川西雷口坡組四段上亞段儲(chǔ)層特征及成因機(jī)理

徐 康,宮晗凝,蔣小瓊,潘文蕾,汪遠(yuǎn)征,杜崇嬌,李龍龍

(1.中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質(zhì)研究所,江蘇 無錫 214126; 2.中國(guó)石化油氣成藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 無錫 214126)

引言

中三疊統(tǒng)雷口坡組是四川盆地油氣勘探的重要層位[1-3],近年來,多口探井喜獲高產(chǎn)工業(yè)氣流。實(shí)踐證實(shí)雷口坡組具備良好的勘探潛力[4-7]。川西地區(qū)雷口坡組儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)、成因復(fù)雜[8-12],前人從儲(chǔ)層特征[13-15]、巖溶作用[16-18]、儲(chǔ)層成因[19-23]等多方面開展過相關(guān)研究,但儲(chǔ)層特征及分布規(guī)律還需進(jìn)一步細(xì)化,成因機(jī)理上仍存在諸多分歧。總體來說,針對(duì)川西雷口坡組儲(chǔ)層特征及成因機(jī)理的研究還需進(jìn)一步深入。本文系統(tǒng)分析了川西雷口坡組四段上亞段(以下簡(jiǎn)稱雷四3)儲(chǔ)層的巖石學(xué)、物性、儲(chǔ)集空間、成巖作用及孔隙演化等特征,歸納儲(chǔ)層的成因機(jī)理,以期為川西雷口坡組下步油氣勘探提供有力支撐。

1 地質(zhì)概況

中三疊世雷口坡期上揚(yáng)子地區(qū)總體處于“東擠西張”的構(gòu)造背景,東南部右江拗拉槽轉(zhuǎn)化為前陸盆地,雪峰山一帶隆起造山,北部南秦嶺海槽自東向西呈剪刀式關(guān)閉,而揚(yáng)子西緣受甘孜—理塘一帶由裂谷演化而來的洋盆強(qiáng)烈擴(kuò)張的影響發(fā)生拉張沉降。在此背景下,四川盆地區(qū)處于上揚(yáng)子克拉通內(nèi)拗陷沉積區(qū),并在周緣造山隆起、龍門山一帶臺(tái)緣障壁島及臺(tái)內(nèi)隆起圍限作用下形成廣闊的半封閉陸表海沉積環(huán)境(圖1(a))。根據(jù)區(qū)域構(gòu)造和沉積背景,早、中三疊世全球海洋處于微生物大爆發(fā)時(shí)期并發(fā)生廣泛白云巖沉積事件,當(dāng)時(shí)揚(yáng)子陸塊處于古特提斯洋域,在北緯0～20°之間,屬于熱帶氣候,這些背景造就了四川盆地雷口坡組廣泛發(fā)育有與微生物有關(guān)的碳酸鹽巖。雷口坡組各段均發(fā)育微生物巖,以雷四段最為發(fā)育,川西鉆井揭示主力含氣層雷四上亞段藻類微生物白云巖占地層厚度的3/4,且微生物原生結(jié)構(gòu)保存較好。川西雷四3亞段是在雷四段中、下亞段蒸發(fā)臺(tái)地(潮上膏云坪-膏質(zhì)瀉湖)基礎(chǔ)上接受再一次海侵形成的局限臺(tái)地,區(qū)內(nèi)以潮坪、瀉湖沉積為主,其上、下儲(chǔ)層段屬于潮間帶沉積,受雷末四川盆地區(qū)域抬升剝蝕影響而未見潮上帶沉積?？v向上雷四3亞段經(jīng)歷了一次海侵-海退沉積旋回(相當(dāng)于一個(gè)四級(jí)層序),最大海侵期對(duì)應(yīng)中部灰?guī)r隔層段(圖1(b))。

圖1 四川盆地及周緣雷口坡期構(gòu)造及地層柱狀圖

2 沉積特征

2.1 地層特征

雷口坡組在川西自下而上可分為4段,其中雷四段可分為上、中、下3個(gè)亞段。川西雷四3亞段可劃分為上、下兩個(gè)儲(chǔ)層段,中間夾一套灰?guī)r隔層。受印支早期古構(gòu)造控制,地層總體呈現(xiàn)由龍門山前向川西凹陷東斜坡逐步減薄至削截尖滅的分布特征,尖滅線大致在龍泉驛—金堂—合興場(chǎng)—羅江—綿陽(yáng)一線以西(圖2)。其中,下儲(chǔ)層段以大套白云巖沉積為主,龍門山前鉆遇厚度70～100 m,斜坡帶鉆遇厚度0～60 m,縱向上可進(jìn)一步劃分為兩個(gè)小層,分別稱為雷四3-3小層和雷四3-4小層。上儲(chǔ)層段主要巖性為灰?guī)r,山前帶鉆遇厚度30～50 m,斜坡帶0～20 m,其在山前帶亦可明顯分為2個(gè)小層,分別稱為雷四3-1小層和雷四3-2小層。下部以灰?guī)r、云質(zhì)灰?guī)r夾灰質(zhì)云巖為特征,上部以藻灰?guī)r、藻砂屑灰?guī)r和泥晶灰?guī)r為主要特征。上、下儲(chǔ)層段之間的灰?guī)r隔層在川西有較穩(wěn)定的分布,為重要的標(biāo)志層,以箱形高電阻率為典型標(biāo)志,巖性以灰?guī)r、藻灰?guī)r、含云灰?guī)r夾藻砂屑灰?guī)r為主要特征,山前帶厚25～35 m,斜坡帶厚5～25 m。

圖2 川西雷四3亞段地層厚度分布

2.2 沉積相類型及特征

基于10余口鉆井巖心觀察和巖石薄片鑒定,在巖石類型和沉積構(gòu)造綜合分析基礎(chǔ)上,認(rèn)為川西地區(qū)雷口坡組四段上亞段主要為局限臺(tái)地潮坪相沉積,潮坪相可分為潮間下、潮間上及潮下帶3個(gè)亞相,并進(jìn)一步識(shí)別出了若干微相(表1、圖3)。主要微相的標(biāo)志特征如下:

表1 川西雷四3亞段主要沉積相類型及特征

圖3 川西雷四3亞段沉積模式

(1)(藻)云坪:處于潮間帶上部,水動(dòng)力條件較弱,水體較淺,是潮汐作用造成淺水地帶間歇性暴露的寬闊潮坪。以發(fā)育灰、褐灰色溶孔晶粒白云巖(圖5(g))和藻白云巖為主,偶見白云質(zhì)灰?guī)r,可見藻紋層(圖5(f))、藻疊層構(gòu)造。同時(shí),由于海平面升降變化頻繁,導(dǎo)致潮坪經(jīng)常暴露于海平面之上,鳥眼、窗格孔、干裂等暴露標(biāo)志發(fā)育。此微相在雷四段上亞段下部廣泛發(fā)育。

(2)云灰質(zhì)瀉湖:處于潮間相對(duì)低洼沉積區(qū),水動(dòng)力條件總體較弱,周期性暴露于大氣環(huán)境之下,準(zhǔn)同生期的毛細(xì)管濃縮作用有助于白云石化發(fā)生,但白云石化作用并不徹底。巖性以白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖為主,由于藍(lán)藻較發(fā)育,還可見少量藻凝塊灰?guī)r、藻紋層灰?guī)r等?？梢姴顚永?、藻疊層、藻紋層及鳥眼構(gòu)造等。該微相主要發(fā)育于雷四段上亞段中上部。

(3)(藻)砂屑灘:主要發(fā)育于潮間帶至潮下環(huán)境中,由于海平面變化頻繁,在水動(dòng)力較強(qiáng)時(shí)期,波浪和潮汐作用形成內(nèi)碎屑顆粒,并進(jìn)一步改造形成席狀灘,巖性以砂屑白云巖為主,其內(nèi)碎屑主要成分由藻砂屑、砂屑組成。該微相主要發(fā)育于雷四段上亞段上部。

(4)(藻)灰坪:常見于潮下環(huán)境,長(zhǎng)期處于水下,以灰色泥—微晶灰?guī)r(圖5(a))、(含) 藻灰?guī)r沉積為主,水動(dòng)力條件較弱。該微相主要發(fā)育于雷四段上亞段上部。

2.3 沉積相展布特征

下儲(chǔ)層段:縱向上呈水體加深的沉積演化特征,其下部以大套白云巖夾藻白云巖沉積為主,上部白云巖中灰?guī)r夾層沉積明顯增多。下儲(chǔ)層段下部以潮間上云坪、藻云坪沉積為主(圖4),其中藻云坪發(fā)育于探區(qū)西南部山前和馬井地區(qū),新場(chǎng)至潼深1井區(qū)可見灰云質(zhì)瀉湖及藻砂屑灘沉積,反映該區(qū)處于潮間洼地,為瀉湖主要發(fā)育區(qū)。潮間下沉積在川西僅見于邑深1井,結(jié)合霧1井資料推測(cè)大邑以西地區(qū)處于潮間下—潮下帶。下儲(chǔ)層段上部,受海平面上升影響,潮間下的沉積范圍明顯由山前向東擴(kuò)展,馬井—新場(chǎng)地區(qū)受先前處于潮間低洼區(qū)影響而發(fā)育含灰云坪與云灰質(zhì)瀉湖。孝深1、川科1等井可見下儲(chǔ)層段上部白云巖中發(fā)育瀉湖沉積。馬井地區(qū)因緊鄰新場(chǎng)地區(qū)發(fā)育含灰藻云坪沉積,該區(qū)處于瀉湖環(huán)抱藻云坪的沉積格局,為斜坡區(qū)巖性圈閉的形成提供了有利條件。潮間上沉積主要分布于廣漢斜坡南部和漢旺—綿陽(yáng)一帶。潮下帶主要分布于大邑1井以西地區(qū)。

上儲(chǔ)層段:該段以大套云質(zhì)灰?guī)r、藻灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、藻砂屑灰?guī)r和底部薄層不穩(wěn)定分布白云巖為主要沉積特征,平面上沉積相帶大致以金馬—鴨子河—石羊鎮(zhèn)—邑深1井一線為界,以西主要為潮下帶,以東為潮間帶?，F(xiàn)今斜坡帶除安阜1井以東、新場(chǎng)以北地區(qū)以白云巖沉積占優(yōu)外,其他地區(qū)以藻云灰坪、(含)灰云坪沉積為主,主要處于潮間下帶。龍門山前金馬—鴨子河構(gòu)造帶則處于潮間下—潮下帶上部交互沉積環(huán)境。上儲(chǔ)層段白云化程度總體較低,從構(gòu)造演化推測(cè),可能主要與此期龍門山一帶持續(xù)沉降導(dǎo)致區(qū)內(nèi)沉積地形坡度增大、潮間帶變窄有關(guān)。該段沉積微相縱橫向變化大,其儲(chǔ)層在沉積微相控制下具有縱橫向非均質(zhì)性強(qiáng)的發(fā)育特點(diǎn)。

3 儲(chǔ)層發(fā)育特征

3.1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

川西雷四3儲(chǔ)層巖性以白云巖為主。其中,上儲(chǔ)層段以泥晶灰?guī)r(圖5(a)—(c))、云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)云巖為主,下儲(chǔ)層段以含灰白云巖(圖5(d))、微粉晶白云巖(圖5(g)(h))和各種藻結(jié)構(gòu)(藻球粒、藻凝塊、藻紋層和藻黏結(jié))白云巖(圖5(e)(f)(i))為主。下儲(chǔ)層段的藻結(jié)構(gòu)較上儲(chǔ)層段豐富。從斜坡帶南、北部向中部來看,雷四3上、下儲(chǔ)層段白云巖占比逐漸減少,對(duì)應(yīng)的灰?guī)r占比相對(duì)升高,尤其是下儲(chǔ)層段該變化趨勢(shì)更為明顯。對(duì)于上儲(chǔ)層段來說,斜坡區(qū)的灰質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較山前帶的要少(山前帶灰?guī)r占40.57%,斜坡區(qū)31.31%);而下儲(chǔ)層段,斜坡區(qū)的白云巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)較山前帶的要少(山前帶白云巖占73.29%,灰質(zhì)云巖占15.99%;斜坡區(qū)白云巖占69.3%,灰質(zhì)云巖占19.19%)。

3.2 儲(chǔ)層物性特征

川西雷四311口鉆井652件樣品的孔滲測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)顯示,孔隙度在0.07%～23.7%,平均3.70%,滲透率分布在(0.000 73～1 050)×10-3μm2,平均9.31×10-3μm2(表2)。巖性上以微粉晶白云巖和藻紋層白云巖最為有利,構(gòu)成川西雷口坡組雷四3亞段的主要儲(chǔ)集巖類型?？v向上,上儲(chǔ)層段(3-1小層+3-2小層)孔隙度為0.10%～23.70%,平均2.20%(256件),滲透率(0.000 98～83.5)×10-3μm2,平均2.02×10-3μm2;下儲(chǔ)層段(3-3小層+3-4小層)孔隙度為0.07%～20.21%,平均4.67%(396件),滲透率(0.000 73～1 050)×10-3μm2,平均14.02×10-3μm2?？傮w來看,下儲(chǔ)層段物性明顯好于上儲(chǔ)層段。

3.3 儲(chǔ)集空間特征

川西雷四3儲(chǔ)集空間可分為4種類型(表3)。沉積-早期成巖組構(gòu)溶蝕孔洞(圖6(b)—(e))主要包括粒間孔、晶間孔、粒內(nèi)孔、窗格孔、鑄模孔及與藻(微生物)相關(guān)的各類孔隙。成巖期組構(gòu)-非組構(gòu)溶蝕孔洞(圖6(a))主要包括生物鉆孔、遺跡、潛穴及部分晶間溶孔或溶?？椎?。非組構(gòu)溶蝕及裂隙(圖6(f)(g))主要包括張/扭裂隙、壓剪共軛、剪切(雁行)、溶擴(kuò)等。定義微孔隙為<10 μm的孔隙,包括方解石或白云石內(nèi)微孔隙(圖6(h)(i))、微生物巖微孔隙等。以彭州103井為例,由壓汞法得出上儲(chǔ)層段孔徑集中在2～20 nm,而下儲(chǔ)層段孔徑集中范圍為0.1～10.0 μm,差異比較明顯。平面上,山前帶上儲(chǔ)層段微孔隙孔徑一般集中在2～20 nm,下儲(chǔ)層段微孔隙孔徑主要分布在0.1～10 μm。斜坡區(qū)上儲(chǔ)層段微孔隙孔徑一般<100 nm,下儲(chǔ)層段微孔隙孔徑主要分布在0.05～10.00 μm。

表3 川西雷四3亞段儲(chǔ)集空間類型

圖6 川西雷四3主要孔隙類型

3.4 成巖作用及孔隙演化

3.4.1 成巖作用特征

川西雷四3成巖作用主要包括早期近地表成巖作用、淺埋藏成巖作用、與斷裂或不整合面有關(guān)的表生巖溶作用和深埋藏成巖作用。

(1)早期成巖作用

早期成巖作用主要包括海底膠結(jié)作用、大氣水滲成巖作用(圖7(a)(b))、準(zhǔn)同生期白云化作用、微生物作用、 去白云化作用和去膏化作用。海底膠結(jié)作用的標(biāo)志為泥晶套、泥晶化顆粒、泥晶殼、凝塊和厚纖狀環(huán)邊。微生物作用的標(biāo)志為硬化糞球粒、微生物球粒等。早期大氣淡水溶蝕形成的孔隙包括鑄?？?、膏模孔、粒間孔、粒內(nèi)孔、藻紋層組構(gòu)孔和微孔隙。部分孔隙與微生物、黏土和有機(jī)酸相互作用緊密相關(guān)。少量液態(tài)烴類充注或細(xì)菌作用也可發(fā)育早期成巖裂隙。微生物作用特征為發(fā)育大量殘余藻紋層、球粒和凝塊結(jié)構(gòu)。白云石晶體大多為泥微晶或泥粉晶。在雷四下儲(chǔ)層段泥晶云巖中,經(jīng)?？梢娕c硬石膏、天青石、螢石、重晶石甚至菱鎂礦等礦物共生沉淀,反映濃縮鹽水(鹵水)沉積特點(diǎn)。大部或部分發(fā)育并保留了窗格孔、鳥眼孔、粒(晶)間孔、生物格架及遮蔽孔或微孔隙。

(2)淺埋藏成巖作用

該階段成巖作用特征包括:a)殘余地層流體或熱鹵水中的部分礦物沉淀作用。礦物類型包括部分天青石、菱鎂礦、螢石、硬石膏和極少量的金紅石、鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、磷灰石、黃鐵礦、黏土礦物等;b) 部分縫洞中有一些中細(xì)晶方解石、粉細(xì)晶白云石、硬石膏和烴類充填。雷四3-1小層、雷四3-3小層和雷四3-4小層孔洞中的平均δ18OPDB和δ13CPDB分別為-5.94‰和2.09‰、-6.03‰和1.60‰、-4.11‰和1.47‰。這種δ18OPDB負(fù)偏和δ13CPDB略有減小指示了淺埋藏作用的發(fā)生;c) 有機(jī)-無機(jī)相互作用。主要包括:微生物、黏土及有機(jī)酸的溶解作用(圖7(d)),沿縫合線的白云巖化及溶蝕作用(圖7(c)),還可見到一些具有殘余藻結(jié)構(gòu)的粉細(xì)晶云巖。

(3)與斷裂或不整合面有關(guān)的表生巖溶作用

龍門山前雷四頂部與上覆馬鞍塘組為平行不整合或整合接觸,除了東部的回龍1井、豐谷1井缺少部分上覆地層,均具備陸上暴露的大氣淡水成巖條件。雷三段至雷四段,尤其是在雷四3下儲(chǔ)層段和雷四2亞段,普遍可見穿層滲流砂、部分角礫化、膏溶局部垮塌、去云化及去膏化作用現(xiàn)象。上述的滲流砂現(xiàn)象與早期大氣淡水形成的有所差異,多與斷裂-裂隙的擴(kuò)溶非組構(gòu)性溶蝕伴生,并發(fā)育中粗晶方解石、硅質(zhì)、泥質(zhì)、烴類水洗及降解瀝青等。異常低的δ13CPDB由近地表或淺埋藏作用下有機(jī)酸或生物甲烷菌參與的溶蝕充填造成。大氣淡水通過高部位不整合面-斷裂-裂隙進(jìn)行巖溶作用的產(chǎn)物也有明顯的特征,如在雷四3-3小層和雷四3-4小層,δ18OPDB和δ13CPDB平均分別為-7.34‰和-1.14‰,而雷四2中δ18OPDB和δ13CPDB平均分別為-8.94‰和-1.27‰。新深1井(5 570.90 m)和羊深1井(6 208.05 m)中含H2O-CO2低溫不混溶流體包裹體的存在,也指示出大氣淡水潛流或滲流帶的特征。

(4)深埋藏的成巖作用

深埋藏成巖作用與淺埋藏成巖作用一般情況下較難區(qū)分。由于深埋藏作用可跨越有機(jī)質(zhì)成熟至烴類熱降解這一時(shí)期,深部流體可能通過斷裂-裂隙發(fā)生流體的混合或交代溶蝕作用。從現(xiàn)象看,可以產(chǎn)生樹枝狀“V”孔洞穴、晚期裂縫和構(gòu)造縫合線。礦物組合表現(xiàn)為鞍形白云石、石英(圖7(e)(f))、硬石膏、閃鋅礦、方鉛礦和磁黃鐵礦等。烴類包裹體明亮發(fā)熒光,具有相對(duì)中高鹽度和溫度。雷四3深埋藏成巖作用主要特征如下:a)孔洞或剪切裂隙中發(fā)亮橙紅色的方解石,擴(kuò)溶縫洞充填物的再溶解及充填作用,溶蝕孔洞中發(fā)橙黃的方解石和孔洞中鞍形白云石去云化;b)重結(jié)晶作用(中等鹽度和中高溫,流體包裹體均一溫度在122.5～143.1 ℃,鹽度在13.18%～13.40%);c)有大量含烴包裹體或含烴不混溶包裹體;d)溶蝕孔洞、裂隙中充填物具有相對(duì)高負(fù)偏的δ18OPDB,如雷四3-4小層δ18OPDB平均-10.63‰,δ13CPDB平均1.11‰;e)孔洞中鞍形白云石的均一溫度為162.0～170.5 ℃,石英平均Th為140.4 ℃,平均鹽度為13.21%,反映出有兩期以上的裂隙-孔洞石英充填作用;f)黏土的伊利石化和綠泥石化等。

3.4.2 孔隙演化特征

快速、廣泛的海水膠結(jié)作用多出現(xiàn)在陡坡處或具湍流的上濱帶環(huán)境。平坦的海底、泥質(zhì)沉積物和低能條件均常阻礙海水膠結(jié)作用的進(jìn)程。流體作用停滯、快速埋藏、非反應(yīng)流體的運(yùn)移以及海侵等因素的作用使巖石從淺地表成巖作用環(huán)境移動(dòng)到埋藏較深的地下。成巖作用強(qiáng)度緩慢下降,孔隙有被保存下來的可能。在礁格架碳酸鹽巖中,膠結(jié)作用(大氣淡水潛流帶+海水膠結(jié))損失了約21%的原始孔隙(總孔隙度為38%左右),當(dāng)埋藏至4 km,只損失了9%的孔隙,剩下的為粒內(nèi)孔、生物潛穴以及鑄?？住Ｒ栽寮y層-藻球粒含灰質(zhì)泥粉晶云巖為例,其原始孔隙度為45%～50%,其中,海水膠結(jié)物減孔15%～20%,早期大氣淡水膠結(jié)作用減孔10%～15%。各類與早期大氣淡水淋溶有關(guān)的成巖作用增孔為10%～15%;準(zhǔn)同生期云化可能會(huì)增加孔隙5%～10%。壓實(shí)作用一般損失孔隙為35%～40%。壓溶作用既有減孔作用也有增孔作用,但總孔隙可能減少15%～20%。構(gòu)造期通過裂隙為主的表生大氣水溶蝕可增孔5%～10%。晚期埋藏溶蝕與膠結(jié)既有減孔也有增孔效用,但總孔隙減少約5%,殘余孔隙度約為2%～8%。綜上所述,將川西雷四3亞段主要成巖序列及孔隙演化歸納如圖8。

4 儲(chǔ)層發(fā)育成因

(1)(藻)云坪微相是儲(chǔ)層發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)

沉積作用是儲(chǔ)層形成的先決條件。宏觀上,沉積微相反映出一定時(shí)空范圍內(nèi)相對(duì)均一的巖石特征,決定儲(chǔ)層的空間分布;微觀上,沉積微相決定儲(chǔ)層的礦物組成和原始孔隙結(jié)構(gòu),從而影響后期的成巖演化。川西地區(qū)雷四上亞段總體處于潮坪沉積環(huán)境,水體整體較淺,沉積期海水的升降與古地貌差異控制微相的分布。由于潮間帶藻云坪、云坪微相在低海平面期容易暴露,有利于準(zhǔn)同生期大氣淡水淋濾溶蝕作用的發(fā)生,從而對(duì)含藻白云巖、晶粒白云巖進(jìn)行改造,形成優(yōu)質(zhì)孔隙型儲(chǔ)層。根據(jù)馬井1井等川西6口鉆井統(tǒng)計(jì),云坪、藻云坪是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的優(yōu)勢(shì)沉積微相。藻結(jié)構(gòu)和晶粒結(jié)構(gòu)均對(duì)儲(chǔ)層有所影響。藻紋層、藻黏結(jié)及結(jié)晶程度較好的碳酸鹽巖孔喉半徑明顯大于其他類型碳酸鹽巖。

(2)準(zhǔn)同生白云石化和巖溶作用是儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)鍵

方解石型礦物中,Ca2+易被與其相似的較高離子勢(shì)(或較小離子半徑)的離子(Mn2+、Fe2+、Zn2+、Mg2+)類質(zhì)同象替代。文石型礦物中,Ca2+易被與其相似的較低離子勢(shì)(或較大離子半徑)的離子(Sr2+、Pb2+、Ba2+)類質(zhì)同象替代?？衫冒自剖猩鲜鲈刭|(zhì)量分?jǐn)?shù)來判斷白云石交代的前驅(qū)物的類型,進(jìn)而推測(cè)其白云巖形成過程。從Mn2++Fe2++Zn2+與Sr2++Ba2+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值分析(表4):絕大多數(shù)樣品Sr2++Ba2+Mn2++Fe2++Zn2+,反映其前驅(qū)物可能為文石型。

表4 川西雷四3亞段不同類型白云巖主量、微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值

在海侵背景下,首先形成含藻類的富Ca2+碳酸鹽巖沉積,之后發(fā)生2種白云化機(jī)理:蒸發(fā)瀉湖滲透回流及蒸發(fā)泵白云化。前者發(fā)生的機(jī)理是蒸發(fā)瀉湖中高鹽度、高密度的海水或鹵水提供的富Mg2+流體向高孔滲條件的灰?guī)r滲透,取代原生孔隙水,從而發(fā)生白云化作用;后者則是由于海水蒸發(fā)濃縮過程中石膏沉淀使Ca2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少,Mg2+/Ca2+增加,提高了Mg2+與碳酸根的碰撞幾率,從而發(fā)生白云化作用。川西雷四3亞段白云巖規(guī)模與分布、巖石類型、微相組合和地球化學(xué)特征均表明其曾發(fā)生了滲透回流白云化及蒸發(fā)泵白云化作用。

準(zhǔn)同生期溶蝕作用是川西雷四3次生孔隙形成的關(guān)鍵因素。在巖心和薄片的觀察中見到大量準(zhǔn)同生期溶蝕作用的標(biāo)志,如平行于層面分布的溶蝕孔洞、具有組構(gòu)選擇性溶蝕的窗格孔和示頂?shù)讟?gòu)造等。這些現(xiàn)象表明,藻砂屑云巖、藻紋層云巖等在準(zhǔn)同生期隨著潮濕與干旱氣候的周期性交替變化、大氣淡水淋濾以及藻紋層中有機(jī)質(zhì)分解,形成白云石晶間溶孔、藻紋層格架孔和粒間溶孔。這種準(zhǔn)同生期環(huán)境也促進(jìn)了蒸發(fā)白云石化作用的發(fā)生,使優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層得以發(fā)育。

(3)向上變淺高頻旋回+藻云坪是儲(chǔ)層發(fā)育的主要形式

潮坪沉積中,根據(jù)巖性、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和古生物特征等,由深變淺,大致可劃分出:a)潮下顆粒灘-灘間微生物丘(席);b)潮下上部的灘相與潮間的微生物席;c)潮下上部微生物灘與潮間白云巖;d)潮間顆粒灘與潮上白云巖;e)潮間顆粒灘與潮上含泥白云巖;f)潮間微生物丘灘與潮上白云巖;g)潮間微生物席、潮上膏巖與白云巖,因沉積間斷與大氣淡水作用而偶見泥裂;h) 潮間微生物丘灘與潮上含泥白云巖,因沉積間斷與大氣淡水作用而見鈣化。

瀉湖沉積主要分相對(duì)深水和蒸發(fā)淺水兩種:相對(duì)深水瀉湖主要發(fā)育微生物丘灘、泥晶灰?guī)r和似球粒白云巖;蒸發(fā)淺水瀉湖主要發(fā)育硬石膏、含膏白云巖和鹽巖,見垮塌和泥裂現(xiàn)象。

海平面下降背景下的潮間上環(huán)境,每個(gè)旋回頂部的藻紋層白云巖因受短暫暴露易形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層,縱向多層疊置可形成厚度較大的儲(chǔ)層。優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層多發(fā)育于旋回中上部。以鴨深1井5 774.70～5 798.32 m井段為例(圖9),自下而上可劃分為7個(gè)向上變淺的旋回,藻結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)藻凝塊→藻球粒(藻砂屑)→藻紋層→紋層泥晶的規(guī)律性變化。每個(gè)旋回中上部藻紋層相對(duì)發(fā)育部位孔隙度更好。

圖9 鴨深1井雷四3亞段沉積、儲(chǔ)層綜合柱狀圖

(4)有利儲(chǔ)層分布

根據(jù)以上儲(chǔ)層發(fā)育主控因素分析結(jié)果,儲(chǔ)層發(fā)育主要受有利沉積微相、準(zhǔn)同生白云石化和巖溶作用疊加控制,溶蝕作用以準(zhǔn)同生溶蝕最為關(guān)鍵,另外,旋回位置也對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育有著明顯影響。發(fā)育于雷四段上部的層間小斷裂及裂縫是儲(chǔ)層發(fā)生埋藏溶蝕的主要滲濾通道。因此,將以上主控因素有利區(qū)疊合,以確定川西雷四3亞段儲(chǔ)層發(fā)育的有利區(qū)。研究區(qū)內(nèi)雷四3亞段具有地層分布廣泛、白云巖發(fā)育程度高、裂縫發(fā)育密集的特征,結(jié)合沉積微相展布、白云巖厚度、準(zhǔn)同生溶蝕發(fā)育程度和裂縫發(fā)育程度,可劃分出4類儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)帶。其中,儲(chǔ)層發(fā)育最有利區(qū)在川西中部,面積約 3 535 km2,呈北東—南西向展布(圖10)。

5 結(jié) 論

(1)川西雷四3亞段可劃分為上、下兩個(gè)儲(chǔ)層段,中間夾一套標(biāo)志灰?guī)r隔層。地層總體由龍門山前向川西凹陷東斜坡逐步減薄至削截尖滅。雷四3亞段縱向經(jīng)歷一次完整的海進(jìn)-海退沉積旋回,上、下儲(chǔ)層段主體屬于潮間帶沉積,以云坪、藻云坪、含灰云坪夾瀉湖沉積微相為主。

(2)川西雷四3儲(chǔ)層巖性以微粉晶白云巖和藻紋層白云巖最為有利。平均孔隙度3.7%,平均滲透率9.31×10-3μm2,下儲(chǔ)層段物性明顯好于上儲(chǔ)層段。主要儲(chǔ)集空間為沉積-早期成巖組構(gòu)溶蝕孔洞(粒間孔、晶間孔、粒內(nèi)孔、窗格孔、鑄?？椎?。白云石化作用及組構(gòu)選擇性溶蝕等建設(shè)性成巖作用主要發(fā)生于沉積-成巖早期。

(3)川西雷四3儲(chǔ)層發(fā)育受沉積、成巖兩方面的因素控制。微生物碳酸鹽巖占地層厚度的3/4。(藻)云坪是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的有利沉積微相。準(zhǔn)同生白云石化和巖溶作用是儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)鍵,優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層多發(fā)育在向上變淺高頻旋回中上部藻紋層中。儲(chǔ)層發(fā)育最有利區(qū)平面上在川西中部,呈北東—南西向展布。