塔里木盆地塔中油气田碳酸盐岩岩溶储集体特征
塔中油气田位于塔里木盆地中部卡塔克隆起上，自1989年发现后，先在中奥陶统一间房组探明储量扩大，近年来，又在下奥陶统鹰山组白云岩中发现大型油田，控制储量达3×108t以上。塔中隆起奥陶系碳酸盐岩油气勘探从良里塔格组礁滩体到鹰山组风化壳取得了前所未有的重大发现，最主要的一点是勘探思路从构造勘探向储层勘探的转变，这也为配套技术的发展指明了方向。碳酸盐岩储层受沉积-改造的双重控制，改造作用对于改善其储集性能至关重要。塔中地区发育北西向逆冲和北东向走滑的两组断裂，如塔中82井区在塔中Ⅰ号断裂和塔中82走滑断裂的作用下发育级别不同、规模不等的次一级断裂以及裂缝，在断裂带发育的附近，储层裂缝发育，多级次、多方位裂缝的发育与沟通无疑使碳酸盐岩的储集性能得到明显改善。探讨断裂活动对发育优质储层所起的作用以及对储层的改造机制并建立相应的地质模式，对碳酸盐岩储层地质学的深化和油气勘探开发都有其现实意义。（一）地质背景塔中隆起位于塔里木盆地中部卡塔克隆起上，北邻满加尔凹陷，西北与阿瓦提凹陷相邻，西邻巴楚隆起，南邻塘沽孜巴斯凹陷，东接塔东低凸起，是一个加里东运动期定型的稳定古隆起。不同规模、方向、期次的断裂将塔中隆起切割成多块，具有“南北分带、东西分块与垂向分层”的特点。塔中隆起总体走向为北西—南东向，平面上自东向西呈扇状发散，形成了塔中隆起东窄西宽的构造格局。北西向逆冲断裂将塔中隆起分成塔中Ⅰ号、塔中10号、塔中Ⅱ号断裂构造带和塔中南缘断裂坡折带等（图7-11）。其中，塔中北斜坡可细分为岩溶下斜坡带、岩溶次高低和岩溶上斜坡带等次级构造单元。北东向走滑断裂将其分割为中东部陡坡区、中部低隆区、中西部缓坡区和西部平台区等。塔中地区断裂构造的演化受控于塔里木盆地及周边造山带的构造演化。通过地震剖面解释及构造演化分析，塔中隆起自寒武纪以来有5期断裂活动。即早—中寒武世强伸展断裂活动、中—晚奥陶世强挤压逆冲断裂活动、志留纪—早泥盆世走滑断裂活动、二叠纪火成岩活动伴生局部断裂和继承性走滑断裂活动以及新生代陆内造山运动走滑断裂局部调整。早—中寒武世陆缘拉张，塔里木地块处于强伸展阶段，断裂活动强烈，正断层控制塔中两侧不等厚沉积。早—中寒武世，局部先期短时间内拉张形成小型地堑，到中寒武世末挤压隆升为一个小型凸起。至晚寒武世，构造活动基本处于休止期，断裂不发育。受下伏断层的影响，局部井区上寒武统略厚。中奥陶世塔里木盆地发生差异沉降活动、周边隆起、逆冲断裂活动。沉积地层发生挤压，在下奥陶统蓬莱坝组和上寒武统内部发育一些“X”型剪切共轭构造。该期构造活动导致塔中地区个别井区因下伏断裂的存在，产生新的走滑断裂，从基底上切至鹰山组。至晚奥陶世，良里塔格组沉积之后，走滑断裂在局部有微弱调整，上切至良里塔格组。上奥陶统桑塔木组沉积之前，良里塔格组遭受剥蚀，地层相对平缓，部分井区地层发生沉降。至晚奥陶世末，南北大洋关闭，满加尔坳拉槽停止活动，塔中地区走滑断裂活动停止。图7-11 塔中隆起断裂平面分布图志留纪—早泥盆世，塔里木盆地处于过渡盆地发育阶段，南天山洋先期扩张引起侧向挤压力，后期向北消减，满加尔坳拉槽形成新的坳陷。受海西运动早期构造运动影响，塔中地区走滑断裂活动强烈。至海西运动中期，二叠纪之前，构造运动相对较弱，走滑断裂活动停止。二叠纪，塔里木地块北部抬升，使盆地向南迁移，结束古生代盆地的演化历史。海西运动晚期火山活动伴生局部断裂、继承性走滑断裂活动，在局部有小幅度调整，先存走滑断裂上切至石炭系标准灰岩段。喜马拉雅运动期，塔里木盆地处于陆相盆地发育阶段，陆内造山运动，由山前分割性盆地发展为统一的大型前陆盆地。古近纪之前，塔中地区沉积地层持续抬升，因东西向挤压，走滑断裂局部调整。塔中地区奥陶系为一套巨厚的台地相碳酸盐岩沉积，岩性以浅灰色亮晶砂屑灰岩、泥晶灰岩、泥晶砂屑灰岩和白云质灰岩为主。在暴露侵蚀、埋藏溶蚀、断裂活动、热液改造等作用下，其顶部发育大型岩溶风化壳，在不整合面之下0～220m呈准层状分布。风化壳内发育良好储层，储集空间以溶蚀孔洞和裂缝为主，横向连片、纵向叠置、规模不等，部分裂缝和溶洞被泥质、方解石、石膏或硅质充填或半充填。该风化壳在地震、钻井、测井以及岩心资料上均可识别、区域上可连续追踪对比，例如，地震剖面上一般显示为“串珠状”反射特征，钻井过程中容易出现低钻时、泥浆漏失、放空等现象，自然伽马、声波时差以及深、浅侧向电阻率等测井曲线形状发生突变，岩心上可见特征的岩性。断裂对碳酸盐岩储层的改造作用主要集中在两个方面：一是深大断裂可作为流体运移的良好通道，向下沟通深部热流体上涌。改造储层储集性能，向上增大表生岩溶深度，促使风化壳岩溶储层发育；二是深大断裂活动导致一系列诱导缝在其周围一定范围内交错发育，扩大了储层的储空间，进一步与溶蚀孔洞沟通，从而形成优质酸盐岩储层。断裂尤其是走滑断裂对风化壳岩溶储层的控制作用在塔中北斜坡中部的中古5—中古7井区体现得非常明显（图7-12）。中古5井和中古7井均靠近大型的走滑断裂，二者优质储层发育，底界距不整合面分别为182m和166m；而中古6井和中古501井附近则不发育这种大型的走滑断裂，因此岩溶储层的发育深度也相对较浅，分别为119.5m、79.6m；中古9井最深为282m。从井区的构造演化剖面上看，在中古5和中古9之间以及中古7井东侧各存在一组自鹰山组沉积后发育至今的深大断裂，向下断穿基底，向上断至志留系或者上奥陶统的桑塔木组，而中古6井和中古501井附近不存在这种性质的断裂，断裂发育规模较小。可见，深大断裂对岩溶储层的发育深度具有显著的控制作用。图7-12 中古5—中古7井区岩溶储层横向对比图塔中北斜坡位于塔里木盆地中央隆起带塔中低凸起北部，是塔中低凸起的一个二级构造单元（图7-13）。塔中低凸起西与巴楚断隆相接，东与塔东低隆相连，呈北西向条带状展布，是一个在寒武系—奥陶系巨型褶皱背斜基础上长期发育的继承性隆起，形成于早奥陶世末，泥盆系沉积前基本定型，早海西期以后以构造迁移及改造为特征。区域地层对比和生物地层学分析表明，该区中奥陶统一间房组与上覆良里塔格组之间呈角度不整合关系，鹰山组顶部遭受了强烈剥蚀、淋滤和风化，形成了广布塔中地区的碳酸盐岩风化壳岩溶储集体。塔中低凸起为北部满加尔凹陷与南部塘古孜巴斯凹陷所夹持，特别是满加尔凹陷已被证实为大型的生烃凹陷，环满加尔凹陷已发现了哈得4、东河塘、英买力等一系列大中型油气田。塔中低凸起是周边凹陷烃源岩生成油气的长期运移指向区。塔中Ⅰ号断裂、后期的走滑断裂以及横向的输导层形成时间早，构成油气运移的有效输导体系，为大量油气的运聚成藏提供了桥梁。图7-13 塔中北斜坡构造位置图（二）碳酸盐岩岩溶储集体类型通过对24口井273块岩心常规物性数据统计（吕修祥，2010），实测孔隙度分布范围为0.17%～11.13%，平均为0.91%；实测渗透率分布范围为（0.004～153）×10-3μm2，平均为3.776×10-3μm2，说明基质孔隙并非有效的储渗空间。关键是溶蚀孔洞和裂缝可组成大型缝洞系统，具体包括地震串珠状反射所对应的缝洞单元，成像测井检测到的裂缝和孔洞，钻井放空、漏失段对应的储集空间等。根据鹰山组孔、洞、缝的综合识别和组合特征，将其划分为洞穴型储层、裂缝-孔洞型储层、孔洞型储层、裂缝型储层和白云岩储层5种类型。1.洞穴型储层洞穴型储层是该区最主要的储集体类型之一，其储渗空间主要以大型洞穴（直径大于100mm）为主。最明显的特征就是在钻井过程中出现放空或漏失（表7-4），成像测井图像为暗色条带夹局部亮色团块或所有极板全是黑色（图7-14a），地震上可见典型的串珠状反射。洞穴型储层纵向上主要分布在鹰山组顶部风化壳附近，平面上主要分布于断裂活动发育区，是油气产出的主要的储集类型。表7-4 塔中北斜坡奥陶系储层钻进过程中放空及钻井液漏失情况表2.裂缝-孔洞型储层裂缝-孔洞型储层也是该区最主要的储集体类型之一，孔洞是其主要的储集空间，裂缝可提供部分储集空间，但更为重要的是起连通渗流渠道的作用。相比单一孔洞型或单一裂缝型储层，孔洞和裂缝共存更能提高储集、渗流能力，其在FMI成像测井动态图像上显示为黑斑点与垂直黑色条带联合（图7-14 b）。裂缝-孔洞型储层在研究区广泛分布，纵向上主要分布在距鹰山组顶部200m范围之内。3.孔洞型储层孔洞型储层发育相对较少，主要是原生孔隙经过溶蚀改造形成溶蚀孔、洞（直径小于100mm），裂缝欠发育，大多由同生期大气淡水淋虑作用形成。此类储层经过中-深埋藏多数已被胶结充填，基质孔隙度多在2%以下，但部分溶蚀孔漏发育段孔隙度可达4%～6%，局部超过10%。在FMI成像图上观察到的溶蚀孔洞，一般呈不规则暗色斑点状分布（图7-14c）。孔洞型储层主要分布在塔中I号坡折带附近（如ZG203井），纵向上分布于高能滩等沉积地貌高处。4.裂缝型储层裂缝型储层相对不发育。该类储层缺乏孔洞，基质孔隙一般不发育，孔洞孔隙度一般小于1.8%，裂缝孔隙度一般大于0.04%，裂缝既是渗滤通道，又是主要的储集空间，具低孔隙度（主要是岩石基质孔隙度）和较高的渗透率，储渗能力主要受裂缝分布和发育程度的控制。裂缝型储层主要分布在塔中北斜坡鹰山组中下部裂缝相对较发育的区域（图7-14d）。图7-14 塔中北斜坡奥陶系岩溶储层储集类响应特征5.白云岩储层塔中地区中下奥陶系白云岩发育。白云石晶体大小不一，结构特征各异，可归纳为6种基本类型（表7-5）；按其成因可划分为5 种类型，分别为Ⅰ型白云岩、Ⅱ型白云岩、Ⅲ型白云岩、Ⅳ型白云岩与V型白云岩。表7-5 塔中地区奥陶系鹰山组白云岩结构类型及特征奥陶系白云岩主要为潮上带藻席蒸发白云岩，灰黄色，叠层结构发育，微晶到细晶结构为主，原生白云岩占主要地位（图7-15）。动物化石及早期细纤维状、等轴状的方解石胶结物由保存较差到保存较好各个阶段都有。交代白云岩化作用在奥陶系非常典型且普遍，交代白云岩包括微晶到粗晶的，粒径为20～400μm，据晶体结构大小可分3种类型：微晶白云岩（I型）、细晶白云岩（Ⅱ型）及中粗晶白云岩（Ⅲ型）。少量细晶到粗晶、半透明及马鞍状白云岩在交代白云岩中也常有发生。Ⅱ型白云岩是最常见的，约占整个交代白云岩含量的80%，I型白云岩约占15%，而Ⅲ型白云岩只占3%，体积上相对比较少。图7-15 塔中地区寒武系交代白云岩结构示意图1）微晶白云岩（Ⅰ型）通常为紧密排列的、微晶（20～50μm）、他形、等粒状的、边部是非平面的（图716）由这种白云石组成的微晶白云岩和藻白云岩成层性好，横向分布稳定，水平层理发育，主要产于潮坪环境。常能在各种沉积相带中存在，并且具有保存完好的原生石灰岩的结构，发现有海百合碎片及早期细纤维状方解石胶结物（图7-16 a），等轴状的方解石胶结物，被白云岩交代后仍有残余结构。I型白云岩在细纤维状、等轴状方解石胶结物之后形成，但早于缝合线和裂缝形成期（图7-16b）。I型白云岩大小相对均一，粒屑白云岩中的颗粒主要由泥、微晶白云石组成。推测这种白云石形成时间早，多为准同生白云岩化产物，且与沉积环境密切相关。寒武系白云岩中这类白云岩发育广泛。2）细晶白云岩（Ⅱ型）为本区寒武系白云岩的主要结构类型之一。既可作为交代物产出，也可呈胶结物或充填物形式生长于各种孔隙内，或是重结晶作用的产物图（图7-17）。既可单独构成粉晶白云岩，也可是砂砾屑的主要组分。有时可见白云石沿缝合线及其附近呈不规则斑块状或斑纹状分布，或沿生物潜穴和扰动构造分布，在多种成岩环境中均可生成，产状不同，其成因也不同。Ⅱ型白云岩通常包括粒径为50～150μm、自形到他形、连生的菱形的晶体，具有规则消光。形态通常是多孔糖粒状嵌晶结构，具平面的晶体边界，原生石灰岩结构如细纤维状及等轴状方解石胶结物都有发现（图7-17a，b）。晶体中心部位包含有流体包裹体，具雾心亮边现象，边部含少量流体包裹体，较明亮，但有些晶体或含有大量流体包裹体，晶体明亮的通常占整个晶体的10%～40%，其余则是雾状核心部分。雾状核心和富含包裹体的晶体常有暗淡的橘红色荧光，比I型白云岩更明亮。较清澈的、含包裹体较少的边部则有暗淡红色荧光。许多Ⅱ型白云岩镶嵌状的晶体常含少量I型白云岩，细晶结构，嵌晶接触。Ⅱ型白云岩中，腕足类、珊瑚、腹足类、头足类以及海百合化石等具有选择性溶蚀现象，形成数量不等的铸模和溶孔。Ⅱ型白云岩主要有以下3种不同的产状（图7-17c，d）。图7-16 塔中地区寒武系—奥陶系I型白云岩显微特征（据杨玉芳等，2010）图7-17 塔中地区寒武系—奥陶系Ⅱ型白云岩显微特征（据杨玉芬，2010）（1）浑浊状细晶白云石：细晶白云岩和残余颗粒白云岩的主要组分，镜下呈浑浊状，半自形—他形为主，晶间呈直线形—凹凸形接触，局部具颗粒残余或幻影结构。（2）亮晶白云石胶结物：分布有限，仅产于亮晶粒屑白云岩的粒间孔隙中。镜下表现为以胶结物形式生长于粒间孔隙内，晶体洁净明亮，半自形细晶为主，一般发育两个世代，第一世代多呈马牙状环边，第二世代为粒状亮晶。由孔隙流体结晶生成，形成环境范围较宽，从海底成岩环境直到埋藏成岩环境均有可能生成。（3）亮晶白云石充填物：呈充填物形式产于次生缝洞内，在交代围岩基质的基础上向缝洞中心自由生长，菱面体发育良好。岩心中可见中、粗晶甚至巨晶白云石充填物，其晶体大小与缝洞大小成正比，多产于结构裂缝和溶蚀缝洞中。据产状特征推测，这种白云石是在埋藏环境中从地层水中沉淀生成的，甚至可以是由沿构造裂缝运移来的热液中结晶生成的。3）中、粗晶白云岩（Ⅲ型）分布较广，但比Ⅱ型白云岩少得多，可单独组成原生结构完全消失的中、粗晶白云岩，也可以以充填物形式产于大型缝洞内。多数在埋藏环境高温下生成，有的则是重结晶作用的产物。常为松散排列、糖粒状，粒径为150～400μm，自形—他形，具有内生或者连生的菱形晶体，具雾心亮边现象，有时有嵌晶结构及他形非平面边界，具明显次生加大边。有时具明显原生结构破坏性的特点。次生加大的明亮边部通常占整个晶体的10%～30%，有雾状核心。Ⅲ型白云岩有些具弯曲的晶体边部，呈波状消光，与马鞍状白云岩类似。荧光照射为暗橘红色到红色，比雾状核心的含流体包裹体的Ⅱ型白云岩更亮。Ⅲ型白云岩通常也同时包含Ⅱ型或Ⅰ型白云岩。4）白云岩的充填（Ⅳ型）分布有限，仅产于亮晶粒屑白云岩的粒间孔隙中。以胶结物形式生长于粒间孔隙内，晶体洁净明亮，半自形细晶为主，一般发育两个世代，第一世代多呈马牙状环边，第二世代为粒状亮晶。这种白云石由孔隙流体结晶生成，从海底成岩环境到埋藏成岩环境均有可能生成。也可呈充填物形式产于次生缝洞内，一般是在交代围岩基质的基础上向缝洞中心自由生长，菱面体发育良好。在岩心中可见中、粗晶甚至巨晶白云石充填物，晶体大小与缝洞大小成正比，多产于结构裂缝和溶蚀缝洞中。据产状特征推测，为埋藏环境下从地层水中沉淀生成的，甚至可以是由沿构造裂缝运移来的热液结晶生成的。5）石灰岩晶体中充填的细粉晶白云岩（Ⅴ型）为本区常见结构类型之一，很少单独组成白云岩，常以缝洞充填物形式产出，是通过交代基质形成白云石雾心，随后次生加大形成白云石亮边。说明雾心亮边白云石形成于条件多变的成岩环境，推测主要为混合水和埋藏成岩环境。粒屑白云岩是机械搬运、沉积的白云岩碎屑颗粒由自生白云石胶结而成的白云岩，属原生白云岩类型，其形成环境多样，粒屑结构发育良好，颗粒与填隙物界线分明，有时甚至可见粒间白云石胶结物呈世代生长。角砾白云岩和砾屑白云岩见于塔中5井、塔中38井下奥陶统，发育于台缘斜坡相带，属海底岩崩、滑塌及碎屑流成因，其碎屑颗粒主要来源于台地边缘已固结的同时代白云岩。此类型白云岩也可呈大型溶洞充填物的形式产出，如塔中1井3585.65～4593.67m井段白云岩，其粒屑成分为微晶隐藻白云岩，属藻砾屑和藻砂屑，磨圆好，分选中等，推测其源于潮坪环境准同生云化形成的隐藻白云岩，经破碎、搬运，在浅滩或潮沟环境中再沉积而成。粒间一般发育两期白云石胶结物。第一期呈马牙状环边，第二期为粒状亮晶白云石。另一种以塔中38井3475.5m以下的砂砾屑白云岩为代表，发育于台缘斜坡，也可是海底碎屑流或浊流成因。（三）岩溶储集体发育的主控因素早奥陶世末—晚奥陶世初的中加里东运动使塔中地区整体抬升，中奥陶统上部和上奥陶统下部的吐木休克组多有缺失，一间房组部分层段被剥蚀。鹰山组在表生成岩环境中，经多幕次加里东运动和海西运动早期形成叠加古隆起的暴露、埋藏和再抬升，造成了碳酸盐岩多期次、多成因的溶解，形成了叠加复合储集体。1.断裂和裂缝网络构造背景是古岩溶发育的基础，断裂展布型式控制了岩溶地貌分区。断裂和裂缝是岩溶水的主要渗滤通道。本区断裂非常发育，主要有2期：第1期为加里东期形成的塔中Ⅰ号断裂和塔中10号断裂，呈北西—南东走向，断距大，延伸远，控制了塔中北斜坡构造的总体格局；第2期主要形成于海西期，为北东—南西走向的走滑断裂，加深改造了塔中北斜坡的构造面貌。走滑断裂均伴随一些羽状排列的次级走滑断层，其与主走滑断裂斜交，组成网状断裂系统。中加里东期至海西期形成的多期、多组断裂及伴生的裂缝网络形成良好的流体优势运移通道，成为各种液体（地表水、热液水、烃源岩排烃之前的酸性水）溶蚀改造储层的有利通道。向上通过网络系统的沟通而成为有利的碳酸盐岩孔洞缝发育的集合体。2.不整合岩溶中加里东运动使塔中地区整体抬升，下奥陶统鹰山组广泛暴露并长期遭受剥蚀。形成广泛的鹰山组不整合岩溶发育区。鹰山组顶部不整合面之下200m厚的地层内出现了发育程度不等、规模不同、形态各异的岩溶缝洞系统和不同特征的内部充填物。岩溶的发育程度和深度随古地貌位置、古水文条件以及暴露时间长短等因素的差异而有较大的变化。理论上一个发育完整的不整合岩溶序列从不整合面向下一般由表层岩溶带、垂向渗滤岩溶带、径流岩溶带和深部缓流岩溶带4部分构成。塔中北斜坡鹰山组除表层岩溶带相对不发育外，垂向渗滤岩溶带、径流岩溶带和深部缓流岩溶带均有不同程度的发育。优质储层段主要分布在径流岩溶带内，其次为垂向渗滤岩溶带，深部缓流岩溶带储层基本不发育（附图14）。有效储集体呈准层状分布在垂向渗滤岩溶带和径流岩溶带内。不同井区地层的岩性分布特征、古地貌以及岩溶期次的不同，导致了风化壳岩溶在不同井区的发育和分布存在着明显的差异。古地貌不仅对沉积古地理的发育具有重要影响作用，对碳酸盐岩储层发育分布也具有明显的控制作用，利用残厚法（鹰山组和蓬莱坝组厚度）可较好地反映鹰山组风化壳的古地貌。塔中北斜坡岩溶古地貌形态由于中加里东运动起伏较大，平行塔中Ⅰ号坡折带方向从外带向内带逐渐升高，依次发育岩溶洼地、岩溶斜坡及岩溶次高地，东西两侧分别是潜山区和平台区。岩溶洼地岩溶作用相对较弱，储层相对不发育（如TZ722井）。岩溶斜坡除大气降水垂直渗流补给外，还接受岩溶高地地下水的侧向补给，水动力作用强，主要以水平层状岩溶为主；岩溶形态以暗河管道和宽溶缝为主，部分溶蚀垮塌物可具有一定距离的搬运和分选；储层保存情况较好（如ZG5井、ZG7井）。岩溶次高地上的侵蚀、溶蚀力度大，为地下水的补给区，流体以垂向渗滤为主，形成垂向溶蚀带、落水洞等，分布具有非均一性（如ZG432井）。西部平台区岩溶作用也相对较弱，储层相对不发育（如ZG15井）。东部潜山区岩溶作用最强，常形成大型的缝洞系统。塔中北斜坡一间房组岩溶古地貌高度差异明显，如岩溶次高地与岩溶洼地最大高差可达581m。由于鹰山组不整合岩溶作用发育的不完善性，结合多口井岩溶具体发育情况，推测岩溶有效厚度为100～200m，即不整合岩溶储层集中分布在下奥陶统顶面以下200m地层厚度范围内，这与目前钻井油气产出情况非常符合。3.埋藏溶蚀埋藏期深部流体的溶蚀作用可改善储层的储集性能，不但使储层的孔隙度升高、渗透性增强，而且能在构造裂缝发育带形成相当规模的储渗体。埋藏溶蚀所形成的储层主要分布在构造裂缝和断层发育带、油气排泄有利区和运移线上，以及其他因素形成的孔隙发育带。本区碳酸盐岩历经多次构造—成岩旋回的改造，同时存在多套源岩和多次烃类的运聚事件，相应地发育了多期埋藏溶蚀作用。特别是TSR作用形成的酸性流体对储层的溶蚀改造，可以明显改善储层的性能，这已在四川盆地飞仙关组和长兴组得到证实。塔中地区奥陶系油气藏中富含因TSR作用形成的酸性流体，如硫化氢、二氧化碳等，这些流体对成岩蚀变、扩溶缝洞具有重要作用，是本区一种重要的建设性成岩作用。埋藏溶蚀作用所形成的各种串珠状溶蚀孔洞、扩溶缝进一步改善了不整合岩溶所形成的缝洞系统，成为本区油气有效的储集空间控制着优质储层的发育和油气富集。该区另一种优质的储层是白云岩储层，埋藏期地下热水沿断层或裂缝向上运移使灰岩地层发生热液白云岩化，这对灰岩储集性能具有重要的建设性作用。热液成因白云岩具有以下特征：白云岩晶体粗大，常为中—粗晶，部分为块状斑晶；异形白云石结晶粗大，呈粗晶块状，晶形和解理弯曲，波状消光，常分布于溶蚀孔洞中或大裂缝中，具有较高的铁和锰含量。埋藏成因白云石87Sr/86Sr变化范围较宽，平均值高于近地表海水蒸发成因，Fe含量可达（1804～4652）×10-6，Mn含量最高可达132×10-6，具有较轻的δ18O；流体包裹体均一化温度高；常见石英等残余晶体。热液成因的白云岩分布较广，如TZl62井、TZl2井、TZ43井等均可见及，呈不规则透镜状或块状分布，井间对比性较差。碳酸盐岩围岩、岩浆热液、断裂和不整合等共同组成了热液溶蚀作用的要素，同时热液矿物的发育也可较大地改善储层的物性。（四）储层发育模式及有利区带预测塔中北斜坡奥陶系一间房组为大型不整合准层状缝洞型凝析气藏。是多种作用、多期叠加改造形成的纵向叠置、横向连片的优质碳酸盐岩储集体。其储层成因演化模式：良里塔格组沉积之前，下奥陶统鹰山组地层经过中加里东期构造抬升而受剥蚀溶蚀，发育不整合岩溶，在不整合面附近形成准层状的大规模不整合岩溶型缝洞储集体；到上奥陶统良里塔格组下部的良四段、良五段沉积时期，海平面之上的岩溶水对鹰山组储层进一步溶蚀，空间上与良四—良五段的礁滩体形成统一的储集体系；晚加里东期至喜马拉雅期经过多期构造破裂作用和埋藏溶蚀作用改造及油气聚集，鹰山组顶部的风化壳储层和良里塔格组下部的孔洞层被断裂/裂缝体系连通为一个统一的储集单元，最终形成了优质的岩溶储层。通过对制约不整合岩溶储层发育因素分析及发育演化模式建立可预测有利的储集区带。这套储层既与岩溶古地貌相关，又受多成因、多期次成岩溶蚀、断裂裂缝、埋藏溶蚀叠加的综合控制。优质储层主要沿断裂和裂缝呈斑团状和短条带状，最有利储层发育区主要分布在不整合岩溶和断裂同时发育的区域，总体上沿塔中Ⅰ号坡折带呈断续分布，部分受走滑断裂控制而呈北东—南西向分布。次有利储层发育区主要分布在不整合岩溶和断裂次有利发育的区域，但范围较最有利储层分布范围广，连片性好。断裂和不整合岩溶都不发育或者只有一种类型发育的区域储层相对不发育（附图15）。
推荐经济学书籍或大师
还是从基础学起吧，首先要有经济分析思维，微观经济学和宏观经济学是必须要学的，推荐萨缪尔森的《经济学》，如果想深一点，《微观经济学：现代观点》听说也不错（一直想读）。这之后，发展经济学值得好好学习，因为我感觉它的很多理论都能解释中国的问题，我们以前用的教材是德布拉吉*瑞著陶然翻译的《发展经济学》。最后，新制度经济学的一些书籍可以读一下，比如奥尔森的《集体行动的逻辑》《权力与繁荣》还有《国家的兴衰》，当然这些都是中观层面的，最好还是读一下科斯的两篇论文《企业的性质》和《社会成本问题》（很惭愧，这两篇文章我还没读过）。
含煤岩系沉积后地质构造的演化特征直接影响气田分布及储聚程度
(1)克拉通内坳陷型含煤-含气(油)盆地因为后期构造发展演化历史的差异，勘探前景和形成的气田特征不同(表11-9)表11-9 不同类型含煤-含气(油)盆地成藏期盆地演化特征与特大型、大型煤成气田关系统计表1)四川盆地川东北区、川中区及川东区龙潭煤系沉积后所经历的构造演化历史的差异，直接影响了以龙潭煤系与海相地层共源大气田的特征。A.川东北区，晚三叠世以后，演化成为大巴山前缘的类前陆型盆地，沉积巨厚，仅中侏罗统上沙溪庙组的厚度就超过3000m(是四川盆地厚度最大区)，其上的遂宁组、蓬莱镇组也厚达2000m，加速了龙潭煤系与海相地层有机质的演化历程，促进了紧邻龙潭煤系之上的长兴组、飞仙关组礁滩相碳酸盐岩储层的深埋岩溶作用(TSR)，发育了厚度巨大的溶蚀孔洞型礁滩相储层，加之其上有嘉陵江组—雷口坡组巨厚膏盐层的良好封盖，以及燕山晚期—喜马拉雅期强度适中的局部构造等有利构造地质条件的有机组合，促进了普光气田等大气田的形成(图11-6)。B.川中区，晚三叠世以后演化为陆内坳陷发育阶段，基本延续了含煤岩系沉积时期的稳定构造格局，上覆沉积层厚度相对较小(上三叠统至侏罗系厚度仅为川东北地区的2/3，甚至更少)，燕山晚期-喜马拉雅期构造运动强度弱，形成的构造面积虽大，但幅度低，长兴组及飞仙关组礁滩相碳酸盐岩的深埋溶蚀作用发育程度较差，构造裂缝的发育程度也弱，磨溪气田的储集条件和储量丰度明显差于普光气田。C.川东区，三叠纪以后，长期处于开江-泸州古隆起间的鞍部，有利于龙潭煤系及海相地层共源油气的早期运聚，但燕山晚期—喜马拉雅期的四川运动强度较大，形成以隔挡式箱状褶皱为主的高陡构造带，只在侧翼及向斜中的低背斜、潜伏背斜以及高陡构造上的部分高点，保存条件相对较好，保存了由龙潭煤系与其他海相共源的气田(例如卧龙河大气田的主力气层-嘉陵江组五段气藏)。2)大华北区晚石炭世—早二叠世含煤岩系沉积后，因为构造演化历史的分异，煤成气前景截然不同。鄂尔多斯盆地持续保持了克拉通坳陷盆地原型特点，形成了多个特大型、大型煤成气田。渤海湾盆地区的煤成气田以晚石炭世—早二叠世含煤岩系“二次生气”为主。南华北区目前仅发现了极小的残留油田。图11-6 四川盆地普光气田成藏模式(据马永生等，2005)(2)类前陆型含煤-含气(油)盆地发现的大气田数量及储量，仅次于克拉通内坳陷型因为发展演化历史的不同，气田的运聚成藏特点不同。1)库车坳陷，类前陆盆地最主要发育时期是新近纪，早、中侏罗纪含煤岩系在新近纪被迅速深埋，有机质迅速演化至成熟—高成熟—过成熟阶段，在近5Ma以来(甚至可能在2Ma以来)快速充注，形成多个大型煤成气田。2)川西坳陷，类前陆盆地发育时期长，从“须下盆”晚期一直延续至早白垩世，晚三叠世含煤岩系厚度由东向西，向龙门山前缘急骤增厚(从1200～＞4000m)，使有机质演化高峰期在西侧(龙门山前缘)为晚三叠世末期，东部(坳陷本部)为侏罗纪晚期。加之多期构造运动，区内煤成气具有早期(晚三叠世至晚侏罗世)运聚和喜马拉雅期-四川运动多期改造和晚期定型特点。3)准噶尔盆地东北缘，因为区内经历了喷发(早石炭世—晚石炭世早期)-裂陷(晚石炭世—晚二叠世)-热沉降(Mz?)-前陆沉降(E-Q)演化阶段，克拉美丽煤成气田具有早期(侏罗纪)成藏和晚期(喜马拉雅期)改造、定型特点。(3)陆缘断陷型与陆内裂(断)陷型含煤-含气(油)盆地，都具有早期为断陷，晚期演化为坳陷的双层结构具有良好煤成气前景气源岩主要发育于早期的断陷或断坳转换阶段，有机质生烃高峰期及主成藏期以坳陷期演化阶段为主，成藏历程也因后期的构造-沉降历史及地温场演化历史的差异，主成藏期不同。琼东南盆地崖13-1气田因为新近纪至第四纪的剧烈沉降，为超晚期(新近纪晚期至第四纪)快速成藏。东海陆架盆地平湖油气田因为平湖组含煤岩系沉积后的高地温场而快速生烃，其主成藏期为新近纪早期(中新世龙井运动)。(4)川中区中生代与柴达木盆地三湖区均属陆内坳陷型含煤盆地，因演化历史不同，柴达木盆地三湖区生物气田的储量丰度明显高于川中区煤成气田综上所述，晚古生代克拉通型含煤-含气(油)盆地因为发育时代早，后期地质构造历史分异大，对气田形成条件的影响最显著。陆内裂(断)陷型的长岭断陷及徐家围子断陷，煤成气主成藏期为坳陷阶段(晚白垩世)，气田的运聚保存条件与从断陷阶段向坳陷阶段持续发展的断裂、构造(火山机构)发展演化特点密切相关；陆缘断陷型盆地，主成藏期(坳陷阶段)的高地温场特征及快速沉降，气田普遍具有晚期、超晚期快速成藏特点。从大陆边缘型转化为类前陆型的川西区，具多期成藏特点，在生烃凹陷区内的古构造带是煤成气田的主要聚集区。塔里木盆地库车坳陷，由于类前陆型盆地的主要发育时期很晚(新近纪—第四纪)，成为中国低地温场超晚期成藏的典范。显示了与煤成气相关气田的形成既受制于含煤沉积时的盆地原型，也受制于沉积后(成藏期间)盆地演化特点，在一些盆纪含煤岩系沉积后(成藏期间)的演化特点对气田形成条件的影响更为重要。
普光气田概况
普光气田位于四川省宣汉-达县境内，它包括普光、大湾、毛坝等已探明和部分探明的气田，也包括已获探井发现的老君、清溪场、双石庙、毛坝西等含气构造（图4-1），气田探矿权面积1116km2。普光气田自2003年普光1井发现工业气流，至2007年，仅用5年时间累计已提交探明地质储量3812.57×108m3，成为我国陆上海相发现的最大气田，主要产气层位为上二叠统长兴组和下三叠统飞仙关组，气藏类型为碳酸盐岩礁滩沉积组合的孔隙型构造-岩性气藏，也包含了部分陆棚相区的裂缝性气藏。图4-1 普光气田区域构造位置及气田飞仙关组四段底构造简图川东北宣汉-达县地区飞仙关组近两年来已发现了多个大型气藏群（普光、罗家寨、渡口河、铁山坡等）（冉隆辉等，2005；马永生等，2005），展示出中国海相碳酸盐岩巨大的勘探潜力。普光气田位于四川盆地东北部宣汉-达县地区黄金口构造双石庙-普光构造带（图4-2），为一构造-岩性复合型大型气藏（图4-1）。主要含气层段为下三叠统飞仙关组及上二叠统长兴组，均为白云岩储层。气藏埋藏深度大，飞仙关组气藏中部埋深大于4980m。图4-2 川东北宣汉-达县地区二叠系、三叠系礁滩气藏分布图（据马永生等，2005）普光气田构造是中国石化原南方油气勘探项目经理部在川东地区实施勘探后，对前期勘探、研究成果进行了总结并综合分析认为，在宣汉-达县地区长兴组—飞仙关组具备形成礁、滩相孔隙型白云岩储层的基本条件，提出“以长兴组—飞仙关组礁、滩孔隙型白云岩储层为主的构造-岩性复合圈闭为勘探对象”的勘探思路（马永生、郭旭升、郭彤楼等，2000），于2001年部署了普光1井，随后在飞仙关组和长兴组钻遇厚层溶孔白云岩气层，飞仙关组完井测试获日产42.37×104m3高产天然气流。而后加快了勘探评价的步伐，提出了气藏整体评价部署方案，部署实施一批评价井，相继获得高产气流（表4-1）。根据普光气田2006年初已上报的储量公告，探明天然气地质储量3560.72×108m3，探明含气面积86.77km2，并发现优质的礁滩相白云岩储层，有效厚度400多米，单井产量达到128×104m3/d（马永生等，2006）。经过大湾、毛坝构造的两次勘探扩展，至2007年底该气田的累计探明天然气储量达3812.57×108m3。普光气田是四川盆地在50年勘探过程中发现的最大气田，也是储量丰度最高的气田。随着普光气田含气边界的进一步确定和气田的整体探明，预计普光气田最终可获得的天然气探明储量将更大，这将成为我国海相碳酸盐岩层系最大的气藏，它也是我国碳酸盐岩层系内储量丰度最高、可采储量最大的气藏。普光大气田的发现进一步表明四川盆地海相碳酸盐岩具有巨大的勘探潜力。普光气田的主要产层为飞仙关组，目前埋藏深度为4900～5800m（表4-1），是我国目前埋层深度最大的大型气田（表4-2）。飞仙关组发育的鲕粒白云岩，次生孔隙十分发育，孔隙度可高达20%以上，是罕见的深部优质孔隙型储层。根据埋藏史分析，飞仙关组在白垩纪末期埋深可到8000m，在埋深如此之大还能保存和发育孔隙，其形成机理值得探究，普光深部优质储层的发育也为其他地区深部油气勘探提供信心和决策依据。表4-1 普光气田完钻井测试结果数据表表4-2 四川盆地大型气田（储量＞300×108m3）的基础数据表普光气田飞仙关组气藏横向上从普光1井到普光2井同属一个压力系统，纵向上从长兴组储层到飞三段储层同样属同一个压力系统，压力系数在1.0～1.12。根据普光1井、2井实测飞仙关组气藏地层温度，计算气藏地温梯度为2.18℃/100m，与川东地区平均地温梯度2℃/100m基本一致，普光气藏为一低温异常系统。普光气田属于典型的干气气藏，乙烷含量甚微，几乎不含丙烷，是中国最干的天然气。硫化氢含量在14%～17%左右，也是中国天然气中含硫化氢最高的气藏。深埋5000多米的碳酸盐岩储层孔隙度高达20%，优质储层厚度超过100m，是中国目前发现的厚度最大、次生孔隙最发育的碳酸盐岩储层。图4-3 川东北地区飞仙关期沉积相图发生于晚二叠世晚期的裂陷运动，在中上扬子地区北缘形成台内洼陷，在浅水陆棚和深水陆棚相区发育泥质和泥质碳酸盐岩沉积组合（图2-141，图4-3），形成了本区优质烃源岩，碳酸盐岩台地和台地边缘生物礁滩沉积组合后经多期暴露溶蚀和白云化作用形成了良好的储层，早三叠世中晚期及中三叠世的挤压运动使本区发育大面积的蒸发坪沉积，形成了优质天然气盖层以及中印支运动形成的古隆起为油气早期聚集成藏形成了良好的区域沉积、构造背景。
普光气田成藏机理
普光气田的形成与高产富集与该区多套烃源和优质烃源的多期次充注、巨厚的优质白云岩储层发育、疏导体系与生排烃过程的动态匹配，以及良好的后期油气保存条件有关。其中优质储层的发育是大气田形成的关键因素。4.2.3.1 普光气田的气源研究表明，普光气田的气源具多源特征，其气源主要是二叠系，气源既有来自烃源岩干酪根的热演化气，也有储层沥青热裂解气，但绝大部分气源还是来自古油藏的原油热裂解气。60多个气样分析结果表明，普光气田飞仙关组和长兴组气藏天然气中烃类气体占83%左右，其中以甲烷为主，相对含量均高于99.5%；C2+以上重烃很少，多数低于1%；相应的干燥系数基本上都在0.99以上（表4-3），高者近于1.0，表征高热演化程度，在类型上属干气。这些天然气化学成分组成的一个特点是非烃气体含量高，其中主要是CO2和H2S；两者的平均含量分别达5.32%和11.95%。天然气中氮气的平均含量为2.74%。由于非烃气体丰富，因而天然气的相对密度较高，其平均值达0.7229kg/m3。区内各构造带天然气的化学成分有较大的变化。东岳寨的川岳83井、84井及双庙场的双庙1井天然气中烃类气体占90%以上，N2、CO2等非烃气很少，基本不含H2S；其相对密度相应较低，两构造带平均值分别为0.5690kg/m3和0.6286kg/m3。而普光和毛坝场构造带天然气中烃类气体只有80%上下，而富含CO2和H2S；相应的密度较高，平均值分别为0.6720kg/m3和0.8226kg/m3。其中，毛坝场构造带只有毛坝3井长兴组气层富含H2S，毛坝1井、2井均很少；而普光构造带几个探井的飞仙关组和长兴组气层均见有高含量的H2S，平均值达20%以上，可能与储层的性质有关。碳同位素分析结果表明，本区飞仙关和长兴组天然气的甲烷碳同位素较重，大多集中在-29‰～-33‰范围（表4-3），进一步说明天然气演化程度很高。相比之下，乙烷的碳同位素值分布范围相对较宽，高者大于-26‰，低者小于-33‰，主要分布在-28‰～-33‰之间。其中，普光和毛坝场的天然气乙烷碳同位素较重，东岳寨天然气较轻，反映出这些天然气成因和来源的复杂性。丙烷碳同位素与甲烷、乙烷相比其δ13C值显得很低，为-30.75‰～-33.75‰。从表4-3所列数据可看出，部分样品C1—C3烷烃气的碳同位素比值呈反向变化（倒转）。正常有机成因的天然气中呈δ13C＜δ13C2＜δ13C3分布（戴金星等，1993），而在这些天然气中这几个碳数烷烃气的碳同位素分布正相反，即δ13C1＞δ13C2＞δ13C3。普光-毛坝场构造带飞仙关组、长兴组气藏所分析的天然气样品中，CO2碳同位素较重，其δ13C值分布在-5.81‰～3.3‰之间。与鄂尔多斯盆地上古生界天然气的CO2碳同位素（-5.18‰～-27.07‰）相比，这些天然气CO2碳同位素显得很重，可能与成熟度高及气藏的蚀变作用有关。同时可注意到，所分析的气样中CO2的δ13C值也存在一定的变化范围。通过与H2S的含量比较，发现CO2的碳同位素组成与之有关，H2S含量高的天然气中CO2的碳同位素较轻，而H2S含量低的样品中较重，其原因可能与气藏曾发生过TSR（硫酸盐热化学还原）作用有联系。根据本区天然气样品的成因分类图，天然气样品点大都落在近Ⅱ型有机质的高演化区域内，因而可认为其成气母质主要为Ⅱ型有机质，为其高热演化阶段的产物。普光气藏天然气甲烷的相对含量比毛坝场和东岳寨气藏高。其原因可能与气藏TSR作用有关。如表4-3数据所列，除TSR作用有所影响外，本地区飞仙关组与长兴组气藏之间天然气甲烷、乙烷碳同位素组成没有明显区别，意味着它们具有同源性。上三叠统和中侏罗统陆相地层中的天然气与海相地层的天然气有重要差别，它们的乙烷碳同位素偏重，δ13C2高于-28‰，表征煤型气成因，可能来自邻近的陆相腐殖型气源岩。本区飞仙关和长兴组天然气的化学成分和碳同位素组成与川东其他邻近气藏的同层位天然气没有明显差别。据文献资料（杨家静等，2002；谢增业等，2004b；Cai et a1.，2003）资料，川东渡口河、张家场、铁山、卧龙河、新市和板东等构造带长兴组—飞仙关组天然气主要也是干气，甲烷占总烃气的98.97%以上。它们的δ13C1为-29.83‰～-32.56‰，δ13C2为-26.99‰～-33.80‰，与本区同层位天然气相近，说明川东地区飞仙关组、长兴组气藏的天然气可能具有相同的气源。在化学成分与碳同位素组成上，研究区飞仙关组、长兴组气藏天然气与川东石炭系气层存在一定差别。据王兰生等（2001）研究，川东石炭系大中型气田具有统一的气源，天然气非烃少，烃类气体含量高（94.5%～99.55%），明显高于飞仙关、长兴组天然气。它们的甲、乙烷碳同位素较轻，δ13C1为-31‰～-36‰，δ13C2为-33‰～-40‰，比飞仙关组、长兴组天然气低得多（图4-4）。另外，石炭系气藏中重烃含量相对较高（王顺玉等，2000a）。这说明两者具有不同的气源，同时也意味着区内二叠系及以上地层的天然气主力气源不太可能来源于石炭系之下的气源层。如前所述，从化学组成和储层中富含沥青的事实看，这些天然气主要为古油藏原油裂解气；另一方面，其烷烃气系列中碳同位素存在倒转分布现象，表明有气源岩早期原油伴生气或晚期裂解气混入。对此，令人关注的问题是，古油藏原油（即现今的固体沥青）源于哪套烃源层?提供气源的烃源岩层位是二叠系还是志留系?就现有资料而言，通过天然气、沥青和烃源岩干酪根碳同位素进行对比来确定油气源是一种现实的方法。为此我们分析和收集了各时代烃源岩碳同位素资料。文献（王顺玉等，2000b）和本研究的资料表明，川东地区各时代烃源岩干酪根的碳同位素比值有明显差别。下侏罗统和上三叠统陆相烃源岩干酪根δ13C较高，分别变化在-24.4‰～-28.8‰和-24.3‰～-26.8‰范围；寒武系干酪根碳同位素最轻，δ13C值在-31.6‰～-35.0‰之间；二叠系和志留系烃源层干酪根δ13C介于上述两者之间（图4-5）。表4-3 四川盆地川东北宣汉地区部分代表性天然气化学成分和碳同位素组成及其地球化学参数图4-4 川东地区天然气δ13C1与δ13C2分布图图4-5 川东地区各层系烃源岩干酪根和天然气乙烷、沥青碳同位素分布对比图宣汉-达县地区飞仙关组和长兴组沥青碳同位素变化在-25.6‰～-27.8‰之间，按高热演化固体沥青的δ13C值一般高于源岩干酪根1‰～2‰的数量关系（Mache1等1995），其与本区上二叠统龙潭组泥质岩干酪根（-26.5‰～-28.2‰）具有很好对比性。结合它们生物标志物参数的一致性，可认为这些沥青的原始烃源来源于该套烃源层。所研究的飞仙关组和长兴组天然气乙烷碳同位素δ13C值大多分布在-28‰～-33‰范围，平均值为-29.3‰。由于乙烷的碳同位素不可能比其气源有机质重（Isaksen，2004），因而其主体气源不大可能来源于碳同位素更轻的寒武系地层（平均值-33.1‰）。对于高成熟天然气来说，它们应来自碳同位素接近（稍重，1‰～2‰）于乙烷的源岩。如区内须家河组干酪根δ13C值（约-25‰）比其天然气乙烷（-26‰）重1‰左右。从烃源岩碳同位素分布情况看，上、下二叠统及志留系烃源层都有可能为其气源层。但前已指出，飞仙关组、长兴组天然气与石炭系气层在乙烷碳同位素组成上有明显区别，因而基本可排除志留系地层为其主力气源层的可能性，主要气源应来自二叠系烃源层。4.2.3.2 优质储层发育的控制因素川东北地区飞仙关组气藏是中国目前发现的硫化氢含量最高的气藏（硫化氢含量在17%左右），也是深部碳酸盐岩储层最发育的气藏。储层以高孔、高渗为显著特征，孔隙度主要分布在8%～20%，渗透率主要分布在（1～1000）×10-3μm2（图4-6），二者间具有较好的相关性。这些高含硫化氢储层以礁滩沉积组合的白云岩为主，其中80%为次生溶蚀孔隙，溶蚀孔洞顺层分布，孔径较大，连通性好。优质储层的形成与分布受早期的沉积成岩相带控制，并与晚期的多期溶蚀包括浅埋藏和深埋藏条件下的各种溶蚀作用和TSR反应以及超压和构造作用相关。图4-6 普光2井飞仙关组储层孔隙度、渗透率的分布特征及二者间的关系（1）有利的沉积相带有利的沉积相带是优质储层发育的基础，因为沉积相带不仅控制着沉积物的结构、组分和原生孔隙的发育程度，而且还影响着沉积后的成岩作用（孔隙水中的一些离子和与孔隙水作用的矿物来源于古沉积物质）。虽然原生孔隙在后期的压实和压溶过程中会大量损失，但残余的原生孔隙是溶蚀流体主要的运移通道，也是一些溶蚀孔隙的前身，还对次生孔隙的发育具有重要的作用。普光地区不同的沉积环境下，储层的发育也各不相同（表4-4），优质储层主要发育在浅海高能沉积环境下的原生孔隙发育的地区。普光气田长兴组—飞仙关组储层主要为浅海高能生物礁和鲕粒滩相沉积，原生骨架孔和粒间孔广泛发育，为次生溶蚀孔隙的发育打下了良好的基础。邻区的深水陆棚和碳酸盐岩台地沉积物多为比较致密的泥-粉晶白云岩或灰岩，原生孔隙不发育，一般不能发育成优质储层。（2）同生期岩溶作用同生期岩溶作用对碳酸盐岩储层的形成具有重要的贡献。普光地区长兴组—飞仙关组沉积阶段，海平面多期次旋回下降，使长兴组生物礁和飞仙关的鲕粒滩沉积不断暴露在大气水渗滤带，发生表生溶蚀。最易溶蚀的是一些不稳定矿物：文石、高镁方解石，其次是石膏和方解石（此阶段石膏的溶解度大于方解石）。形成的孔隙主要是铸模孔，包括鲕模孔和生物模孔，该阶段形成的鲕模孔多具有示底构造。表4-4 沉积环境和原生孔隙发育情况（3）早期白云化作用白云岩具有有利于孔隙发育和保存的性质。由于白云石的比重比较大，白云化的过程可能有利于粒内孔和晶间孔的发育，而且相对于方解石来说，白云石的机械性能比较好，在压溶阶段方解石倾向于被压溶，白云石则倾向于被压裂，这种性质有利于白云岩中粒间孔的保存和裂缝的发育；而且白云岩裂缝易保持开启状态。国内外的研究和勘探实践也证实，随着埋藏深度的增加，白云岩中原生孔隙减少的速度比灰岩慢。长兴晚期和飞一段—飞二段的淡水淋滤过程一方面产生了表生溶蚀孔隙，同时也形成了混合水环境，发生了早期混合水白云化作用。长兴组中期为海平面的持续上升期，有利于生物礁的持续生长，但不适于发生白云化，主要发育礁灰岩；长兴组后期海平面多期旋回变化，形成的礁滩混合储层不断暴露在大气环境中，形成混合水环境，发生了白云化作用，储层岩性主要为白云岩。长兴组中期和后期岩性的差别是长兴组后期发生混合水白云化成因的良好证据。飞一段—飞二段的鲕粒滩白云岩储层也具有混合水成因。早期形成的白云岩，有序度相对较低，但也具有一定的白云岩的性质，对原生孔隙还是起到了一定的保存作用。而且早期的白云化为后期埋藏白云化打下了基础，在深埋的过程中又不断进行了调整和重结晶，形成今天有序度较高结晶程度较好的白云岩。（4）早期快速埋藏和烃类充注研究表明持续浅埋—快速深埋过程有利于储层的发育。普光气田长兴组—飞仙关组早期埋藏不仅是快速埋藏，而且快速埋藏末期和烃类充注具有良好匹配关系这更有利于原生孔隙的保存。川东北地区受早印支运动的影响，早三叠世开始大幅度沉降（图4-7），飞仙关组和嘉陵江组沉积了近2000m厚的沉积物。到晚三叠世，长兴组—飞仙关组快速埋藏到3000m左右，此时志留系烃源岩开始进入生烃门限，有机酸和一些烃类物质开始逐渐侵入储层，改变了孔隙水的性质使呈弱酸性，抑制了碳酸盐岩的胶结作用，更好地保持了原生孔隙。（5）有机酸的溶蚀作用有机酸是造成碳酸盐岩储层深埋溶蚀的主要应力之一，普光地区在晚三叠世时志留系烃源岩开始进入生油门限，有机酸和烃类进入储层，对保存下来的原生孔隙进行扩容或增加新的溶蚀孔隙。因为有机酸的酸性有限，增加的溶蚀孔隙也有限，该期形成的溶蚀孔隙多被沥青填充或半填充（图4-8b，c）。随着埋深继续增加温度升高，有机酸开始发生脱羧反应，产生CO2，腐蚀性逐渐减弱，地层水的化学性质逐渐过渡为受CO2等酸性气体的控制。图4-7 普光2井埋藏历史曲线（6）TSR造成的溶蚀作用普光气田天然气具有H2S含量高（＞14%）的特点，研究证明该区的H2S主要是硫酸盐热化学还原反应（TSR）造成的。TSR是指高温条件下（一般大于120℃），烃类和硫酸盐反应，硫酸根离子被还原，烃类被氧化，生成H2S和CO2，并常见金属硫化物（黄铁矿、闪锌矿等）伴生。普光长兴组—飞仙关组多层薄的膏盐岩夹层提供了充足的硫酸根来源，古油藏的早期充注提供了充分的烃类物质，再加上从侏罗系开始储层温度就一直在120℃以上，为TSR提供了充足的反应时间，这些条件表明普光气田具备发生TSR反应的条件。TSR反应可能从两方面来改善储层的性质：一方面是白云化，另一方面是溶蚀作用。TSR反应大量消耗孔隙水中的SO42-离子，SO42-离子的减少会降低白云石的溶解度。已有研究表明浅埋环境下，硫化细菌引起的硫酸盐还原作用（BSR）会引发白云石的沉淀，也有研究表明硫酸盐热化学还原反应会引发鞍状白云石的产生。普光气田优质的白云岩储层，除了早期混合水白云化成因外，也发生了后期的埋藏白云化，在扫描电镜下，可见晶形良好的白云石和鞍状白云石，它是典型后期埋藏白云化的产物，TSR则可能是其埋藏白云化的动力因素之一。TSR反应对储层的溶蚀作用主要是通过H2S来改变储层孔隙水的性质。目前关于H2S溶蚀机理存在有多种解释，最广为接受观点认为H2S和孔隙水中的碱金属阳离子反应，生成金属硫化物并游离出H+，金属硫化物的溶解度特别低，S2-遇到金属阳离子就能快速沉淀，如果有充足的H2S和阳离子，游离出的大量H+和其他酸根离子结合，便可生成大量的具有腐蚀性的酸，对碳酸盐岩储层造成强烈的溶蚀；若阳离子不充分，H2S也会溶于水生成的氢硫酸，对碳酸盐岩具有强烈的腐蚀作用，而且模拟试验也证实了硫化氢对碳酸盐岩储层具有十分强烈的溶蚀作用。普光长兴组—飞仙关组孔壁和裂缝处可见分散的黄铁矿，说明该区发生了H2S和金属阳离子的反应，而且黄铁矿的硫同位素分析也证实该硫来自于TSR反应形成的硫化氢。川东北地区高含H2S气藏对比研究发现其白云岩储层孔隙的发育程度与气藏中H2S的浓度成正比，即硫化氢含量越高，储层的次生孔隙越发育，有效储层的厚度和优质储层的厚度也越大，这说明了H2S对储层起到了强烈的溶蚀作用，这也是普光地区飞仙关组—长兴组优质白云岩储层形成的最重要机制。该阶段形成的次生孔隙溶蚀面比较干净（图4-8d），溶蚀孔洞较高大。（7）超压作用原油裂解成气会产生强烈的增压效应。理论计算表明，理想封闭系统内，1%体积的原油裂解产生的气体可使储层压力达到静岩压力。模拟实验表明，在标准温度、压力条件下，单位体积的标准原油可裂解产生534.3体积的气体。超压对次生孔隙的发育和保存具有积极的作用：①超压可以增大酸性气体（CO2和H2S等）在地层水中的溶解度，增强地层水的腐蚀性；②超压在一定阶段可以产生微裂缝，使储层孔隙间的连通性大大提高，改善储层性质；③超压可以支撑次生孔隙，使其在埋深的过程中不被压实，起到良好的孔隙保持作用。图4-8 普光气田储层微观特征普光气藏TSR广泛发生，致使气藏的压力演化不同于一般气藏。TSR对储层压力的影响表现在两个方面，首先在TSR反应过程中，硫酸根离子和重烃先发生反应，这使TSR作为烃类热裂解的催化剂，不仅加速了烃类裂解成气而且还可以使烃类裂解比较充分，理论上会造成比一般热裂解更大的超压。TSR产生的H2S造成的溶蚀会增大气体的存储空间，随着烃类裂解压力不断增大，H2S和CO2在孔隙水中的溶解度也在不断增大，更增强了溶蚀效应，增大存储空间，对压力增长起到负效应。川东北气藏的对比研究表明，高含H2S气藏都不属于高压气藏，而且储层的压力系数和H2S浓度成反比，这说明了TSR最终对超压起到的负效应也非常显著，因此普光气田经历过从超压到卸压的过程。（8）构造运动的影响对普光气田长兴组—飞仙关组储层来说，构造运动对其次生孔隙的影响主要表现在构造裂缝作用和构造抬升作用两个方面。构造微裂缝是埋藏溶蚀流体和烃类运移的重要通道，一些次生溶蚀孔隙多沿裂缝发育（图4-8e），烃类充注前形成的裂缝多见沥青充填现象，烃类充注后形成的裂缝多见方解石脉充填现象（图4-8f）。长兴组—飞仙关组发生了5期断裂活动，两期为张性破裂，三期为压性破裂，形成了张性裂缝和压性微裂缝。这些微孔隙的发育很好的改善了储层的连通性，增大了储层有效的储集空间。构造抬升作用主要发生在晚白垩世以后，TSR反应已经广泛发生，储层埋深从7000多米上升到5000m左右。构造抬升使储层温度降低，增大了H2S和CO2在孔隙水中的溶解度，增强了孔隙水的溶蚀能力，增加了次生孔隙的发育。由此来看，普光气田优质储层的发育是在有利沉积相带的基础上，经多因素相互影响，共同控制的结果（图4-8）。普光气田长兴组的生物礁滩沉积相、飞仙关组鲕粒滩沉积相和同生期多期大气淡水的淋滤，不仅使长兴组—飞仙关组沉积原生孔隙大量发育，同时还发生了同生期混合水白云化，为后期次生孔隙和白云化的发生打下了坚实的基础。早期的白云化和快速深埋更使一部分原生孔隙得以有效保存，这对普光优质储层的发育作出了贡献。有机酸溶蚀和TSR溶蚀是普光优质储层次生孔隙大量发育的关键控制因素，普光气藏烃类充注时间早和储层相互作用时间长，烃类充注后储层又经历了大幅度深埋，有机质热演化程度高，TSR不仅对有机质热演化起到了催化作用，更加强了烃类的热演化和成岩作用的相互影响，对储层造成了强烈的溶蚀。关于硫化氢的溶蚀机理。硫化氢在水中的溶解度很大，在0℃和一个绝对大气压下，一个单位体积的水可以溶解4.3个单位标准体积的H2S气体。大量硫化氢溶于水后形成氢硫酸，这些酸性溶液储存在岩石的孔隙中，与围岩长期发生流体-岩石相互作用（或反应），从而造成碳酸盐岩的埋藏溶蚀现象。而以硫化氢为主要成分的酸性流体是川东北飞仙关组深部储层发生的岩溶的主要腐蚀性流体。硫化氢的溶蚀作用在高温作用下更强烈。由于方解石和白云石随着温度和压力的升高，溶解反应的吉布斯自由能降低，因而溶解反应增强；而在相同温度和压力的地质条件下，白云石较方解石更易溶蚀并形成次生孔隙，因此对于以白云石组成为主的川东北飞仙关组，在埋藏溶蚀过程中，更易于形成次生溶蚀孔隙；而且这些储层都曾经历过160℃（包裹体资料证实）左右的高温，部分可达200℃，因此其溶蚀作用是相当强烈的。飞仙关组储层（主要是飞一段—飞三段）的上部是厚层的膏盐岩盖层（飞四段及其上覆的嘉陵江组和雷口坡组），由于膏盐岩层的塑性和致密性，迫使TSR过程产生的热量和酸性流体只能由高热能区向低势能区作水平运移，即地下酸性流体的径流方向局限在储层内部进行压力和能量传递。这种水动力条件，决定了流体-岩石相互作用具水平层状分布的特点，即溶孔沿水流压降方向顺层发育，从而造成溶蚀孔洞呈层状发育的特点。川东北普光大型气田普光2井飞仙关组储层次生孔洞的发育特点充分表明了地下深部酸性流体在上覆膏盐岩盖层的屏蔽遮挡下发生流体-岩石相互作用的特点。大型溶蚀孔洞呈层状分布，连通性较好，在扫描电镜下也可以清晰地看到大型溶蚀孔洞并互相连通（图4-9）。图4-9 川东北普光2井飞仙关组储层岩心侧面照片及扫描电镜下孔洞特征川东北飞仙关组储层沥青相对较发育，显微镜下储层沥青的分布特点与常规储层沥青分布不同。一般含油气储层的储层沥青分布在溶蚀孔隙或原生孔隙的边缘，而川东北飞仙关组储层沥青往往分布在孔隙的中央，很少出现在孔隙的边缘，这说明储层沥青干化后次生孔隙仍在继续发育。在通常情况下，烃类侵入储层后有可能直接或间接地参与到矿物的成岩作用之中，流体与岩石之间发生相互作用，促进次生孔隙的发育，因此埋藏有机酸性流体的溶蚀作用对油气储层的改善是被大家所广泛接受的，其形成的次生溶蚀孔隙也往往随着原油的沥青化而消失，从而呈现出沥青分布于孔隙边缘的特点（图4-10上排），这也标志着有机酸溶蚀作用的结束。图4-10 普光飞仙关组优质储层的次生孔洞与沥青的分布关系川东北飞仙关组在油气进入储层时也同样发生了有机酸的溶蚀作用，但相对于后期硫化氢的溶蚀作用就不那么强烈了。从飞仙关组高含硫化氢储层的微观特征来看，储层沥青普遍分布于溶蚀孔隙的中间部位或次生孔隙中无沥青充填物（图4-10中排和下排），这说明硫化氢对储层的溶蚀作用，既可以在原有孔隙基础上进行改造和扩容，形成更大的溶蚀孔洞，也可能形成新的溶蚀孔隙。硫化氢的溶蚀改造作用造成碳酸盐岩骨架颗粒的溶蚀，造成地层水中溶解有大量的钙离子等；而TSR热化学反应过程中形成硫化氢的同时也形成了CO2，大量CO2在水中溶解并与钙离子结合必将产生方解石等碳酸盐沉淀，在电镜下可以看到后期次生方解石交代白云石的现象。而这些白云岩溶洞中的次生方解石晶体的碳同位素值明显偏负，δ13C分布在-10.3‰～-18.2‰之间，与地层碳酸盐有较大差异。由于这些次生方解石（CaCO3）的碳来自于有机烃类，通过TSR反应形成CO2并溶于水后与钙离子结合，从而形成次生方解石δ13C异常偏负的现象（图4-11）。这些次生方解石多数分布在白云石的溶蚀坑洞周围，是硫化氢溶蚀后的岩石学证据。图4-11 川东北地区飞仙关组碳酸盐岩的碳、氧同位素组成与TSR关系研究发现，相同沉积成岩条件下的储层，不含硫化氢的储层明显没有含硫化氢储层的储集性能好，而且硫化氢含量越高，其次生溶蚀孔隙也更发育。川东北高含硫化氢区块普遍对应了优质储层，而不含硫化氢区块的储层性质明显偏差，几乎不发育优质储层，储层的孔隙度一般小于5%，有效储层厚度也明显偏小。特别是在深部，高含硫化氢区块储层性质更好，说明高温有利于硫化氢对储层溶蚀的作用。川东北飞仙关组储层次生孔隙的发育特征及其与硫化氢分布的关系，充分说明了硫化氢对碳酸盐岩深部优质储层的形成具有重要的改造作用。硫化氢对碳酸盐岩的溶蚀模拟试验，清晰地展现了硫化氢所形成的酸性流体对碳酸盐岩的溶蚀作用及溶蚀强度，溶蚀后岩石孔隙度、渗透率的大幅提升是硫化氢溶蚀效果的最直接体现，揭示了高含硫地区优质储层的发育机理。4.2.3.3 普光气田成藏史在早—中印支期，二叠系烃源岩开始进入生排烃期，开江古隆起及其周缘斜坡地带成为油气运移的有利指向区，来自于大巴山和米仓山山前坳陷区及城口海槽的油气，通过不整合和断裂输导体系向开江古隆起及其斜坡上的石炭系和长兴组—飞仙关组的储层中汇聚，形成了川东北地区的古油气藏（图2-252）。晚印支期—早燕山期，普光古油藏埋深大约达到4400m（地温160℃），其内部的原油开始发生热裂解作用，并一直持续到中燕山期地温达到200℃的时候裂解完毕。古油藏实现油向气转化的同时也接受了部分源岩干酪根热降解气的充注。该期也是TSR作用对普光气藏内部流体和储层岩石性质进行化学改造的主要阶段，TSR的改造主要表现在以下4个方面：1）对烃类的选择性消耗及其碳同位素的蚀变：使气藏的天然气重烃含量减少，TSR附产物的含量增加，天然气干燥系数增大，烃类碳同位素值变重。2）TSR相关流体（烃类和H2S等）与储层岩石之间的相互作用使储层被溶蚀和硬石膏发生蚀变，造成储层孔隙度增大，从而对改善其物性具有重要意义。3）对原生地层水的改造：使地层水被TSR产生的大量淡水稀释，造成其盐度降低，从而导致川东北地区普光等高含、特高含H2S气藏内部的地层水绝大多数为TSR作用的生成物；同时由于TSR生成的淡水的加入，使地层水随着TSR作用的不断进行对碳酸盐始终处于欠饱和状态，从而使H2S对储层的溶蚀作用持续进行下去。4）TSR产物对储层的溶蚀-扩容效应及其消耗作用造成气藏圈闭充满度降低。强烈的喜马拉雅运动对燕山期形成的气藏有明显的改造。抬升、剥蚀作用使气藏埋深变浅、温度降低，TSR反应终止。对燕山期构造的改造以及喜马拉雅期不同期次、不同方向构造的叠加、复合，使气藏圈闭形态改变、高点迁移，从而造成气藏的调整、改造，最终定型为现今的气藏。
