孫秀建，閻存鳳，張永庶，馬 峰，黃成剛

(1.中油勘探開發(fā)研究院西北分院，甘肅 蘭州 730020；2.中油青海油田分公司，甘肅 敦煌 736202)

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柴達(dá)木盆地阿爾金山前基巖氣藏成藏條件分析

孫秀建1，閻存鳳1，張永庶2，馬 峰1，黃成剛1

(1.中油勘探開發(fā)研究院西北分院，甘肅 蘭州 730020；2.中油青海油田分公司，甘肅 敦煌 736202)

柴達(dá)木盆地阿爾金山前基巖前期勘探研究程度較低，近幾年對阿爾金山前基巖成藏條件開展系統(tǒng)研究。研究表明，阿爾金山前發(fā)育的基巖儲層具備裂縫加孔隙的雙重儲集空間，下第三系底部致密蓋層為基巖儲層提供了有效的封蓋條件，侏羅系生烴凹陷內(nèi)形成的天然氣通過斷裂—不整合輸導(dǎo)體系向基巖儲層運(yùn)聚并成藏；阿爾金山前具備形成大型基巖氣藏的地質(zhì)條件，是柴達(dá)木盆地重要的油氣勘探領(lǐng)域。

阿爾金山前；基巖氣藏；成藏條件；柴達(dá)木盆地

引 言

近年來，隨著國內(nèi)外基巖油氣藏勘探方法和技術(shù)的不斷進(jìn)步[1-7]，基巖作為柴達(dá)木盆地油氣勘探的兼探層系，在昆北、馬仙等區(qū)帶，先后獲得不同程度的發(fā)現(xiàn)，具有較大的勘探潛力。本文通過開展柴達(dá)木盆地阿爾金山前基巖成藏條件分析，在對阿爾金山前基巖巖性、儲蓋特征、成藏規(guī)律等研究的基礎(chǔ)上，指出阿爾金山前基巖具備形成大規(guī)模天然氣藏的有利條件。2011年，針對基巖氣藏，在阿爾金山前東坪地區(qū)部署的東坪1井，完鉆后試氣獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流，此后相繼在東坪3等井基巖氣藏勘探取得突破，使得阿爾金山前基巖成為今后柴達(dá)木盆地油氣勘探的重要接替領(lǐng)域。

1 阿爾金山前基巖基本地質(zhì)特征

1.1 基巖巖性

研究表明，阿爾金山前基巖的形成及巖性都較復(fù)雜，以東坪地區(qū)為例，基巖鋯石形成年代包括新元古代(形成年齡為837.8±7.1 Ma)、早古生代(形成年齡主要集中在410～420 Ma)、中生代晚三疊世(峰期年齡為229 Ma)3個階段；野外露頭調(diào)查發(fā)現(xiàn)，阿爾金山前基巖主要為早元古代變質(zhì)巖基底上形成的多期花崗巖侵入，利用特殊測井與常規(guī)測井相結(jié)合對東坪基巖巖性進(jìn)行識別，認(rèn)為其巖性以花崗巖和變質(zhì)巖為主。

(1) 花崗巖。阿爾金山前鉆井鉆遇的花崗巖屬于阿爾金山帶東段大型花崗質(zhì)深層侵入體巖基或者較小型的侵入體巖株。根據(jù)礦物成分，還可以進(jìn)一步分為黑云母花崗巖與二長花崗巖等類型。黑云母花崗巖晶粒較粗，鉀長石含量高，中粒結(jié)構(gòu)為主，一般分布于巖體中心相帶；二長花崗巖晶粒較細(xì)，斜長石含量較高，但鉀長石含量仍然占主要地位，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)為主，一般分布于巖體邊緣相帶。

(2) 變質(zhì)巖。阿爾金山前發(fā)育的變質(zhì)巖主要是片巖和片麻巖。片麻巖發(fā)育較廣泛，通常為中—高級變質(zhì)作用的產(chǎn)物，具有明顯的片麻狀構(gòu)造，主要由長石、石英和各種暗色礦物(云母、角閃石、輝石等)組成。

1.2 基巖結(jié)構(gòu)分類

通過調(diào)研相關(guān)文獻(xiàn)[1-7]，結(jié)合阿爾金山前基巖實(shí)際情況，利用野外、鉆井及特殊測井(ECS、核磁、成像等)與常規(guī)測井相結(jié)合，初步明確了阿爾金山前基巖結(jié)構(gòu)分類，自上而下劃分為土壤層、殘積層、半風(fēng)化層、未風(fēng)化層(未鉆遇)。

1.3 基巖儲層特征

研究認(rèn)為，阿爾金山前基巖儲層巖性主要為花崗巖和變質(zhì)巖，這些巖層長期暴露地面，經(jīng)受風(fēng)化、剝蝕、淋濾、溶解以及強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動作用，失去了原生孔隙的面貌，造成各種溶孔、溶洞、節(jié)理、劈理和斷裂等次生孔隙的組合體，增加了儲集性能，非均質(zhì)性較強(qiáng)，主要發(fā)育3類孔隙，分別是基質(zhì)微孔、溶蝕孔以及裂縫，其中基質(zhì)微孔在柴達(dá)木盆地基巖儲層中首次發(fā)現(xiàn)。

(1) 溶蝕孔。溶蝕孔是基巖儲層中不穩(wěn)定的暗色礦物，受溶蝕作用發(fā)生結(jié)構(gòu)改變而形成孔隙；柴達(dá)木盆地阿爾金山前基巖普遍較為致密，抗壓實(shí)作用較強(qiáng)，其形成的溶蝕孔隙一般較大(圖1)。其成因包括2種：一是有機(jī)質(zhì)成熟過程中釋放出有機(jī)酸對基巖易溶組分具有一定溶蝕作用，從而形成溶蝕孔洞；二是由深大斷裂帶來的熱液物質(zhì)引起的溶蝕作用。

(2) 裂縫。從巖心及成像測井上可以看出，阿爾金山前基巖儲層裂縫普遍較為發(fā)育(圖2)，裂縫的分布、走向等均與構(gòu)造作用有關(guān)。以東坪地區(qū)基巖為例，常見的裂縫為高導(dǎo)縫(角度大于50°)，主要是構(gòu)造成因的天然裂縫，多受控于剪切應(yīng)力，呈多期次網(wǎng)狀交叉切割，裂縫開度、延長度不一，在巖體中有較好的橫向上和縱向上的延伸及內(nèi)部的相互溝通，對于改善致密的、低孔低滲的基巖地層物性及滲流性起到至關(guān)重要的作用[5，11]。阿爾金山前基巖內(nèi)幕裂縫的發(fā)育與阿爾金斷裂走滑擠壓有關(guān)，阿爾金斷裂活動具有早喜山期右行、晚喜山期左行斜向擠壓的特點(diǎn)，受其活動影響，沿阿爾金斷裂帶，基巖發(fā)育多組斷裂和大量裂縫，是裂縫油氣藏發(fā)育的有利地質(zhì)背景。

圖2 阿爾金山前東坪地區(qū)裂縫發(fā)育特征

通過偏光顯微鏡觀察，可以將阿爾金山前基巖儲層發(fā)育的裂縫分為2類：一類為未被完全充填的裂縫，存在部分連通的儲集空間，可稱之為原生殘余縫(圖2a)；一類為裂縫充填物經(jīng)后期溶蝕作用形成的，可稱之為溶蝕縫(圖2b)，沿裂縫發(fā)育溶蝕孔洞是阿爾金山前基巖儲層的一個明顯的特征，孔洞為后期成巖過程中沿早期張開裂縫發(fā)生溶蝕而形成，尤其是具有短暫淋濾或直接與風(fēng)化面接觸的層段更容易發(fā)生溶蝕作用。

(3) 基質(zhì)微孔。阿爾金山前基巖孔隙除了溶蝕孔還包括基質(zhì)微孔，基質(zhì)微孔主要有2種類型?；◢弾r鐵鎂質(zhì)礦物中的基質(zhì)微孔和花崗片麻巖中云母片晶間孔。前者大概約數(shù)百納米，多數(shù)為0.2～0.6 μm；后者較大，約為5～7 μm，在巖石中廣泛分布。通過掃描電鏡與圖像分析計算，東坪103井3 244.4 m處基巖巖石中基質(zhì)微孔的面孔率為18.4%。大量基質(zhì)微孔的存在對基巖油氣藏的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)有一定的作用。

2 阿爾金山前基巖氣藏成藏條件分析

2.1 豐富的油氣源條件

阿爾金山前緊鄰柴達(dá)木盆地柴北緣侏羅系主力生烴凹陷，具備豐富的油氣源條件；以東坪構(gòu)造以東的坪東—昆特依侏羅系凹陷為例，其有效源巖面積達(dá)到3 500 km2，埋深達(dá)到3 000～10 000 m。研究表明，其源巖隨埋深增大，產(chǎn)氣量增大，產(chǎn)氣率達(dá)到300 m3/t；有機(jī)質(zhì)豐度高，以Ⅲ型干酪根為主，熱演化程度高，以生氣為主；生烴史研究表明，其烴源巖經(jīng)歷了成熟、高成熟—過成熟等演化階段，具有持續(xù)生烴、多期充注的特點(diǎn)，為阿爾金山前基巖氣藏的形成提供了充足的氣源。

2.2 持續(xù)隆起的古構(gòu)造背景

基巖油氣藏在構(gòu)造上多位于地臺區(qū)的盆地和山間盆地，其形成與隆起或拱起有較大關(guān)系[6]；阿爾金山前持續(xù)發(fā)育大型繼承性古隆起和古斜坡，這些古構(gòu)造與盆地第三系及侏羅系生烴凹陷緊鄰側(cè)接，長期處于油氣運(yùn)聚的指向區(qū)，整體成藏背景良好，利于基巖氣藏的形成。

2.3 良好的油氣運(yùn)移通道

受阿爾金走滑斷裂活動影響，阿爾金山前發(fā)育一系列近南北向的基底斷裂，這些斷裂從山前延伸到生烴凹陷內(nèi)，除了控制阿爾金山前區(qū)域構(gòu)造和局部凹陷的形成外，對油氣的縱向輸導(dǎo)也起到了關(guān)鍵的作用。通過斷裂的活動，將阿爾金山前古隆起區(qū)的基巖儲層和生烴凹陷區(qū)內(nèi)的源巖側(cè)接，形成了大面積的供氣窗；另外，阿爾金山前的基巖頂面不整合面發(fā)育大量裂縫及溶孔，彼此連通形成輸導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，成為油氣側(cè)向運(yùn)移的優(yōu)勢通道；基底斷裂與基巖頂面不整合面構(gòu)成了優(yōu)越的輸導(dǎo)體系[8-11]，利于油氣向古構(gòu)造上的基巖儲層聚集成藏。目前已發(fā)現(xiàn)的東坪基巖氣藏主要沿坪東斷裂分布。

2.4 發(fā)育裂縫+孔隙的雙重介質(zhì)儲集空間

阿爾金山前基巖長期受風(fēng)化淋濾作用及構(gòu)造活動影響，裂縫非常發(fā)育，同時存在大量溶蝕孔隙及基質(zhì)微孔，儲集空間類型為裂縫+孔隙型，孔隙度集中分布在2.0%～7.0%，孔隙度均值為4.5%；滲透率為0.1×10-3～10.0×10-3μm2，平均滲透率為2.63×10-3μm2。裂縫尤其是帶溶蝕的開啟裂縫是主要的滲流通道[11]，另外溶蝕主要是由于裂縫的存在而產(chǎn)生的，裂縫及溶蝕孔同時存在對于改善阿爾金山前基巖的儲滲條件起著重要的作用。

2.5 有利的儲、蓋組合

阿爾金山前基巖氣藏發(fā)育頂部及上覆第三系路樂河組底部2套蓋層，具有“頂封式”蓋層條件，致密蓋層對下覆儲層具有良好的油氣遮擋作用，利于基巖氣藏形成。受柴達(dá)木盆地古近紀(jì)咸化環(huán)境影響，阿爾金山前基巖頂部的原生孔隙被石膏充填，形成了有效的頂部封蓋條件，如東坪地區(qū)的東坪103井，其基巖頂部發(fā)育的風(fēng)化層厚度約為12 m，裂縫及孔隙完全被石膏充填，巖石非常致密，形成了良好的局部蓋層；另外阿爾金山前第三系路樂河組早期大面積發(fā)育的沖積扇—扇三角洲沉積，泥質(zhì)含量高，物性普遍較差，成為基巖氣藏儲層段的良好區(qū)域蓋層；阿爾金山前基巖頂部發(fā)育的2套致密蓋層與基巖氣藏儲層形成了有利的儲蓋組合[12]。

3 阿爾金山前基巖氣藏成藏規(guī)律

阿爾金山前東坪基巖氣藏屬于塊狀花崗巖、片麻巖巖體構(gòu)成的構(gòu)造氣藏，多因素聯(lián)合控制了東坪地區(qū)基巖氣藏的成藏和富集。東坪構(gòu)造緊鄰坪東侏羅系生烴洼陷，基巖氣藏儲層與源巖側(cè)接，坪東斷裂直接溝通了東坪構(gòu)造與深部生烴凹陷，基巖儲集空間為裂縫、溶孔及基質(zhì)微孔，具有雙重儲集空間，多期次斷裂活動控制了基巖裂縫發(fā)育帶的分布及溶蝕孔的發(fā)育程度，受古近紀(jì)咸化環(huán)境影響形成的致密蓋層與基巖儲層組成了良好的儲蓋組合。氣藏內(nèi)部受裂縫分布、巖性變化及儲層非均質(zhì)影響[11]，表現(xiàn)出非均一性，表現(xiàn)在縱向單井剖面上不同井段含氣性差異較大，氣層在橫向上變化較快的特點(diǎn)。

通過對東坪基巖氣藏的精細(xì)研究，總結(jié)得到了阿爾金山前基巖氣藏成藏模式：基巖儲層與優(yōu)質(zhì)源巖側(cè)接；深大斷裂與裂縫網(wǎng)絡(luò)形成疏導(dǎo)；風(fēng)化淋濾作用形成的微孔、溶孔及裂縫構(gòu)成雙重孔隙介質(zhì)；頂部鈣質(zhì)膠結(jié)的風(fēng)化層與第三系底部致密沉積巖形成良好的封蓋條件(圖3)。

4 結(jié) 論

(1) 柴達(dá)木盆地阿爾金山前古生代變質(zhì)巖和海西期花崗巖的復(fù)合剛性基底，受多期構(gòu)造運(yùn)動及長期風(fēng)化淋濾作用影響，發(fā)育厚層連片分布的基巖

圖3 阿爾金山前基巖氣藏成藏模式

儲層，存在裂縫+孔隙的雙重儲集空間。

(2) 受咸化環(huán)境影響形成的致密蓋層為阿爾金山前基巖儲層提供了有效的封蓋條件，盆緣發(fā)育的基底斷裂及區(qū)域不整合組成輸導(dǎo)體系，有利于侏羅系生烴洼陷內(nèi)的天然氣運(yùn)移到基巖儲層內(nèi)聚集成藏。

(3) 阿爾金山前基巖氣藏的發(fā)現(xiàn)，開辟了柴達(dá)木盆地油氣勘探新的接替領(lǐng)域，落實(shí)了盆地今后幾年油氣勘探的主要接替區(qū)，對柴達(dá)木盆地油氣勘探具有重大意義。

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編輯 黃華彪

20140715；改回日期：20141210

中國石油天然氣股份有限公司重大科技專項“柴達(dá)木盆地建設(shè)千萬噸油氣田綜合配套技術(shù)研究”(2011E-03)；國家重大科技專項“前陸盆地油氣成藏規(guī)律、關(guān)鍵技術(shù)及目標(biāo)評價”(2011ZX05003)

孫秀建(1980-)，男，工程師，2002年畢業(yè)于西北大學(xué)石油地質(zhì)專業(yè)，2006年畢業(yè)于中科院蘭州地質(zhì)所儲層沉積學(xué)專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)主要從事石油地質(zhì)方面綜合研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.01.016

TE122.3

A

1006-6535(2015)01-0075-04