塔里木和四川盆地白云巖規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成與發(fā)育控制因素

喬占峰，張哨楠，沈安江，佘 敏，黃理力，李文正，邵冠銘，戴傳瑞

（1. 西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610500； 2. 中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院，浙江 杭州 310023；3. 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，浙江 杭州 310023）

全球碳酸鹽巖中油氣資源約一半以上儲(chǔ)存于白云巖中，北美地區(qū)更達(dá)到80%以上［1］，國(guó)內(nèi)勘探實(shí)踐也揭示深層碳酸鹽巖油氣儲(chǔ)層主要發(fā)育于白云巖地層中［2］，前人對(duì)白云巖提出多種成因模式并被證實(shí)［3］，如蒸發(fā)泵［4］、海水［5］、滲透回流［6］、埋藏［7］、熱液［8-9］和微生物白云石化作用［10］等，雖仍有很多機(jī)理問(wèn)題有待解決，已可對(duì)大多數(shù)白云巖形成和分布進(jìn)行解釋［11］。

然而，并非所有白云巖都可構(gòu)成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層［3］，更關(guān)鍵的問(wèn)題是預(yù)測(cè)規(guī)模優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層的分布［3，12-13］。近年的勘探面臨的問(wèn)題是即使鉆遇厚層白云巖，也存在有效儲(chǔ)層占比低、儲(chǔ)層質(zhì)量不高的風(fēng)險(xiǎn)。白云巖儲(chǔ)層作為深層油氣勘探的主要對(duì)象，埋藏深、投資大，要求兼具規(guī)模性和優(yōu)質(zhì)性，因此亟待深化白云巖儲(chǔ)層規(guī)?；蛢?yōu)質(zhì)化發(fā)育控制因素認(rèn)識(shí)。

Sun（1995）梳理全球64 個(gè)實(shí)例指出白云巖儲(chǔ)層主要發(fā)育于環(huán)潮坪環(huán)境、潮坪或潟湖相關(guān)的潮下碳酸鹽巖、蒸發(fā)巖相關(guān)的潮下碳酸鹽巖、以及臺(tái)緣建隆或斷裂帶相關(guān)的無(wú)蒸發(fā)巖碳酸鹽巖層序等四種背景［12］。國(guó)內(nèi)學(xué)者以白云巖成因?yàn)榛A(chǔ)指出塔里木、四川和鄂爾多斯盆地發(fā)育薩布哈白云巖儲(chǔ)層、滲透回流白云巖儲(chǔ)層、埋藏白云巖儲(chǔ)層、熱液白云巖儲(chǔ)層和構(gòu)造裂縫型白云巖儲(chǔ)層等［14-15］，除熱液和構(gòu)造裂縫型白云巖儲(chǔ)層受斷裂控制外，都具明顯的相控性［16-18］。但勘探實(shí)踐揭示有利相帶并不總發(fā)育規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，白云巖儲(chǔ)層規(guī)模化、優(yōu)質(zhì)化發(fā)育的控制因素仍有待進(jìn)一步研究。

本文通過(guò)對(duì)塔里木和四川盆地典型儲(chǔ)層實(shí)例解剖，提出白云石化作用發(fā)生階段和溶蝕作用改造是白云巖儲(chǔ)層規(guī)?；蛢?yōu)質(zhì)化發(fā)育的關(guān)鍵要素，在此基礎(chǔ)上對(duì)規(guī)模優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)律進(jìn)行了探討，對(duì)于深層儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)具有指導(dǎo)意義。

1 準(zhǔn)同生云化作用對(duì)儲(chǔ)層規(guī)模化發(fā)育的重要性

云化作用對(duì)白云巖儲(chǔ)層孔隙的貢獻(xiàn)一直存在爭(zhēng)議，經(jīng)歷了“增孔論”［19-20］和“減孔論”［13］之爭(zhēng)后，Warren指出受原始沉積組構(gòu)和云化流體量控制云化作用可增孔、減孔或保存孔隙［3］。國(guó)內(nèi)學(xué)者更強(qiáng)調(diào)云化作用對(duì)早期基質(zhì)孔隙的保存作用［2，15，21］，但云化作用在何種情況下保存孔隙未有深入分析。

通過(guò)重點(diǎn)實(shí)例解剖，認(rèn)識(shí)到早期基質(zhì)孔是白云巖儲(chǔ)層規(guī)?；l(fā)育的基礎(chǔ)，云化作用發(fā)生階段是影響基質(zhì)孔埋藏演化與保存的關(guān)鍵因素。云化作用對(duì)碳酸鹽巖礦物造成的最大轉(zhuǎn)變是埋藏期抗壓溶能力增強(qiáng)，減少源內(nèi)膠結(jié)物，且可發(fā)生在多個(gè)成巖階段［3］，因此云化作用發(fā)生階段的不同將影響孔隙演化走向，發(fā)生越早越有利于準(zhǔn)同生期形成孔隙的保存，延遲發(fā)生會(huì)由于壓實(shí)或壓溶作用的發(fā)生而導(dǎo)致早期基質(zhì)孔的大量損失；成巖后期的云化作用則多表現(xiàn)為對(duì)孔隙的破壞性充填。

1.1 （準(zhǔn)）同生期云化作用的孔隙保存效應(yīng)

（準(zhǔn)）同生期云石作用有微生物、海水和蒸發(fā)泵云化作用［3］，可將沉積物在（準(zhǔn)）同生期轉(zhuǎn)換為白云巖，提高基質(zhì)孔的抗壓能力，以塔里木盆地柯坪-巴楚地區(qū)下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組微生物白云巖為例。

柯坪-巴楚地區(qū)肖爾布拉克組發(fā)育大規(guī)模的微生物白云巖［22］，包括：構(gòu)成微生物丘的凝塊石白云巖和藻格架白云巖（圖1a），構(gòu)成砂屑灘的粘結(jié)藻砂屑白云巖（圖1b），以及構(gòu)成灘坪體系的藻砂屑白云巖和泡沫綿白云巖（圖1c）［22］。其中，藻格架白云巖、藻砂屑白云巖和泡沫綿白云巖為主要儲(chǔ)集巖，發(fā)育格架孔（孔洞）、粒間孔和窗格孔等，平均孔隙度為2.32 %~5.5%，最大超10%，儲(chǔ)集性能好（圖2）。中緩坡丘灘復(fù)合體整體構(gòu)成塊狀儲(chǔ)層，帶狀分布，丘灘復(fù)合體背側(cè)的灘坪相泡沫綿白云巖儲(chǔ)層厚約30 m 左右，橫向延伸超30 km，具有較好的規(guī)模性［22］。

分析顯示，該類巖石能發(fā)育規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層與云化作用發(fā)生較早不無(wú)關(guān)系。露頭和薄片顯示，白云巖組構(gòu)與微生物生長(zhǎng)活動(dòng)密切相關(guān)，地球化學(xué)上表現(xiàn)出有序度低（0.4~0.6）、碳同位素值偏正（δ13C ＜2 ‰）、氧同位素值略偏負(fù)（δ180 =0~-4‰），為同沉積期微生物白云石化作用［23］。也就是說(shuō)，在格架孔、粒間孔以及窗格孔形成的同時(shí)，巖石同步經(jīng)歷云化作用，致使埋藏期具有較強(qiáng)的抗壓實(shí)能力。因此盡管格架孔寬高比大（圖1a）、窗格孔遠(yuǎn)大于顆粒組構(gòu)（圖1c），經(jīng)歷長(zhǎng)期埋藏演化后，仍未見(jiàn)顯著的壓實(shí)減孔現(xiàn)象。云化作用發(fā)生較早是該類儲(chǔ)層規(guī)模優(yōu)質(zhì)發(fā)育的關(guān)鍵。

圖1 白云石化作用階段對(duì)孔隙演化影響典型照片F(xiàn)ig.1 Micrographs showing the influence of dolomitization on pore evolution

1.2 白云石化作用滯后對(duì)孔隙損失的影響

白云石化作用可在沉積物進(jìn)入淺埋藏期后發(fā)生，如滲透回流白云石化作用［3］。該階段上覆沉積物厚度加大，在云化改造前經(jīng)受較強(qiáng)的膠結(jié)或壓實(shí)作用改造，致使孔隙損失嚴(yán)重，以塔中地區(qū)肖爾布拉克組為例。

塔中地區(qū)肖爾布拉克組沉積期位于塔西南古隆起北斜坡，呈“平臺(tái)”地形特點(diǎn)，面積達(dá)數(shù)百平方公里［22］。肖爾布拉克組主要由晶粒白云巖構(gòu)成（圖1d），恢復(fù)原巖結(jié)構(gòu)后可知為鮞粒白云巖（圖1e），厚53 m，占地層厚度近80%，頂部覆蓋泥質(zhì)泥晶云巖。鮞粒白云巖發(fā)育粒間孔為主（圖1e），少量鑄?？缀蜕俭w腔孔。儲(chǔ)層孔隙度主要分布于2%~4%，最大4.8%，平均孔隙度為2.4 %，物性總體偏差。測(cè)井解釋顯示幾無(wú)Ⅰ類儲(chǔ)層發(fā)育，Ⅱ類儲(chǔ)層在鮞粒云巖段占比小于10%。大規(guī)模的鮞灘沉積本具有發(fā)育規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的潛力，但鉆探結(jié)果顯示儲(chǔ)層質(zhì)量差、不具規(guī)模性。分析顯示與白云石化作用發(fā)生相對(duì)較晚有關(guān)。

巖石學(xué)和地球化學(xué)以及巖相發(fā)育特征揭示該區(qū)肖爾布拉克組鮞粒白云巖形成于淺埋藏期滲透回流白云石化作用，有3 個(gè)方面依據(jù)：①薄片觀察顯示鮞粒白云巖中鮞粒間多為線接觸（如圖1e），且膠結(jié)物與鮞粒陰極發(fā)光相同（圖1f 和g），反映在白云石化作用之前，已經(jīng)歷較強(qiáng)的膠結(jié)和壓實(shí)作用；②地球化學(xué)上，鮞粒白云巖有序度高（0.8~1.0）、碳和氧同位素值弱偏負(fù)（δ13C=0~-0.5‰；δ180 =-7‰~-5‰）、較高錳和低鍶含量（Mn 含量＞200 10-6，Sr 含量＜100 10-6）、鍶同位素接近海水值、稀土配分同海水，代表淺埋藏成巖環(huán)境；③分布上，鮞粒白云巖發(fā)育于塔中平臺(tái)區(qū)，北鄰滿加爾洼陷，南接塔西南古隆起，靠近古隆起處潮坪相泥質(zhì)泥晶云巖比例升高，滿足滲透回流發(fā)育的背景。

圖2 塔里木盆地蘇蓋特剖面肖爾布拉克組沉積儲(chǔ)層綜合柱狀圖Fig.2 Sedimentary reservoir column of Xiaoerbulake Formation on Sugaite outcrop，Tarim Basin

由于白云石化作用發(fā)生較晚，鮞粒抗壓實(shí)能力弱，更長(zhǎng)時(shí)間的膠結(jié)和壓實(shí)改造導(dǎo)致孔隙度顯著降低（圖1e）。面孔率統(tǒng)計(jì)可知，由于淺埋藏壓實(shí)和膠結(jié)作用導(dǎo)致的粒間孔減小量近15%，顯著降低儲(chǔ)層質(zhì)量。

更有甚者，由于白云石化作用缺位導(dǎo)致鮞灘儲(chǔ)層孔隙幾乎完全損失，如四川盆地齊岳山剖面飛仙關(guān)組。該剖面發(fā)育厚達(dá)30 m、側(cè)向延伸15 km 的鮞灘沉積［24］，由于未經(jīng)歷白云石化作用改造，粒間孔被完全充填，表現(xiàn)為兩種形式：一種是鮞粒經(jīng)滲流帶大氣水膠結(jié)物固化后，粒間孔被埋藏期壓溶作用產(chǎn)生的方解石完全充填（圖1h）；另一種是鮞粒未發(fā)生暴露，海底膠結(jié)后進(jìn)入埋藏期發(fā)生塑性變形，導(dǎo)致粒間孔完全損失（圖1i）。反面上證明了白云石化作用缺位，導(dǎo)致厚達(dá)數(shù)十米的鮞?；?guī)r基本不發(fā)育儲(chǔ)層（圖3）。

圖3 四川盆地齊岳山剖面飛仙關(guān)組上段沉積儲(chǔ)層綜合柱狀圖Fig.3 Sedimentary reservoir column of the upper Feixianguan Foramtion on Qiyueshan outcrop，Sichuan Basin

1.3 埋藏期白云石化作用對(duì)孔隙演化的兩面性

埋藏期云化作用對(duì)孔隙演化的影響受原巖性質(zhì)控制，以塔里木盆地永安壩剖面下奧陶統(tǒng)蓬萊壩組為例。

永安壩剖面位于巴楚隆起西緣，蓬萊壩組中部發(fā)育厚度約200 m 的白云巖，夾少量灰?guī)r，橫向延伸可達(dá)上百公里［25］，規(guī)模較大。白云巖以晶粒白云巖為主，夾少量疊層石云巖。細(xì)中晶白云巖晶間孔和晶間溶孔發(fā)育（圖4a，b），孔隙度可達(dá)10.42 %，平均孔隙度4.23 %，最大滲透率337.83×10-3μm2，平均滲透率15.34×10-3μm2，可構(gòu)成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層；粗晶白云巖和粉細(xì)晶白云巖基質(zhì)孔隙欠發(fā)育（圖4c），基本不構(gòu)成有效儲(chǔ)層。構(gòu)成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的細(xì)中晶白云巖僅占白云巖段約30 %，占比近40 %的粗晶白云巖儲(chǔ)層相對(duì)欠發(fā)育，不同類型白云巖發(fā)育儲(chǔ)層的潛力差異與白云石形成過(guò)程有關(guān)。

蓬萊壩組白云巖一直被認(rèn)為是埋藏白云巖成因［25］，但巖石學(xué)和地球化學(xué)分析顯示其并非埋藏期一次性形成，至少存在兩種成因：①準(zhǔn)同生期形成的白云巖在埋藏期進(jìn)一步重結(jié)晶而成（稱為Ⅰ型埋藏白云巖），主要為中-細(xì)晶白云巖；②灰?guī)r在埋藏期直接交代而成（稱為Ⅱ型埋藏白云巖），主要為粗晶白云巖。兩種白云巖具相似的地球化學(xué)特征，隨有序度升高，具氧同位素值降低、鍶同位素值升高、鍶含量降低、錳含量升高的趨勢(shì)，代表典型的埋藏白云巖特征［26］，揭示兩種白云巖最后的云化流體來(lái)源可能一致。但巖石學(xué)上兩種白云巖存在顯著的差別：Ⅰ型埋藏白云巖的白云石排列明顯受原巖組構(gòu)控制（圖4a，b），揭示其經(jīng)歷埋藏云化之前已經(jīng)是白云石，埋藏云化導(dǎo)致了先期白云石的重結(jié)晶，因此晶體排列受原巖組構(gòu)控制；而Ⅱ型埋藏白云巖的白云石不受先期組構(gòu)約束，晶體內(nèi)部見(jiàn)顆粒結(jié)構(gòu)（圖4c），白云石化始自于殘留粒間孔或縫合線（如圖4d），且原顆粒和膠結(jié)物陰極發(fā)光特征均一，代表埋藏期顆粒灰?guī)r被白云石直接交代而成。

圖4 埋藏白云巖典型照片F(xiàn)ig.4 Typical micrographs of dolomites in burial

盡管兩種白云巖初始都為顆粒沉積物，但由于云化作用過(guò)程不同導(dǎo)致白云巖結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)層物性差異（如圖5）。Ⅰ型埋藏白云巖在埋藏云化作用改造前已經(jīng)歷了準(zhǔn)同生云化作用，粒間孔和粒內(nèi)溶孔得以較大程度的保存，并且在經(jīng)歷埋藏云化后仍得以繼承，只是形態(tài)上轉(zhuǎn)變?yōu)榫чg（溶）孔（圖5）。相比之下，Ⅱ型埋藏白云巖主要表現(xiàn)為對(duì)先期顆?；?guī)r殘留孔隙的充填作用（圖5），造成原儲(chǔ)層規(guī)模的減小。

相似特征見(jiàn)于川西北地區(qū)棲霞組，細(xì)中晶白云巖中以晶間孔和晶間溶孔為主要儲(chǔ)集空間［27］，但恢復(fù)原巖結(jié)構(gòu)后可知晶間溶孔是繼承自原粒內(nèi)溶孔和粒間溶孔（圖4e，f），屬Ⅰ型埋藏白云巖，儲(chǔ)層主體主要由于經(jīng)歷了早期白云石化作用而繼承自準(zhǔn)同生期形成的孔隙，并非由埋藏白云石化作用直接形成。

實(shí)例對(duì)比分析可知，規(guī)模白云巖儲(chǔ)集層孔隙的主體是繼承自早期基質(zhì)孔隙，早期云化作用是基質(zhì)孔隙能否保存的關(guān)鍵，是白云巖儲(chǔ)集層規(guī)?；l(fā)育的保證。（準(zhǔn)）同生期白云巖即使經(jīng)歷埋藏期白云石化作用改造，也多表現(xiàn)為白云石的重結(jié)晶和孔隙類型的轉(zhuǎn)換，對(duì)儲(chǔ)層物性的影響有限。而如果未經(jīng)歷（準(zhǔn)）同生云化作用的孔隙性灰?guī)r，埋藏期云化交代作用更多是表現(xiàn)為對(duì)孔隙的充填破壞，會(huì)顯著影響原儲(chǔ)層的規(guī)模性?？傊?，（準(zhǔn)）同生云化作用是白云巖儲(chǔ)層規(guī)模化發(fā)育的關(guān)鍵因素。

圖5 埋藏白云石化路徑對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育的控制模式Fig.5 Control model of dolomitization in burial on reservoir development

2 溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層優(yōu)質(zhì)化發(fā)育的必要性

雖然不排除白云石化作用可形成部分孔隙，但其不足以直接形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，均需溶蝕作用改造以提升其儲(chǔ)層質(zhì)量，其中準(zhǔn)同生和表生溶蝕作用是重要機(jī)制。

2.1 準(zhǔn)同生溶蝕對(duì)儲(chǔ)層物性優(yōu)化起決定性作用

準(zhǔn)同生溶蝕改造對(duì)儲(chǔ)層物性的優(yōu)化起決定性作用，以魚洞梁剖面下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組為例。

魚洞梁剖面位于川西北地區(qū)江油市境內(nèi)，處于“開(kāi)江梁平”海槽西側(cè)臺(tái)地邊緣，儲(chǔ)層發(fā)育于飛仙關(guān)組二段上部，儲(chǔ)集巖主要有鮞粒白云巖、晶粒白云巖和藻紋層白云巖。其中鮞粒白云巖以鑄?？缀土ｉg孔為主要儲(chǔ)集空間，少量膏?？祝▓D6a，b），孔隙度最大可達(dá)27%，滲透率可達(dá)50×10-3μm2［28］，受孔隙類型變化控制，滲透率垂向上呈旋回性變化，粒間孔為主的鮞粒云巖比粒內(nèi)溶孔為主的鮞粒云巖滲透率更高［28］。藻紋層白云巖以發(fā)育孤立的窗格孔和鮞粒鑄?？诪橹鳎▓D6c），為高孔低滲。晶粒白云巖由80~100 μm的自形白云石晶體構(gòu)成，以晶間孔為主，孔隙度可達(dá)23%，滲透率達(dá)22×10-3μm2，孔滲相關(guān)性好。儲(chǔ)層段中鮞粒云巖儲(chǔ)層占比可達(dá)90 %。同類型儲(chǔ)層沿所在臺(tái)緣同層位還發(fā)現(xiàn)了龍崗和元壩等大型氣田，為典型的規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，為白云石化作用和溶蝕作用相匹配的結(jié)果。

圖6 四川和塔里木盆地白云巖溶蝕改造典型照片F(xiàn)ig.6 Typical micrographs showing the features of dolomite dissolution in the Sichuan and Tarim Basins

首先，薄片觀察可知儲(chǔ)層段粒間孔和早期的粒內(nèi)溶孔和膏?？谆救康玫奖Ａ?，未經(jīng)歷強(qiáng)烈的壓實(shí)壓溶改造，而飛二段下部鮞粒灰?guī)r則膠結(jié)致密，僅發(fā)育少量孤立粒內(nèi)溶孔，不構(gòu)成有效儲(chǔ)層，揭示了準(zhǔn)同生期白云石化作用發(fā)揮了重要作用。

對(duì)于飛二段白云巖的白云石化作用機(jī)制，前人多認(rèn)為是滲透回流模式［29-32］，但該模式更適用于海槽東側(cè)臺(tái)地邊緣。沿海槽西側(cè)臺(tái)地邊緣發(fā)育的鮞灘復(fù)合體規(guī)模相對(duì)東側(cè)臺(tái)緣較?。?8-29］，臺(tái)內(nèi)缺乏大規(guī)模膏鹽巖，不利于滲透回流白云石化作用發(fā)生，分析認(rèn)為是潮汐泵吸作用下的海水白云石化作用［28］，依據(jù)有四：①為開(kāi)闊臺(tái)地，臺(tái)內(nèi)未受限，不具備滲透回流的海水濃度差；②沉積學(xué)和巖石學(xué)特征揭示旋回上部鮞灘中夾數(shù)層潮坪相藻紋層白云巖和晶粒白云巖，且鮞粒白云巖中可見(jiàn)長(zhǎng)方形的膏?？?，指示可能為蒸發(fā)泵成因；③地球化學(xué)上，有序度低（0.58）、碳同位素值弱偏正（δ13C=1.88‰）、氧同位素值弱偏負(fù)（δ180 =-3.22‰）、略高鍶含量（180 10-6）、鍶同位素值（0.707 5），指示為準(zhǔn)同生期蒸發(fā)環(huán)境；④開(kāi)闊臺(tái)地背景下臺(tái)地邊緣上的潮坪環(huán)境，在潮汐或蒸發(fā)泵吸作用下，可驅(qū)動(dòng)淺層海水而使沉積物發(fā)生白云石化作用［33-35］。巖石學(xué)證據(jù)也揭示白云石化作用發(fā)生較早，典型現(xiàn)象包括：①準(zhǔn)同生期巖溶系統(tǒng)為滲流白云石粉屑充填［36-37］；②鮞?？字芫壍牡群癍h(huán)邊膠結(jié)物均已完全云化；③充填于鮞模孔內(nèi)的細(xì)粒白云石晶體構(gòu)成了示頂?shù)讟?gòu)造；④高頻層序格架內(nèi)尚有灰?guī)r層夾于白云巖之中［28］。以上均符合潮汐泵吸作用下的海水白云石化作用的解釋，發(fā)生于（準(zhǔn)）同生階段，有利于對(duì)孔隙的保存。

此外，誠(chéng)然白云石化作用對(duì)儲(chǔ)層孔隙保存發(fā)揮了重要作用，但不足以決定儲(chǔ)層的規(guī)模優(yōu)質(zhì)發(fā)育，層序界面相關(guān)的準(zhǔn)同生期溶蝕作用發(fā)揮了關(guān)鍵性作用。

孔隙類型及與層序的密切關(guān)系揭示準(zhǔn)同生溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層質(zhì)量提升的貢獻(xiàn)非常大。盡管現(xiàn)今儲(chǔ)層段孔隙度大于2%的儲(chǔ)層占比可高達(dá)90%，但以原生粒間孔為主的儲(chǔ)層段占比僅約50%，溶蝕作用形成的粒內(nèi)溶孔和膏?？自趦?chǔ)層中占有重要地位。結(jié)合高頻層序分析可知儲(chǔ)層段發(fā)育多個(gè)溶蝕段和方解石膠結(jié)段，為鮞灘在層序界面處暴露發(fā)生溶蝕作用，溶蝕物質(zhì)向下運(yùn)移到滲透率低的藻紋層云巖中發(fā)生沉淀的結(jié)果。由于藻紋層云巖的遮擋作用，導(dǎo)致其下部的鮞粒云巖溶蝕改造相對(duì)較弱，物性明顯較上部鮞粒云巖儲(chǔ)層更差［28］。統(tǒng)計(jì)顯示早期接受溶蝕改造與未接受溶蝕改造的儲(chǔ)層孔隙度差可達(dá)8%，顯示了層序界面相關(guān)溶蝕作用改造對(duì)于提升儲(chǔ)層物性和規(guī)模性的重要意義。

2.2 表生溶蝕可顯著改善白云巖儲(chǔ)層物性

表生期大氣水溶蝕作用可改善白云巖儲(chǔ)層物性，以英買32井區(qū)白云巖潛山儲(chǔ)層為例。

英買32 井區(qū)潛山主體為寒武系-奧陶系白云巖，上覆下白堊統(tǒng)卡普沙良群泥巖，經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)期的暴露溶蝕改造。潛山區(qū)儲(chǔ)集巖主要為晶粒云巖（圖6d，e），孔隙以晶間孔、晶間溶孔和溶蝕孔洞為主。原巖結(jié)構(gòu)恢復(fù)可知，晶間孔/晶間溶孔主要繼承自粒間溶孔（圖6e）。溶蝕孔洞直徑分布于2~6 mm，明顯大于巖石組構(gòu)，表現(xiàn)出沿層理和溶縫呈串珠狀分布的特點(diǎn)（圖6f），為表生巖溶作用對(duì)先期基質(zhì)孔隙擴(kuò)溶而成。

取心段統(tǒng)計(jì)顯示，孔洞發(fā)育段面洞率一般在3 %~12 %，實(shí)測(cè)孔隙度范圍0.81 %~12.80 %，平均孔隙度2.82 %；基質(zhì)滲透率分布范圍（0.009~57.600）×10-3μm2，平均滲透率為5.030×10-3μm2，明顯優(yōu)于基質(zhì)孔段。測(cè)井解釋結(jié)果揭示，白云巖潛山儲(chǔ)集層在不整合面以下50 m 范圍內(nèi)溶蝕孔洞集中發(fā)育（圖7），為油氣主要產(chǎn)出層段，受不整合面控制的特征明顯。

圖7 塔里木盆地英買32井區(qū)潛山儲(chǔ)層孔隙度分布（紅線表示溶蝕孔洞集中發(fā)育段底界）Fig.7 Porosity distribution of buried-hill reservoirs in Well Yingmai 32，Tarim Basin（the red line representing the bottom of intensive development of dissolved pores and vugs）

磨溪?dú)馓锵潞浣y(tǒng)龍王廟組也顯示，孔洞發(fā)育段厚度與油氣產(chǎn)能關(guān)系密切（圖8），靠近不整合面處孔洞發(fā)育段產(chǎn)能最高，與英買32 井區(qū)開(kāi)發(fā)特征一致，揭示潛山巖溶改造對(duì)于白云巖儲(chǔ)層物性改善的重要性。

圖8 四川盆地磨溪?dú)馓稞埻鯊R組孔洞段發(fā)育厚度與產(chǎn)量關(guān)系Fig.8 Histogram showing the relationship between the thickness of vuggy section and production of the Longwangmiao Formation in Moxi gas field，Sichuan Basin

此外，白云巖潛山儲(chǔ)層受先期儲(chǔ)層孔隙發(fā)育程度的控制明顯。溶蝕孔洞富集帶主要集中在原孔隙較發(fā)育的層段，而原先較致密的層段，在暴露溶蝕改造后仍較致密。英買32 井區(qū)的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀已證實(shí)，潛山區(qū)仍存在眾多低滲隔擋層影響流體流動(dòng)，而這些低滲層均為致密泥粉晶白云巖，先期孔隙即欠發(fā)育。

另外，除準(zhǔn)同生和表生大氣水溶蝕作用外，埋藏?zé)嵋夯顒?dòng)、TSR（硫酸鹽熱化學(xué)還原反應(yīng)）以及構(gòu)造活動(dòng)也可以造成儲(chǔ)層質(zhì)量的局部改善［15，17-18］，如普光氣田飛仙關(guān)組、中古9 井蓬萊壩組、川西北棲霞組-茅口組［27，38］等，但也常造成孔隙的充填破壞，如塔東地區(qū)鷹山組，與成巖體系開(kāi)放狀態(tài)、流體性質(zhì)等因素有關(guān)，可構(gòu)成規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成的補(bǔ)充條件。需要指出的是，雖然埋藏溶蝕可形成一定量的新增孔隙，但多表現(xiàn)出以構(gòu)造或斷裂產(chǎn)生孔隙空間為主，埋藏溶蝕改造的新增孔隙量有待進(jìn)一步厘定，同時(shí)埋藏溶蝕也表現(xiàn)出受先期儲(chǔ)層的控制，一定程度上具有相控性，前人已多有論述，此處不再贅述。

3 云化作用與溶蝕作用匹配性及規(guī)模優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)律

前述可知，盡管溶蝕作用可新增大量溶孔和溶蝕孔洞，是保證儲(chǔ)層優(yōu)質(zhì)性的重要因素，但如果未經(jīng)云化作用及時(shí)保護(hù)的話，孔隙在埋藏期也難以幸存。因此，規(guī)模優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)鍵在于溶蝕作用和云化作用的匹配性，存在三種地質(zhì)過(guò)程：（準(zhǔn)同生）云化伴生溶蝕型、埋藏云化繼承型和后生溶蝕改造型（圖9）。

3.1 （準(zhǔn)同生）云化伴生溶蝕型及有利發(fā)育背景

云化伴生溶蝕型，指經(jīng)微生物、海水或蒸發(fā)泵等準(zhǔn)同生云化作用改造的同時(shí)，或稍后經(jīng)歷了層序界面相關(guān)的準(zhǔn)同生溶蝕作用改造。準(zhǔn)同生溶蝕作用配合云化作用使得在原生孔基礎(chǔ)上形成更多次生孔隙，并在埋藏期得以保存（圖9a—d）。

圖9 云化作用與溶蝕作用匹配關(guān)系及其對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育控制模式（以高能灘背景為例）Fig.9 Schematic diagram showing the coupling of dolomitization with dissolution and its control on reservoir development（a case study on high?energy shoal facies）

該類儲(chǔ)層的規(guī)模優(yōu)質(zhì)發(fā)育主要受影響準(zhǔn)同生云化作用和溶蝕作用發(fā)生的因素控制：①古地理與古地貌背景——臺(tái)地邊緣和較穩(wěn)定的繼承性古隆起頂部等高地形背景的礁/丘/灘相和潮坪相；②海平面下降背景——二級(jí)層序高位域內(nèi)的三級(jí)層序高位域中、后期。在二級(jí)旋回高位域內(nèi)的三級(jí)高位域期間，海平面以穩(wěn)定下降為主旋律，在臺(tái)地邊緣和繼承性古隆起頂部，海平面傾向于較長(zhǎng)期保持在礁/丘/灘相或潮坪相附近，受潮汐和蒸發(fā)作用影響，準(zhǔn)同生云化作用易于大規(guī)模發(fā)生，并在層序末期易受強(qiáng)烈溶蝕作用改造，形成規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。臺(tái)地邊緣實(shí)例：四川盆地魚洞梁剖面飛仙關(guān)組［28］、龍崗氣田飛仙關(guān)組、高磨地區(qū)燈影組臺(tái)緣帶；繼承性古隆起實(shí)例如柯坪-巴楚地區(qū)肖爾布拉克組和蜀南地區(qū)嘉陵江組二段［39］。相比之下，二級(jí)層序海侵體系域以海平面上升為主，臺(tái)緣礁以加積為主，高位域晚期可在礁蓋發(fā)生海水云化和溶蝕作用，發(fā)育白云巖儲(chǔ)層，但規(guī)模相對(duì)較小，如龍崗氣田長(zhǎng)興組。

此外，齊岳山剖面飛仙關(guān)組和塔中地區(qū)肖爾布拉克組鮞灘白云石化作用缺席或滯后且孔隙欠發(fā)育的原因可能與其無(wú)伴生微生物巖發(fā)育相關(guān)，與之相對(duì)應(yīng)的齊岳山剖面飛仙關(guān)組下部［24］和巴楚地區(qū)肖爾布拉克組［22］，微生物巖發(fā)育部位均不同程度發(fā)育準(zhǔn)同生期白云石化作用，且孔隙較發(fā)育，揭示微生物作用可能對(duì)于該類規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育具有一定的控制作用。

3.2 埋藏云化繼承型及有利發(fā)育背景

埋藏云化繼承型，主要指滲透回流和Ⅰ型埋藏云化等淺埋藏階段云化作用發(fā)生晚于孔隙主要形成時(shí)期，該階段云化作用主要貢獻(xiàn)是及時(shí)發(fā)生以盡可能多地保存先期孔隙，作用過(guò)程中可將部分粒內(nèi)或粒間孔轉(zhuǎn)換為晶間（溶）孔，該類儲(chǔ)層的規(guī)模優(yōu)質(zhì)發(fā)育受沉積背景和構(gòu)造/埋藏史控制（圖9e，f）。

沉積背景決定基質(zhì)孔發(fā)育程度和淺埋藏云化前溶蝕強(qiáng)度，有利背景主要為海平面下降背景下伴生規(guī)模蒸發(fā)巖發(fā)育的高能丘-灘帶，典型案例有羅家寨氣田飛仙關(guān)組和塔東地區(qū)中、上寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶等。先期孔隙發(fā)育程度的差異在經(jīng)歷了云化后仍然存在較大的差異，如同為滲透回流型白云巖儲(chǔ)層的羅家寨氣田飛仙關(guān)組和塔中地區(qū)肖爾布拉克組，前者沉積于海平面下降旋回的臺(tái)地邊緣，經(jīng)歷了強(qiáng)烈的暴露溶蝕改造，粒間和粒內(nèi)溶孔大規(guī)模發(fā)育，在滲透回流云化改造后，孔隙得以繼承；而后者沉積于二級(jí)海平面上升階段的緩坡背景，海平面下降幅度有限，暴露弱，次生孔隙欠發(fā)育。另外，伴生大規(guī)模蒸發(fā)巖的背景可能由于富鎂流體規(guī)模大、運(yùn)移速率快，云化作用發(fā)生時(shí)間相對(duì)較早、速率更快，更有利于孔隙保存。

構(gòu)造/埋藏史是決定淺埋藏云化發(fā)生階段和部位及云化前壓實(shí)壓溶強(qiáng)度的重要因素。擠壓或推覆構(gòu)造活動(dòng)是驅(qū)動(dòng)埋藏富鎂流體運(yùn)移的重要機(jī)制，有利于淺埋藏云化作用發(fā)生，這種情況下有利儲(chǔ)層發(fā)育于先期準(zhǔn)同生云化發(fā)生的相帶，形成Ⅰ型埋藏白云巖，如川西北棲霞組-茅口組和柯坪-巴楚地區(qū)、塔北南緣及塔中北部等地區(qū)的蓬萊壩組。如未發(fā)生準(zhǔn)同生或淺埋藏云化改造，經(jīng)長(zhǎng)期的埋藏配合較強(qiáng)的構(gòu)造擠壓將導(dǎo)致強(qiáng)烈的壓實(shí)壓溶改造，致使先期基質(zhì)孔大量減少，不利于規(guī)模儲(chǔ)層發(fā)育。

3.3 后生溶蝕改造型及有利發(fā)育背景

后生溶蝕改造型，指熱液或表生巖溶改造先期白云巖儲(chǔ)層而形成，嚴(yán)格意義上已與云化作用無(wú)關(guān)。熱液改造型儲(chǔ)層主要表現(xiàn)為斷控，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層沿?cái)嗔逊植?，呈柵狀?guī)模發(fā)育；表生巖溶改造型儲(chǔ)層主要受不整合面控制，但都表現(xiàn)出受先期儲(chǔ)層的強(qiáng)烈控制（圖9g，h）。如川西北棲霞組，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的順層性熱液改造，儲(chǔ)層除了受斷控還受相控，熱液改造使儲(chǔ)層規(guī)模更大。白云巖潛山儲(chǔ)層的質(zhì)量和規(guī)模與先期儲(chǔ)層發(fā)育程度密切相關(guān)，先期儲(chǔ)層經(jīng)不整合面巖溶改造后，儲(chǔ)層質(zhì)量更優(yōu)，如英買32 井區(qū)。若白云巖潛山以孔隙欠發(fā)育的泥粉晶白云巖為主，即使經(jīng)歷了長(zhǎng)期的暴露溶蝕，儲(chǔ)層質(zhì)量也較差；熱液改造背景下如果先期儲(chǔ)層不發(fā)育，熱液白云巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間則主要來(lái)自于巖石破裂縫形成的空間。因此，后生改造型規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的分布預(yù)測(cè)，除了關(guān)注較直接的斷裂和不整合面外，還應(yīng)該強(qiáng)調(diào)先期儲(chǔ)層的發(fā)育，即相帶、先期經(jīng)歷的云化作用和溶蝕作用期次。典型案例有塔里木盆地奇格布拉克組、英買32 井區(qū)白云巖潛山、塔中鷹山組，四川盆地磨溪?dú)馓稞埻鯊R組、川東黃龍組、川西雷口坡組、川東北飛仙關(guān)組等。

需指出的是，實(shí)例中后生溶蝕改造較為常見(jiàn)，需厘定主控因素，以確定儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)律。如羅家寨氣田飛仙關(guān)組也受到了埋藏溶蝕作用改造，但總體上該實(shí)例儲(chǔ)集空間主體仍為基質(zhì)孔，埋藏溶蝕作用只是對(duì)儲(chǔ)層質(zhì)量有所提高，對(duì)規(guī)模儲(chǔ)層發(fā)育不起主要作用，故仍屬埋藏云化-繼承型，儲(chǔ)層仍以相控為主要特征。

4 結(jié)論

1）通過(guò)對(duì)塔里木和四川盆地典型實(shí)例解剖，提出了白云石化作用階段是儲(chǔ)層規(guī)模化的關(guān)鍵，越早發(fā)生越有利于孔隙的保存；溶蝕作用是提升白云巖儲(chǔ)層質(zhì)量的必要條件。

2）指出規(guī)模優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層發(fā)育的3 種地質(zhì)過(guò)程，即：①準(zhǔn)同生期云化作用伴生溶蝕作用，稱為云化伴生溶蝕型；②先期孔隙經(jīng)淺埋藏云化作用改造得以保存，表現(xiàn)為孔隙類型的繼承或轉(zhuǎn)換，稱為埋藏云化繼承型；③先期形成的白云巖儲(chǔ)層經(jīng)后期溶蝕改造，儲(chǔ)層物性和規(guī)模得以改善，稱為后生溶蝕改造型。

3）云化伴生溶蝕型儲(chǔ)層對(duì)應(yīng)于微生物、海水和蒸發(fā)泵白云巖，主要發(fā)育于海平面下降背景下的臺(tái)地邊緣和較穩(wěn)定繼承性古隆起頂部的高能礁/丘灘相和潮坪相。埋藏云化繼承型儲(chǔ)層對(duì)應(yīng)于滲透回流和Ⅰ型埋藏白云巖，儲(chǔ)層質(zhì)量和規(guī)模性受控于相帶和云化前溶蝕改造的強(qiáng)度，規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要發(fā)育于蒸發(fā)巖伴生的高能礁/丘灘相。后生溶蝕改造型儲(chǔ)層兼具相控性、斷控性和面控性，儲(chǔ)層質(zhì)量和規(guī)模性受先期儲(chǔ)層發(fā)育程度的顯著控制。以上認(rèn)識(shí)對(duì)規(guī)模優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)思路具有重要指導(dǎo)意義。