地质地球所揭示深埋碳酸盐岩储层成因并实现成岩作用改造定量计算

深埋碳酸盐岩地层经历了时间久、期次多的成岩流体改造，其储层孔隙成因存在较大的不确定性与多解性，是油气勘探领域的难题之一。近年来，深层-超深层碳酸盐岩地层已成为国内油气勘探的重点。厘清储层孔隙成因与特征及其与成岩作用的关系，将有助于深层储层预测，降低勘探风险与成本。

近日，中国科学院地质与地球物理研究所油气资源研究院重点实验室副研究员姜磊等科研人员以经典的四川盆地下三叠统飞仙关组碳酸盐岩为研究对象，以沉积岩石学为基础，通过详细矿物学观察与成分统计，结合碳、氧、锶同位素及流体包裹体等地化分析手段，并运用成岩作用模拟、储层压力及孔隙度渗透率模拟等方法，系统研究对比了飞仙关组鲕立滩相白云岩与灰岩成岩作用及储层发育模式。研究提出白云岩储层优于灰岩的两个重要原因：1.白云岩抗压实能力较灰岩强，具体表现为灰岩中的孔隙被压实作用产生的方解石胶结，其孔隙度降低至~1.8%，而白云岩由于缺失该类方解石胶结，其储层现今孔隙度为~10%；2.白云岩储层广泛发育的热化学硫酸盐还原反应（TSR）显著改善了储层质量。成岩作用模拟结果显示，储层中至少有1.6%的孔隙度源自TSR，渗透率模拟结果表明TSR过程中储层渗透率由110mD増高至264mD。

该研究认为，TSR与模拟所得的储层超压存在成因联系，超压可能是深埋碳酸盐岩储层孔隙度得以保存及储层非均质性强的重要原因，TSR产生的单质硫在深埋条件下可能具有抑制矿物胶结作用，TSR对深埋碳酸盐岩的溶蚀机制为：1.矿物溶解与沉淀的体积差；2.反应生成淡水的稀释作用；3.反应生成的H2S及其与Fe离子结合产生的酸性流体的溶蚀作用。

该研究首次定量回答了白云石岩储层质量比灰岩好的原因和相对封闭成岩体系中是否存在能改善储层质量的深埋溶蚀的问题。

相关研究成果发表在地球化学领域期刊Geochimica et Cosmochimica Acta、海洋与石油地质领域期刊Marine and Petroleum Geology上。

图1.飞仙关组白云岩储层物性明显优于灰岩

图2.飞仙关组白云岩储层孔隙特征与溶蚀证据

图3.飞仙关组白云岩储层孔隙压力演化模式