天然气地球科学 >

2024 , Vol. 35 >Issue 10: 1816 - 1832

DOI: https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2024.03.001

天然气地质学

川中古隆起蓬莱气区上震旦统灯影组二段白云岩储集层特征及优质储层形成主控因素

  • 梁锋 , 1 ,
  • 谭兵 2, 3 ,
  • 王立恩 1 ,
  • 熊益学 , 2 ,
  • 刘倩虞 1 ,
  • 张恒 2 ,
  • 娄焘 2 ,
  • 陆明印 2 ,
  • 王猛 2
展开
  • 1. 中国石油西南油气田分公司川中北部采气管理处，四川 遂宁 629000
  • 2. 重庆科技大学石油与天然气工程学院，重庆 401331
  • 3. 西南石油大学地球科学与技术学院，四川 成都 610500
熊益学（1983-），男，湖北嘉鱼人，博士，高级工程师，主要从事石油地质基础研究与油气勘探工作.E-mail：.

梁锋（1981-），男，四川高县人，硕士，高级工程师，主要从事油气地质综合研究及天然气勘探部署工作.E-mail：.

收稿日期: 2023-08-20

  修回日期: 2024-03-03

  网络出版日期: 2024-04-30

收起

Characteristics and main controlling factors of dolomite reservoir in the second member of Upper Sinian Dengying Formation， Penglai gas area， Central Sichuan Paleo-uplift

  • Feng LIANG , 1 ,
  • Bing TAN 2, 3 ,
  • Lien WANG 1 ,
  • Yixue XIONG , 2 ,
  • Qianyu LIU 1 ,
  • Heng ZHANG 2 ,
  • Tao LOU 2 ,
  • Mingyin LU 2 ,
  • Meng WANG 2
Expand
  • 1. North Central Sichuan Gas Production Management Office，Southwest Oil and Gasfield Company，PetroChina，Suining 629000，China
  • 2. School of Petroleum and Engineering，Chongqing University of Science and Technology，Chongqing 401331，China
  • 3. School of Geoscience and Technology，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China

Received date: 2023-08-20

  Revised date: 2024-03-03

  Online published: 2024-04-30

Supported by

The Chongqing Natural Science Foundation Project(CSTB2022NSCQ-MSX1412)

the Chongqing Higher Education Reform Research Project(223387)

the Chongqing University of Science and Technology Students Science and Technology Innovation Training Project(2023153)

Fold

摘要

近5年来，川中古隆起蓬莱气区上震旦统灯影组二段天然气勘探接连取得重大突破，展现了蓬莱气田灯二段具备规模成藏的能力，随着勘探力度的加强和资料的增加，有必要进一步分析蓬莱气田灯二段储层特征和优质储层主控因素，明确优质储层演化特征。研究结果表明：①蓬莱气田灯二段储集岩主要为藻凝块白云岩、藻叠层白云岩、碎屑白云岩和晶粒白云岩，储集空间为孔隙、溶洞和裂缝，储层物性为低孔低渗型。②优质储层主控因素为沉积微相类型、岩溶作用、构造破裂作用，丘核沉积微相是优质储层发育的天然基础，准同生期大气淡水淋滤改造作用叠合早成岩期风化壳岩溶作用共同控制优质储层纵向和平面的展布，加里东期的构造破裂作用改善优质储层的规模。③优质储层演化经历“三增—三减”作用，灯二段沉积期，孔隙保留原始沉积环境中的流体特征，“三增”为准同生期大气淡水淋滤改造、早成岩期风化壳岩溶、构造破裂共同作用的结果；“三减”依次为同生—准同生期海水胶结、同生期—浅埋藏期胶结、中—深埋藏期胶结和充填，三期胶结作用造成储层孔隙缩减甚至消失。研究成果能深化四川盆地超深层古老碳酸盐岩储层成因的认识，为震旦系灯影组二段选区选带与有利目标优选提供指导意义。

关键词： 灯二段; 白云岩; 储层特征; 主控因素; 储层演化

本文引用格式

梁锋 , 谭兵 , 王立恩 , 熊益学 , 刘倩虞 , 张恒 , 娄焘 , 陆明印 , 王猛 . 川中古隆起蓬莱气区上震旦统灯影组二段白云岩储集层特征及优质储层形成主控因素[J]. 天然气地球科学, 2024 , 35(10) : 1816 -1832 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2024.03.001

Abstract

In the past five years， major breakthroughs have been made in gas exploration of the second member of Dengying Formation of Upper Sinian Series in Penglai gas area of Central Sichuan Paleo-uplift， demonstrating that Dengying gas reservoir of the second member of Penglai Gas Field has the ability of large-scale reservoir formation. With the strengthening of exploration efforts and the increase of data， it is necessary to further analyze the reservoir characteristics and main controlling factors of high-quality reservoirs in the second member of Penglai Gas Field， so as to clarify the evolution characteristics of high-quality reservoirs. The results show that： （1） The reservoir rocks of Deng 2 Member of Penglai Gas Field are mainly algal clot dolomite， algal laminate dolomite， clastic dolomite and grain dolomite， and the reservoir spaces are pores， caverns and fractures， and the reservoir space type is low porosity and low permeability reservoir. （2） The main controlling factors of high-quality reservoirs are sedimentary microfacies type， karstification and tectonic rupture： the mound-core microfacies deposition is the natural basis for the development of high-quality reservoirs， the superposition of atmospheric fresh water leaching in the same period and the weathering crust karst in the early diagenetic period jointly control the vertical and plane distribution of high-quality reservoirs， and the scale of high-quality reservoirs is improved by the Caledonian tectonic rupture. （3） The evolution of high-quality reservoirs experienced a “three-increase and three-decrease” effect： in the sedimentary stage of Deng 2 Member， the pores retained the fluid characteristics of the original sedimentary environment， and the “three-increase” was the result of the joint action of atmospheric fresh water leaching reform in the syngenetic stage， weathering crust karst and structure in the early rock formation stage. The “three reduction” is the reduction or disappearance of reservoir pores caused by three stages of cementation， which are successively： syngene-quasi-syngenic seawater cementation， syngene-shallow burial cementation， and middle-deep burial cementation and filling. The research results can further deepen the understanding of ultra-deep ancient carbonate reservoir in Sichuan Basin， and have important guiding significance for exploration and development in the area.

Key words： The second member of the Dengying Formation; Dolomite; Reservoir characteristics; Controlling factors; Reservoir evolution

0 引言

1964年，在威远地区发现了首个超深层震旦系油气藏，主要储集岩为微生物白云岩，获得了可观的天然气产量。后续勘探研究预计四川盆地震旦系天然气总资源量为（2.5~3.0）×1012 m3［1-2］，展现了超深层古老碳酸盐岩的巨大潜力。2020年，蓬探1井灯二段测试产气121.98×104 m3/d，获得高产工业气流，发现了蓬莱气田。随后，上震旦统灯影组二段天然气勘探喜报频传，夯实川中蓬莱气区成为深部碳酸盐岩气藏的重点领域，截至2023年11月，日产天然气100.03×104 m3，累产天然气5.35×108 m3，展现出蓬莱气田灯影组二段具有丰富的油气资源与高效开发的能力。
随着勘探不断突破，四川盆地灯二段逐渐成为科学研究的热点，前人的研究主要集中在沉积及其演化特征、油气成藏特征、储层特征与分布规律等方面。针对储层特征与优质储层的主控因素方面的研究，主要取得如下认识：①优质储集岩主要为生物建造白云岩和颗粒滩白云岩［3-5］；②灯二段储层多为低孔—中低孔储层，储层储集类型分为孔洞、孔隙和裂缝—孔隙型［2-3］；③优质储层受桐湾运动、岩溶作用、沉积相带的控制：桐湾运动的抬升让灯二段具备早成岩期岩溶作用的构造条件［2，6］，桐湾运动产生的多期裂缝是发生早成岩期岩溶作用的重要因素［6-7］；丘滩体是优质储层发育的有利储集相带［2-3，6-8］。但前人对丘滩体的微相特征与优质储层发育缺乏成因联系、风化壳岩溶作用影响蓬莱气区灯二段优质储层分布范围的重要性、储层孔隙演化期次的相关研究较少。
随着勘探力度的加强和资料的增加，有必要进一步分析蓬莱气田灯二段储层特征和优质储层主控因素，明确优质储层演化特征。本文基于前人的研究认识，结合区内岩心、测井、同位素测试分析等资料，开展蓬莱气区灯二段白云岩储集层特征研究，明确优质储层的岩石学特征、储集空间类型、储层物性特征，确定优质储层的控制因素以及储层孔隙演化特征。以期进一步深化对四川盆地超深层古老碳酸盐岩储层成因的认识，并为四川盆地震旦系灯影组二段油气勘探与有利目标优选提供指导。

1 区域地质概况

蓬莱气区位于四川盆地中部川中古隆起平缓构造区北部［图1（a）］［4］。四川盆地震旦系—古生界海相碳酸盐岩经历了多期构造运动，在周期性拉张—隆升构造运动背景下，发育多个大型成藏地质单元［5-9］。其中，德阳—安岳克拉通内裂陷和川中古隆起控制了震旦系—寒武系大型气田的分布［6］。区内灯影组主要发育碳酸盐岩台地沉积，其中藻丘和颗粒滩相为最有利的沉积相带，相带展布主要受台内裂陷控制［7］。滩体沿着裂陷槽边缘广泛分布，且厚度大，多期滩体叠置发育，储层纵向上集中发育于藻丘、颗粒滩亚相中，面积可达10 144 km2［图1（b）］［7，9］。
图1 研究区位置（a）、（b）及地层综合柱状图（c）（根据文献［4］和［9］修改）

注：Ⅰ：川西坳陷带；Ⅱ：川北低陡褶皱带；Ⅲ：川中平缓构造带；Ⅳ：川西南低陡褶皱带；Ⅴ：川东南高陡褶皱带；Ⅵ：川南低陡褶皱带

Fig.1 Location of the study area（a），（b） and comprehensive stratigraphic histogram （c） （modified from Refs.［4］ and［9］）

上震旦统灯影组与陡山沱组泥岩呈整合接触，受桐湾运动Ⅱ幕影响，与下寒武统麦地坪组泥质白云岩或筇竹寺组页岩呈角度不整合接触［9-10］。灯影组自下而上划分为灯一段、灯二段、灯三段、灯四段，其中灯一段主要为泥晶白云岩夹藻白云岩；灯二段发育多期厚层藻白云岩、藻凝块白云岩、藻砂屑白云岩，夹薄层白云岩；灯三段主要发育泥质粉砂岩、泥质白云岩；灯四段顶、底为薄层白云岩，中部发育厚层藻白云岩、凝块白云岩、藻砂屑白云岩互层组合［10-11］。烃源岩主要来自上覆寒武系麦地坪组和筇竹寺组以及下伏震旦系陡山沱组黑色泥岩、页岩；灯二段和灯四段生物白云岩发育，为优质的储集层段；在裂陷周缘，灯三段发育较致密的泥晶白云岩和下寒武统巨厚的泥页岩可构成复合型盖层，具有良好的封堵作用［图1（c）］［4，9］。灯影组气藏具备下生上储和侧生旁储的良好成藏组合［4，7，12］。

2 储集层特征

2.1　岩石学特征

对蓬莱气区灯影组二段7口取心井（共计心长468.94 m）进行岩心观测与分析，灯二段岩性主要为藻白云岩、颗粒白云岩、晶粒白云岩和溶塌角砾岩共四大类。以藻白云岩和颗粒白云岩为主，晶粒白云岩类次之，溶塌角砾岩类最少。
藻白云岩包括藻凝块白云岩、藻叠层白云岩等，分布范围广，主要发育在丘滩体中丘核微相。藻凝块又称凝块石［13-14］，也有学者将其称为藻团块［15］，常呈现出凝块状、团块状等非成层结构［图2（a）］，内见微生物显微结构［图2（b）］，其形成与微生物或者藻类黏结或诱导沉淀密切相关，与张荫本等［15］、王文之等［16］、文龙等［17］的研究认识较为一致。藻叠层白云石，以起伏的纹层结构、内见微生物显微组构为典型特征，宏观形态多呈波状、缓丘状至半球状［图2（c）］；显微观察可见暗色条纹明暗相间分布，具典型顺层分布的格架孔/洞［图2（d）］。
图2 蓬莱气区震旦系灯二段主要岩石类型及特征

（a）凝块白云岩，蓬探101井，5 774.33~5 774.48 m；（b）凝块白云岩，残余格架溶孔发育，蓬探1井，5 735.18 m；（c）藻叠层白云岩，中深102井，6 042.10 m；（d）藻纹层白云岩，顺纹层溶孔，蓬探1井，5 728 m；（e）砂屑白云岩，蓬探5井，5 637.33 m；（f）砂屑白云岩，粒内溶孔较发育，面孔率3%~5%，中深103井，5 883.66 m；（g）浅灰色粉晶白云岩，岩性均一，针孔较发育，蓬探103井，5 949.19~5 949.34 m；（h）（残余结构）粉晶白云岩，晶间孔发育，被沥青半充填，蓬探103井，5 714.09 m；（i）角砾状白云岩，蓬探101井，5 748.76~5 748.91 m

Fig.2 Main rock types and characteristics of Deng 2 Member of Sinian System in Penglai gas area

颗粒白云岩主要包括砾屑白云岩和砂屑白云岩。砾屑白云岩中砾屑在宏观上多呈椭球状、竹叶状，其长轴微定向分布，反映沉积时水动力较强［图2（e）］；而砂屑白云岩碎屑颗粒较细小，多为藻碎屑，呈定向分布，重结晶作用明显，发育晶间孔/晶间溶孔和粒间孔/粒间溶孔的双重孔隙结构，可见砂屑被溶蚀后形成铸模孔［图2（f）］，是良好的储集岩。
晶粒白云岩，按照晶体大小可分为泥晶白云岩、粉晶白云岩、中晶白云岩以及粗晶白云岩，但蓬莱气区灯二段常见粉、泥晶白云岩，岩性较为均一且致密，部分晶粒白云岩针状溶孔发育［图2（h）］，在粉、细晶白云岩中常可见到残余的黏结或是颗粒结构［图2（g）］，中晶、粗晶白云岩少见。
溶塌角砾岩的角砾成分及成因复杂，角砾中的主要成分为藻砂屑，角砾间半充填或者全充填泥质及砂屑白云岩等，未被充填且保留下来的角砾之间的孔洞或溶沟则可成为储集空间［图2（i）］。

2.2　储集空间类型

蓬莱气区灯二段储层在近550 Ma的地质时期演化，受多种成岩作用制约和构造作用影响，导致灯影组的储层储集空间类型复杂［18］。根据岩心观察，依据储集空间大小、形态、成因以及与岩石结构关系，将灯二段储集空间划分为孔隙、溶蚀孔洞和裂缝三大类。
孔隙包括残余格架孔、粒间孔、粒内溶孔、晶间孔，其中以残余格架孔和粒间孔为主。残余格架孔发育在藻格架内部，分布与藻的形态有关，是藻类在生长过程中，黏结、缠绕生长搭架形成，因此该类孔隙主要发育于藻凝块白云岩、藻叠层白云岩、藻纹层白云岩中［图3（a）］。粒间孔边缘棱角分明，是由颗粒相互支撑形成的，与颗粒的排列组合密切相关，部分粒间孔内壁可见细—中晶白云石胶结物半充填，孔隙内部常可见到沥青残留［图3（b）］，多可见于砂屑白云岩和砾屑白云岩中。粒内溶孔为砂屑或砾屑被选择性溶解而形成的孔隙，多被沥青质充填，是良好的油气储集空间，主要发育于砂屑白云岩和砾屑白云岩中［图3（c）］。晶间孔主要发育在晶粒白云岩中，部分发生溶蚀形成晶间溶孔，孔内多见沥青质［图3（d）］。当自生矿物发育时，与原生粒间孔相连的喉道可能被堵塞，仅残留毛细管状的晶间微孔隙，既能储存油气，又能作为油气运移的通道［图3（e）］，为区内灯二段重要储集空间类型。
图3 蓬莱气区震旦系灯二段主要储集空间类型及特征

（a）残余格架孔，凝块石白云岩，蓬探1井，5 774.45 m，铸体薄片；（b）粒间孔，颗粒白云岩，蓬探1井，5 735.18 m，铸体薄片；（c）粒间溶孔，藻泡沫绵层白云岩，面孔率15%，蓬探1井，5 731.25 m，铸体薄片；（d）晶间孔，凝块石白云岩，蓬探1井，5 732.8 m，铸体薄片；（e）晶间孔，管束状喉道，砂屑云岩，蓬探1井，5 786.89 m，扫描电镜，×2 000倍；（f）葡萄花边溶洞，藻屑云岩，蓬探103井，5 724.79~5 724.86 m，岩心；（g）蜂窝状溶洞，凝块石白云岩，蓬探101井，5 773.13~5 773.33 m，岩心；（h）多期构造缝发育，凝块石白云岩，蓬探1井，铸体薄片，5 785.59 m；（i）发育岩溶缝，砂屑云岩，蓬探102井，5 849.57~5 849.73 m，岩心；（j）串珠状溶孔，垂直渗流带，裂缝贯穿孔洞形成，蓬深5井，5 506.30~5 507.90 m，j-1：成像测井，j-2地质对象轮廓（红色：裂缝&溶蚀孔洞；绿色：溶蚀孔洞：深蓝色：挂卡/诱导缝；浅蓝色：低阻矿物—泥质/黄铁矿；黄色：镂空）；（k）沿着裂缝扩大溶蚀成缝洞复合体，垂直渗流带，蓬深5井，5 508.30~5 510.20 m，k-1：成像测井，k-2地质对象轮廓（红色：裂缝和溶蚀孔洞；绿色：溶蚀孔洞：深蓝色：挂卡/诱导缝；浅蓝色：低阻矿物—泥质/黄铁矿；黄色：镂空）；（l）顺层状溶蚀孔洞，水平潜流带，蓬深5井，5 991.80~5 994.20 m，l-1：成像测井，l-2地质对象轮廓（红色：裂缝和溶蚀孔洞；绿色：溶蚀孔洞：深蓝色：挂卡/诱导缝；浅蓝色：低阻矿物—泥质/黄铁矿；黄色：镂空）

Fig.3 Types and characteristics of the main reservoir space of Deng 2 Member of Sinian System in Penglai gas area

溶蚀孔洞主要为葡萄花边溶洞和蜂窝状溶洞。其中葡萄花边溶洞多发育于藻叠层白云岩和藻凝块白云岩，为多圈层的葡萄花边纤状白云石和粒状亮晶白云石充填后的残余空间，大小分布范围为0.5~5.0 cm，具有港湾状溶蚀边［图3（f）］。蜂窝状溶洞是一系列大小不均一的溶洞所组成的孔洞系统，大小分布范围为0.2~3.0 cm，孔内多半充填粒状亮晶白云石，连通性较差［图3（g）］，如被裂缝连通形成串珠状，连通性得以改善［图3（i）］。
灯二段裂缝较发育，主要起沟通储集空间、提高储层渗透性的作用。按照成因可分为构造缝和压溶缝。构造缝较为平直，缝宽较为均一，直接贯穿颗粒，由于蓬莱气区构造作用的复杂性，发育多期次裂缝［图3（h），图3（l）］，使得岩石较为破碎，常见构造缝连通孔洞，形成串珠状分布［图3（i），图3（j），图3（k）］；压溶缝以近水平缝和低角度缝为主，往往出现扩溶现象，多被白云石、沥青、石英等半充填或近全充填，缝壁不平直且呈港湾状，甚至有溶孔串接［图3（i），图3（l）］。

2.3　储层物性特征

物性特征是直接反映储层储集性能，其直观表现为储层的孔隙度和渗透率大小。据201个岩心柱塞样品统计，孔隙度分布在2.00%~11.09%之间，占样品总数的79.6%，平均孔隙度为4.43%，孔隙度中值为4.02%［图4（a）］；据185个岩心柱塞样品统计，渗透率主要集中在（0.005~1）×10-3 µm2之间，占总样品数的82%，平均渗透率为1.19×10-3 µm2，渗透率中值为0.105×10-3 µm2［图4（b）］，反映了研究区内灯二段储层是低孔低渗型。孔渗数据点均较分散，由孔渗关系图可知，存在2种类型样本区间，裂缝型和孔隙型；其中孔隙型样品孔隙度与渗透率有一定的相关性，随着孔隙度的增大渗透率呈上升趋势，二者呈对数正相关关系，具明显的孔隙型储层特征；有裂缝的岩心样品，绝大部分样品孔隙度<3.5%，但渗透率一般集中在>0.01×10-3 µm2的数量级上，孔渗关系不明显。因此，灯二段储层呈现裂缝与孔隙的双重渗流介质特点［图4（c）］。
图4 蓬莱气区震旦系灯二段储层段岩心柱塞样物性特征

（a） 岩心柱塞样孔渗特征孔隙度频率直方图；（b） 岩心柱塞样渗透率频率直方图；（c） 岩心柱塞样孔渗关系图

Fig. 4 Physical characteristics of core plunger sample in the reservoir of Deng 2 Member of Sinian System in Penglai gas area

3 优质储层的控制因素

灯二段储层的形成及分布受到多种因素的影响与制约，根据川中古隆起蓬莱气区台缘带沉积作用、成岩作用及构造作用的演化特征，沉积相带为储层发育提供物质基础，以岩溶作用为代表的建设性成岩作用控制着优质储层的形成，构造作用改善优质储层的规模。

3.1　丘核是优质储层发育的天然基础

沉积相带决定了沉积的岩石类型及结构，决定了孔隙结构的发育样式，对后期孔隙改造也有重要的控制作用。研究区内灯二段主要为台地边缘丘滩体沉积，可细分为丘基、丘核、丘（滩）间3个微相［7，19］。
统计丘滩体各沉积微相孔隙发育程度，丘核微相的孔隙度最好，丘基次之，丘（滩）间最低（图5，图6）。为了更好地反映沉积相带与优质储层的关系，分别统计各个相带对应各类储层占比。将灯二段储层发育程度从优到差划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类储层：Ⅰ类储层岩性以藻白云岩、颗粒白云岩为主，孔隙度≥6%，渗透率≥0.5×10-3 µm2，储集类型为裂缝—孔洞型；Ⅱ类储层岩性以颗粒白云岩、角砾状白云岩为主，孔隙度为4%~6%，渗透率为（0.05~0.5）×10-3 µm2，储集类型为裂缝—孔洞型；Ⅲ类储层岩性以角砾状白云岩、晶粒白云岩为主，孔隙度为2%~4%，渗透率为（0.01~0.05）×10-3 µm2，储集类型为裂缝—孔隙型；Ⅳ类储层岩性以晶粒白云岩为主，孔隙度<2%，渗透率<0.01×10-3 µm2，储集类型为孔隙型（表1）。其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类优质储层类发育的沉积相带集中在丘核和丘基，分别达75.8%和69.9%，丘核的优质储层发育程度优于丘基；Ⅳ类储层主要发育在丘间，所占比例达82.2%（图7）。
图5 蓬莱气区震旦系灯二段沉积相及储层分布特征剖面

Fig.5 Profile of sedimentary facies and reservoir distribution in Deng 2 Member of Sinian System， Penglai gas area

图6 蓬莱气区震旦系灯二段沉积相类型与孔隙度箱线图

Fig.6 Sedimentary facies type and porosity box diagram of Deng 2 Member of Sinian System in Penglai gas area

表1 蓬莱气区震旦系灯二段白云岩储层分类方案

Table 1 Classification scheme of dolomite reservoir in Deng 2 Member of Sinian System in Penglai gas area

储层类型 岩性类型 孔隙度/% 渗透率/（10-3 µm2） 储集类型 沉积微相
Ⅰ类 藻白云岩、颗粒白云岩 ≥6 ≥0.5 裂缝—孔洞型 丘核
Ⅱ类 颗粒白云岩、角砾状白云岩 4~6 0.05~0.5 裂缝—孔洞型 丘核
Ⅲ类 角砾状白云岩、晶粒白云岩 2~4 0.01~0.05 裂缝—孔隙型 丘基
Ⅳ类 晶粒白云岩 <2 <0.01 孔隙型 丘间
图7 蓬莱气区震旦系灯二段沉积相厚度与储层厚度比统计

Fig.7 Statistical table of sedimentary facies thickness and reservoir thickness ratio of Deng 2 Member of Sinian System in Penglai gas area

根据储层岩石类型统计，藻凝块白云岩、藻纹层白云岩构成的丘核最有利于储集层发育。丘核微相为优质储层的形成提供物质基础，其垂向叠置和横向展布决定了储层纵横向分布规律。这表明沉积微相与优质储层的发育具有一致性，优质储层丘核微相最为发育，丘基微相次之，丘（滩）间最差。

3.2　岩溶作用控制优质储层的形成

受区域构造的影响，灯二段成岩环境、成岩作用复杂多样，对储层的形成与改造起到重要作用，其中岩溶作用控制优质储层的形成［7，20］。岩心资料和分析化验资料综合分析，蓬莱气区灯二段岩溶作用主要为准同生期大气淡水淋滤和早成岩期层控型风化壳岩溶作用，对优质储层的形成起到建设性改造作用。

3.2.1　准同生期大气淡水淋滤改造作用

锶同位素作为稳定性相对较强的同位素，当成岩矿物形成后，如果没有后期流体的作用，其锶同位素值就不随时间发生变化。在任何一个地质时期内海水锶同位素的组成在区域内甚至全球范围内都具有相似性［21］。据此锶同位素广泛地用于示踪流体源区等研究，是研究成岩流体来源的重要工具，也是研究准同生期大气淡水淋滤改造作用的主要依据。据前人［22］研究埃迪卡拉系海水的87Sr/86Sr值的分布范围为0.708 70~0.709 40，上扬子地区上震旦统灯影组沉积期海水的87Sr/86Sr值范围为0.708 5~0.710 0［23］，平均值为0.708 34［23-25］。
在岩样宏、微观观察和阴极发光分析的基础上，采用电子探针技术，对微区锶同位素进行测量，标定原位阴极发光图像，得到锶同位素测试结果。蓬莱气区灯二段主要储集岩凝块石泥晶白云岩中葡萄花边白云石阴极发光呈明暗相间的条纹状。可见3期白云石胶结，第一期胶结为纤维状白云石胶结，单偏光下呈纤维状紧密排列，阴极发光下不发光；第二期胶结为呈齿状、马牙状或叶片状细晶白云石，单偏光下呈细粒结构，自形程度高，阴极发光下发橘红色亮光；第三期胶结为中—粗晶白云石，单偏光下呈中—粗粒结构，阴极发光下发红黑色光。87Sr/86Sr值的分布范围为0.708 15~0.711 28（图8），
图8 蓬莱气区震旦系灯二段风化壳岩溶的孔洞和胶结物特征（数据来源于［26］）

（a） 蓬探1井，5 746.17~5 746.27 m，凝块石泥晶白云岩，纤维状白云石（不发光）中夹粒状白云石（亮光），单偏光；（b） 蓬探1井，5 746.17~5 746.27 m，凝块石泥晶白云岩，纤状白云石（不发光）中夹粒状白云石（亮光），阴极发光；（c） 蓬探1井，5 746.17~5 746.27 m，凝块石泥晶白云岩，纤状白云石（不发光）中夹粒状白云石（亮光），单偏光；（d） 蓬探1井，5 746.17~5 746.27 m，凝块石泥晶白云岩，纤状白云石（不发光）中夹粒状白云石（亮光），阴极发光

Fig.8 Pore and cement characteristics of weathering crust karst in Deng 2 Member of Sinian System in Penglai gas area （data from Ref.［26］）

与前人总结的分布范围相近［23］，部分值偏高，说明灯二段储层的形成与准同生期大气淡水淋滤改造作用密切相关，部分可能受陆源碎屑的影响，导致锶同位素值偏高［22-25］。在阴极发光中凝块石纤维状海水胶结物不发光，受大气淡水影响的粒状白云石发橘红色亮光。此外测试结果中出现略低于迪卡拉系海水中87Sr/86Sr值的范围，可能有2种原因：一是强烈的大气淡水作用和埋藏成岩环境下的相关成岩蚀变作用造成的碳酸盐岩矿物中Sr的丢失；二是遭受重结晶作用导致元素在白云石晶格中再分配使Sr流失，致使白云岩中Sr丰度降低。
分析不同期次白云石微量元素变化特征（图9），第一期纤维状胶结物和基岩表现出较好的一致性，Na、K含量较高，揭示胶结物从同沉积期高盐度的海水这类流体中析出；相比纤维状胶结物的微量元素，第二期粒状白云石胶结物的微量元素Na、K含量降低，Fe含量明显有升高，表明呈齿状、马牙状或叶片状细晶白云石来自于受大气淡水混入的流体，与87Sr/86Sr特征相一致；而第三期中—粗晶白云石的微量元素Na、K含量范围保持与细晶白云岩一致，但是Fe、Mn含量呈现数量级升高，表明该类白云石结晶于富含Fe、Mn元素的深部流体，处于深埋藏环境。
图9 蓬莱气区震旦系灯二段不同期次白云石微量元素变化特征（数据来源文献［26］）

Fig.9 Variation characteristics of trace elements in secondary dolomite at different periods in Deng 2 Member of Sinian System in Penglai gas area （data from Ref.［26］）

3.2.2　早成岩期风化壳岩溶作用

灯二段储层形成与桐湾运动的风化壳岩溶作用密切相关［7，20］。由于桐湾运动，灯二段反复升降，风化壳岩溶作用致使灯二段形成优质的岩溶储层，其中桐湾运动的Ⅰ幕对灯二段储层影响最为显著［25-28］。桐湾Ⅰ幕发生在灯二段沉积之后，蓬莱气区灯二段抬升，海平面大幅度下降，导致灯二段存在暴露，此时灯二段处于埋藏深度不大，埋藏时间不久的早成岩阶段，遭受风化淋滤剥蚀，岩溶储层发育，储层具有大孔、大洞、大缝特征，孔洞多为蜂窝状孔洞、顺层孔洞，如葡萄花边孔洞［7，20，27］。基于成像测井，灯二段顶部因风化溶蚀作用呈接触面凹凸不平，溶蚀不均匀，岩溶垂向分带清楚，能识别出垂直渗流带和水平潜流带，垂直渗流带呈囊状或脉状与围岩高角度产出［图3（j），图3（k）］，水平渗流带多呈水平囊状或条带状顺层产出［图3（l）］。因溶蚀流体呈漫流状浸润和离解基岩，与先期存在的储集空间相互交织，在岩心中呈现出花斑状或海绵状［图3（f）］；岩溶流体顺着优势裂缝流动发生扩溶作用，常见溶孔、溶洞、溶缝扩溶成透镜状溶洞［图3（i）］，多被渗流粉砂、白云石、沥青质半充填；也有发育在晶粒白云岩，但常被白云石全充填［图3（g）］。以上现象均体现出基岩埋深不大，埋藏时间短，岩石处于“半硬化”的早成岩期岩溶作用的特点，印证出灯二段与灯三段存在平行不整合。
古构造—古地貌不仅对沉积古地理的发育具有重要影响作用，同时也决定了古岩溶的范围、广度及强度［20］。通过以残余厚度法为主，辅助印模法，对灯二段古地貌进行恢复，依据岩溶古地貌划分原则，将岩溶古地貌依次划分为岩溶洼地、岩溶斜坡及岩溶高地（图10）。岩溶斜坡的储层更为发育，一方面，携带优质储层的丘滩体与古地貌高点相促相成，古地貌高的区域与丘滩体发育位置较为一致，这也证实了丘滩体的生长形态呈“丘状顶凸”的特征有助于形成地貌高点；另一方面，受岩溶水体的流动方式影响，处于岩溶高地的水体向下渗滤，经过岩溶斜坡的地理位置，水体运动方式变为向低部位倾斜的横向线性流动，最终汇集到岩溶洼地与海水相汇聚，这种岩溶水体的运动方式造就了岩溶斜坡的储层最优，控制着储集空间类型及组合方式。岩溶洼地位于古地貌低部位，水体整体较安静，岩性较致密，岩溶作用也相对较弱，储层受到建设性改造程度低，优质储层弱发育。
图10 蓬莱气区震旦系灯二段古地貌平面图

Fig.10 Paleogeomorphic plan of Deng 2 Member of Sinian System in Penglai gas area

3.3　构造破裂作用改善优质储层的规模

裂缝对岩溶规模起促进作用，常见裂缝沟通溶洞呈串珠状缝洞型储层，岩溶流体也多沿着裂缝进行扩溶，形成大规模岩溶储层缝洞网络系统，特别是走滑断裂对储层改善作用更为明显［3，29］。蓬莱气区受构造破裂作用影响强烈，形成较大规模、多期次的断裂裂缝系统，为岩溶作用提供了可溶流体的渗透和运移空间，在一定程度上对先期溶蚀孔进行扩溶［图3（h），图3（i）］，增强储集空间的连通性［图3（i），图3（l）］。
蓬莱气区走滑断裂在震旦纪末已有雏形，震旦纪—寒武纪长期处于拉张构造环境下大规模发育一级、二级走滑断裂，寒武纪后加里东期长期处于构造抬升阶段，张性或走滑断层发育，部分断裂在印支期以后选择性复活［30-32］。灯二段分布多类型、多级别走滑断裂（图11），走滑断裂呈现出北西—南东走向，平面上为5排断裂构造；三级断裂多呈北东走向，与一级、二级走滑断裂垂直，表现出调谐作用。主干走滑断裂发育能改善储层渗透能力，据断裂系统与各井产量进行匹配，产量高于50×104 m3/d的井基本多位于二级断层附近，距离断层1.5 km以内，表明二级走滑断裂对储层建设性作用较强。
图11 蓬莱气区震旦系灯二段顶部断裂分布

Fig.11 Top fault distribution of Deng 2 Member of Sinian System in Penglai gas area

4 储层演化模式

蓬莱气区灯二段沉积时，孔隙保留原始沉积环境中的流体特征。压实压溶作用会减少储集空间，白云石化作用对储层也有改造，该2类成岩作用在储层改造中被视为是公认的，因此重点关注因埋藏史和构造期次差异导致孔隙增减的演化。据此，将灯二段优质储层演化划分为6期：3期增孔、3期减孔，呈“三增—三减”作用（图12）。“三增”为准同生期大气淡水淋滤改造、早成岩期风化壳岩溶、构造为主控因素共同作用的结果。“三减”是三期胶结作用造成储层孔隙缩减或者消失，依次为：同生—准同生期海水胶结、同生期—浅埋藏期胶结、中—深埋藏期胶结。
图12 蓬莱气区震旦系灯二段储层演化（孔隙度变化引自文献［2］）

Ⅰ：灯二段同沉积期；Ⅱ：同生—准同生期海水胶结期；Ⅲ：同生期大气淡水淋滤期；Ⅳ：同生期大气淡水胶结与浅埋藏期胶结期；Ⅴ：早成岩期风化壳岩溶时期；Ⅵ：深埋藏期胶结与构造破裂改造期

Fig.12 Reservoir evolution of Deng 2 Member of Sinian System in Penglai gas area（porosity variation quoted from Ref.［2］）

Ⅰ期为灯二段同沉积期，沉积格局受到古地貌和水体深度控制，古地貌高部位，水体较浅，丘滩体相较发育，呈现出纵向多期叠置、横向连片成带，其中丘核微相为微生物、藻类等堆积，有机质丰富、生物格架发育，是优质储层发育的天然基础；地貌底部位，水体较深，泥晶白云岩发育［图12（a）］。
Ⅱ期为同生—准同生期海水胶结，是灯二段沉积时海底潜流环境下形成［25］，胶结产物多为文石和白云石［图13（a）］，在藻白云岩中围绕藻格架呈环状分布［图13（c）］，白云石多为纤维状［图13（b）］，也称为纤维状环边白云石［图13（f）］，阴极射线下不发光或发光较弱［图13（g）］。有学者认为该期胶结作用能将原生孔隙缩小10%~20%［2-3］。
图13 蓬莱气区震旦系灯二段胶结作用及特征

（a）凝块白云岩，海底纤维状白云石胶结作用，中深101井，6 274.61 m，单偏光；（b）藻白云岩，鞍状、犬牙状白云石胶结，蓬探101井，5 749.80 m，单偏光；（c）凝块白云岩，纤维状及叶片状胶结，蓬探1井，5 769.20 m，单偏光；（d）颗粒白云岩，多期构造缝充填白云石，蓬探102井，5 882.09 m，单偏光；（e）砂屑白云岩，多期构造缝充填白云石，蓬探1井，5 738.28 m，单偏光；（f）藻凝块云岩，蓬探101井，5 724.33 m，单偏光；（g）藻凝块云岩，蓬探101井，5 724.33 m，阴极发光；（h）藻凝块云岩，蓬探1井，5 764.96 m，单偏光；（i）藻凝块云岩，蓬探1井，5 764.96 m，阴极发光

Fig.13 Cementation and characteristics of Deng 2 Member of Sinian System in Penglai gas area

Ⅲ期为大气淡水淋滤期，时间可与II期同步或稍晚，与灯二段丘滩体沉积后的正地貌相关，丘滩体呈“顶凸”式生长，逐渐接近海平面［图13（b）］，受陆源碎屑的影响，大气淡水87Sr/86Sr值高于海水。储层受到大气淡水淋滤改造，将第Ⅱ期胶结的纤维状环边白云石进行溶蚀［图13（f）］，表现出大气淡水淋滤作用时间相对II期偏晚，该时期对储层起到建设性改造作用。
Ⅳ期受胶结作用影响剧烈，储层孔隙度大幅减小，根据期次与作用类型分为同生期大气淡水胶结（Ⅳ1）和浅埋藏期胶结（Ⅳ2）。Ⅳ1期是灯二段丘滩体沉积，地层增厚，水体相对变浅，遭受大气淡水淋滤影响下发生的胶结作用。胶结产物为白云石，其呈齿状、马牙状［图13（b）］，也称为叶状白云石［图13（h）］，常与纤维状环边白云石共生，形成多层环状结构［图13（f）］，在阴极射线下多呈暗红褐色［图13（i）］。Ⅳ2期是灯二段沉积后到桐湾Ⅰ幕之间，该时期灯二段埋藏时间短，埋藏深度较浅，胶结产物多为粉—细晶白云石，自形程度较好［图13（e）］，在阴极射线下多呈红褐色［图13（g）］。Ⅳ1和Ⅳ2期胶结将孔隙降低。
第Ⅴ期为早成岩期风化壳岩溶改造期，是区域构造运动作用背景下发生的岩溶作用，受控于桐湾运动。桐湾Ⅰ幕发生在灯二段刚沉积结束时，使正处于浅埋藏期的灯二段整体抬升遭受风化剥蚀［图12（c）］，Ⅳ2期胶结形成自形程度高的粒状白云石或犬牙状白云石会被溶蚀改造形成晶间孔［图13（b）］，多发育溶孔、溶洞、溶缝［图3（f），图3（g），图3（i）］。此外桐湾Ⅱ幕是否会再次产生风化壳岩溶改造存在争议，有学者认为桐湾Ⅱ幕将灯二段整体进一步抬升，上覆灯三段、灯四段遭受到强烈的风化剥蚀，部分区域能剥蚀至灯二段，使得灯二段进一步遭受风化剥蚀，储层再次被改造［7，20，31-32］；也有部分学者认为桐湾Ⅱ幕对灯二段的影响很弱，蓬莱气区灯二段上覆地层仍有灯三段、灯四段沉积，储层未受到风化壳岩溶改造或者作用较小［1，33-35］。但不管何种认识，桐湾Ⅰ幕对灯二段储层岩溶改造是客观存在的。
桐湾运动后蓬莱气区遭受深埋藏，储层演化进入第Ⅵ期，伴随着深埋藏期胶结对储层的破坏和多期次的构造破裂作用对储层规模的改善作用，但储层孔隙整体减小。蓬莱气区先后经历加里东运动和燕山运动等区域构造运动，致使川中古隆起的形成［6，35］，并发生一系列规模不一的断裂系统，也使得灯二段裂缝发育，形成一系列多期次的构造缝，尤其是加里东运动产生的二级走滑断裂对储层改造作用最关键［35］。深埋藏期胶结作用发生在先期存在的裂缝［图13（d）］和孔洞中，多为自形—半自形的中—粗晶白云石充填［图13（d）］，该期胶结物在阴极射线下为亮红色［图13（i）］，起到减少储集空间的破坏性作用。

5 结论

（1）川中古隆起蓬莱气区灯二段储集岩以富含底栖微生物的各类白云岩为特征，主要为藻凝块白云岩、藻叠层白云岩、碎屑白云岩和晶粒白云岩；储集空间存在孔隙、溶洞和裂缝：孔隙以残余格架孔和粒间孔为主，溶蚀孔洞多为葡萄花边溶洞和蜂窝状溶洞，构造缝和压溶缝发育；储集物性具有低孔低渗特征。
--引用第三方内容--

（2）蓬莱气区灯二段优质储层主控因素为沉积、成岩、构造作用；沉积作用提供储层发育的物质基础，丘核、丘基微相为储层发育的优势相带；岩溶作用控制优质储层的形成，其中准同生期大气淡水淋滤改造作用和早成岩期层控型风化壳岩溶作用对优质储层有着强烈的建设性改造；构造破裂作用形成断裂系统连通各类储层，改善优质储层的发育规模。

（3）蓬莱气区灯二段优质储层演化经历“三增—三减”作用：灯二段沉积期，孔隙保留原始沉积环境中的流体特征，“三增”为准同生期大气淡水淋滤改造、早成岩期风化壳岩溶、构造破裂共同作用的结果；“三减”依次为同生—准同生期海水胶结、同生期—浅埋藏期胶结、中—深埋藏期胶结和充填，三期胶结作用造成储层孔隙缩减甚至消失。明确“三增”阶段的影响机理，是揭示优质储层分布的关键，进而为蓬莱气区灯二段下步勘探开发指明了方向。

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