微生物巖儲層儲集機制分析與評價

羅文富 周旋

摘要：微生物巖是一塊新興的研究領域，因其特殊的微生物成因，目前已成為儲層地質學的熱點研究方向之一。微生物巖具有特殊的儲集空間，可劃分為組構控制型儲集空間、非組構控制型儲集空間兩類;微生物巖在形成過程中建設性成巖作用會對其進行選擇性改造，準同生期，微生物會誘發原生白云石沉淀而使方解石溶解，埋藏成巖階段，有機質會發生不斷演化而釋放有溶蝕性的有機酸，這些對優質儲層的形成有著重要意義。

引言

微生物巖是指由藍細菌或微生物席通過捕獲或粘結顆粒，以無機或有機誘導礦化作用形成的巖石。微生物巖最早由R.V.Burne（1987）等提出，后經R，Riding等學者完善發展以及美國AAPG多次微生物巖專題研討會的召開，目前已引起了學術界的廣泛關注與討論。圍繞著微生物巖，國內外學者對地球早期生命、生物大滅絕與復蘇事件以及油氣資源勘探等重大科學問題和生產問題進行了諸多有益探討。油氣勘探實踐發現，微生物巖作為一種全新的儲層類型，目前已在四川盆地、塔里木盆地、桑托斯盆地、尤因他盆地等世界各地發現多個大型-特大型微生物巖油氣田。因此，本文通過梳理國內外相關文獻，論述了微生物巖儲集空間類型，并探討了微生物巖作為儲層的優勢因素，以期為國內微生物巖儲層地質學學術研究和生產實踐提供參考和借鑒。

一、微生物巖儲集空間類型

微生物巖類型多樣，不同類型的微生物巖為儲集空間多樣性奠定了基礎。通常來說，微生物巖主要包括疊層石、凝塊石，而近年來有學者在鮞粒、核形石中也發現了微生物活動證據。根據P.W.Choquette等巖儲集空間劃分標準，本文將微生物巖儲集空間劃分為組構控制型儲集空間和非組構控制型儲集空間，并分別進行闡述。

1.1組構控制型儲集空間

微生物巖是在藍細菌等微生物的周期性生命活動下形成，所以往往具有特定的微生物組構特征。微生物結構是微生物組構特征的根本控制因素，因此，微生物結構也是組構控制型儲集空間發育的內在因素，而巖溶作用等建設性成巖作用為組構控制型儲集空間發育的外因。參考P.W.Choquette等儲集空間劃分標準，微生物巖組構控制型儲集空間可分為微觀孔、格架孔、粒間孔、粒內孔。

（1）微觀孔孔徑一般為微米級，在各類微生物巖內均有發育。在準同生期、早成巖時期，當適宜微生物生長的微環境受到改變，便會導致大量微生物死亡、腐爛，最終形成微觀孔。微觀孔為微生物巖特有的儲集空間，其形成時間早，多呈條帶狀或團塊狀微生物式聚集分布，但其連通性一般較差。

（1）格架孔主要發育于疊層石亮晶殼之中。疊層石作為微生物巖的典型代表，以其總體垂向生長并具有紋層構造為顯著特征，其中“亮晶殼”或“富屑紋層”以及“暗色有機質層”是由微生物的周期性生命活動形成，當疊層石受到大氣淡水溶蝕作用后，亮晶殼易受溶蝕改造而形成格架孔。研究實例發現，塔里木盆地疊層石白云巖儲集空間便是以明亮層內的格架孔為主，

（2）粒間孔及粒內孔主要發育于顆粒微生物巖內，在凝塊石、鮞粒、核形石、球狀微生物巖之中均有發現。其形成機理主要為：顆粒微生物巖受巖溶作用改造，易溶成分發生溶解，并于顆粒間和顆粒內形成的次生孔隙。值得一提的是，過去鮞粒、核形石作為無機—化學成因，目前均發現了大量微生物活動證據。鮞粒、核形石是微生物以水中的質點作為核心，通過粘結、捕獲沉積物以及誘發礦物沉淀而形成的包殼狀微生物巖，其形成的水動力條件較強，顆粒間多以亮晶膠結，在同生期巖溶和表生期巖溶改造下，質點核心以及顆粒之間發生溶蝕作用而形成粒間孔及粒內孔

1.2非組構控制型儲集空間

非組構選擇性儲集空間主要為裂縫和非組構性溶蝕孔洞，本文主要對裂縫型儲集空間進行探討。在地質歷史時期，巖石會受到多期構造應力作用，當巖石所受應力值大于其強度極限時，巖體便會發生破裂而形成裂縫。經過研究發現，微生物巖的泥質和有機質含量相對較高，在同種條件下，導致其整體的強度極限偏低，容易發生破裂化而產生裂縫。因此，在構造運動和斷裂體系的控制下，微生物巖發育段裂縫或微裂縫較為發育，這對于提高儲層物性具有重要意義。裂縫型微生物巖儲層作為一種較新的微生物巖儲層類型，值得今后的研究重點關注

二、微生物巖作為儲層的優勢因素

微生物巖因其獨特的微生物成因，巖溶作用等建設性成巖作用對于其的次生改造要更具有一定的優勢性.本文從微生物巖的形成機制方面來探討微生物巖作為儲層優勢因素.

（1）生成原生白云石：許多學者利用現代技術模擬微生物巖的形成過程，實驗發現，微生物巖在形成過程中可誘導高鎂方解石、低鎂方解石、文石以及原生白云石沉，原生白云石可呈球型或啞鈴型。原生白云石的沉淀可以加速方解石的溶解，從形成優質的微生物白云巖儲層（Taylor，2006）。

（2）有機酸的溶蝕作用：微生物巖的泥質或有機質含量較為豐富，在中成巖或埋藏成巖階段，伴隨著埋藏地溫的增加，微生物巖中的有機質會發生不斷演化并釋放有機酸。具有溶蝕性的有機酸將對儲層進行溶蝕改造，對原先形成粒間（內）孔和裂縫進行擴溶，從而提高了儲集體的孔隙度和滲透率。有機酸的溶蝕對于改善儲層物性、形成優質儲層有著重要作用

（3）孔隙的保存：學者們對微生物巖進行巖石壓縮系數實驗，實驗發現，由于微生物巖具特殊的藻屑骨架結構，巖石壓縮系數測定結果相比普通巖石較低，反映了其具備一定的抗壓實能力，能一定程度上防止藻孔被壓實充填。此外，發生硅化或發生白云石化的微生物具有更大的抗壓實能力，這對于藻孔隙的保存十分有利

三、結論

微生物巖作為一種新的儲層類型，具有其特有的儲集空間。微生物巖在形成過程中會疊加各種建設性成巖作用，由于其微生物成因，建設性成巖作用會對微生物巖進行選擇性改造，從而使其成為孔隙的發育和保存均有利的儲集體。

參考文獻：

[1]? 宋亞芳，陳代釗等.塔里木盆地肖爾布拉克剖面肖爾布拉克組下段微生物碳酸鹽巖沉積特征[J].沉積學報，2019，1-10.

[2]? 張喜洋.華南及南秦嶺二疊系-三疊系界線微生物巖：微生物生態系統的地質過程[C].中國科學技術大學，2019.

作者簡介：羅文富，男，六盤水師范學院。

（作者單位：六盤水師范學院）