土库曼斯坦阿姆河盆地卡洛夫-牛津阶储层特征及控制因素分析*

郑荣才 陈浩如 王强 崔璀 费怀义 徐文礼

1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都理工大学，成都 610059 2.川庆钻探工程公司地质勘探开发研究院，成都 610051

土库曼斯坦阿姆河盆地是世界上最著名的富油气大型沉积盆地之一(Meiselet al.，1995;Ulmishek，2004;Brookfield and Hashmau，2001)，中-上侏罗统卡洛夫-牛津阶是最重要的油气富集层(郭永强等，2006)。中国石油(土库曼斯坦)阿姆河天然气公司已取得包括萨曼杰佩、亚希尔杰佩、奥贾尔雷等众多超大型和大、中型气田在内的阿姆河右岸A、B二个区块的勘探开发权(图1)，该公司也是“西气东输”工程中向我国输气的境外第一站。由于前苏联时期仅注重阿姆河盆地油、气资源开发而疏于基础地质研究，资料匮乏，特别是对卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩储层特征的研究更少，因此，加强卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩储层特征研究及控制因素分析，对高效勘探开发A、B二区块的天然气资源和缓解我国的能源供应紧张局势具有极其重要的意义。

图1 阿姆河盆地右岸区域构造图(据Meisel et al.，1995资料简化)和岩相古地理略图Fig.1 The regional tectonic map(simplified after Meisel et al.，1995)and paleogeographic sketch map of the right bank of the Amu Darya basin

1 区域地质概况

阿姆河盆地自下而上划分为基底、过渡层和地台盖层三个构造层系，区域构造被划分为科佩塔特山前坳陷、中央卡拉库姆隆起、阿姆河坳陷和查尔朱阶地等众多大型构造单元(图1)，各构造单元大都以地台盖层中的中-上侏罗统卡洛夫-牛津阶为最重要的油气富集层(Meiselet al.，1995;Ulmishek，2004;Brookfield and Hashmau，2001;郭永强等，2006;李浩武等，2011)。研究区位于土库曼斯坦东部的阿姆河右岸(图1)，区域构造属于查尔朱阶地南部，卡洛夫-牛津阶平行不整合超覆在中侏罗统海岸平原-泻湖沼泽相的含煤碎屑岩系之上，与上覆上侏罗统基末利阶高尔达克组的厚层膏盐岩层或高伽玛泥岩层为连续沉积关系(Meiselet al.，1995)。卡洛夫-牛津阶为碳酸盐沉积建造，以A区块为例，深、浅水交替变化的地层旋回性强烈，自下而上被细分为XVI层、XVa2(礁下层)、Z层(致密层)、XVa1 层(生物礁、滩层)、XVhp层(礁上层)、XVm 层(块状灰岩层)、XVp层(层状灰岩层)和XVac层(灰岩石膏层)8个岩性段(图2)，B区块也可划分为相对应的8个岩性段，但其浅水交替变化的地层旋回性较弱，特别是相当XVm层、XVp层和XVac层的上部3个岩性段相变为单一的薄层黑色页岩段。沉积相研究业已证明卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩具有相当“缓坡开放型有镶边台地”类型(李浩武等，2011)的前缘缓斜坡镶边台地沉积模式(顾家裕等，2007)(图1、图3)，识别出包括深水盆地、台地前缘缓斜坡，台地边缘，开阔台地、局限台地及蒸发台地在内的6个沉积相带(徐文礼等，2012a，b;徐文礼，2013)。储层广泛地发育于XVp层、XVm层、XVhp层、XVa1层等层位的前缘缓斜坡、台地边缘和开阔台地等相带内的礁、滩相灰岩中，物性普遍较好，尤以台地边缘礁、滩相灰岩的物性为更好，具备优越的储集条件(张兵等，2010;曹均等，2010;董霞等，2010;卢炳雄等，2011;刘石磊等，2012;文华国等，2012;徐文礼等，2012b)。

2 碳酸盐岩储层特征

2.1 碳酸盐岩储层的层序特征

针对阿姆河盆地卡洛夫-牛津阶海相碳酸盐岩发育特点，以Vail层序级别划分和命名为原则(Vail，1988)，同时考虑界面性质、层序结构和叠加样式，在详细的沉积相和层序界面特征分析基础上，将卡洛夫-牛津阶划分为3个三级层序(图2)。此3个层序的结构非常相似，都以缺乏初始海平面上升期的低位或陆架边缘体系域沉积，仅发育海侵和高位体系域，具有高位体系域厚度远大于海侵体系域的快速海侵缓慢海退层序结构，以及有利储层发育的礁、滩相沉积主要位于高位体系域的显著特点。

2.1.1 海侵体系域沉积层序与储层发育关系

海侵体系域发育于SQ1、SQ2和SQ3层序下部，以区域性海退向海侵转换的岩性突变面为层序界面(图2)，成因与海平面快速上升和水体迅速入侵有关。层序内部的沉积相和岩性组合形式有如下几个特征:①伴随海平面快速上升，水动力条件由海侵初期的较强浅水状态很快减弱为深水状态。②A、B二区块的沉积相演化序列有明显差别，A区块由能量较高的台内或台地边缘礁、滩相灰岩组合，向低能的台地前缘缓斜坡或向开阔台地潮下微晶灰岩组合过渡，并很快达到沉积薄层暗色泥质灰岩为主的最大海侵期;B区块由台地前缘缓斜坡的微晶灰岩与坡内礁、滩相灰岩互层组合，向深水盆地薄层暗色微晶灰岩组合过渡，至最大海侵期也以沉积暗色薄层泥灰岩为主。③由于沉积物供给量少，沉积速率低，致使该体系域主要由连续退积的准层序叠加而成。④有利储层发育的礁、滩相灰岩不甚发育，仅在海侵初期的台内、台地边缘和前缘缓斜坡上部局部发育有小型礁、滩相沉积。

图2 卡洛夫-牛津阶沉积相-层序综合柱状图(据A区块S53-1井)Fig.2 Comprehensive column of sedimentary facies and sequence stratigraphy of the Callovian-Oxfordian(from S53-1 well)

图3 阿姆河盆地卡洛夫-牛津阶缓斜坡台地沉积相模式图(据李浩武等，2011)Fig.3 Depositional model of the Callovian-Oxfordian platform with gentle slope in the Amu Darya basin(after Li et al.，2011)

2.1.2 高位体系域沉积层序与储层发育关系

高位体系域发育于3个层序的中上部，以最大海泛面为海侵体系域向高位体系域转换的分界面(图2)，成因与海平面上升达最高位置后折向下降有关。随着海平面持续下降和水体趋于变浅，层序内部的沉积相和岩性组合形式与海侵体系域相反，有如下几个特征:①伴随海平面脉动性地缓慢下降，水动力条件由最大海泛期的深水低能状态逐渐演变为浅水高能状态。②岩性由低能的微晶灰岩、(含)颗粒微晶灰岩为主，逐渐转化为高能的礁、滩相灰岩为主的组合。③由于沉积速率逐渐增高，致使该体系域由连续加积→进积的准层序叠加组成，下超海侵体系域顶部的最大海泛面。④A、B二区块的沉积相演化序列差别很大，特点为:位于浅水相区的A区块波浪和潮汐作用伴随海平面下降而增强，出现不同强度的进积序列，如SQ1高位域台地边缘生物礁和颗粒滩开始向斜坡进积，但进积准层序厚度较薄，并与厚度近于相近的斜坡泥交替发育(图2)，显示水体深、浅变化频繁的台地边缘与前缘斜坡过渡带环境，为有利储层发育层位;SQ2高位域的台地边缘生物礁和颗粒滩向斜坡方向强烈进积(图2)，以生物礁最为发育(图2)，因而为优质储层的主要发育层位;至SQ3层序高位域，受海平面大幅度下降和水体快速变浅和咸化影响，从台地边缘很快转入到开阔至局限台地和蒸发台地环境，由泥-微晶灰岩、白云岩和膏盐岩薄互层组成韵律交替的准层序，虽不利于储层发育，但为油气保存提供了极其重要的直接致密盖层条件。位于深水相区的B区块同样因受海平面大幅度下降和海水循环受限影响，SQ1和SQ2高位域均由向盆地相薄层暗色泥灰岩加积→弱进积的前缘缓斜坡相微晶灰岩与坡内礁、滩相灰岩互层组成，局部坡内礁、滩的厚度和分布面积很大，为有利储层发育的部位。至SQ3高位域原地转化为具深泻湖性质的闭塞海湾盆地和进入强烈欠补偿沉积状态，沉积有兼具良好生烃能力和直接致密盖层条件的高伽玛泥岩。

2.2 储层特征

2.2.1 储层岩石学特征

卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩储层非常发育，有孔洞缝复合型、裂缝-孔隙型、孔隙型和裂缝型等多种类型，前3个类性的储层岩性主要为发育于开阔台地、台地边缘和前缘缓斜坡相带中的礁、滩微相的灰岩，其中礁灰岩的造礁生物主要为厚壳蛤(图4a)、珊瑚(图4b)，次为层孔虫(图4c)、海绵(图4d)、苔藓虫和蓝绿藻类等，以厚壳蛤和珊瑚最为常见，礁灰岩中各类原生孔隙，特别是生物骨架孔、洞和体腔孔最为发育，无论是台地边缘生物礁还是前缘缓斜坡的坡内生物礁，都是优质储层发育的首选位置。颗粒滩相灰岩的颗粒组分主要为生物屑(图4e)、内碎屑(图4f)和鲕粒(图4g，h)，次为球粒、凝块石、团块(图4i)等，以生物屑最为丰富，类型计有厚壳蛤、珊瑚、苔藓虫、有孔虫、腕足、棘屑、红绿藻、蓝绿藻等，少量层孔虫、头足类和钙球。各相带浅滩微相的主体部分生物碎屑密集，分选好，亮晶胶结，原生孔隙相对更发育，也都是好储层发育位置。而滩缘因含有较多灰泥基质，部分原生孔隙被充填，一般为较有利储层发育位置;裂缝型储层岩石类型主要为发育于开阔台地潮下和前缘缓斜坡相带中低能环境沉积的(含)颗粒微晶灰岩(图4j)、隐藻灰岩和泥-微晶灰岩，基质岩中的原生孔隙极不发育。

2.2.2 储层的成岩作用

研究区卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩成岩作用类型多样(张兵等，2010;曹均等，2010;董霞等，2010;卢炳雄等，2011;刘石磊等，2012;文华国等，2012;徐文礼等，2012b)，按成岩作用与储层发育关系，可分为破坏性、建设性和中性三大类，破坏性成岩作用包括有压实、压溶、胶结和新生变形作用，建设性成岩作用主要为溶蚀和破裂作用，局部为白云化作用。与储层发育关系不很密切的中性成岩作用类型众多，如泥晶化、生物扰动、硬石膏化、天青石化、硅化、黄铁矿化和黏土矿物转化等成岩现象，对划分成岩阶段、判断成岩环境和流体性质有特殊意义。以下仅讨论破坏性和建设性成岩类型。

图4 卡洛夫-牛津阶常见的碳酸盐岩储层岩性和孔隙类型(a)-厚壳蛤礁灰岩，礁骨架孔非常发育，台地边缘生物礁.Sam53-1井，XVm层，铸体薄片(－);(b)-台地边缘珊瑚礁灰岩，礁骨架孔、生物体腔孔、骨架间溶孔和生物体腔内溶洞极为发育.Sam53-1井，XVm层，岩芯;(c)-层孔虫礁灰岩，生物体腔孔非常发育，充填少量粒状亮晶方解石胶结物，台地边缘生物礁.Sam53-1井，XVm层，铸体薄片(－);(d)-海绵礁灰岩，生物体腔孔非常发育，充填少量粒状方解石胶结物，台地边缘浅滩.Sam53-1井，XVm层，铸体薄片(－);(e)-亮晶生物屑灰岩，包绕颗粒生长的早期等厚环边栉壳状方解石与等粒状方解石和连生方解石形成世代胶结结构，剩余粒间孔仍非常发育，台地边缘浅滩.Sam53-1井，XVhp层，铸体薄片(－);(f)-台地边缘浅滩亮晶砂屑生屑灰岩，溶蚀作用强烈，发育丰富的粒间溶扩孔和粒内溶孔，有孔虫铸模孔.Sam53-1井，XVm层，铸体薄片(－);(g)-亮晶鲕粒灰岩，原生粒间孔非常发育，少量孔隙被粒状亮晶方解石充填，台内浅滩.Sam53-1井，XVac层，铸体薄片(－);(h)-亮晶鲕粒灰岩，粒间由包绕颗粒的等厚环边栉壳状方解石与等粒状和连生方解石形成的多世代胶结结构非常发育，原生粒间孔保存很少，后期粒间溶孔和超大溶孔非常发育，前缘缓斜坡坡内浅滩.Oja-21井，XVhp层，铸体薄片(－);(i)-亮晶生屑团块灰岩，生屑为有孔虫、棘皮、苔藓虫、红绿藻组合，团块由藻黏结生屑组成，发育等厚环边粒状亮晶方解石胶结结构，保存有丰富的原生粒间孔，前缘缓斜坡坡内浅滩.Met-22井，XVm层，铸体薄片(－);(j)-生物碎屑微晶灰岩，不含可见原生孔隙，但双壳类及有孔虫被完全溶蚀形成的铸模孔非常发育，前缘缓斜坡的坡内滩间.Met-22井，XVm层，铸体薄片(－);(k)-含细小生屑的泥-微晶灰岩，发育缝合线，缝内被压溶残渣充填而具有很高闭合度，开阔台地潮下静水泥.Sam53-1井，XVac层，铸体薄片(－);(l)-含生屑微晶灰岩，强烈压溶形成的叠锥构造，前缘缓斜坡静水泥.Sam53-1井，XVhp层，岩芯;(m)-膏质微-粉晶白云岩，硬石膏化斑块附近微晶白云石重结晶为粉晶，孔隙不发育。Sam53-1井，XVhp层，普通薄片(+);(n)-粉-细晶白云岩，自形白云石晶体具有雾心亮边结构，发育少量规则多面体状晶间孔，台内浅滩.Sam53-1井，XVa2层，铸体薄片(－);(o)-含生物屑微晶灰岩，不规则的开启型成岩压裂缝，连续性好，缝内含少量粒状方解石充填物.Sam53-1井，XVm层，铸体薄片(－);(p)-微-亮晶藻团粒灰岩，被溶蚀扩大的开启型构造裂缝，充填有粒状亮晶方解石，缝壁附有残留的碳化沥青，台内浅滩.Sam53-1井，XVm层，铸体薄片(－)Fig.4 Common lithologies and pore types of Callovian-Oxfordian carbonate reservoirs

(1)压实作用

主要出现在礁灰岩和滩相颗粒灰岩中，镜下可见:①片状或长条状的细小生物碎屑塑性变形、定向排列和破裂现象。②颗粒接触关系由以点接触为主，局部为线接触，凹凸接触很少见。③由压实作用导致岩石局部破裂而形成压裂缝。疏松多孔的礁灰岩和滩相颗粒灰岩被压实作用改造后，各类原生孔隙仍保存较好，可确定压实强度不超过二级(刘石磊等，2012)，由压实作用造成的孔隙度损失10% ～12%。

(2)压溶作用

压溶作用较为强烈，主要表现为形成缝合线和叠锥构造(图4k，l)，压溶过程中易溶组分被溶解迁移，大部分以胶结物的形式进入孔隙而对原始孔隙度有缩减作用，而由压溶作用形成的缝合线被压溶残留的粘土和有机质充填而不具开启性(图4k)，因此，压溶作用对储层物性有较强破坏性。

(3)胶结作用

最常见的胶结物为方解石，含量3% ～5%，主要发育在各类原生孔隙丰富的礁、滩相灰岩中，根据胶结物形态可识别出4期胶结作用(董霞等，2010;文华国等，2012):①准同生期栉壳状等厚环边胶结，环边厚0.05～0.15mm，包绕颗粒(图4e，h)，或沿生物礁骨架孔的孔壁生长。②早成岩阶段早期等粒状亮晶方解石，大小为0.05～0.1mm，洁净明亮，或与前期的栉壳状等厚环边胶结构成二世代胶结结构(图4e，h)，或单独包绕颗粒形成粒状亮晶等厚环边胶结结构(图4i);③早成岩阶段晚期至中成岩阶段早期，以充填各类剩余原生孔隙为主的，大小为0.3～2.0mm的中-粗晶等粒状亮晶方解石(图4c，d，g，h)。④中成岩阶段晚期的连晶方解石胶结，也以充填剩余孔隙为主(图4e)。胶结作用对储层的影响有双重性，如4个期次的方解石胶结物先后充填作用都以占据原生孔隙为主，明显缩减了储层原始孔隙度，特别是③、④期方解石的胶结作用对缩减储层原始孔隙度的影响更大，占据的原生孔隙依次增多。但由①方解石的早期胶结作用为礁、滩相灰岩中各类原生孔隙的保存提供了抗压实结构，致使大多数礁灰岩和颗粒灰岩压实作用仍处于强度不高的二级，以及各礁、滩相灰岩中原生孔隙得到较好保存。

(4)新生变形作用

新生变形系指早成岩阶段文石质组分在湿的状态下自发转化为晶粒方解石的作用，又被称之为广义重结晶作用。由于海相碳酸盐沉积物无论是灰泥、颗粒还是生物礁，几乎都为文石质组分，而沉积记录中的石灰岩都由方解石组成，因此，新生变形是碳酸盐岩中最基本和最普遍的成岩作用类型，卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩也不例外。按文石的克分子体积为34.15cm3，方解石克分子体积为36.93cm3推算，等克分子质量的文石转化为方解石时理论上有8.14%的增体积(或减孔隙率)效应，增加的体积以方解石胶结物的形式充填原生孔隙，因此，新生变形也是成岩过程中方解石胶结物的主要来源方式之一，更是造成早成岩阶段碳酸盐岩储层孔隙度缩减和喉道缩小最普遍的因素之一。

(5)白云岩化作用

卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩白云化作用可识别出准同生交代和成岩期热液交代2种成因类型(郑荣才等，2012)，前者较发育，产物主要为很致密的泥-微晶白云岩和膏质白云岩(图4m)、膏质微晶藻团粒白云岩等，白云石晶体通常小于0.05mm，局部重结晶为粉-细晶，它形晶为主，常含有泥纹、藻纹层和莓状黄铁矿等，成因可用潮坪和滩顶等暴露环境的蒸发泵模式加以解释，为不利储层发育的岩性。后者较少见，产物为粉-细晶白云岩(图4n、图5a)，白云石晶粒大小为0.03～0.15mm，半自形-自形晶为主，因常含有较多残余灰质和有机质组分在单偏光镜下呈较脏的浅棕褐色，阴极射线下发暗红-褐红色光(图5b)(郑荣才等，2010)，结合岩石结构和微量元素及碳、氧、锶同位素地球化学特征，证明此类白云岩为成岩埋藏期较富Fe2+的热液交代作用产物(徐文礼等，2012b)。此类型白云岩晶间孔较发育和物性较好，但由于厚度薄和分布范围小，对储层的孔渗性贡献非常有限。

图5 白云岩阴极发光照片(a)-残余灰质粉晶白云岩，Sam44-1井，XVm层(－);(b)-为(a)的阴极发光照片，粉晶白云石发弱玫瑰红色光，残余的泥晶方解石发极弱玫瑰红色光Fig.5 Cathodoluminescence photomicrographs of dolostone

(6)溶蚀作用

溶蚀作用在多孔的礁灰岩和颗粒灰岩中较常见，溶蚀对象具有明显选择性，如厚壳蛤、珊瑚、有孔虫、苔藓虫和红藻等生物容易遭受溶蚀，形成丰富的粒内溶扩孔、铸模孔和超大溶孔(图4a，f，h)，而棘屑和腕足等生物耐溶能力较强，保存较为完好。经溶蚀改造的礁灰岩和颗粒灰孔渗性大大地改善，是对储层发育最有利的成岩作用方式之一。

(7)破裂作用

破裂作用在研究区卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩储层中极为普遍(徐文礼等，2012a，b)，根据裂缝成因和发育规模可划分为2种类型:①微缝和小缝，主要由成岩压裂造成，表现为骨屑破裂，错位等，裂缝呈平直、弯曲、分叉状和网状等多种不规则形态(图 4o)，缝宽 0.01～0.1mm，一般不大于0.1mm，长度为数厘米至十数厘米，充填物少，密度分布不均匀，致密泥-微晶灰岩中少见，而在礁、滩相灰岩复合体中分布较多，密度可达10～50条/米，对改善储层的孔、渗性有重要贡献;②中-大缝，成因主要与燕山晚期和喜山早期的构造活动有关，可划分为近水平缝(＜10°)、低角度斜交缝(10°～40°)、高角度斜交缝(40°～70°)和近垂直缝(＞70°)等几种产状类型。岩芯中常见的构造裂缝一般以断面较平坦的高角度缝和垂直裂缝为主，缝长0.5～1.0m，缝宽 0.1～0.5mm，部分经溶蚀扩大后的裂溶缝可达1.0～3.0mm，最宽可达8mm，密度为1.54～2.0条/米，缝内常被方解石、天青石、石英和炭化沥青不完全充填(图3p)，裂缝的开启性和连通性较好。需指出的是，裂缝不仅本身即是有效储、渗空间，往往又是油气运移聚集成藏的通道，对沟通储层中的孔、洞和改善储层物性至关重要，同时沿裂缝容易发生溶蚀作用，非常有利于次生溶孔和溶缝的形成。因此，破裂作用对储层发育和油气成藏具有极其重要的意义。

图6 卡洛夫-牛津阶孔隙型储层孔-渗相关图Fig.6 The porosity versus permeability of Callovian-Oxfordian pore-type reservoirs

2.2.3 储集空间和物性特征

卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩储层储集空间类型较多，以发育于礁、滩相灰岩中的原生孔隙为主，包括有生物格架孔、生物体腔孔和原生粒间孔等类型，次生孔隙虽然不占主导位置，但类型丰富，包括有粒间和粒内溶孔、铸模孔、晶间孔及晶间微孔、裂缝及溶缝等。储层的发育受多种因素控制，沉积相是最重要控制因素，就高能环境形成的礁、滩相灰岩储层而言，总体以发育孔隙型储层为主，孔隙度为6% ～24.9%，平均值 9.7%，渗透率为 1 ×10－3～100 ×10－3μm2，平均9.25 ×10－3μm2，孔、渗具有良好的相关性(图 6)，相关系数Y达0.896，反映孔隙型储层的储集性优劣取决于基质岩的孔隙度。而能量较低环境形成的各类(含)颗粒微晶灰岩和泥-微晶灰岩则以发育裂缝型储层为主，孔隙度为0.2%～14.9%，平均 2.4%，渗透率 0.01×10－3～49.6×10－3μm2，平均0.9 ×10－3μm2，明显差于孔隙型储层，反映裂缝型储层的储集性优劣取决于裂缝发育状况(徐文礼等，2012b)。

3 储层控制因素分析

研究区卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩储层发育和油气成藏受到古构造、沉积相和岩性、成岩作用及构造活动等多因素复杂合控制(李洪玺等，2010;齐宝权等，2011)。基本规律为:沉积亚相决定了储层发育规模、分布范围和演化规律;沉积微相和岩性是决定储层基本类型和质量的物质基础;破坏性成岩作用，如胶结和压实、压溶对储层有一定程度的破坏;而建设性成岩作用，如成岩期破裂作用、构造破裂作用及沿裂缝发育的溶蚀作用有效地改善了储层的储、渗能力，是形成优质储层的关键。由于卡洛夫-牛津阶属于碳酸盐岩岩性气藏(徐明华等，2010)，以下仅就岩性气藏中的沉积相、岩性、成岩作用与储层发育关系进行重点讨论。

3.1 沉积层序与储层发育关系

卡洛夫-牛津阶发育有旋回交替的3个三级层序，每个层序都由快速海侵和缓慢海退沉积序列组成。SQ1至SQ3三个层序的快速海侵过程，都以连续沉积向上加深变细(或能量降低)的(含)颗粒微晶灰岩、薄层微晶灰岩和泥灰岩为主，因岩性致密而不利孔隙型储层发育，经构造破裂作用改造后可形成低质量的裂缝型储层。而在SQ1和SQ2二个层序的缓慢海退过程，以广泛发育向上变浅加粗(或能量增高)的前缘缓斜坡内的礁、滩和台地边缘及开阔台地内的礁、滩相灰岩沉积，原生孔隙发育，非常有利于形成孔隙型储层，经成岩压裂和构造破裂改造后的礁、滩相灰岩，则可进一步形成孔、渗性更好的裂缝-孔隙型储层，由此构成卡洛夫-牛津阶最重要的礁、滩相储层发育层位。

3.2 沉积微相和岩性对储层发育关系

卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩沉积微相及岩性的不同，决定了储层具有不同类型和规模的孔隙组合与演化特点，最终表现为不同沉积相和岩性对储层发育的控制。从表1可看出，在各类岩性中以高能环境条件下沉积的台地边缘生物礁相灰岩(包括礁核、礁坪和礁间微相)孔、渗性为最好，大多数为孔隙度＞15%，渗透率 ＞100×10－3μm2的好储层和优质储层，其次为台地边缘、台内的浅滩微相类型的颗粒灰岩和点礁灰岩，大多数为孔隙度为8% ～10%，渗透率3×10－3～50×10－3μm2的较好-好储层，再次为前缘缓斜坡内的礁、滩相灰岩，大多数为孔隙度＞10%，但渗透率较低的较好-中等储层，而开阔台地潮下和前缘缓斜坡泥等低能微相类型的灰岩和泥质灰岩，大多数为差储层或非储层。

3.3 成岩作用与储层发育关系

以各亚相带的礁、滩相灰岩储层为例(图7)，成岩作用与储层发育有如下演化关系。

(1)准同生成岩阶段储层发育特征

礁、滩相灰岩于准同生阶段的成岩作用，除与储层发育关系不密切的泥晶化和生物扰动外，主要表现为海水潜流带的栉壳状文石等厚环边胶结作用，由充填原生孔隙的胶结物负孔隙度，可推算胶结作用可造成原生孔隙缩减5% ～8%，储层多数仍保存有40%左右的孔隙度，礁灰岩的孔隙度应该更高一些。储层以发育包括粒间孔、粒内孔、生物体腔孔、生物礁骨架孔等各类剩余原生孔隙为主。

(2)早成岩阶段储层发育特征

该阶段是沉积物被压实、文石新生变形、方解石胶结作用和原生孔隙缩减的主要时期。基于压实强度为一级，部分接近二级，按一至二级压实强度可造成10%～12%的减孔隙量，叠加新生变形增体积效应造成的7%～8%的减孔隙量，以及进入孔隙的胶结物3% ～5%的负孔隙度计算，由压实、新生变形和胶结作用造成的减孔隙总量在20%～25%之间，以原生孔隙度为40%计算，剩余的原生孔隙度在15%～20%之间。需指出的是，早成岩阶段的埋藏白云岩化作用虽然开始发育和形成少量晶间孔，但因白云岩化强度不高，分布范围有限，对总孔隙度影响并不大，储层仍以发育各类剩余原生孔隙为主。

表1 卡洛夫-牛津阶不同沉积微相和岩性的碳酸盐岩储层孔渗统计简表Table 1 The statistical summary porosity and permeability table of the Callovian-Oxfordian carbonate reservoirs within different sedimentary facies and with different lithologies

(3)中成岩阶段早期储层发育特征

该阶段继续压实的强度也仅达到二级，缩减的孔隙度不超过3%，在此基础上发生的压溶作用缩减的孔隙度为2%～3%。同时该阶段方解石胶结物来源增多，除继续进行的文石新生变形增体积供给源之外，还包括压溶来源和成岩流体从外部的带入，由该阶段胶结物的负孔隙度推算的原生孔隙度缩减量为3% ～5%，因此，孔隙度的总缩减量为8% ～10%，颗粒灰岩剩余的原生孔隙度仅为8% ～10%，礁灰岩要高一些，为10% ～15%。需指出的是，该阶段开始出现局部较强烈的成岩压裂、溶蚀和埋藏白云岩化作用，形成部分粒间溶扩孔，粒内溶孔，铸模孔、晶间孔，压裂微缝和溶缝等，可新增5%～8%的次生孔隙，对改善储层的局部孔、渗性有重要意义。部分次生孔隙被溶蚀过程中生产的少量方解石、白云石、硬石膏和天青石等次生矿物充填，对总孔隙度有1% ～2%的缩减率，因此，该阶段孔隙型储层仍可保存13% ～18%的孔隙度，储集空间为剩余原生孔隙为主，叠加各类次生孔隙的组合。

(4)中成岩阶段晚期储层发育特征

该阶段研究区处在构造低幅隆升期，已固结成岩的地层中由于压实、压溶和胶结作用大为减弱而对储层影响不大，但对应构造变形的破裂和溶蚀作用增强，由构造裂缝的发育不仅有效地改善了储层物性，同时沿裂缝进行的溶扩作用更普遍，发育有包括粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔、晶间溶孔和超大溶孔、溶洞及裂溶缝在内的各种大小不一的次生孔隙，新增孔隙度一般在5%～8%之间，局部溶蚀强烈的部位可达8% ～10%以上，致使总孔隙度加大，最高可达20% ～25%。有意义的是，伴随构造破裂和溶蚀作用的进行，硬石膏化、天青石化、硅化等成岩蚀变作用和各类次生矿物沉淀，以及更晚期的沥青对各类次生孔隙的充填作用也持续增强，可缩减3% ～5%的孔隙度，因此，该阶段各亚相带的礁、滩相灰岩储层孔隙度一般仅保持在15%～18%的水平上，以台地边缘亚相带的礁、滩相灰岩储层物性更好一些，局部发育的优质孔隙型和裂缝-孔隙型储层的孔隙度可达20% ～25%以上。

经上述各成岩阶段与储层的发育关系，可将储层的成因类型和区域分布规律归纳为如下2点:①各礁、滩沉积微相带，基质岩原生孔隙较发育，以发育剩余原生孔隙为主的，辅以次生孔隙或辅以次生孔隙+裂缝的孔隙型和裂缝-孔隙型二类储层，为高产气田勘探开发目标的“甜心”之所在。②非礁、滩沉积微相带，基质岩较致密，原生孔隙不发育，经构造破裂作用改造后，常形成广泛分布的孔隙-裂缝型或单一裂缝型低产储层。

4 结论

(1)卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩储层的成因类型明显受沉积微相和岩性控制，形成于高能和较高能环境的灰岩，包括开阔台地台内、台地边缘和前缘缓斜坡内的生物礁相灰岩与浅滩相颗粒灰岩以发育孔隙型储层为主，以台地边缘礁滩相灰岩具有更好的储集物性。而形成于较低能环境的灰岩，如开阔台地潮下、前缘缓斜坡相的(含)颗粒微晶灰岩和泥-微晶灰岩不利于孔隙型储层发育。

(2)储层的成岩作用类型多样，破坏性成岩作用包括有压实、压溶、胶结和新生变形作用，以胶结和新生变形作用对储层的破坏性相对较大;建设性成岩作用包括白云化、溶蚀和破裂作用，以溶蚀和破裂作用对改善储层的孔、渗性贡献为最重要。

(3)卡洛夫-牛津阶可划分为3个结构相似的，都具有快速海侵-缓慢海退旋回结构的三级层序，3个层序的海侵体系域因岩性致密都为不利孔隙型储层发育的层位，经构造破裂作用改造后可形成广泛发育的裂缝型低产储层;SQ1和SQ2层序高位体系域因各亚相带旋回交替的礁、滩相灰岩频繁发育，成为孔隙型和裂缝-孔隙型优质储层的有利发育层位，也是高产气田勘探开发目标的“甜心”位置;SQ3层序高位体系域以发育蒸发岩建造为主，为卡洛夫-牛津阶岩性气藏最直接的致密盖层。

图7 卡洛夫-牛津阶成岩阶段划分与孔隙演化模式Fig.7 Diagenetic stage division and porosity evolution pattern of Callovian-Oxfordian Formation

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