四川盆地燈影組多類型流體多期次改造作用下孔隙度演化的定量研究

楊磊磊 魏國 于志超 魯雪松 周慧 王珊 李昌偉

摘要：選取四川盆地燈影組四段（燈四段）地層，在傳統地質研究的基礎上，引入多組分、多相態、溫度—流體—化學多場耦合的反應溶質運移模擬技術，基于物質平衡和能量守恒原理，深入探究深層碳酸鹽巖儲層成巖過程中多類型流體與巖石相互作用的機制，分析計算多期次流體對儲層孔隙的疊加改造，定量恢復地質時間尺度的孔隙度演化史。結果表明：燈四段地層受到大氣淡水、海水、有機酸和熱液4種流體多達6期改造影響，控制孔隙度的主要成巖作用為溶蝕作用、白云石化作用與膠結作用，礦物間以方解石—鎂方解石—白云石之間的轉化為主；不同類型的流體對儲層的改造差異較大，充足的大氣淡水為建設性流體，而海水、有機酸和熱液均為建設性—破壞性共存的流體；多期次流體對儲層的改造有疊加效應，儲層最終的物性條件取決于多期次流體的綜合改造，同時流體改造的順序對儲層孔隙度的演變影響也極大。

關鍵詞：深層碳酸鹽巖儲層； 多類型流體； 疊加改造； 孔隙度演化； 成巖作用數值模擬

中圖分類號：TE 121?? 文獻標志碼：A

文章編號：1673-5005（2024）03-0015-12?? doi：10.3969/j.issn.1673-5005.2024.03.002

Quantitative study on porosity evolution under multi-stage reformation of multi-type fluids in Dengying Formation， Sichuan Basin

YANG Leilei1，2，3， WEI Guo1，2，3，? YU Zhichao2，4， LU Xuesong2，4， ZHOU Hui4， WANG Shan4， LI Changwei5

（1.State Key Laboratory of Petroleum Resource and Engineering， China University of Petroleum（Beijing），Beijing 102249， China;2.National Energy Tight Oil & Gas Research & Development Center， Beijing 100083， China;3.Unconventional Oil and Gas Science and Technology Research Institute， China University of Petroleum（Beijing）， Beijing 102249， China;4.Research Institute of Petroleum Exploration and Development， PetroChina， Beijing 100083， China;5. Research Institute of Petroleum Exploration & Development in PetroChina Southwest Oil & Gas Oilfield Company， Chengdu 610041， China）

Abstract：In this study， the fourth member of Dengying Formation in Sichuan Basin was examined. On the basis of traditional petrological testing， the reactive solute transport simulation technology was utilized to calculate the superposition and transformation of reservoir pores due to multi-stage fluids and quantitatively restore the porosity evolution history. Results indicate that the reservoir experienced influences from atmospheric freshwater， seawater， organic acid， and hydrothermal fluid. The primary diagenetic processes controlling porosity were dissolution， dolomite formation and cementation， with? transformed minerals primarily comprising calcite，magnesium calcite，and dolomite. Different fluid types exhibited varying effects on reservoir reconstruction. Adequate atmospheric fresh water acted as a constructive fluid， while seawater， organic acids， and hydrothermal fluids had both constructive and destructive impacts. Multi-stage fluids contributed to a superimposed effect on the reservoir transformation，with the ultimate physical conditions of the reservoir contingent upon the comprehensive transformation of these fluids. Notably， the sequence of fluid modification significantly influenced the evolution of reservoir porosity. Simutaneously， the sequence of fluid transformation played a pivotal role in shaping the evolution of reservoir porosity.

Keywords：deep carbonate reservoir; multi-type fluids; superimposed transformation; porosity evolution; diagenesis simulation

安岳氣田及北斜坡的勘探實踐表明四川盆地深層—超深層碳酸鹽巖儲層具有巨大的油氣資源勘探潛力［1-5］。燈影組作為盆地中部安岳氣田典型的深部碳酸鹽巖地層，經歷加里東運動、海西運動、印支運動、燕山運動以及喜山運動等多期次的構造活動，具有地層時代古老、埋藏深度大、成巖演化過程復雜的特點［6-8］。燈影組四段（燈四段）地層在成巖過程中先后被海水、大氣淡水、有機酸、油氣、深部熱液等多種類型流體的多期改造，引發一系列流體與巖石間的物理化學反應，地層中不斷地發生礦物溶蝕、沉淀和轉化，致使孔隙演化具有長期復雜的疊加效應［6， 9-11］。在這過程中流體的性質及水化學成分很大程度決定儲層中礦物溶解/沉淀的趨勢及其對儲層孔隙的改造程度［12-14］。然而目前不同類型流體對燈四段地層的疊加改造過程及機制尚缺乏定量深入研究，進而制約深層優質碳酸鹽巖儲層形成機制的認識程度 ［2，7，15］。因此筆者選取安岳氣田燈四段地層，在一系列巖石學研究的基礎上，結合多相流反應溶質運移模擬技術，深入探究成巖過程中多類型流體對儲層的多期次改造作用，計算不同類型流體對儲層孔隙度的改造，定量恢復地質時間尺度的孔隙度演化史。

1 地質概況

四川盆地是中國重要的油氣資源開發盆地之一，其面積約為18×104 km2。［16］。四川盆地內部發育的震旦—寒武系深層海相碳酸鹽巖儲層，于盆地中部形成中國目前具備最大單體規模碳酸鹽巖氣藏的安岳氣田（圖1）。震旦系燈影組作為安岳氣田主要儲集層之一，勘探潛力巨大［16-17］。

燈四段地層整體以開闊臺地沉積相為主（圖2），同時經歷加里東運動等多期次的構造運動，地層歷經多次構造抬升與沉降，被多期次多類型流體改造［7］。燈四段地層主要巖性為白云巖，巖石類型主要為泥—細晶白云巖、微生物凝塊石白云巖和硅質白云巖，不同類型白云巖形成時的流體特征有較大差異［18］。儲層儲集空間的成因具有多樣性，既有同生期微生物作用形成的原始格架孔，也有大氣淡水溶蝕產生的次生溶蝕孔洞，同時還有因構造運動產生的微裂縫［4， 19］。

2 測試樣品和方法

樣品取自研究區MX-51井燈四段地層，埋深為5333.4～5401.6 m（圖2）。選取巖樣制作陰極發光片、普通薄片、鑄體薄片并染色，磨制碳氧同位素樣、包裹體樣以及粉末狀樣進行各項測試分析。測試過程及使用儀器如下：碳氧同位素測試（標準為SY/T6039-1994），使用質譜型號為MAT-253，內部標準監測顯示δ13C和δ18O的標準偏差分別優于015‰和0.20‰；流體包裹體顯微測溫（標準為SY/T 6010-2011）所用儀器為LINKAM THMS600型冷熱臺，測試條件為實驗室相對溫度為25 ℃，相對濕度為40%；拉曼光譜分析所用儀器為LABHR-VIS LabRAM HR800研究級顯微激光拉曼光譜儀，選用Yag晶體倍頻固體激光器，激光源波長為532 nm，實驗室相對溫度為25 ℃，相對濕度為50%，掃描范圍100～4200 cm-1；陰極發光測試（標準為SY/T5916-2013）所用儀器為CL8200 MK5-2型陰極發光儀，儀器電壓電流區間分別為8～25 KV、0.1～1.0 mA；薄片鑒定（標準為SY/T 5368-2016）測試使用偏光顯微鏡分析，型號為Nikon-LV100NPOL；X射線衍射（XRD）全巖分析（標準為SY/T5163-2018）通過D/max-2500型X射線衍射儀完成。

3 結 果

3.1 成巖作用分析

根據巖樣薄片觀察分析，燈四段地層在成巖過程主要發育的成巖作用類型包括壓實作用、壓溶作用、膠結作用、溶蝕作用、白云石化作用、硅化作用以及重結晶作用（圖3）。

機械壓實作用多發生在成巖早期—中埋藏階段，強烈的壓實對地層初期孔隙和顆粒形狀產生較強的破壞作用，使顆粒緊密充填（圖3（a））。后期以壓溶作用為主，縫合線較為發育，但大都被有機質或泥質等充填（圖3（b））。

膠結作用在燈四段地層中極為發育，分為早期膠結作用和晚期膠結作用，膠結物包括白云石、方解石以及石英。白云石以孔隙充填式膠結于次生孔隙中（圖3（c）），方解石膠結發育有多個階段，常見于早成巖海水膠結時期和溫度較高的晚成巖期，晚期膠結使物性變差（圖3（d）、（e））。

燈四段地層溶蝕作用較強且類型多樣，主要為大氣淡水溶蝕（表生期）和埋藏期有機酸溶蝕。地層抬升暴露期間受大氣淡水影響，溶蝕產生大量儲集空間。同時埋藏期溶蝕產生的孔隙，疊加在原生孔隙和大氣淡水溶蝕孔洞之上，有效地改善儲層物性并為油氣運移提供通道。但后期大多次生孔隙被白云石、石英以及有機質充填（圖3（f）、（g）），導致儲層物性變差。

燈四段地層白云巖發生重結晶作用，泥晶—粉晶白云巖以及部分微生物白云巖經重結晶作用后形成它形—半自形鑲嵌接觸的粉—細晶白云巖（圖3（h）），同時在細晶白云巖中可見重結晶后留下的幻影構造（圖3（i）），在一定程度上改善儲層物性。

白云石化作用也是燈影組地層重要的成巖作用，據鏡下觀察，結合劉樹根等 ［20］對燈影組白云巖化作用的研究，可劃分3種白云石化類型，分別為蒸發白云石化、海水白云石化以及熱液白云石化（圖3（j）、（k））。蒸發白云石化：儲層流體中Ca2+、Mg2+變為過飽和狀態，從而改變流體平衡生成微—細晶白云巖；海水白云石化：燈影組在早期短暫的地層暴露之后便長時間處于海水深埋狀態，富含Mg2+的海水增加原本流體系統的w（Mg）/w（Ca），在Mg2+過飽和的情況下方解石向白云石轉化；熱液白云石化：原生白云巖在熱液條件下被交代沉淀，生成于原生白云巖孔隙周圍。

薄片觀察可見因硅化作用交代白云石礦物形成隱晶質（圖3（l）），燈四段地層推測硅化作用發生在中—晚成巖階段熱液充注條件下，在熱液中大量硅質進入儲層交代礦物或形成石英加大邊，使孔隙結構被極大地破壞，儲層更加致密。

3.2 流體改造過程

3.2.1 流體類型及期次

燈四段地層碳、氧同位素測試所得結果表明，碳同位素值分布在1.44‰～3.56‰，均值為2.30‰；氧同位素值分布在-9.15‰～-3.06‰，均值為-5.51‰。通過陰極發光測試發現，儲層存在受兩期不同流體影響的白云石產物以及少量方解石膠結物（圖4）。

圖5為包裹體均一溫度分布圖，可見燈四段地層發育3期鹽水包裹體，分別以白云石、石英和方解石為宿主礦物。其中多數以白云石和方解石為宿主的包裹體均一溫度相近，分布在130～190 ℃，部分白云石包裹體均一溫度大于200 ℃，以石英為宿主的包裹體均一溫度分布于127～200 ℃。白云石包裹體均一溫度跨度較大，且部分白云石包裹體的均一溫度明顯高于現今地層溫度，結合薄片鑒定（圖3），燈影組地層熱史、埋藏史，以及淺層氧同位素偏負的特征，確定白云巖具有多期次膠結的特征，分別為微生物成因以及熱液成因，且說明儲層經歷熱液充注，并受到較明顯的熱效應影響。結合燈影組地層熱史、埋藏史，推斷以方解石為宿主的包裹體形成于有機酸脫羧后的碳酸鹽膠結階段 ［3］。

3.2.2 礦物期次

圖6為不同世代礦物。依據巖心薄片顯示的礦物膠結順序，結合埋藏史、熱史進行分析，多類型多期次流體改造作用下礦物形成的期次和類型包括：①儲層在海水環境下膠結形成第一世代方解石；②儲層經歷地層抬升，受同生期大氣淡水影響發生溶蝕，后發生白云石化作用，形成第二世代微晶白云石；③儲層受海水侵入后，方解石發生海水白云石化，經歷長時間海底膠結以及微生物活動生成大量第三世代白云石及其膠結物；④儲層深埋過程中被油氣充注產生的有機酸溶蝕，同時埋藏過程中伴隨的高溫高壓導致第四世代白云石膠結物的形成；⑤在熱液影響下，儲層發生熱液白云石化生成第五世代熱液白云石及石英。

3.3 成巖演化過程

依據以上測試分析，結合埋藏史、熱史（圖7）［3］，厘定的儲層成巖演化過程如圖8所示，共包括以下7個過程：①燈四段地層形成初期，地層沉積固結（圖8（a））；②地層暴露受大氣淡水的持續淋濾影響，大氣淡水對地層碳酸鹽礦物（方解石）造成強烈的溶蝕作用，形成大量巖溶孔洞，是燈四段地層形成優質碳酸鹽地層的基礎（圖8（b））；③地層深埋過程中，海水侵入地層發生海水白云石化方解石大量轉換為白云石改善孔隙（圖8（c））；④隨著埋深逐漸增加，地層膠結作用強度增加，孔隙逐漸被充填（圖8（d））；⑤伴隨著印支運動，油氣充注，有機酸質量分數增加，進行溶蝕并形成次生孔隙改善地層，后伴隨有機酸脫羧產生大量CO2，為碳酸鹽礦物的形成提供“碳”源，造成碳酸鹽礦物沉淀（圖8（e））；⑥在地層埋深達到6000～7000 m時，地層受熱液影響，發生熱液主導的熱液白云石化作用以及含Si熱液主導的硅化作用，形成熱液白云石、含云硅質巖和大量隱晶質硅（圖8（f））；⑦在近數十百萬年內地層基本未受外部流體影響（圖8（g）），以膠結、重結晶及交代等作用為主。

4 成巖-孔隙演化過程定量恢復

4.1 地質模型

根據上述通過測試分析概化的燈四段地層流體改造及成巖演化過程，將燈四段地層的成巖演化過程分為8個階段，如表1所示。

第1階段為沉積固結；第2階段和第3階段為表生溶蝕階段；第4、5階段地層反復升降，海水入侵儲層發生海水白云石化；在海水環境下，碳酸鹽礦物大量膠結；第6階段發生于印支—燕山運動期間，即約200～120 Ma期間，地層受到油氣充注帶來的有機酸入侵，持續時間約80 Ma；第7階段發生于早白堊世或喜馬拉雅期樂山—資陽強烈褶皺期間［6］，熱效應帶來的熱液充注地層，持續時間約40 Ma；第8階段地層受深部地層流體控制，基本未受外界流體影響。

4.2 數值模型

4.2.1 模型建立

建立如圖9所示的3網格經典模型，左側為流體流入網格，右側為流體流出網格，中間網格代表燈四段地層，為模擬監測網格。模型共包含7個子模型，分別對應除沉積階段外的7個連續的成巖階段。

運用非等溫、多相流反應溶質運移模擬計算程序TOUGHREACT［21］，考慮一系列平衡或動力學控制的過程，包括陽離子交換作用、氧化還原反應、氣液相互作用、礦物的溶解和沉淀作用等，耦合模擬不同流體改造儲層后所發生的流體—巖石作用，對礦物膠結、溶蝕、交代以及孔隙的演化等過程進行模擬，并定量計算儲層孔隙度的變化。

4.2.2 初始條件

（1）地質條件。根據燈四段地層孔隙度和滲透率的實測數據，根據現今孔隙結合定性分析正反演恢復孔隙度，將模型中初始孔隙度設為18.5%，初始滲透率設為1.3×10-12 ?m2。模型中每個成巖階段的溫度和壓力依據埋藏史、熱史實際條件設置［3］，如圖9所示。

（2）水化學條件。模型中流體包含大氣淡水、海水、有機酸和熱液共4種類型。其中大氣淡水中各離子濃度偏低，pH值約為6.5；海水主要為高鎂流體；有機酸的pH值較低；熱液中硅質較高，溫度偏高，具體數據見表2所示。

（3）初始巖礦條件。根據燈四段地層XRD測試結果，結合成巖序列和礦物轉化關系，反推成巖初始礦物類型及質量分數。模型中第1階段的初始礦物主要以方解石為主，質量分數為90%，另包括5%的石英和5%的鎂方解石。次生礦物包括白云石、鎂方解石。模擬的7個成巖階段具有連續性，第2階段模擬結束的網格條件作為第3階段的初始條件，以此類推。

4.2.3 礦物動力學參數

模型計算中方解石采用平衡學控制，石英、白云石等其他礦物采用動力學控制。涉及的礦物動力學數據取自相應的參數數據庫和相關文獻［22］，詳見表3，其中n（H+）是相對于H+的指數項。

4.3 孔隙演化定量恢復

圖10為燈四段地層成巖演化過程中典型礦物質量分數及孔隙度隨時間的變化。

第1階段：壓實固結。

第2階段：儲層在大氣淡水的影響下礦物發生溶蝕，方解石質量分數減少約30%，孔隙度對應增加至28.2%。

第3階段：流體中Mg2+離子濃度變高，儲層經歷白云石化作用，后期膠結，孔隙度減至9.8%。

第4階段：儲層深埋過程中伴隨著海水入侵，強烈的微生物活動使儲層發生海水白云石化作用，方解石幾乎全部轉化為白云石，白云石占比可達90%，孔隙度增至12.1%。

第5階段：在長時間海水環境下，儲層流體中離子過飽和，碳酸鹽礦物大量膠結，充填孔隙，導致孔隙度降至7.2%。

第6階段：在距今約200 Ma時，儲層經歷有機酸以及油氣充注，初期造成白云石、方解石溶蝕，孔隙度增加2.1%，但后期伴隨有機酸脫羧釋放CO2，導致碳酸鹽礦物沉淀，孔隙度減少3.9%。整體上儲層受有機酸的影響，孔隙度先增后減，總體減孔1.8%，最終孔隙度降至5.4%。

第7階段：在熱液充注階段發生熱液白云石化以及硅化作用，熱液白云巖的形成使礦物內部孔隙結構發生變化并產生更多孔隙，最終在硅化作用的影響下，孔隙度增至6.2%。

第8階段：深部地層流體占主導作用，發生重結晶和膠結等成巖作用，其產物主要為白云石以及石英，礦物質量分數及孔隙度的變化量整體較小，最終孔隙度降至4.6%。

5 討 論

5.1 多類型流體對儲層的改造作用

根據試驗測試與數值模擬的結果分析，地層經歷4類流體（大氣淡水、海水、有機酸及熱液）的6期改造：①大氣淡水（大氣淡水造成儲層中方解石發生強烈溶蝕，孔隙度增加，后大氣淡水不充足，發生膠結作用，白云石沉淀導致孔隙度降低）；②海水（儲層沉降，海水入侵，發生海水白云石化以及膠結作用，孔隙度先增加后減少）；③有機酸（有機酸侵入儲層后，先導致碳酸鹽礦物溶蝕，然后在脫羧CO2的影響下，碳酸鹽礦物再次膠結，孔隙度整體先增加后減少）；④熱液（儲層受熱液侵入的影響，發生熱液白云石化和硅化作用）。最后在深部地層流體作用下，礦物發生膠結、交代作用，導致儲層孔隙度減少。總之當大氣淡水充足時，為建設性流體，而海水、有機酸和熱液均為建設性—破壞性共存的流體，對儲層孔隙度的影響具有雙面性，取決于溫度、壓力、巖礦條件等多方面條件。

大氣淡水對儲層的溶蝕強度較高，孔隙度變化達9.7%。燈四段地層暴露，且經歷長期大氣淡水溶蝕。同時碳酸鹽在靜水壓力下溶解度更高，這一點在前人研究中也得到證實［23-24］。礦物的溶蝕速度同樣取決于大氣淡水的相對淋濾速度［25］。研究將兩階段大氣淡水相對淋濾速度分別設置為50和3 mm/a，發現在第一個大氣淡水淋濾階段礦物發生極強的溶蝕作用，而在第二個大氣淡水淋濾階段儲層以白云石化作用和膠結作用為主。

在海水入侵階段，儲層孔隙度先增加后減少，總體降低2.6%。海水中離子濃度相對較高，易打破儲層內原有的流體—巖石系統平衡，引發礦物的沉淀和轉化。燈四段地層曾長時間處于海水侵入狀態，Sandberg ［26］的研究表明，當時海水處于方解石海階段，在海水入侵儲層后，富含Mg2+的海水與地層水混合增加原本流體系統的w（Mg）/w（Ca），伴隨著強烈的微生物活動，儲層發生海水白云石化，方解石開始向白云石轉化從而使孔隙增大［27］。然而隨著埋藏深度的增加，儲層流體溫度不斷升高，陰陽離子間活動劇烈，強烈的膠結作用長時間占據主導地位，導致孔隙在將近130 Ma的時間內持續減小。

在有機酸入侵階段，儲層孔隙度先增加后減少，總體降低2.8%。在印支—燕山運動期間，四川盆地發生大規模的油藏生成—運移過程，油氣充注帶來的有機酸開始對燈四段地層產生影響。前人針對有機酸進行大量試驗研究，結果表明烴源巖生烴過程中排出的有機酸會與碳酸鹽礦物反應生成CO2-3、Ca2+以及Mg2+等產物，溶蝕礦物生成次生孔隙，是改善儲層孔隙的主要因素之一，但隨時間增加會產生大量碳酸鹽礦物沉淀［28-30］。有機酸充注過程一般發生在含油氣儲層，有機酸控制儲層的差異性說明油氣在不同儲層內打開運移通道和形成圈閉的能力不一［29］，基于有機酸對儲層礦物的溶蝕或膠結能力的對比，可以推斷并尋找更適合成為油氣藏的儲層。

熱液充注會引發熱液白云石化以及硅化作用，從而形成熱液白云石及硅質云巖，從而對儲層進行增孔或減孔改造［31］。研究中根據熱液白云石的形成期次以及埋藏史，判別熱液充注發生在距今約120 Ma的俯沖構造—熱效應，并使孔隙度增加08%，在薄片觀察中發現熱液白云巖膠結于其他白云巖邊緣或縫隙內部，說明燈四段地層熱液白云巖是以基質白云巖進行交代產生的，Jiang等 ［31］的研究也證明這一觀點。在研究中熱液白云石化作用對儲層增孔影響偏弱，可能原因為：①熱液侵入過程中地層逐步抬升，儲層未能完全受熱液影響；②儲層發育已較為成熟，方解石質量分數偏低。除此之外硅化作用也會使物性變差［14］。研究中在燈四段地層中發現較大量由含Si熱液影響形成的加大石英和隱晶質硅充填孔隙，對儲層造成一定的破壞作用。

5.2 多期次流體疊加改造儲層

研究表明在燈四段地層成巖演化過程中，多期次流體對儲層的改造有疊加效應。儲層經歷機械壓實后，孔隙度為18.5%，然后被4類流體分6期改造，發生礦物的溶蝕—膠結—交代—轉化作用，孔隙度經歷反復增減的過程，最終在地層流體平衡下演化為儲層現今孔隙度水平。

儲層最終的物性條件取決于多期次流體的疊加改造，并非單一建設性或破壞性流體的影響。研究中儲層先后經歷大氣淡水、海水、有機酸以及熱液的多期次疊加影響，孔隙度發生復雜的增加減少過程。儲層在經歷建設性流體影響后會改善儲層，有利于物性條件改善，例如大氣淡水溶蝕，降低碳酸鹽礦物質量分數［25］。有機酸影響儲層后，溶蝕作用會使原本傾向致密的儲層產生可運移油氣的優勢通道，改善儲層物性，然而這些通道在后續海水或其他流體影響下可能被堵塞，破壞儲層物性［28-29］。

研究表明燈四段地層經歷多期次流體作用的過程中，控制孔隙度的主要成巖作用為溶蝕作用、白云石化作用與膠結作用，礦物間以方解石—鎂方解石—白云石之間的轉化最為重要。在大氣淡水溶蝕階段，方解石質量分數減少約30%；在暴露階段，以白云石化作用和膠結作用為主，方解石向鎂方解石以及白云石轉化，階段結束白云石質量分數約為30%，鎂方解石質量分數約為50%；在海水入侵階段，先發生海水白云石化作用，后發生膠結作用，方解石基本全部轉化為白云石，白云石質量分數大于90%；在有機酸入侵過程中，白云石先被溶蝕至約70%，后因膠結作用使白云石質量分數增加約10%；熱液入侵引起熱液白云石化作用和硅化作用，熱液白云石交代其他白云石。最終礦物組分為白云石質量分數為80%，方解石質量分數為15%。整體上燈四段地層白云石化作用累積造成的孔隙度增加約為5%，溶蝕增孔量約為12%，長期多階段的膠結作用減孔量接近30%，基本符合孔隙度的始末變化值，也說明溶蝕作用、白云石化作用與膠結作用是控制燈四段孔隙度的主要成巖作用。前人的研究也表明，燈影組等碳酸鹽地層礦物的演化過程以方解石—鎂方解石—白云石為主，大氣淡水造成的溶蝕、膠結作用使儲層形成初期孔隙結構，在經受海水、有機酸、熱液等流體入侵后，儲層中白云石為主要礦物［6，11，23-24，27］。

流體的充注順序對儲層孔隙度的演變影響極大。在研究中大氣淡水淋濾前，儲層孔隙度較高，約為20%，較好的流通空間使儲層可以接受更多的流體改造，故而其溶蝕作用導致的增孔量較大，可約為10%。然而若在大氣淡水淋濾時，通道閉塞或流體環境相對封閉，則很難對儲層進行充分改造。在有機酸充注前，儲層長期受到海水的膠結作用，內部孔隙被膠結物大量充填，阻礙酸性流體的流動，導致酸性流體對儲層的溶蝕效果變差，僅約有2%。前人對礦物形成順序和孔洞平面發育特征的研究也證明這一觀點，在沉積期礦物基本由方解石組成，在儲層受溶蝕形成大規模孔洞后，白云石膠結物充填在其中［6］，成為保持儲層孔隙的骨架結構，但在膠結物大量膠結之后，酸性流體難以進入儲層，對膠結物的溶蝕效果變差［29］。此外研究表明燈四段地層中白云巖在前期地表暴露以及海水入侵期間形成較多，而后期熱液所造成的熱液白云巖質量分數較少。顯然建設性流體對儲層的改造受當時儲層的物性條件影響，需要有良好的通道促進流體流動、反應和改造，而前期流體溶蝕形成的孔隙能為后期流體的改造提供通道，同時為礦物膠結提供空間。同時前期流體改造后引發的流體—巖石反應的產物是后期發生反應的物質基礎，流體改造儲層的順序不同，礦物轉化序列則不同。

6 結 論

（1）燈四段地層受到大氣淡水、海水、有機酸和熱液4種流體6期改造影響，引發流體—巖石作用，經歷多期次溶蝕與膠結交替的成巖演化過程。其中不同類型流體對儲層改造能力存在差異：大氣淡水溶蝕階段孔隙度增加9.7%，后降低18.4%，海水入侵階段孔隙度總體降低2.6%，有機酸充注階段孔隙度總體降低3.1%，熱液充注階段孔隙度增加08%。控制孔隙度的主要成巖作用為溶蝕作用、白云石化作用與膠結作用，礦物以方解石—鎂方解石—白云石之間的轉化為主。

（2）碳酸鹽儲層成巖過程中，不同類型的流體對儲層的改造差異較大，充足的大氣淡水可以溶蝕碳酸鹽礦物，從而提供大量有效儲集空間，是建設性流體，而海水、有機酸和熱液均為建設性—破壞性共存的流體，對儲層孔隙度的影響具有雙面性，取決于溫度、壓力、巖礦等多方面條件。

（3）漫長的成巖演化過程中，多期次流體對儲層的改造有疊加效應，儲層最終的物性條件取決于多期次流體的綜合改造，并非單一建設性或破壞性流體的影響，同時流體改造的順序對儲層孔隙度的演變影響也極大。建設性流體或破壞性流體對儲層的改造均受儲層的物性條件影響，需要有良好的通道促進流體流動、反應和改造，被建設性流體優先改造的儲層具備被后期流體改造的通道和空間，而先被破壞性流體影響的儲層無法提供上述條件。前期流體改造后引發的流體—巖石反應的產物是后期發生反應的物質基礎，流體改造儲層的順序不同，礦物轉化序列則不同。

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（編輯 李 娟）

基金項目：中石油重點實驗室開放課題（2023-KFKT-08）;國家自然科學基金項目（42372143）；中國石油大學（北京）人才基金（2462023BJRC030）;中國石油天然氣股份有限公司重大科技專項（2023ZZ02）

第一作者及通信作者：楊磊磊（1988-），女，副研究員，博士，博士生導師，研究方向為儲層成巖作用與質量評價。E-mail：yangleilei@cup.edu.cn。

引用格式：楊磊磊，魏國，于志超，等.四川盆地燈影組多類型流體多期次改造作用下孔隙度演化的定量研究［J］.中國石油大學學報（自然科學版），2024，48（3）：15-26.

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