質(zhì)的白云巖儲集層分布于距燈影組四段頂部200 m處，主要受熱液溶蝕作用改造。

(5)川中地區(qū)前震旦系裂陷槽的發(fā)育為震旦系—寒武系優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育提供了足夠的可容納空間，裂陷槽中的有機(jī)質(zhì)成熟后可以通過邊界斷層運(yùn)移至東西兩側(cè)的臺緣帶碳酸鹽巖儲集層中，例如裂陷槽西側(cè)的威遠(yuǎn)地區(qū)和東側(cè)的高石梯—磨溪地區(qū)，其震旦系和寒武系均發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)工業(yè)氣流。裂陷槽及邊界斷層的發(fā)育致使上覆寒武系的麥地坪組和筇竹寺組烴源巖位于臺緣區(qū)震旦系燈影組儲集層的側(cè)下方，在地層壓差作用和運(yùn)移通道發(fā)育的前提下，油氣可發(fā)生側(cè)向運(yùn)移而在震旦系成藏，在地質(zhì)年代上表現(xiàn)為“晚生早儲”的倒置現(xiàn)象，而在構(gòu)造格局上表現(xiàn)為正常的“下生上儲”的結(jié)構(gòu)模式。

(6)含油氣盆地中，古隆起區(qū)均為油氣運(yùn)移的長期指向區(qū)，在蓋層條件優(yōu)良的前提下，古隆起區(qū)能長期捕獲油氣資源而富集成藏。高石梯—磨溪古隆起區(qū)西側(cè)裂陷槽內(nèi)發(fā)育的優(yōu)質(zhì)烴源巖，為古隆起區(qū)提供了充足的氣源，且古隆起區(qū)燈影組自身發(fā)育大量的藻云巖亦具有一定的生烴能力，可原地成藏或垂向運(yùn)移至上覆地層成藏。晚海西—印支期，研究區(qū)發(fā)育大型古油藏，在燕山期發(fā)生原位裂解生成天然氣，從而形成了現(xiàn)今的“千億方級”儲量規(guī)模的大氣田。

致謝: 中國石油集團(tuán)公司油藏描述重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為本次研究提供了分析測試工作，在此表示感謝。