引言

生屑灰岩是一类重要的油气储层，根据沉积环境可划分为海相成因与湖相成因两类。湖相生屑灰岩广泛发育在中国中新生代陆相湖盆，主要分布于渤海湾盆地济阳拗陷、黄骅拗陷、东濮凹陷新生界、松辽盆地白垩系、四川盆地侏罗系自流井组和柴达木盆地西部古近系，多形成自生自储式岩性油气藏。潜在资源量十分可观^[1-2]。

川北地区是四川盆地主要的湖相生屑灰岩发育区，属于拗陷淡水湖盆沉积模式。在侏罗系自流井组大安寨段先后发现了一大批湖相生屑灰岩油藏^[3-5]。大安寨段灰岩油藏较为复杂，灰岩层较薄、展布面积小，储层非均值性强、储层物性差、有效储层预测难度大，钻探成功率较低。区内曾开展了沉积古地理研究、烃源岩评价、多属性地震勘探等方面的研究^[3-5]。近年来，针对研究区沉积微相开展了详细研究，储层研究重点由厚层灰岩向中—厚层及薄层灰岩转移。

本文以岩芯描述、薄片观察、储层分析测试为主要手段，开展沉积微相、储层特征研究，明确研究区内大安寨段岩性油气藏储层形成的主控因素及分布规律，进一步深化对湖相生屑灰岩储层的地质认识。

1 地质概况

研究区位于四川盆地川中隆起北部斜坡带。侏罗系自流井组大安寨段以富含生物的介壳灰岩和泥页岩发育为特征。自上而下划分为大一(J$_1z^{4-1}$)、大二(J$_1z^{4-2}$)、大三(J$_1z^{4-3}$)3个亚段。大一亚段岩性为灰、褐灰色泥晶介壳灰岩、介壳灰岩夹灰黑色页岩薄层。大二亚段主要为黑色、灰黑色页岩夹中—薄层状、透镜状灰色介壳灰岩，页岩单层厚度大，质纯、页理较发育，是主要烃源层。大三亚段主要为块状褐灰、灰—深灰色介屑灰岩夹黑、绿灰色泥页岩。上覆地层为中侏罗统千佛崖组紫红色泥岩，下伏地层为自流井组马鞍山段暗绿灰色、深灰色含粉砂泥岩，充填层序是在马鞍山末期被填平补齐的湖盆基础上发展起来的，上、下地层与大安寨段均属连续沉积。区内经历了湖水位累进式上升、达最高点后相对平静、后又持续下降的过程，出现由浅变深再变浅的完整湖侵—湖退沉积充填层序(图 1)。

2 沉积相类型与特征

研究区主体沉积环境为浅湖和半深湖。浅湖相位于浪基面之上，可划分为介屑滩、滩间洼地微相。半深湖相位于浪基面之下，发育有滩前湖坡和半深湖泥两个微相(图 2)。

2.1 浅湖相区

浅湖水体受到波浪和湖流作用的影响较大，水体能量强，透光性较好，生物繁盛，在地貌高部位容易堆积生物碎屑滩体。根据沉积环境和沉积产物特征，将浅湖亚相划分为介屑滩、滩间洼地两个微相。介屑滩多呈透镜状，是具一定厚度的灰岩沉积体。主要由亮晶、微晶以及不含或少含泥质的介屑灰岩组成。介屑含量在50%以上，以瓣鳃碎片为主，少量介形虫、腹足及鱼骨碎片。

介屑滩微相根据岩性组合特征又可分为高能介屑滩和低能介屑滩。高能介屑滩位于浪基面附近。滩体中的生物大部分为原地生长的双壳类。岩性主要为灰—褐灰色中、厚层块状介屑灰岩，单层厚度、累积厚度均较大。介壳具有强烈的破碎和磨蚀作用，分选和磨圆度较好，在滩体中心部位。高能介屑滩具有较高的原生孔隙，灰岩岩性较纯且厚度大、脆性强。容易形成规模较大的构造裂缝及微裂缝，为后期的溶蚀流体提供了通道，形成沿裂缝分布的溶蚀扩大缝、溶孔和溶洞。因此，高能介屑滩是有利储层沉积相带(图 3)。低能介屑滩以褐灰色薄—中厚层状泥质介壳灰岩为主，具波状层理，分布于高能介屑滩的前缘，能量中等，低能介壳滩滩体较薄，规模相对小，夹泥页岩，生屑颗粒具有个体小、壳壁薄、含量相对较低的特点，分选、磨圆较差，粒间充填物以泥质为主。介屑滩之间为滩间洼地分割。

滩间洼地为灰—灰黑色含介壳泥页岩夹薄层状泥质介壳灰岩，主要发育于介屑滩之间。因位于较封闭区域，所以，波浪和湖流作用弱，水体较平静。纵向上主要发育在大三亚段和大一亚段底部。

2.2 半深湖相区

滩前湖坡亚相为浅湖区向半深湖盆地加深的过渡带上，岩性主要为灰黑—黑色泥页岩夹泥质介壳灰岩，具波状层理，向浅湖方向泥质介壳灰岩增多，具有向半深湖盆地倾斜的坡状地形。半深湖泥为湖盆内水体较深的部位邻近沉积中心，在大二亚段中最发育，半深湖泥岩性以深灰黑色泥页岩为主，偶夹少量(含)泥质介壳灰岩，具水平层理，反映了在比较弱的水动力条件下沉积。

3 储层基本特征 3.1 储层岩性及物性特征

大安寨段主要为结晶介屑灰岩、泥质介屑灰岩，富含双壳类、藻类等生物碎屑。储层主要发育在泥质含量较低，结晶程度较高的大一和大三亚段介壳灰岩中。储层孔隙度以 < 2.0%为主。集中分布在0.5%$\sim$2.0%，渗透率多集中于0.001$\sim$1.000 mD，孔渗相关性较差，属于特低孔低渗致密储层。高孔渗带分布虽不明显，但部分有位于介屑滩上的特点。

3.2 储集空间特征

岩芯薄片观察发现，研究区大安寨段普遍发育各类裂缝和溶孔、溶洞。

3.2.1 裂缝

裂缝以构造缝为主，方解石解理缝、成岩缝、层理缝均有发育。构造缝以低斜缝为主(图 4a)。沿缝壁边缘常见溶蚀现象，缝中可见次生方解石半充填(图 4b)。宽度大的构造显裂缝只能在岩芯上观察，或从钻井放空和泥浆漏失等现场中得到证实。构造微缝宽度一般为0.02 mm以下，呈近于一致的延伸方向(图 4c)沟通储层中各种类型的储集空间。方解石解理缝发育的结晶介屑灰岩中，具有密度大，分布广的特点，是重要的储集空间(图 4d)。研究区地层中成岩缝表现为缝合线构造。发育在大安寨段介壳灰岩和泥灰岩中，绕岩芯一周与层面平行或低角度相交，有机质、泥质全充填，裂缝宽度以 < 0.50 mm为主(图 4e)。层理缝间距一般为5$\sim$7 cm，最小间距为1$\sim$2 cm，在地下一般为水平状态，常被方解石、泥质等充填。层间裂缝分布较广，常常发育在泥质条带灰岩和含泥灰岩中。

3.2.2 溶蚀孔、洞

研究区的溶蚀孔为近圆状及不规则状，多沿缝合线、微裂缝呈串珠状分布(图 4f)或为介壳碎片直接溶蚀而成(图 4g)。此外，在裂缝或溶洞亮晶方解石填物之间也有少量晶间孔和晶间溶孔的存在(图 4h，图 4i)。溶洞一般是在早期孔隙基础上的进一步溶蚀扩大(图 4j)或由早期裂缝溶蚀扩大而成。次生的溶蚀孔、洞虽然数量少，但与裂缝的连通性好，能有效地提高储层的储渗性，是重要的油气储集空间。

3.3 储层类型

按照裂缝与孔隙对储层有效性贡献的大小，认为大安寨段油藏发育3类储层：孔隙-裂缝型、裂缝-孔隙型及裂缝型。孔隙-裂缝型储层由裂缝提供基本的渗透率，基质孔隙需要裂缝的连通和渗流才能具备工业开采价值，裂缝占据主导因素。裂缝-孔隙型储层由基质孔隙供油，孔隙具备一定渗流能力。裂缝型储层主要由裂缝系统自身构成独立的储渗单元^[6]。通过岩芯薄片观察发现部分溶孔见黑色沥青充填，表明介壳灰岩孔隙的含油性^[7]。大安寨段各油藏自投产以来，往往经历了初期短暂高产阶段和长期低产阶段，前者主要为裂缝产油。随后进入基质产油阶段。可见，基质孔隙对于长期稳产的重要性。

图 5为研究区试井双对数压力恢复曲线(其中，$p_{\rm D}$—无因次井筒压力；$T_{\rm D}$—无因次流动时间；$C_{\rm D}$—无因次井筒存储系数)，由图可以看出，研究区具有典型双重介质渗流特征。

裂缝和孔隙双重介质在曲线上表现为：第一个直线段反映流体在裂缝系统中流动的均质性特征；第二段曲线的下凹形，是孔隙开始向裂缝持续供液，反映了流体从基质孔隙系统流入裂缝系统过程；第三段对应油井压力变化的第三个阶段，反映既有流体从基质孔隙流入裂缝，又有裂缝供油的特征^[8-11]，是两种不同介质之间发生流动的结果。大一亚段部分钻遇大规模裂缝。高产井对于裂缝的依赖较大，且大一亚段顶部溶蚀孔洞较为发育，储层主要为孔隙-裂缝型或裂缝型；大二亚段层薄，泥质含量高，镜下观察微裂缝发育，所属油层产能、产量均较低，属于裂缝-孔隙型储层；大三亚段中—厚层灰岩，发育小规模构造缝及微裂缝，属于孔隙-裂缝型和裂缝-孔隙型储层。

4 储层发育主控因素 4.1 有利沉积相带

介屑滩是大安寨段储层形成的有利相带。储层在纵向上主要分布于大一亚段、大三亚段的介屑滩体上(图 6)，半深湖相滩体不发育，且灰岩中泥质含量偏高，厚度较薄，无成岩裂缝，构造裂缝也稀少，溶蚀孔洞不发育，往往难以形成有效储层。滩体厚度和规模控制了储层的发育规模，在页岩和介屑灰岩互层的层段中，成岩裂缝和构造叠加裂缝主要发育在化学性质较活泼的介屑灰岩中，沿裂缝的溶蚀孔洞也很发育，孔洞密度相对较高，孔径大，连通性好。目前发现的工业油气井主要分布于滩体上，储层物性与灰岩厚度具有一定的正相关性。厚度大的介屑灰岩往往可以形成良好的储层(图 7)。此外，统计研究区各井灰岩厚度发现，由大三亚段和大一亚段灰岩的累计厚度具有明显正相关性，大三亚段灰岩发育的单井往往在大一亚段灰岩同样发育。说明有利沉积相带具有较好的继承性。

4.2 建设性成岩作用

建设性成岩作用是储层形成的关键。次生孔、洞、缝的发育与建设性的成岩作用密切相关，本区主要建设性成岩作用有重结晶作用与溶蚀作用。重结晶作用使得原生孔隙空间缩小，但对次生孔洞的形成具有十分重要的意义。在大安寨段常见的重结晶作用中，一类属于基质重结晶(图 4k)，使泥—微晶结构重结晶为细—粗—巨晶；另一类属于生物碎屑重结晶(图 4l)，介屑碎片经重结晶其结构不清形成残余结构。上述两种形式的重结晶作用，其结果使晶粒变粗，孔径增大，形成晶间孔、晶间缝，使岩石变松、脆，易产生裂缝及溶蚀孔洞。能成为有效储层的致密灰岩，其孔隙大多是次生溶蚀孔。溶蚀作用发生的有利地区是古地形的高部位及斜坡区，即介屑滩的分布区域。大二亚段泥质岩有机质热演化产生的酸性水流沿着成岩裂缝和构造裂缝运移，溶蚀作用多沿裂缝进行。有利的岩性条件也是溶蚀作用产生的基础，化学性质活跃的介屑灰岩比泥岩易形成溶蚀孔洞，大安寨段高能介屑滩是溶蚀作用产生的有利场所。

4.3 裂缝系统

勘探成果及研究表明，裂缝系统直接控制了大安寨段储层的发育和油气产能。区内储层基质孔渗性不足以形成有效储层，需要裂缝沟通各类储集空间。研究区内滩体隆起部位和构造轴部应力集中，两侧剖面剪切破裂作用相对较强，是构造裂缝相对发育的部位，发育不同规模的剪切缝及张裂缝。由于早期褶皱变形形成的剪裂缝在以后的构造运动过程中被不断改造和发展，造成多期次开启缝和溶蚀缝^[12-18]，不同类型及成因裂缝的叠加形成了有效的储层裂缝系统。裂缝系统的存在同时也促进了次生孔、洞、缝的发育，扩大了溶蚀作用的影响范围和强度^[19-22]。

5 储层预测思路

大安寨段有利储层发育受沉积相带、建设性成岩作用及裂缝系统共同控制。基于以上分析结论，结合大安寨各段地层特点，提出储层预测思路：由于大一亚段灰岩厚度大、岩性脆、具备发育大规模构造缝的条件。大三亚段为中—厚层灰岩，主要发育小规模构造缝和微裂缝。可以通过古应力场模拟、构造曲率分析等裂缝预测方法，预测大一、大三亚段裂缝分布区，将多种预测手段共同指示的裂缝发育区、灰岩发育区以及有利沉积相发育区叠合，得到了大一、大三亚段有利储层分布区域，并以此为依据开展下一步地震详探部署。大二亚段由于主要为薄层灰岩，裂缝预测存在一定难度，也没有相应可靠的预测结果可供参考，但已有研究表明大二亚段薄层灰岩裂缝发育较为均匀，且主要以微裂缝为主，并受区域主应力影响^[23-26]。可将大二亚段顶面构造图中的构造轴部、转折端等可能裂缝发育带与厚层灰岩区域叠合，预测有利储层发育区。

6 结论

（1）川北地区大安寨段为浅湖—半深湖相沉积，浅湖亚相发育介屑滩、浅湖泥微相；半深湖亚相发育滩前湖坡、半深湖泥微相；储层储集空间主要为溶蚀孔洞，孔隙与裂缝常常伴生；主要孔隙类型包括粒间溶孔、晶间孔、晶间溶孔等，裂缝包括构造缝、成岩缝、层理缝及方解石解理缝4种类型；构造缝是大安寨灰岩裂缝的主要类型，多呈组系分布，具有宽度小、角度低、无充填—半充填的特点。

（2）大一亚段储层主要为孔隙-裂缝型或裂缝型、大二亚段应属于裂缝-孔隙型储层、大三亚段属于孔隙-裂缝型和裂缝-孔隙型储层；储层形成发育受沉积相、成岩作用、构造作用的控制；介屑滩是大安寨段储层形成的有利相带，建设性成岩作用是储层形成的关键、裂缝控制了大安寨段储层的发育。