川西南龙门硐地区雷口坡组成岩作用及其对储层的影响

川西南龙门硐地区雷口坡组成岩作用及其对储层的影响
李琼玉; 李琦
【期刊名称】《《科学技术与工程》》
【年(卷),期】2019(019)030
【总页数】10页(P103-112)
【关键词】雷口坡组; 储层; 成岩作用; 白云岩
【作者】李琼玉; 李琦
【作者单位】中国地质大学(北京)海洋学院北京100083
【正文语种】中文
【中图分类】TE132
四川盆地内碳酸盐岩形成时间早，分布广，沉积环境多样，经历多期次构造演化，成岩作用类型多样。

盆地内至今已发现20多个海相大中型气田[1]，其中，中三叠统雷口坡组是主要的含油气层系之一。

杨克鹏[2]、赵向原等[3]、孙春燕等[4]、秦伟军等[5]、曾德铭等[6]对四川盆地雷口坡组的沉积特征、生烃潜力和储层特征等方面进行了研究，但主要集中于川中和川东北地区。

碳酸盐岩非均质性强，不同的地区储层的影响因素多样且存在差异[7]，目前对川西南峨眉龙门硐地区雷口坡组地层的储层特征和成岩作用类型研究少，勘探程度低。

通过实地踏勘考察、光学显微镜下岩石薄片观察以及查阅资料文献，对川西南峨眉龙门硐地区雷口坡组的储层特征和成岩作用类型进行研究，并分析成岩作用对雷口坡组各个优质储层发育段的
影响。

1 区域地质概况
研究区位于川西凹陷南段(图1)，属于喜马拉雅构造带[8]。

川西凹陷呈东北向展布，西部为北川-映秀断裂带，东部为川中平缓构造带。

研究区范围内的三叠纪地层出
露比较齐全，自下而上发育有飞仙关组、铜街子组、嘉陵江组、雷口坡组、须家河组。

雷口坡组底部形成呈区域性稳定分布的标志层——灰绿色绿豆岩，为雷口坡
组与嘉陵江组的地层分界线[9]。

受印支运动影响，雷口坡组顶部被侵蚀，天井山
组(雷口坡组五段)仅残存于绵竹、江油一带，因此研究区雷口坡组地层与上覆地层须家河组呈不整合接触。

中三叠世雷口坡组沉积时期，四川盆地东南方向为泸州古隆起和开江古隆起，西南部为康滇古陆，西部为龙门山岛链，北部受秦岭古陆限制，形成了封闭条件较好的局限海台地，局部地区为开阔陆缘海和蒸发台地相[10,11]，峨眉龙门硐地区为碳
酸盐岩局限台地(图2)。

海平面常发生小规模的变化，深浅不断交替，海平面的变
化控制着该区沉积微相的变化。

图1 川西地区构造简图及剖面位置图(据文献[8]，有修改)Fig.1 Location of tectonic division andsection in Western Sichuan (Modified from Ref[8])
图2 四川盆地及邻区中三叠世雷口坡期沉积相展布简图(据文献[10,11]，有修
改)Fig.2 Sedimentaryfacies distribution of the Middle Triassic Leikoupo Formation in the Sichuan Basin and adjacent areas (Modified from
Ref[10,11])
2 样品与实验
研究手段主要为实地踏勘和光学显微镜鉴定。

根据岩性的变化，实地踏勘过程中将测量地层共分76层，累积约厚度500 m(图3)。

其中0层为嘉陵江组顶，1～75
层为雷口坡组，76层为须家河组。

采集样品184个，利用光学显微镜鉴定岩石薄
片180张，采集照片200余张。

3 岩石学特征及优质储层发育段
根据实地踏勘资料和岩石薄片鉴定结果，研究区雷口坡组地层的岩石学特征和优质储层发育段如下所示。

雷口坡组一段，层号为1～14[图3(a)]，总厚度约38 m，岩性以薄层状泥晶云岩和云质泥岩为主，孔隙极不发育，裂缝也被亮晶方解石全充填[图4(a)、图4(b)]。

平均孔隙度低于2%，储集性能整体差。

雷口坡组二段，层号为15～29[图3(a)]，总厚度约96 m。

底部为薄层状泥晶白云岩与云质泥岩的互层；中部为中层状含砂屑泥晶白云岩夹薄层状白云质泥岩、中-厚层状角砾白云岩夹薄层状泥晶白云岩；上部为薄层状泥质白云岩夹薄层状亮晶鲕粒砂屑泥晶灰岩、薄层状泥晶白云岩。

优质储层发育段为27层、28层的颗粒滩相碳酸盐岩[图4(c)、图4(d)]，总厚度为15.2 m。

岩性为砂屑云岩、砂屑灰岩、鲕粒云岩和生物碎屑云岩，孔隙类型以粒间溶孔为主，其次为铸模孔和粒内溶孔等选择性孔隙，平均孔隙度约为7%。

雷口坡组三段，层号为30～65[图3(b)]，总厚度约220 m。

底部为厚度约80 m 的薄—中层状含砂屑生屑泥晶灰岩(生屑主要为双介壳类、藻类)，局部夹杂薄层状泥晶云岩；中部主要为薄层状颗粒碳酸盐岩，含较多砂屑、生屑和鲕粒；上部主要为灰色薄层状泥晶白云岩，局部含砂屑、球粒。

雷口坡组三段是四川盆地重要的产气层之一，优质储层发育段为以下层段。

(1)雷三段33层、34层，总厚度为6.3 m。

33层沉积含生屑砂屑灰岩[图4(e)]，砂屑分选和磨圆中等或较好。

34层沉积鲕粒灰岩[图4(f)]，鲕粒大多为表皮鲕，保存完整，未出现破碎，为原地沉积，由此推测此段地层的沉积环境为半咸水泻湖，沉积微相为灰质泻湖[12]。

孔隙类型以粒内溶孔及铸模孔等选择性孔隙为主，面孔率为3%～10%。

(2)雷三段38层、39层，泥晶云岩，厚度约2 m。

38层段中可见裂缝内残余溶孔[图4(g)]，此种类型的溶孔是裂缝形成后被亮晶方解石所充填后又发生溶蚀作用而形成的。

39层泥晶云岩中发育微裂缝[图4(h)]。

孔隙类型为孔隙-裂缝型，呈半充填-未充填状态，面孔率约2%～7%。

(3)雷三段41层，主要为颗粒碳酸盐岩，厚度13.9 m。

储层岩石类型主要为砂屑
白云岩[图4(i)]、砂屑灰岩、亮晶鲕粒白云岩、鲕粒灰岩、砾屑白云岩、藻屑白云岩、生屑白云岩和生屑灰岩等。

颗粒成分以砂屑、鲕粒为主，其次为砾屑、生屑、藻屑等，粒径一般为0.1～10 mm，分选和磨圆中等或较好。

孔隙类型主要为粒
间溶孔，面孔率为5%～15%。

(4)雷三段64层为同生期岩溶性储层，厚度2.4 m，孔隙类型为粒内溶孔和铸模孔。

在雷三段的某些层位孔隙极其发育[图4(j)]，甚至高达50%。

雷口坡组四段，层号为66～75[图3(b)]，总厚度约123 m。

底部为角砾白云岩、薄层状含膏质泥晶白云岩；中部主要为角砾灰岩，向上植被覆盖严重，泥质增多；上部为角砾云质灰岩、薄层状泥晶含灰云岩。

优质储层发育段为71层、72层的
角砾云岩和角砾灰岩[图4(k)、图4(l)]，厚度34.9 m。

原岩为颗粒碳酸盐岩，其后期受到强烈的岩溶作用改造而形成岩溶角砾岩，粒内溶孔、粒间溶孔和溶洞极其发育，面孔率15%～30%。

图3 川西南龙门硐雷口坡组综合地质柱状图Fig.3 Generalized geological section of the Leikoupo Formation in Longmendong, Southwest Sichuan
5-2、11-1等均为岩石薄片样品编号，以5-2为例，5为实地踏勘所划分的地层号，2为在该层取得的第二件岩石样品图4 川西南龙门硐地区雷口坡组储层特征Fig.4 Reservoir characteristics of the Leikoupo Formation in the Longmendong area, Southwestern Sichuan
图5 川西南龙门硐地区雷口坡组成岩作用类型Fig.5 Diagenesis types of Leikoupo Formation in Longmendong area, Southwest Sichuan
4 成岩作用类型
根据岩石薄片鉴定过程中观察到的岩石类型和结构、颗粒特征、孔隙类型和发育特征、胶结物特征等现象，再结合实地踏勘所观察到的岩石特征以及该区域的沉积构造演化史，发现该区域存在以下几种成岩作用。

4.1 溶蚀作用
龙门硐地区雷口坡组地层先后发生以下三期溶蚀作用。

4.1.1 同生-准同生期溶蚀作用
镜下观察到雷口坡组三段发育铸模孔、粒间孔和粒内孔等选择性孔缝[图5(a)]，但该期溶蚀作用形成的孔隙大都被后期的胶结充填作用所充填，说明其形成时间早，由此推测该期溶蚀作用发生在同生-准同生期。

在此沉积阶段，海平面下降导致水
体变浅，雷口坡组三段内发育的颗粒滩和台内滩等滩相出露海面，在大气淡水环境中，文石、高镁方解石等不稳定矿物被溶蚀而形成选择性孔缝[13]。

4.1.2 表生期溶蚀作用
雷口坡组四段溶洞极其发育[图4(l)]，这是因为受中三叠世末期印支运动的影响，
四川盆地发生整体性的隆升而遭受强烈的风化剥蚀作用[14]，属于表生期溶蚀作用。

膏溶孔是表生期溶蚀作用在镜下的典型标志[图5(b)]，这是因为灰岩经历海水成岩环境后直接进入蒸发成岩环境发生白云石化和膏化，随后又进入大气淡水成岩环境，含膏云岩中的石膏被溶解，期间没有胶结物的充填[15]。

4.1.3 埋藏期溶蚀作用
在实地勘查中发现，研究区雷口坡组地层中发育岩溶缝和岩溶脉。

在光学显微镜下发现存在残余缝内溶孔和溶蚀扩大缝[图4(g)、图5(c)]，这是埋藏期溶蚀作用的典型标志，因为这类孔缝形成于埋藏期胶结作用之后，是在被埋藏期胶结物充填后的
孔缝基础上进行再次溶蚀扩大形成的。

在中埋藏期，富含有机酸的地层水、酸性溶液以及热液等活性流体进入地层，发生岩溶作用。

埋藏期溶蚀作用形成的孔缝为非选择性孔缝，形成时间较晚，分布范围广泛，对早期形成的孔隙和裂缝具有一定的继承性[16]。

溶蚀作用是研究区内雷口坡组储层发育最为重要的建设性成岩作用之一，其中埋藏期溶蚀作用和表生期溶蚀作用最为重要。

4.2 白云石化作用
白云石化作用是形成优质碳酸盐岩储集层的最有利的建设性作用之一。

研究区内雷口坡组地层以泥晶白云岩为主，白云石化作用广泛，共有3种类型。

4.2.1 蒸发海水云化作用
研究区内雷口坡组白云岩晶粒以泥晶为主，镜下可观察到潮上-潮间带蒸发萨巴哈
环境的指示标志相，如藻黏结构造[图5(d)]、微生物纹层[图5(e)]和蒸发岩假晶，并常与石膏伴生，但大部分情况下地层暴露地表后石膏被溶蚀形成膏模孔状白云石和方解石斑块。

经过蒸发海水云化作用的岩石，原岩结构、矿物粒径保持不变，只是岩石的矿物成分由方解石转变为白云石，这主要是因为蒸发海水的盐度高，
Mg/Ca比值升高，白云石化作用较快，形成的白云岩晶体较小，比如泥晶灰岩、
颗粒灰岩经蒸发海水白云石化作用后形成泥晶云岩、颗粒云岩，发生在准同生期及成岩早期阶段[17]。

4.2.2 渗透回流白云石化作用
研究区雷口坡组二段、四段发育潮上带沉积微相，沉积了角砾碳酸盐岩和膏质云岩。

在此沉积环境中，蒸发作用和石膏沉淀作用使富Mg2+的流体通过孔隙水密度差
异下降进入下伏碳酸盐岩沉积物中，Mg2+置换沉积物的Ca2+，发生渗透回流白云石化作用。

在镜下可观察到部分颗粒云岩原岩结构保留较好，晶粒为粉-细晶，
表明白云石化作用较早，为早期成岩阶段的产物[18]，如图5(f)所示。

4.2.3 埋藏白云石化作用
光学显微镜下偶见具有残余砂屑结构的细晶白云岩[图5(g)]，原岩结构遭到破坏，但仍可见原岩中残余的颗粒结构，白云石为自形—半自形，推测发生了浅埋藏白
云石化作用。

随着埋藏深度的加深，地层温度升高，雷口坡组碳酸盐岩沉积物经埋藏白云石化作用形成粉-细晶白云岩。

4.3 压实压溶作用
研究区内的岩石大部分为泥晶结构，不存在深埋藏成岩环境的典型标志——中、
粗晶白云岩。

除此之外，在颗粒结构的碳酸盐岩中，大部分颗粒在基质中呈漂浮状态分布[图5(a)]，压实作用表现并不强烈，由此推测研究区雷口坡组地层并没有经历深埋藏成岩环境。

这是因为雷口坡组沉积相为碳酸盐岩局限台地，地层在中三叠世末期被抬升，进入浅埋藏环境后又被发生在第三纪的喜山运动所抬升，因而压实作用较弱。

在浅埋藏沉积环境中，颗粒碳酸盐岩抗压实能力较强，这可能是因为在颗粒碳酸盐岩进入埋藏期之前，大量的孔隙已经被胶结物所充填，颗粒间以点接触为主，压实作用对孔隙空间的影响不大。

但是也存在某些颗粒白云岩缺乏早期胶结物，岩石抗压能力弱，颗粒间接触关系为线接触-凹凸接触[图5(h)]。

同理，压溶作用表现也不强烈，偶见于泥晶白云岩和灰质白云岩中，多发生在早成岩阶段。

压溶作用形成的缝合线顺层分布，开启程度高，被泥质、有机质充填[图
5(i)]。

总的来说，研究区雷口坡组地层中发生的压实压溶作用对孔隙空间的发育影响不大。

4.4 胶结充填作用
研究区雷口坡组地层发生了3种胶结充填作用：
第一种为淡水潜流带环境下的成岩早期胶结作用，在显微镜下观察到颗粒边缘出现马牙状白云石等厚环边胶结[图5(j)]。

该期次胶结物所占的孔隙体积小，对储层破
坏性不大。

第二种为埋藏期亮晶方解石胶结作用，可分为浅埋藏期等轴细晶方解石胶结和中埋藏期等轴粗粒状亮晶方解石胶结。

在镜下的表现形式是裂缝在浅埋藏期被细晶方解石胶结充填，后来进入中埋藏期，裂缝被溶蚀扩大，并且被粗粒状亮晶方解石胶结充填[图5(c)]。

该期次胶结作用可封堵大部分的原生孔隙，只是部分孔隙又受后期的溶蚀作用而重新开启，但总的来说，对储层的破坏作用最强。

第三种胶结充填作用为黏土、沥青、陆源碎屑和重矿物等其他物质充填各种类型孔缝之中[图5(k)]，该种充填作用发生于成岩的各个阶段，但是研究区内较为少见，对储集空间的破坏程度没有前两种胶结作用大。

4.5 去石膏化作用
去石膏化作用主要出现在雷二段地层。

去膏化作用之前的原岩为膏质白云石，具有良好的储集性能[19]，但经去石膏化作用，原始的膏质被方解石所交代，形成去石膏化斑块或板状假晶[图5(b)、图5(l)]，使岩石孔隙度减小。

4.6 重结晶作用
岩石薄片鉴定中发现砂屑泥晶云岩经白云石化作用后重结晶变为残余砂屑细晶云岩的现象[图5(g)]，晶粒增大，但总体来说重结晶作用对储层的贡献意义不大。

研究区重结晶作用不强，推测是因为泥晶云岩、泥晶灰岩中含有不同数量的黏土、石英等其他非碳酸盐矿物，而层间黏土能够吸附附近的镁离子，阻碍碳酸盐矿物重结晶[20]。

综上所述，研究区雷口坡组地层中发生的成岩作用序列如图6所示。

图6 川西南龙门硐地区雷口坡组储层成岩序列Fig.6 Reservoir diagenetic sequence and porosity evolution model of Leikoupo Formation in Longmendong area，Southwest Sichuan
(1)在同生-早期成岩阶段，雷口坡组三段发生同生—准同生期溶蚀作用，研究区内雷口坡组地层广泛发生蒸发海水、渗透回流白云石化作用。

进入早期成岩阶段后，
地层经历轻微的物理压实作用，与此同时，在淡水潜流带成岩环境下还发生了胶结充填作用和去石膏化作用。

(2)在表生成岩阶段，主要的成岩作用是发生在雷四段中的表生期溶蚀作用。

此阶
段的胶结充填作用以充填陆源碎屑矿物为主;
(3)在中-晚期成岩阶段，发生了埋藏流体、有机酸导致的埋藏溶蚀作用、浅埋藏白云石化作用、物理压实作用、化学压溶作用、浅埋藏胶结作用以及重结晶作用。

由于地层没有进入深埋藏成岩环境，所以化学压溶作用和重结晶作用表现不强烈，除了这两种成岩作用以外，其他几种成岩作用广泛发生在研究区雷口坡组地层中。

在晚期成岩阶段，由于油气的生成和运移，还存在沥青充填现象。

5 成岩作用对储层发育的影响
雷一段沉积的岩性主要为薄层状泥晶云岩和云质泥岩，其结构细、孔隙小、孔渗性差，流体难以在其中渗透发生溶蚀作用，成岩作用主要为蒸发海水白云石云化作用，对储层孔隙结构的改变无重大影响，故该段储集物性差。

雷二、三段优质储层发育段所经历的成岩作用主要有同生-准同生期溶蚀作用、埋
藏期溶蚀作用、渗透回流白云石化、埋藏白云石化作用以及三期胶结充填作用。

溶蚀作用使储层内发育粒内溶孔、粒间溶孔、铸模孔、生物体腔孔、溶蚀缝、溶蚀扩大缝、缝内残余溶孔等多种孔隙，孔隙度增加，储集性能变好。

有利储层段岩性以白云岩为主，白云石化作用广泛，尤其是渗透回流白云石化和埋藏白云石化作用使渗透率提高，孔隙度增大，形成的次生孔隙成为储集油气的潜在空间。

胶结充填作用对建设性溶蚀作用形成的溶蚀缝和溶孔破坏较大。

在3种胶结充填作用类型中，成岩早期胶结作用在研究区内较少见，对孔隙的破坏作用不大；埋藏期亮晶方解石充填了部分孔缝，是破坏储层的主要成岩作用之一。

但总体来看，溶蚀作用和白云石化作用仍然为主导的成岩作用类型，使雷二、三段发育优质储层段。

雷口坡组四段沉积时期，海平面相对下降，古气候炎热干燥。

龙门硐地区地势相对
较高，雷口坡组四段抬升后受到强烈的岩溶作用，石膏被大量溶蚀后垮塌形成膏溶角砾岩，溶缝、溶洞发育，极大地增加了储集空间，因此储集性能良好。

雷四段优质储层所受的主要成岩作用为白云石化作用和表生期溶蚀作用，白云石化作用为后期发生的表生期溶蚀作用奠定了物质基础，原来的泥晶灰岩、颗粒灰岩发生白云石化作用之后形成泥晶云岩、颗粒云岩，岩石的孔隙度相对增大，更易发生岩溶作用直至其物理崩塌而形成角砾云岩。

6 结论
(1)龙门硐地区雷口坡组优质储层发育段为雷二段的颗粒滩相碳酸盐岩、雷三段的灰质泻湖相灰岩和颗粒滩相碳酸盐岩、雷四段的岩溶角砾岩。

雷口坡组地层所经历的成岩作用类型多样，不同的储集层段所经历的主要成岩作用不同。

(2)雷口坡组二段、三段的有利储集层段所经历的主要建设性成岩作用为埋藏期溶蚀作用、渗透回流白云石化和埋藏期白云石化作用，白云石化作用为后期溶蚀作用的发生提供了有利条件；主要破坏性成岩作用为埋藏期亮晶方解石胶结作用，但部分胶结物质也被埋藏期溶蚀作用所溶蚀，对孔隙结构进行再次改造。

总体来说，雷口坡组二段、三段仍发育有利储集层段。

雷口坡组四段的主要建设性成岩作用为表生期溶蚀作用，孔隙发育，储集性能良好。

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