蜀南地區(qū)嘉陵江組顆粒灘儲層發(fā)育機理

黎霆，李平平，諸丹誠，楊明磊，李海平，李濤，鄒華耀

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

0 引言

顆粒灘儲層是碳酸鹽巖儲層的一種重要類型[1-4]。近幾年的勘探表明，顆粒灘儲層儲集了大量的油氣資源，是許多大、中型碳酸鹽巖氣田主要的儲層類型，如四川盆地安岳氣田[5]，塔里木盆地順南氣田[6]，扎格羅斯盆地基什氣田[7]等，均顯示出顆粒灘儲層巨大的勘探潛力。因此，查明顆粒灘儲層形成的機理，認識顆粒灘儲層的發(fā)育分布規(guī)律，有利于提高油氣勘探生產(chǎn)效果。

嘉陵江組是蜀南地區(qū)主要天然氣產(chǎn)層之一，顆粒灘儲層是其主要的儲層類型。目前，蜀南地區(qū)累計已有1 435口井鉆達嘉陵江組，獲氣井181口，累計天然氣探明儲量436.8×108m3，顯示出嘉陵江組有較大的勘探潛力。前人對嘉陵江組的層序特征和沉積相展布做了大量的研究[8-14]，確定了嘉陵江組的沉積格局，這為研究嘉陵江組儲層發(fā)育規(guī)律打下了堅實的基礎(chǔ)。部分學(xué)者對嘉陵江組儲層做了相關(guān)研究，揭示了嘉陵江組儲層規(guī)模小、厚度薄、非均質(zhì)性強等地質(zhì)特征，并指出顆粒灘是嘉陵江組儲層發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)[15-19]。但并非所有的顆粒灘最終都能演化成為儲層，儲層的形成進一步受控于成巖作用?；诖耍疚囊允衲霞瘟杲M顆灘儲層為研究對象，結(jié)合前人研究成果，通過巖芯觀察、巖石薄片鑒定、陰極發(fā)光、掃描電鏡和物性分析等地質(zhì)方法，明確了嘉陵江組顆粒灘發(fā)育分布的主控因素，總結(jié)了顆粒灘儲層基本特征，在此研究基礎(chǔ)之上重點分析了成巖作用對嘉陵江組顆粒灘儲層演化的影響，建立了嘉陵江組顆粒灘儲層發(fā)育模式。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于四川盆地南部，構(gòu)造位置上處于川南低陡褶皺帶（圖1a）。嘉陵江組可以劃分為兩個三級層序[20-21]，下部三級層序底界為飛仙關(guān)組和嘉陵江組的分界線，界面之下是飛仙關(guān)組濱岸潮坪相泥巖，界面之上是嘉陵江組開闊潮臺地相泥晶灰?guī)r，為一巖性巖相轉(zhuǎn)換面；下部三級層序頂界為嘉二段和嘉三段的分界面，界面之下是嘉二段局限臺坪環(huán)境的膏巖和白云巖，界面之上是嘉三段開闊潮下環(huán)境的泥晶灰?guī)r，為一巖性巖相轉(zhuǎn)換面；上部三級層序頂界為嘉陵江組與雷口坡組的分界面，界面之下是嘉陵江組局限臺坪環(huán)境的膏巖和白云巖，界面之上是由火山灰蝕變形成的綠豆巖，為一暴露不整合面，每個三級層序又可以分為海侵體系域和高位體系域（圖1b）。嘉陵江組沉積之前，瀘州古隆起以水下古隆起的形式存在[19]，受到華鎣山同沉積斷裂的影響，自貢地區(qū)在嘉陵江期為一水下高地[22]。在此背景之下，嘉陵江組表現(xiàn)為開闊—局限—蒸發(fā)臺地沉積[8]，可劃分為五個巖性段，其中嘉一段和嘉三段對應(yīng)海侵期，主要發(fā)育開闊臺地相泥質(zhì)灰?guī)r、泥晶灰?guī)r和顆粒灰?guī)r；嘉二段、嘉四段和嘉五段對應(yīng)海退期，主要發(fā)育局限臺地—蒸發(fā)臺地相泥—粉晶白云巖，顆粒白云巖和膏巖。

圖1 研究區(qū)位置及地層柱狀圖Fig.1 (a)Location and(b)stratigraphic divisions of Jialingjiang Formation in the study area

2 儲層特征

2.1 儲層巖石學(xué)特征

構(gòu)成嘉陵江組顆粒灘儲層的主要巖性是顆粒灰?guī)r和顆粒白云巖，優(yōu)質(zhì)儲層主要發(fā)育在顆粒白云巖中，顆?；?guī)r儲層物性比較差。

顆粒灰?guī)r主要發(fā)育在嘉一段和嘉三段的頂部以及嘉五1亞段，顆粒類型有鮞粒、砂屑和少量生屑。顆粒由泥晶方解石組成，直徑0.2～1.5 mm，含量60%～85%，磨圓中等，分選較差，多為點—線接觸，粒間被亮晶方解石和灰泥基質(zhì)充填（圖2a～c）。

圖2 嘉陵江組致密顆粒灘巖石類型（a）亮晶鮞粒灰?guī)r，含有少量生屑和砂屑，沈14井，3 121.28 m，單偏光；（b）亮晶砂屑灰?guī)r，沈14井，3 126.17 m，單偏光；（c）泥晶生屑灰?guī)r，五10井，1 797.88 m，單偏光；（d）亮晶砂屑白云巖，含少量生屑，沈14井，3 117.28 m，單偏光，茜素紅染色；（e）亮晶鮞粒白云巖，含少量砂屑，五10井，1 782.66 m；單偏光，茜素紅染色；（f）砂屑白云巖，石膏膠結(jié)，工32井，1 541.92 m，正交光Fig.2 Rock type of tight shoal in Jialingjiang Formation

顆粒白云巖是由顆?；?guī)r經(jīng)白云巖化作用而形成，主要發(fā)育在嘉二段和嘉四1亞段，主要的顆粒類型有鮞粒和砂屑。顆粒由泥晶白云石和粉晶白云石組成，白云石的粒徑越大，顆粒結(jié)構(gòu)越模糊，顆粒的磨圓中等，分選較差，直徑0.2～1 mm，含量70%～90%，多為點接觸或不接觸，粒間的膠結(jié)物類型多樣，有白云石膠結(jié)，方解石膠結(jié)和石膏膠結(jié)，但總的來說是以方解石膠結(jié)為主（圖2d～f）。

2.2 儲集空間類型

通過對研究區(qū)內(nèi)7口井的巖芯和100余件鑄體薄片的觀察，認為嘉陵江組顆粒灘儲層儲集空間類型多樣，有殘余粒間孔、粒間溶孔、粒內(nèi)孔、鑄?？?、晶間孔、晶間溶孔和裂縫。

（1）殘余粒間孔粒間溶孔

顆粒在堆積過程中會形成粒間孔，粒間孔在成巖演化中未被充填的部分即為殘余粒間孔，該類孔隙主要見于研究區(qū)嘉二段鮞粒白云巖和砂屑白云巖中，發(fā)育較少，約占總孔隙體積的3.7%（圖3a），大部分被膠結(jié)充填（圖2d～f）。粒間溶孔指顆粒間膠結(jié)物和基質(zhì)或顆粒邊緣被溶蝕所產(chǎn)生的孔隙，這類孔隙在顆粒白云巖中最為發(fā)育，在巖芯尺度上清晰可見（圖4a），表現(xiàn)為對顆粒間膠結(jié)物和顆粒的溶蝕，可見港灣狀狀溶蝕邊，孔徑大小0.1～0.5 mm，孔隙連通性好（圖4b），約占總孔隙體積的46.9%（圖3a），為研究區(qū)嘉陵江組主要的孔隙類型之一。殘余粒間孔雖然不是主要的儲集空間類型，但它影響了粒間溶孔的發(fā)育程度，是粒間溶孔的先驅(qū)，殘余粒間孔占比與粒間溶孔占比呈正相關(guān)關(guān)系（圖3c）也表明了這一點。

圖3 （a）嘉陵江組顆粒灘儲層不同類型孔隙占比和（b）（c）不同類型孔隙面孔率分析Fig.3 (a)Proportion and(b)(c)facial porosity of different pores

圖4 嘉陵江組顆粒灘儲層儲集空間類型（a）淺灰色鮞粒白云巖，發(fā)育針狀溶蝕孔隙，五10井，1 783.62～1 783.74 m；（b）亮晶鮞粒白云巖，發(fā)育粒間溶孔和殘余粒間孔，五10井，1 783.66 m，藍色鑄體；（c）砂屑白云巖，發(fā)育粒內(nèi)溶孔，南廣1井，775.61 m，藍色鑄體；（d）亮晶鮞?；?guī)r，發(fā)育鑄?？紫?，壩19井，2 167.95 m，藍色鑄體；（e）砂屑白云巖，發(fā)育鑄模孔隙，寺36井，2 115.42 m，藍色鑄體；（f）殘余砂屑粉晶白云巖，發(fā)育晶間孔，晶間溶孔，寺36井，2 116.53 m，藍色鑄體；（g）殘余顆粒粉晶白云巖，發(fā)育晶間孔，晶間溶孔，工32井，1 541.21 m，藍色鑄體；（h）砂屑灰?guī)r，發(fā)育開啟裂縫，同福7井，2 119.22～2 119.34 m；（i）云質(zhì)生屑灰?guī)r，發(fā)育大量水平開啟微裂縫，寺36井，2 114.84 mFig.4 Space type of shoal reservoir in Jialingjiang Formation

（2）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，由準同生期大氣淡水選擇性溶蝕作用形成，當顆粒被完全溶解，則形成鑄?？?。該類孔隙是顆?；?guī)r儲層主要的儲集空間類型，顆粒白云巖中也可見，孔徑大小不均勻，約占總孔隙體積的32.9%（圖3a），面孔率最大可達20%，但均為孤立孔隙，連通性差。粒內(nèi)溶孔和鑄?？诪榧瘟杲M顆粒灘儲層中重要的儲集空間類型（圖4a～e）。

（3）晶間孔和晶間溶孔

晶間孔和晶間溶孔一般伴生發(fā)育，主要見于嘉二段和嘉四1亞段的殘余顆粒粉晶白云巖中，孔隙連通性好，分布均勻，約占總孔隙體積的16.6%（圖3a）。該類孔隙的成因機制有三種，第一種是由于鎂離子交代鈣離子造成的固相體積的減少，第二種是白云石晶體之間方解石的溶蝕；第三種是白云巖化作用對先前孔隙的再分配。在這幾種機制的共同作用下，形成了本區(qū)嘉陵江組晶間孔與晶間溶孔（圖4f，g）。

（4）裂縫

裂縫對增大儲集空間和形成運移通道有著非常大的作用。本區(qū)嘉陵江組主要發(fā)育構(gòu)造裂縫，且多為微裂縫，縫壁較平直，縫寬0.2 mm～3 cm，在后期的成巖作用中經(jīng)常發(fā)生充填和擴溶現(xiàn)象（圖4h，i）。微裂縫能有效改善孔隙之間的連通性，增加儲層的有效孔隙，在本區(qū)嘉陵江組顆粒灘儲層中具有重要地位。

2.3 儲層物性特征

本次共收集到了2 152個物性數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)表明：達到儲層孔隙度下限2%的樣品占了40.4%，分布范圍為2.0%～19.4%，集中分布在2%～10%，平均值為5.31%（圖5a）；達到儲層孔隙度下限的樣品的滲透率分布范圍小于（0.01～38.98）×10-3μm2，其中大于0.01×10-3μm2的樣品占了63.6%，平均值0.57×10-3μm2，集中分布在（0.01～1）×10-3μm2，（圖5b）。表明嘉陵江組儲層總體為低孔低滲儲層，但也存在部分高孔滲層段。對孔隙度大于2%，滲透率大于0.01×10-3μm2的有效儲層樣品物性數(shù)據(jù)的分析表明，本區(qū)嘉陵江組顆粒灘儲層可分為孔隙型儲層和裂縫—孔隙型儲層（圖5c）。裂縫孔隙型儲層均表現(xiàn)出低孔高滲的特征，表明裂縫的存在改善了儲層的滲透性，是影響影響顆粒灘儲層質(zhì)量的一個重要因素?？紫缎蛢又饕膸r性是顆粒白云巖，其孔隙度和滲透率有良好的正相關(guān)性，但少量的顆?；?guī)r儲層則表現(xiàn)出高孔低滲的特征（圖5c），即使孔隙度達到將近20%，其滲透率也小于0.1×10-3μm2，表明這類顆?；?guī)r儲層中孔隙比較孤立，互不連通，以粒內(nèi)溶孔和鑄模孔為主，這與前文薄片觀察的結(jié)果也是一致的。

圖5 嘉陵江組顆粒灘儲層物性特征（a）孔隙度頻率分布直方圖；（b）滲透率頻率分布直方圖；（c）孔隙度滲透率關(guān)系圖Fig.5 Physical properties of shoal reservoirs in the Jialingjiang Formation

2.4 儲層分布特征

蜀南地區(qū)嘉陵江組顆粒灘儲層單層厚度較小，一般為2～5 m，累計厚度多小于25 m?？v向上，顆粒灘儲層受層序控制明顯，主要發(fā)育在高位體系域的中下部，對應(yīng)嘉一段上部、嘉二段下部和嘉四段下部，高位體系域上部則發(fā)育膏巖沉積，與顆粒灘儲層形成良好的儲蓋組合（圖6）。平面上，顆粒灘儲層的分布受沉積古地貌的控制，主要發(fā)育在瀘州水下古隆起的范圍內(nèi)，74口鉆井的顆粒灘儲層累計厚度顯示：在瀘州水下古隆起的核部地區(qū)，顆粒灘儲層累計厚度為12～25 m，在古隆起的外圍和水下高地，顆粒灘儲層累計厚度為5～15 m，在沉積低洼地區(qū)則以低能環(huán)境的泥晶灰?guī)r、泥晶白云巖和膏巖為主，顆粒灘儲層的厚度大多小于5 m，如綦江—赤水地區(qū)（圖7）。

圖6 蜀南地區(qū)嘉陵江組顆粒灘聯(lián)井對比（剖面位置見圖7-AB）Fig.6 Profile of connected wells in shoal,Jialingjiang Formatiom,southern Sichuan Basin

圖7 蜀南地區(qū)嘉陵江組嘉一段—嘉二段顆粒灘儲層厚度顯示Fig.7 Thickness of shoal reservoir in T1j1-T1j2,southern Sichuan Basin

3 成巖作用類型及其對儲層的影響

本區(qū)嘉陵江組顆粒灘儲層經(jīng)歷了多種成巖作用的改造，主要有壓實作用、壓溶作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用、白云巖化作用、破裂作用和晚期充填作用。

3.1 壓實、壓溶作用

壓實作用在成巖早期最為明顯，表現(xiàn)為孔隙水排除，顆粒重新排列，孔隙空間大幅度減小。隨著埋深增大（>500 m），壓溶作用開始發(fā)生，表現(xiàn)為顆粒的變形破碎、顆粒之間的縫合接觸和產(chǎn)生縫合線構(gòu)造。巖芯和薄片觀察表明，嘉陵江組顆?；?guī)r中縫合線發(fā)育的頻率和縫合線的幅度遠遠高于顆粒白云巖（圖8a），顆?；?guī)r中常見鮞粒破碎（圖8b）和顆粒呈縫合接觸（圖8c），造成了孔隙空間的進一步減少，此外，壓溶作用會導(dǎo)致孔隙水中方解石和白云石的溶解量增加，為淺埋藏膠結(jié)提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖8 嘉陵江組顆粒灘儲層的成巖作用類型（a）顆粒灰?guī)r（左）和顆粒白云巖（右）呈縫合接觸，顆?；?guī)r中見大量縫合線（黃色箭頭），臨12井，1 383.08～1 383.22 m；（b）鮞粒灰?guī)r，鮞粒被壓碎，發(fā)育少量粒內(nèi)溶孔，見縫合線構(gòu)造，沈14井，3 120.13 m，單偏光；（c）亮晶砂礫屑灰?guī)r，見縫合線構(gòu)造，南廣1井，800.34 m，單偏光；（d）亮晶砂屑白云巖，見兩期方解石膠結(jié)，沈14井，3 117.28 m；（d′）d對應(yīng)的陰極發(fā)光照片，早期膠結(jié)不發(fā)光，海水膠結(jié)發(fā)暗紅色光；（e）亮晶砂屑灰?guī)r，見兩期方解石膠結(jié)，沈14井，3 126.58 m，單偏光；（e′）e對應(yīng)的陰極發(fā)光照片，海水膠結(jié)物不發(fā)光，早期膠結(jié)物發(fā)暗紅色光；（f）鮞粒白云巖，見大量方解石充填物，五10井，1 781.26 m；（f′）f對應(yīng)的陰極發(fā)光照片，方解石充填物發(fā)亮紅色光；（g）砂屑白云巖，裂縫中充填鞍形白云石，見波狀消光，臨12井，1384.09 m；（h）砂屑白云巖，孔洞中充填石英，臨12井，1 384.09 mFig.8 Diagenesis of shoal reservoir in the Jialingjiang Formation

3.2 膠結(jié)作用

膠結(jié)作用是嘉陵江組顆粒灘儲層最主要的破壞性成巖作用，膠結(jié)物的類型主要是方解石，顆粒白云巖中還有白云石和石膏膠結(jié)。經(jīng)歷了膠結(jié)作用之后，巖石孔隙度降低明顯，甚至變得致密無孔（圖2a）。結(jié)合陰極發(fā)光和薄片觀察，認為嘉陵江組顆粒灘中發(fā)育兩期方解石膠結(jié)，第一期為海水纖狀膠結(jié)，膠結(jié)物圍繞顆粒生長（圖8d，e），無陰極發(fā)光（圖8e′）或弱陰極發(fā)光（圖8d′）；第二期為粒狀方解石膠結(jié)，主要發(fā)育在單套灘體的下部，這期膠結(jié)作用發(fā)生時，顆粒之間為點接觸（圖8d）或不接觸（圖8e），表明其發(fā)育時間較早，還未發(fā)生較強的壓實，此外粒狀方解石膠結(jié)物發(fā)暗紅色陰極發(fā)光（圖8e′）或無陰極發(fā)光（圖8d′）也說明它是早期膠結(jié)作用的產(chǎn)物，其來源可能是大氣淡水或者是鄰層發(fā)生了壓溶作用的孔隙水。雖然膠結(jié)作用降低了孔隙度，但它同時也減弱了壓實作用，且方解石膠結(jié)物相對于白云石易溶，因此膠結(jié)作用保護了原始孔隙，為之后溶蝕產(chǎn)生粒間溶孔奠定了基礎(chǔ)。

3.3 溶蝕作用

嘉陵江組顆粒灘儲層中的溶蝕作用多與高頻海平面變化有關(guān)，為準同生大氣淡水溶蝕，發(fā)生在近地表環(huán)境，在高位期相對海平面下降的背景下，沉積古地貌高地高建造率的顆粒灘快速生長至海平面附近，隨著次一級海平面頻繁的波動，顆粒灘上部會頻繁暴露，發(fā)生大氣淡水溶蝕作用，形成各種溶蝕孔隙（圖4a～e）。顆粒灘溶蝕作用與向上變淺的沉積序列有關(guān)，如研究區(qū)五通場構(gòu)造五10井1 779.58～1 786.38 m井段發(fā)育的顆粒白云巖，該段顆粒白云巖發(fā)育在整個向上變淺沉積序列的上部，其下部是局限潟湖環(huán)境的泥粉晶白云巖，巖芯及薄片觀察表明，儲層段主要發(fā)育在灘體的上部，灘體下部則以膠結(jié)作用為主，孔隙不發(fā)育（圖9）。

圖9 五10井嘉一段頂—嘉二1亞段巖芯綜合柱狀圖Fig.9 Lithological column of well core in T1j1-T1j21,well Wu10

3.4 白云巖化作用

嘉陵江組沉積時期，氣候干旱，蒸發(fā)作用強。因此在海退背景之下，嘉陵江組極易發(fā)生準同生白云巖化[23-24]，形成大規(guī)模連片分布的白云巖。大量的勘探實例均表明，準同生白云巖化作用對儲層的形成和保存有促進作用[25-26]：一方面，白云石的摩爾體積比方解石要小，白云石交代方解石后會導(dǎo)致晶體體積縮小，從而產(chǎn)生新的孔隙；另一方面，白云巖抗壓性較灰?guī)r要好，脆性高，在埋藏過程中能夠很好的將孔隙保存下來。統(tǒng)計也表明，研究區(qū)嘉陵江組顆粒白云巖的物性要好于顆?；?guī)r的物性（圖5c），這也說明白云巖化作用有利于儲層的形成。

3.5 破裂作用

嘉陵江組沉積之后受到了多期構(gòu)造運動，形成多期次的裂縫。通過巖芯及薄片的觀察，總結(jié)為：產(chǎn)狀上，水平縫、低角度縫、高角度縫均有發(fā)育；成因上，主要是張裂縫和少量不規(guī)則成巖縫；充填情況上，完全充填縫、部分充填縫和未充填縫都有見到，充填物為方解石、白云石、石膏和少量石英等（圖8f～h），這些充填物具有較強的陰極發(fā)光（圖8f′）。物性分析表明，蜀南嘉陵江組顆粒灘儲層存在部分低孔高滲段（圖5c），說明裂縫的存在改善了儲層的基質(zhì)滲透率，對儲層的形成有建設(shè)意義。沈4井初期產(chǎn)量7.8×104m3/d，生產(chǎn)僅4年時間產(chǎn)量降至4.9×104m3/d，此時已產(chǎn)氣0.741 7×108m3，占該井累產(chǎn)氣量的52%，剩余48%的氣用了20年的生產(chǎn)時間，且氣產(chǎn)量已逐步降為0.78×104m3/d，可見裂縫性儲層特征明顯。

4 儲層成因分析

顆粒灘儲層是一種相控型儲層，顆粒灘是其形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，但并非顆粒灘最終都能成為良好的儲層，還取決于后期的壓實、膠結(jié)、溶蝕和白云巖化等成巖作用。

4.1 顆粒灘是儲層形成的物質(zhì)基礎(chǔ)

沉積相帶決定了巖石原生孔隙的發(fā)育程度，而原始孔隙是各種成巖作用所需流體的主要通道，也是各種次生孔隙的前身，一定程度上影響了次生孔隙的發(fā)育程度，統(tǒng)計結(jié)果也表明了這一點（圖4c）。高能環(huán)境下形成的顆?；?guī)r，基質(zhì)含量低，在壓實過程中原始孔隙容易被保留，形成殘余粒間孔隙，為后續(xù)儲層形成所要經(jīng)歷的各種成巖作用提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

顆粒灘的發(fā)育受控于層序和古地貌，主要發(fā)育在海退背景之下的沉積古地貌高地[27-29]。研究區(qū)嘉陵江組沉積期間，瀘州古隆起以水下古隆起的形式存在，其上存在次級隆起和凹陷，這些地貌單元所形成的沉積地貌差異，導(dǎo)致了碳酸鹽巖臺地內(nèi)部發(fā)生了明顯的沉積分異。嘉一段沉積晚期海平面開始下降，在此背景之下古隆起之上的次級隆起和局部的水下高地最先達到浪基面，并處在淺灘化環(huán)境，優(yōu)先發(fā)育臺內(nèi)灘，隨著海平面的不斷下降，灘體向隆起斜坡遷移，古地貌高地的灘體發(fā)生暴露，形成一系列溶蝕孔隙。研究區(qū)T1j1-T1j21亞段沉積相平面展布表明，顆粒灘基本上發(fā)育在瀘州古隆起范圍內(nèi)，且古隆起核部灘體規(guī)模明顯大于古隆起外圍灘體規(guī)模（圖10），自貢地區(qū)在嘉陵江期受到華鎣山斷裂的影響，為一水下高地，也發(fā)育較大規(guī)模灘體，而水下高地之間的洼地及沉積古地貌低地水體較深，海水能量弱，沉積物以細粒的泥晶灰?guī)r和泥質(zhì)灰?guī)r為主，基本不發(fā)育顆粒灘，如研究區(qū)內(nèi)綦江赤水地區(qū)。

圖10 蜀南地區(qū)嘉一—嘉二1段沉積相平面展布圖（據(jù)楊喆等[24]，有修改）Fig.10 Sedimentary facies map of T1j1-T1j21,southern Sichuan Basin(modified from Yang et al.[24])

4.2 成巖作用是顆粒灘能否演化為顆粒灘儲層的關(guān)鍵

顆粒灘形成之后，其能否進一步演化為儲層，還取決于它所經(jīng)歷的成巖作用

（1）儲集空間的形成

統(tǒng)計表明顆粒灘儲層的總面孔率與次生孔隙（粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、晶間溶孔）面孔率呈正相關(guān)，而與原生孔隙（殘余粒間孔）面孔率無明顯關(guān)系（圖3b），說明成巖作用是顆粒灘演化為儲層的關(guān)鍵。對比致密顆粒灘和顆粒灘儲層不難發(fā)現(xiàn)，顆粒灘致密化的根本原因是膠結(jié)（圖2）和壓實壓溶（圖8a～c），顆粒灘演化為儲層的關(guān)鍵是溶蝕。顆粒灘儲層中溶蝕孔隙約占整個孔隙空間的90%，這種溶蝕孔隙絕大部分都是準同生溶蝕作用產(chǎn)生，受控于沉積古地貌和高頻層序，主要發(fā)育在海退背景之下，與向上變淺的高頻旋回有關(guān)（圖9），平面上從古隆起核部→古隆起外圍→非古隆起，顆粒灘儲層累計厚度逐漸減?。▓D7），說明從古隆起向外其溶蝕作用逐漸減弱，膠結(jié)作用逐漸加強。

（2）儲集空間的保存

溶蝕孔隙形成的時間較早，此時還未發(fā)生較強的壓實壓溶。經(jīng)歷了準同生白云巖化作用之后，顆粒灘儲層有了更堅硬的巖石骨架，極大了提高了抗壓實壓溶能力，并且白云巖化過程中由于晶體體積的縮小，會產(chǎn)生晶間微孔，改善了儲層的滲透率，物性分析也表明，顆粒白云巖儲層物性要優(yōu)于顆?；?guī)r儲層（圖5c），特別是滲透率。顆?；?guī)r儲層中的孔隙想要保存下來，則需要早期膠結(jié)作用來提高自身抗壓實壓溶能力，鏡下觀察也表明，顆?；?guī)r儲層中顆粒之間往往有大量的膠結(jié)物（圖4d），顆粒白云巖儲層則不需要這一條件（圖4e），而不發(fā)育早期膠結(jié)物的顆粒灰?guī)r中，孔隙往往在壓實壓溶中被破壞（圖8b）。

5 儲層發(fā)育模式

在顆粒灘儲層基本特征和形成機理研究基礎(chǔ)之上，結(jié)合實際井資料，對顆粒灘儲層的發(fā)育模式進行了總結(jié)（圖11）。海退背景之下，在沉積古地貌高部位灘體優(yōu)先發(fā)育，而古地貌低洼部位，灘體欠發(fā)育，在海平面下降的初期，灘體輕微暴露，在顆粒灘頂部發(fā)育溶蝕孔隙，底部以大氣淡水膠結(jié)為主（圖11a），隨著海平面不斷下降，顆粒灘暴露規(guī)模逐漸增大，形成大量溶蝕孔隙，與此同時，蒸發(fā)作用加強，有利于大規(guī)模白云巖化作用的發(fā)生（圖11b），增加了巖石的抗壓實壓溶能力。進入埋藏期后，巖石受到壓實壓溶作用，孔隙進一步減少，壓實壓溶作用導(dǎo)致地層流體進入物性較好的顆粒灘中，形成一定量的膠結(jié)，導(dǎo)致顆粒灘儲層空間減少，同時也使殘余的孔隙得以保存。燕山期和喜山期的構(gòu)造運動有利于嘉陵江組裂縫發(fā)育，進一步改善儲層物性（圖11c）。

圖11 嘉陵江組顆粒灘儲層發(fā)育模式Fig.11 Developmental model of shoal reservoir in the Jialingjiang Formation

6 結(jié)論

（1）顆粒灘是嘉陵江組顆粒灘儲層發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)。垂向上，顆粒灘的發(fā)育受控于三級層序，主要發(fā)育在高位體系域的中下部，對應(yīng)嘉一段頂部、嘉二段下部和嘉四段下部，嘉陵江期頻繁的海平面升降變化決定了單套灘體厚度?。?10 m）和垂向上多期疊置的分布樣式；平面上，顆粒灘的發(fā)育受控于沉積古地貌，瀘州水下古隆起和水下高地之上易于形成連片分布的規(guī)模性顆粒灘，而沉積古地貌洼地則不發(fā)育顆粒灘。

（2）成巖作用是顆粒灘能否進一步演化為儲層的關(guān)鍵。壓實、壓溶和膠結(jié)作用是主要的破壞性成巖作用，但膠結(jié)作用同時也減弱了壓實壓溶作用，為之后的溶蝕產(chǎn)生粒間溶孔奠定了基礎(chǔ)；溶蝕作用和白云巖化作用是主要的建設(shè)性成巖作用，溶蝕作用與向上變淺的沉積序列有關(guān)，主要發(fā)生在灘體的上部，灘體下部則以膠結(jié)作用為主，白云巖化作用增強了巖石的抗壓實壓溶能力并產(chǎn)生了新的儲集空間，極大改善了儲層的儲滲能力；構(gòu)造運動產(chǎn)生的裂縫提高了顆粒灘儲層的儲集性能。

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