毛先宇，宋本彪，田昌炳

（中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083）

中東地區(qū)油氣資源豐富，石油可采儲(chǔ)量達(dá)836.1億桶，約占全球可采儲(chǔ)量的48%，石油產(chǎn)量巨大，平均日產(chǎn)油量為31 762 千桶，約占全球總產(chǎn)量的33%。中東地區(qū)石油地質(zhì)儲(chǔ)量的70%以上、剩余可采儲(chǔ)量的80%以上為碳酸鹽巖油藏［1］，其中白堊系Mishrif 組是最重要的碳酸鹽巖產(chǎn)層［2］，面臨較大的上產(chǎn)壓力，對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行更深入的研究迫在眉睫，X油田為典型代表。區(qū)別于中國(guó)四川盆地相控孔隙型白云巖儲(chǔ)層或塔里木盆地?cái)嗫貛r溶縫洞型灰?guī)r儲(chǔ)層，Mishrif 組儲(chǔ)層生物碎屑豐富，以厚殼蛤?yàn)榈湫痛?，?chǔ)集空間以孔洞型為主［3-9］。成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響至關(guān)重要，針對(duì)這一類(lèi)生物碎屑灰?guī)r儲(chǔ)層成巖作用，前人從各個(gè)方面做了較為深入的研究，有研究者對(duì)成巖物質(zhì)基礎(chǔ)包括不同種屬生物碎屑類(lèi)型分布、形態(tài)、成分，以及不同種屬生物碎屑所造成的差異成巖作用及其儲(chǔ)層特征進(jìn)行了對(duì)比分析研究［9-10］，在Mishrif 組生物碎屑灰?guī)r儲(chǔ)層成巖作用類(lèi)型［11-13］、成巖作用序列以及演化模式［11］等方面亦做了大量研究，但研究重點(diǎn)多集中在物性條件較好的厚殼蛤相儲(chǔ)層中［11-12］，對(duì)全巖性段成巖特征方面研究不夠全面，各期次膠結(jié)作用、白云巖化作用相互關(guān)系不夠清晰，其常見(jiàn)組合關(guān)系不明，多期次白云巖化作用特征與成因不清，各成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性影響不明，不利于儲(chǔ)層整體評(píng)價(jià)與開(kāi)發(fā)方案的設(shè)計(jì)。為此，通過(guò)巖心、薄片觀察，結(jié)合陰極發(fā)光特征［14-15］，筆者建立了X 油田Mishrif 組生物碎屑灰?guī)r成巖作用序列，梳理膠結(jié)、白云巖化作用相互關(guān)系與組合特征，總結(jié)對(duì)比各期白云巖化作用發(fā)育特征，探討其成因模式，最后分析各成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響，以期為油田開(kāi)發(fā)方案的設(shè)計(jì)提供地質(zhì)基礎(chǔ)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

X 油田位于伊拉克南部，區(qū)域構(gòu)造上位于阿拉伯板塊北部美索不達(dá)米亞盆地（圖1），屬于被動(dòng)大陸邊緣沉積，受Amara古突起影響，與新特提斯洋未直接對(duì)接，沉積圍繞Najaf內(nèi)盆地，整體呈緩坡形態(tài)，水深由北東向南西逐漸加深［16-17］。X 油田為近南北向的長(zhǎng)軸背斜，南北縱向跨度為70 km，東西橫向跨度約為10 km，中間存在鞍部構(gòu)造，可分為北部與南部，由于沉積水深原因，北部遭受風(fēng)化剝蝕，地層厚度整體小于南部，但儲(chǔ)層物性普遍優(yōu)于南部，北部占Mishrif 組油藏儲(chǔ)量的70%，目前產(chǎn)量的80%，因此以北部取心井為研究對(duì)象，分析Mishrif 組的成巖作用特征。本次研究共涉及取心井7 口（X1—X7井），Mishrif 組累積取心長(zhǎng)度約為758 m，基本覆蓋全組段，包含鑄體薄片照片約750張，陰極發(fā)光照片約50張。

圖1 伊拉克X油田區(qū)域構(gòu)造位置Fig.1 Geographical location of X Oilfield in Iraq

2 地層及沉積特征

2.1 地層及巖石類(lèi)型

X 油田Mishrif 組地層厚度約為150 m，頂部與Khasib 組呈明顯的不整合接觸，底部與Rumaila 組呈整合接觸，沉積時(shí)水體整體向上逐漸變淺，又包含多個(gè)次級(jí)旋回，可識(shí)別出多個(gè)暴露不整合面，結(jié)合巖性與物性特征，從下到上可細(xì)分為MB 段（MB3，MB2 和MB1 小段）和MA 段（MA2 和MA1 小段）。其中MB 段儲(chǔ)層物性明顯優(yōu)于MA 段，是該油田開(kāi)發(fā)地質(zhì)研究的重點(diǎn)（圖2）。

圖2 X2井Mishrif組巖性描述綜合柱狀圖Fig.2 Stratigraphic integrated column of Mishrif Formation in Well X2

X 油田Mishrif 組巖石組分主要為生物碎屑，生物類(lèi)型、生屑結(jié)構(gòu)類(lèi)型復(fù)雜多樣，常見(jiàn)生物及其碎屑包括厚殼蛤類(lèi)、其它雙殼類(lèi)、有孔蟲(chóng)類(lèi)、棘皮類(lèi)、藻類(lèi)等。其中底棲有孔蟲(chóng)由于泥晶化作用整體結(jié)構(gòu)保存較好，其它生物大多呈現(xiàn)破碎狀態(tài)，如板狀厚殼蛤碎屑、微彎曲狀殼類(lèi)碎屑、“蜂窩狀”單晶骨板棘皮碎屑等。此外還能識(shí)別分選磨圓較好的球粒、似球粒顆粒（圖3）。

通過(guò)巖心、薄片的觀察，結(jié)合巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征與生物碎屑種屬、類(lèi)型以及組合特征，根據(jù)DUN?HAM 等巖性分類(lèi)方案［18-19］，將X 油田Mishrif 組分為12 種巖石類(lèi)型，分別為厚殼蛤礫屑灰?guī)r、厚殼蛤漂浮礫巖、厚殼蛤顆粒灰?guī)r、厚殼蛤泥?；?guī)r、厚殼蛤/雙殼/棘皮泥粒-顆?；?guī)r、雙殼/棘皮泥?；?guī)r、棘皮/底棲有孔蟲(chóng)泥?；?guī)r、底棲有孔蟲(chóng)粒泥-泥粒灰?guī)r、偶含腹足類(lèi)底棲有孔蟲(chóng)粒泥灰?guī)r、棘皮/有孔蟲(chóng)粒泥-泥?；?guī)r、棘皮/有孔蟲(chóng)粒泥灰?guī)r、泥晶灰?guī)r（圖3）。另可見(jiàn)大量局部白云巖化現(xiàn)象以及較少分散分布的白云巖條帶。

MB3小段厚度約為30 m，下部主要為棘皮/有孔蟲(chóng)粒泥-泥粒灰?guī)r、棘皮/有孔蟲(chóng)粒泥灰?guī)r、泥晶灰?guī)r，偶見(jiàn)白云巖，如X7井可見(jiàn)白云巖條帶，厚度不足2 m（圖4），上部或大部分為厚殼蛤礫屑灰?guī)r、厚殼蛤漂浮礫巖、厚殼蛤顆?；?guī)r、厚殼蛤泥粒-顆?；?guī)r。MB2 和MB1 小段特征較為相似，厚度約為25 m，巖性主要為厚殼蛤/雙殼/棘皮泥粒-顆?；?guī)r、雙殼/棘皮泥?；?guī)r、棘皮/底棲有孔蟲(chóng)泥?；?guī)r、底棲有孔蟲(chóng)粒泥-泥?；?guī)r、偶含腹足類(lèi)底棲有孔蟲(chóng)粒泥灰?guī)r（圖3），局部可見(jiàn)白云巖化作用。

2.2 沉積相特征

圖4 X7井MB3小段白云巖巖心、薄片照片F(xiàn)ig.4 Dolomite core and thin section of MB3 Member in Well X7

X 油田Mishrif 組沉積時(shí)期整體為緩坡背景，地層傾角小于1°，未發(fā)育明顯的臺(tái)緣相帶［20］，依據(jù)BURCHETTE 等提出的經(jīng)典緩坡相沉積模式［21］，從岸向海根據(jù)晴天浪基面與風(fēng)暴浪基面依次可以劃分為潟湖亞相、內(nèi)緩坡亞相、中緩坡亞相以及外緩坡亞相。為了更好地厘清不同沉積相所經(jīng)歷的差異成巖作用，綜合優(yōu)勢(shì)巖性特征以及所關(guān)聯(lián)的典型成巖作用，劃分出A（潟湖低能膠結(jié)相），B（潟湖高能顆粒相），C（內(nèi)緩坡高能顆粒相），D（中緩坡高能顆粒相）和E（中-外緩坡低能相）5 種代表性巖相。巖相A 主要分布在MB2 和MB1 小段，沉積能量低，生物碎屑大多為底棲有孔蟲(chóng)，多為粒泥-泥?；?guī)r或泥?；?guī)r；巖相B 同樣主要分布在MB2 和MB1 小段，沉積能量較高，顆粒較粗，包含大量生物碎屑，以雙殼、底棲有孔蟲(chóng)和棘皮為主，多為泥?；?guī)r。巖相C 主要分布于MB3 小段，沉積能量最高，顆粒最粗，富含厚殼蛤，生屑占比高，可含礫屑顆粒；巖相D 主要分布在MB3 小段中下部，沉積能量較高，發(fā)育結(jié)核，生物碎屑主要為棘皮碎屑，以粒泥-泥?；?guī)r為主；巖相E 分布在MB3 小段更靠下位置，沉積能量低，巖石組成中生物占比少，為粒泥灰?guī)r或泥晶灰?guī)r（圖2，圖3）。

3 成巖作用特征

3.1 成巖作用類(lèi)型與期次

根據(jù)各成巖作用對(duì)孔隙度產(chǎn)生增孔或者減孔的效果，可分為建設(shè)性成巖作用、破壞性成巖作用以及其它成巖作用。建設(shè)性成巖作用包括準(zhǔn)同生期非選擇性溶蝕作用和選擇性溶蝕作用、中埋藏期壓溶作用和溶解作用等，形成孔隙空間包括鑄?？?、粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔、晶間溶孔以及裂縫與縫合線等；破壞性成巖作用包括同生期以及準(zhǔn)同生期多期次海水、大氣淡水膠結(jié)作用，以及埋藏期的壓實(shí)作用與地層水膠結(jié)作用等；此外同一種成巖作用在不同孔隙水環(huán)境或成巖階段下對(duì)孔隙度的影響可能不同，例如潟湖環(huán)境下泥晶基質(zhì)早期的白云巖化作用形成晶間孔，提高整體孔隙度，起建設(shè)性作用，但進(jìn)入埋藏期，分布在裂縫、粒間孔等空間內(nèi)的細(xì)?；虼至０自剖w會(huì)占據(jù)儲(chǔ)集空間，降低儲(chǔ)層的滲流能力，起破壞性作用（圖5）。

3.1.1 建設(shè)性成巖作用

泥晶化作用 泥晶化作用為最早的成巖作用，各類(lèi)沉積環(huán)境均發(fā)育，尤其在巖相A和B更為發(fā)育，在底棲有孔蟲(chóng)上表現(xiàn)最為明顯，泥晶化作用使其保留外殼與內(nèi)部隔壁形態(tài)，便于種屬區(qū)分，亦有利于鑄?？妆４妗５T?？缀笃谝装l(fā)生膠結(jié)作用而被填充（圖版Ⅰ-圖片A，圖版Ⅱ-圖片C，H）。

選擇性溶蝕作用 在準(zhǔn)同生期大氣淡水條件下，文石質(zhì)生物或生物碎屑被優(yōu)先完全溶解或局部溶蝕，在底棲有孔蟲(chóng)與厚殼蛤上表現(xiàn)最為明顯。鑄?？资沁x擇性溶蝕作用代表性產(chǎn)物，且分布廣泛，在巖相A，B，C，D均有發(fā)育，但隨著文石質(zhì)生物數(shù)量以及溶蝕作用程度的不同，鑄?？椎陌l(fā)育規(guī)模也具有較大差異。通過(guò)具有鑄?？椎牡讞锌紫x(chóng)殼體形態(tài)和分房結(jié)構(gòu)可以用來(lái)推斷其種屬，主要識(shí)別出栗孔蟲(chóng)、蜂巢蟲(chóng)和緣孔蟲(chóng)等［9］，此外該成巖作用還有一類(lèi)重要的產(chǎn)物——粒內(nèi)溶孔，是在生物活動(dòng)反復(fù)鉆孔的基礎(chǔ)上大氣淡水進(jìn)一步擴(kuò)溶形成的，常在礫屑級(jí)生物碎屑顆粒上可見(jiàn)，呈隨機(jī)分布（圖版Ⅰ-圖片A，B，G，圖版Ⅱ-圖片C，H）。

非選擇性溶蝕作用 隨著沉積物持續(xù)暴露，大氣淡水溶蝕范圍不斷增大，進(jìn)一步無(wú)選擇溶解方解石顆粒，主要形成次生的粒間孔，同時(shí)也對(duì)生物碎屑顆粒進(jìn)行溶蝕，形成港灣狀的外殼，主要發(fā)育在巖相B，C，D 中。非選擇性溶蝕作用是成巖階段中最重要的增孔作用之一，一般在一定時(shí)期內(nèi)經(jīng)過(guò)大氣淡水淘洗時(shí)間越長(zhǎng)，溶蝕范圍越廣，次生孔隙越發(fā)育，在巖相C中最為明顯，生物碎屑快速堆積后隨著相對(duì)海平面的下降經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的暴露，形成疏松的巖石結(jié)構(gòu)，無(wú)泥質(zhì)雜基，孔隙度最大可達(dá)40%～50%（圖版Ⅰ-圖片C，圖版Ⅱ-圖片C，D）。

壓溶作用 在早-中埋藏期，由于地層壓力變大以及多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，顆粒逐漸從點(diǎn)接觸到面接觸，接觸部位發(fā)生溶蝕作用，并伴有多期裂縫與縫合線發(fā)育，有些裂縫被方解石充填，有些呈開(kāi)啟狀態(tài)，部分有烴類(lèi)物質(zhì)殘余（圖版Ⅰ-圖片D）。

地層水溶解作用 在中埋藏期，包含烴類(lèi)在內(nèi)的酸性物質(zhì)隨裂縫或其它滲流通道注入，發(fā)生溶解作用，表現(xiàn)為裂縫以及縫合線的擴(kuò)溶等特征。

3.1.2 破壞性成巖作用

文石新生變形作用 文石新生變形作用發(fā)生在成巖作用早期，在文石質(zhì)生物碎屑中發(fā)育。厚殼蛤生物碎屑中表現(xiàn)最為明顯，部分被交代為低鎂方解石而得以保存，陰極發(fā)光表現(xiàn)為暗色不發(fā)光特征（圖版Ⅰ-圖片E，G，H，圖版Ⅱ-圖片A）。

海水膠結(jié)作用 海水膠結(jié)物一般表現(xiàn)為混雜-較潔凈的方解石晶體形態(tài)，主要是由于膠結(jié)時(shí)間相對(duì)較短以及在靜水環(huán)境下容易有雜基混入?？捎^察到早、晚2期海水膠結(jié)作用，分別發(fā)育在同生期和準(zhǔn)同生期后期，二者晶體的形態(tài)和大小亦有區(qū)別，并且保留的大多為準(zhǔn)同生期后期的膠結(jié)物，因?yàn)榇祟?lèi)膠結(jié)物免于遭受后期大氣淡水溶蝕而較容易保留。

圖5 X油田Mishrif組各巖相成巖作用序列Fig.5 Diagenetic sequence of each lithofacies of Mishrif Formation in X Oilfield

早期海水膠結(jié)作用以在生物碎屑顆粒上發(fā)育等厚環(huán)邊葉片狀膠結(jié)物為特征，方解石晶體長(zhǎng)寬比為1.5∶1～6∶1，一般厚度小于100 μm，晶體由于包含包裹體而表現(xiàn)為較潔凈，此類(lèi)膠結(jié)物受到后期大氣淡水溶蝕作用會(huì)被溶解一部分。同時(shí)期在棘皮骨板碎屑顆粒周?chē)部尚纬晒草S生長(zhǎng)膠結(jié)物，大小比前者大，最大可以達(dá)到500 μm，晶體同樣表現(xiàn)為較潔凈形態(tài)，此類(lèi)早期的膠結(jié)作用可有效提高巖石抗壓能力，有利于孔隙的保留（圖版Ⅱ-圖片C，D，H）。

晚期海水膠結(jié)作用主要發(fā)育在巖相A 中，以環(huán)邊狀膠結(jié)物形態(tài)占據(jù)早期的裂縫、鑄模孔以及較大的大氣淡水溶蝕孔洞為特征，晶體表面呈混雜狀態(tài)，內(nèi)部晶體無(wú)明顯界線，向外可以繼續(xù)發(fā)育地層水塊狀方解石膠結(jié)物（圖版Ⅱ-圖片E，G）。在巖相C 中，此類(lèi)膠結(jié)物一般發(fā)育在大氣淡水膠結(jié)作用之后繼續(xù)填充粒內(nèi)孔空間（圖版Ⅰ-圖片E）。從陰極發(fā)光特征來(lái)看表現(xiàn)為斑點(diǎn)狀暗棕色—暗橙色，表明在埋藏期又發(fā)生了重結(jié)晶作用（圖版Ⅱ-圖片F(xiàn)）。

大氣淡水膠結(jié)作用 大氣淡水膠結(jié)作用是準(zhǔn)同生期重要的破壞性成巖作用，其作用強(qiáng)度直接影響殘余孔隙度，對(duì)儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能影響較大。由于其形成環(huán)境的水動(dòng)力條件較強(qiáng)，一般形成的方解石膠結(jié)物表現(xiàn)為無(wú)雜基較潔凈形態(tài)。根據(jù)膠結(jié)作用發(fā)育的位置與作用階段，可分為早、晚2期。早期膠結(jié)作用發(fā)生在大氣淡水滲流帶，主要發(fā)育在巖相B，C和D中，大氣淡水以垂向流動(dòng)為主，膠結(jié)物形態(tài)以拉長(zhǎng)的水滴狀、新月?tīng)顬樘卣鳎▓D版Ⅰ-圖片F(xiàn)），研究區(qū)發(fā)育較少，此類(lèi)大氣淡水膠結(jié)物與早期海水膠結(jié)物共同作用可以粘結(jié)生物碎屑顆粒，有效增強(qiáng)巖石的抗壓實(shí)能力，為孔隙空間的保存提供基礎(chǔ)。從鑄體薄片特征來(lái)看，高孔高滲透儲(chǔ)層（滲透率大于100 mD）一般早期膠結(jié)作用較強(qiáng)（圖版Ⅰ-圖片C）。晚期膠結(jié)作用發(fā)生在大氣淡水潛流帶，大氣淡水以橫向流動(dòng)為主，較早期膠結(jié)作用形成晶粒粗，以粗晶為主，在巖相C中較為常見(jiàn)。一般以等粒狀、晶簇狀形態(tài)分布在粒間孔、粒內(nèi)孔、晶間孔或水平裂縫內(nèi)，填充空隙，降低儲(chǔ)層的孔滲能力，未填充的空間可分別被海水膠結(jié)物或者地層水膠結(jié)物繼續(xù)填充（圖版Ⅰ-圖片E，G，H，圖版Ⅱ-圖片A）。從陰極發(fā)光上來(lái)看，內(nèi)部表現(xiàn)為不發(fā)光，但外部有一條明亮的橙色條紋發(fā)光帶?？赡芘c大氣淡水帶來(lái)上覆風(fēng)化土壤提供少量鐵元素相關(guān)（圖版Ⅱ-圖片B）。

地層水膠結(jié)作用 地層水膠結(jié)作用發(fā)育廣泛，作用時(shí)間長(zhǎng)，期次多，與埋藏期白云巖化作用穿插進(jìn)行，一般發(fā)育在裂縫、鑄模孔以及溶蝕孔洞中，此外也可圍繞前期棘皮顆粒繼續(xù)次生加大而填充粒間孔。表現(xiàn)為等軸-塊狀形態(tài)，晶粒以粗晶為主，晶體潔凈且粒間分明。由于受到壓實(shí)以及構(gòu)造變形等作用，晶體或呈一定程度的扭曲（圖版Ⅰ-圖片D，G，圖版Ⅱ-圖片E，G，H，圖版Ⅲ-圖片B，E，G）。陰極發(fā)光上與其它膠結(jié)物具有明顯的區(qū)別，表現(xiàn)為黃棕色較強(qiáng)發(fā)光或褐棕色發(fā)光（圖版Ⅰ-圖片H，圖版Ⅲ-圖片F(xiàn)，H）。

機(jī)械壓實(shí)作用 在埋藏期，由于受到上覆重力作用會(huì)普遍發(fā)生壓實(shí)作用，表現(xiàn)為顆粒重新排列、接觸方式變化、破碎，儲(chǔ)層整體孔隙度下降，但如果顆粒間存在早期大氣淡水或海水膠結(jié)作用，則其抗壓實(shí)能力較強(qiáng)（圖版Ⅰ-圖片C）。

3.1.3 白云巖化作用

儲(chǔ)層整體白云巖化作用相對(duì)較弱，但成因多樣且局部層段發(fā)育程度較高，對(duì)儲(chǔ)層局部孔滲性影響較大且效果不一。根據(jù)其時(shí)序關(guān)系以及差異成因特征，可分為早、中、晚3 期共4 種白云巖化作用。早期發(fā)育2種白云巖化作用，發(fā)生在準(zhǔn)同生期，均表現(xiàn)為自形、半自形晶粒結(jié)構(gòu)，但發(fā)育巖相、作用強(qiáng)度以及成因機(jī)理具有明顯區(qū)別。中期發(fā)生在早埋藏早期，表現(xiàn)為尺寸比早期小的他形白云石，成因與結(jié)核構(gòu)造相關(guān)，這類(lèi)膠結(jié)物規(guī)模不大，對(duì)儲(chǔ)層影響也較小。晚期發(fā)生在中埋藏期，一般與早期潟湖相白云石共生，表現(xiàn)為粗晶潔凈鞍狀白云石晶粒結(jié)構(gòu)，較易識(shí)別，對(duì)儲(chǔ)層滲透性影響較大。

早期第1 種白云巖化作用一般發(fā)育在MB2 和MB1 小段，在X2 與X6 井薄片中特征最為顯著。主要發(fā)育于局限環(huán)境巖相A 中，呈自形或半自形細(xì)晶（100～300 μm）晶體結(jié)構(gòu)，可局部或完全交代小型溶洞或者潛穴充填泥質(zhì)雜基，或是充填天然裂縫，主要取決于早期的滲流條件。晶體內(nèi)含包裹體而表現(xiàn)渾濁的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，稱(chēng)之為“霧心”，并具有相對(duì)潔凈的外部結(jié)構(gòu)（圖版Ⅲ-圖片A，B，C，E）。陰極發(fā)光特征較為復(fù)雜，表現(xiàn)為核部暗棕色不發(fā)光，夾雜微發(fā)光的紅色斑點(diǎn)，中間為淺橙色薄帶，外部為稍亮的褐棕色，該特征反映交代過(guò)程具有快速以及多步驟的特點(diǎn)，且外部交代通道更為潔凈，核部的紅色斑點(diǎn)表明可能發(fā)生重結(jié)晶作用。白云石外側(cè)的塊狀方解石膠結(jié)物陰極發(fā)光顯示為黃棕色，表明白云石形成后又發(fā)生地層水方解石的膠結(jié)（圖版Ⅲ-圖片F(xiàn)）。

早期第2 種白云巖化作用一般發(fā)育在MB3 小段，只在X7 井及其臨井薄片中觀察到，主要發(fā)育于巖相D 中，縱向厚度一般不超過(guò)2 m，且呈多層條帶發(fā)育，白云巖化程度一般較高，晶體形態(tài)與早期第1種白云巖化作用的相似，表現(xiàn)為具有“霧心”的自形或半自形細(xì)晶（100～300 μm）結(jié)構(gòu)，呈蔗糖狀。不同的是，前者主要部分或完全交代裂縫、溶洞中雜基，后者可以無(wú)差別交代巖石組分，可能會(huì)有棘皮類(lèi)生物碎屑?xì)埩簟y(cè)井響應(yīng)上具有明顯的突變特征，表現(xiàn)為中子孔隙度與密度曲線分開(kāi)，自然伽馬與聲波曲線降低，電阻率曲線升高，表明泥質(zhì)含量降低，密度升高，孔隙空間增大，含油性增強(qiáng)，這點(diǎn)也在實(shí)測(cè)儲(chǔ)層物性上得到體現(xiàn)，表現(xiàn)為滲透率數(shù)量級(jí)的增長(zhǎng)。一般情況下巖心附近發(fā)育結(jié)核，推測(cè)結(jié)核的溶解可能是離子的主要來(lái)源，說(shuō)明白云巖成因環(huán)境與前者具有較大區(qū)別。陰極發(fā)光同樣表現(xiàn)為暗棕色—褐棕色，中間包含細(xì)的橙色條帶，核部偶爾具有紅色斑點(diǎn)，表明后期發(fā)生重結(jié)晶作用（圖4）。

中期白云巖化作用一般發(fā)育在MB3 小段底部，臨近下伏Rumaila 組，在大部分取心井薄片中都可觀察到，主要發(fā)育于巖相E中，表現(xiàn)為較潔凈他形粉晶晶體結(jié)構(gòu)，主要交代縫合線和溶蝕縫中充填的泥晶基質(zhì)，呈零星分布。相比于早期自形或半自形白云石，該期白云石外觀更潔凈，晶體尺寸更小，交代程度低，且與壓溶作用形成的裂縫具有較好的關(guān)聯(lián)性，表明可能是埋藏后成巖作用產(chǎn)物。從發(fā)育層段位置看，位于巖心底部，臨近Rumaila 組，推測(cè)成因與下伏白堊系Rumaila 組富鎂相關(guān)。這種白云石發(fā)育規(guī)模小且對(duì)儲(chǔ)層物性改造意義不大（圖版Ⅲ-圖片D）。

晚期白云巖化作用主要發(fā)育在MB2 和MB1 小段，大部分取心井薄片都可觀察到，尤其以X6 井特征最為明顯，主要發(fā)育于巖相A 中，表現(xiàn)為粗晶（最大為2 mm）潔凈鞍狀或塊狀晶體結(jié)構(gòu)，一般填充在溶洞（巖溶管、溶蝕擴(kuò)大孔）、鑄?？字械取Ｌ貏e是在潟湖相的溶洞內(nèi)，這期鞍狀白云石常在早期第1種自形、半自形白云石基礎(chǔ)上共軸生長(zhǎng)，填充孔隙，在多口井MB1 和MB2 小段都可以觀察到這種相伴生特征（圖版Ⅲ-圖片B，C，E）。表明白云巖化作用物質(zhì)來(lái)源很可能與早期白云石溶解有關(guān)。陰極發(fā)光特征表現(xiàn)為暗棕色發(fā)光，夾帶多條紅色相間的同心條帶，從發(fā)育次序上看，穿插在多期地層水膠結(jié)作用之中進(jìn)行（圖版Ⅲ-圖片E，F(xiàn)，G，H）。

3.2 差異成巖作用序列

受控于沉積、成巖環(huán)境，各巖相所經(jīng)歷成巖演化過(guò)程不同，各成巖作用順序關(guān)系、組合方式也具有較大差異。

根據(jù)海平面旋回性基本特征，成巖作用可以分為同生期、準(zhǔn)同生期以及早-中埋藏3個(gè)階段。其中部分成巖作用發(fā)生在全部巖相中且作用階段單一，比如泥晶化作用、壓實(shí)與壓溶作用等（圖5）；部分成巖作用發(fā)生的巖相較為局限，比如非選擇性溶蝕作用多發(fā)生在巖相B，C，D 中，是各巖相差異成巖演化的重要表現(xiàn)；此外膠結(jié)與白云巖化作用期次繁多，相互關(guān)系也較為復(fù)雜，是差異成巖演化另一個(gè)重要表現(xiàn)。依據(jù)薄片以及陰極發(fā)光特征，對(duì)其發(fā)生前后序列進(jìn)行了梳理，認(rèn)為最早發(fā)生早期海水膠結(jié)作用，一般廣泛發(fā)育，主要圍繞生物碎屑?xì)け谏L(zhǎng)；其后為早期大氣淡水膠結(jié)作用，局限在巖相B，C，D中，保存性差且發(fā)育程度低；再后為晚期大氣淡水膠結(jié)作用，分布范圍局限，一般填充次生溶蝕孔洞，在巖相C 厚殼蛤中最為常見(jiàn)；再后為晚期海水膠結(jié)作用，在巖相A 中分布最為廣泛，與此同時(shí)，發(fā)生早期白云巖化作用，表現(xiàn)為巖相A 或D 中分別發(fā)育自形或半自形細(xì)晶白云石；再后為埋藏期多期地層水膠結(jié)作用，表現(xiàn)為次生孔隙中廣泛發(fā)育等軸/塊狀方解石，伴隨穿插2期白云巖化作用，其中中期白云巖化作用發(fā)育在巖相E中，發(fā)生在早埋藏期，晚期白云巖化作用發(fā)育在巖相A 中，穿插進(jìn)行在中埋藏期地層水膠結(jié)作用中（表1）。

在成巖作用組合特征方面，除了共有的幾種成巖作用外，膠結(jié)與白云巖化作用有以下5 種常見(jiàn)組合方式：①早期大氣淡水/海水膠結(jié)與后期地層水膠結(jié)；②晚期大氣淡水膠結(jié)與晚期海水膠結(jié)；③晚期海水膠結(jié)與地層水膠結(jié)；④早期（第1種）、晚期白云巖化作用與地層水膠結(jié)；⑤單獨(dú)早期（第2種）、中期白云巖化作用。

表1 Mishrif組主要膠結(jié)作用與白云巖化作用特征Table1 Summary of main cementation/dolomitization characteristics of Mishrif Formation

4 白云巖化作用成因探討

通過(guò)巖心、薄片觀察與資料調(diào)研認(rèn)為，X 油田Mishrif 組生物碎屑灰?guī)r存在多期白云巖化作用，且其成巖環(huán)境與成因機(jī)理不一，在成巖環(huán)境中既有早期準(zhǔn)同生環(huán)境，也有中后期早-中埋藏環(huán)境，形成機(jī)理隨環(huán)境變化而存在差異。

早期第1 種白云巖化作用發(fā)生于準(zhǔn)同生期，發(fā)育在潟湖環(huán)境下滲流能力強(qiáng)的洞穴、早期裂縫中，交代雜基、充填裂縫，呈現(xiàn)具有“霧心”的自形或半自形細(xì)晶特征，分布廣泛，隨機(jī)性強(qiáng)且發(fā)育程度不一，有時(shí)只是零星交代，有時(shí)全部被交代，主要取決于前期巖石基礎(chǔ)滲流能力以及離子供應(yīng)，為典型的回流滲透白云巖化作用［22］。中、晚期白云巖化作用發(fā)生于埋藏期，分別發(fā)育在巖相E和A中，分布受控于前期結(jié)核或早期白云石處，這些物質(zhì)溶解是主要的Mg2+來(lái)源，表現(xiàn)為潔凈的他形或鞍狀粗晶形態(tài)，分別零星交代雜基或充填溶洞與粒間孔，屬于典型的埋藏白云巖化作用，這2 種白云巖成因機(jī)理已有報(bào)道［22］。但早期第2 種白云巖化作用鮮有涉及，這種白云巖化作用非廣泛發(fā)育，只在取心井X7 井中可見(jiàn)，但對(duì)局部?jī)?chǔ)層影響較大。從巖心、薄片觀察來(lái)看，其發(fā)生于準(zhǔn)同生期，發(fā)育在中緩坡棘皮碎屑灘環(huán)境下，附近發(fā)育結(jié)核構(gòu)造，屬于非局限環(huán)境，與蒸發(fā)成因模式顯然不符，且呈多層層狀條帶分布，說(shuō)明與沉積古地貌相關(guān)且受海水快速振蕩的影響，早期粗粒生物碎屑優(yōu)質(zhì)的滲流基礎(chǔ)、持續(xù)的混合水作用以及結(jié)核溶解作用均為白云巖化提供了條件，綜合推斷這種早期非局限環(huán)境白云巖化作用為混合水白云巖化作用。通過(guò)對(duì)白云石形態(tài)與成因背景分析，結(jié)合KYSER 等成果認(rèn)識(shí)［23］，將這種白云巖成因模式分為3個(gè)階段（圖6）：①初始階段，外緩坡相、中緩坡相以及內(nèi)緩坡相依次沉積；②中期階段，隨著相對(duì)海平面的下降，在中緩坡沉積臨近海面處，大氣淡水與海水達(dá)到一定的混合比例，形成條帶狀的早期結(jié)核與早期白云石核的富集；③晚期階段，相對(duì)海平面上升，在海水環(huán)境下，早期結(jié)核的溶解使得局部離子富集，白云石進(jìn)一步交代成形。這種白云巖成因模式既解釋了非蒸發(fā)環(huán)境成因與局部層狀分布，也解釋了白云石雙層結(jié)構(gòu)特征。

5 成巖作用對(duì)儲(chǔ)層品質(zhì)的差異控制

各類(lèi)型成巖作用對(duì)儲(chǔ)層品質(zhì)的影響可以籠統(tǒng)分為提高和降低兩方面，但其發(fā)育范圍、作用強(qiáng)度與作用效果具有明顯差異。

泥晶化作用發(fā)育十分普遍，全段均有分布，主要體現(xiàn)在底棲有孔蟲(chóng)上，該作用有助于對(duì)生物房室結(jié)構(gòu)的識(shí)別，也有利于鑄?？妆４?；選擇性溶蝕作用主要表現(xiàn)為文石質(zhì)溶解，該作用分布廣泛，強(qiáng)度較大，可形成大量的孔隙空間，如鑄?？滓约按案駹畎鍫詈駳じ虻牧?nèi)孔，部分雖被后期膠結(jié)，但總體上對(duì)儲(chǔ)層品質(zhì)具有較強(qiáng)提高作用。文石新生變形作用相對(duì)較少，只在局部發(fā)育，且對(duì)儲(chǔ)層物性影響不大；非選擇性溶蝕作用發(fā)育范圍相對(duì)局限，只在巖相B，C和D中發(fā)育，但產(chǎn)生大量的次生粒間孔、粒內(nèi)孔，是儲(chǔ)層孔隙發(fā)育的重要基礎(chǔ)，為提高儲(chǔ)層品質(zhì)最重要的作用。

早期海水膠結(jié)作用廣泛，但強(qiáng)度較低，只在生物碎屑周?chē)l(fā)育，特別是棘皮碎屑共軸增生，所占據(jù)孔隙空間不大（圖版Ⅱ-圖片C，D）；晚期海水膠結(jié)作用范圍局限，但作用強(qiáng)度大，充填占據(jù)儲(chǔ)層早期裂縫、溶蝕孔洞等，大大降低了儲(chǔ)層孔滲性（圖版Ⅱ-圖片A，E，G）。早期大氣淡水膠結(jié)作用一般發(fā)生在巖相B，C，D 中，以新月?tīng)?、水滴狀形態(tài)出現(xiàn)，保存性較差，但其與早期海水膠結(jié)共同作用使得生屑顆粒早期固結(jié)，有效提高了抗壓實(shí)能力，對(duì)孔隙保存具有十分重要的意義（圖版Ⅰ-圖片C，圖版Ⅱ-圖片C，D）；晚期（潛流期）大氣淡水膠結(jié)作用范圍局限，在巖相C 中表現(xiàn)最為明顯，且局部作用強(qiáng)度大，占據(jù)大量次生鑄?？?、粒間孔，對(duì)局部?jī)?chǔ)層品質(zhì)產(chǎn)生較大的負(fù)面影響（圖版Ⅰ-圖片E，G，圖版Ⅲ-圖片A）。地層水膠結(jié)作用普遍發(fā)育，且在基礎(chǔ)滲流能力較強(qiáng)的部位尤為活躍，無(wú)論是棘皮碎屑繼承性共軸增生以及等粒、塊狀的方解石膠結(jié)物對(duì)儲(chǔ)層孔滲能力都是極大的破壞（圖版Ⅰ-圖片G，圖版Ⅱ-圖片E，G，H）。壓實(shí)作用同樣相當(dāng)普遍，無(wú)論是顆粒間點(diǎn)接觸再到面接觸，或者生屑破碎都會(huì)進(jìn)一步降低儲(chǔ)層品質(zhì)。壓溶作用所產(chǎn)生的裂縫以及縫合線較為發(fā)育，是油氣運(yùn)移的重要通道，部分裂縫與縫合線還可見(jiàn)瀝青殘余（圖版Ⅰ-圖片B，D）；隨著油氣注入，成巖環(huán)境變化使得儲(chǔ)層發(fā)生一定的溶解作用，一定程度上增強(qiáng)了儲(chǔ)層儲(chǔ)滲能力，有助于儲(chǔ)層品質(zhì)提高。

圖6 混合水白云巖化作用成因模式Fig.6 Genetic model of dorag dolomitization

多期白云巖化作用對(duì)儲(chǔ)層品質(zhì)控制方面具有雙重作用，既可以有效改善局部孔隙結(jié)構(gòu)，提高局部孔隙度以及滲透性，也可以充填裂縫、溶洞以及粒間孔，從而嚴(yán)重降低孔滲能力。準(zhǔn)同生期白云巖化作用交代泥晶形成晶間孔、晶間縫都可以提高儲(chǔ)層滲流能力（圖版Ⅲ-圖片A，B，圖4）；埋藏期形成的鞍狀粗粒的白云石填充溶洞、裂縫，大大降低滲流能力（圖版Ⅲ-圖片B，C，E，G）。值得注意的是，早期第1種白云巖化作用發(fā)育于潟湖環(huán)境中基礎(chǔ)滲流能力較高的區(qū)域，比如裂縫、溶洞等，因此呈分散分布，加之后期空隙空間易被膠結(jié)填充，對(duì)層段整體滲流能力提高有限，但早期第2 種白云巖化作用發(fā)育位置整體白云巖化程度高，且受后期膠結(jié)作用影響小，雖對(duì)孔隙度提高不大，但對(duì)滲透率提高明顯，更有利于流體滲流，對(duì)提高局部?jī)?chǔ)層品質(zhì)作用明顯（圖4）。

6 結(jié)論

根據(jù)生屑類(lèi)型與結(jié)構(gòu)特征，可將X 油田Mishrif組生物碎屑灰?guī)r分為12種巖石類(lèi)型，分別為厚殼蛤礫屑灰?guī)r、厚殼蛤漂浮礫巖、厚殼蛤顆?；?guī)r、厚殼蛤泥?；?guī)r、厚殼蛤/雙殼/棘皮泥粒-顆?；?guī)r、雙殼/棘皮泥?；?guī)r、棘皮/底棲有孔蟲(chóng)泥?；?guī)r、底棲有孔蟲(chóng)粒泥-泥?；?guī)r、偶含腹足類(lèi)底棲有孔蟲(chóng)粒泥灰?guī)r、棘皮/有孔蟲(chóng)粒泥-泥粒灰?guī)r、棘皮/有孔蟲(chóng)粒泥灰?guī)r、泥晶灰?guī)r。結(jié)合沉積相歸納出5 大類(lèi)巖相類(lèi)型，分別為巖相A（潟湖低能膠結(jié)相）、巖相B（潟湖高能顆粒相）、巖相C（內(nèi)緩坡高能顆粒相）、巖相D（中緩坡高能顆粒相）、巖相E（中-外緩坡低能相）。

各巖相差異成巖特征主要表現(xiàn)在2 個(gè)方面：一是準(zhǔn)同生期溶蝕作用一般在巖相B，C，D 作用明顯；二是膠結(jié)與白云巖化作用期次繁多、次序復(fù)雜，且發(fā)生在特定巖相，一般遵循以下規(guī)律，在同生期與準(zhǔn)同生期：①早期海水膠結(jié)（所有巖相）；②早期大氣淡水膠結(jié)（巖相B，C，D）；③晚期大氣淡水膠結(jié)（巖相C）；④早期白云巖化作用（巖相A或巖相D）與晚期海水膠結(jié)作用（巖相A）；在早-中埋藏期主要發(fā)生多期地層水膠結(jié)作用（所有巖相），中間穿插中期白云巖化作用（巖相E）與晚期白云巖化作用（巖相A）。

X 油田Mishrif 組發(fā)育早、中、晚3 期4 種白云巖化作用，早期第1 種與第2 種白云巖化作用均發(fā)育含“霧心”的自形或半自形細(xì)晶白云石，但二者成因明顯不同，推測(cè)第2 種白云巖化作用為混合水白云巖化作用，中期白云巖化作用發(fā)育較潔凈他形粗粉晶白云石，晚期白云巖化作用發(fā)育潔凈鞍狀粗晶白云石。

在對(duì)儲(chǔ)層品質(zhì)的差異控制方面：溶蝕作用是提高儲(chǔ)層品質(zhì)最重要的作用；一般膠結(jié)作用占據(jù)孔隙空間，降低儲(chǔ)層儲(chǔ)滲能力，但早期生屑顆粒間膠結(jié)作用具有抗壓實(shí)作用，有助于孔隙空間保存，從而有利于儲(chǔ)層品質(zhì)的提高；早期白云巖化作用一般有利于局部滲流能力的改善，晚期白云巖化作用占據(jù)儲(chǔ)層殘余空隙，降低儲(chǔ)層品質(zhì)。

圖版Ⅰ

圖版Ⅱ

圖版Ⅲ