四川盆地碳酸盐岩领域研究现状及存在问题

单鹏飞

[摘 要]我国的碳酸盐岩油气田的勘探与开发有着悠久历史，如四川在碳酸盐岩地层中采气已经有两千多年历史，至今仍为我国重要的碳酸盐岩气田分布区。此外，近年来在华北盆地老第三系和震旦亚阶至奥陶系中也证实了高产能碳酸盐岩储集层的存在，更进一步开拓了碳酸盐储集层在我国的广阔前景。随着国内外对碳酸盐岩研究的日益深入，当前已从根本上改变了认为碳酸盐岩是单纯化学沉积的观点，绝大部分的现代海洋碳酸盐都是生物成因的。与此同时，对碳酸盐岩含油性的研究和认识也获得了新飞跃。

[关键词]白云岩化；次生白云岩；原生沉积岩

中图分类号：P618.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）14-0027-01

一、碳酸盐岩孔隙空间特征

在碳酸盐岩储集层中常见的和对油气储集作用影响较大的空隙类型，目前已知有以下几种。

①粒间孔隙：是指碎屑碳酸鹽岩颗粒之间的孔隙，如内碎屑之间、生物碎

屑之间、鲕粒直间的孔隙等。其特征与碎屑岩的的粒间空隙相似。碳酸盐岩的粒间孔隙一般是原生的，但也可以是次生的，如大颗粒之间的微晶基质的选择性溶解造成的粒间孔隙。

②粒内孔隙：组成碳酸盐岩的各种颗粒内部的孔隙，如骨屑、团块、内碎

屑、鲕粒等颗粒内部的空隙。这些孔隙有些是原生的，是在碎屑颗粒沉积以前形成的，也有次生的，是由于溶解作用和生物钻孔等作用形成的。③晶间孔隙：组成碳酸盐岩的晶体之间的孔隙，如原地生成的化学成因的

矿物晶体之间的孔隙，和岩石重结晶或白云石岩化作用中产生的孔隙，前者为原生的，后者为次生的。

④隐蔽空隙：由于较大的或特殊形状的颗粒（如壳体或其碎片）在沉积过

程中所起的遮蔽作用，使其下面的孔隙不被其他较细的碎屑或基质所充填而形成的孔隙。这是许多生物碎屑灰岩中常见而又重要的一种空隙类型。

⑤格架孔隙：在沉积格架中留有开口（为水所充填）的空间形成的，生物

骨架状孔隙是原地生长的群体造礁生物（如珊瑚、海绵、苔藓、藻类等）骨架内的空隙，这是礁灰岩的重要孔隙类型。碳酸盐岩中有一种重要的储集层即为生物礁型储集层，生物礁内一般具有丰富的孔隙，其中包括生物体腔内的原生孔隙、生物碎屑颗粒之间的孔隙以及溶解和白云石化作用产生的孔隙等。正是由于生物礁本身具有优越的储集空间，再加以生物礁所具有的其它有利条件，例如礁前相外侧盆地相沉积中甚至生物礁本身的丰富有机质，为生物礁提供了丰富的油源，礁后相沉积为生物礁提供了沿上顺方向的遮挡层，以及生物礁所处的构造部位利于油气向其中汇集。因而，在生物礁中常形成引人注目的高产大油田。

⑥溶蚀孔洞：是由于地面水或地下水的溶蚀作用而形成孔洞，它是碳酸盐岩储集层中常见的空隙类型之一。由于碳酸盐岩的易溶性，实际上前述各类孔隙通常多经溶蚀作用的后生改造，故常见到粒间溶孔、粒内溶孔、晶间溶孔及溶缝、溶道等提法。

二、碳酸盐岩成岩作用研究现状

20世纪50年代，碳酸盐岩成因观点由化学成因转变到生物碎屑或生物成因的观点。这是一个划时代性的革新，自此而使碳酸盐岩的研究走上了崭新的阶段；而后，碳酸盐岩研究又面临新的挑战，即由于碳酸盐岩微生物（Microbials）成因观点的提出。这一成因观点主要认为菌、藻类等微生物在碳酸盐岩沉积和成岩中发挥了巨大的作用，这一观点成了国际上碳酸盐沉积成因研究的热点。碳酸盐沉积物的成岩作用过程包括沉积物形成之后到发生高温变压变质作用之前的所有作用。现代和古代的碳酸盐沉积物的原始矿物成分主要为文石、高镁方解石和低镁方解石的混合物。前两者处于亚稳定状态，大多数情况下它们将会在成岩过程的某个时期转变成稳定的低镁方解石。从近地表大气淡水和较深埋藏孔隙水中沉淀而成的胶结物则可包括上述三种碳酸钙矿物。地层一记录中的大多数古代石灰岩完全由低镁方解石组成，因此，成岩作用研究常包括识别各种胶结物的原始矿物成分及其对孔隙溶液化学成分的影响，以及判定胶结物沉淀和转变作用发生的时间。此外，成岩作用对沉积物颗粒的影响在成岩研究中也极为重要。樊爱萍对成岩环境、成岩流体、成岩模拟实验、成岩相、成岩作用与沉积相的结合、成岩作用与层序地层学的交叉、成岩作用在层控固体矿床中的应用，以及早期成岩作用等8个方面对成岩作用的研究进展进行了总结，并在此基础上，简要分析了成岩作用研究未来的发展方向。

成岩作用研究主要从宏观的成岩环境和微观的成岩作用两个方面进行。宏观主要是指成岩作用所发生的成岩环境，主要包括海水成岩环境，淡水成岩环境和埋藏成岩环境三种；微观的成岩作用的研究主要涉及的内容为：溶解，胶结，压实和压溶，新生变形，重结晶，白云石化，微生物泥晶化作用等。控制这些成岩作用过程的因素主要包括沉积物矿物和化学成分、孔隙溶液的化学成分和流速、沉积物受埋藏抬升的历史、海平面变化以及气候条件等。成岩作用始终贯穿着沉积和沉积成岩的全过程。虽然成岩变化过程中并没有清晰的边界，但是总的来说早期成岩作用和晚期成岩作用是用来指示成岩过程的相对时间。早期成岩作用是Bemer于1980年首先提出，指的是成岩作用发生在沉积之后或者埋藏之初。晚期成岩作用发生在沉积后的相当长的一段时间内，因此一般来说晚期成岩作用对岩层的改造起到了决定性的作用。

三、碳酸盐石油的运移

近年来大量研究和油气勘探实例表明，构造应力是控制油气运移和聚集分布的重要动力。例如由于塔河地区一直处于构造高点部位，因而易于造成应力集中并产生裂缝，而多期的构造运动及由此所产生的多方向构造主应力变化，是导致塔河地区不同方向裂缝均有发育的根本地质原因。在构造应力场作用下，构造高部位以发育拱张断裂为主，基本特点是小而碎、陡而短、密集而方向性差；在构造翼部地区，挤压及剪切作用产生了相对较大且方向性相对较强的断裂。两类断裂均具有陡倾特点，有利于地层流体的垂向交换与循环。

四、结论

建设孔隙的成岩作用可形成储集空间，而破坏孔隙的成岩作用则可形成隔档层，两者的综合效应控制和影响了碳酸盐岩储集性的优劣，不同成岩作用相匹配，可形成良好的储盖组合，构成岩性圈闭。因此，在进行碳酸岩储层研究时，除了结合储层的岩性，沉积作用等原生沉积作用以外，后期的成岩作用作用的改造对储层性能的影响，更是一个重中之重的研究内容，需受到充分重视。

参考文献

[1] 冯增昭编著.碳酸盐岩岩相古地理学[J].北京：石油工业出版社.

[2] 韩林.白云岩成因分类的研究现状及相关发展趋势[J].中国西部油气地质.

[3] 韩征，辛文杰.准同生白云岩形成机理及其储集性[J].

[4] 贾振远，郝石生.碳酸盐岩油气形成和分布[J].北京：石油工业出版社.