碳酸盐岩成岩史及其对储层的控制作用——以普光气田为例

碳酸盐岩成岩作用贯穿沉积物从堆积到埋藏直至抬升的整个历史，碳酸盐矿物对成岩环境的高度敏感性使得岩石原始组构及其物性在长期的成岩作用过程中不断被改造，川东北普光大气田长兴组礁滩云岩和飞仙关组鲕滩云岩储层复杂的成岩史即是例证。综合运用高精度三维地震和岩心资料对储层的准同生成岩环境进行分析，利用普光气田重点探井薄片资料对埋藏成岩进行研究。上二叠统长兴组至下三叠统飞仙关组沉积时期，普光气田主体位于（镶边）台地，长兴组台地镶边礁、飞仙关组台缘滩和台内滩构成该气田的储层相，礁滩后和鲕滩间的局限环境提供了渗透一回流准同生白云石化条件。薄片研究表明普光气田长兴组和飞仙关组经历了大范围白云石化、多期胶结作用、压实、多期溶解、裂缝等成岩作用。白云石化作用产生了晶间孔并提高储层渗透率，早期方解石胶结物可使岩石原始孔隙度免遭压实作用破坏，鲕粒的选择性溶解形成溶模孔，埋藏期非组构选择性溶解产生溶蚀扩大孔或溶洞，构造裂缝不仅大大提高了储层渗透率而且作为埋藏溶蚀性流体运移通道形成溶蚀扩大缝。尽管多种成岩事件的叠加以及沉积组构的复杂性决定了礁滩储层物性的非均质性，但鲕滩和礁滩岩相的原始沉积组构控制着潜在储层分布。     

河坝气藏飞仙关组三段储集岩特征及成岩作用

川东北河坝地区下三叠统飞仙关组三段发现气藏,显示飞仙关组三段（简称飞三段）具有良好的勘探潜力。利用岩心样品普通薄片、铸体薄片、阴极发光薄片、扫描电镜和电子探针观察,并结合部分样品的物性、微量元素分析等测试结果,对该区飞三段鲕粒碳酸盐岩的储层特征、成岩作用进行了研究。结果显示,河坝地区飞三段颗粒滩型沉积储层发育,但物性总体以中、低孔隙度-低渗透率为主,储集岩岩性主要为鲕粒灰岩、砂屑灰岩,粒内溶孔和铸模孔为主要的孔隙空间。飞三段储层主要的成岩作用为泥晶化、溶蚀、胶结、白云石化、压实压溶和破裂作用,其中储层的发育主要与准同生期的大气水选择性溶蚀、深埋条件下的菱锶矿胶结、鞍状白云石充填等相关的埋藏溶蚀作用及构造裂缝的发育有关。沉积准同生期的大气水溶蚀作用是飞三段颗粒碳酸盐岩孔隙发育的基础,白云石化、菱锶矿化、埋藏溶蚀等埋藏成岩作用有利于孔隙的改善,微古地貌高地及断裂、裂缝相对发育区可能为储层发育有利区。     

川东北三叠系飞仙关组鲕滩气藏有利储集层的形成与分布

川东北地区三叠系飞仙关组鲕滩气藏是近年四川盆地碳酸盐岩天然气勘探取得重大突破的领域，目前在中国石油探区内已发现罗家寨、渡口河、铁山坡等大中型气藏。对鲕滩气藏白云岩储集层进行岩心观察、显微薄片分析，并进行微量元素、流体包裹体、X衍射、阴极发光及电子探针等分析，结果表明，白云岩化和多期溶蚀是形成优质白云岩储集层的关键因素，混合云化与埋藏云化的叠加作用是形成孔隙性白云岩储集层的基本条件。飞仙关组鲕滩气藏储集层经历了4期溶蚀作用，即同生期溶蚀作用、浅埋期溶蚀作用、深埋期溶蚀作用和抬升期溶蚀作用，形成优质白云岩储集层的主要溶蚀作用是浅埋期和深埋期的溶蚀作用。优质白云岩储集层主要分布在台缘鲕粒滩相带，纵向与亮晶鲕粒灰岩呈韵律性互层，横向主要分布在鲕粒滩坝靠近漏湖-潮坪一侧。     

鄂西渝东地区下三叠统飞仙关组鲕滩储层成岩作用及孔隙演化

鄂西渝东地区下三叠统飞仙关组主要为一套海相碳酸盐岩沉积,其储层主要分布在台地边缘鲕滩相带沉积中。以岩石学观察为基础,结合碳、氧同位素及微量地球化学特征分析对鲕滩储层成岩作用进行了详细的分析,研究表明该区鲕滩储层形成发育主要受胶结作用、白云岩化和溶蚀作用控制,其中胶结作用发生在成岩期后各个阶段,对储层形成主要起破坏性作用;白云岩化作用可分为混合水和浅埋藏白云岩化作用两期,对储层的形成起一定的改善作用;溶蚀作用分早期淡水和埋藏溶蚀作用两期,埋藏溶蚀作用对储层的形成起关键控制作用。在此基础上对该区储层形成的成岩环境、成岩序列及孔隙演化特征进行了分析总结,指出了有利储层形成的关键因素。     

鄂尔多斯盆地中部马五1^4碳酸盐岩的成岩作用

鄂尔多斯盆地中部下奥陶统马家沟组五段第四亚段第一层（马五１＾４）的主要成岩作用有压实与压溶作用、充填作用、去膏化作用、溶解作用和准同生白云石化作用，经历的成岩环境依次为海底成岩环境、早期大气淡水成岩环境、浅埋藏成岩环境、表生大气淡水成岩环境和深埋藏成岩环境。溶蚀孔洞对储集性能起决定性作用，其演化过程可分为３期，分别对应着准同生期、成岩期和表生期３期成岩作用，并主要受岩相、成岩作用以及古地貌特征的控     

川东铁山—黄泥塘地区飞仙关组鲕滩储层主控因素

根据岩心、物性、压汞、薄片等资料,对川东铁山—黄泥塘地区飞仙关组鲕滩储层的特征及成因进行研究。结果表明:飞仙关组鲕粒储集岩以鲕粒云岩和鲕粒灰岩为主,主要储集空间为残余粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔和铸模孔;鲕滩储层基本属于中孔、中渗特征,局部井段存在高孔、高渗层;储层的发育程度受沉积环境、海平面相对变化和成岩作用影响,沉积环境决定了鲕滩储层分布范围,为典型的相控型储层,受次级海平面变化影响,形成了本区飞仙关组多旋回滩体叠置样式,并有利于鲕滩早期云化及溶蚀,优质储层主要发育在单滩体中上部;而优质鲕滩储层的主要储集空间为原生粒间孔和早期溶蚀及云化作用形成的早期孔经埋藏溶蚀改造而成,储层为早期孔保存叠合构造破裂-埋藏溶蚀成因。     

川东北普光气田下三叠统飞仙关组储层成岩作用研究

川东北普光气田下三叠统飞仙关组储层主要为台地边缘鲕滩沉积,岩性以白云岩为主,主要成岩作用有:泥晶化、压实压溶、胶结充填、白云化、新生变形和重结晶、溶蚀、构造破裂。对储层形成有重要贡献的成岩作用有:白云化、溶蚀作用和构造挤压。根据白云石标型特征、有序度及碳氧同位素分析,储层白云岩形成于高盐度流体、快速结晶环境,是准同生期渗透回流白云化的产物。储层发育3期溶蚀作用,其中早期大气淡水溶蚀形成的孔隙与原生粒间孔一起在早成岩期—中成岩早期多为胶结物填塞,现今有效孔隙为埋藏溶孔。埋藏溶蚀有2期,Ⅰ期发生在构造挤压作用之后、大量石油充注之前;Ⅱ期发生在充注石油热演化为沥青之后。构造挤压作用是飞仙关组储层形成的另一重要控制因素,一方面构造挤压作用有利于重结晶;另一方面构造挤压产生裂缝,使晶体破碎,为埋藏溶蚀酸性流体提供通道,并极大地增加了水—岩反应的接触面积,促使埋藏溶蚀广泛发育。     

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川东北地区飞仙关组储集岩主要是白云岩。白云石化成因类型对勘探有利区块和勘探目标的选择都具有重要的意义。研究认为，区内飞仙关组岩石中的白云石主要有三种类型：第一种为半自形—他形细—中晶白云石；第二种为泥晶白云石；第三种为自形中晶-粗晶白云石。它们在有序度,C、O同位素,微量元素,包裹体,阴极发光等方面具有不同的地球化学特征。通过研究认为，这三种类型的白云石成因分别为混合水白云石化、渗透回流白云石化和埋藏白云石化。其中混合水白云石化是该区优质鲕滩储层得以发育的主要成岩因素之一，有利的混合水白云石化带主要发生在台地边缘鲕坝（滩）中，这也是鲕滩储层发育的最有利地区，渗透回流白云石化主要发生在台地边缘鲕粒坝（滩）后方的局限海环境中，其分布范围大致与石膏分布范围一致，储集物性略差。     

川西北地区飞仙关组滩体类型及储集性研究

川西北下三叠统飞仙关组滩体分为台地边缘鲕粒滩和台地内点滩2 种类型, 多数台地边缘鲕粒滩形成时水体相对较深, 未经大气淡水和混合水的成岩改造, 储集性能较差, 局部鲕粒滩形成时水体较浅, 在经过大气淡水和混合水的成岩作用改造后, 白云石化好, 可形成储集性能极好的储集体; 台地内点滩白云石化较好, 储集性能也较好, 但分布狭窄, 厚度较薄, 无规律可寻。由此可见, 滩相沉积体仅是储层发育的基本条件, 滩体最终能否形成有效的储集体, 还要取决于后期成岩作用的改造。当滩体暴露于水体之上时, 受到大气淡水和混合水的改造, 发生白云石化作用, 有利于后期埋藏溶蚀作用的发生, 可产生大量的储集空间, 并构成良好的储集体。     

川东飞仙关组鲕滩气藏控制因素及其储集条件研究

根据川东地区飞仙关组已钻资料,对飞仙关组的鲕滩气藏控制因素及储集条件进行了研究。研究表明:飞仙关组的鲕滩气藏控制因素为沉积相、白云石化作用和埋藏溶解作用;从飞仙关组的鲕滩气藏储集条件看,鲕滩气藏多为构造圈闭气藏,保存条件良好。飞仙关组鲕滩气藏成藏条件的关键因素是储层与圈闭。在以上研究的基础上,综合沉积相、成岩相、烃类运聚优势相、局部构造、钻井显示和油气测试结果等因素,对川东的北部地区进行了有利区带预测和划分,即环开江—梁平海槽外缘分布的川东碳酸盐连陆台地边缘鲕粒滩发育区、环开江—梁平海槽内缘分布区是川东飞仙关组鲕滩气藏有利分布区。     

川东北地区下三叠统飞仙关组鲕滩白云岩成因

基于前人大量的研究成果,结合薄片观察和地球化学分析,研究了川东北地区下三叠统飞仙关组鲕滩白云岩的成因。结果认为：①该区主要有混合水白云石化和埋藏白云石化两种白云岩成因类型,并建立了研究区鲕滩白云石化模式;②混合水白云石化从地表一直延续到浅埋藏期,是本区主要的白云石化成因类型;③埋藏白云石化主要是在早期混合水白云石化的基础上,对白云石化程度的调整和加强,多期白云石化作用的叠加形成了现今厚度较大、分布面积较广的鲕滩白云岩;④海平面的变化直接影响鲕滩所经历的成岩环境及后期的成岩流体性质,是控制鲕滩白云石化最主要的因素;⑤差异压实作用是埋藏期白云石化流体运移的主要驱动力,开江-梁平海槽中泥页岩和滩后蒸发环境沉积物中高Mg²⁺/Ca²⁺比值的压实水,正是通过这种差异压实作用进入鲕滩储集体,为埋藏期白云石化提供了物质来源。     

普光气田飞仙关组成岩作用对滩相储层的影响

通过对野外露头剖面、岩心和镜下薄片分析,探讨了普光气田飞仙关组成岩作用对滩相储层的影 响。根据飞仙关组各种成岩环境中不同成岩作用过程与储集空间之间的相互关系,可将普光气田飞仙关 组的主要成岩作用划分为：①破坏性成岩作用,如胶结作用等;②建设性成岩作用,如白云石化作用和溶 解作用等。区内研究层段中的滩相储层在经过多期胶结作用的改造后,原生孔隙和部分次生孔隙基本消 失;混合水白云石化作用和埋藏溶解作用可形成以粒内溶孔、粒间溶孔及晶间溶孔为主的储集空间,对滩 相储层中次生孔隙的产生具有重要的影响作用。     

川西坳陷飞仙关组三段鲕滩储层特征与成岩作用研究

对川西坳陷下三叠统飞仙关组的天然气勘探一直未获得突破,但在该区野外露头发现了鲕粒滩相沉积,显示飞仙关组三段(简称飞三段)有可能成为该区重要的潜在海相储层。为此,利用野外露头样品,通过普通薄片、铸体薄片、阴极发光薄片观察及样品扫描电镜观察,结合部分样品的物性、微量元素分析测试结果,对该区飞三段鲕粒碳酸盐岩的储层特征、成岩作用进行了研究。结果显示,汉旺野外露头剖面飞三段下亚段鲕粒灰岩以海底成岩作用为主,两期胶结作用强烈,而不完全的埋藏白云岩化未能有效增加孔隙空间,使得最终孔隙度较小;汉旺剖面的飞三段上亚段及大飞水剖面飞三段鲕粒白云岩则主要以埋藏成岩作用为主,次生孔隙发育,埋藏白云岩化与溶蚀作用是孔隙发育的关键。研究结果表明,成岩作用是造成川西坳陷飞三段鲕粒碳酸盐岩样品物性差异的关键因素。     

开江—梁平海槽西侧飞仙关组不同类型鲕滩储层特征及其控制因素研究

针对开江—梁平海槽西侧飞仙关组鲕滩储层特征及主控因素存在较大差异的问题,基于鲕滩沉积演化规律,结合物性与地球化学分析,对开江—梁平海槽西侧飞仙关组鲕滩储层进行了研究。结果表明:伴随区内飞仙关期高能坡折带不断迁移,对应形成三期鲕滩,发育鲕粒云岩和鲕粒灰岩2类储层,物性及孔隙结构以鲕粒云岩型储层最优,次为鲕粒灰岩型储层。在鲕滩沉积的物质基础上,轻度蒸发海水诱发的回流渗透叠加深部热液白云石化作用共同控制鲕粒云岩型储层的形成,而有机酸主导的埋藏期保孔-扩孔作用既进一步改善先期形成的鲕粒云岩型储层,又影响了鲕粒灰岩型储层的形成。该研究对鲕滩储层的差异性成储机理相关研究有很好的借鉴意义。