柴達木盆地阿爾金山前基巖氣藏成藏條件分析

孫秀建，閻存鳳，張永庶，馬 峰，黃成剛

(1.中油勘探開發研究院西北分院，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研究。研究表明，阿爾金山前發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，侏羅系生烴凹陷內形成的天然氣通過斷裂—不整合輸導體系向基巖儲層運聚并成藏；阿爾金山前具備形成大型基巖氣藏的地質條件，是柴達木盆地重要的油氣勘探領域。

阿爾金山前；基巖氣藏；成藏條件；柴達木盆地

引 言

近年來，隨著國內外基巖油氣藏勘探方法和技術的不斷進步[1-7]，基巖作為柴達木盆地油氣勘探的兼探層系，在昆北、馬仙等區帶，先后獲得不同程度的發現，具有較大的勘探潛力。本文通過開展柴達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、成藏規律等研究的基礎上，指出阿爾金山前基巖具備形成大規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部署的東坪1井，完鉆后試氣獲得高產工業氣流，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木盆地油氣勘探的重要接替領域。

1 阿爾金山前基巖基本地質特征

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雜，以東坪地區為例，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；野外露頭調查發現，阿爾金山前基巖主要為早元古代變質巖基底上形成的多期花崗巖侵入，利用特殊測井與常規測井相結合對東坪基巖巖性進行識別，認為其巖性以花崗巖和變質巖為主。

(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深層侵入體巖基或者較小型的侵入體巖株。根據礦物成分，還可以進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，中粒結構為主，一般分布于巖體中心相帶；二長花崗巖晶粒較細，斜長石含量較高，但鉀長石含量仍然占主要地位，中細粒結構為主，一般分布于巖體邊緣相帶。

(2) 變質巖。阿爾金山前發育的變質巖主要是片巖和片麻巖。片麻巖發育較廣泛，通常為中—高級變質作用的產物，具有明顯的片麻狀構造，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 基巖結構分類

通過調研相關文獻[1-7]，結合阿爾金山前基巖實際情況，利用野外、鉆井及特殊測井(ECS、核磁、成像等)與常規測井相結合，初步明確了阿爾金山前基巖結構分類，自上而下劃分為土壤層、殘積層、半風化層、未風化層(未鉆遇)。

1.3 基巖儲層特征

研究認為，阿爾金山前基巖儲層巖性主要為花崗巖和變質巖，這些巖層長期暴露地面，經受風化、剝蝕、淋濾、溶解以及強烈的構造運動作用，失去了原生孔隙的面貌，造成各種溶孔、溶洞、節理、劈理和斷裂等次生孔隙的組合體，增加了儲集性能，非均質性較強，主要發育3類孔隙，分別是基質微孔、溶蝕孔以及裂縫，其中基質微孔在柴達木盆地基巖儲層中首次發現。

(1) 溶蝕孔。溶蝕孔是基巖儲層中不穩定的暗色礦物，受溶蝕作用發生結構改變而形成孔隙；柴達木盆地阿爾金山前基巖普遍較為致密，抗壓實作用較強，其形成的溶蝕孔隙一般較大(圖1)。其成因包括2種：一是有機質成熟過程中釋放出有機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育(圖2)，裂縫的分布、走向等均與構造作用有關。以東坪地區基巖為例，常見的裂縫為高導縫(角度大于50°)，主要是構造成因的天然裂縫，多受控于剪切應力，呈多期次網狀交叉切割，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重要的作用[5，11]。阿爾金山前基巖內幕裂縫的發育與阿爾金斷裂走滑擠壓有關，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，受其活動影響，沿阿爾金斷裂帶，基巖發育多組斷裂和大量裂縫，是裂縫油氣藏發育的有利地質背景。

圖2 阿爾金山前東坪地區裂縫發育特征

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后期溶蝕作用形成的，可稱之為溶蝕縫(圖2b)，沿裂縫發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生溶蝕而形成，尤其是具有短暫淋濾或直接與風化面接觸的層段更容易發生溶蝕作用。

(3) 基質微孔。阿爾金山前基巖孔隙除了溶蝕孔還包括基質微孔，基質微孔主要有2種類型。花崗巖鐵鎂質礦物中的基質微孔和花崗片麻巖中云母片晶間孔。前者大概約數百納米，多數為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處基巖巖石中基質微孔的面孔率為18.4%。大量基質微孔的存在對基巖油氣藏的高產、穩產有一定的作用。

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；以東坪構造以東的坪東—昆特依侏羅系凹陷為例，其有效源巖面積達到3 500 km2，埋深達到3 000～10 000 m。研究表明，其源巖隨埋深增大，產氣量增大，產氣率達到300 m3/t；有機質豐度高，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，其烴源巖經歷了成熟、高成熟—過成熟等演化階段，具有持續生烴、多期充注的特點，為阿爾金山前基巖氣藏的形成提供了充足的氣源。

2.2 持續隆起的古構造背景

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

2.3 良好的油氣運移通道

受阿爾金走滑斷裂活動影響，阿爾金山前發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，除了控制阿爾金山前區域構造和局部凹陷的形成外，對油氣的縱向輸導也起到了關鍵的作用。通過斷裂的活動，將阿爾金山前古隆起區的基巖儲層和生烴凹陷區內的源巖側接，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育大量裂縫及溶孔，彼此連通形成輸導網絡，成為油氣側向運移的優勢通道；基底斷裂與基巖頂面不整合面構成了優越的輸導體系[8-11]，利于油氣向古構造上的基巖儲層聚集成藏。目前已發現的東坪基巖氣藏主要沿坪東斷裂分布。

2.4 發育裂縫+孔隙的雙重介質儲集空間

阿爾金山前基巖長期受風化淋濾作用及構造活動影響，裂縫非常發育，同時存在大量溶蝕孔隙及基質微孔，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。受柴達木盆地古近紀咸化環境影響，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，如東坪地區的東坪103井，其基巖頂部發育的風化層厚度約為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育的沖積扇—扇三角洲沉積，泥質含量高，物性普遍較差，成為基巖氣藏儲層段的良好區域蓋層；阿爾金山前基巖頂部發育的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、片麻巖巖體構成的構造氣藏，多因素聯合控制了東坪地區基巖氣藏的成藏和富集。東坪構造緊鄰坪東侏羅系生烴洼陷，基巖氣藏儲層與源巖側接，坪東斷裂直接溝通了東坪構造與深部生烴凹陷，基巖儲集空間為裂縫、溶孔及基質微孔，具有雙重儲集空間，多期次斷裂活動控制了基巖裂縫發育帶的分布及溶蝕孔的發育程度，受古近紀咸化環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。氣藏內部受裂縫分布、巖性變化及儲層非均質影響[11]，表現出非均一性，表現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。

通過對東坪基巖氣藏的精細研究，總結得到了阿爾金山前基巖氣藏成藏模式：基巖儲層與優質源巖側接；深大斷裂與裂縫網絡形成疏導；風化淋濾作用形成的微孔、溶孔及裂縫構成雙重孔隙介質；頂部鈣質膠結的風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 論

(1) 柴達木盆地阿爾金山前古生代變質巖和海西期花崗巖的復合剛性基底，受多期構造運動及長期風化淋濾作用影響，發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，盆緣發育的基底斷裂及區域不整合組成輸導體系，有利于侏羅系生烴洼陷內的天然氣運移到基巖儲層內聚集成藏。

(3) 阿爾金山前基巖氣藏的發現，開辟了柴達木盆地油氣勘探新的接替領域，落實了盆地今后幾年油氣勘探的主要接替區，對柴達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“柴達木盆地建設千萬噸油氣田綜合配套技術研究”(2011E-03)；國家重大科技專項“前陸盆地油氣成藏規律、關鍵技術及目標評價”(2011ZX05003)

孫秀建(1980-)，男，工程師，2002年畢業于西北大學石油地質專業，2006年畢業于中科院蘭州地質所儲層沉積學專業，獲碩士學位，現主要從事石油地質方面綜合研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.01.016

TE122.3

A

1006-6535(2015)01-0075-04