建南地區飛仙關組三段白云巖分布與成因——基于三維地震、巖石學和地球化學綜合分析

王廣偉　李平平　郝　芳,2　鄒華耀　余新亞

(1.中國石油大學(北京)地球科學學院　北京　102249； 2.中國地質大學(武漢)　武漢　430074)

?

建南地區飛仙關組三段白云巖分布與成因
——基于三維地震、巖石學和地球化學綜合分析

王廣偉1李平平1郝芳1,2鄒華耀1余新亞1

(1.中國石油大學(北京)地球科學學院北京102249； 2.中國地質大學(武漢)武漢430074)

摘要建南地區飛三段是現今研究區重要的產氣層，儲層類型主要為致密顆?；規r和細晶白云巖，然而，相對優質儲層均發育于白云巖中。因此，對飛三段白云巖分布規律的研究是預測優質儲層的基礎。本研究基于錄井、測井、巖芯和三維地震等資料，在構建單井白云石含量曲線的基礎上，利用多屬性轉換分析建立三維地震屬性與白云石含量曲線的關系，反演白云石含量在平面和剖面上的分布，結合巖石學、地球化學和沉積相對白云巖化流體的性質與來源進行了分析。

建南地區飛三段白云巖以細晶、平面自形—半自形為主，非平面它形晶少量分布。陰極發光下白云石為暗紅色，無或少量環帶狀結構。利用多屬性轉換方法建立地震屬性與白云石含量的關系，當選取5個地震屬性組合時對白云石含量的預測最佳，預測誤差為9%。五個屬性分別為 Amplitude Weighted Frequency、Amplitude Weighted Cosine Phase、Derivative Instantaneous Amplitude、Quadrature Trace 和 Integrate。將預測的白云巖分布與沉積相疊合顯示白云巖主要分布于臺內洼地的兩側，向臺地內部規模和厚度逐漸減小。綜合地球化學數據和白云巖的分布特征說明，白云巖化流體主要來源于臺內洼地的泥灰巖和泥晶灰巖的壓實海源流體。隨埋深的加大，洼地沉積物中的富Mg流體優先側向運移至洼地兩側的孔隙性顆粒灘中并發生白云巖化作用。因此，洼地邊緣顆粒灘是優質白云巖儲層的有利勘探區。

關鍵詞白云巖化白云巖化流體地震屬性飛仙關組建南地區

0引言

四川盆地是中國大型富天然氣盆地之一，其大中型氣田主要集中分布于二疊系和三疊系海相礁灘相儲層中[1-2]。大量勘探及研究表明，優質儲層的發育和分布與白云巖(化)密切相關[3-7]。在碳酸鹽巖層系中，尤其在深埋藏環境，白云巖因其常具有比周圍灰巖更好的孔滲性而成為油氣勘探的優選目標[8-10]。然而，受白云巖化流體運移方向和交代過程的影響，不同成因的白云巖體常具有特征性的幾何形態和分布特征[11]，如，準同生白云巖化作用常形成側向廣泛分布的層狀白云巖，而熱液白云巖化作用則形成沿斷層兩側成線性分布的白云巖體[12]。因此，研究白云巖化機理，尤其是白云巖化流體來源和運移方向是預測白云巖分布的基礎和前提[9]。

白云巖雖經歷了200多年的研究，但現今仍是沉積學中的一個難題，即著名的“白云巖問題”[13-15]?？傮w來說，對白云巖化作用的研究主要集中于兩個方面：①白云巖化流體的來源，即有充足的Mg2+離子供應；②具有能夠運移Mg2+離子的水文動力機制[9]。其研究則主要基于地層組合和接觸關系[16-20]，巖石學特征[21-26]和地球化學特征[27-30]。

然而，白云巖在盆地中的產狀與分布是白云巖化發生時盆地古流體活動特征的直接標志[11]，并可用于恢復白云巖化流體的運移特征[31]。因此，對白云巖宏觀展布特征的精細刻畫，是認識白云巖化流體來源和運移方向的基礎。Longman等[32]利用中子—密度測井曲線計算了單井白云石含量的垂向變化，構建了白云巖的剖面分布特征，并以此用于解釋威利斯頓盆地奧陶系紅河組白云巖的成因。然而，基于單井白云巖展布特征難以有效預測井間白云巖分布變化。相比，三維地震資料具有較好的連續性，然而，現今在白云巖的分布與成因研究中應用極少，如，Sagan和Hart[33]和Ogiesoba[34]曾利用測井曲線與三維地震資料預測了孔隙度的分布，間接的用于指示高孔隙性白云巖儲層的分布。

建南地區位于四川盆地東部(圖1a)。現今鉆井多集中分布于建南南、茶園和新店子灘體中，其他灘體如太平、樂福店等僅有少量或無探井(圖1b)，制約了對白云巖儲層分布規律的認識。本文首次將三維地震資料直接應用于白云巖的分布預測中，并結合巖石學和地球化學數據，探討白云巖化流體的來源與運移方向，擴寬了研究白云巖化的方法和思路，對川東及其他地區白云巖儲層的預測與成因分析具有一定的借鑒意義。

圖1　建南地區構造位置(a)與飛三段沉積期古地理分布(b)注：實心圓為鉆遇層狀白云巖的鉆井，剖面AA’ 見圖3Fig.1　The location (a) and general paleogeography (b) of the Jiannan area during deposition of T1f 3

1區域地質背景

建南地區位于四川盆地東緣，構造位置處于川東褶皺帶與湘鄂西褶皺帶的結合部位。受應力條件和邊界條件的控制，川東與湘鄂西為典型的侏羅山式褶皺變形區，包括利川復向斜、齊岳山復背斜、石柱復向斜、方斗山復背斜和萬縣復向斜5個二級構造單元[35](圖1a)。研究區則位于石柱復向斜上(圖1b)。建南地區在前震旦系基底之上依次沉積了震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系和侏羅系[36]?？傮w上，盆地經歷了海相沉積階段和陸相沉積階段[37]。以中三疊統巴東組頂部為界，之下為海相的碳酸鹽巖和泥巖沉積，之上為陸相的河流和湖泊沉積[38]。

建南地區下三疊統飛仙關組為海相碳酸鹽巖臺地沉積(圖1b)，與下伏長興組和上覆嘉陵江組均為整合接觸，厚度約為400～550 m(圖2)。一般可將飛仙關組劃分為四個段，自下向上一次為飛一、飛二、飛三和飛四段。飛一和飛二段主要為泥晶灰巖沉積；飛三段下部為泥晶灰巖沉積，向上逐漸演化為顆粒灘沉積，構成了建南地區主要的產氣層；建南地區大致以J28井為界，以南為南高點，以北為北高點[39]。顆粒灘在南高點主要分布于飛三段中—下部，向北逐漸抬升發育于中—上部[40]。飛四段主要為局限臺地相的膏質泥灰巖、泥晶云巖沉積，構成了該區飛三段氣藏的直接蓋層。

下三疊統飛仙關組是四川盆地重要的產氣層[41-42]。在川東北，其優質儲層主要集中為飛仙關組一段和二段廣泛分布的顆粒白云巖，如普光、羅家寨、鐵山坡等氣田。其白云巖的分布與白云巖化機理的研究較為豐富。建南地區主要的產氣層則分布于飛仙關組三段，探明天然氣地質儲層占總探明儲層的50%以上，產量占建南氣田總產量的80%以上[43]。然而，由于白云巖分布較局限，對白云巖的形成機理與分布特征的研究相對較少。現今已有鉆井揭示，白云巖主要分布于建南氣田北部XD1井和L8井附近(圖1b)，顯示從臺內洼地向臺地內部逐漸減薄的趨勢(圖3)。

2基礎資料與研究方法

圖2　建南地區JP7井和XD1井飛仙關組白云巖和灰巖的測井響應特征注：PEF曲線在鉆遇白云巖儲層的XD1井顯示明顯的低值，一般小于4，而JP7井飛仙關組PEF值約為5，指示其巖性為灰巖?？紫缎詢影l育處，DEN與CNL曲線顯示分開，而非儲層發育處兩曲線重合。受泥質含量的影響，飛四段和飛一段底部亦顯示PEF低值特征。Fig.2　Lithofacies and well logs of the JP7 and XD1 wells showing the log response of limestone and dolostone in the Feixianguan Formation

本研究所利用的資料主要包括巖芯、薄片、測井和三維地震體。巖芯以鉆遇白云巖且取芯較連續的XD1和L8井為主。XD1井飛三段取芯累計長度為49.7 m，L8井為30 m。共收集巖芯薄片649塊以及相應的鑒定報告649份。其中，XD1和L8井薄片389塊。巖芯薄片取樣間距約0.3至0.5 m，薄片均采用茜蘇紅染色，用以區分白云石和方解石。此外，共收集了J26、J431、J69、JS1、JZ1、Tai1、XD1、JP2、JP7、和L8井等15口井的常規測井(GR和電阻率)、孔隙度測井和PEF測井曲線。收集的三維地震采集于2007年，面積917 km2，測網密度 25 m×25 m，主體位于石柱復向斜內[44]。

基于巖石體積法，利用PEF測井曲線和巖芯標定構建單井白云石含量曲線。之后，利用多屬性轉換分析方法[45]進行三維地震屬性的優選，并建立白云石含量曲線與地震屬性的關系用于反演白云石含量在三維空間中的展布特征。

為了預測白云石含量在三維空間中的分布變化，首先構建單井目的層段白云石含量曲線。本文主要選擇對碳酸鹽巖地層中方解石和白云石有較強分辨能力的PEF曲線(密度測井的一種)，并選擇取芯段較連續的巖芯(XD1和L8)進行標定。如圖2所示，PEF曲線在XD1井飛三段白云巖層段表現出明顯的低值，一般小于4，而未鉆遇白云巖的JP7井PEF曲線值一般為5左右。此外，泥質或黏土礦物會對巖石的PEF值產生影響，PEF值隨泥質含量的增加而減小。然而，飛三段GR曲線普遍為低值，表明碳酸鹽巖中泥質含量極少，對目的層段的影響較小，故本文未作泥質含量的校正。泥質含量在飛仙關組底部較高(圖2)，因此，在反演結果中應注意區分。Wangetal.[46]對建南飛三段巖芯樣品的X衍射分析同樣也顯示樣品均為方解石和白云石組成。因此，構建白云石含量與PEF曲線關系時可采用雙礦物模型(巖石僅由方解石和白云石兩種礦物組分組成)。當構建完白云石含量曲線后，即可利用多屬性轉換法建立白云石含量與三維地震屬性的關系，主要包括三步[34,45]：①逐步回歸；②驗證分析；③神經網絡訓練和應用。

圖3　建南地區飛三段沉積相與白云巖分布 注：剖面顯示白云巖從洼地邊緣向臺內逐漸較薄尖滅，GR單位API，DOL為白云石含量(%)，剖面位置參見圖1b。Fig.3　Distribution of deposition facies and dolomite of the T1f 3 in the Jiannan area

第一步主要是通過最小二乘法原則優選地震屬性組合。例如，存在n個地震屬性和m口鉆井的目標曲線(本文為白云石含量曲線)，存在一個“分析算法”用于選取最佳的屬性組合用于預測目標曲線，達到預測誤差最小。該算法首先尋找第一個最優屬性，確定后即開始尋找第二個；當第二個與第一個屬性組合后可以更好的預測目標曲線。隨后再尋找第三個屬性，當這個屬性與前兩個組合時則具有更低的預測誤差。依次類推，逐漸增加用于預測目標曲線的地震屬性個數。然而，并非屬性越多，預測的效果越好。因此，需要一個“驗證算法”用于確定最佳屬性數量，以達到屬性組合的最優化，即第二步的驗證測試。例如，當程序已選擇兩個最佳屬性時，驗證算法會隱藏第一口井的目標曲線，用m-1口井的目標曲線和2個最佳屬性擬合，預測被隱藏的第一口井的目標曲線。之后，隱藏第二口井，用另外的m-1口井和2個最佳屬性擬合，預測第二口井的目標曲線；依次隱藏各口井，用另外m-1口井的目標曲線和屬性組合，預測被隱藏井的目標曲線；最后求取這m口井的平均預測誤差。之后，再依次計算3個屬性組合、4個屬性組合等的平均預測誤差。當增加屬性個數，驗證誤差卻開始增大時，第二步結束，此時便確定了最佳地震屬性個數和組合。第三步，即利用選取的最優屬性組合進行神經網絡訓練，建立目標曲線與地震屬性的擬合關系，完成目標曲線在三維地震中的反演。

3結果

3.1白云巖的巖石學與分布特征

建南地區飛三段白云巖依據晶體大小可劃分為泥—粉晶白云巖和細晶白云巖(圖4a)。已有鉆井資料顯示，泥粉晶白云巖僅在XD1井飛三段上部發育，累計厚度小于1 m，為準同生白云巖[46]，本文不做詳細的分析。細晶白云巖是建南地區最為發育的白云巖類型，構成了本區最為優質的儲層(圖4a)。

細晶白云巖主要分布于建南地區北高點飛三段顆粒灘的中下部，頂界面相對突變，底界面為漸變面，并與白云質灰巖、灰巖互層分布(圖4a)。作為對比，圖4b給出了德克薩斯侏羅系Smackover組滲透回流白云巖作用形成的白云巖分布特征[47]。Smackover組白云巖化流體來源于上部Buckner組蒸發鹵水，隨離鹵水源距離的增加，白云石含量向下逐漸減少?？紫抖鹊淖兓瘎t受白云巖化之前灰巖母巖的影響[47]。

依據Sibley和Gregg[21]的白云石晶體分類，細晶白云巖主要由平面自形—半自形晶體組成，他形晶少量分布(圖5a)。孔隙類型以晶間孔和晶間溶孔為主(圖5a，b)，局部發育少量的溶孔(圖5b)。在部分白云巖化層段可見白云石優先交代顆?；規r中的鮞粒或內碎屑[39]。陰極發光下，白云石晶體為暗紅色光，無或少量的環帶結構(圖5c，d)。

圖4　建南地區飛三段 (a)和德克薩斯侏羅系Smackover組(b)白云石含量和孔隙度剖面分布特征注: XD1巖芯位置見圖2。圖b引自文獻47；GS：顆粒巖；PS：泥粒巖；WS：粒泥巖；MD：灰泥巖。Fig.4　Vertical profiles showing the variations of dolomite content and porosity in the T1f 3 in the Jiannan area (a) and in the Upper Jurassic Smackover Formation (b) in the Texas

3.2白云巖的平面預測與展布

研究區XD1井和L8井共取芯約80 m，并進行了大量的巖芯薄片鑒定，對巖芯礦物成分有了精細的統計(圖6)。同時，兩口探井均進行了GR、電阻率和PEF測井，為構建白云石含量曲線提供了基礎資料。在碳酸鹽巖地層中，PEF測井對灰巖和白云巖具有較強的識別能力(圖2)，是判斷白云巖與灰巖最為可靠的測井之一[33-34]。理論上，純白云巖PEF值為3.14，純灰巖PEF值為5.15?；屹|云巖和云質灰巖PEF值介于兩者之間，隨白云石含量的增加而減小。利用巖芯與PEF測井曲線并參考GR曲線確定白云石含量與PEF值的關系曲線為：Y= -48.29x+ 248.84；Y為碳酸鹽巖中白云石含量，x為測量的PEF值。當x>5.15時，為純灰巖，當x<3.14時為純白云巖。利用公式計算的白云石含量與巖芯薄片的統計值具有較好的相關性(圖6)，因此，可應用于其他鉆井白云石含量曲線的構建。

本研究共構建了15口鉆井的白云石含量曲線。將白云石含量曲線導入已建立時深關系的三維地震體中，并利用多屬性轉化分析方法建立地震屬性與白云石含量的關系，確定最優屬性組合。當屬性增加至6個時，驗證誤差(Validation error)開始增大(圖7a)，故選取5個地震屬性時具有最優的預測效果，預測誤差為9.08%。五個地震屬性分別為Amplitude Weighted Frequency、Amplitude Weighted Cosine Phase、Derivative Instantaneous Amplitude、Quadrature Trace 和Integrate(圖7b)。最終反演得到白云石含量的三維數據體。

圖5　建南地區飛三段白云巖的鏡下特征a.細晶白云巖，晶體以自形—半自形為主，晶間孔非常發育，中部溶縫被方解石(箭頭)全充填。單片光，紅色鑄體，L8，3 838.04 m；b.細晶白云巖，溶孔和晶間孔發育。單片光，紅色鑄體，XD1，3 262.41 m；c和d同一視域，白云石晶體成暗紅色陰極發光，無或少量環帶結構。晶間方解石(箭頭)為暗色陰極發光。c為單偏光，d為陰極發光。XD1，3 263.71 m。Fig.5　Photomicrographs showing the petrography of the T1f 3 dolomite in the Jiannan area

圖6　建南地區飛三段取芯段PEF計算的白云石含量與巖芯統計白云石含量關系注：a為XD1井，b為L8井。P-DOL為基于PEF計算的白云石含量，T-DOL為基于薄片統計的白云石含量；兩種方法得到的白云石含量具有較好的相關性。Fig.6　Profiles showing the correlations between dolomite contents calculated from PEF logs and thin-sections form the T1f 3 cores in the Jiannan area

圖7　地震屬性優選a及相應的地震屬性類型b 注：當地震屬性增加至六個時，驗證誤差開始增加，故選取前五個為最優屬性組合。Fig.7　The optimal number of attributes and associated seismic attributes

圖8　不同時間切片的白云巖平面分布注: a.為飛四頂界面向下10 ms；b.為飛三頂界面之上2 ms；c.為飛三頂界面之下2 ms；d.為飛三頂界面之下10 ms；黑色曲線為斷層Fig.8　Horizon slices from different times showing the dolomite distribution

圖9　建南地區飛仙關組白云巖的剖面分布特征注:飛仙關組底部受泥質含量的影響，顯示白云石含量較高的假象，可結合鉆井排除Fig.9　Transect through dolomite-content volume showing dolomite distributions of T1f in the Jiannan area

基于三維白云石數據體得到飛四段頂界面以下10 ms (圖8a)和飛三段頂界面以上 2 ms (圖8b)兩個飛四段內的順層切片，飛三頂界面以下2 ms (圖8c)和界面以下10 ms (圖8d)兩個飛三段內部的順層切片?？傮w而言，建南地區飛四段白云巖較發育，分布范圍較廣(圖8a)，這與四川盆地飛四沉積期普遍發育局限臺地相準同生白云巖的特征相一致。向下近飛四段底部，白云巖分布范圍逐漸減少(圖8b)；至飛三段頂界面以下2 ms附近白云石含量普遍較低，主要發育灰巖；向下白云石含量和分布范圍增加，白云巖呈零星狀分布于三維區的北部(圖8d)。在J31井附近，白云巖呈條帶狀沿斷層帶分布(圖8c，d)。這種現象存在兩種可能性解釋。第一種是受斷層擾動的影響，地震屬性在斷層附近預測的白云石精度較差所致。第二種可能性為斷層相關的熱液白云巖。熱液白云巖常沿斷層帶分布，平面上成條帶狀，如Appalachian盆地的奧陶系的Trenton-Black River組[48-49]、也門山的侏羅系[12]以及塔里木盆地下奧陶統[50]熱液白云巖。遺憾的是，本次研究未獲得J31井的巖芯資料。因此，若為熱液白云巖則有待進一步的研究。本文則主要研究塊狀細晶白云巖的分布。剖面上，細晶白云巖在J41井和XD1井間成斷續狀分布(圖9)。

4討論

基于巖石學和地球化學特征，不同學者對建南地區飛三段細晶白云巖成因給出了不同的解釋。主要的觀點包括滲透回流白云巖化作用、混合水白云巖化作用[51-52]和埋藏白云巖化作用[43,46]。然而，混合水白云巖化模式自提出就一直倍受質疑[53-55]，且對建南北高點顆粒灘成巖作用的研究并未顯示強烈的大氣淡水成巖作用特征[46]。因此，較小的淡水透鏡體和短暫的暴露時間并不能解釋細晶白云巖的成因。本文基于前人研究的基礎，結合巖石學和宏觀展布特征探討飛三段白云巖的流體來源和性質，進一步分析滲透回流白云巖化作用和淺埋藏白云巖化作用在建南地區飛三段白云巖形成中的可能性。

4.1白云巖化流體來源

建南地區飛三段白云巖垂向上與飛四段局限臺地相沉積較近。飛三段白云巖是否為飛四沉積期鹵水滲透回流作用的產物，即白云巖化流體是否來自于飛四期蒸發海水？對比建南地區飛三段與美國德克薩斯侏羅系Smackover組滲透回流白云巖的分布顯示出明顯的差異性。侏羅系Smackover組白云巖化流體來源于上部Buckner組蒸發鹵水，白云石隨離白云巖化流體源(Buckner組)距離的增加向下含量逐漸減少(圖4b)。若飛三段細晶白云巖的云化流體來源于飛四段蒸發海水，則距飛四段最近的飛三段頂部應具有最高的白云石含量，即應與Smackover組的分布特征相似。然而，建南地區飛三段白云巖主要集中分布于顆粒灘的中下部(圖4a)，現今已有鉆井均顯示飛三段白云巖與飛四段準同生白云巖之間均存在灰巖隔層，指示白云巖化流體并非來自于上部飛四段鹵水。此外，為了消除因鉆井分布范圍的局限性帶來的影響，可以通過三維白云石含量數據體的順層切片檢查研究區是否存在飛三段白云巖與飛四段直接相鄰的現象。結果顯示，白云巖在飛四段普遍發育(圖8a，b)，然而，飛三段與飛四段垂向上并非連續分布，中間存在灰巖隔層(圖8c)，因此，飛三段白云巖化流體并非來自于飛四段蒸發海水。

此外，基于Sr同位素的特征也可得到相同的結論。碳酸鹽巖的Sr同位素具有很好的地層年代效應和較好的穩定性，不受蒸發作用、溫度和生物作用的影響而發生分餾[56-57]，且碳酸鹽巖能夠繼承其沉淀海水的Sr同位素組成特征[58]。因此，Sr同位素可用于分析白云巖化流體的性質?；規r、白云巖與同期海水Sr同位素的對比發現(圖10)，白云巖與灰巖的Sr同位素均與同期海水Sr同位素組成具有非常好的相關性，進一步說明了白云巖化流體來源于同期海水而非飛四段Sr同位素值較高的蒸發鹵水。

圖10　飛三段白云巖、灰巖的Sr同位素與同期海水Sr同位素組成特征注：海水Sr同位素演化曲線來自于文獻59Fig.10　Sr isotope ratios of T1f 3 carbonates plotted on strontium curve of the Lower Triassic seawater

基于白云巖的分布特征并結合地球化學數據可以較好的確定白云巖化流體的來源和運移方向。建南地區飛三段預測的白云巖分布與沉積相疊合顯示(圖11)，白云巖主要分布于臺內洼地兩側的顆粒灘中，且向臺地內部逐漸變薄尖滅(圖3)，指示白云巖化流體來源于臺內洼地。白云巖的Sr同位素與同期海水相似的Sr同位素指示細晶白云巖的云化流體為同期海源流體。因此，白云巖化流體應為臺內洼地泥晶灰巖和泥灰巖沉積期封存的同期海水。此外，白云石晶體的生長受成核速率與溫度的控制，平面晶一般形成于相對較低的溫度(晶面彎曲溫度約50oC)，而非平面晶的生長溫度一般相對較高[11,21]。建南地區飛三段白云巖主要由平面自形—半自形晶組成，非平面—它形晶少量分布，說明白云石形成深度與晶體從平面晶向非平面晶轉化的深度范圍相重合。這與Wangetal.[46]基于氧同位素計算的白云巖形成于44°C～53°C之間的結果一致。

相對于近地表，埋藏環境中較高的溫度更有利于白云巖化作用的發生[60]。隨埋藏深度的增加，臺內洼地泥晶灰巖和泥灰巖更容易壓實，差異性壓實作用促使洼地沉積物中封存的海水優先側向匯聚于洼地兩側的孔隙性顆粒灘中，并發生白云巖化作用[46]。

4.2白云巖的分布與控制因素

建南地區飛三段白云巖平面上成斑狀分布(圖11)，剖面上呈斷續狀分布(圖9)，說明受壓實流體即白云巖化流體規模的影響，飛三段白云巖化作用程度較低。這也反應了壓實流體并不能提供大規模的白云巖化作用。這可能也是建南地區飛三段白云巖與川東北地區相比規模較小的主要原因。受壓實流體規模的影響，建南地區飛三段白云巖規模整體較小，緊鄰洼地的顆粒灘白云巖厚度較大，向臺內方向白云巖化作用受顆?；規r母巖物性的影響成零星斷續分布。受壓實流體匯聚和運移方向的影響，白云巖主要分布于臺內洼地兩側的顆粒中，且向臺地內部逐漸變薄尖滅。然而，圖11顯示白云巖的分布并非完全受控于灘體和臺內洼地的距離，這可能與白云巖化作用的影響因素相關(如云化流體規模和運移方向、距云化流體源的距離，以及灰巖母巖的孔滲性或幾個因素的組合)?；诼额^資料，Garcia-Fresca等[61]模擬了新墨西哥二疊系San Andres組的白云巖化過程。結果顯示，當白云巖化流體充足時，模擬的白云巖分布與露頭分布特征相似。當白云巖化程度僅達到50%時，白云巖受灰巖母巖滲透率的影響明顯；近流體來源處白云巖化程度相對較高，隨白云巖化流體向前運移，滲透率相對較高的區域優先發生白云巖化作用。因此，平面上的斑狀分布特征反應了飛三段白云巖化流體的不足，同時也說明了白云石化流體的體積是控制建南地區飛三段埋藏白云巖規模的主要因素之一。

圖11　建南地區飛三段白云巖的分布與沉積相關系Fig.11　Correlation between T1f 3 dolomite and associated paleogeography in the Jiannan area

4.3白云石含量預測方法的應用與影響因素

本研究共構建了15口井的白云石含量曲線，利用多屬性轉化分析方法建立地震屬性與白云石含量的關系，達到預測飛三段白云石含量分布的目的。當選取5個地震屬性組合時預測效果最佳。雖然預測誤差約為9%，但整體仍能較好的反應白云石的宏觀分布特征，可用于指導優質白云巖儲層的勘探。川東北地區二疊—三疊系白云巖較發育，為優質的天然氣儲層，因此，對白云巖分布規律的認識是尋找優質儲層的基礎。因此，本文采用的測井、巖芯和地震相結合的預測方法對川東北及其他地區白云巖儲層的勘探具有一定的借鑒意義。

然而，該方法在應用時應注意泥質含量的影響。本文利用PEF測井曲線擬合白云石含量的計算公式，進行單井白云石含量曲線的構建。由于建南地區目的層GR值整體較低，非碳酸鹽礦物含量較少，以及避免引入新的誤差，因此，未對PEF測井曲線值進行泥質含量的校正?？傮w來說，白云石PEF值較低，方解石PEF值較大。然而，隨碳酸鹽巖中泥質含量的增加，PEF值逐漸變小，表現出白云石含量增加的假象，進而出現預測的白云石含量較大的假象(圖9)。因此，對可能受泥質影響較大的準同生成因白云巖進行預測時，應注意泥質含量的影響并進行必要的校正。

5結論

(1) 建南地區飛三段白云巖主要由細晶、平面自形—半自形晶組成，以晶間孔和晶間溶孔為主，并發育少量的溶孔，構成了本區最為優質的儲層。

(2) 當選取5個地震屬性組合時具有最佳的預測效果，白云石含量的預測誤差為9.08%。五個地震屬性分別為Amplitude Weighted Frequency、Amplitude Weighted Cosine Phase、Derivative Instantaneous Amplitude、Quadrature Trace 和Integrate。

(3) 建南地區飛三段白云巖主要分布于臺內洼地兩側的顆粒灘中，向臺內方向厚度逐漸減薄并成零星斷續狀分布，表現出明顯的相控特征，指示白云巖化流體來源于臺內洼地的同期海源壓實流體。

參考文獻(References)

1Ma Y S, Guo X S, Guo T L, et al. The Puguang gas field: New Giant discovery in the mature Sichuan Basin, southwest China [J]. AAPG Bulletin, 2007, 91(5): 627-643.

2馬永生，蔡勛育，趙培榮，等. 四川盆地大中型天然氣田分布特征與勘探方向[J]. 石油學報，2010，31(3)：347-354. [Ma Yongsheng, Cai Xunyu, Zhao Peirong, et al. Distribution and further exploration of the large-medium sized gas fields in Sichuan Basin [J]. Acta Petrolei Sinica, 2010, 31(3): 347-354.]

3Zhao W Z, Luo P, Chen G S, et al. Origin and reservoir rock characteristics of dolostones in the Early Triassic Feixianguan Formation, NE Sichuan Basin, China: Significance for future gas exploration [J]. Journal of Petroleum Geology, 2005, 28(1): 83-100.

4黃思靜，Qing Hairuo，胡作維，等. 四川盆地東北部三疊系飛仙關組碳酸鹽巖成巖作用和白云巖成因的研究現狀和存在問題[J]. 地球科學進展，2007，22(5)：495-503. [Huang Sijing, Qing Hairuo, Hu Zuowei, et al. The diagenesis and dolomitization of the feixianguan carbonates of triassic in NE Sichuan Basin: an overview [J]. Advances in Earth Science, 2007, 22(5): 495-503.]

5Ma Y S, Zhang S C, Guo T L, et al. Petroleum geology of the Puguang Sour Gas Field in the Sichuan Basin, SW China [J]. Marine and Petroleum Geology, 2008, 25(4/5): 357-370.

6張學豐，劉波，蔡忠賢，等. 白云巖化作用與碳酸鹽巖儲層物性[J]. 地質科技情報，2010，29(3)：79-85. [Zhang Xuefeng, Liu Bo, Cai Zhongxian, et al. Dolomitization and carbonate reservoir formation [J]. Geological Science and Technology Information, 2010, 29(3): 79-85.]

7Cai C F, He W X, Jiang L, et al. Petrological and geochemical constraints on porosity difference between Lower Triassic sour- and sweet-gas carbonate reservoirs in the Sichuan Basin[J]. Marine and Petroleum Geology, 2014, 56: 34-50.

8Tucker M E, Wright V P. Carbonate Sedimentology [M]. Oxford: Blackwell, 1991: 1-482.

9Allan J R, Wiggins W D. Dolomite Reservoirs: Geochemical Techniques for Evaluating Origin and Distribution [M]. Michigan: American Association of Petroleum Geologists, 1993: 1-129.

10Sun S Q. Dolomite reservoirs: porosity evolution and reservoir characteristics [J]. AAPG Bulletin, 1995, 79(2): 186-204.

11Warren J. Dolomite: occurrence, evolution and economically important associations [J]. Earth-Science Reviews, 2000, 52(1/3): 1-81.

12Vandeginste V, John C M, van de Flierdt T, et al. Linking process, dimension, texture, and geochemistry in dolomite geobodies: A case study from Wadi Mistal (northern Oman) [J]. AAPG Bulletin, 2013, 97(7): 1181-1207.

13Fairbridge R W. The Dolomite Question[C]// Le Blanc R J, Breeding J G. Regional Aspects of Carbonate Deposition-A Symposium Sponsored by the Society of Economic Paleontologists and Mineralogists. Wisconsin: George Banta Company., 1957, 5: 125-178.

14梅冥相. 從3個科學理念簡論沉積學中的“白云巖問題”[J]. 古地理學報，2012，14(1)：1-12. [Mei Mingxiang. Brief introduction of “dolostone problem” in sedimentology according to three scientific ideas [J]. Journal of Palaeogeography, 2012, 14(1): 1-12.]

15李紅，柳益群. “白云石(巖)問題”與湖相白云巖研究[J]. 沉積學報，2013，31(2)：302-314. [Li Hong, Liu Yiqun. “Dolomite problem” and research of ancient lacustrine dolostones [J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2013, 31(2): 302-314.]

16Kaufman J K, Hanson G N, Meyers W J. Dolomitization of the Devonian Swan Hills Formation, rosevear field, Alberta, Canada [J]. Sedimentology, 1991, 38(1): 41-66.

17Saller A H, Lounsbury K, Birchard M. Facies control on dolomitization and porosity in the Devonian Swan Hills Formation in the Rosevear area, west-central Alberta [J]. Bulletin of Canadian Petroleum Geology, 2001, 49(4): 458-471.

18Green D G, Mountjoy E W. Fault and conduit controlled burial dolomitization of the Devonian west-central Alberta Deep Basin [J]. Bulletin of Canadian Petroleum Geology, 2005, 53(2): 101-129.

19成曉囀，李平平，鄒華耀，等. 川東興隆場地區長興組白云巖地球化學特征及流體來源[J]. 地質學報，2013，87(7)：1-10. [Cheng Xiaozhuan, Li Pingping, Zou Huayao, et al. Geochemical characteristics and fluid origin of the Changxing Formation dolomitic rock in the Xinglongchang area of East Sichuan Basin [J]. Acta Geologica Sinica, 2013, 87(7): 1-10.]

20鄭劍鋒，沈安江，劉永福，等. 塔里木盆地寒武系與蒸發巖相關的白云巖儲層特征及主控因素[J]. 沉積學報，2013，31(1)：89-98. [Zheng Jianfeng, Shen Anjiang, Liu Yongfu, et al. Main controlling factors and characteristics of cambrian dolomite reservoirs related to evaporite in Tarim Basin [J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2013, 31(1): 89-98.]

21Sibley D F, Gregg J M. Classification of dolomite rock texture [J]. Journal of Sedimentary Petrology, 1987, 57(6): 967-975.

22Jones B. Dolomite crystal architecture: genetic implications for the origin of the tertiary dolostones of the Cayman Islands [J]. Journal of Sedimentary Research, 2005, 75(2): 177-189.

23Jones B. Microarchitecture of dolomite crystals as revealed by subtle variations in solubility: Implications for dolomitization [J]. Sedimentary Geology, 2013, 288: 66-80.

24高梅生，鄭榮才，文華國，等. 川東北下三疊統飛仙關組白云巖成因——來自巖石結構的證據[J]. 成都理工大學學報：自然科學版，2007，34(3)：297-304. [Gao Meisheng, Zheng Rongcai, Wen Huaguo, et al. Lithological characteristics of dolomite in the Lower Triassic Feixianguan Formation of the NE Sichuan Basin, China [J]. Journal of Chengdu University of Technology: Science & Technology Edition, 2007, 34(3): 297-304.]

25Huang S J, Huang K K, Lü J, et al. The relationship between dolomite textures and their formation temperature: A case study from the Permian-Triassic of the Sichuan Basin and the Lower Paleozoic of the Tarim Basin [J]. Petroleum Science, 2014, 11(1): 39-51.

26張杰，壽建峰，張天付，等. 白云石成因研究新方法——白云石晶體結構分析[J]. 沉積學報，2014，32(3)：550-559. [Zhang Jie, Shou Jianfeng, Zhang Tianfu, et al. New approach on the study of dolomite origin: The crystal structure analysis of dolomite [J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2014, 32(3): 550-559.]

27鄭榮才，胡忠貴，馮青平，等. 川東北地區長興組白云巖儲層的成因研究[J]. 礦物巖石，2007，27(4)：78-84. [Zheng Rongcai, Hu Zhonggui, Feng Qingping, et al. Genesis of dolomite reservoir of the Changxing Formation of Upper Permian, Northeast Sichuan Basin [J]. Journal of Mineral and Petrology, 2007, 27(4): 78-84.]

28強子同，曾德銘，王興志，等. 川東北下三疊統飛仙關組鮞粒灘白云巖同位素地球化學特征[J]. 古地理學報，2012，14(1)：13-20. [Qiang Zitong, Zeng Deming, Wang Xingzhi, et al. Isotopic geochemical characteristics of oolitic bank dolostones in the Lower Triassic Feixianguan Formation in northeastern Sichuan province[J]. Journal of Palaeogeography, 2012, 14(1): 13-20.]

29胡作維，黃思靜，李志明，等. 白云石—方解石氧同位素溫度計在川東北地區飛仙關組白云巖成因研究中的嘗試[J]. 成都理工大學學報：自然科學版，2012，39(1)：1-9. [Hu Zuowei, Huang Sijing, Li Zhiming, et al. Preliminary application of the dolomite-calcite oxygen isotope thermometer in studying the origin of dolomite in Feixianguan Formation, Northeast Sichuan, China [J]. Journal of Chengdu University of Technology: Science & Technology Edition, 2012, 39(1): 1-9.]

30張軍濤，胡文瑄，王小林. 塔里木盆地寒武系鞍狀白云石孔隙充填物差異與成因[J]. 沉積學報，2014，32(2)：253-259. [Zhang Juntao, Hu Wenuan, Wang Xiaolin. Difference and origin of cambrian saddle dolomite in Tarim Basin, Northwest China [J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2014, 32(2): 253-259.]

31Kaufman J K. Numerical models of fluid flow in carbonate platforms; implications for dolomitization [J]. Journal of Sedimentary Research, 1994, 64(1): 128-139.

32Longman M W, Fertal T G, Glennie J S. Origin and geometry of Red River Dolomite Reservoirs, Western Williston Basin [J]. AAPG Bulletin, 1983, 67(5): 744-771.

33Sagan J A, Hart B S. Three-dimensional seismic-based definition of fault-related porosity development: Trenton-Black River interval, Saybrook, Ohio [J]. AAPG Bulletin, 2006, 90(11): 1763-1785.

34Ogiesoba O C. Porosity prediction from seismic attributes of the Ordovician Trenton-Black River groups, Rochester field, southern Ontario [J]. AAPG Bulletin, 2010, 94(11): 1673-1693.

35盛賢才，王韶華，文可東，等. 鄂西渝東地區石柱古隆起構造沉積演化[J]. 海相油氣地質，2004，9(1/2)：43-52，2. [Sheng Xiancai, Wang Shaohua, Wen Kedong, et al. Tectonics and sedimentology of Shizhu Palaeohigh in western Hubei-eastern Chongqing area [J]. Marine Origin Petroleum Geology, 2014, 9(1/2): 43-52, 2.]

36Li P P, Hao F, Zhang B Q, et al. Heterogeneous distribution of pyrobitumen attributable to oil cracking and its effect on carbonate reservoirs: Feixianguan Formation in the Jiannan gas field, China [J]. AAPG Bulletin, 2015, 99: 763-789.

37Hao F, Guo T L, Zhu Y M, et al. Evidence for multiple stages of oil cracking and thermochemical sulfate reduction in the Puguang gas field, Sichuan Basin, China [J]. AAPG Bulletin, 2008, 92(5): 611-637.

38舒志國. 鄂西—渝東地區飛三段天然氣成因與成藏階段[J]. 現代地質，2013，27(1)：165-171. [Shu Zhiguo. Natural gas origin and accumulation stages of the third member of Feixianguan Formation in western Hubei and eastern Chongqing area[J]. Geoscience, 2013, 27(1): 165-171.]

39易積正，張士萬，梁希文. 鄂西渝東區飛三段鮞灘儲層及控制因素[J]. 石油天然氣學報：江漢石油學院學報，2010，32(6)：11-16. [Yi Jizheng, Zhang Shiwan, Liang Xiwen. Ef3oolitic shoal reservoirs and their control factors in Western Hubei-Eastern Chongqing area [J]. Journal of Oil and Gas Technology: J JPI, 2010, 32(6): 11-16.]

40康紅. 地震相精細刻畫建南氣田飛三氣藏鮞灘體[J]. 江漢石油職工大學學報，2012，25(1)：4-6. [Kang Hong. Elaborating on Er beach body of Fei III gas reservoir in Jiannan gas field through seismic facies [J]. Journal of Jianghan Petroleum University of Staff and Workers, 2012, 25(1): 4-6.]

41王一剛，文應初，洪海濤，等. 四川盆地三疊系飛仙關組氣藏儲層成巖作用研究拾零[J]. 沉積學報，2007，25(6)：831-839. [Wang Yigang, Wen Yingchu, Hong Haitao, et al. Diagenesis of triassic Feixianguan Formation in Sichuan Basin, Southwest China [J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2007, 25(6): 831-839.]

42馬永生，郭彤樓，趙雪鳳，等. 普光氣田深部優質白云巖儲層形成機制[J]. 中國科學(D輯)：地球科學，2007，37(增刊II)：43-52. [Ma Yongsheng, Guo Tonglou, Zhao Xuefeng, et al. The formation mechanism of high-quality dolomite reservoir in the deep of Puguang Gas Field[J]. Science China(Seri. D): Earth Sciences, 2007, 37(Suppl. II): 43-52.]

43馬登峰，康紅. 建南氣田飛仙關組飛三段儲層特征及主控因素[J]. 江漢石油科技，2014，24(1)：1-9，15. [Ma Dengfeng, Kang Hong. The characteristics and controls of the third member of Lower Triassic Feixianguan Formation in the Jiannan Gas Field [J]. Jianghan Petroleum Science and Technology, 2014, 24(1): 1-9, 15.]

44秦軍，葛蘭，陳玉明，等. 川東建南地區飛仙關組地震儲層預測[J]. 海相油氣地質，2011，16(2)：9-17. [Qin Jun, Ge Lan, Chen Yuming, et al. Reservoir prediction of Lower Triassic Feixianguan Formation in Jiannan area, Sichuan Basin [J]. Marine Origin Petroleum Geology, 2011, 16(2): 9-17.]

45Hampson D P, Schuelke J S, Quirein J A. Use of multiattribute transforms to predict log properties from seismic data [J]. Geophysics, 2001, 66(1): 220-236.

46Wang G W, Li P P, Hao F, et al. Origin of dolomite in the third member of Feixianguan Formation (Lower Triassic) in the Jiannan area, Sichuan Basin, China [J]. Marine and Petroleum Geology, 2015, 63: 127-141.

47Moore C H, Chowdhury A, Chan L. Upper Jurassic Smackover Platform Dolomitization, northwestern Gulf of Mexico: A Tale of Two Waters[C]// Skula V, Baker P A. Sedimentology and Geochemistry of Dolostones. Tulsa: Society of Economic Paleontologists and Mineralogists Special Publication, 1988, 43: 175-189.

48Smith L B, Jr, Davies G R. Structurally controlled hydrothermal alteration of carbonate reservoirs: Introduction [J]. AAPG Bulletin, 2006, 90(11): 1635-1640.

49Davies G R. Smith L B, Jr. Structurally controlled hydrothermal dolomite reservoir facies: an overview [J]. AAPG Bulletin, 2006, 90(11): 1641-1690.

50Dong S F, Chen D Z, Qing H R, et al. Hydrothermal alteration of dolostones in the Lower Ordovician, Tarim Basin, NW China: Multiple constraints from petrology, isotope geochemistry and fluid inclusion microthermometry [J]. Marine and Petroleum Geology, 2013, 46: 270-286.

51梁西文，鄭榮才. 建南構造飛仙關組三段高精度層序地層學及南北高點儲層差異原因探討[J]. 沉積與特提斯地質，2006，26(3)：45-50. [Liang Xiwen, Zheng Rongcai. High-resolution sequence stratigraphy and reservoir differences between the southern and northern culminations in the third member of the Feixianguan Formation in the Jiannan structure, Hubei [J]. Sedimentary Geology and Tethyan Geology, 2006, 26(3): 45-50.]

52張柏橋，胡明毅. 鄂西渝東地區下三疊統飛仙關組鮞灘儲層成巖作用及孔隙演化[J]. 石油天然氣學報：江漢石油學院學報，2008，30(6)：9-15. [Zhang Baiqiao, Hu Mingyi. Diagenesis and porosity evolution characteristics of Lower Triassic Feixianguan Formation in the eastern Sichuan and western Hubei [J]. Journal of Oil and Gas Technology: J. JPI, 2008, 30(6): 9-15.]

53Hardie L A. Dolomitization: A critical view of some current views: PERSPECTIVES [J]. Journal of Sedimentary Petrology, 1987, 57(1): 166-183.

54Luczaj J A. Evidence against the Dorag (mixing-zone) model for dolomitization along the Wisconsin Arch—a case for hydrothermal diagenesis [J]. AAPG Bulletin, 2006, 90(11): 1719-1738.

55Machel H G. Concepts and models of dolomitization: a critical reappraisal[C]// Braithwaite C J R, Rizzi G, Darke G. The Geometry and Petrogenesis of Dolomite Hydrocarbon Reservoirs. Geological Society, London: Special Publication, 2004, 235: 7-63.

56Veizer J, Ala D, Azmy K, et al.87Sr/86Sr, δ13C and δ18O evolution of Phanerozoic seawater [J]. Chemical Geology, 1999, 161(1/2/3): 59-88.

57強子同. 碳酸鹽巖儲層地質學[M]. 東營：石油大學出版社，1998：1-477. [Qiang Zitong. Carbonate Reservoir Geology[M]. Dongying: China University of Petroleum Publication, 1998: 1-477.]

58Saller A H. Petrologic and geochemical constraints on the origin of subsurface dolomite, Enewetak Atoll: an example of dolomitization by normal seawater [J]. Geology, 1984, 12(4): 217-220.

59黃思靜，Qing Hairuo，黃培培，等. 晚二疊世—早三疊世海水的鍶同位素組成與演化——基于重慶中梁山海相碳酸鹽的研究結果[J]. 中國科學(D輯)：地球科學，2008，38(3)：273-283. [Huang Sijing, Qing Hairuo, Huang Peipei, et al. Evolution of strontium isotopic composition of seawater from Late Permian to Early Triassic based on study of marine carbonates, Zhongliang Mountain, Chongqing, China [J]. Science China (Seri. D): Earth Sciences, 2008, 38(3): 273-283.]

60Zenger D H. Burial dolomitization in the Lost Burro Formation (Devonian), east-central California, and the significance of late diagenetic dolomitization [J]. Geology, 1983, 11(9): 519-522.

61Garcia-Fresca B, Lucia F J, Sharp J M Jr, et al. Outcrop-constrained hydrogeological simulations of brine reflux and early dolomitization of the Permian San Andres Formation [J]. AAPG Bulletin, 2012, 96(9): 1757-1781.

Distribution and Origin of the Third Member of Feixianguan Formation in the Jiannan Area：Comprehensive analysis from three-dimensional seismic, petrography, and geochemistry

WANG GuangWei1LI PingPing1HAO Fang1,2ZOU HuaYao1YU XinYa1

(1. College of Geosciences, China University of Petroleum, Beijing 102249, China;2. China University of Geosciences, Wuhan 430074, China)

Abstract:The third member of Feixianguan Formation (T1f3) is an important gas reservoir in the Jiannan area which consists mainly of tight grainstones and crystalline dolostones. However, the high quality reservoir is limited in the dolostones. Therefore, understanding the distribution mechanism of dolostones is prerequisite to predict the distribution of high-quality reservoir. In this study, the dolomite-content logs were firstly constructed based on the well logs and cores. Secondly, the correlation between dolomite-contents and seismic attributes derived from 3-D seismic volume were defined using the method of multiattribute transforms to predict the distribution of dolomite in the Jiannan area. At last, the predicted dolomite distribution and paleogeography were integrated to explain the source and nature of the dolomitizing fluid.

The dolostone of T1f3in the Jiannan area consist mainly of fine-grained, planar-e to planar-s crystals, and minor nonplanar crystals. Under CL, dolomite crystals show zoned to uniform dull red luminescence. Five most effective attributes were selected based on the method of multiattribute transforms. These attributes are Amplitude Weighted Frequency, Amplitude Weighted Cosine Phase, Amplitude Envelope, Quadrature Trace and Instantaneous Phase. Integration dolomite distribution and paleogeography indicates that dolomites mainly occur along the opposing margins of a trough. During progressively burial, owing to the increase in pore pressure and different compactability of sediments, Mg-rich, seawater-derived, compaction flow from trough sediments moved laterally and preferentially through less rapidly compacting, trough-margin shoals, which caused extensive dolomitization in shoals. Shoals along margins of the trough can be recognized as important exploration targets.

Key words:dolomitization; dolomitizing fluid; seismic attribute; Feixianguan Formation; Jiannan area

中圖分類號P588.24+5

文獻標識碼A

通訊作者李平平男博士講師E-mail: lpp@cup.edu.cn

作者簡介第一王廣偉男1986年出生博士碳酸鹽巖成巖與孔隙演化E-mail: wanggw_86@qq.com

基金項目：國家科技重大專項課題(2011ZX05005-003-009HZ)；國家自然科學基金項目(41103020); 中國博士后科學基金項目(2015M580600)[Foundation: National Science and Technology Major Project, No.2011ZX05005-003-009HZ; National Natural Science Foundation of China, No.41103020; China Postdoctoral Science Foundation, No.2015M580600]

收稿日期：2014-11-03； 收修改稿日期： 2015-02-08

doi:10.14027/j.cnki.cjxb.2016.01.016

文章編號：1000-0550(2016)01-0168-13