姜磊等-GCA+MPG：深埋碳酸盐岩储层成因与成岩作用改造的定量计算
深埋碳酸盐岩地层由于经历了时间久、期次多的成岩流体改造，其储层孔隙的成因存在较大的不确定性与多解性，是油气勘探领域的难题之一。近年来，深层-超深层碳酸盐岩地层已成为国内油气勘探的重点。因此，厘清储层孔隙成因与特征、及其与成岩作用的关系，有益于深层储层预测，降低勘探风险与成本。
我室姜磊副研究员等人以经典的四川盆地下三叠统飞仙关组碳酸盐岩为研究对象，以沉积岩石学为基础，通过详细的矿物学观察与成分统计，结合碳、氧、锶同位素及流体包裹体等地化分析手段，并运用成岩作用模拟、储层压力及孔隙度渗透率模拟等方法，系统研究并对比了飞仙关组鲕立滩相白云岩与灰岩成岩作用与储层发育模式。明确提出了白云岩储层优于灰岩的两个重要原因：（1）白云岩抗压实能力较灰岩强，具体表现为灰岩中的孔隙被压实作用产生的方解石胶结，其孔隙度降低至~1.8%，而白云岩由于缺失该类方解石胶结，其储层现今孔隙度为~10%；（2）白云岩储层广泛发育的热化学硫酸盐还原反应（TSR）显著改善了储层质量。成岩作用模拟结果显示储层中至少有1.6%的孔隙度源自TSR；渗透率模拟结果表明TSR过程中储层渗透率由110 mD増高至264 mD。他们认为TSR与模拟所得的储层超压亦存在成因联系，并提出超压可能是深埋碳酸盐岩储层孔隙度得以保存及储层非均质性强的重要原因；同时TSR产生的单质硫在深埋条件下可能具有抑制矿物胶结的作用。最后，他们总结了TSR对深埋碳酸盐岩的溶蚀机制：（1）矿物溶解与沉淀的体积差；（2）反应生成淡水的稀释作用；（3）反应生成的H2S及其与Fe离子结合产生的酸性流体的溶蚀作用。
图1 飞仙关组白云岩储层物性明显优于灰岩
图2 飞仙关组白云岩储层孔隙特征与溶蚀证据
图3 飞仙关组白云岩储层孔隙压力演化模式
该研究的意义在于，首次定量回答了白云石岩储层质量比灰岩好的原因以及相对封闭成岩体系中是否存在能改善储层质量的深埋溶蚀及其机理这两个深埋碳酸盐岩储层中颇具争议的问题。以上研究近期发表在国际地球化学领域权威期刊Geochimica et Cosmochimica Acta（Jiang et al. Thermochemical sulfate reduction can improve carbonate reservoir quality. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2018, 223: 127-140）和国际海洋与石油地质权威刊物Marine and Petroleum Geology（Jiang et al. Contrasting diagenetic evolution patterns of platform margin dolostone and limestone in the Lower Triassic Feixianguan Formation, Sichuan Basin, China. Marine and Petroleum Geology, 2017, doi.org/10.1016）。