0 引言

含油气盆地沉积和成岩作用所构建的沉积-成岩系统与储层在时间-空间上的匹配关系，是当今储层沉积学及石油地质学界研究的热点之一^[1-3]，其已发展为储层沉积学、石油地质学与地球化学相互交叉的一门新兴边缘学科。沉积与成岩是盆地地质作用中两个连续但完全不同的地质过程，由于成岩对沉积的继承性，因此从沉积相入手研究成岩作用，能更有效地为储层预测提供依据。研究区长兴组天然气资源非常丰富，已经发现了五百梯、高峰场等气田^[4-7]，因此研究长兴组白云岩储层的形成、控制因素以及空间展布特征已成为关键的问题，广大地质工作者对该地区沉积特征、储层基本特征的研究已非常系统和深入，近些年已积累了丰富的资料^[8-13]，但可能受限于认识和研究手段，针对白云岩储层与沉积-成岩系统之间的关系是否具有规律性，目前还未开展系统分析与研究。本文在已有研究成果的基础上，探讨长兴组白云岩储层与沉积-成岩系统的关系，总结不同沉积-成岩系统储层物性及发育类型，以期为四川盆地白云岩储层的钻井部署提供实际的指导。

1 区域地质概况

研究区东起重庆开县，西到川东达县，北抵川东宣汉县，南达重庆万州－梁平一线，面积近1×10⁴km²(图 1)，区内包括多个重要的含气构造带，多口开发井已开采获气。本文涉及的研究区位于海槽东段^[8]，根据已有勘探开发资料和前人研究成果，认为区域构造属于川东弧形褶皱带的东北缘，虽然研究区各构造带与开江梁平台内海槽的演化形成无关，但其多阶段多期次的构造作用对开江梁平台内海槽东段的白云岩储层具有一定的主控能力，研究区目的层的白云岩储层与褶皱带相叠置的位置，大多数情况下都蕴藏着丰富的天然气资源^[8]。

2 沉积相特征

通过目的层的岩心、野外露头、镜下薄片以及地球物理等资料的综合研究，在研究区长兴组共划分出4个沉积相带(图 1)，分别为前缘缓斜坡、台地边缘生物礁、台缘浅滩和开阔台地^[8-9]。台地边缘生物礁相带细分为骨架礁、障积礁和黏结礁等有利于储层发育的微相类型；台缘浅滩相带细分为台缘生屑滩与滩间微相类型。

长一时期，由于水体较浅且相对局限，生物礁达不到生长发育的条件；仅在城口鄂西海槽地区，水体深度适宜且相对清洁，快速的海侵可为该地区带来营养物质，形成生物礁。

长二长三时期，持续的海侵过程致使水体逐渐增高，此时南西的开江与北东的鄂西两海槽的水体在研究区直接相通，由此携带来的丰富物质在研究区前缘斜坡形成了大量的生物礁。

通过上述长兴组生物礁的生长演化过程，并结合研究区处于开江梁平台内海槽和城口鄂西台间海槽之间的特殊古地理格局(图 2)，建立了开江梁平台内海槽地区的沉积模式，研究区主要发育开阔台地、台地边缘生物礁和浅滩、台内海槽和前缘缓斜坡等沉积体系(图 3)。

3 长兴组储层特征 3.1 储层岩石类型

通过大量的镜下薄片鉴定，认为开江梁平台内海槽东段长兴组岩石类型主要包括白云岩和灰岩两类。其中：白云岩可分为微晶白云岩、晶粒白云岩、颗粒白云岩、灰质白云岩、碎裂化白云岩及生物礁白云岩等；灰岩可分为微晶灰岩、白云质灰岩、砂屑灰岩、生物屑灰岩以及生物礁灰岩等。该区碳酸盐岩储层主要发育在晶粒白云岩、生物礁白云岩和颗粒白云岩中^[8]。

3.2 储集空间与储层类型

研究区目的层碳酸盐岩储层由孔隙、孔洞和裂缝组成的储集空间非常发育，孔、洞、缝在同一储层样品中含量的差异性导致了不同的储集类型的发育，根据统计分析确定研究区目的层可细分为裂缝型、孔隙型、孔洞型和孔洞缝复合型4种储层类型^[14]，每种储层类型又存在不同的微观孔隙类型(图 4)。

1) 裂缝型储层，在研究区长兴组的局限台地和前缘斜坡相带中最发育，原生和后生孔隙均不发育，裂缝为最主要的储集空间，为研究区最差的储层类型。

2) 孔隙型储层，在台地边缘浅滩和开阔台地相带中最发育，晶间孔、晶间溶孔为最主要的储集空间，为研究区常见的储层类型。

3) 孔洞型储层，在台地边缘生物礁和浅滩相中最发育，粒间溶孔、晶间溶孔、晶间超大溶孔和生物骨架孔洞为最主要的储集空间，也为研究区比较常见的储层类型。

4) 孔洞缝复合型储层，在高能台地边缘生物礁滩相中发育，因后期破裂作用形成裂缝，并在原有的储层基础上最终形成孔洞缝复合型储层，虽然在研究区局部发育，但确为研究区最优质最重要的储层类型。

4 成岩阶段划分与成岩作用特征

研究区长兴组储层成岩作用类型较多，本文中涉及的有20余种，在不同成岩阶段和成岩环境均有不同的成岩作用组合方式。按成岩作用与研究区目的层储层发育关系，可分为建设性与破坏性成岩作用两大类。其中前者在研究区目的层主要包括白云岩化作用、溶解作用、破裂作用、压溶作用和重结晶作用；后者在研究区目的层主要包括胶结作用、新生变形、压实作用、充填作用和硅化作用^[15]。从成岩作用的过程出发，将演化过程共划分为5个成岩阶段与成岩环境(图 5)，而不同的成岩阶段有不同的代表性成岩作用以及不同的孔隙组合类型，并建立了成岩-孔隙演化图，出现“下降-上升”两次旋回规律。

5 沉积-成岩系统与储层发育的关系

在研究区目的层前人对单一的沉积、成岩系统与储层的关系有一定的研究^[1-3]。但是由于研究区目的层储层发育连续受到早期沉积与后期成岩影响，因此，本文将沉积作用与成岩作用纳入到统一的系统中研究储层发育及沉积和成岩作用与储层在时空上的耦合关系，以期给研究区带来有意义的勘探指导。

5.1 沉积相对储层发育的控制

通过取心井的物性分析与测井解释，确定长兴组储层一般在台缘礁滩相地层的中部、上部较发育。结合长兴组剖面相横向展布规律，分析储层发育的层段、规模与沉积相的关系(图 6)，认为：峰18井和峰003-X3井的储层厚度较峰8井和峰003-2井更厚，储层在台缘礁滩相最发育，储层占礁滩的厚度可达到70%以上；峰8井与峰003-2井顶部发育薄层的差储层，其中前者储层发育在前缘斜坡相中，后者储层发育在开阔台地相中，台缘礁滩相控制了研究区目的层碳酸盐岩储层的分布范围。

统计结果(表 1)表明：孔隙度、渗透率以骨架礁最高，平均值为3.24%、10.35×10^-3μm²，黏结礁次之，平均值为3.10%、9.38×10^-3μm²，二者为最有利储层发育微相；浅水缓坡、生屑滩微相孔隙度、渗透率值略少，前者平均值为2.30%、4.88×10^-3μm²，后者平均值为2.32%、3.61×10^-3μm²，属相对有利储层；而礁前塌积、障积礁微相孔隙度、渗透率值相对较小，前者平均值为2.14%、2.36×10^-3μm²，后者平均值为2.08%、3.72×10^-3μm²，属中等储层；泻湖、潮坪沉积微相孔隙度、渗透率值更低，其大多数为差或无效储层。

5.2 白云岩化对储层发育的控制

通过多口取心井白云石体积分数与孔隙度的统计，确定两者呈正相关性^[10]；当白云石体积分数超过70%后，孔隙度值快速增高，说明白云岩的发育程度是储层存在的关键。研究区长兴组碳酸盐岩白云化作用具有多成因和多期次的显著特点，其可划分为准同生白云岩和成岩埋藏白云岩两种类型^[16-17](表 2)。

1) 准同生白云岩

代表性岩性为微晶白云岩，其有序度值最低，平均值为0.615；Mg/Ca也最低，为0.906；其晶体呈他形—半自形，常具泥质条带、石膏假晶和藻纹层-藻团粒结构等潮汐和暴露成因标志。准同生白云岩与表 2中的泥-微晶灰岩相比较，二者锶同位素值很接近(0.709 300、0.709 445)、准同生白云岩氧同位素偏高(-2.979 0)、碳同位素略低(2.186 2)，系准同生期萨勃哈环境高镁卤水交代碳酸盐沉积物的产物^[18-20]；各种孔隙类型不发育，面孔率小于1%，储集性能最低，对研究区储层贡献不大。

2) 成岩埋藏白云岩

① 早成岩期埋藏白云岩，代表性岩性主要为原始结构保存完好的颗粒和礁白云岩，相对准同生微晶白云岩，该时期白云石Mg/Ca比值以及有序度略有增高，以他形—半自形为主，显微镜下白云石较脏。与泥-微晶灰岩和准同生白云岩比较，其锶同位素明显较低，并介于飞仙关组准同生白云岩(0.708 028)与成岩埋藏白云岩平均值(0.707 435)之间；反映该阶段埋藏白云岩化流体与飞仙关组准同生白云岩和埋藏白云岩存在亲缘关系，而飞仙关组埋藏白云岩化流体已被证明来源于飞四段囚禁的海源高盐度孔隙水^[21]。碳、氧同位素值与准同生白云岩较接近。晶间孔以及晶间溶蚀孔等孔隙类型比较发育，面孔率一般高于5%，为中等储层。

② 中成岩期埋藏白云岩，为最初白云岩岩石的结构被破坏的残余粉-细晶白云岩部分，是研究区长兴组重要的储层岩石类型之一，以自形晶为主，具雾心亮边结构。该期白云岩的Mg/Ca值和有序度相对早成岩期埋藏白云岩明显增高；锶同位素值略有降低，与早成岩期埋藏白云岩的值基本一致，碳、氧同位素与早成岩期埋藏白云岩比较接近，亦反映了白云岩化流体来源于飞仙关组。该阶段晶间孔以及晶间溶蚀孔等孔隙类型也比较发育，另外还存在部分生物体腔孔，面孔率普遍为5%~15%，形成较好的储层。

③ 晚成岩期埋藏白云岩，代表性岩性主要为中粗晶白云岩，白云石的晶形非常好，且原始白云岩结构几近消失。表 2显示：晚成岩期与中成岩期相比，白云石的Mg/Ca值接近，有序度增高；碳、氧、锶同位素值具有很好的一致性，确定白云岩化流体的来源、性质与中成岩期有一定的延续性。该期溶蚀孔隙都很发育，虽然溶孔中常充填黑色炭化沥青和具环带结构的异形白云石，但是面孔率仍然普遍为8%~20%，形成好的储层。

④ 构造碎裂化白云岩，岩石顺着网状裂隙发生溶蚀，致使最初的白云岩结构发生改变，该期有序度相对前几期达到最高值，且白云石的Mg/Ca值也最高，该期的碳、氧、锶同位素与其余成岩阶段的值大体近似，反映了长兴组礁、滩相地层多期次埋藏白云岩化流体来源于飞仙关组，具有继承性发展演化的显著特点。该期溶蚀作用强烈，溶裂缝和超大溶孔非常都发育，对储层贡献最大，易形成优质储层。

5.3 成岩系统对储层发育的控制

开江梁平台内海槽东段长兴组白云岩可划分为4个相对独立但又继承性发展演化的成岩系统^[22]：同生卤水成岩系统、地层封存卤水成岩系统、混合热卤水成岩系统和构造热卤水成岩系统。4个不同的成岩系统具有各自相对独立的流体来源、流体性质、水-岩反应序列，以及相对应的成岩组合。

通过对研究区目的层白云岩储层不同岩石类型储层特征与储集空间的分析，可知上述4种成岩系统对长兴组储层的贡献程度不同(表 3)，认为储层物性的大小是不同成岩系统的多期次的叠加，而不同成岩系统的叠加在不同相带发育区区别较大，并不是所有沉积相带都经历了以上完整的4种成岩系统期。开阔台地、台缘浅滩以及前缘缓斜坡带仅经历2~3个成岩系统期，部分缺少混合热卤水与构造热液成岩系统；只有在断裂或裂缝比较发育的台地边缘生物礁相带，才经历了完整的4种成岩系统期^[22]。

1) 同生卤水成岩系统。成岩作用以胶结作用为主，粒内孔和粒间孔大部分在被充填致使孔隙不发育，物性较低，孔隙结构很差，表现为明显的单峰细歪度，为微孔-微喉型组合，微晶白云岩孔隙度为0.15%~5.37%，平均值为1.64%，一般不具备储集层意义，在裂缝发育区仅出现少量的裂缝型Ⅳ类储层。

2) 地层封存卤水成岩系统。虽然进一步的破坏性成岩作用使粒内孔和粒间孔遭到彻底破坏，但是该阶段大范围的埋藏交代白云岩化又非常有利于各种溶蚀孔隙的发育，如灰质白云岩和晶粒白云岩孔隙度值比较可观，前者孔隙度为0.32%~11.59%，平均值为3.25%，后者孔隙度为0.65%~15.89%，平均值为4.53%；储层的发育程度与白云岩化强度具有正相关的规律，孔隙结构较差，为单峰细歪度，为中小孔-细喉型组合，以Ⅲ类孔隙型储层为主。

3) 混合热卤水成岩系统。埋藏白云岩化作用、压溶作用强烈，对储层的规模和质量的提高起到了极其关键的作用，形成原始结构几近完全消失的颗粒白云岩和生物礁白云岩；前者孔隙度较高(1.95~17.66%)，平均值为8.92%，后者孔隙度其次(1.32~15.43%)，平均值为6.27%；局部出现强烈的硬石膏化、硅化以及热液方解石的充填作用，使早期阶段形成的溶孔和溶洞等孔隙被充填，致使部分储层物性变差，但是对储层发育的总体影响并不是太大；孔隙结构相对上述两种成岩系统表现中等较好，呈现明显的单峰较细歪度特征，表现为中孔-细喉型组合，以Ⅱ类孔洞型储层为主。

4) 构造热液成岩系统。研究区目的层主要以喜山期的构造隆升为主，该时期伴随的破裂、溶蚀和成藏等建设性成岩作用有助于大大提高储层的规模和质量，使孔隙、孔洞和裂缝被不断溶蚀扩大，所形成的储集空间很少被次生矿物所充填，对改善和提高储层的物性影响很大。该阶段研究区目的层碎裂化白云岩总体孔隙度分布在3.45%~20.55%，平均值为13.79%，为最有利储层发育的岩性，对整个长兴组储层贡献最大；孔隙结构好，呈现分选较好的单峰较粗歪度特征，表现为中、大孔-细喉型组合，以Ⅰ类孔洞缝复合型储层为主。

6 结论

1) 结合特殊的古地理格局，建立了开江梁平台内海槽地区的沉积模式，确定台缘礁滩相为研究区最有利储层发育的相带。

2) 开江梁平台内海槽东段储集岩类型主要以颗粒白云岩、生物礁白云岩和晶粒白云岩为主，晶间孔、晶间溶孔和晶间超大溶孔为最有效的储集空间，孔隙型、孔洞型储层在研究区最发育，孔洞缝复合型储层为最优质的储层类型。

3) 研究区目的层礁滩相控制了白云岩储层的分布范围和展布规律，而不同成岩系统对储层的贡献程度不同。其中：同生卤水成岩系统一般不具备储集性能，部分裂缝发育区存在Ⅳ类裂缝型储层；地层封存卤水与混合热卤水成岩系统是储层形成的基础与关键，前者发育低孔低渗的Ⅲ类孔隙型储层，后者发育Ⅱ类中孔中渗的孔洞型储层；构造热液成岩系统是最优质储层，为高孔高渗的孔洞缝复合型Ⅰ类储层。