柴達木東坪地區下第三系儲層特征與控制因素

黃建紅，張 沖，吳顏雄，譚靖儇，李 波

(1.成都理工大學，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

柴達木盆地是中國四大氣區之一，是國家油氣資源勘探開發的重要戰略基地。自1954年開展油氣勘探以來，已在盆地北緣侏羅系和第三系、西部第三系、東部第四系發現了豐富的油氣資源，目前共發現中小型油氣田25 個[1－3]。

東坪地區位于柴達木盆地西北區阿爾金山前東段，該區平均海拔為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，該井在基巖風化殼段壓裂試氣，6 mm油嘴，日產氣達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，日產氣為41129 m3/d，東坪3井E32層段的試氣成功證實了下干柴溝組具備良好的含油氣性。

東坪地區以侏羅系烴源巖為基礎，通過斷裂縱向疏導，不整合、優質砂體橫向疏導匯聚成藏，通過三維地震資料精細解釋，該區圈閉落實可靠。然而，由于受阿爾金斷裂及古地形的影響，且目前鉆井數較少，準確預測沉積相帶及有效儲層具有一定難度。為此，基于現有鉆井巖心、錄井和分析化驗資料對該區的沉積儲層開展詳細研究，明確有利于油氣富集的沉積相和儲層帶，為日后勘探工作奠定基礎。

1 區域地質概況

東坪構造整體上屬于鼻隆構造，鼻隆發育多種類型的有利圈閉，包括構造圈閉(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，該區上下各層構造形態基本一致[4－6]。東坪1井區處于整個鼻隆的低斷隆，受反向斷層的控制形成斷鼻構造，高部位為斷背斜構造;東坪3井區為鼻隆高斷階受小斷層影響形成的背斜構造，構造繼承性強。區內發育基巖風化殼、侏羅系、下第三系和上第三系地層，其中東坪鼻隆發育新生代第三系地層，主要包括路樂河組(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)地層在區內多遭受剝蝕，地層總厚度為1000～8000 m，整體向山前抬升減薄。目前已經發現基巖風化殼、E1+2、E31、E32等4套含氣層系，本文主要針對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，結合其他資料將阿爾金東段物源體系下干柴溝組時期進一步細分為3個主要的分支物源(圖1)。西部月牙山地區為近源的陡坡沉積，重礦物組合為石榴石—綠簾石—角閃石，以不穩定或中等穩定礦物組合為特征;中部尖頂山、東坪地區為中遠距離搬運沉積，重礦物組合為石榴石—白鈦礦—鋯石—簾石，以穩定的礦物組合為特征;東部的牛東、昆特依地區為近源陡坡沉積，重礦物組合為石榴石—綠簾石—角閃石—硅灰石，以不穩定或中等穩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

結合該區探井的巖相組合特征，認為阿爾金東段地區下干柴溝組時期發育3大沉積體系:西部月牙山地區發育近源陡坡沖積扇—扇三角洲—湖泊沉積體系;中部東坪鼻隆發育中遠源緩坡沖積扇—辮狀河—辮狀三角洲—湖泊沉積體系;東部牛東、昆特依地區發育近源陡坡的沖積扇—扇三角洲—湖泊沉積體系。

2.2 巖心沉積構造特征

通過對東坪6井和東坪1井路樂河組取心段觀察，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，偶見水道充填—沖刷特征，巖性為中礫巖、細礫巖、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氧化環境沉積物。綜合分析認為，取心段靠近物源區為沖積扇扇中辮狀水道沉積微相，遠離物源區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—細砂巖，正粒序，發育交錯層理(圖2b)，見明顯沖刷面，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沉積。

圖2 東坪地區巖心照片

2.3 沉積相分布特征

東坪鼻隆侏羅系時期為古隆起帶，無沉積區;至路樂河組沉積時期，盆地處于干旱強氧化沉積環境，物源供給充足，沉積體系延展穩定，東坪鼻隆發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，儲集砂體在東坪2井逐漸尖滅，層數變少，厚度變薄，粒度變細。下干柴溝組下段沉積時期，盆地處于干旱氧化沉積環境，此時東坪地區主要發育中遠距離緩坡型辮狀三角洲沉積體系(圖3a)。有利儲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育，層數多，厚度相對大，東坪8、東坪2、東坪1井以泥質沉積為主，砂體層數少，厚度較薄。下干柴溝組上段東坪地區主要為遠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集砂體。東坪1、東坪2為平原亞相沉積，向上變為濱淺湖亞相沉積[9]。

圖3 東坪地區沉積相平面分布

3 巖石學特征

受沉積環境控制，東坪地區路樂河組儲層巖性粒度粗，主要由中礫—中粗砂巖組成，成分主要為巖屑砂巖，巖屑以變質巖和碳酸鹽巖為主，巖石類型分布不穩定，成分成熟度較低，粒度分選性差，棱角—次棱角狀，碎屑顆粒接觸關系為線—點式、漂浮式接觸，雜基含量相對較高，巖石膠結類型以壓嵌—孔隙型或基底型為主。

下干柴溝組儲層巖性較細，主要為中—極細砂巖組成，成分主要以長石巖屑細砂巖為主，巖屑以變質巖和碳酸鹽為主，巖石類型分布比較穩定，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，碎屑顆粒接觸關系以點式為主，雜基含量少，巖石膠結類型以孔隙型為主[10]。

4 儲層特征

4.1 儲集空間類型

路樂河組礫巖儲層孔隙不發育，總量相對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溶蝕孔隙，少量的粒間孔隙和貼?？p。

下干柴溝組儲層砂巖中的孔隙十分發育，孔隙總量多且分布均勻，孔隙連通性好。儲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、溶蝕擴大粒間孔隙、鑄模孔隙、粒內溶蝕孔隙和粒內縫等。

4.2 物性特征

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

表1 東坪地區儲層物性

5 儲層控制因素分析

5.1 沉積作用對儲層的控制

東坪地區儲層物性受原始沉積作用控制明顯，路樂河組礫巖儲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，儲層物性相對較差;由北向盆地內碎屑顆粒粒度相對變小、厚度逐漸減薄，礫巖中泥質雜基含量可能減少;而東坪1、東坪3井屬于沖積扇扇緣主體沉積，儲層物性相對較好。下干柴溝組砂巖儲層物性跟碎屑顆粒的粒徑有一定關系，東坪3井取心段統計表明細砂巖的物性明顯好于粉細砂巖和粉砂巖[11]。

5.2 成巖作用對儲層的控制

研究區主要成巖作用類型有壓實作用、膠結作用、溶蝕作用、交代作用、構造作用。

5.2.1 壓實作用

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

5.2.2 膠結作用

膠結作用主要發生于成巖后生階段，在路樂河組和下干柴溝組均有，是導致本區儲層物性變差的次要因素。膠結物主要以碳酸鹽巖膠結為主，局部以硬石膏為主，多呈連晶狀膠結。鏡下所見長石粒內溶孔中方解石充填表明方解石膠結發生在溶蝕作用之后。

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，碎屑顆粒間溶蝕擴大現象普遍，多見溶蝕鑄模孔。溶蝕作用對巖石物性的進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孔隙度為5% ～8%，主要形成粒間溶蝕擴大孔隙、粒內溶蝕孔隙和鑄模孔隙等。

路樂河組埋藏深，主要受埋藏地層有機酸溶蝕作用。儲層礫巖中的溶蝕主要見于顆粒內所形成的粒內溶蝕孔隙，主要是鋁硅酸鹽類礦物的溶蝕，發育程度較弱，對巖石的物性改善起著較微弱的作用。溶蝕孔隙增加的絕對孔隙量一般小于0.5%，主要形成粒內溶蝕孔隙或粒內縫。

5.2.4 交代作用

本區的交代作用主要表現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，其對砂巖主要是起物質元素的遷移或交換作用，對孔隙的增減只有非常微弱的作用，但對于溶蝕作用具有促進作用。

5.2.5 構造作用

除了上述的沉積作用和成巖作用對儲層物性的影響外，構造作用對儲層也有較大的影響。構造斷裂作用所形成的裂縫有利于改善儲集性能[13]，裂縫可溝通孔隙、提高儲層的滲透率，同時也有利于孔隙水和地下水的活動及溶蝕孔隙的發育，形成統一的孔－縫系統。東坪地區在晚喜山運動構造定型，在N21末期構造運動強烈，影響范圍大，深大斷裂在活動期間可產生大量的次級斷裂或節理縫。因此，構造作用對后期的儲層改造有一定影響。

6 結論

(1)東坪地區路樂河組發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;下干柴溝組下段發育中遠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;下干柴溝組上段發育遠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)路樂河組儲層巖性粒度粗，發育粒內溶蝕孔，少量的粒間孔和粒緣縫，為特低孔、特低滲儲層;下干柴溝組儲層巖性較細，發育原生粒間孔隙、溶蝕擴大粒間孔隙、鑄?？紫?、粒內溶蝕孔隙和粒內縫等，為中孔、中低滲儲層。

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

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