引用本文
余义常, 孙龙德, 宋新民, 郭睿, 高兴军, 林敏捷, 衣丽萍, 韩海英, 李峰峰, 刘航宇. 厚壳蛤滩沉积成岩特征及对储集层的控制作用——以伊拉克H油田白垩系Mishrif组为例[J]. 石油勘探与开发, 2018,45(6): 1007-1019.
YU Yichang, SUN Longde, SONG Xinmin, GUO Rui, GAO Xingjun, LIN Minjie, YI Liping, HAN Haiying, LI Fengfeng, LIU Hangyu. Sedimentary diagenesis of rudist shoal and its control on reservoirs: A case study of Cretaceous Mishrif Formation, H Oilfield, Iraq[J]. Petroleum Exploration & Development, 2018,45(6): 1007-1019.  
Doi: 10.11698/PED.2018.06.08
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厚壳蛤滩沉积成岩特征及对储集层的控制作用——以伊拉克H油田白垩系Mishrif组为例
余义常1, 孙龙德2, 宋新民1, 郭睿1, 高兴军1, 林敏捷1, 衣丽萍1, 韩海英1, 李峰峰1, 刘航宇3
1. 中国石油勘探开发研究院,北京 100083
2. 中国石油大庆油田有限责任公司,黑龙江大庆 163002
3. 北京大学地球与空间科学学院,北京 100871
通讯作者：林敏捷（1988-）,女,湖北武汉人,硕士,中国石油勘探开发研究中东研究所工程师,主要从事碳酸盐岩储集层预测研究。地址：北京市海淀区学院路20号,中国石油勘探开发研究院中东研究所,邮政编码：100083。Email：linmj@petrochina.com.cn.

第一作者简介：余义常（1991-）,男,湖北孝感人,中国石油勘探开发研究院博士研究生,主要从事碳酸盐岩开发地质研究。地址：北京市海淀区学院路20号,中国石油勘探开发研究院中东研究所,邮政编码：100083。Email：yuyichang@petrochina.com.cn.

收稿日期: 2018-05-23
基金项目: 国家科技重大专项（2017ZX05030-001）; 中国石油天然气集团有限公司科技重大专项（2017D-4406）
摘要

综合利用岩心、铸体薄片、全岩分析、常规物性及高压压汞测试等资料,研究伊拉克H油田白垩系Mishrif组厚壳蛤滩沉积成岩特征及对储集层的控制作用。Mishrif组厚壳蛤滩在高位体系域发育,分布于水动力强的台地边缘古地貌高处。根据相对海平面变化、厚壳蛤滩的岩性演化和沉积构造特征,将单个完整厚壳蛤滩划分为A、B、C、D共4个岩性段。A段为低角度交错的似球粒-厚壳蛤泥粒灰岩,B段为低角度交错及平行层理的砂屑-厚壳蛤颗粒灰岩,C段为平行层理的厚壳蛤砾屑灰岩,D段为水平层理的炭质泥岩。单滩体完整沉积序列多受到破坏,多个单滩体叠置形成厚壳蛤滩体,单滩体厚度和岩性组合纵向上呈规律变化。厚壳蛤滩成岩作用具有“强溶蚀、弱胶结、较强压实”的特征,形成了以粒间孔、粒间溶孔和铸模孔为主,含溶蚀孔洞的孔隙型储集层,且以大于5 μm的粗孔喉为主,为中高孔、高渗储集层。单滩体内部及单滩体之间存在岩性反韵律,从下至上泥晶含量降低、溶蚀增强、胶结减弱、孔喉变大、物性变好。处于高位体系域顶部的MB2-1小层厚壳蛤滩的厚度最大,大气淡水淋滤更为充分,溶蚀最为显著,孔喉最大,是Mishrif组最优质的储集层。图13表1参32

关键词: 伊拉克; 白垩系; 厚壳蛤滩; 沉积过程; 成岩演化; 储集层特征
中图分类号:TE122.2 文献标志码:A 文章编号:1000-0747(2018)06-1007-13
Sedimentary diagenesis of rudist shoal and its control on reservoirs: A case study of Cretaceous Mishrif Formation, H Oilfield, Iraq
YU Yichang1, SUN Longde2, SONG Xinmin1, GUO Rui1, GAO Xingjun1, LIN Minjie1, YI Liping1, HAN Haiying1, LI Fengfeng1, LIU Hangyu3
1. Research Institute of Petroleum Exploration & Development, PetroChina, Beijing 100083, China;
2. Daqing Oilfield Co. Ltd., PetroChina, Daqing 163002, China
3. School of Earth and Space Sciences, Peking University, Beijing 100871, China
Abstract

Based on the core, cast thin section, whole rock analysis, conventional physical properties and high pressure mercury intrusion test, the sedimentary diagenesis characteristics of rudist shoal in Cretaceous Mishrif Formation of H Oilfield, Iraq and its control on the reservoir were studied. The rudist shoal of the Mishrif Formation develops in the high-stand systems tract and is distributed in the high places of paleogeomorphology on the edge of platform with strong hydrodynamic force. According to the relative sea level changes, lithologic evolution and sedimentary structure characteristics of the rudist shoal, the single rudist shoal is divided into four lithologic sections: A, B, C and D, that is, low-angle cross-bedding pelletoids-rudist packstone, low-angle cross-bedding and parallel bedding arene-rudist grainstone, parallel bedding rudist gravel limestone, and horizontal bedding carbonaceous mudstone. The complete sedimentary sequence of a single rudist shoal is often disrupted. Several rudist shoals superimpose to form thick rudist shoal sediment. The single rudist shoal thickness and lithologic sections assemblage change regularly in vertical direction. The rudist shoal has the characteristics of “strong dissolution, weak cementation and strong compaction”, forming pore-type reservoir with intergranular pores, intergranular dissolved pores, mold pores, and dissolved pores. With mainly coarse pore throats larger than 5 μm, the reservoir is of medium-high porosity and high permeability. There is lithological reverse cycles inside single shoals and between single shoals, with content of mud crystals decreasing from the bottom to the top, dissolution increasing, cementation decreasing in strength, pore throats getting larger, and physical properties turning better. The rudist shoal of MB2-1 at the top of the high-stand system tract has the largest thickness, moreover, subject to the strongest atmospheric freshwater leaching, this layer has the most significant dissolution and the largest pore throat, so it is the best reservoir of the Mishrif Formation.

Keyword: Iraq; Cretaceous; rudist shoal; sedimentary process; diagenetic evolution; reservoir characteristics
0 引言

目前全球碳酸盐岩油气田中, 白垩系的个数最多, 占碳酸盐岩大油气田的29%[1, 2, 3, 4]。白垩系厚壳蛤滩沉积速度快, 被称为热带碳酸盐工厂[5, 6]。前人对厚壳蛤滩的研究侧重于古生物学及古生态特征[7, 8, 9], 在沉积特征和成岩演化方面的研究不够深入。中东H油田是以生物碎屑灰岩为主的巨型油田, 上白垩统Mishrif组是H油田主力产层, 该层组的厚壳蛤滩是中东地区重要的油气储集层类型[10, 11, 12], 但其沉积成岩特征及对储集层发育的控制机理尚不明确, 限制了高效生产和开发。

本文基于岩心、铸体薄片、全岩分析、常规物性分析及高压压汞测试等资料, 开展H油田Mishrif组厚壳蛤滩单滩体沉积序列、多滩体组合特征和成岩演化特征等研究, 厘清沉积成岩作用对储集层发育的控制作用, 以期为中东地区碳酸盐岩储集层的勘探开发提供地质依据。

1 研究区地质概况

H油田位于伊拉克东南部, 距离首都巴格达东南部约400 km处, 构造上处于美索不达米亚盆地东南部（见图1）, 其整体呈北西— 南东向的宽､缓长轴背斜形态, 形成于新近纪扎格罗斯造山运动[13]。自寒武纪以来, H地区长期位于古冈瓦纳大陆北缘, 主要发育地台型沉积, 白垩纪构造活动总体较弱, 沉积浅海陆架碳酸盐岩。

图1 研究区位置

Mishrif组以森诺曼期海退沉积的生物碎屑灰岩为主, 厚度约400 m, 是H油田的主力产层。其主要发育台缘滩和台内滩两类颗粒滩储集层, 包括厚壳蛤滩、砂屑滩、似球粒滩、生屑滩等[14, 15]。储集层主要受早成岩期岩溶作用影响, 其早成岩期溶蚀具有明显的相控特征, 是孔隙结构差异性的主要控制因素[16, 17, 18]。Mishrif组受控于Amara古凸起的抬升和整个地区海平面的下降, 从下至上共发育4个三级层序[19, 20, 21]。根据海进海退的旋回性, 综合岩性、测井曲线和物性等资料, Mishrif组可进一步划分为10个四级层序。其中厚壳蛤滩仅在第2个三级层序SQ2发育, 处于四级层序PSS3和PSS7的顶部, 位于MC1-4和MB2-1小层。MC1-4小层厚壳蛤滩位于高位体系域中部, 厚度较小, 顶部为四级层序界面; MB2-1小层厚壳蛤滩位于高位体系域顶部, 厚度较大, 顶部为三级层序界面（见图2）。

图2 H油田综合柱状图（厚壳蛤滩发育井段）
d— 井径, cm; GR— 自然伽马, API; Δ t— 声波时差, μ s/m; ρ — 密度, g/cm3

2 厚壳蛤滩沉积特征
2.1 岩石学特征

厚壳蛤在白垩纪发育极盛, 一度取代珊瑚成为主要的造礁生物, 在白垩纪末期厚壳蛤绝灭[22, 23, 24]。从定殖期开始, 厚壳蛤自下而上个体逐渐变大, 其仅以一个壳顶附着基底上, 稳定性较差, 从形成开始就遭受生物、波浪和洋流侵蚀, 几乎不发育持续生长的大型厚壳蛤礁, 而是形成大量厚壳蛤碎屑[25, 26]。

高度特化的形态和壳体成分使厚壳蛤碎屑容易区分于其他双壳类。岩心上可见灰白色的直径2~8 cm椭圆形和长条形厚壳蛤碎屑（见图3a、图3b）, 镜下呈现深浅相间的生长纹（见图3c）, 部分可见排列有序的多孔构造（见图3d）。厚壳蛤碎屑是厚壳蛤滩的主要颗粒, 其次为棘皮类、非固着类双壳、底栖有孔虫、苔藓动物等生物碎屑, 以及部分具有一定磨圆度的砂屑和似球粒。

图3 H油田Mishrif组厚壳蛤碎屑岩心及镜下特征

综合分析Mishrif组8口取心井岩心和368块铸体薄片发现, 厚壳蛤滩岩性主要为砂屑-厚壳蛤颗粒灰岩、厚壳蛤颗粒灰岩、厚壳蛤砾屑灰岩, 以及部分似球粒-厚壳蛤泥粒灰岩和少量炭质泥岩。颗粒含量一般为85%~95%, 分选中等— 较好, 泥晶含量整体较低。与MB2-1小层相比, MC1-4小层厚壳蛤滩的生屑破碎程度低, 常见多孔状构造的较完整厚壳蛤碎屑, 苔藓类出现的频率也更高。

综合68块全岩分析结果, 厚壳蛤滩中方解石占绝对优势, 白云石含量低（见表1）。含有少量石英及黏土矿物, 不含石膏、硬石膏和盐岩, 反映沉积期为温暖湿润的气候。其中MC1-4小层方解石含量低于MB2-1小层, 其他矿物含量较之稍高。

表1 H油田Mishrif组厚壳蛤滩全岩分析统计
2.2 沉积旋回特征

MC1-4小层厚壳蛤滩可见4个由下至上粒度逐渐增大、岩性变粗的沉积旋回（见图4）, 各沉积旋回厚度逐渐变小, 其包含的岩性组合也存在差异。最下部的①号沉积旋回厚度最大, 为2.61 m（见图4a）, 发育低角度交错层理的似球粒-厚壳蛤泥粒灰岩、平行层理的厚壳蛤颗粒灰岩和厚壳蛤砾屑灰岩（见图4b— 图4d）。中间②号及③号两个旋回为厚壳蛤颗粒灰岩到厚壳蛤砾屑灰岩的演变（见图4e— 图4h）, 厚度为1.93 m和1.81 m。最上部的④号沉积旋回厚度最小, 仅为1.08 m, 发育厚壳蛤颗粒灰岩和砾屑灰岩（见图4i）, 顶部存在0.07 m具水平层理的黑色炭质泥岩, 其上为下一个四级层序滩前斜坡细粒沉积。

MC1-4小层厚壳蛤滩的砾屑灰岩段可见大块致密的同沉积角砾（见图4a）、较完整的厚壳蛤骨架网状格架（见图4f）和苔藓动物碎屑（见图4g）。

图4 H油田M316井Mishrif组MC1-4小层厚壳蛤滩体岩心及铸体薄片特征

MB2-1小层厚壳蛤滩可见8个岩性反韵律的沉积旋回（见图5）。沉积旋回的厚度从最下部的4.15 m变为最上部的1.45 m, 呈厚度变小的趋势（见图5a）。最下部的①号旋回存在1 m厚的低角度交错层理的似球粒-厚壳蛤泥粒灰岩（见图5b）, 其余主要发育平行层理的砂屑-厚壳蛤颗粒灰岩、厚壳蛤颗粒灰岩及厚壳蛤砾屑灰岩（见图5c— 图5i）。岩心可见呈平行排列较完整的椭圆形厚壳蛤化石, 铸体薄片可见苔藓动物碎片（见图5e、图5f）。MB2-1小层厚壳蛤滩体顶部出现大块的同沉积灰岩角砾（见图5i）, 通常是骨架生物或与基岩岩性不同的砾石, 反映强水动力环境, 其上为下一个三级层序的局限台地滩间细粒沉积。

2.3 单滩体沉积序列

碳酸盐岩沉积响应与相对海平面升降有着密切的关系, 相对海平面升降控制滩体的发育特征与叠置样式[27, 28]。Mishrif组沉积期的相对海平面为高频动荡变化的特征[14], MC1-4和MB2-1小层厚壳蛤滩体内部发育多个水体向上变浅的反旋回, 反映多期次的相对海平面升降旋回。每一期旋回包括相对海平面的快速上升、较为稳定和缓慢下降阶段。相对海平面变化过程中, 台地上碳酸盐沉积物的产率并非是常量, 而是呈“ S” 形变化[29, 30]。海泛初期为一个沉积滞后期, 生物种群在台地上重新繁殖和繁盛, 碳酸盐岩沉积则相对较缓慢, 这一阶段被称为“ 初始阶段” 。当碳酸盐工厂完全发育时, 碳酸盐沉积物产率增加, 此时相对海平面趋于稳定, 可容纳空间逐渐被充填, 这一阶段被称为“ 追补阶段” 。之后碳酸盐沉积物的产率继续增加, 大于可容纳空间的增长速率, 可容纳空间被快速充填, 这一阶段被称为“ 并进阶段” 。随着“ 并进阶段” 的持续, 滩体顶部将出现暴露[29, 30, 31, 32]。

图5 H油田M316井Mishrif组MB2-1小层厚壳蛤滩体岩心及铸体薄片特征

H油田Mishrif组厚壳蛤滩发育于水动力较强的台地边缘, 主体为一套高能颗粒滩沉积。相对海平面升降改变水深和水体动荡程度, 控制厚壳蛤礁的生长和厚壳蛤滩的沉积过程。根据相对海平面变化、厚壳蛤滩岩性演化和沉积构造特征, 将H油田Mishrif组单期厚壳蛤滩划分为A、B、C、D 4个岩性段, 分别对应缓慢沉积期、中速沉积期、快速沉积期和暴露期（见图6）。

图6 H油田Mishrif组完整的厚壳蛤单滩体沉积序列

A段形成于缓慢沉积期, 相对海平面快速上升, 厚壳蛤在台地上拓殖和繁盛, 对应于碳酸盐岩沉积的“ 初始阶段” 。此时厚壳蛤礁及与之相关的厚壳蛤滩处于浪基面附近, 水动力中等, 礁体及滩体缓慢生长, 形成似球粒-厚壳蛤泥粒灰岩, 发育低角度交错层理。B段形成于中速沉积期, 相对海平面较为稳定, 碳酸盐沉积物产率上升, 对应于碳酸盐岩沉积的“ 追补阶段” 。厚壳蛤滩处于浪基面之上, 水动力较强, 厚壳蛤礁及滩体逐渐生长, 形成砂屑-厚壳蛤颗粒灰岩和厚壳蛤颗粒灰岩, 发育低角度交错和平行层理。C段形成于快速沉积期, 相对海平面缓慢下降, 可容纳空间被快速充填, 对应于碳酸盐岩沉积的“ 并进阶段” 。此时厚壳蛤滩接近海平面, 水动力强, 波浪作用显著, 为厚壳蛤礁这类悬食性生物带来大量营养物质, 使厚壳蛤礁能够大量生长且个体变大。生物在波浪的冲击下, 礁体破碎速度加快, 出现大块的同沉积角砾; 同时滩体也快速生长, 形成厚壳蛤砾屑灰岩, 发育平行层理。平行层理除粒度变化呈现外, 还可由长条形的厚壳蛤碎屑定向排列所显示。D段形成于暴露期, 厚壳蛤滩出露海面, 沉积环境转变为小范围沼泽, 水动力条件弱, 厚壳蛤礁体生长受到抑制, 甚至死亡, 同时植物开始生长, 植物埋藏后形成炭质泥岩。

完整厚壳蛤滩中, 由泥粒灰岩过渡到颗粒灰岩, 再到砾屑灰岩, 最后为炭质泥岩。由下至上相对海平面下降, 厚壳蛤碎屑数量向上增多, 颗粒逐渐增大, 上部颗粒出现平行排列的特征。单个滩体沉积序列的厚度往往能够近似指示单期海平面上升幅度[21, 23]。当相对海平面上升幅度小, 厚壳蛤滩长时间位于浪基面之上, A段似球粒-厚壳蛤泥粒灰岩发育程度低。当下一期海平面上升发生在快速沉积期时, 滩体顶部未发生暴露, 不会形成D段炭质泥岩。此外, 后期形成的单滩体可能会对前期的单滩体进行冲刷, 尤其是对顶部的炭质泥岩。由于上述各因素, 滩体在发育过程中, 难以形成完整的A— D段沉积序列。

2.4 多滩体组合特征

基于钻井的岩心资料, MC1-4和MB2-1小层厚壳蛤滩体由多个厚壳蛤滩纵向叠置而成。其形成于高位体系域相对海平面降低的条件下, 单期海平面上升幅度减小, 形成滩体的可容纳空间变小, 水动力增强, 不同位置的单滩体厚度和岩性组合呈现规律变化（见图7a、图7b）。

MC1-4和MB2-1小层底部单滩体初始沉积时水深较大, 厚壳蛤滩处于浪基面附近, 水动力和波浪淘洗作用较弱, 沉积物中含有一些泥晶, A段似球粒-厚壳蛤泥粒灰岩发育程度高。随着水动力条件和波浪淘洗作用增强, B段沉积砂屑-厚壳蛤颗粒灰岩和厚壳蛤颗粒灰岩, C段沉积厚壳蛤砾屑灰岩, 发育平行层理。单滩体出露海平面, 沉积D段炭质泥岩。底部单滩体厚度较大, D段炭质泥岩被后期滩体冲刷难以保存, 多形成A— B— C岩性组合。

中部单滩体沉积时水深中等, 厚壳蛤滩处于浪基面之上, 水动力条件和波浪淘洗作用较强, 沉积物中泥晶含量较低; A段似球粒-厚壳蛤泥粒灰岩发育程度低, 单滩体多从B段开始沉积, 之后为C段和D段。单滩体厚度中等, D段炭质泥岩的保存程度弱, 多为B— C段岩性组合。

顶部单滩体沉积时水深较小, 厚壳蛤滩处于浪基面之上且距离海平面较近, 水动力及波浪淘洗作用强, 沉积物中泥晶含量低, 同沉积角砾粒径较大, A段似球粒-厚壳蛤泥粒灰岩发育程度低, 单滩体仍由B段开始沉积, 之后为C段和D段。顶部单滩体厚度较小, D段炭质泥岩能否保存取决于沉积后的暴露时间和后期冲刷强度。MC1-4小层厚壳蛤滩顶部为四级层序界面, 暴露时间较短, 上覆地层为斜坡泥晶灰岩, 后期冲刷强度弱, D段炭质泥岩能够保存一部分, 因此多形成B— C— D段的岩性组合（见图7a）。MB2-1小层厚壳蛤滩顶部为三级层序界面, 暴露时间较长, 上覆地层为滩间粒泥灰岩, 存在一定强度的冲刷, D段炭质泥岩难以保存, 多形成B— C段岩性组合（见图7b）。

图7 H油田M316井Mishrif组厚壳蛤多滩体组合特征

3 厚壳蛤滩成岩演化特征
3.1 成岩作用类型和特征

观察分析铸体薄片资料, Mishrif组厚壳蛤滩沉积后至埋藏期经历了多种成岩作用, 增孔成岩作用包括生物钻孔和大气淡水溶蚀; 减孔成岩作用包括泥晶化、胶结和压实压溶。其中大气淡水溶蚀作用、胶结作用和压实作用对厚壳蛤滩储集层影响较大。

Mishrif组厚壳蛤滩储集层大气淡水溶蚀作用较强, 是储集层关键的增孔成岩作用, 其包括选择性溶蚀和非选择性溶蚀作用。选择性溶蚀作用的主要控制因素是溶解度的差异[27], 在大气淡水淋滤初期, 不稳定的矿物优先溶蚀, 形成铸模孔（见图8a）。非选择性溶蚀作用是矿物稳定化之后, 大气淡水溶蚀多不具有选择性, 使得原有孔隙溶蚀扩大, 产生粒间溶孔和溶蚀孔洞（见图8a— 图8c）。

镜下铸体薄片分析表明, Mishrif组厚壳蛤滩储集层胶结作用较弱, 胶结物形成于海水、大气淡水和埋藏环境。海水环境中, 台地边缘部位海水流量大, 在壳体及颗粒表面形成纤状和叶片状胶结物（见图8d）。大气淡水环境中, 胶结作用多形成于淡水潜流带, 渗流带溶蚀产生的碳酸钙在此沉淀, 形成少量等轴粒状和共轴增生胶结物（见图8e、图8f）。埋藏环境中, 胶结作用形成少量粒径大、部分为紫色的含铁粗晶方解石（见图8g）。

Mishrif组厚壳蛤滩储集层抗压实程度弱。在上覆地层压实作用下, 颗粒多呈线接触或点-线接触, 并出现颗粒错断或分离, 长条形厚壳蛤壳体破裂成碎片并呈定向排列（见图8h）。

图8 H油田Mishrif组厚壳蛤滩成岩作用特征

3.2 成岩作用序列和演化特征

在成岩作用类型和特征研究的基础上, 通过矿物形态、溶解与胶结充填关系, 结合区域埋藏史, 建立H油田Mishrif组厚壳蛤滩储集层成岩序列和演化特征, 确定不同成岩事件发生的阶段及其对储集层物性的影响（见图9）。H油田Mishrif组厚壳蛤滩沉积之后, 经历同生成岩、早成岩和中成岩阶段。初始沉积阶段, 厚壳蛤滩泥晶含量低、粒度粗、原生孔隙发育（见图10a）, 同生成岩阶段成岩作用较为显著。根据成岩环境和地质年代, 进一步将同生成岩阶段划分为初期、中期和后期（见图9）。

图9 H油田Mishrif组厚壳蛤滩成岩作用序列

同生成岩阶段初期, 在海水环境中, 微生物对碳酸盐质壳体自外向内反复穿孔, 后又被泥晶充填, 略微降低孔隙度（见图8h、图10b）。此外, 微生物对厚壳蛤壳体进行钻孔, 形成少量孤立粒内孔（见图8g、图10b）。在水动力条件强的厚壳蛤滩区域, 海水流量大, 波浪可推动过饱和海水快速流过厚壳蛤滩孔隙体系。由于沉积物和海水不断接触, 壳体和颗粒表面形成纤状、叶片状等厚环边胶结物（见图8d、图10b）, 堵塞孔隙, 使得孔隙度下降（见图9）。

同生成岩阶段中期, 厚壳蛤滩体生长速度快, 滩体C段厚壳蛤砾屑灰岩沉积期间, 沉积速率超过可容纳空间增长速率, 沉积物易暴露于大气淡水环境, 遭受短时周期性淋滤。文石质非固着类双壳发生选择性溶蚀作用形成铸模孔, 同时海水环境中形成的不稳定胶结物基本消失, 特别是文石质纤状胶结物全部被溶蚀, 叶片状胶结物大部分被溶蚀（见图10c）, 孔隙度有较大幅度的增加。该阶段溶蚀作用的影响深度较为有限, 对厚壳蛤单滩体上部的影响较大。溶蚀产物为淡水潜流带的再沉淀提供了溶质, 少量孔隙被等轴粒状方解石充填（见图8e）, 棘皮动物碎屑和砂屑多为方解石单晶, 胶结物围绕其外圈共轴增长（见图8f、图10c）, 降低储集层孔隙度。

图10 H油田Mishrif组厚壳蛤滩成岩演化模式

同生成岩阶段后期, 海平面下降旋回结束, 厚壳蛤滩整体沉积后, 经历较长时期的暴露。叶片状胶结物继续发生溶蚀作用, 仅少量在厚壳蛤滩下部可见, 当不稳定的矿物被溶蚀后, 大气淡水溶蚀作用多为非选择性。此时较稳定的厚壳蛤和棘皮动物碎屑发生溶蚀作用, 颗粒边界凹凸不平, 出现溶蚀港湾, 使得原有孔隙扩大, 形成粒间溶孔, 孔隙度有较大幅度的增加。粒间溶孔进一步发育, 形成直径大于1 mm的溶蚀孔洞（见图8a— 图8c、图10d）, 孔隙度继续上升。该阶段溶蚀作用深度受暴露时间控制, 暴露时间长, 大气淡水淋滤充分, 影响深度更深。溶蚀产生的碳酸钙在别处沉淀, 形成少量等轴粒状和共轴增生胶结物充填孔隙。

早成岩阶段, 在浅埋藏环境中, 受“ 强溶蚀、弱胶结” 的影响, 厚壳蛤滩储集层胶结物含量低, 难以减弱压实作用。此外, 部分厚壳蛤碎屑为长条形, 且非选择性溶蚀形成不规则的边界, 这些因素进一步导致厚壳蛤滩抗压实能力较弱。在上覆地层的负荷压力下, 孔隙流体减少、沉积物密度增加、颗粒多呈线接触或点-线接触、孔隙度降低。压实作用使似球粒发生变形, 呈现椭圆状, 长条形厚壳蛤碎屑在厚度较小处发生破裂, 并呈现定向排列（见图8h、图10e）。虽然颗粒破裂形成部分颗粒间微裂缝, 但其增孔效果有限, 压实作用一定程度上降低了厚壳蛤滩孔隙度。

中成岩阶段, 中埋藏环境中, 在上覆地层的应力作用下, 压实作用继续进行, 但与浅埋藏环境比, 强度要小。颗粒接触处应力局部集中, 发生压溶作用, 颗粒间呈凹凸或缝合接触（见图8g、图10f）, 孔隙度降低。部分孔隙中发育粗晶胶结（见图8g、图10f）。该阶段的成岩作用以破坏型为主, 整体成岩作用不强, 孔隙度下降幅度有限。

由于厚壳蛤滩中各类颗粒形态特征和成分组成不同（见图10a）, 在海水环境、大气淡水环境、埋藏环境中具有差异成岩特征（见图10b— 图10f）。厚壳蛤碎屑主要经历生物钻孔、大气淡水溶蚀、等轴粒状胶结、压实和颗粒破裂。底栖有孔虫碎屑房室内的有机软体腐烂后, 主要经历泥晶化和等轴粒状胶结作用。双壳动物碎屑在成岩过程中主要经历选择性溶蚀和等轴粒状胶结作用, 棘皮动物碎屑和砂屑在成岩过程中主要经历非选择性溶蚀、共轴增生胶结和压溶作用, 似球粒成岩过程中压实作用较为显著。苔藓动物碎屑在成岩过程中主要经历等轴粒状胶结作用。厚壳蛤滩储集层整体上具有“ 强溶蚀、弱胶结、较强压实” 的特征, 沉积和溶蚀作用对于孔隙的贡献最大, 原生孔和大气淡水溶蚀孔占绝大多数, 其孔隙类型从单一的原生粒间孔变为多种孔隙类型（见图9、图10a、图10f）。

4 沉积成岩对厚壳蛤滩储集层物性的控制作用
4.1 储集层特征

统计368块铸体薄片、84个高压压汞数据和408个孔渗数据表明：H油田Mishrif组厚壳蛤滩以粒间孔、粒间溶孔和铸模孔为主, 含有部分溶蚀孔洞; 进汞曲线呈现明显的斜线状, 排驱压力主要为0.03~0.09 MPa, 孔喉直径在0.1~100.0 μ m均有分布, 且以大于5 μ m的粗孔喉为主, 呈偏粗态极宽峰型特征（见图11）; 厚壳蛤滩孔隙度主要为20%~24%, 平均值为21.9%, 渗透率主要为（110~270）× 10-3µ m2, 平均值195.1× 10-3µ m2（见图12）。表明H油田Mishrif组厚壳蛤滩发育“ 大孔、粗喉、高渗” 储集层, 目前是油田的主力产层。

图11 厚壳蛤滩进汞曲线和孔喉分布对比

单滩体内部、单滩体之间和不同层位厚壳蛤滩的孔隙类型、孔喉结构、孔渗大小等特征具有一定的特殊性。在单滩体内部, 上部粒间溶孔和溶蚀孔洞更发育（见图4d）, 孔喉更大, 物性更好; 而下部残余粒间孔占比更高（见图4b）, 物性较差。在单滩体之间, 后期形成的滩体溶蚀孔隙更为发育（见图4h）, 进汞曲线的斜率更大, 排驱压力和中值压力更小, 粗孔喉所占比例更高, 孔渗条件更好（见图12）。

图12 单滩体之间及两层厚壳蛤滩孔隙度、渗透率对比图（单滩体序号与图7相同）

Mishrif组厚壳蛤滩中, MC1-4小层单滩体内部和单滩体之间的物性差异更加明显, 由下至上孔渗呈明显反韵律（见图12、图13）。MB2-1小层厚壳蛤滩体溶蚀孔洞、粒间溶孔更为发育（见图5e— 图5h）, 排驱压力和中值压力更小, 孔喉分布区间更大, 大于20 μ m的孔喉显著增多（见图11）, 孔渗呈不太明显的反韵律特征（见图12、图13）。

4.2 储集层特征的控制作用

综合研究表明, H油田Mishrif组发育时期构造相对稳定, 裂缝不发育。沉积过程相对海平面上升幅度、水动力条件和成岩作用强度不同, 造成单滩体内部、单滩体之间和不同层位厚壳蛤滩的储集层特征存在差异（见图13）。厚壳蛤滩体最下部的①号单滩体厚度最大, 水动力条件变化最为明显。从下至上, 岩性变化为：A段泥粒灰岩— B段颗粒灰岩— C段砾屑灰岩。①号单滩体由于处在整个滩体的下部, 后期滩体的成岩作用对该滩体影响较小。

单滩体沉积期可容纳空间逐渐被充填, 水深变小, 水体能量增强。单滩体下部存在一些泥晶, 海水环境中, 过饱和海水流过的通量较小, 海水胶结作用相对较弱; 大气淡水环境中, 新生变形和溶蚀作用较弱, 胶结作用较强; 埋藏环境中, 由于胶结物的支撑作用, 减弱了压实和颗粒破裂作用（见图4c）。单滩体上部泥晶含量低, 原生孔隙发育程度好, 更加有利于成岩作用的改造。海水环境中, 海水胶结较强; 大气淡水环境中, 更容易发生暴露, 准同生期大气淡水淋滤更为显著, 新生变形和溶蚀作用较强, 胶结作用较弱; 埋藏环境中, 抗压实程度弱, 压实和破裂作用较为明显（见图4d）, 单滩体内物性存在反韵律特征（见图13）。

在单滩体之间, 沉积期高频旋回造成的相对海平面上升幅度逐渐减小, 厚壳蛤滩沉积空间缩小, 后期滩体沉积的水动力条件逐渐变大, 波浪冲刷作用增强。由下至上单滩体的厚度逐渐变小, 泥晶含量变少, 颗粒粒径增大, 同沉积角砾增多。后期形成的单滩体原生孔隙发育程度更高, 海水环境中, 胶结作用较强; 大气淡水环境中, 距离海平面更近, 更易遭受大气淡水淋滤作用, 新生变形和溶蚀作用更强, 胶结作用减弱; 埋藏环境中, 压实和颗粒破裂作用更强（见图5h）, 后期形成的滩体物性更好（见图12、图13）。

图13 MC1-4小层与MB2-1小层厚壳蛤滩体沉积成岩及储集层物性特征

同一层序界面下, 厚壳蛤滩原生孔隙较多, 同期大气淡水淋滤下, 非选择性溶蚀产生的溶蚀孔洞最发育。前人以层序界面之下溶蚀孔洞的发育深度, 作为大气淡水淋滤作用显著影响的范围, 四级层序界面大气淡水淋滤深度较小, 三级层序界面处更大。

Mishrif组厚壳蛤滩中, MC1-4小层沉积时位于高位体系域中部, 水动力条件较弱, 泥晶含量较高。厚壳蛤滩体顶部为四级层序界面, 成岩期间暴露时间较短, 溶蚀孔洞段深度为3 m（见图13a）, 大气淡水淋滤深度和对储集层改造效果有限, 因此单滩体内部和单滩体之间的物性差异没有被掩盖（见图12）。其整体孔隙度稍高, 这是由于MC1-4小层中, 含多孔状窗格的厚壳蛤碎屑和体腔孔发育的苔藓类碎屑更多（见图4f、图4g）。MB2-1小层厚壳蛤滩是H油田Mishrif组最优质储集层。沉积阶段MB2-1小层处在高位体系域顶部, 水动力条件更强, 泥晶含量较低。较强的波浪作用, 更加适合厚壳蛤礁和相应的滩体生长, 滩体厚度大。厚壳蛤滩体顶部为三级层序界面, 成岩阶段暴露于大气淡水环境的时间更长, 非选择性溶蚀作用更强, 溶蚀孔洞段深度达17 m（见图13b）。大气淡水淋滤的影响范围更大, 整个滩体充分淋滤, 单滩体内部和单滩体之间的物性差异弱化, 孔渗呈不太明显的反韵律特征（见图12）。厚壳蛤滩体胶结物含量低, 压实和颗粒破碎作用强, 溶蚀孔洞和粒间溶孔更为发育, 排驱压力仅为0.01~0.03 MPa。

由此可见, 沉积过程决定了Mishrif组厚壳蛤滩的发育位置和基本特征。厚壳蛤滩的沉积序列与厚壳蛤礁生长、破碎息息相关, 礁滩均发育在强水动力条件的台地边缘古地貌高部位, 主要发育泥晶含量较低的颗粒灰岩和砾屑灰岩, 且粒间孔、生物格架孔等原生孔隙较为发育, 因此具有形成优质储集层的物质基础。

成岩作用进一步改善储集层物性, 其中暴露和大气淡水溶蚀是储集层发育的关键作用。由于厚壳蛤滩堆积速度快, 在准同生期, 滩体频繁遭受较短时间的大气淡水淋滤作用。整体沉积之后, 又经历了较长时间的大气淡水溶蚀作用, 形成大量的粒间溶孔、溶蚀孔洞、粒内溶孔、铸模孔等次生孔隙, 造就了多样的储集空间和孔隙结构。

5 结论

H油田Mishrif组MC1-4和MB2-1小层发育厚壳蛤滩体, 单滩体完整沉积序列包括缓慢沉积期、中速沉积期、快速沉积期和暴露期4个阶段, 对应A段似球粒-厚壳蛤泥粒灰岩、B段砂屑-厚壳蛤颗粒灰岩、C段厚壳蛤砾屑灰岩、D段炭质泥岩。多滩体内由下至上单滩体的厚度减小。厚壳蛤滩储集层受大气淡水溶蚀作用、胶结作用和压实作用的影响较大, 整体呈“ 强溶蚀、弱胶结、较强压实” 特征。

沉积过程决定了厚壳蛤滩的发育位置和物质基础, 成岩作用进一步改善储集层物性。厚壳蛤滩储集层以粒间孔、粒间溶孔及铸模孔为主, 含有部分溶蚀孔洞, 孔喉分布范围为0.1~100.0 μ m, 且以大于5 μ m的粗孔喉为主, 发育大孔粗喉高渗储集层。单滩体内部及单滩体之间存在岩性反韵律, 从下至上泥晶含量降低、溶蚀增强、胶结减弱、孔喉变大、物性变好。处于高位体系域顶部的MB2-1小层厚壳蛤滩的厚度最大, 大气淡水淋滤更为充分, 溶蚀最为显著, 孔喉最大, 是Mishrif组最优质的储集层。

The authors have declared that no competing interests exist.

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