0 引言
白云岩储集层约占全球油气储集层总量的四分之一[1]，一直受到地质学家的关注[2⇓⇓-5]。前人针对台地相白云岩储集层的基本特征[6]、成岩作用[7]、控储机制[8⇓-10]等开展了大量研究，普遍认为台缘滩厚度大、连片性好，是有利于白云岩储集层发育的优势相带[11⇓-13]。但近年来，在高石梯—磨溪地区栖霞组中发现了一套优质薄层状台内滩型缝洞白云岩储集层，白云岩单层厚度为1~6 m，其首口试采井G18井累产气已超1×108 m3。2023年6月，安岳气田高石梯地区二叠系中二叠统栖霞组滚动勘探井G045-H1井测试获136.72×104 m3/d高产工业气流，无阻流量293.33×104 m3/d，是继G001-X45井和G045-H2井后第3口百万立方米级高产井，栖霞组薄层状白云岩储集层取得重大勘探进展，展示了一种全新的特殊“白云岩”勘探领域。
国内外文献表明，前人针对台内滩储集层研究集中在阿姆河盆地中上侏罗统[14]、塔里木盆地石炭系[15]、四川盆地中南部上寒武统洗象池组[16]等叠加岩溶或裂缝改造的灰岩型储集层，少见台内滩型白云岩储集层的系统论述。近年来，学者们针对高石梯—磨溪地区栖霞组白云岩储集层开展了卓有成效的研究[17⇓⇓⇓-21]。郝毅等[18]认为四川盆地中部（简称川中）加里东古隆起残余地貌控制了栖霞组宏观沉积格局。段军茂等[19]提出白云岩储集层主要发育于栖霞组高位体系域，纵向上单层厚度较薄且多层叠置，横向上局部具较好连续性，白云岩成因以准同生白云石化作用为主。何溥为等[20]则认为埋藏白云石化作用是白云岩主要成因。此外，芦飞凡等[21]系统总结了岩溶对储集层的改造作用，认为白云岩中的孔隙继承于先期颗粒滩和岩溶系统，早期大气淡水岩溶作用是优质储集层的形成主因。优质白云岩储集层发育受微古地貌、沉积及成岩等多因素影响。截至2023年，四川盆地栖霞组沉积前宏观古地貌格局已基本明确，但台内滩受微古地貌的影响程度尚不清楚。白云岩成因具有准同生及埋藏白云石化两种不同的观点，但台内滩及不同期次白云石化作用对白云岩的控制机制尚不落实，成储模式也尚不明确。本文通过详细的典型岩心剖面、系统取样和室内测试，分析高石梯—磨溪地区栖霞组台内滩分布模式，厘清薄层状白云岩储集层特征，论证优质储集层发育主控因素并建立成储模式，为下一步的储集层预测和勘探部署工作提供依据。
1 区域地质背景及沉积特征
综合岩石学、电性及地球化学特征分析结果，高石梯—磨溪地区栖霞组可分为栖霞组一段（简称栖一段）及栖霞组二段（简称栖二段）。在栖一段沉积期，海平面快速升高并维持在高位，沉积以深水开阔海泥晶灰岩为主。栖二段沉积期，海平面开始下降，海水逐渐向东退去，水体变浅，滩体生长环境适宜，发育台内滩和滩间海等微相组合，沉积中—厚层生屑灰岩为主。栖二段可细分为栖二下亚段及栖二上亚段两个次级变浅旋回，每个亚段自下而上由泥晶生屑灰岩渐变为亮晶生屑灰岩夹薄层状白云岩（见图1b ）。
台内滩垂向上主要分布于栖二段两个次级旋回的近顶部，按能量进一步分为高能及中低能滩，高能滩水浅且海水循环良好，受波浪长时间簸选影响，异地生物碎屑较多，主要发育浅色亮晶生屑灰岩（见图2a ）。埋藏成岩阶段，部分生屑灰岩发生白云石化作用，演化为台内滩型白云岩（见图2b ）。中低能滩多分布在浪基面附近，能量相对低，常见泥亮晶生屑灰岩（见图2c ）。滩间海以低能泥晶生屑灰岩沉积为主（见图2d ）。
栖二下亚段滩体垂向上主要分布在该亚段中上部，呈现非连续、叠置发育的形态，单个滩体厚度为1~6 m（见图3a ）；平面上滩核在高石梯地区集中连片分布，普遍大于10 m，局部厚度超过14 m，滩缘围绕滩核大面积展开（见图3b ）。栖二上亚段中下部发育1—2套连续性较好的低能滩，单层厚度为2~4 m，中上部发育1套厚层连续的高能滩体，厚度为6~10 m（见图3a ）；平面上受微古地貌影响，栖二上亚段滩体逐渐向北部磨溪—龙女寺地区迁移，滩核主体区滩厚大于14 m，分布于北部M117井区、M42井区及N1井区，呈条带或团块状形态（见图3c ）。
2 高石梯—磨溪地区栖霞组储集层特征
高石梯—磨溪地区栖霞组储集层主要为栖二段台内滩型薄层状白云岩（见图1b ）。
2.1 储集层岩石学特征
浅灰色或灰色中—薄层状白云岩可分为细晶、细—中晶、中—粗晶白云岩。细晶及细—中晶常为他形非平直晶面，晶面较脏，晶体形态和轮廓多不清晰，具有波状消光特点，多见残余生物碎屑，偶见残余砂屑，阴极发光呈昏暗发光。值得注意的是，细晶白云岩与生屑灰岩基岩阴极发光特征相似，间接反映其成岩流体主要为海源流体，形成于早期成岩阶段（见图4a —图4f ）。中晶、中—粗晶以半自形—自形的平直晶面为主，晶粒核心较脏而环边颜色常较亮，可见亮边雾心结构，阴极发光呈亮红色，白云石晶体环带特征明显（见图4g —图4j ）。此外，洞缝中常见鞍状白云石，晶体粗大，晶面弯曲程度较大，正交偏光下具波状消光等特点（见图4k 、图4l ）。中晶白云岩、中—粗晶白云岩、鞍状白云石阴极发光呈红色和亮红色，且呈暗—亮相间多级环带，说明存在多期次埋藏期重结晶作用。
图4 高石梯—磨溪地区栖霞组典型岩性薄片及阴极发光特征（a）M117井，4 570.70 m，亮晶生屑灰岩，单偏光；（b）与图a为同视域，暗色光，阴极发光；（c）M42井，4 690.46 m，他形细—中晶白云岩，可见残余生屑结构，单偏光；（d）与图c为同视域，昏暗发光，阴极发光；（e）M117井，4 577.15 m，下部他形细—中晶白云岩，上部中—粗晶白云岩，单偏光；（f）与图e为同视域，下部昏暗发光，上部雾心亮边，阴极发光；（g）M117井，4 575.16 m，中—粗晶白云岩，单偏光；（h）与图g为同视域，雾心亮边，阴极发光；（i）M151井，4 523.23 m，中—粗晶白云岩，单偏光；（j）与图i为同视域，雾心亮边，阴极发光；（k）M117井，4 373.14 m，鞍状白云石，晶面弯曲，单偏光；（l）与图k为同视域，亮红色环带，阴极发光 |
2.2 储集层孔隙类型
根据岩心及薄片观察，高石梯—磨溪地区栖霞组白云岩储集层中最为重要的储集空间类型是晶间孔、晶间溶孔及溶洞，裂缝起到沟通孔洞、提高渗流能力的作用。晶间孔多发育在半自形—自形的中—粗晶白云石晶粒之间，一般呈三角形或多边形，常在白云石化作用较彻底的情况下规则分布（见图5a ）。晶间溶孔为晶间孔经过后期溶蚀作用形成，常呈溶蚀港湾状形态（见图5b ），多见沥青、晶屑等充填（见图5c 、图5d ），晶间溶孔密集发育时可形成针孔型白云岩。白云岩储集层中溶洞较为发育，其中孔隙型溶洞由早期晶间孔、晶间溶孔经溶蚀扩大形成，常被中—粗晶自形白云石等半充填（见图5e ），宏观面孔（洞）率局部可超15%；裂缝型溶洞为酸性流体或者热液流体顺着裂缝运移、对缝周岩石进行非组构选择性溶蚀形成，一方面扩大了裂缝空间，另一方面导致缝周基岩重结晶形成中—粗晶白云岩，顺缝常见宽窄不一的溶洞、溶沟（见图5f ），也可见串珠状溶蚀孔洞，常被方解石、白云石、沥青半充填。此外，岩心及薄片中常见弱—半充填裂缝沟通早期孔渗网络（见图5g —图5i ）。
图5 高石梯—磨溪地区栖霞组白云岩储集层孔隙类型（a）M151井，4 531.35 m，晶粒白云岩，晶间孔发育，单偏光；（b）M150井，4 500.63 m，晶粒白云岩，晶间溶孔，见港湾状溶蚀，单偏光；（c）M150井，4 500.18 m，晶粒白云岩，晶间溶孔，少量沥青充填，单偏光；（d）M151井，4 523.12 m，晶粒白云岩，晶间溶孔发育，少量沥青充填，单偏光；（e）M151井，4 531.26 m，灰色白云岩，分米级溶洞被早期方解石、晚期自形白云石等半充填；（f）M151井，4 523.12 m，灰色白云岩，发育裂缝型溶洞；（g）M42井，4 687.18 m，晶粒白云岩，见构造缝、扩溶缝，单偏光；（h）M150井，4 501.01 m，晶粒白云岩，见顺缝溶蚀现象，单偏光；（i）M150井，4 502.33 m，晶粒白云岩，微裂缝沟通晶间孔，单偏光 |
2.3 储集层物性及储集层类型
岩心物性统计结果表明，白云岩储集层孔隙度主要分布范围为2%~5%，平均值3.87%，中值为3.37%；渗透率中值为0.022×10−3 μm2，具有低孔特低渗特征。其中，细晶白云岩中值孔隙度为2.65%，中值渗透率为0.008×10-3 μm2；细—中晶白云岩中值孔隙度为3.45%，中值渗透率为0.022×10-3 μm2；中—粗晶白云岩中值孔隙度为4.09%，中值渗透率为0.091×10-3 μm2。综上所述，中—粗晶白云岩孔隙度、渗透率明显较优。
储集层的储集类型可分为裂缝-孔洞型、孔洞型和孔隙型3类，其中裂缝-孔洞型储集层最优，白云岩沿裂缝方向大量发育溶洞，测井曲线呈“高声波时差、高补偿中子、高密度、低伽马、低电阻率”的三高两低特征，成像测井可见不规则黑色暗斑和条带。孔洞型与裂缝-孔洞型储集层特征类似，但裂缝发育相对弱，储集能力仅次于裂缝-孔洞型。孔隙型储集层整体较为致密，局部可见溶蚀针孔。
3 优质白云岩储集层形成主控因素及成储模式
研究表明，沉积前微古地貌、台内滩分布，早期白云石化、晚期热液改造是优质白云岩储集层形成的4个关键因素，共同形成了“沉积前微古地貌控滩、沉积期滩体控制白云岩展布、准同生白云石化有利于保存孔渗网格，晚期热液作用有效改造”的特殊成储模式。
3.1 优质白云岩储集层形成的主控因素
3.1.1 栖霞组沉积前微古地貌变化控制台内滩展布
栖霞组台内滩分布明显受沉积前微古地貌控制。梁山组为二叠纪初期海侵产物，残余厚度可间接反映栖霞组沉积前微古地貌。高石梯—磨溪地区梁山组残余厚度图（见图6a ）显示，G18井区、G19井区厚度最薄，趋近于零，向南北方向有明显增厚趋势，依据印模法可将栖霞组沉积前微古地貌分为一级高带、二级高带和三级缓坡，一级高带主要分布于高石梯地区。栖一段延续了梁山组的沉积前微古地貌格局，高石梯地区为继承性高部位，沉积厚度薄，向南北两侧古地貌低部位沉积厚度有明显增大趋势（见图6b ）。栖二下亚段至栖二上亚段沉积期，沉积前微古地貌差异逐渐填平补齐，仅磨溪北—龙女寺地区相对较低（见图6c 、图6d ）。
在稳定的台地背景下，古地貌高部位优先发育滩相沉积，叠加滩相的高沉积速率，可进一步强化微古地貌差异，从而发育相对厚层台内滩体[28]。栖二下亚段滩厚高值区主要分布于沉积前微古地貌较高的高石梯地区G18井区，至栖二上亚段沉积期，随地层厚度大范围填平补齐，高石梯及磨溪地区古地貌及沉积厚度趋于一致，而磨溪北—龙女寺沉积古地貌相对低，导致滩体逐渐向北迁移（见图7 ）。
3.1.2 栖霞组沉积期滩体控制白云岩展布范围
高能台内滩中的原始颗粒灰岩渗滤能力较好，可为富镁流体以及其他溶蚀流体运移提供通道[29]，是优质白云岩储集层发育的物质基础，其位于相对古地貌高带，有利于早期白云石化作用进行。薄片观察表明，在白云石化不彻底的过渡岩中，岩性过渡界面未云化部分，常见原始颗粒灰岩结构，在部分晶粒白云岩中也常见轮廓清晰的生物残余幻影，指示白云岩原岩为滩相灰岩。
垂向上，栖二下亚段上部、栖二上亚段中上部台内滩广泛发育，滩体厚度较大，横向上较连续，白云岩分布位置与其基本一致。平面上，栖二下亚段白云岩主要分布于一级高带高石梯地区以及G19—G103地区，其次为磨溪地区（见图8a ）。栖二上亚段白云岩主要分布于磨溪—龙女寺地区（见图8b ）。白云岩与台内滩核的分布范围高度吻合，这也是滩体控制白云岩展布的直接证据（见图3 ）。
3.1.3 两期白云石化是优质储集层发育的关键因素
高石梯—磨溪地区栖霞组白云岩储集层经历了多种类型的成岩作用，其中对储集层形成具有重要影响的成岩作用包括：准同生期白云石化作用、埋藏期热液白云石化作用以及溶蚀作用等。
准同生期白云石化作用是白云岩储集层能够形成的基础，一方面，白云石化作用使得储集层形成抗压实格架，较大程度地保存了孔隙空间；另一方面，在相对中低温环境，白云岩较灰岩难溶，能避免压溶产生的钙离子堵塞孔隙，同时也为热液流体、酸性流体的改造提供了优势通道。结合研究区激光微区碳氧同位素测试结果进行分析，细晶白云岩的δ18O值为−7.60‰~−6.92‰，δ13C值为2.08‰~2.61‰，亮晶生屑灰岩的δ18O值为−7.02‰~−6.23‰，δ13C值为1.85‰~2.86‰（见图9 ）。细晶白云岩的δ13C值、δ18O值与亮晶生屑灰岩碳氧同位素组成区间相近。通过与同期海水的锶同位素分布范围进行对比，栖霞组灰岩、白云质灰岩和细晶白云岩的87Sr/86Sr值大部分落于同期海水锶同位素范围之内（见图10 ）。此外，从稀土元素配分模式上看，细晶白云岩的稀土元素配分模式与基质灰岩相似（见图11 ），上述地球化学特征均表明白云岩继承了灰岩特征，属于准同生期海源流体产物。
埋藏期热液白云石化改造作用以及溶蚀作用是白云岩储集层形成的关键[30-31]，中—粗晶白云岩及鞍状白云石晶体内，包裹体均一温度表明存在2个明显的温度区间：150~170 ℃、180~200 ℃，明显高于正常地温梯度（见图12 ）。结合碳氧同位素组成特征进一步论证，鞍状白云石的δ18O值为−9.46‰~−9.15‰，中—粗晶白云岩的δ18O值为−8.22‰~−7.72‰，氧同位素值明显偏负，显示受热液影响（见图9 ）；另外，中—粗晶白云岩的稀土元素配分模式与灰岩相比表现出一定的分异性，重稀土表现出富集趋势，铕（Eu）显示异常高值（见图11b ），且中—粗晶白云岩的87Sr/86Sr值整体高于灰岩、白云质灰岩的87Sr/86Sr值（见图10 ），以上有别于准同生期白云岩的地球化学特征，指示栖霞组白云岩在埋藏期受热液作用的影响。虽然缝洞型白云岩孔洞中存在不同程度的热液矿物充填，但整体来看，残余溶蚀孔洞量仍然较大（见图5e 、图5f ）。薄片观察也表明，受热液改造的中—粗晶白云岩，其晶间孔、晶间溶孔大量发育，储集性能明显好于未受改造或改造较弱的中—细晶白云岩（见图13 ）。
3.2 优质白云岩储集层的成储模式
基于储集层发育控制因素研究，提出了高石梯—磨溪地区栖霞组优质台内滩型薄层状白云岩储集层的成储模式（见图14 ）。
栖霞组沉积期在相对地貌高带发育台内滩，岩性主要为亮晶生屑灰岩和泥亮晶生屑灰岩，其具有较高原始孔隙度，有利于后续成岩流体进入，相对低地貌带则发育泥晶生屑灰岩或生屑质泥晶灰岩，相对致密。高位域海平面下降期间，位于古地貌高带的颗粒滩容易暴露，接受大气淡水溶蚀，形成溶蚀孔隙（孔洞），同时，海平面下降导致古地貌高部位形成局部的半局限水体，海水中的Mg2+因蒸发浓缩而逐渐富集，富Mg2+流体沿着上述溶蚀孔洞进入滩体内部发生早期白云石化作用，形成细晶白云岩，这类准同生期白云岩使得岩石变得更加抗压实、抗压溶，有助于保存原生孔隙和次生溶孔。埋藏期，深部热液沿峨眉山玄武岩喷发事件伴生的裂缝进入栖霞组白云岩储集层[32]，为原生孔隙和次生溶孔周围的早期细晶白云岩提供大量Mg2+，使其重结晶或生长环边形成中—粗晶白云岩，伴生大量晶间孔和晶间溶孔，叠加顺缝的规模热液溶蚀孔洞，共同形成了优质的台内滩型薄层状白云岩储集层。
4 结论
高石梯—磨溪地区栖霞组分栖一段及栖二段，在栖一段沉积期，海平面快速升高并维持在高位，沉积开阔海泥晶灰岩为主。栖二段沉积期，海平面开始下降，演化为台内滩和滩间海等微相组合，发育中—厚层生屑灰岩夹薄层状白云岩。台内滩垂向上主要分布于栖二段两个次级旋回近顶部，平面上滩核主体区自栖二下亚段向栖二上亚段由南向北迁移。栖霞组储集层主要赋存于栖二段台内滩微相的薄层状不同晶级白云岩中。储集空间主要为晶间孔、晶间溶孔及溶洞，裂缝提高了渗流能力。储集类型可分为裂缝-孔洞型、孔洞型和孔隙型3类，其中裂缝-孔洞型储集层最优，其次为孔洞型。
沉积前微古地貌、台内滩分布，早期白云石化、晚期热液改造是储集层发育的4个关键控制因素。栖霞组沉积前微古地貌高带台内滩发育，原始颗粒灰岩渗滤能力较好，有利于早期白云石化进行，准同生期白云石化使储集层形成抗压实格架，保存部分原生孔隙网络，同时也为热液流体改造提供优势通道。台内滩与白云岩储集层的分布范围在垂向及平面上均高度吻合，进一步证实了滩相是早期云化的物质基础。滩控准同生期白云岩沉积后经历了埋藏期热液白云石化以及溶蚀作用，伴生大量晶间孔及晶间溶孔，叠加顺缝的规模热液溶蚀孔洞，形成了台内滩型薄层状白云岩储集层。
符号注释：
ϕCNL——补偿中子孔隙度，%；GR——自然伽马，API；δ13C——碳酸盐胶结物的13C同位素值，‰；δ18O——碳酸盐胶结物的18O同位素值，‰。