随着能源需求的增长、常规油气资源的枯竭和勘探技术的进步,我国油气工业逐步向着非常规油气资源或更具挑战性的深层资源发展。近年来,川中磨溪-高石梯地区下寒武统龙王庙组礁滩相勘探开发中取得的重大突破,揭示了四川盆地深层油气巨大的勘探潜力。能否在龙王庙组礁滩相沉积体继续获得新突破,成为了四川盆地及周缘深层油气勘探大背景下急需解决的地质难题。四川盆地下寒武统龙王庙组具有埋藏深、时代老、成岩作用和构造作用强等特点,使得龙王庙组礁滩相储层的形成机制和控制因素极为复杂。然而目前对四川盆地礁滩相储层形成机制和控制因素的研究还相对不足,严重阻碍了龙王庙组进一步精细化勘探开发的需要。因此,开展四川盆地及周缘龙王庙组礁滩相储层形成机制和控制因素的研究不仅为深层礁滩相储层的发育提供更为详实的地质依据和理论指导,也为四川盆地龙王庙组下一步的勘探部署和我国深层碳酸盐岩油气勘探战略服务。本论文利用钻井和野外剖面的最新资料,结合岩石学、地球化学和储层地质学等相关学科的新方法、新理论,在认识四川盆地龙王庙组礁滩发育规律的基础之上,详细分析和探讨礁滩白云石化作用和溶蚀作用的机制和模式,最后总结了礁滩相储层的控制因素。主要取得了以下几点成果和新认识:(1)依靠钻井岩心和野外露头资料,结合区域地质背景和前人的研究成果,总结了盆地及周缘龙王庙组礁滩发育的地质背景。分析认为:龙王庙组沉积时期,盆地周缘北部和东南部被水下高地环抱,盆地内发育高地与洼地相间的古地理格局;盆地内龙王庙组地层发育主要两个三级层序,在鄂西黔东局部地区发育三个三级层序;盆地内主要发育局限—半局限碳酸盐岩台地沉积体系,盆地周缘初具镶边碳酸盐岩台地沉积特征。(2)通过岩心、露头、测井、地震和地球化学等资料的综合分析,总结了礁滩相的微相(岩石学)、测井相以及地震相的识别特征;在此基础之上,分析了地层格架下礁滩相发育特征,精细刻画了以体系域为单元的礁滩相展布情况。分析认为龙王庙组的礁滩类型主要包括颗粒滩(砂屑滩、鲕粒滩和生屑滩)以及微生物礁、丘(叠层石和凝块石);台内礁滩主要分布在川中高石梯—磨溪—龙女寺高地、川东南林滩场—礁石坝高地以及东北部发育恩施—宣恩高地,台地边缘礁滩主要分布在盆地周缘北部镇巴—城口—巫山地区和东南部发育石阡—秀山—花垣一带;川中台内礁滩以磨溪地区为核心呈环状大面积连片发育,礁滩厚度大,而其他地区台内礁滩主要呈朵状发育,横向连片性较差,台地边缘的礁滩具有发育层数多、单层厚度薄的特点。(3)龙王庙组储层主要发育礁滩白云岩中,因此礁滩白云岩形成机制是龙王庙组礁滩储层形成的重要机制之一。由于微晶白云岩常常具有同期海水的地球化学特征,因此选取龙王庙组微晶白云岩(Dol-1)与礁滩白云岩作对比研究。龙王庙组礁滩白云岩发育微生物粘结白云岩(Dol-2)、粉细晶白云岩(Dol-3)、中粗晶白云岩(Dol-4)和鞍状白云岩(Dol-5),其中Dol-4和Dol-5多为充填白云岩(石),多不具地层意义。根据龙王庙组白云岩的岩石学和地球化学特征分析认为:Dol-1发育在蒸发作用强烈的海水环境,被解释为萨布哈白云石化模式;Dol-2形成于半干旱海水环境的微生物席(特别是胞外聚合物,EPS)矿化作用以及具有碳同位素负偏的特征,说明适用于微生物白云石化模式;Dol-3出现在渗透回流的海水环境中,微生物在白云石化过程中可能扮演催化剂的角色;Dol-4形成于埋藏环境,继承了一些早期白云岩的地球化学特征;Dol-5受热液流体的影响,具有明显不同的地球化学特征。(4)龙王庙组礁滩相沉积体发育多期溶蚀作用,因此溶蚀作用机制也是龙王庙组礁滩储层储层形成的重要机制之一。通过岩心、露头、测井、地震和地球化学资料的分析,总结了不同类型岩溶作用的标志、平面分布规律及岩溶模式。认为龙王庙组主要发育与大气淡水溶蚀作用相关的同生期岩溶、与混合水溶蚀作用相关的准同生岩溶(包括滨岸岩溶和岛屿岩溶)、与大气淡水溶蚀作用相关的表生期岩溶、与有机酸溶蚀作用相关的中埋藏岩溶和与热硫酸还原反应(TSR)相关的热液岩溶。同生期岩溶和准同生岩溶受高孔渗礁滩沉积体的控制,发育管道-基质粒间孔的双孔隙介质溶蚀孔洞,是龙王庙组主要的岩溶类型。其他岩溶主要是对龙王庙组储集空间进行进一步调整和改善。(5)通过对川中、川东南和鄂西黔东礁滩相岩石学特征、储集空间特征、物性特征以及成岩作用及孔隙演化对比分析,总结了四川盆地及周缘龙王庙组优质礁滩相储层形成的控制因素:(1)龙王庙组礁滩的发育受古构造(古地貌)、海平面变化(层序)和微生物活动等因素的控制,主要发育在古地貌高地和高位体系域中。礁滩沉积体是礁滩储层发育的基础。(2)溶蚀作用(特别是同生期和准同生期岩溶)是形成礁滩储集空间的主要因素;(3)早期白云石化有效抑制后期胶结物沉淀,是礁滩储集空间得以保存的关键;(4)虽然与热液活动相关的热硫酸还原发育(TSR)产生的大量副矿物堵塞孔隙,但也阻止了热液流体大量进入从而保护了多数初始孔洞;(5)多期构造活动形成大量的网状构造缝极大的改善了龙王庙组礁滩储集层的渗透性。综上所述,早期溶蚀和白云石化是礁滩储层形成的关键,而古地貌高地大面积连片的礁滩沉积又有利于早期溶蚀和白云石化的发育,是未来勘探的较有利区。该研究不仅有利于进一步了解深层礁滩相储层的形成与演化,对我国深层油气勘探也具有重要意义。