天然气地球科学 >

2023 , Vol. 34 >Issue 3: 402 - 417

DOI: https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2022.10.011

天然气地质学

川中地区龙王庙组花斑白云岩储层特征及成因机理

  • 徐妍 , 1, 2 ,
  • 杨雪飞 , 1, 2 ,
  • 唐浩 1, 2 ,
  • 伍坤宇 3 ,
  • 唐锐锋 4 ,
  • 潘爽 2 ,
  • 杜忆 2
展开
  • 1. 油气藏地质及开发工程国家重点实验室/西南石油大学，四川 成都 610500
  • 2. 西南石油大学地球科学与技术学院，四川 成都 610500
  • 3. 中国石油青海油田勘探开发研究院，甘肃 敦煌 736202
  • 4. 中国石油西南油气田分公司勘探事业部，四川 成都 610041
杨雪飞（1988-），女，四川成都人，博士，副研究员，硕士生导师，主要从事沉积与储层的研究和教学工作.E-mail：.

徐妍（1998-），女，四川成都人，硕士研究生，主要从事碳酸盐岩沉积与储层研究.E-mail：.

收稿日期: 2022-06-25

  修回日期: 2022-10-22

  网络出版日期: 2023-03-23

收起

Reservoir characteristics and genetic mechanism of mottled dolomite of Longwangmiao Formation in central Sichuan Basin

  • Yan XU , 1, 2 ,
  • Xuefei YANG , 1, 2 ,
  • Hao TANG 1, 2 ,
  • Kunyu WU 3 ,
  • Ruifeng TANG 4 ,
  • Shuang PAN 2 ,
  • Yi DU 2
Expand
  • 1. State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China
  • 2. School of Geoscience and Technology，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China
  • 3. Research Institute of Exploration and Development，PetroChina Qinghai Oilfield Company，Dunhuang 736202，China
  • 4. Institute of Exploration and Development，PetroChina Southwest Oil & Gasfield Company，Chengdu 610041，China

Received date: 2022-06-25

  Revised date: 2022-10-22

  Online published: 2023-03-23

Supported by

The Sichuan Provincial Science and Technology Department Project(2022NSFSC1105)

the National Natural Science Foundation of China(42102193)

the Open Experiment for College Students of Southwest Petroleum University, China(2021KSZ02008)

Fold

本文亮点

花斑白云岩是四川盆地下寒武统龙王庙组最主要的储集岩类，储集性能良好，发育广泛，不同岩石组分之间储集性能及含油气性具有明显差异。基于岩心观察、薄片鉴定、荧光反应、阴极发光与扫描电镜观察及地球化学特征等，对川中地区龙王庙组花斑白云岩储层特征及成因机理开展研究。结果表明：川中龙王庙组花斑白云岩呈暗色斑块（暗斑）与浅色基岩（白斑）不规则交错分布，暗斑部分孔隙发育但被沥青充填，白斑部分岩性致密孔隙不发育。川中地区龙王庙组花斑白云岩储层中识别出2类沥青，结合下寒武统龙王庙组埋藏史与热演化史可知，固体沥青主要来源于下寒武统筇竹寺组烃源岩，油质沥青主要来源于下志留统龙马溪组烃源岩。川中地区龙王庙组储层根据花斑形态及孔隙发育情况，划分为花斑孔隙型、花斑孔洞型、花斑岩溶型3种储层类型，不同储层类型具有不同的特征和成因：花斑孔隙型储层主要发育在晶粒白云岩中，储集空间以晶间溶孔为主，由大气淡水沿生物潜穴选择性溶蚀所形成；花斑孔洞型储层是由颗粒白云岩差异性溶蚀作用所形成，储集空间主要为粒（晶）间溶孔及溶蚀扩大孔、洞；花斑岩溶型储层主要发育在泥晶（砂屑）白云岩中，储集空间以溶缝和溶洞为主，成因与表生岩溶作用有关。

本文引用格式

徐妍 , 杨雪飞 , 唐浩 , 伍坤宇 , 唐锐锋 , 潘爽 , 杜忆 . 川中地区龙王庙组花斑白云岩储层特征及成因机理[J]. 天然气地球科学, 2023 , 34(3) : 402 -417 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2022.10.011

Highlights

The “mottled” dolomite is the most important reservoir rock of Lower Cambrian Longwangmiao Formation in Sichuan Basin. It has good reservoir performance and extensive development， with obvious heterogeneity in reservoir performance and oil and gas bearing among different rock components. Based on field observation， thin section identification， fluorescence reaction， cathode luminescence and scanning electron microscopy measurement and geochemical characteristics analysis， the characteristics and genetic mechanism of mottled dolomite reservoir in Longwangmiao Formation in central Sichuan were studied. The results show that the "mottled" dolomite of Longwangmiao Formation in central Sichuan basin is irregularly interlaced with dark mottles （dark mottles） and light bedrock （white mottle）. The “mottled” dolomite has strong heterogeneity， because dark mottles have developed pores very well but are almost filled up with bitumen， while the white mottles are very dense with less pores and are not filled with bitumen. Based on the analysis of burial history and thermal evolution history of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation， two kinds of bitumen can be recognized. The solid bitumen in the reservoir of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in central Sichuan Basin mainly came from the Lower Cambrian source rock， while the oil bitumen mainly came from the Lower Silurian Longmaxi Formation. According to the piebald shape and void relationship， the Longwangmiao Formation reservoirs in the central Sichuan Basin can be divided into three types： Mottled porous reservoir， mottled vuggy reservoir and mottled karst reservoir， and different reservoir types have different lithology and genesis. The mottled porous reservoir was formed by the selective dissolution of micritic dolomite along biological burrows， while the mottled vuggy reservoir was formed by selective dissolution of granular dolomite， and the mottled karst reservoir was mainly formed by the epigenetic karstification of micritic （psammitic） dolomite.

0 引言

作为四川盆地重要的天然气主产层，下寒武统龙王庙组自2012年取得重大油气勘探突破以来，已累计上报我国自然资源部探明储量4 403.85×108 m3［1-2］，成为我国已发现的最大单体海相整装气藏。现有研究主要聚焦于安岳气田磨溪—高石梯区块［3-12］，部分学者对龙王庙组气藏储层特征进行了较为详细的研究，认为龙王庙组为滩相白云岩储层，储集岩性以砂屑白云岩和具残余砂屑结构的晶粒白云岩为主，发育大量溶蚀孔洞，储集性能较好，具有良好的横向对比和连片性特征［1-2，5］。随着勘探的进一步深入，发现龙王庙组除了以溶孔型、溶洞型储层为主外，还发育一类非常特殊的储层——花斑白云岩储层，这类储层分布较广，在研究区龙王庙组中稳定分布，是现今磨溪—高石梯区块龙王庙组气藏最主要的储层类型［13］。
花斑白云岩储层最显著的特征为其独有的花斑构造：浅色花斑为基岩区，岩性相对致密；暗色花斑为孔洞发育区，孔洞多被充填沥青而呈暗黑色。这类储层在颗粒白云岩及晶粒白云岩中均有发育。前人研究侧重于龙王庙组储层孔洞成因方面，而针对磨溪地区龙王庙组广泛发育的花斑白云岩储层特征及成因的研究相对滞后。近期部分学者［13］在磨溪地区龙王庙组滩相岩溶型储层研究中对花斑白云岩储层特征进行了较为详细的描述和分析，但仍未深入探讨该类储层的成因机理。
龙王庙组油气的勘探现状表明该套储层非均质性极强，花斑不同组分之间储集性能差异较大。同时，在安岳气田龙王庙组气藏开采阶段，现场钻采发现在花斑储层段测井解释中孔隙度较高的层段其渗透率却较低［14］，与常规的碳酸盐岩储层相比相差较大，这可能导致在后期开发过程中低产，可见明确花斑白云岩的成因对后期开采意义重大。因此，本文以川中地区花斑白云岩储层为研究对象，通过对其不同组分的岩石组构、形态特征、物性、充填物特征、时空分布等开展研究，明确花斑白云岩的成因机理，建立花斑白云岩储层形成演化模式，最终为四川盆地龙王庙组储层的进一步勘探和开发提供理论借鉴。

1 区域地质概况

四川盆地位于扬子板块以西，是一个在上扬子克拉通基础上经历多旋回构造运动而形成的叠合盆地［15-16］，研究区位于四川盆地中部，构造上隶属于川中平缓构造带［图1（a）］。龙王庙组沉积期四川盆地发育碳酸盐岩台地相，研究区主要位于乐山—龙女寺水下古隆起东南翼的局限台地环境（相）中［图1（b）］，根据地形、地貌、水动力条件及沉积特征等又可进一步将局限台地环境（相）划分为坪、台内滩和潟湖等多个亚环境（亚相）及微环境（微相），研究区主体以发育台内滩相为特征。
图1 研究区区域地质背景［10］

Fig.1 Regional geological setting of the study area［10］

研究区龙王庙组与下伏沧浪铺组和上覆高台组均为整合接触，根据区域沉积背景分析认为，下寒武统龙王庙组沉积期区内经历了2次四级海平面升降旋回［17-19］。沉积期的海平面升降变化造成龙王庙组在岩性、电性等方面都具有明显的沉积旋回性响应特征。根据沉积旋回可将龙王庙组划分为上、下2个亚段［图1（c）］，其中龙王庙组下段主要沉积一套深灰色、灰色块状含泥质的泥晶白云岩、颗粒白云岩、砂质白云岩等，局部地貌高地沉积了厚层的颗粒白云岩；龙王庙组上段主要沉积了一套厚层颗粒白云岩、晶粒白云岩、含砂质晶粒白云岩等。

2 实验样品及方法

本文岩石样品取自研究区内磨溪12井、磨溪13井、磨溪17井等6口井，共232份。将上述样品分别制成了染色薄片（茜素红染色）45份以分析花斑白云岩矿物组分结构特征；铸体薄片（蓝色树脂）124份以表征岩石的微观孔隙特征；阴极发光片及扫描电镜片63份以刻画微观结构特征。选取花斑白云岩样品60份，分别磨制暗斑和白斑2种组分的岩石粉末进行地球化学特征分析（包括主微量元素、碳氧同位素）以提取不同组分形成时的古环境及流体来源信息。采用岩心实验CMSFI-300岩心测量系统，基于247份规格25 mm的岩心塞样品，取得岩心的孔隙度及渗透率数据。在HPMI试验中选取汞孔隙度计并以55 000 Psig（约为379.31 MPa）的高压参数进行试验，以精确测量孔喉体积。

3 结果

3.1　岩石学特征

宏观上，花斑白云岩肉眼可见暗色斑块（暗斑）与浅色基岩（白斑）呈不规则交错分布，暗斑与白斑大小不一，形态各异，斑块具有云状、枝状、条带状、棱角状等多种形状，直径多为2~5 cm［图2（a）］。暗斑部分可见大量沥青侵染。
图2 川中地区龙王庙组花斑白云岩沉积特征

（a）花斑白云岩，黑斑与白斑不规则交错分布，暗色斑块被沥青充填，磨溪12井，4 630.33~4 630.47 m；（b）残余砂屑白云岩，溶孔被沥青全部或部分充填，磨溪202井，4 649.85~4 650.44 m，单偏光；（c）花斑粉晶白云岩，岩溶花斑内白云石发红光—亮红光，沥青、孔隙不发光，磨溪17井，4 611.49 m，单偏光；（d）花斑粉晶白云岩，岩溶花斑内白云石发红光—亮红光，沥青、孔隙不发光，磨溪17井，4 611.49 m，阴极发光

Fig.2 Sedimentary characteristics of mottled dolomite of Longwangmiao Formation in central Sichuan

显微镜下，花斑白云岩主要发育在泥晶颗粒白云岩、残余颗粒白云岩及泥—粉晶白云岩中［图2（b）］。花斑白云岩中的暗斑部分孔隙较为发育，被沥青所充填［图2（c）］，宏观上呈“暗斑”；而岩性致密或未被沥青充填的孔隙部分则形成了“白斑”。阴极发光特征显示，花斑白云岩整体发光性较均匀，白斑和暗斑的岩石组构均发红光—亮红光，暗斑的部分孔隙中所充填的沥青不发光［图2（d）］。

3.2　花斑白云岩储层类型及特征

根据花斑形态及孔隙关系可将研究区下寒武统龙王庙组花斑白云岩储层划分为花斑孔隙型储层、花斑孔洞型储层以及花斑岩溶型储层3类。

3.2.1　花斑孔隙型储层

花斑孔隙型储层是指主要以孔径小于2 mm的孔隙为主要储集空间的花斑白云岩储层。该类储层主要发育在泥—粉晶（颗粒）白云岩中，宏观上，岩性整体较为致密，肉眼不可见孔洞，暗色斑体形态不规则［图3（a）］，边界常呈圆弧状［图3（b）］；显微镜下，暗斑相对疏松，孔隙发育，但多被沥青充填［图3（c）］。此类花斑白云岩与野外露头所见龙王庙组豹斑灰岩极为相似，与生物扰动有关［20］，且储层非均质性较强，主要以暗斑部分残余的粒间溶孔、晶间溶孔为储集空间。
图3 研究区龙王庙组不同类型花斑白云岩岩石学特征

（a）亮晶砂屑白云岩，呈花斑状，磨溪12井，4 638.18~4 638.50 m；（b）亮晶砂屑白云岩，暗色斑块被沥青充填，磨溪12井，4 641.67~4 641.82 m；（c）粉晶白云岩，生物钻孔被沥青充填，磨溪204井，4 657.27 m，单偏光；（d）砂屑白云岩，溶孔被沥青侵染呈花斑状，磨溪205井，4 602.92~4 603.14 m；（e）砂屑白云岩，磨溪204井，4 666.8~4 666.58 m；（f）具残余砂屑结构的粉晶白云岩，磨溪204井，4 666.21 m，单偏光；（g）砂屑白云岩，溶蚀孔洞发育有沥青侵染，可见大量溶蚀假角砾，磨溪202井，4 657.81~4 658.02 m；（h）砂屑白云岩，可见大量溶蚀假角砾，磨溪202井，4 657.81~4 658.02 m；（i）岩溶假角砾岩，磨溪202井，4 653.46 m，单偏光

Fig.3 Petrological characteristics of different types of mottled dolomites from Longwangmiao Formation in the study area

根据研究区龙王庙组花斑孔隙型储层的小样孔渗关系图（图4）可以看出，孔渗相关性较好，渗透率随着孔隙度的增加而增加，具有明显正相关性，个别样品受裂缝影响表现为低孔高渗。花斑孔隙型储层的毛管压力曲线形态显示，这类储层的排驱压力和中值压力中等，歪度略细，进汞饱和度在50%左右，孔隙分选中等，为中孔细喉特征。磨溪12井4 638.17~4 638.50 m井段花斑孔隙型储层在成像测井上表现为亮色高电阻。其全直径岩心经过CT扫描三维重建，计算其全岩孔隙度为3.89%。
图4 川中地区龙王庙组不同类型花斑白云岩储层特征

注：CT扫描照片由中国石油西南油气田分公司勘探开发研究院提供

Fig.4 Reservoir characteristics of different types of mottled dolomite of Longwangmiao Formation in central Sichuan

3.2.2　花斑孔洞型储层

这类储层受溶蚀改造作用强，主要发育在颗粒白云岩和具残余颗粒结构的晶粒白云岩中［图3（d）］。岩心上，暗色斑体为孔洞发育区，多呈“针孔状”和“蜂窝状”溶蚀孔洞，由于孔洞充填沥青而呈暗黑色［图3（e）］。显微镜下，储集空间主要为一些粒间溶孔、晶间溶孔及溶蚀扩大洞［图3（f）］。
从研究区龙王庙组花斑孔洞型储层的小样品孔渗关系图（图4）中可以看出，花斑孔洞型储层孔隙度明显比花斑孔隙型更高，且样品主要分布在3个区域：区域A孔隙度低而渗透率高，主要是受裂缝的影响；区域B孔隙度和渗透率都高，为暗色斑体区；区域C孔隙度较低而渗透率低，为浅色基岩区。花斑孔洞型储层的毛管压力曲线形态显示，这类储层的排驱压力和中值压力均较低，进汞饱和度几乎可达100%，具有明显的粗歪度，孔喉分选较好，为大孔粗喉特征，是储渗性能最好的储层。磨溪17井4 640.04~4 640.19 m井段花斑孔洞型储层在成像测井上表现为在亮色高电阻基础上具有分布密集的低阻黑色斑点，CT扫描分析显示花斑孔洞型储层内部孔隙发育密集（黄色为孔洞），连通性较好，孔隙度为11.28%。

3.2.3　花斑岩溶型储层

花斑岩溶型储层以其暗色斑体呈不规则棱角状、大小各异为主要特征与前2种花斑白云岩储层相区别［图3（g）］，并伴有溶缝和溶蚀假角砾发育［图3（h）］。这类储层主要发育在泥晶（砂屑）白云岩中［图3（i）］，虽然基岩相对致密，孔隙度较低，但溶洞和溶缝可作为储渗空间。其成因与加里东末期的构造抬升有关［21］，受岩溶改造形成了溶蚀孔洞，溶蚀作用主要沿裂缝发育，因此展现出较强的储层非均质性。
从研究区龙王庙组花斑岩溶型储层的小样品孔渗关系图（图4）中可以看出，样品主要分布于3个区域：区域D孔隙度低而渗透率高，主要受微裂缝影响；区域E孔隙度和渗透率都高，为溶洞区；区域F孔隙度与渗透率均较低，为基岩区。花斑岩溶型储层的毛管压力曲线形态显示，这类储层的排驱压力和中值压力低—中等，中等歪度，进汞饱和度约为75%，为大孔中喉特征。磨溪202井4 658.83~4 659.08 m井段花斑岩溶型储层在成像测井上表现为亮色高电阻背景下分布着不规则黑色条纹与少量黑色斑块。其全直径岩心经过CT扫描三维重建，计算孔隙度为5.15%。

3.3　地球化学特征

3.3.1　主微量元素特征

研究区龙王庙组花斑白云岩主微量元素分析结果显示（表1，图5）：暗色斑块和浅色基岩中Mg、Ca、Na、K、Sr、Ba等微量元素的含量差异不大，表明暗色斑块和浅色基岩的岩石物质成分形成于同一时期、环境。研究区花斑白云岩样品表现出一致的硫元素含量差异，暗色斑块中硫元素含量明显高于浅色基岩中硫元素含量，其原因与后期成岩作用有直接关系，在储集岩遭受差异溶蚀后，暗斑区块遭受沥青等有机质充填，因此暗斑均显示出较高的含硫量。
表1 研究区龙王庙组主微量元素测试数据

Table 1 Test data table of major and trace elements of Longwangmiao Formation in the study area

井名 井深/m 岩性 主量元素/% 微量元素/10-6
Mg Ca Na K Fe Mn Sr Ba S
磨溪202井 4 650.62 暗色斑块 14.578 17.155 450 610 1 720 453 83 151 1 779×103
磨溪202井 4 650.62 浅色斑块 14.561 16.275 470 590 2 190 468 45 42 231×103
磨溪202井 4 646.78 暗色斑块 17.746 28.515 460 1 090 1 560 359 58 93 4 706×103
磨溪202井 4 646.78 浅色斑块 14.401 15.914 460 790 700 252 45 6 501×103
磨溪203井 4 768.5 暗色斑块 13.429 23.301 1 610 1 725 1 260 203 116 301 482×103
磨溪203井 4 768.5 浅色斑块 17.220 26.157 350 400 1 540 247 37 44 327×103
高石10井 4 620.25 暗色斑块 18.329 29.144 490 1 660 3 070 385 61 41 1 812×103
高石10井 4 620.25 浅色斑块 16.708 23.975 470 2 370 3 990 304 60 11 814×103
高石10井 4 621.3 暗色斑块 15.292 20.036 460 1 240 2 790 291 59 15. 1 352×103
高石10井 4 621.3 浅色斑块 15.535 19.811 460 1 340 2 630 269 60 22 426×103
高石10井 4 623.47 暗色斑块 14.798 17.524 450 1 260 2 350 256. 43 5 461×103
高石10井 4 623.47 浅色斑块 18.549 29.198 450 1 260 3 090 333 32 22 525×103
高石10井 4 630.04 暗色斑块 14.569 16.662 480 520 1 280 210 58 12 462×103
高石10井 4 630.04 浅色斑块 14.684 17.152 480 960 1 750 214 58 36 328×103
图5 研究区龙王庙组花斑白云岩S—Mn分布特征

Fig.5 Distribution features of S-Mn for mottled dolomite of Longwangmiao Formation in the study area

3.3.2　碳氧同位素

白云石的碳氧同位素组成与引起白云石化的流体介质有关，并且主要受到流体介质的盐度和温度影响［22-23］。据前人［21，24］推算出寒武纪早期正常海水沉淀的白云石的δ18O值应该为-7.3‰~-4.5‰（PDB，下同），δ13C值范围为-2.2‰~0.4‰（PDB，下同）。本文研究分别对高石10井、磨溪202井、磨溪203井花斑白云岩的白斑与暗斑进行微钻取样，进行碳氧同位素特征测试。
研究区暗色斑块的δ13C值范围为-2.61‰~0.34‰，平均为-1.46‰；δ18O值范围为-5.35‰~-8.19‰，平均为-6.72‰。浅色基岩δ13C值范围为-1.23‰~0.04‰；平均为-0.60‰，δ18O值范围为-6.90‰~-4.62‰，平均为-5.83‰。研究区暗色斑块和浅色基岩的氧同位素值和碳同位素值几乎均分布在早寒武世海水白云石范围内，由此表明：①暗色斑块和浅色基岩的白云岩成因一致；②2种组构的白云岩成因均与海水有关。
浅色基岩的碳氧同位素与颗粒白云岩和晶粒白云岩的碳氧同位素值几乎一致，表明浅色基岩形成时流体环境与颗粒白云岩和晶粒白云岩形成时流体环境相似。从研究区龙王庙组花斑白云岩的δ18O和δ13C交会图（图6）可知，暗色斑块的δ18O值均低于浅色基岩的δ18O值，表明暗色斑块孔隙更发育且受大气淡水影响更大。岩溶型花斑白云岩的碳氧同位素分布在2个区域，暗色斑块的δ13C同位素出现较高负值，表明其成因与表生岩溶相关。
图6 研究区龙王庙组花斑白云岩δ18O和δ13C交会图

Fig.6 Crossplot map of δ18O and δ13C for mottled dolomite of Longwangmiao Formation in the study area

3.4　纵横向分布特征

由研究区龙王庙组花斑白云岩储层纵向发育特征可以看出（图7），花斑岩溶型储层岩性以泥晶白云岩为主，主要受构造因素、多期构造活动影响，部分泥晶（砂屑）白云岩发生破碎，形成岩溶假角砾，纵向上发育于龙王庙组顶部，与上覆不整合面的距离有关，平面上，该类储层的发育强度受控于距离剥蚀窗的远近；花斑孔洞型主要发育在颗粒滩的滩核微相，以及部分滩翼，整体能量较强，以厚层颗粒岩为主，不见生物潜穴等沉积构造，差异性溶蚀是此类储层形成的必要条件；花斑孔隙型发育在潟湖及滩间洼地微相，能量相对滩核较弱，以泥晶颗粒白云岩和泥质泥晶白云岩为主，水体相对稳定安静，受生物钻孔、潜穴改造后导致孔隙结构疏松从而更易发生溶蚀。
图7 磨溪13井下寒武统龙王庙组沉积相柱状图

Fig.7 Histogram of sedimentary facies of Lower Cambrian Longwangmiao Formation in Well Moxi 13

结合研究区磨溪13井—磨溪17井—磨溪204井—磨溪202井横向对比图（图8）可知，研究区花斑孔隙型储层主要分布层位为龙王庙组下段，受表生岩溶作用影响较小；花斑孔洞型储层和花斑岩溶型储层受表生岩溶作用影响较大，主要发育层位为龙王庙组上段。结合岩溶古地貌分析可知，磨溪13井靠近剥蚀窗且发育厚层花斑孔洞型储层和花斑岩溶型储层，因此越靠近剥蚀窗这2类储层发育越厚［21］。研究区龙王庙组发育局限台地相，磨溪204井属于滩核微相，向四周逐渐过渡为滩翼微相，花斑孔洞型主要发育在滩核微相中。从花斑白云岩储层的纵横向分布特征可知，其分布与沉积环境密切相关。
图8 磨溪13井—磨溪17井—磨溪204井—磨溪202井龙王庙组花斑白云岩储层横向对比

Fig.8 Lateral comparison of the mottled dolomite reservoir of Longwangmiao Formation in Wells Moxi 13-Moxi 17-Moxi 204-Moxi 202

4 讨论

4.1　沥青类型及充填期次

关于四川盆地下寒武统龙王庙组沥青来源前人已取得许多重要研究成果，目前普遍认为川中龙王庙组储层中沥青与下寒武统筇竹寺组烃源岩、下志留统龙马溪组烃源岩有着密切的联系［25-28］。
前已述及，研究区龙王庙组花斑白云岩储层主要是由于部分组构孔洞发育且被沥青充填形成暗黑色斑块从而与致密基岩相区分。其中，花斑白云岩暗色斑块中的沥青常见2种类型：固体沥青和油质沥青。这2类沥青在形态和荧光反应等方面具有明显区别，固体沥青在宏观上呈黑色固体条状或块状［图9（a）］，显微镜下可见沥青沿孔洞边缘呈环带状分布，具有明显的外形，且可见干裂破碎现象［图9（b）］，荧光反应不发光［图9（c）］，表明其处于过成熟阶段并已发生碳化，多充填在溶解孔隙中，约占储层中所有沥青的90%；油质沥青形态不规则，与岩石组构边界不明显，荧光反应发亮绿色的光［图9（d）］，为一期成熟度高但未发生碳化的储层沥青，代表晚期高熟油气充注，常充填于固体沥青的残留空间中。这与施春华等［28］的观点相符，认为龙王庙组固体沥青充注应早于油质沥青，主要供烃来源是下寒武统筇竹寺组，而油质沥青主要供烃来源是下志留统。
图9 川中地区寒武系龙王庙储层沥青特征

（a）泥—粉晶颗粒白云岩，沥青呈黑色固体块状，磨溪201井，4 555.21 m；（b）残余砂屑白云岩，固体沥青可见干裂破碎现象，磨溪204井，4 656.50 m，单偏光；（c）砂屑粉晶白云岩，粒间溶孔被沥青充填，磨溪12井，4 632 m，单偏光；（d）荧光反应下（c）的同一张照片，白云石发暗褐色光，棘屑具加大边发暗褐色光，粒间溶孔中的固体沥青不发光，液体沥青发中亮绿色光；（e）环带状沥青，磨溪202井，4 668.18 m；（f）多角状、针状沥青，磨溪17井，4 627.65 m；（g）球状沥青附着在片状沥青上，磨溪12井，4 653.05 m；（h）脱沥青成因沥青，沉淀在孔洞底部，磨溪202井，4 647.77 m；（i）脱沥青成因沥青，有机孔发育，磨溪202井，4 666.07 m；（j）花斑残余砂屑粉晶白云岩，磨溪17井，4 620.56 m，单偏光；（k）固体沥青不发光，液体沥青发中亮绿色光，磨溪17井，4 620.56 m，荧光反应

Fig.9 Characteristics of bitumen in reservoirs of Cambrian Longwangmiao Formation in central Sichuan

4.1.1　固体沥青

研究区固体沥青以热裂解成因、脱沥青作用成因为主［25］。热裂解成因的沥青形态多呈环带状、多角状等［图9（e），图9（f）］，扫描电镜下可观察到大部分沥青呈片状附着在白云石晶体上，部分片状沥青粘连着球状、半球状沥青［图9（g）］，反映原油高温裂解焦化过程［27］。在断裂带附近的固体沥青多为脱沥青作用成因，其在孔洞中的形态主要受重力作用控制沉淀在孔洞底部［图9（h）］，薄片中可观察到该类沥青中包括大量受热裂解形成的有机孔［图9（i）］，表明该类沥青形成时间早于热裂解成因沥青。结合有机质演化史可知，在中—晚三叠世，下寒武统筇竹寺组烃源岩达到生烃高峰，大量原油充注进入龙王庙组储层［29-31］，至晚三叠世，烃源岩进入干酪根裂解气阶段，大量低分子液态烃进入龙王庙组储层［25］，原油发生脱沥青作用形成沥青沉淀在孔洞底部（图10）。随着地层的进一步埋深，地温已达到原油热裂解的温度，原油和沉淀质沥青均受热裂解，最终形成固体沥青。
图10 研究区下寒武统龙王庙组储层形成及演化模式

Fig.10 Reservoir formation and evolution model of the Lower Cambrian Longwangmiao Formation in the study area

4.1.2　油质沥青

在荧光反应中可观察到油质沥青主要充填在后期形成的裂缝、粒间溶孔及固体沥青残余空间中［图9（j），图9（k）］，部分油质沥青呈环边状包裹固体沥青边界，表明油质沥青充注时期晚于固体沥青。结合志留纪有机质演化史，龙马溪组烃源岩于晚二叠世末进入生油期，主要生烃时期在中三叠世—中侏罗世［27，31-32］。
新生代期间，在喜马拉雅运动的影响下，研究区内出现了大规模的隆升和断层活动［28-33］，龙马溪期生成的液态烃沿着断裂进入龙王庙组储层，后经生物降解作用最终形成油质沥青［27］。该类沥青最大特征为顺断裂或裂缝发育，且含量较少。

4.2　川中龙王庙组储层形成与演化

研究表明在接受大气淡水改造前，川中地区龙王庙组白云岩储层因生物扰动和差异性胶结而显示出极强的非均质性［34-35］，可以明显看到高孔渗区和低孔渗区呈花斑状分布，决定了后期岩溶水和液态烃充注的活动趋势。本文将研究区寒武系龙王庙组花斑白云岩储层的形成与演化划分为4个阶段：沉积—准同生期孔隙形成阶段、加里东期表生岩溶改造阶段、埋藏溶蚀—固体沥青充填阶段及喜马拉雅构造破裂—油质沥青充填阶段。

4.2.1　沉积—准同生期孔隙形成阶段

该阶段经历了沉积物沉积期、海底胶结、准同生期大气淡水溶蚀以及准同生期白云岩化作用。在沉积期形成大量的粒间孔隙，随后海底胶结作用导致原生粒间孔迅速减小。准同生期大气淡水溶蚀作用主要发生在颗粒白云岩和受生物扰动的泥晶颗粒白云岩中，文石和方解石极易发生选择性溶蚀形成粒内溶孔、粒间溶孔等［36-38］，为后期表生岩溶、埋藏溶蚀作用的发生提供了良好的流体通道。

4.2.2　加里东期表生岩溶改造阶段

加里东末期，川中龙王庙组被抬升至近地表，并在大气淡水的影响下发生溶蚀作用［11，39］。由于上部高台组的隔水阻挡作用，一部分大气淡水顺着泥晶（砂屑）白云岩的裂缝垂直进入龙王庙组，形成了一定数量的岩溶假角砾，偶见溶蚀垮塌；另一部分大气淡水则从剥蚀窗进入龙王庙组，并顺着地层对岩性较为疏松的颗粒白云岩进行溶蚀，形成顺层分布的拉长状溶孔、溶洞。

4.2.3　埋藏溶蚀—固体沥青充填阶段

该阶段龙王庙组进入埋藏环境，下寒武统筇竹寺组泥岩中的有机质进入成熟期［25，27］，大量含有有机酸、H2S的腐蚀性流体沿着薄弱地带对岩石进行溶蚀，形成溶蚀孔、洞、缝。至中—晚三叠世，下寒武统筇竹寺组进入生烃高峰，大量原油进入龙王庙组储层。随着轻质组分的充注，原油发生脱沥青作用形成沉淀质沥青充填在断裂附近的孔、洞、裂缝中。中侏罗世随着地层埋深进一步加大，地温达到了原油裂解的温度（160~190 ℃）形成热裂解成因沥青［25］。原油裂解焦化过程中也会产生腐蚀性流体，并沿着之前薄弱区域再次发生运移溶蚀，在此过程中会进一步形成溶蚀孔洞［21］，也是目前花斑白云岩储层最重要的储集空间。

4.2.4　喜马拉雅构造破裂—油质沥青充填阶段

晚二叠世末，志留系龙马溪组烃源岩进入生烃门限，并于中三叠世达到生烃高峰［36-40］。新生代期间，受喜马拉雅构造运动影响，川中龙王庙组产生大量裂缝，少量原油沿着断裂充注进入裂缝、残余粒间孔中，并遭受一定程度的生物降解作用影响形成油质沥青［28］，降低了断裂带附近龙王庙储层的储集性能。

4.3　花斑白云岩成因演化模式

4.3.1　花斑孔隙型储层的成因

泥—粉晶（颗粒）白云岩岩性较为致密，沉积期受生物活动的影响，生物潜穴通道基质相对疏松，渗透性相对较高，更有利于岩溶水流通，孔隙发育程度也较高，后期更易受到沥青侵染影响形成暗色斑块，未受到生物扰动的区块岩性致密，而且孔隙不发育，最终形成花斑孔隙型储层［图11（a）］。
图11 川中地区龙王庙组不同类型花斑白云岩储层成因演化模式

Fig.11 Reservoir genetic evolution model of different types of mottled dolomite in Longwangmiao Formation in central Sichuan

4.3.2　花斑孔洞型储层的成因

该类储层成因是颗粒白云岩的选择性溶蚀。龙王庙期浅滩化沉积作用形成大面积颗粒白云岩而且粒间孔发育，加里东末期岩溶水优先沿有利渗流通道进行选择性溶蚀，在原生孔隙发育的区块流速较快，溶蚀能力相对更强，粒间孔进一步溶蚀扩大，部分孔隙形成不规则溶洞，后期受到沥青的充填侵染影响，在岩心上呈现为暗色斑块；原生孔隙不发育的区块岩溶水流速相对较慢，溶蚀能力也较差，受沥青侵染的影响也较少，在岩心上呈现为浅色基岩，最终形成花斑孔洞型储层［图11（b）］。

4.3.3　花斑岩溶型储层的成因

该类储层岩性主要为泥晶（砂屑）白云岩，其成因与构造作用密切相关，主要分布在龙王庙组上部或沿加里东期断裂带附近。加里东末期由于构造抬升，地层产生裂缝，岩溶水主要沿着裂缝运移和溶蚀，增加储层的连通性和渗透性。但由于上覆高台组岩性较为致密且具有隔水阻挡作用，溶蚀垮塌相对较少，研究区龙王庙组部分泥晶（砂屑）白云岩呈现出溶而未塌的岩溶假角砾，后期液态烃充注并产生沥青充填在裂缝和溶孔中，形成花斑岩溶型储层［图11（c）］。

5 结论

（1）川中地区龙王庙组花斑白云岩呈暗色斑块（暗斑）与浅色基岩（白斑）不规则交错分布，暗色斑块孔隙发育且被沥青所充填，浅色基岩岩性致密或未被沥青充填。阴极发光特征显示，白斑和暗斑的岩石组构均发红光—亮红光。
（2）暗斑和白斑的碳氧同位素几乎一致，且Mg、Ca、Na、K、Sr、Ba等微量元素的含量差异不大，指示其形成于同一时期、环境。暗色斑块部分孔隙被沥青所充填，因此暗色斑块中S元素含量明显高于浅色基岩中S元素含量。
（3）川中地区龙王庙组储层中固体沥青主要来源于下寒武统烃源岩，油质沥青主要来源于下志留统龙马溪组，沥青成因类型多样。
（4）川中地区龙王庙组储层发育花斑孔隙型储层、花斑孔洞型储层、花斑岩溶型储层3类储层。花斑岩溶型储层是由泥晶（砂屑）白云岩受表生岩溶作用所形成，主要发育在龙王庙组上段或沿加里东期断裂带附近，越靠近剥蚀窗发育越厚；花斑孔洞型储层由颗粒白云岩差异性溶蚀所形成，主要发育在滩核微相，区内普遍分布；花斑孔隙型储层是由于泥—粉晶（颗粒）白云岩顺生物潜穴进行选择性溶蚀，发育在龙王庙组下段且远离剥蚀窗。

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