川中地區(qū)中上寒武統(tǒng)洗象池組顆粒灘儲(chǔ)集層特征及主控因素

鄧成昆 黎 霆 楊偉強(qiáng) 張璽華 程忠貞 陳浩如 諸丹誠(chéng) 胡力文 鄒華耀

1中國(guó)石油大學(xué)（北京）油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京102249

2中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京102249

3中國(guó)石油西南油氣田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，四川成都610041

4成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，四川成都610059

1 概述

中上寒武統(tǒng)洗象池組是四川盆地下古生界重要的勘探層系之一。目前，洗象池組在川西南威遠(yuǎn)地區(qū)探明儲(chǔ)量85.08×108m3（李文正等，2016），展示出良好的天然氣勘探前景。前人針對(duì)洗象池組沉積和儲(chǔ)集層做了大量研究工作，認(rèn)為洗象池組沉積期盆地內(nèi)主要為局限臺(tái)地沉積環(huán)境，發(fā)育了一套以白云巖為主的碳酸鹽沉積（趙愛(ài)衛(wèi)，2015；胡朝陽(yáng)，2015；陳文等，2016；井攀，2017；賈鵬等，2021），并指出顆粒灘是洗象池組儲(chǔ)集層發(fā)育的有利相帶，顆粒灘主要發(fā)育在洗象池組的中上部（陳文等，2016；李文正等，2016），具有單層厚度薄、橫向連續(xù)性差的特點(diǎn)（趙愛(ài)衛(wèi)等，2015）。洗象池組可以識(shí)別出多種類(lèi)型的顆粒灘沉積組合（趙愛(ài)衛(wèi)等，2015），而且不同類(lèi)型的顆粒灘沉積組合的物性存在差異，但現(xiàn)今針對(duì)川中地區(qū)洗象池組不同類(lèi)型顆粒灘沉積組合（即不同沉積環(huán)境中的顆粒灘）的發(fā)育分布情況及其對(duì)儲(chǔ)集層的差異控制缺乏較為深入的研究。因此，有必要對(duì)顆粒灘沉積組合的發(fā)育分布規(guī)律及其對(duì)儲(chǔ)集層的影響進(jìn)行探討。川中洗象池組儲(chǔ)集空間以溶孔、溶洞為主，溶蝕作用是儲(chǔ)集層形成的關(guān)鍵（胡朝陽(yáng)，2015；井攀等，2016；林怡等，2017；谷明峰等，2020；石書(shū)緣等，2020；李文正等，2020）。溶蝕作用對(duì)川中地區(qū)洗象池組儲(chǔ)集層發(fā)育的控制作用目前主要存在兩種觀點(diǎn)，一種觀點(diǎn)是準(zhǔn)同生溶蝕作用是形成主要儲(chǔ)集空間的關(guān)鍵，表生巖溶作用改善了儲(chǔ)集性能（李文正等，2016；谷明峰等，2020）；另外一種觀點(diǎn)是表生巖溶作用是川中地區(qū)洗象池組儲(chǔ)集層形成的關(guān)鍵（井攀等，2016）。因此，準(zhǔn)同生溶蝕、表生巖溶作用對(duì)川中地區(qū)洗象池組優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的成儲(chǔ)效應(yīng)也有待進(jìn)一步研究。

基于野外露頭、巖心、巖石薄片以及測(cè)井曲線等資料，在對(duì)儲(chǔ)集層特征研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)川中地區(qū)洗象池組顆粒灘沉積組合進(jìn)行精細(xì)的刻畫(huà)，分析不同類(lèi)型沉積組合對(duì)儲(chǔ)集層發(fā)育的控制作用，建立川中洗象池組巖溶儲(chǔ)集層發(fā)育模式，從而明確川中地區(qū)洗象池組儲(chǔ)集層發(fā)育主控因素，以期為后續(xù)勘探開(kāi)發(fā)提供有益的指導(dǎo)。

2 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于川中地區(qū)東部，區(qū)域構(gòu)造上屬于川中平緩斷褶帶，包含高石梯、磨溪、龍女寺、廣安等構(gòu)造，主體處于樂(lè)山—龍女寺古隆起東側(cè)斜坡上（圖1）。樂(lè)山—龍女寺古隆起發(fā)育于加里東期，是一個(gè)長(zhǎng)期繼承性沉積隆起和剝蝕隆起（姜巽，2019）。寒武紀(jì)末，受郁南運(yùn)動(dòng)的影響，雅安—樂(lè)山與安岳—龍女寺2個(gè)構(gòu)造高部位逐漸連為一體，安岳—廣安隆起帶東端因川東地區(qū)下沉而止于廣安附近（蘇桂萍等，2020）。

圖1 川中地區(qū)位置、構(gòu)造、井位及GT2井洗象池組地層柱狀圖（古隆起據(jù)蘇桂萍等，2020；有修改）Fig.1 Location，structure，well position and stratigraphic column of the Xixiangchi Formation in Well GT2，central Sichuan Basin（modified from Su et al.，2020）

四川盆地洗象池組沉積期呈現(xiàn)碳酸鹽巖鑲邊臺(tái)地的古地理格局，自西向東依次為混積潮坪、局限臺(tái)地（半局限臺(tái)地）、臺(tái)地邊緣、斜坡和盆地沉積相。川中地區(qū)洗象池組主要為局限臺(tái)地沉積，臺(tái)地內(nèi)可根據(jù)沉積特征進(jìn)一步劃分為臺(tái)坪、顆粒灘和湖等多種沉積亞相（趙愛(ài)衛(wèi)，2015；陳文等，2016；井攀，2017；賈鵬等，2021）。區(qū)內(nèi)顆粒灘具有單層厚度薄、縱向上頻繁疊置的特點(diǎn)（趙愛(ài)衛(wèi)等，2015；林怡等，2017）。

洗象池組屬于中上寒武統(tǒng)，沉積時(shí)間為504.5～485.4 Ma，約19 Ma，地層具有西北薄、東南厚的趨勢(shì)，區(qū)內(nèi)地層厚度在0～450 m之間，靠近古隆起核部地區(qū)缺失部分地層。巖性以顆粒白云巖和晶粒白云巖為主，局部發(fā)育少量砂質(zhì)白云巖、泥質(zhì)白云巖。

川中地區(qū)洗象池組整體可以劃分為3個(gè)三級(jí)層序，每個(gè)三級(jí)層序又可以分為海侵體系域與高位體系域（賈鵬等，2021），各三級(jí)層序的海侵體系域主要發(fā)育湖亞相與顆粒灘亞相，高位體系域以臺(tái)坪亞相與顆粒灘亞相沉積為主。

洗象池組沉積期，發(fā)生了多次海平面下降，表現(xiàn)為碳同位素演化具有多旋回負(fù)漂的特征（李文正等，2019；谷明峰等，2020）。志留紀(jì)末期的廣西運(yùn)動(dòng)，造成四川盆地及周緣整體隆升，川中地區(qū)下古生界遭受了嚴(yán)重的剝蝕（宋文海，1996），此次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)致使盆地西部洗象池組大面積缺失或直接出露。高頻旋回控制下的多次海平面下降與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的地層出露為巖溶作用的發(fā)育提供了良好的條件。

3 研究資料和方法

在歸納總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)川中地區(qū)GT2井巖心（5314.65～5359.75 m）、LZY剖面（212 m，未見(jiàn)底）進(jìn)行了精細(xì)的觀察與描述。對(duì)GT2井及LZY剖面進(jìn)行了小層劃分，將GT2井巖心段劃分為36小層，每小層厚度0.5～3 m，每小層取樣1～2塊，共取樣69塊，將LZY剖面劃分為68層，每小層厚2～5 m，每小層取樣1～2塊，共取樣131塊。將取得的樣品進(jìn)行挑選，制備普通薄片52片，鑄體薄片186片。薄片的制備、觀察均在中國(guó)石油大學(xué)（北京）油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，薄片經(jīng)茜素紅染色。在此基礎(chǔ)上，對(duì)川中地區(qū)洗象池組儲(chǔ)集層特征進(jìn)行了詳細(xì)的總結(jié)。以GT2井取心段為例，結(jié)合搜集到的物性數(shù)據(jù)，識(shí)別出3種不同類(lèi)型的顆粒灘沉積組合，分析其發(fā)育分布規(guī)律，并對(duì)不同類(lèi)型沉積組合中的顆粒灘物性特征及儲(chǔ)集層／顆粒灘進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，探究不同類(lèi)型顆粒灘沉積組合對(duì)儲(chǔ)集層的差異控制作用。在儲(chǔ)集層特征分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合MX12、MX11、AP1、GT2、Z3、GS1、NC1、H12、BL1等井的鉆測(cè)井資料分析準(zhǔn)同生溶蝕作用和表生巖溶作用對(duì)儲(chǔ)集層的影響及發(fā)育機(jī)制，建立川中地區(qū)洗象池組巖溶模式，明確準(zhǔn)同生溶蝕作用與表生巖溶作用的成儲(chǔ)效應(yīng)。

4 儲(chǔ)集層特征

4.1 儲(chǔ)集層巖石學(xué)特征

基于野外露頭、巖心及薄片觀察，研究區(qū)洗象池組的儲(chǔ)集巖主要為顆粒白云巖。顆粒白云巖多發(fā)育于洗象池組中上部，顆粒類(lèi)型以砂屑為主，另有少量礫屑、似球粒等。顆粒灰?guī)r經(jīng)白云石化或重結(jié)晶作用之后，其原始結(jié)構(gòu)會(huì)遭到一定程度的破壞，孔隙結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生了改變（張學(xué)豐等，2011）。根據(jù)顆粒與膠結(jié)物的可識(shí)別性和顆粒內(nèi)部的保存程度，將川中地區(qū)洗象池組的顆粒白云巖劃分為殘余顆粒白云巖和粉—細(xì)晶白云巖。

4.1.1 殘余顆粒白云巖

殘余顆粒白云巖顆粒與基質(zhì)或膠結(jié)物基本清晰可分，可分別定量，顆粒結(jié)構(gòu)內(nèi)部清晰，儲(chǔ)集空間以粒間溶孔為主（張學(xué)豐等，2011）。鏡下觀察其分選中等—好，顆粒支撐，點(diǎn)—線接觸，常呈圓形或橢圓形（圖2－A）。顆粒含量（面積分?jǐn)?shù)）50%～75%，粒徑一般0.15～1.00 mm，多由粉晶白云石組成。顆粒間為亮晶白云石膠結(jié)，部分可見(jiàn)多期膠結(jié)物，發(fā)育粒間孔、粒間溶孔等，鏡下統(tǒng)計(jì)古面孔率（現(xiàn)今面孔率＋固體瀝青）最高可達(dá)22%。

部分殘余顆粒白云巖遭受白云石化及重結(jié)晶作用改造嚴(yán)重，原始顆粒結(jié)構(gòu)被破壞，僅見(jiàn)殘留顆?；糜埃▓D2－B）。此類(lèi)殘余顆粒白云巖顆粒與基質(zhì)或膠結(jié)物大部分清晰可分，基本可分別定量，顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本破壞，儲(chǔ)集空間多為粒間溶孔、粒間晶間溶孔、溶洞（張學(xué)豐等，2011）。

4.1.2 粉—細(xì)晶白云巖

當(dāng)顆粒白云巖原始結(jié)構(gòu)遭到強(qiáng)烈的破壞時(shí)，會(huì)形成粉—細(xì)晶白云巖。粉—細(xì)晶白云巖顆粒與基質(zhì)或膠結(jié)物不可區(qū)分，不可分別定量，顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本被破壞，儲(chǔ)集空間主要為晶間溶孔、溶洞等。粉—細(xì)晶白云巖是洗象池組另一類(lèi)非常重要的儲(chǔ)集巖，不僅鏡下發(fā)育大量晶間孔、晶間溶孔（圖2－C至2－E），在巖心及野外剖面也可見(jiàn)大量溶蝕孔洞（圖3－A，3－B）。晶粒大小多為0.05～0.20 mm，晶形半自形—自形，常具霧心亮邊結(jié)構(gòu)，原始顆粒結(jié)構(gòu)不可見(jiàn)，可以在陰極發(fā)光下恢復(fù)顆粒結(jié)構(gòu)，有些即使不能恢復(fù)顆粒結(jié)構(gòu)，卻能在野外剖面觀察到其發(fā)育的平形層理（圖3－C）和交錯(cuò)層理（圖3－D）。晶間（溶）孔分布不均勻，常被瀝青、石英等充填，晶體邊緣常有溶蝕痕跡，鏡下統(tǒng)計(jì)其平均古面孔率為12.4%，最高可達(dá)25%。

圖2 川中地區(qū)洗象池組儲(chǔ)集巖與儲(chǔ)集空間顯微照片F(xiàn)ig.2 Microscopic photos of reservoir rock and reservoir space in the Xixiangchi Formation in central Sichuan Basin

4.2 儲(chǔ)集空間類(lèi)型

研究區(qū)洗象池組儲(chǔ)集空間主要為粒間溶孔、晶間溶孔以及溶洞，其次為粒間孔與晶間孔，亦可見(jiàn)裂縫、少量粒內(nèi)溶孔等。

4.2.1 粒間孔

粒間孔發(fā)育于殘余顆粒白云巖中，顆粒間膠結(jié)物不發(fā)育或含量極少時(shí)，部分原生粒間孔得以保存，其孔徑大小與粒徑密切相關(guān)。研究區(qū)洗象池組粒間孔為次要儲(chǔ)集空間，粒間孔中不見(jiàn)溶蝕痕跡，后期在成巖流體作用下，常常形成粒間溶孔。

4.2.2 粒間溶孔

粒間溶孔是川中地區(qū)洗象池組一種十分重要的儲(chǔ)集空間。大氣淡水淋濾溶蝕顆粒間的膠結(jié)物或部分基質(zhì)形成粒間溶孔，鏡下可見(jiàn)白云石膠結(jié)物遭受溶蝕，孔隙邊緣呈不規(guī)則溶蝕港灣狀的現(xiàn)象（圖2－B）。粒間溶孔同樣發(fā)育于殘余顆粒白云巖中，古面孔率多在3%～10%之間。

4.2.3 晶間孔和晶間溶孔

晶間孔主要指白云石晶體之間的孔隙，廣泛發(fā)育于粉晶白云巖、細(xì)晶白云巖等晶粒白云巖中，多為顆粒白云巖在白云石化及重結(jié)晶作用的影響下，白云石晶粒重新排列，粒間（溶）孔等發(fā)生調(diào)整而形成，形態(tài)規(guī)則，邊緣平直，多呈三角形或不規(guī)則多邊形。晶間孔遭受大氣淡水或酸性流體溶蝕形成晶間溶孔，晶間溶孔邊緣溶蝕明顯，常呈溶蝕港灣狀，形態(tài)不規(guī)則，部分可見(jiàn)瀝青半—全充填（圖2－C至2－E）。

4.2.4 溶洞

溶洞也是洗象池組一種十分重要的儲(chǔ)集空間，在研究區(qū)顆粒灘亞相中主要發(fā)育2種類(lèi)型的小型溶洞。第1類(lèi)溶洞以相對(duì)孤立存在的形式出現(xiàn)在巖心或剖面中，形狀為圓形或不規(guī)則狀（圖3－A，3－E）；第2類(lèi)溶洞順層或順層理分布，呈拉長(zhǎng)狀（圖3－B，3－F）。這些小型溶洞主要分布在灘體的上部。

圖3 川中地區(qū)洗象池組儲(chǔ)集巖與儲(chǔ)集空間巖心及露頭照片F(xiàn)ig.3 Core and outcrop photos of reservoir rock and reservoir space in the Xixiangchi Formation in central Sichuan Basin

4.2.5 粒內(nèi)溶孔和鑄?？?/p>

粒內(nèi)溶孔指顆粒內(nèi)部被溶解形成的孔隙，一般發(fā)生在文石質(zhì)顆粒中，由準(zhǔn)同生大氣淡水選擇性溶蝕形成（黎霆等，2020），常被白云石等充填（圖2－F），當(dāng)顆粒被完全溶解，則形成鑄?？住Ｔ谙聪蟪亟M中粒內(nèi)溶孔和鑄?？咨僖?jiàn)，且均為孤立孔隙，連通性差，儲(chǔ)集意義不大。

4.2.6 膏模孔

石膏結(jié)核溶解后形成了膏?？?。膏?？字饕l(fā)育在泥—粉晶白云巖中，顆粒白云巖中較為少見(jiàn)，孔徑一般在0.5～1.0 mm之間，呈圓形或橢圓形，孤立存在（圖2－G），整體發(fā)育程度較低，且后期易被白云石充填，形成石膏假結(jié)核，儲(chǔ)集意義不大。

4.2.7 裂縫

洗象池組主要發(fā)育構(gòu)造縫，縫壁平直，產(chǎn)狀以水平層間縫和高角度縫為主。巖心上可見(jiàn)多期構(gòu)造縫相互切割（圖3－G），鏡下可見(jiàn)早期裂縫被白云石等全充填，晚期裂縫多平直、開(kāi)啟（圖2－H），為流體提供了良好的運(yùn)移通道。部分構(gòu)造縫遭受溶蝕形成溶蝕縫，溶蝕縫縫壁可見(jiàn)溶蝕痕跡，常被瀝青、白云石等充填（圖2－I）。裂縫具有一定的儲(chǔ)集能力，但更重要的是能改善孔隙之間的連通性，提高儲(chǔ)集層的滲濾能力。

4.3 儲(chǔ)集層物性特征

本次研究共收集到BL1（4617.60～4646.09 m）、GT2（5314.89～5359.59 m）、H12（5320.79～5364.40 m）3口井共158件儲(chǔ)集層物性資料，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行分析可以看到，川中地區(qū)洗象池組儲(chǔ)集層孔隙度分布范圍為2.00%～10.96%，集中分布在2%～6%，平均值為3.94%，孔隙度大于6%的樣品僅占樣品總數(shù)的12.7%（圖4－A）；儲(chǔ)集層滲透率分布范圍為（0.01～34.9）×10－3μm2，平均滲透率為0.99×10－3μm2，滲透率大于0.1×10－3μm2的樣品占樣品總數(shù)的39.2%（圖4－B）。儲(chǔ)集層整體表現(xiàn)為低孔低滲的特征，表明洗象池組基巖整體較為致密，巖心尺度上觀察到的小型溶洞和溶孔對(duì)于洗象池組巖石孔滲性的改善是局部而有限的。對(duì)GT2、BL1井181件巖心物性資料分巖性統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，泥質(zhì)白云巖、砂質(zhì)白云巖及泥—粉晶白云巖孔隙度多在2%以下，殘余顆粒白云巖與粉—細(xì)晶白云巖孔隙度多在2%以上（圖4－C）。表明了川中地區(qū)洗象池組的儲(chǔ)集層主要發(fā)育于顆粒白云巖之中。

圖4 川中地區(qū)洗象池組物性特征Fig.4 Characteristics of porosity and permeability of the Xixiangchi Formation in central Sichuan Basin

5 顆粒灘沉積組合

5.1 顆粒灘沉積組合類(lèi)型及特征

川中地區(qū)洗象池組主要發(fā)育3種與顆粒灘相關(guān)的水體向上變淺的沉積組合：湖—顆粒灘（—臺(tái)坪）、顆粒灘—臺(tái)坪（混積潮坪）、多期顆粒灘垂向疊置，不同的顆粒灘沉積組合表現(xiàn)出不同的巖相組合形式。

5.1.1 湖—顆粒灘（—臺(tái)坪）

湖—顆粒灘沉積組合整體在1～2 m（圖5－A）。下部為湖亞相，巖性以泥—粉晶白云巖、泥質(zhì)白云巖為主，?？梢?jiàn)泥質(zhì)紋層（圖5－A－①，5－A－a），發(fā)育水平層理，局部可見(jiàn)風(fēng)暴礫屑，顏色多為深灰色，厚度在1 m 左右。上部為顆粒灘亞相，巖性為淺灰—灰色細(xì)—中殘余砂屑白云巖或粉—細(xì)晶白云巖，發(fā)育交錯(cuò)層理、粒序?qū)永淼瘸练e構(gòu)造，顆粒灘厚度多在0.5 m以下。部分顆粒灘頂部發(fā)育臺(tái)坪亞相淺灰色、灰黃色泥—粉晶白云巖，其中可見(jiàn)石膏假結(jié)核（圖5－B－②）以及干裂、波痕、水平層理等沉積構(gòu)造，形成湖—顆粒灘—臺(tái)坪沉積組合（圖5－B）。

5.1.2 顆粒灘—臺(tái)坪（混積潮坪）

顆粒灘—臺(tái)坪沉積組合累計(jì)厚度一般小于1 m。下部為顆粒灘沉積，顆粒灘厚度多在0.5 m以下，以淺灰色細(xì)—中殘余砂屑白云巖或粉—細(xì)晶白云巖為主，發(fā)育交錯(cuò)層理、沖刷面等沉積構(gòu)造。上部為臺(tái)坪沉積，厚度在0.5～1.0 m之間，巖性為泥—粉晶白云巖，發(fā)育石膏假結(jié)核（圖5－C-b），可見(jiàn)干裂、波痕、鳥(niǎo)眼（圖5－C－②）、水平層理等沉積構(gòu)造（圖5－C）。受陸源碎屑影響較大時(shí)則會(huì)發(fā)育顆粒灘—混積潮坪組合（圖5－D－③），厚度較顆粒灘—臺(tái)坪組合大，可達(dá)3～4 m（圖5－D）。

5.1.3 多期顆粒灘垂向疊置

多期顆粒灘垂向疊置表現(xiàn)為垂向上有多個(gè)薄灘體頻繁疊置，形成累計(jì)厚度較大的顆粒云巖段（多在4 m 左右）。單灘體厚度較小，多在1 m 左右，下部為淺灰色細(xì)—中殘余砂屑白云巖或粉—細(xì)晶白云巖，向上顆粒粒度變粗，漸變?yōu)橹袣堄嗌靶肌[屑白云巖或粉—細(xì)晶白云巖（圖5－E－③，5－E－④）。野外剖面及巖心上可見(jiàn)交錯(cuò)層理、粒序?qū)永淼瘸练e構(gòu)造，由下向上孔隙度、滲透率增加，粒間膠結(jié)物減少（圖5－E）。

圖5 川中地區(qū)GT2井洗象池組顆粒灘沉積組合Fig.5 Depositional combination of the Xixiangchi Formation shoals in Well GT2，central Sichuan Basin

5.2 顆粒灘沉積組合的分布特征

顆粒灘主要發(fā)育在水動(dòng)力較強(qiáng)的沉積環(huán)境中（金民東等，2015；馬騰等，2015；趙愛(ài)衛(wèi)等，2015；代林呈等，2017）。古隆起與海平面升降引起的海水深度的變化共同控制著水動(dòng)力條件，因此，顆粒灘沉積組合的發(fā)育、分布受控于古地貌條件以及相對(duì)海平面變化（楊偉強(qiáng)等，2020）。

臺(tái)洼地區(qū)，水體相對(duì)較深，沉積界面常處于浪基面之下。海侵時(shí)，臺(tái)洼內(nèi)沉積界面迅速降至浪基面之下，其內(nèi)部水體安靜，水體循環(huán)受限，發(fā)育泥質(zhì)白云巖，為局限湖沉積。隨著海平面緩慢下降，沉積水體變淺，局部古地貌高地沉積界面可能達(dá)到浪基面附近，水體能量恢復(fù)，會(huì)形成少量薄層顆粒灘，甚至是臺(tái)坪沉積，但顆粒灘發(fā)育差、厚度小。此后，隨著再一次的海平面上升，沉積界面又快速降至浪基面以下，沉積湖亞相灰色—深灰色泥質(zhì)白云巖或泥—粉晶白云巖。臺(tái)洼處顆粒灘及臺(tái)坪亞相發(fā)育程度低，主要為湖亞相的細(xì)粒沉積物。因此，臺(tái)洼內(nèi)的顆粒灘多表現(xiàn)為湖—顆粒（—臺(tái)坪）沉積組合，呈現(xiàn)出湖夾薄層顆粒灘的沉積特征。顆粒灘規(guī)模小、層數(shù)少，顆地比多在10%以下（圖6），單灘體厚度小（＜0.5 m），橫向上連續(xù)性差，向兩側(cè)快速尖滅。單個(gè)沉積組合中顆粒灘占比不足30%。

古隆起翼部寬緩穩(wěn)定，而面向臺(tái)洼的區(qū)域，更是波浪作用活躍的地帶，波浪能影響到較大范圍，沉積界面頻繁處于浪基面附近，灘體發(fā)育，顆粒灘垂向加積導(dǎo)致水體變淺或相對(duì)海平面下降時(shí)，灘體形成向上變淺、粒度變粗的沉積序列，部分灘體會(huì)暴露于海平面之上，為準(zhǔn)同生溶蝕作用的發(fā)育提供了條件。研究區(qū)洗象池組單灘體厚度小，隨著次一級(jí)海平面快速上升，在古隆起翼部面向臺(tái)洼的區(qū)域，新的單灘體沉積在上一個(gè)灘體之上，形成多期顆粒灘垂向疊置?？v向上，每個(gè)沉積組合中多期顆粒灘疊置發(fā)育，可形成厚5 m的灘體，單個(gè)沉積組合中顆粒灘占比在75%以上，單灘體厚度也相對(duì)較大，多在1 m 左右。橫向上，顆粒灘連續(xù)性更好，延伸范圍較遠(yuǎn)。古隆起翼部地層厚度遠(yuǎn)大于古隆起核部，因而顆粒灘累計(jì)厚度能達(dá)到95 m，顆地比在20%以上（圖6）。

古隆起核部地勢(shì)較高，水體較淺，水動(dòng)力條件弱，以淺水低能的臺(tái)坪、混積潮坪沉積為主（圖7），沉積界面常處于浪基面之上，不利于顆粒灘的發(fā)育，偶爾由于水體的加深而位于浪基面附近，但由于水體較淺，隨著灘體的垂向加積或相對(duì)海平下降而演化為潮坪沉積環(huán)境，形成顆粒灘—臺(tái)坪（混積潮坪）的沉積序列，表現(xiàn)為臺(tái)坪（混積潮坪）偶夾薄層顆粒灘。顆粒灘層數(shù)少，單層厚度小，單灘體厚度多在0.5 m以下，在沉積組合中占比小于50%，進(jìn)而導(dǎo)致顆粒灘累計(jì)厚度小，顆地比普遍在15%以下（圖6）。顆粒灘橫向連續(xù)性較差。

圖6 川中—川東地區(qū)洗象池組顆地比特征（古隆起據(jù)蘇桂萍等，2020；臺(tái)洼據(jù)賈鵬等，2021；有修改）Fig.6 Shoal proportion of the Xixiangchi Formation in central and eastern Sichuan Basin（modified from Su et al.，2020；Jia et al.，2021）

相對(duì)穩(wěn)定的沉積水體有利于多期顆粒灘垂向疊置的形成。快速海侵時(shí)，水體變化較快，沉積界面迅速處于浪基面之下，不利于多期顆粒灘垂向疊置的形成。緩慢海侵時(shí)，水深變化較慢，依舊可形成多期顆粒灘垂向疊置，如洗象池組底部三級(jí)層序的海侵體系域（圖7）。高位體系域時(shí)沉積水體穩(wěn)定或水深緩慢下降，古隆起翼部可容空間大，沉積水動(dòng)力強(qiáng)，有利于多期顆粒灘垂向疊置的發(fā)育。因此，多期顆粒灘疊置垂向上主要發(fā)育于緩慢的海侵體系域與高位體系域中。

圖7 川中—川東地區(qū)洗象池組沉積相連井剖面（剖面位置見(jiàn)圖6）Fig.7 Well transect of the Xixiangchi Formation in central and eastern Sichuan Basin（profile location shown in Fig.6）

6 儲(chǔ)集層主控因素

6.1 顆粒灘沉積組合對(duì)儲(chǔ)集層的差異控制作用

多期顆粒灘垂向疊置不僅能夠形成厚度較大的顆粒巖段，而且在海平面升降變化過(guò)程中，灘體易發(fā)生暴露遭受大氣淡水溶蝕，形成溶蝕孔洞。對(duì)研究區(qū)洗象池組不同顆粒灘沉積組合中的顆粒碳酸鹽巖物性統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，多期顆粒灘垂向疊置平均孔隙度為4.49%，物性最好，明顯優(yōu)于其他沉積組合（圖8－A，8－C）。此外，在GT2井洗象池組巖心中也可以見(jiàn)到，儲(chǔ)集層主要發(fā)育在多期顆粒灘垂向疊置組合中。分別對(duì)位于古隆起核部的AP1井、古隆起翼部的GT2井及臺(tái)洼中的WT1井統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，顆粒灘垂向疊置中的儲(chǔ)集層／顆粒灘值為89.7%，遠(yuǎn)大于顆粒灘—臺(tái)坪（混積潮坪）的33.7% 與湖—顆粒灘（—臺(tái)坪）的21.6%（表1；圖8－B）。因此，多期顆粒灘垂向疊置是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層發(fā)育的基礎(chǔ)。

表1 川中地區(qū)洗象池組不同顆粒灘沉積組合中的顆粒灘及儲(chǔ)集層厚度Table 1 Shoal and reservoir thicknesses of different types of shoal depositional combinations in the Xixiangchi Formation，central Sichuan Basin

圖8 川中地區(qū)洗象池組不同類(lèi)型顆粒灘沉積組合物性特征及顆粒灘中儲(chǔ)集層的比例Fig.8 Porosity and permeability characteristics and the reservoir proportions of different types of shoal depositional combinations in the Xixiangchi Formation，central Sichuan Basin

6.2 溶蝕作用對(duì)顆粒灘儲(chǔ)集層的差異控制作用

6.2.1 準(zhǔn)同生溶蝕作用

準(zhǔn)同生溶蝕作用對(duì)川中地區(qū)洗象池組儲(chǔ)集層的發(fā)育具有重要的影響，是大量溶蝕孔洞形成的關(guān)鍵。研究區(qū)洗象池組顆粒灘沉積期，水體整體較淺，單灘體易隨海平面暫時(shí)性相對(duì)下降而發(fā)生暴露，發(fā)生準(zhǔn)同生溶蝕作用。

準(zhǔn)同生溶蝕作用常具有組構(gòu)選擇性。在大氣淡水淋濾作用下，不穩(wěn)定礦物組分文石、高鎂方解石等發(fā)生溶解，從而導(dǎo)致其組成的顆粒及顆粒間先前形成的海底纖狀膠結(jié)物被溶蝕形成粒內(nèi)溶孔（圖2－F）、粒間溶孔等，巖心上可以見(jiàn)到針孔狀溶蝕孔隙（圖3－H）。當(dāng)暴露時(shí)間充足或位于微地貌高地的局部區(qū)域，也會(huì)形成非組構(gòu)選擇性溶蝕孔洞

（肖笛，2017），為后期流體滲濾提供了良好的通道。泥—粉晶白云巖中的石膏結(jié)核受大氣淡水的影響，發(fā)生溶蝕，形成膏模孔，后期多被瀝青和粒狀白云石所充填（圖2－G），也是準(zhǔn)同生溶蝕作用的一個(gè)識(shí)別特征。在鏡下薄片中還可以觀察到顆粒間發(fā)育等軸粒狀環(huán)顆粒邊緣膠結(jié)物（圖2－A），此類(lèi)膠結(jié)物多形成于壓實(shí)作用之前的淡水成巖環(huán)境（田艷紅等，2014；肖笛，2017），同樣表明了洗象池組顆粒灘沉積后受到了早成巖期大氣淡水的影響。

準(zhǔn)同生溶蝕作用形成的儲(chǔ)集層具有縱向差異性。由于海平面升降頻繁，準(zhǔn)同生溶蝕作用時(shí)間有限，每一期顆粒灘的巖溶作用只能達(dá)到一定深度。在溶蝕面之下，大氣淡水溶蝕作用強(qiáng)烈，可形成大量溶孔和溶洞，而在遠(yuǎn)離溶蝕面的下部顆粒灘，由于溶蝕作用相對(duì)較弱，溶蝕孔洞發(fā)育較少，以溶孔為主，從而呈現(xiàn)出顆粒灘旋回與孔洞發(fā)育程度、物性之間具有正相關(guān)關(guān)系的特征（肖笛，2017；楊威等，2020；周進(jìn)高等，2020）。通過(guò)對(duì)GT2井巖心研究發(fā)現(xiàn)，孔洞普遍發(fā)育于顆粒灘旋回的中上部，巖心孔隙度與滲透率變化具有明顯的旋回性（圖9），儲(chǔ)集層中溶蝕作用的發(fā)育與高頻海平面的變化密切相關(guān)，表現(xiàn)出準(zhǔn)同生溶蝕作用的特征。

6.2.2 表生巖溶作用

表生巖溶作用對(duì)川中地區(qū)洗象池組儲(chǔ)集層具有一定的改善作用。早期形成的溶蝕孔洞部分經(jīng)歷表生巖溶作用的改造，產(chǎn)生新的非組構(gòu)選擇性溶蝕孔洞。鉆井及巖石學(xué)證據(jù)如下：洗象池組在古隆起及周緣的鉆井中發(fā)現(xiàn)了井漏現(xiàn)象（石書(shū)緣等，2020）。GT2、AP1、MX23等井的巖心和薄片中可見(jiàn)溶塌角礫巖和垮塌充填物（谷明峰等，2020；李文正等，2020）。LZY野外剖面與GT2井巖心中發(fā)育了大量順層溶洞（圖3－B，3－F），鏡下可見(jiàn)受到重結(jié)晶作用影響的半自形—他形細(xì)晶白云石遭受溶蝕（圖2－D）。另外，洗象池組也可以觀察到少量花斑狀溶蝕孔洞（圖3－I），鏡下有時(shí)可見(jiàn)溶孔間充填被瀝青浸染的離散白云石砂（圖2－B），前人研究認(rèn)為花斑狀溶蝕現(xiàn)象也可作為表生巖溶的識(shí)別標(biāo)志之一（Baceta et al.，2007；金民東等，2014；肖笛，2017）。

加里東期晚幕的廣西運(yùn)動(dòng)使四川盆地構(gòu)造格局發(fā)生了重大的變化，盆地西部自中志留世開(kāi)始抬升剝蝕，到二疊紀(jì)才開(kāi)始接受沉積，暴露時(shí)間長(zhǎng)達(dá)120 Ma（金民東等，2014；代林呈等，2016；邢夢(mèng)妍等，2017），使得盆地西部洗象池組缺失或直接暴露。處于暴露剝蝕區(qū)磨溪地區(qū)的洗象池組遭受強(qiáng)烈的剝蝕及大氣淡水淋濾改造，巖溶作用強(qiáng)烈。位于暴露剝蝕區(qū)東部的埋藏區(qū)的地層，未直接暴露地表，但由于樂(lè)山—龍女寺古隆起的褶皺隆升，地層發(fā)生傾斜，大氣淡水經(jīng)暴露剝蝕區(qū)下滲，沿斜坡發(fā)生側(cè)向運(yùn)移，以順層流動(dòng)的方式沿?cái)嗔押蜏?zhǔn)同生期形成的高孔滲層流動(dòng)，對(duì)殘余粒間孔及準(zhǔn)同生溶蝕作用形成的溶蝕孔洞進(jìn)行改造。

研究發(fā)現(xiàn)，暴露區(qū)巖溶儲(chǔ)集層厚度大于顆粒灘厚度，發(fā)育 “非相控”型巖溶儲(chǔ)集層（表2；MX11井）。埋藏區(qū)巖溶儲(chǔ)集層主要發(fā)育于顆粒白云巖中，儲(chǔ)集層厚度具有隨顆粒灘厚度增大而增大的趨勢(shì)，靠近暴露剝蝕區(qū)儲(chǔ)集層厚度較小，遠(yuǎn)離暴露剝蝕區(qū)儲(chǔ)集層厚度較大（表2），主要發(fā)育 “相控”型巖溶儲(chǔ)集層。表明了在埋藏區(qū)表生巖溶作用也具有 “相控”的特征（圖10）。

在暴露剝蝕區(qū)及靠近暴露剝蝕區(qū)的鉆井（MX11、MX23、AP1、BL1、NC1）中，顆粒灘主要發(fā)育在地層的上部，且儲(chǔ)集層均發(fā)育在靠近地層頂部的顆粒灘中。儲(chǔ)集層中可見(jiàn)溶蝕孔洞被泥質(zhì)充填，具有表生巖溶作用的特征，但儲(chǔ)集層相較GT2井、LZY剖面等差。巖溶水沿斜坡從高勢(shì)區(qū)向低勢(shì)區(qū)流動(dòng)，離補(bǔ)給區(qū)更近的儲(chǔ)集層反而更差，從側(cè)面說(shuō)明表生巖溶作用對(duì)儲(chǔ)集層的改善作用有限，并非大規(guī)模溶蝕孔洞形成的關(guān)鍵。洗象池組顆粒灘單層薄，橫向連續(xù)性差，難以形成大套連續(xù)分布的灘體。臺(tái)坪亞相、湖亞相泥—粉晶白云巖巖性較為致密，對(duì)巖溶水具有一定的阻擋作用。大氣淡水經(jīng)暴露剝蝕區(qū)下滲，易沿顆粒灘較為發(fā)育的上部地層發(fā)生側(cè)向運(yùn)移，對(duì)埋藏區(qū)地層在準(zhǔn)同生期形成的溶蝕孔洞進(jìn)行改造。洗象池組下部顆粒灘發(fā)育相對(duì)較差，流體到達(dá)相對(duì)困難，導(dǎo)致下部顆粒灘受到表生巖溶的影響相對(duì)較小，溶蝕孔洞主要為準(zhǔn)同生期的產(chǎn)物（圖10－B）。

綜上，橫向上，準(zhǔn)同生溶蝕作用與表生巖溶作用均可以影響較大的范圍，至川中—川東分界——華鎣山斷裂（LZY）處亦可見(jiàn)到2種溶蝕作用的證據(jù)?？v向上，準(zhǔn)同生溶蝕作用是研究區(qū)洗象池組儲(chǔ)集層形成的主要建設(shè)性成巖作用，而表生巖溶作用主要改善了洗象池組上部顆粒灘的儲(chǔ)集性能（圖10－A，10－B）。

7 結(jié)論

1）川中地區(qū)洗象池組儲(chǔ)集層具有明顯的相控特征，儲(chǔ)集巖主要為顆粒白云巖。根據(jù)顆粒白云巖原始結(jié)構(gòu)保存程度，可將顆粒白云巖劃分為殘余顆粒白云巖和粉—細(xì)晶白云巖。儲(chǔ)集空間以粒間溶孔、晶間溶孔以及小型溶洞為主，儲(chǔ)集層整體呈現(xiàn)為低孔低滲的特征。

2）根據(jù)顆粒灘垂向演化特征，可在研究區(qū)洗象池組識(shí)別出湖—顆粒灘（—臺(tái)坪）、顆粒灘—臺(tái)坪（混積潮坪）、多期顆粒灘垂向疊置3種顆粒灘沉積組合，其中多期顆粒灘垂向疊置可形成厚度較大的顆粒巖段，其儲(chǔ)集層物性最好，厚度最大，是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層發(fā)育的基礎(chǔ)。平面上，多期顆粒灘垂向疊置主要發(fā)育于古隆起翼部且面向臺(tái)洼的區(qū)域，縱向上，多期顆粒灘垂向疊置主要發(fā)育于緩慢的海侵體系域與高位體系域中。

3）準(zhǔn)同生溶蝕作用是川中地區(qū)洗象池組儲(chǔ)集層形成的主要建設(shè)性成巖作用，表生巖溶作用主要對(duì)準(zhǔn)同生期形成的溶蝕孔洞疊加改造，進(jìn)一步改善了儲(chǔ)集層儲(chǔ)集性能。