楊勇，趙為永，史玉成

（1．中國石油青海油田公司井下作業(yè)公司，甘肅 敦煌736202；2．中國石油青海油田公司勘探開發(fā)研究院，甘肅 敦煌736202）

0 引言

所謂混積巖，是指陸源碎屑與碳酸鹽顆粒及灰泥混生在一起的一類沉積巖。Mount 采用砂（陸源碎屑）、異化顆粒、灰泥和泥質黏土四端元，用立體圖法對混積巖進行了分類［1］，但不太直觀。張雄華根據(jù)黏土、陸源碎屑、碳酸鹽（顆?；蚧夷啵┤嗽?，除了將黏土體積分數(shù)大于50%的稱為黏土巖外，將碳酸鹽體積分數(shù)為5%～95%、陸源碎屑體積分數(shù)為5%～95%的混合沉積巖定為混積巖，并將其分為4 類：含陸源碎屑-碳酸鹽混積巖、陸源碎屑質-碳酸鹽混積巖、含碳酸鹽-陸源碎屑混積巖及碳酸鹽質-陸源碎屑混積巖［2］。關于海相混積巖，國內外很多學者從海平面變化、構造升降等角度對其形成機制進行了深入探討，認為平緩的地形有利于混合沉積的形成［3］。海平面上升可以使地形平坦的碳酸鹽臺地的沉積速率增大，造成混合沉積發(fā)育；海平面下降，導致碳酸鹽臺地的淺水區(qū)縮小和臺地頂部暴露，不利于混合沉積體系形成［4］。羅順社等認為，湖相混合沉積主要受控于構造作用、氣候條件和物源3 個方面［5］。柴達木、江漢及渤海灣盆地等含油氣盆地的第三系廣泛發(fā)育混合沉積［6-11］，但是湖相混積巖及其對儲集性能的影響尚未引起人們的關注。研究該類沉積體系，對恢復當時的古地理、古環(huán)境、古氣候，進而指導內陸湖盆的油氣勘探具有有重要意義。

研究區(qū)位于柴達木盆地北緣的中部，在20世紀末期進行了多輪油氣勘探，由于儲層物性總體較差，未發(fā)現(xiàn)大規(guī)模的效益區(qū)塊，僅在南八仙構造發(fā)現(xiàn)工業(yè)油氣流，冷湖七號只有微弱的產(chǎn)能，儲層對該區(qū)的油氣豐度有明顯的控制作用。本文主要從沉積環(huán)境及孔喉動態(tài)演化的角度分析了2 個地區(qū)儲層物性差異的原因，探討咸水湖盆有利儲集體發(fā)育相帶。

1 地質概況

柴北緣為一侏羅系含油氣系統(tǒng)的中新生代陸相沉積盆地，在第三紀古始新世（E1＋2）—中新世（N1）形成了干燥氣候下的微咸水—咸水大型坳陷湖； 第三紀上新世（N2）—第四紀（Q）的緩慢抬升到褶皺，最終形成第四紀干燥氣候下的鹽化坳陷湖。

柴北緣中部的儲層主要為新近系儲層［12］，伊北凹陷是該區(qū)主要的生烴凹陷，該凹陷周緣發(fā)育冷湖七號和南八仙等背斜構造（見圖1）。本次研究的主要目的層為下干柴溝組下段（E31），該地層處于盆地穩(wěn)定沉降的拗陷期中晚期。由于氣候干旱，兩大沉積體系發(fā)育的巖石類型主要為棕紅色的砂泥互層、膏質泥巖和粉砂巖；其中，南八仙地區(qū)沉積物的硬石膏含量很低，巖性較粗，主要為含鈣粉細砂巖，而冷湖七號硬石膏含量較高，巖性較細，以棕紅褐色的膏質和粉砂巖為主。

2 混合沉積及發(fā)育特征

柴北緣中部混合沉積分布廣泛，冷湖七號、南八仙等地區(qū)的沉積物中早期碳酸鹽體積分數(shù)一般在3%～55%。按照張雄華提出的混合沉積物的成分結構分類方案，含陸源碎屑大于5%的碳酸鹽巖定為混合沉積物的范疇［2］，因此，冷湖七號和南八仙沉積物屬于混積巖。其中，冷湖七號主要為碳酸鹽質-陸源碎屑混積巖，還有少量的陸源碎屑質-碳酸鹽混積巖，南八仙主要為含碳酸鹽-陸源碎屑混積巖和少量的碳酸鹽質-陸源碎屑混積巖。Mount 將陸源碎屑巖與碳酸鹽的混合作用分為4 種類型：間接混合、原地混合、蝕源混合及相緣混合［1］。柴北緣中部地區(qū)混合形式主要有3 種，即碳酸鹽作為砂巖的填隙物、陸源碎屑散布于碳酸鹽基質中以及泥質粉砂巖地層夾少量泥灰?guī)r，按照Mount 提出的混合作用分類屬于相緣混合型。相緣混合型的混積巖成分和結構，主要受沉積環(huán)境的水動力條件以及水介質條件的影響。因此，沉積相的分析是研究混積巖的基礎。

本次研究根據(jù)巖心、鉆井巖性組合特征、測井資料、地震相分析以及砂地比等值線對柴北緣中部地區(qū)進行了沉積相劃分（見圖1），依據(jù)水動力條件可以把柴北緣中部的混合沉積劃分為2 類。

圖1 柴達木盆地北緣中部下干柴溝組下段（E31）沉積相

2.1 濱淺湖硬石膏膠結型混積巖

冷湖七號下干柴溝組下段粒度總體較細，以粉砂質泥—泥質粉砂級為主，垂向上巖性以棕紅色的砂泥巖互層為主，不具二元結構。砂巖最大單層厚度為4.5 m，平均單層厚度為1.7 m，砂地比為19%，以灰泥質粉砂巖為主，未見規(guī)模較大的河流帶入的粗碎屑。冷湖七號構造帶的沉積構造主要為波狀層理，生物潛穴和生物擾動構造也較為發(fā)育，有時見覓食遺跡等［13］，這些特征也反映出當時構造沉降比較平緩，水動力條件較弱。上述沉積現(xiàn)象可看出，冷湖七號構造帶主要為地形平緩的沖積平原—濱淺湖沉積體系，以濱淺湖砂泥坪環(huán)境為主（見圖1）。

冷湖七號混積巖以碳酸鹽質陸源碎屑混積巖為主，碳酸鹽體積分數(shù)較高。薄片分析表明，早期碳酸鹽膠結物體積分數(shù)一般在15%～55%，主要為泥晶方解石，少量白云石局部分布；此類巖石中硬石膏體積分數(shù)多數(shù)在2.3%～15.0%，最高達21.0%，硬石膏膠結物多呈斑塊狀分布，連晶狀膠結，分布不均。由于碳酸鹽及硬石膏體積分數(shù)高，陸源碎屑顆粒散布在碳酸鹽中，呈基底式膠結（見圖2a—2c），為事件性洪水將陸源碎屑顆粒帶進濱湖碳酸鹽中形成；有時混雜作用較強，泥灰?guī)r以夾層形式出現(xiàn)在粉砂巖或灰質粉砂巖中，此類混合主要為沉積物沿不同相邊界之間的混合（見圖3）。

2.2 辮狀河三角洲鈣質膠結型混積巖

柴北緣中部的南八仙地區(qū)廣泛見有小型槽狀、板狀及波狀交錯層理等沉積構造，且該區(qū)下干柴溝組下段巖性主要為粉砂巖—細砂巖，偶夾薄層的粗砂巖和礫狀砂巖，顆粒磨圓為次棱角—次圓狀，砂巖單層厚度最大19 m，平均6 m，砂地比約50%，說明該區(qū)的水動力條件較強，為辮狀河三角洲前緣沉積。

圖2 柴達木盆地北緣下干柴溝組典型成巖現(xiàn)象

圖3 冷湖七號地區(qū)混合沉積示意

南八仙地區(qū)砂巖碎屑顆粒體積分數(shù)平均值為：石英46%，長石33%，巖屑21%。碎屑巖的碳酸鹽膠結物體積分數(shù)較小，薄片分析表明，該區(qū)砂巖的碳酸鹽體積分數(shù)一般在3%～20%，主要為同沉積期形成的泥晶方解石，硬石膏體積分數(shù)很小，按照張雄華的成分結構分類方案，應為含碳酸鹽-陸源碎屑混積巖。由于該區(qū)碳酸鹽體積分數(shù)較小，此類砂巖的混合形式主要是碳酸鹽作為砂巖的填隙物，膠結類型為基底式-孔隙式（見圖2d—2f）。

3 混合沉積形成條件

導致混合沉積的條件很多，盡管湖相混積巖與海相碳酸鹽巖很相似，但是湖相混積巖更明顯地受古構造、古氣候、古水動力條件和古水介質影響。國內報道的內陸湖盆混積巖實例都形成于古近系—新近系的干旱內陸半咸—咸水環(huán)境［5-6］。

3.1 構造運動

構造升降運動控制著物源區(qū)和沉積區(qū)的分布和狀態(tài)，對物源的供給量和供給方向有很大影響，構造作用也通過控制盆地類型和形態(tài)等來控制混合沉積［14］。在柴達木盆地下干柴溝組下段經(jīng)常出現(xiàn)紅色泥巖與泥灰?guī)r的頻繁交替，說明盆地沉降幅度較小，地形平緩，湖盆寬淺，沉降速率比較小，因而混合沉積反復出現(xiàn)。

3.2 氣候

氣候主要通過降雨量影響物源的供給以及湖盆的水體咸度［14］，最終影響著混合沉積的發(fā)育。下干柴溝組下段處于坳陷期的晚期，湖盆面積逐漸擴大，產(chǎn)物以紅褐色沉積為主，說明降水量少，有利于混合沉積發(fā)育。

3.3 水動力與水介質條件

水動力條件對懸浮物的分異、溶解物質的分布，以及氧化還原狀況具有明顯的控制作用。湖水的規(guī)律運動具有一定的能量，能量大小和影響強度各處均不相同。據(jù)青海湖考察報告，由于河流入湖沖淡表層湖水，湖緣的礦化度一般低于湖心，河口區(qū)礦化度最低，而在缺乏河水補給的濱湖附近礦化度也較高［15］。因此，缺乏河水注入的冷湖七號區(qū)，水體礦化度較高，碳酸鹽含量較大，硬石膏也有少量析出；處于三角洲前緣的南八仙構造，由于河水的大量注入，礦化度較低，硬石膏不發(fā)育，碳酸鹽體積分數(shù)也變小，顆粒以孔隙式-基底式接觸為主。

4 不同湖相混合沉積對儲層物性影響

不同類型混積巖的膠結方式和膠結物不同，其初始孔隙度和孔喉演化方式也有很大差異?；旆e巖的膠結物主要形成于同沉積期，此類早期膠結物參與了孔隙演化的整個過程。早期膠結物的體積分數(shù)對初始孔隙度有明顯的控制作用，基底式膠結的混積巖原生孔隙都不發(fā)育（見圖4a，4b），后期的酸性流體很難注入，尤其是硬石膏膠結的混積巖，由于硬石膏溶解度低，且有機酸性流體不能溶蝕硬石膏，因此，冷湖七號物性很差且難以改造（見圖4a1）。對冷湖七號下干柴溝組下段20 多塊巖心樣品的實測孔滲數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析，其孔隙度一般小于5%，滲透率一般低于1×10－3μm2，為特低孔-特低滲儲層，該類儲層只見弱的氣顯示。

圖4 膠結方式與孔隙發(fā)育模式示意

南八仙構造帶的硬石膏體積分數(shù)小，儲層主要為孔隙式-基底式膠結，基底式膠結可能主要發(fā)生在河流的枯水期，而孔隙式膠結與淡水的大量注入有關?？紫妒侥z結的碎屑巖初始孔隙度要比基底式膠結好得多，且早期碳酸鹽膠結在砂巖中可以起到承壓的作用，有利于原生孔隙的保存［16］。研究發(fā)現(xiàn)，混積巖碳酸鹽膠結發(fā)生在同沉積期，形成于孔隙度驟降段之前，參與了孔隙的早期演化，對儲層物性的影響如下文。

4.1 承壓保護作用

早期碳酸鹽基底式膠結的砂巖，膠結物可以起到承壓作用，顆粒的接觸方式幾乎不變（見圖4b，4b1）。由于鈣質膠結作用非均質性很強，隨著湖水介質條件的變化，同一環(huán)境中“基底式膠結”和“孔隙式膠結”的砂巖大量共存?！盎资侥z結”的鈣質砂巖一般堅硬致密，滲透能力很差，但“孔隙式膠結”砂巖原生孔隙可以受到“基底式膠結砂巖”的保護，即使經(jīng)受深埋藏壓實作用，原生孔隙仍會保存的較好（見圖4c，4c1）。因此，早期碳酸鹽膠結的層位優(yōu)質儲層與低滲儲層共生，早期碳酸鹽膠結有利于優(yōu)質儲層的發(fā)育。從圖2d也可看出，即使現(xiàn)今埋深3 000 m，碎屑顆粒仍主要為點接觸，在溶蝕作用下局部出現(xiàn)特大溶孔，孔喉連通性較好。

4.2 為后期溶蝕提供物質基礎

碳酸鹽膠結物通常比碎屑顆?；瘜W活動性更強，更容易發(fā)生溶蝕且溶蝕后不產(chǎn)生殘骸。烴源巖成熟過程中產(chǎn)生大量有機酸性流體，溶蝕碳酸鹽膠結物，可以形成大量的次生孔隙（見圖4d，4d1）?？紫妒侥z結的混積巖，具備形成優(yōu)質儲層的潛能。南八仙地區(qū)發(fā)現(xiàn)很多孔隙呈現(xiàn)長條形，孔隙邊緣的碳酸鹽被不規(guī)則溶蝕（見圖2f）。成巖過程中由于早期碳酸鹽膠結物的交代作用，也可能形成次生孔隙。

總之，孔隙式早期碳酸鹽膠結作用可以有效抑制壓實作用，并為晚成巖期溶解作用的進行和次生孔隙的發(fā)育提供物質基礎。對南八仙地區(qū)40 多塊巖心樣品的實測孔滲數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析表明，南八仙構造下干柴溝組下段孔隙度一般在10%～20%，滲透率（10～100）×10－3μm2，為中孔高滲儲層，儲集物性以及孔喉的連通性明顯好于冷湖七號地區(qū)。

5 結論

1）湖相混積巖明顯受古構造、古氣候、古水動力條件和古水介質的影響。平靜的構造運動、寬緩的湖盆底形、干旱的古氣候等因素有利于混積巖的發(fā)育。

2）硬石膏基底膠結型混積巖儲層的初始孔隙度很小，且難以溶蝕改造；碳酸鹽孔隙式膠結型的混積巖初始孔隙度較高，抗壓實能力較強，且有利于后期酸性流體的溶蝕，儲層物性較好。

3）冷湖七號處于濱淺湖地區(qū)，水介質較咸，儲層主要為硬石膏-碳酸鹽基底式膠結，物性差；南八仙地區(qū)處于辮狀河三角洲前緣，水體鹽度較小，主要為碳酸鹽孔隙式膠結，有利于原生孔隙的保存及酸性流體的溶蝕改造，物性較好，辮狀河三角洲前緣沉積區(qū)是柴北緣中部儲層物性最好的相帶。

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