黃建紅，張 沖，吳顏雄，譚靖儇，李 波

(1.成都理工大學(xué)，四川 成都 610059;2.中油青海油田分公司，甘肅 敦煌 736200;3.中油西部鉆探工程有限公司，甘肅 敦煌 7362023)

引 言

柴達(dá)木盆地是中國(guó)四大氣區(qū)之一，是國(guó)家油氣資源勘探開發(fā)的重要戰(zhàn)略基地。自1954年開展油氣勘探以來(lái)，已在盆地北緣侏羅系和第三系、西部第三系、東部第四系發(fā)現(xiàn)了豐富的油氣資源，目前共發(fā)現(xiàn)中小型油氣田25 個(gè)[1－3]。

東坪地區(qū)位于柴達(dá)木盆地西北區(qū)阿爾金山前東段，該區(qū)平均海拔為2750 m，地表多為鹽堿灘，植被稀少，氣候干燥寒冷。本區(qū)勘探始于1957年，2010年以前勘探程度較低，2011年部署鉆探了東坪1井，該井在基巖風(fēng)化殼段壓裂試氣，6 mm油嘴，日產(chǎn)氣達(dá)112628 m3/d。繼東坪1井鉆探成功后，部署了東坪3井，該井在E32試氣，6 mm油嘴，日產(chǎn)氣為41129 m3/d，東坪3井E32層段的試氣成功證實(shí)了下干柴溝組具備良好的含油氣性。

東坪地區(qū)以侏羅系烴源巖為基礎(chǔ)，通過(guò)斷裂縱向疏導(dǎo)，不整合、優(yōu)質(zhì)砂體橫向疏導(dǎo)匯聚成藏，通過(guò)三維地震資料精細(xì)解釋，該區(qū)圈閉落實(shí)可靠。然而，由于受阿爾金斷裂及古地形的影響，且目前鉆井?dāng)?shù)較少，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)沉積相帶及有效儲(chǔ)層具有一定難度。為此，基于現(xiàn)有鉆井巖心、錄井和分析化驗(yàn)資料對(duì)該區(qū)的沉積儲(chǔ)層開展詳細(xì)研究，明確有利于油氣富集的沉積相和儲(chǔ)層帶，為日后勘探工作奠定基礎(chǔ)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

東坪構(gòu)造整體上屬于鼻隆構(gòu)造，鼻隆發(fā)育多種類型的有利圈閉，包括構(gòu)造圈閉(以背斜、斷鼻為主)、地層巖性圈閉和基巖潛山圈閉等。東坪鼻隆受控于坪東、坪西及紅南斷裂，該區(qū)上下各層構(gòu)造形態(tài)基本一致[4－6]。東坪1井區(qū)處于整個(gè)鼻隆的低斷隆，受反向斷層的控制形成斷鼻構(gòu)造，高部位為斷背斜構(gòu)造;東坪3井區(qū)為鼻隆高斷階受小斷層影響形成的背斜構(gòu)造，構(gòu)造繼承性強(qiáng)。區(qū)內(nèi)發(fā)育基巖風(fēng)化殼、侏羅系、下第三系和上第三系地層，其中東坪鼻隆發(fā)育新生代第三系地層，主要包括路樂(lè)河組(E1+2)、下干柴溝組下段(E31)與上段(E32)、上干柴溝組(N1)地層，下油砂山組(N21)、上油砂山組(N22)、獅子溝組(N23)地層在區(qū)內(nèi)多遭受剝蝕，地層總厚度為1000～8000 m，整體向山前抬升減薄。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)基巖風(fēng)化殼、E1+2、E31、E32等4套含氣層系，本文主要針對(duì)下第三系砂巖氣藏開展研究。

2 沉積特征

2.1 物源及沉積體系

利用重礦物分析資料，結(jié)合其他資料將阿爾金東段物源體系下干柴溝組時(shí)期進(jìn)一步細(xì)分為3個(gè)主要的分支物源(圖1)。西部月牙山地區(qū)為近源的陡坡沉積，重礦物組合為石榴石—綠簾石—角閃石，以不穩(wěn)定或中等穩(wěn)定礦物組合為特征;中部尖頂山、東坪地區(qū)為中遠(yuǎn)距離搬運(yùn)沉積，重礦物組合為石榴石—白鈦礦—鋯石—簾石，以穩(wěn)定的礦物組合為特征;東部的牛東、昆特依地區(qū)為近源陡坡沉積，重礦物組合為石榴石—綠簾石—角閃石—硅灰石，以不穩(wěn)定或中等穩(wěn)定的礦物組合為特征[7－8]。

圖1 阿爾金山前東段E3重礦物分布特征

結(jié)合該區(qū)探井的巖相組合特征，認(rèn)為阿爾金東段地區(qū)下干柴溝組時(shí)期發(fā)育3大沉積體系:西部月牙山地區(qū)發(fā)育近源陡坡沖積扇—扇三角洲—湖泊沉積體系;中部東坪鼻隆發(fā)育中遠(yuǎn)源緩坡沖積扇—辮狀河—辮狀三角洲—湖泊沉積體系;東部牛東、昆特依地區(qū)發(fā)育近源陡坡的沖積扇—扇三角洲—湖泊沉積體系。

2.2 巖心沉積構(gòu)造特征

通過(guò)對(duì)東坪6井和東坪1井路樂(lè)河組取心段觀察，為1套粗碎屑沉積(圖2a)，顏色為棕紅、棕褐色，多期正粒序疊加，偶見(jiàn)水道充填—沖刷特征，巖性為中礫巖、細(xì)礫巖、砂礫巖、含礫粗砂巖，主體為中礫巖，次圓狀，分選較差，整體反映為一套陸上強(qiáng)氧化環(huán)境沉積物。綜合分析認(rèn)為，取心段靠近物源區(qū)為沖積扇扇中辮狀水道沉積微相，遠(yuǎn)離物源區(qū)為辮狀三角洲平原亞相的分流河道微相沉積。

東坪3井下干柴溝組取心段巖性上部為灰色中砂巖—細(xì)砂巖，正粒序，發(fā)育交錯(cuò)層理(圖2b)，見(jiàn)明顯沖刷面，滯留礫石成分有砂礫、泥礫，取心特征顯示為辮狀三角洲前緣水下分流河道微相沉積。下部為灰色、棕黃色、灰綠色泥巖夾灰色粉砂巖，主要為濱淺湖亞相的灘砂和泥質(zhì)沉積。

圖2 東坪地區(qū)巖心照片

2.3 沉積相分布特征

東坪鼻隆侏羅系時(shí)期為古隆起帶，無(wú)沉積區(qū);至路樂(lè)河組沉積時(shí)期，盆地處于干旱強(qiáng)氧化沉積環(huán)境，物源供給充足，沉積體系延展穩(wěn)定，東坪鼻隆發(fā)育山前粗碎屑的中距離陡坡型沖積扇—辮狀河—井沉積相為辮狀河—辮狀三角洲平原，東坪1、東坪2井沉積相主要為辮狀三角洲平原，儲(chǔ)集砂體在東坪2井逐漸尖滅，層數(shù)變少，厚度變薄，粒度變細(xì)。下干柴溝組下段沉積時(shí)期，盆地處于干旱氧化沉積環(huán)境，此時(shí)東坪地區(qū)主要發(fā)育中遠(yuǎn)距離緩坡型辮狀三角洲沉積體系(圖3a)。有利儲(chǔ)集體類型主要有沖積扇扇中辮狀水道、辮狀河道、三角洲平原分流河道，沉積相帶具有規(guī)模大，變化快，疊合連片等特征。東坪6、東坪3井為沖積扇—辮狀河沉積相，發(fā)育厚層、巨厚層的沖積扇砂礫巖體。東坪8辮狀三角洲—濱淺湖沉積體系(圖3b)，以陸上沉積為主，辮狀三角洲平原亞相是主要的沉積相帶。其中，東坪6井、東坪3井平原分流河道砂體較發(fā)育，層數(shù)多，厚度相對(duì)大，東坪8、東坪2、東坪1井以泥質(zhì)沉積為主，砂體層數(shù)少，厚度較薄。下干柴溝組上段東坪地區(qū)主要為遠(yuǎn)源緩坡型辮狀三角洲前緣—濱淺湖沉積體系，以濱淺湖亞相沉積為主(圖3c)。三角洲前緣砂體和濱淺湖灘壩砂體均是良好的儲(chǔ)集砂體。東坪1、東坪2為平原亞相沉積，向上變?yōu)闉I淺湖亞相沉積[9]。

圖3 東坪地區(qū)沉積相平面分布

3 巖石學(xué)特征

受沉積環(huán)境控制，東坪地區(qū)路樂(lè)河組儲(chǔ)層巖性粒度粗，主要由中礫—中粗砂巖組成，成分主要為巖屑砂巖，巖屑以變質(zhì)巖和碳酸鹽巖為主，巖石類型分布不穩(wěn)定，成分成熟度較低，粒度分選性差，棱角—次棱角狀，碎屑顆粒接觸關(guān)系為線—點(diǎn)式、漂浮式接觸，雜基含量相對(duì)較高，巖石膠結(jié)類型以壓嵌—孔隙型或基底型為主。

下干柴溝組儲(chǔ)層巖性較細(xì)，主要為中—極細(xì)砂巖組成，成分主要以長(zhǎng)石巖屑細(xì)砂巖為主，巖屑以變質(zhì)巖和碳酸鹽為主，巖石類型分布比較穩(wěn)定，成分成熟度為中等—低，粒度分選性好，磨圓度為次棱角—次圓狀，碎屑顆粒接觸關(guān)系以點(diǎn)式為主，雜基含量少，巖石膠結(jié)類型以孔隙型為主[10]。

4 儲(chǔ)層特征

4.1 儲(chǔ)集空間類型

路樂(lè)河組礫巖儲(chǔ)層孔隙不發(fā)育，總量相對(duì)較少且分布極不均勻，孔隙連通性極差。次生孔占71.6%，原生粒間孔隙和微裂縫分別占14%左右，孔隙類型主要為粒內(nèi)溶蝕孔隙，少量的粒間孔隙和貼?？p。

下干柴溝組儲(chǔ)層砂巖中的孔隙十分發(fā)育，孔隙總量多且分布均勻，孔隙連通性好。儲(chǔ)集空間類型原生粒間孔隙所占比例約為78.7%，次生孔隙占21.1%，孔隙類型主要為原生粒間孔隙、溶蝕擴(kuò)大粒間孔隙、鑄?？紫丁⒘?nèi)溶蝕孔隙和粒內(nèi)縫等。

4.2 物性特征

巖心物性分析資料統(tǒng)計(jì)表明(表1)，東坪鼻隆下干柴溝組細(xì)砂巖儲(chǔ)層物性最好，平均孔隙度為26.5%，平均滲透率達(dá) 463.00 ×10－3μm2，粉細(xì)砂巖儲(chǔ)層平均孔隙度為17.1%，平均滲透率僅2.00×10－3μm2，為中孔、中低滲儲(chǔ)層。路樂(lè)河組礫巖儲(chǔ)層因雜基含量和壓實(shí)作用的影響導(dǎo)致較致密，孔隙度一般不超過(guò)10%，平均為6%，滲透率不超過(guò)10.00 ×10－3μm2，平均為0.56 ×10－3μm2，為特低孔、特低滲儲(chǔ)層。

表1 東坪地區(qū)儲(chǔ)層物性

5 儲(chǔ)層控制因素分析

5.1 沉積作用對(duì)儲(chǔ)層的控制

東坪地區(qū)儲(chǔ)層物性受原始沉積作用控制明顯，路樂(lè)河組礫巖儲(chǔ)層物性受雜基含量影響較大。如東坪6井屬于沖積扇扇中—扇緣沉積，儲(chǔ)層物性相對(duì)較差;由北向盆地內(nèi)碎屑顆粒粒度相對(duì)變小、厚度逐漸減薄，礫巖中泥質(zhì)雜基含量可能減少;而東坪1、東坪3井屬于沖積扇扇緣主體沉積，儲(chǔ)層物性相對(duì)較好。下干柴溝組砂巖儲(chǔ)層物性跟碎屑顆粒的粒徑有一定關(guān)系，東坪3井取心段統(tǒng)計(jì)表明細(xì)砂巖的物性明顯好于粉細(xì)砂巖和粉砂巖[11]。

5.2 成巖作用對(duì)儲(chǔ)層的控制

研究區(qū)主要成巖作用類型有壓實(shí)作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用、交代作用、構(gòu)造作用。

5.2.1 壓實(shí)作用

壓實(shí)作用是該區(qū)砂巖儲(chǔ)層中最普遍、最典型的一種成巖作用，也是導(dǎo)致中深層儲(chǔ)層物性變差的主要因素，壓實(shí)作用損失孔隙平均為16%。其中，路樂(lè)河組較下干柴溝組壓實(shí)作用強(qiáng)，為中等—強(qiáng)壓實(shí)，表現(xiàn)為顆粒間接觸強(qiáng)度或填集密度增加，顆粒排列趨于緊密或具方向性，雜基具有明顯的擠壓現(xiàn)象[12]。

5.2.2 膠結(jié)作用

膠結(jié)作用主要發(fā)生于成巖后生階段，在路樂(lè)河組和下干柴溝組均有，是導(dǎo)致本區(qū)儲(chǔ)層物性變差的次要因素。膠結(jié)物主要以碳酸鹽巖膠結(jié)為主，局部以硬石膏為主，多呈連晶狀膠結(jié)。鏡下所見(jiàn)長(zhǎng)石粒內(nèi)溶孔中方解石充填表明方解石膠結(jié)發(fā)生在溶蝕作用之后。

5.2.3 溶蝕作用

下干柴溝組由于埋藏淺，受大氣淡水溶解作用較強(qiáng)，碎屑顆粒間溶蝕擴(kuò)大現(xiàn)象普遍，多見(jiàn)溶蝕鑄模孔。溶蝕作用對(duì)巖石物性的進(jìn)一步改善起著較明顯的作用。顯微鏡下觀察砂巖中溶蝕孔增加的絕對(duì)孔隙度為5% ～8%，主要形成粒間溶蝕擴(kuò)大孔隙、粒內(nèi)溶蝕孔隙和鑄?？紫兜?。

路樂(lè)河組埋藏深，主要受埋藏地層有機(jī)酸溶蝕作用。儲(chǔ)層礫巖中的溶蝕主要見(jiàn)于顆粒內(nèi)所形成的粒內(nèi)溶蝕孔隙，主要是鋁硅酸鹽類礦物的溶蝕，發(fā)育程度較弱，對(duì)巖石的物性改善起著較微弱的作用。溶蝕孔隙增加的絕對(duì)孔隙量一般小于0.5%，主要形成粒內(nèi)溶蝕孔隙或粒內(nèi)縫。

5.2.4 交代作用

本區(qū)的交代作用主要表現(xiàn)為方解石或硬石膏在砂巖中交代少量的碎屑顆粒，主要為鋁硅酸鹽類礦物，其對(duì)砂巖主要是起物質(zhì)元素的遷移或交換作用，對(duì)孔隙的增減只有非常微弱的作用，但對(duì)于溶蝕作用具有促進(jìn)作用。

5.2.5 構(gòu)造作用

除了上述的沉積作用和成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響外，構(gòu)造作用對(duì)儲(chǔ)層也有較大的影響。構(gòu)造斷裂作用所形成的裂縫有利于改善儲(chǔ)集性能[13]，裂縫可溝通孔隙、提高儲(chǔ)層的滲透率，同時(shí)也有利于孔隙水和地下水的活動(dòng)及溶蝕孔隙的發(fā)育，形成統(tǒng)一的孔－縫系統(tǒng)。東坪地區(qū)在晚喜山運(yùn)動(dòng)構(gòu)造定型，在N21末期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，影響范圍大，深大斷裂在活動(dòng)期間可產(chǎn)生大量的次級(jí)斷裂或節(jié)理縫。因此，構(gòu)造作用對(duì)后期的儲(chǔ)層改造有一定影響。

6 結(jié)論

(1)東坪地區(qū)路樂(lè)河組發(fā)育中距離陡坡型沖積扇—辮狀河—辮狀三角洲沉積體系，有利相帶是沖積扇扇中辮狀水道、辮狀河道、三角洲平原分流河道;下干柴溝組下段發(fā)育中遠(yuǎn)距離緩坡型辮狀三角洲—濱淺湖沉積體系，辮狀三角洲平原是有利沉積相帶;下干柴溝組上段發(fā)育遠(yuǎn)源緩坡型辮狀三角洲前緣—濱淺湖沉積體系，三角洲前緣和濱淺湖灘壩是有利沉積相帶。

(2)路樂(lè)河組儲(chǔ)層巖性粒度粗，發(fā)育粒內(nèi)溶蝕孔，少量的粒間孔和粒緣縫，為特低孔、特低滲儲(chǔ)層;下干柴溝組儲(chǔ)層巖性較細(xì)，發(fā)育原生粒間孔隙、溶蝕擴(kuò)大粒間孔隙、鑄?？紫?、粒內(nèi)溶蝕孔隙和粒內(nèi)縫等，為中孔、中低滲儲(chǔ)層。

(3)路樂(lè)河組礫巖儲(chǔ)層物性受雜基含量影響較大，下干柴溝組砂巖儲(chǔ)層物性跟碎屑顆粒的粒徑有一定關(guān)系。壓實(shí)作用是本區(qū)儲(chǔ)層物性變差的主要因素，路樂(lè)河組較下干柴溝組壓實(shí)作用強(qiáng)，溶蝕作用對(duì)本區(qū)儲(chǔ)層改善作用明顯。

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