柴達(dá)木盆地英西地區(qū)深部混積巖儲(chǔ)層特征及控制因素

陳登錢，沈曉雙，崔　俊，路艷平，黃　耀

（中國石油青海油田分公司勘探開發(fā)研究院，甘肅敦煌736202）

柴達(dá)木盆地英西地區(qū)深部混積巖儲(chǔ)層特征及控制因素

陳登錢，沈曉雙，崔俊，路艷平，黃耀

（中國石油青海油田分公司勘探開發(fā)研究院，甘肅敦煌736202）

采用張雄華對(duì)混積巖的分類方法，對(duì)柴達(dá)木盆地英西地區(qū)深部儲(chǔ)層混積巖的巖石類型進(jìn)行了劃分，并將其簡化為灰（云）巖、泥巖及砂巖三大類。利用鑄體薄片、全巖分析、核磁共振及孔隙度等資料，對(duì)英西地區(qū)深部混積巖儲(chǔ)層進(jìn)行了綜合分析與研究。該區(qū)儲(chǔ)層巖性復(fù)雜，巖石類型主要為灰（云）巖類，巖石礦物成分包括陸源碎屑、碳酸鹽及黏土礦物。儲(chǔ)層孔隙度為0.58%～8.58%，平均為2.69%；滲透率為0.010～0.501 mD，平均為0.053 mD，具有低孔、低滲特征，孔滲相關(guān)性差。儲(chǔ)集空間以晶間孔、微孔隙和裂縫為主，溶蝕孔不發(fā)育。碳酸鹽含量和儲(chǔ)層裂縫發(fā)育程度是該區(qū)儲(chǔ)層物性的主控因素，壓實(shí)作用對(duì)儲(chǔ)層孔隙度具有一定影響。

混積巖；儲(chǔ)集空間；晶間孔；英西地區(qū)；柴達(dá)木盆地

0　引言

1984年Mount［1］提出了混積巖的概念，用以表述陸源碎屑與碳酸鹽混合沉積的產(chǎn)物?；旌铣练e是一種介于碎屑巖和碳酸鹽巖沉積之間的過渡類型，廣泛發(fā)育于陸相湖泊、海陸過渡帶、陸棚和斜坡等環(huán)境?；旌铣练e形成的沉積物可以是一套巖石的組合，也可以是一套巖層層系的組合［2］。國內(nèi)外對(duì)混積巖的巖石成因和分類看法不一［1-9］。張雄華［5］認(rèn)為混積巖主要是由事件突變混合沉積作用、相緣漸變沉積混合作用、原地沉積混合作用、侵蝕再沉積混合作用以及巖溶穿插再沉積混合作用形成的。

柴達(dá)木盆地西北部深層具有典型的陸相湖泊混合沉積特征。英西地區(qū)位于柴達(dá)木盆地西北部，其深部的下干柴溝組（E3）具有碳酸鹽、黏土和陸源碎屑混合共生的特征［3］。筆者對(duì)該區(qū)混積巖進(jìn)行歸類和命名，并以此為基礎(chǔ)對(duì)混積巖的巖石學(xué)特征、儲(chǔ)層物性、孔隙結(jié)構(gòu)及儲(chǔ)層控制因素等進(jìn)行綜合研究，以期為英西地區(qū)油氣藏的勘探開發(fā)提供借鑒。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

英西地區(qū)位于柴達(dá)木盆地西部坳陷區(qū)獅子溝—英雄嶺構(gòu)造帶的西北端，南與英中地區(qū)油砂山構(gòu)造相接，北至犬牙溝，西到紅柳泉斜坡，東與干柴溝構(gòu)造相接（圖1）。該區(qū)構(gòu)造形態(tài)為一呈南陡北緩的大型弧形背斜，東西長24 km，南北寬7～8 km①姜營海，高發(fā)潤，賈青麗，等.柴達(dá)木盆地英西地區(qū)獅子溝構(gòu)造獅40井鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì).中國石油青海油田分公司勘探開發(fā)研究院，2014.。受獅子溝和獅南斷層的控制，英西地區(qū)發(fā)育淺、中、深共3個(gè)構(gòu)造層［6］。其中，淺層主要在獅子溝滑脫斷層上盤發(fā)育獅子溝和花土溝構(gòu)造，中部以低幅度鞍部連接，在下盤發(fā)育花西背斜構(gòu)造；中、深層受獅子溝和獅南斷層的影響，發(fā)育多個(gè)背斜、斷背斜及斷鼻等構(gòu)造圈閉，埋深為3 500～5 000 m，與淺層獅子溝和花土溝等圈閉高點(diǎn)不一致。

圖1　柴達(dá)木盆地英西地區(qū)構(gòu)造位置Fig.1　Structural location of Yingxi area in Qaidam Basin

2　巖石的分類及命名

Mount［1］采用砂、異化粒、灰泥和泥質(zhì)黏土四端元，結(jié)合立體圖法對(duì)混積巖進(jìn)行了分類，但其分類方法不夠直觀，引用較為困難；楊朝青等［4］采用黏土、陸源碎屑和碳酸鹽三端元對(duì)混積巖進(jìn)行了分類，將碳酸鹽體積分?jǐn)?shù)大于25%且陸源碎屑體積分?jǐn)?shù)大于10%的混合沉積歸為混積巖，并根據(jù)巖石組分的含量及結(jié)構(gòu)，在混積巖之前加前綴進(jìn)行了進(jìn)一步描述；張雄華［5］在楊朝青的三端元分類基礎(chǔ)上，除了將黏土體積分?jǐn)?shù)大于50%的部分稱為黏土巖之外，將碳酸鹽體積分?jǐn)?shù)為5%～95%和陸源碎屑體積分?jǐn)?shù)為5%～95%的混合沉積稱為混積巖，將混積巖分成了4類。

英西地區(qū)獅32斜井113塊X射線衍射全巖分析資料表明，該區(qū)深部儲(chǔ)層巖石礦物類型復(fù)雜，主要包括陸源碎屑、碳酸鹽及大量的自生礦物，具有明顯的混合沉積特征［6］（圖2）。其中，陸源碎屑包括石英、長石及黏土礦物；碳酸鹽的主要礦物成分為白云石、鐵白云石及方解石；自生礦物包含一定量的黃鐵礦和硬石膏。由此表明，研究區(qū)深部儲(chǔ)層沉積環(huán)境為高鹽度的湖泊［10］。

圖2　英西地區(qū)深部儲(chǔ)層礦物組分三角圖Fig.2　Triangular diagram of deep reservoir minerals in Yingxi area

根據(jù)英西地區(qū)混積巖儲(chǔ)層的實(shí)際情況，采用張雄華［5］的分類方法，將該區(qū)混積巖的巖石類型劃分為泥巖、含陸源碎屑-碳酸鹽混積巖、陸源碎屑質(zhì)-碳酸鹽混積巖、含碳酸鹽-陸源碎屑混積巖及碳酸鹽質(zhì)-陸源碎屑混積巖，并根據(jù)石油天然氣行業(yè)巖石薄片鑒定標(biāo)準(zhǔn)［11］，將這些巖石類型簡化為灰（云）巖、泥巖和砂巖三大類（表1）。

表1　英西地區(qū)混積巖分類及命名Table 1　The classification of diamictite in Yingxi area

根據(jù)英西地區(qū)136塊巖石薄片鑒定資料分析，灰（云）巖類出現(xiàn)的頻率最高，為67.40%，泥巖類次之，為25.19%，砂巖類出現(xiàn)的頻率最低，為7.41%（表2）。

表2　英西地區(qū)混積巖巖石類型分布頻率Table 2　Distribution frequency of the rock types of diamictite in Yingxi area

3　巖石學(xué)特征

3.1灰（云）巖類

研究區(qū)深部灰（云）巖是分布最廣的巖石類型，顏色以灰色為主，多與粉砂和內(nèi)碎屑等呈互層型混合及組構(gòu)型混合［2］。其巖石類型復(fù)雜多樣，主要包括泥質(zhì)泥晶灰（云）巖、砂質(zhì)泥晶灰（云）巖及顆粒灰（云）巖等，巖石中普遍含硬石膏（表3、圖版Ⅰ-1～Ⅰ-3）。

表3　英西地區(qū)碳酸鹽類巖石類型分布頻率Table 3　Distribution frequency of the rock types of carbonate in Yingxi area

3.2泥巖類

研究區(qū)深部泥巖多為灰色，富含灰（云）質(zhì)，多與粉砂和極細(xì)砂呈互層型混合及組構(gòu)型混合［2］。其巖石類型復(fù)雜多樣，有8種之多（表4），最常見的有灰（云）質(zhì)泥巖、含砂灰（云）質(zhì)泥巖及含灰（云）砂質(zhì)泥巖等。多具有水平層理，巖石中普遍含硬石膏（圖版Ⅰ-4～Ⅰ-6）。

表4　英西地區(qū)泥巖類巖石類型分布頻率Table 4　Distribution frequency of the rock types of mudstone in Yingxi area

3.3砂巖類

研究區(qū)深部砂巖出現(xiàn)頻率不高，巖石類型以不等粒砂巖及極細(xì)粒砂巖為主，顆粒磨圓度差，膠結(jié)物多為方解石和硬石膏。其中，方解石含量較高，體積分?jǐn)?shù)普遍大于10%，硬石膏在個(gè)別樣品中以結(jié)核的形式存在（圖版Ⅰ-7～Ⅰ-9）。

4　儲(chǔ)集空間類型

柴達(dá)木盆地英西地區(qū)深部儲(chǔ)層以灰（云）巖為主，巖石顆粒細(xì)，儲(chǔ)層孔喉半徑小。通過對(duì)鑄體薄片和掃描電鏡資料的分析，研究區(qū)儲(chǔ)集空間類型以晶間孔、微孔隙及裂縫［10］為主，溶蝕孔不發(fā)育。

4.1晶間孔和微孔隙

研究區(qū)灰（云）巖類巖石中晶間孔較發(fā)育，巖石中的碳酸鹽晶體相互支撐，形成了晶間孔，孔隙直徑約1 μm。在黏土礦物含量高的泥巖類儲(chǔ)層中，黏土礦物與碳酸鹽晶體混雜，并充填于碳酸鹽晶粒間，形成了微孔隙。伊利石、伊/蒙混層等片狀礦物定向排列，形成了片狀孔喉［12］。與晶間孔相比，微孔隙孔徑更小，一般小于1 μm（圖版Ⅱ-1～Ⅱ-4）。

4.2裂縫

研究區(qū)深部儲(chǔ)層裂縫發(fā)育，且連續(xù)性好。裂縫可分早、晚2期：早期以拉張作用形成的張裂縫為主，被方解石和硬石膏充填；晚期以構(gòu)造擠壓形成的剪切裂縫為主，充填不充分，再加上高壓流體的溶蝕改造，對(duì)儲(chǔ)層基質(zhì)孔隙起到了很好的溝通作用。巖石鑄體薄片分析也顯示為2期裂縫，早期全充填，晚期充填程度弱（圖版Ⅱ-5～Ⅱ-8）。巖心及測井資料分析表明，研究區(qū)裂縫發(fā)育程度主要受構(gòu)造控制，裂縫在背斜核部比在兩翼發(fā)育，大斷裂附近裂縫也較發(fā)育；裂縫發(fā)育程度也受巖性控制，巖石中碳酸鹽等脆性礦物含量高，則裂縫較發(fā)育。

4.3溶蝕孔

英西地區(qū)溶蝕孔發(fā)育程度弱，這與該區(qū)為咸化湖盆沉積有關(guān)。咸化湖盆地層水礦化度高，研究區(qū)深部地層水礦化度高達(dá)3×105 mg/l，且成巖過程中以膠結(jié)作用為主，溶蝕作用弱（圖版Ⅱ-9～Ⅱ-12）。

5　儲(chǔ)層物性特征

5.1物性特征

根據(jù)獅32斜井98個(gè)樣品的孔隙度和核磁滲透率分析數(shù)據(jù)（表5）統(tǒng)計(jì)，英西地區(qū)深部儲(chǔ)層孔隙度為0.58%～8.58%，平均為2.69%，主要為1%～4%；滲透率為0.010～0.501 mD，平均為0.053 mD，主要為0.01～0.05mD，具有低孔、低滲特征。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，灰（云）巖、泥巖及砂巖孔隙度相差不大，但泥巖相對(duì)滲透率略高，這與泥巖中易發(fā)育層間縫相關(guān)［13］。就該區(qū)儲(chǔ)層巖性來說，泥巖含量較少，因此，灰（云）巖是該區(qū)主要的儲(chǔ)層巖石類型。

表5　英西地區(qū)深部儲(chǔ)層物性參數(shù)Table 5　Physical property parameters of deep reservoirs in Yingxi area

5.2孔滲關(guān)系

根據(jù)英西地區(qū)獅32斜井358塊樣品孔隙度及核磁滲透率分析，得出該區(qū)深部儲(chǔ)層孔隙度與滲透率關(guān)系圖（圖3）。從圖3可看出，孔隙度與滲透率相關(guān)性較差，隨著孔隙度的增大，滲透率并沒有出現(xiàn)明顯的變化，這與該區(qū)儲(chǔ)層以微孔隙和裂縫為主的儲(chǔ)集空間有關(guān)。

圖3　英西地區(qū)深部儲(chǔ)層孔隙度與滲透率關(guān)系Fig.3　Relationship between porosity and permeability of deep reservoirs in Yingxi area

6　儲(chǔ)層物性控制因素

英西地區(qū)深部儲(chǔ)層為柴達(dá)木盆地西部地區(qū)的沉積中心之一，整體上處于半深湖—深湖沉積環(huán)境［3］，沉積了巨厚的灰（云）巖和泥巖，陸源粗碎屑含量低，且?guī)r石礦物成分中碳酸鹽含量較高。因此，該區(qū)儲(chǔ)層物性主要受碳酸鹽含量和裂縫發(fā)育程度的控制，壓實(shí)作用對(duì)儲(chǔ)層孔隙度具有一定的影響。

6.1碳酸鹽含量

通過對(duì)獅32斜井全巖分析資料及孔隙度資料的對(duì)比可以看出，研究區(qū)孔隙度受白云石的控制非常明顯。隨著白云石含量的增加，孔隙度有較為明顯的提高［圖4（a）］，這與白云石化形成的晶間孔有關(guān)［14-16］；與白云石相反，隨著方解石含量的增加，孔隙度有減小的趨勢［圖4（b）］。

圖4　英西地區(qū)深部儲(chǔ)層孔隙度與碳酸鹽含量關(guān)系Fig.4　Relationship between porosity and carbonate content in Yingxi area

6.2裂縫發(fā)育程度

英西地區(qū)深部儲(chǔ)層裂縫發(fā)育。一方面，裂縫溝通了儲(chǔ)層基質(zhì)晶間孔和微孔隙，極大地改善了儲(chǔ)層的滲流能力；另一方面，裂縫的形成進(jìn)一步促進(jìn)了儲(chǔ)層溶蝕作用的發(fā)生，提高了儲(chǔ)層基質(zhì)孔隙度。鉆探證實(shí)該區(qū)儲(chǔ)層裂縫發(fā)育程度與油氣顯示密切相關(guān)。

6.3壓實(shí)作用

由于研究區(qū)儲(chǔ)層埋藏較深，巖石顆粒細(xì)小，灰（云）質(zhì)成分較多，石英和長石等剛性顆粒少，在壓實(shí)作用的影響下，儲(chǔ)層巖石孔隙度較小［17］。根據(jù)英西地區(qū)獅32斜井358塊樣品孔隙度及核磁滲透率資料分析，儲(chǔ)層埋藏深度與孔隙度呈一定的正相關(guān)關(guān)系：隨著埋深的增加，孔隙度降低較為明顯，而對(duì)滲透率的影響則較小（圖5）。這是因?yàn)檠芯繀^(qū)主要的孔隙類型為晶間孔和微孔隙，儲(chǔ)層滲流能力受裂縫發(fā)育程度控制。

圖5　英西地區(qū)儲(chǔ)層物性與埋藏深度關(guān)系Fig.5　Relationship between burial depth and reservoir properties in Yingxi area

7　結(jié)論

（1）采用張雄華的分類方法，根據(jù)英西地區(qū)的實(shí)際情況，將該區(qū)儲(chǔ)層巖石類型劃分為灰（云）巖、泥巖及砂巖三大類，其中灰（云）巖為主要的巖石類型。

（2）英西地區(qū)儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間以晶間孔、微孔隙及裂縫為主，溶蝕孔不發(fā)育。裂縫發(fā)育程度主要受構(gòu)造控制，裂縫在背斜核部比在兩翼發(fā)育，大斷裂附近裂縫也較發(fā)育；裂縫發(fā)育程度也受巖性控制，巖石中碳酸鹽等脆性礦物含量高，則裂縫較發(fā)育。

（3）英西地區(qū)深部儲(chǔ)層孔隙度主要為1%～4%，平均為2.69%；滲透率主要為0.01～0.05 mD，平均0.053 mD，具有低孔、低滲特征，孔滲相關(guān)性差。

（4）儲(chǔ)層碳酸鹽含量和裂縫發(fā)育程度是英西地區(qū)儲(chǔ)層物性的主要控制因素，壓實(shí)作用對(duì)孔隙度也具有一定的影響。

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圖版Ⅰ

圖版Ⅰ說明：柴達(dá)木盆地英西地區(qū)深部儲(chǔ)層混積巖微觀沉積特征。1.顆?；遥ㄔ疲r，獅32斜井，4 141.71 m，×100，正交偏光，薄片；2.泥晶灰（云）巖，獅32斜井，4 062.50 m，×200，單偏光；3.泥質(zhì)泥晶灰?guī)r，獅32斜井，4 112.18 m，×100，正交偏光，薄片；4.含膏灰（云）質(zhì)泥巖，獅32斜井，4 054.80 m，×100，正交偏光，薄片；5.含灰（云）粉砂質(zhì)泥巖，粉砂巖與泥巖互層，獅32斜井，4 060.60 m，×25，正交偏光，薄片；6.灰（云）質(zhì)泥巖，粉砂及少量內(nèi)碎屑均勻分布，獅32斜井，4 063.35 m，×100，正交偏光，薄片；7.含灰極細(xì)粒長石砂巖，獅32斜井，4 103.73 m，×100，單偏光，薄片；8.含泥灰質(zhì)含內(nèi)碎屑不等粒長石巖屑砂巖，獅32斜井，4 111.43 m，×100，單偏光，薄片；9.含灰不等粒巖屑長石砂巖，獅32斜井，4 111.73 m，× 100，單偏光，薄片

圖版Ⅱ

圖版Ⅱ說明：柴達(dá)木盆地英西地區(qū)深部儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型。1.白云石晶間孔，獅32斜井，4 139.63 m，×3 763，SEM；2.白云石晶間孔，獅25井，4 150.00 m，×4 014，SEM；3.泥巖微孔隙，獅32斜井，4 150.82 m，×3 000，SEM；4.白云石晶間孔，獅32斜井，4 143.81 m，×18 920，SEM；5.泥質(zhì)泥晶灰?guī)r裂縫，獅32斜井，4 122.80 m，×50，單偏光，藍(lán)色鑄體；6.裂縫，獅23井，4 011.00 m，巖心照片；7.方解石全充填裂縫，獅新28井，4 167.50 m，巖心照片；8.灰（云）巖微裂縫內(nèi)含油，獅23井，4 021.00 m，×100，熒光薄片；9.泥質(zhì)泥晶灰（云）巖溶蝕孔，獅32斜井，4 125.59 m，×100，單偏光，藍(lán)色鑄體；10.泥晶灰（云）巖溶蝕孔，獅新28井，4 168.50 m，×200，單偏光，藍(lán)色鑄體；11.溶蝕孔洞，獅32斜井，4 105.00 m，巖心照片；12.方解石顆粒內(nèi)溶蝕孔及微裂縫，獅32斜井，4 111.30 m，×3 015，SEM

（本文編輯：王會(huì)玲）

Reservoir characteristics and controlling factors of deep diamictite in Yingxi area，Qaidam Basin

Chen Dengqian，Shen Xiaoshuang，Cui Jun，Lu Yanping，Huang Yao
（Research Institute of Exploration and Development，PertoChina Qinghai Oilfield Company，Dunhuang 736202，Gansu，China）

Based on the classification method of diamictite proposed by Zhang Xionghua，the lithology of deep diamictite in Yingxi area of Qaidam Basin was classified simply into three types:carbonatite，mudstone and sandstone. The data of thin section，whole rock mineral analysis，nuclear magnetic resonance and core porosity were used to study the reservoir characteristics of deep diamictite in Yingxi area.The main rock type of the reservoir is micrite limestone（dolomite），and the minerals include terrigenous minerals，carbonate minerals and clay minerals.The porosity ranges from 0.58%to 8.58%，with the average value of 2.69%，and the permeability ranges from 0.010 mD to 0.501 mD，with the average value of 0.053 mD.The reservoir has the characteristics of low porosity and low permeability，and the correlation between the two parameters is poor.The reservoir spaces mainly include intergranular pores and fractures，with fewer dissolved pores.The content of carbonate minerals and compaction are the main controlling factors for reservoir properties.

diamictite；reservoir space；intergranular pore；Yingxi area；QaidamBasin

TE122.2+3

A

1673-8926（2015）05-0211-07

2015-05-11；

2015-07-25

中國石油青海油田分公司勘探開發(fā)研究院外協(xié)項(xiàng)目“英西地區(qū)鹽巖分布及控藏因素研究”（編號(hào)：研究院2014-技術(shù)-勘探-03）資助

陳登錢（1974-），女，高級(jí)工程師，主要從事薄片鑒定與沉積儲(chǔ)層方面的研究工作。地址：（736202）甘肅省敦煌市七里鎮(zhèn)躍進(jìn)小區(qū)6號(hào)樓。E-mail：cdqqh@petrochina.com.cn。