準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷二疊系蘆草溝組混積巖成因及其孔隙發(fā)育特征

王 劍，袁 波，劉 金，李 勇，李二庭，馬 聰，張寶真

1.中國石油 新疆油田分公司 實(shí)驗(yàn)檢測研究院，新疆 克拉瑪依 834000；2.新疆頁巖油勘探開發(fā)實(shí)驗(yàn)室，新疆 克拉瑪依 834000；3.西南石油大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610500；4.中國石油 新疆油田分公司 勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000；5.中國石油 新疆油田公司 風(fēng)城作業(yè)區(qū)，新疆 克拉瑪依 834000

MOUNT于1984年首次提出“混合沉積物”這一概念[1]，準(zhǔn)確表述混合沉積過程及其產(chǎn)物。國內(nèi)學(xué)者在1990年提出“混積巖”的概念，其中狹義的混積巖是指陸源碎屑與碳酸鹽組分在同一巖層內(nèi)混積形成的沉積巖，而廣義的混積巖則包括陸源碎屑巖、碳酸鹽巖與同時含有陸源碎屑及碳酸鹽組分的巖石在層間混合沉積而形成的混積層系[2-3]。但混積巖并不包括經(jīng)成巖作用或后期改造而形成的假混合[4]。混合沉積在古代和現(xiàn)今海洋和湖泊等沉積環(huán)境中均廣泛分布[5-6]。眾多學(xué)者對混積巖成因開展過系統(tǒng)研究，并認(rèn)為氣候變化、季節(jié)性河流碎屑物質(zhì)注入、海平面變化、構(gòu)造作用、風(fēng)暴和潮汐作用、生物擾動等作用過程對于混積巖的形成均具有重要意義。而混合沉積的類型包括間斷混合、相混合、原地混合、母源混合等[7-8]。目前混合沉積巖分類多以陸源碎屑、黏土礦物和碳酸鹽類礦物為三端元作為分類依據(jù)[9-10]，但部分學(xué)者選擇以砂、異化粒、灰質(zhì)和泥質(zhì)四端元進(jìn)行分類[11]。近年來，隨著混積巖型儲層油氣勘探的不斷突破，與混積巖相關(guān)的非常規(guī)致密油氣逐漸成為油氣勘探的研究熱點(diǎn)，而針對混積巖儲層的研究對于明確非常規(guī)油氣富集機(jī)理及富集過程具有重要意義[12-15]。

吉木薩爾凹陷蘆草溝組是典型的混積巖型頁巖油儲層，前人針對蘆草溝組儲層巖性、成巖作用、微納米孔隙類型、儲層成因及分類等方面做了大量的研究工作[16-27]，并認(rèn)為該套混積巖儲層形成主要受古氣候、構(gòu)造運(yùn)動、湖平面升降與物源供給控制。目前，混積巖儲層的形成機(jī)理仍存在較大爭議，部分學(xué)者認(rèn)為次生孔隙起決定作用，但部分學(xué)者則堅持儲層質(zhì)量受控于原生孔隙的保存[28-29]。

本次研究運(yùn)用鑄體薄片、掃描電鏡、陰極發(fā)光等實(shí)驗(yàn)測試手段，對吉木薩爾凹陷蘆草溝組混積巖的物質(zhì)組成、類型及成因進(jìn)行精細(xì)研究，在毫米—微米—納米等不同尺度下對儲層孔隙類型進(jìn)行鑒定分析，并參考壓實(shí)模擬實(shí)驗(yàn)成果，闡明蘆草溝組混積巖儲層成因及孔隙發(fā)育的控制因素。

1 研究區(qū)概況

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組厚度等值線圖(a)、連井地震剖面圖(b)及地層綜合柱狀圖(c)

2 混積巖物質(zhì)組成

根據(jù)巖石薄片鑒定、全巖X射線衍射分析、黏土礦物X射線衍射分析及掃描電鏡分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，蘆草溝組混積巖的主要混積端元組分包括陸源長英質(zhì)碎屑、盆地內(nèi)碎屑、火山巖碎屑、碳酸鹽類礦物和黏土礦物。

2.1 陸源長英質(zhì)碎屑

陸源長英質(zhì)碎屑是蘆草溝組混積巖主要的碎屑成分(圖2a,3a-c)。蘆草溝組陸源長英質(zhì)碎屑主要成分為石英和長石，巖屑含量較少，粒級主要集中在粉砂級，其次為細(xì)砂級。石英碎屑主體為棱角狀—次棱角狀結(jié)構(gòu)，反映結(jié)構(gòu)成熟度較差。此外，石英顆粒邊緣多具有“港灣狀”溶蝕特征，表明儲層曾經(jīng)歷過堿性成巖作用過程，使得石英碎屑發(fā)生溶解。而長石碎屑以斜長石為主，多具卡氏雙晶特征。鉀長石含量較斜長石低(圖2a)，但鉀長石在后期成巖埋藏過程中多經(jīng)歷了酸性溶蝕作用，甚至溶蝕徹底而形成鑄?？?。

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組混積巖全巖礦物組成特征(a)及黏土礦物特征(b)

2.2 盆地內(nèi)碎屑

盆地內(nèi)碎屑指在沉積盆地或沉積環(huán)境內(nèi)所形成的碳酸鹽顆粒。蘆草溝組混積巖內(nèi)部盆地內(nèi)碎屑主要成分為白云巖巖屑，單偏光下白云巖巖屑一般呈褐色—褐黑色，具泥晶結(jié)構(gòu)，白云巖巖屑粒度變化范圍較大，從礫屑—粉屑均有分布，主體以細(xì)砂—粉砂級為主，主要發(fā)育于砂屑云巖及云屑砂巖中，主體磨圓呈圓狀—次圓狀，部分具有棱角狀(圖3a,b,d,e)，為湖盆邊緣同沉積期所形成的白云巖經(jīng)過高能水動力破壞，反復(fù)淘洗磨圓，最終沉積形成。

2.3 黏土礦物

蘆草溝組黏土礦物整體含量較低，平均為13.3%(圖2a)，成分以伊/蒙混層和綠/蒙混層為主，含量分別為40.3%和27.6%，而高嶺石含量極少，僅占0.5%(圖2b)。伊/蒙混層比值分布范圍較大，主要介于70%～100%之間，平均為56.7%，而綠/蒙混層比值主要介于20%～40%。蘆草溝組黏土礦物來源主要有3種，分別為機(jī)械沉積成因、火山物質(zhì)蝕變成因和孔隙水結(jié)晶成因，其中機(jī)械成因的黏土礦物以不規(guī)則狀的伊/蒙混層礦物為主，主要發(fā)育于泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖中；火山物質(zhì)蝕變成因的黏土礦物主要為綠/蒙混層礦物和伊/蒙混層礦物，但伊/蒙混層礦物中Fe、Mg比例較高；而孔隙水結(jié)晶成因的黏土礦物主要為蜂巢狀伊/蒙混層礦物，并主要發(fā)育于長石溶蝕孔隙中。

2.4 火山碎屑

蘆草溝組儲層火山碎屑物質(zhì)含量主要在0～25%之間，少數(shù)可達(dá)75%以上，一般呈紋層狀和分散狀存在，以基性的玻屑、長石和石英晶屑組分為主，為季風(fēng)或水流攜帶中基性火山物質(zhì)在湖盆中沉積形成。長石晶屑以具雙晶的鈉長石為主，較為干凈，顆粒較小(圖3a)；石英晶屑較為干凈，以斑晶形態(tài)分布于火山灰中或存在于巖屑中，這與具有一定的磨圓的陸源石英碎屑顆粒具有較大區(qū)別；玻屑呈長條形，顯示了沉積時和沉積后具有一定的塑性變形，玻屑極易發(fā)生溶解，對次生孔隙的形成具有重要意義。

2.5 碳酸鹽類礦物

蘆草溝組儲層內(nèi)碳酸鹽類礦物主要有方解石、白云石及(含)鐵白云石(圖2a)。白云石主要賦存于云質(zhì)巖屑內(nèi)，同時還可以自生白云石沉淀以及云泥等形式產(chǎn)出。蘆草溝組沉積期氣候炎熱，咸化的湖水環(huán)境有利于沉積泥晶白云石，沉積期或同沉積期形成的白云石晶體大小一般為泥粉晶，部分為中—細(xì)晶，同時還可伴生有少量的黏土雜質(zhì)。掃描電鏡下，這一成因類型白云石的自形程度較差，多具有溶蝕特征，且晶間孔隙較發(fā)育(圖3f)。白云石形成的另一種重要方式與藻類相關(guān)，即可形成藻云巖[30-31]，鏡下觀察這一成因的白云石主要為微晶及泥微晶。

圖3 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組混積巖類型及孔隙特征

此外，蘆草溝組參與混積的還有有機(jī)質(zhì)碎屑，主要來源于高等植物、雙殼類及菌藻類等水生生物[32]。其中高等植物經(jīng)過腐殖化作用，主要演變?yōu)槎栀|(zhì)組和鏡質(zhì)組，而菌藻類經(jīng)過地質(zhì)演化和生烴，現(xiàn)今多演變?yōu)闉r青質(zhì)體[33]。

3 混積巖類型與成因

3.1 混積巖類型

二疊系蘆草溝組為陸源碎屑、碳酸鹽及火山物質(zhì)組成的混合沉積，由各端元組分直接構(gòu)成的儲層占比很低，大部分儲層均由三者混合而成，且三者之間相互過渡，并無截然的界限[34]。將火山碎屑、細(xì)砂、粉砂和異化顆粒(白云巖巖屑)統(tǒng)稱為顆粒組分，并與黏土礦物和碳酸鹽類礦物共同作為三端元組分進(jìn)行巖性劃分，每種巖性可根據(jù)內(nèi)部火山物質(zhì)含量而進(jìn)一步細(xì)分。研究發(fā)現(xiàn)，蘆草溝組“甜點(diǎn)段”混積巖類型主要有凝灰質(zhì)砂屑云巖、凝灰質(zhì)長石巖屑粉細(xì)砂巖、凝灰質(zhì)云屑砂巖及凝灰質(zhì)云質(zhì)粉砂巖，而生物沉積僅在富有機(jī)質(zhì)泥巖中發(fā)育。

凝灰質(zhì)砂屑云巖是蘆草溝組上甜點(diǎn)段主要巖性類型，約占15%，白云石為主要礦物成分，其含量一般在60%～80%之間，最高達(dá)95%，其次為長石和石英，方解石含量較低(表1)。碎屑組分主體為白云巖巖屑、云質(zhì)砂屑與粉砂級陸源長英質(zhì)碎屑的混合，碎屑顆粒間為粉—細(xì)晶白云石充填，凝灰質(zhì)呈分散狀分布，且多被白云石交代，其中，云質(zhì)砂屑磨圓較好，而陸源碎屑磨圓較差，呈次棱角—次圓狀，但當(dāng)陸源長英質(zhì)碎屑含量增高時，逐漸向云屑砂巖過渡。凝灰質(zhì)砂屑云巖發(fā)育剩余粒間孔、長石及凝灰質(zhì)溶蝕孔及白云石晶間孔，是上甜點(diǎn)段主要的巖石類型之一。

凝灰質(zhì)長石巖屑粉細(xì)砂巖是蘆草溝組上甜點(diǎn)段主要巖石類型，其碎屑顆粒粒度相對較粗，主體為細(xì)砂級，其次為粉砂級。這種巖性與常規(guī)的細(xì)砂巖儲層相當(dāng)，但凝灰質(zhì)含量較高。碎屑顆粒以凝灰質(zhì)碎屑、陸源石英和長石為主，含量基本在90%以上，但其中凝灰質(zhì)碎屑含量一般小于35%(表1)，長石含量異常高(大于50%)，因此除陸源長石碎屑外，火山碎屑中長石的供給也是其主要的來源。此外，這類儲層內(nèi)部泥質(zhì)含量較低，一般低于5%，同時白云石含量也相對較低，多低于10%。但相較于其他巖性，凝灰質(zhì)長石巖屑粉細(xì)砂巖中發(fā)育大量粒間孔和粒內(nèi)溶孔(圖3d)，含油性好，是上甜點(diǎn)段主要的產(chǎn)層。

凝灰質(zhì)云屑砂巖也是蘆草溝組上甜點(diǎn)段主要巖性類型，具有白云巖巖屑、凝灰質(zhì)和陸源碎屑顆粒混合沉積的特征(圖3a)。白云石含量在45%～60%之間，長石和石英總含量在25%～50%之間，而黏土礦物相較于(含)凝灰質(zhì)砂屑云巖較高，一般在0.4%～4.0%之間，平均2%(表1)。顯微鏡下云屑顆粒多較大，粒徑多在0.1～0.5 mm之間，且云屑主要由泥晶白云石組成，成分較純，磨圓相對較好，反映其沉積之前經(jīng)歷了較強(qiáng)的改造作用，而凝灰質(zhì)含量在0～30%之間變化。凝灰質(zhì)云屑砂巖中主要發(fā)育溶蝕孔和晶間孔，并可見剩余粒間孔、溶蝕孔和白云石晶間孔。

表1 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組主要巖性全巖X射線衍射分析

凝灰質(zhì)云質(zhì)粉砂巖在蘆草溝組廣泛發(fā)育，是下甜點(diǎn)段的主要巖石類型，其內(nèi)部碎屑顆粒以陸源長英質(zhì)碎屑為主，其次為火山碎屑。白云石含量在20%～35%之間，黏土礦物含量相對較高，在4.0%～6.0%之間，平均4.7%(表1)。各成分碎屑顆粒主要呈棱角狀，分選較好(圖3c)。鏡下可見火山碎屑與粉砂級碎屑顆粒分散混積，并且當(dāng)凝灰質(zhì)含量增多時，逐漸過渡為沉凝灰?guī)r，但隨著陸源石英和長石含量的增加，白云石含量減少，逐漸過渡為凝灰質(zhì)含云質(zhì)粉砂巖。凝灰質(zhì)云質(zhì)粉砂巖發(fā)育溶蝕孔和白云石晶間孔，白云石晶間孔呈典型的三角形狀。

3.2 混積巖成因

吉木薩爾凹陷蘆草溝組為咸化湖—三角洲相沉積，沉積期氣候以炎熱干旱條件為主，但間歇性出現(xiàn)溫暖濕潤的特征[35]。巖層厚度薄、縱向變化快，且?guī)r性多變。從巖石粒度角度來看，主體粒度集中在粉細(xì)砂級以下，屬于細(xì)?；旆e巖[36]。

混積巖巖性分布與沉積相帶和水動力條件密切相關(guān)。而黏土基質(zhì)含量反映了沉積環(huán)境的水動力條件，砂巖中黏土基質(zhì)含量高意味著重力流或濁流沉積，粉砂巖中黏土含量高則意味著向低能的靜水沉積過渡。狹義的混合沉積主要發(fā)育于碳酸鹽巖淺灘與混合坪，表現(xiàn)為火山物質(zhì)、陸源碎屑和盆地內(nèi)碎屑3種來源碎屑的混積。異化顆粒等同于石英、長石、巖屑等砂—粉砂級的碎屑顆粒，這些顆粒通常形成于高能環(huán)境。蘆草溝組混積巖中含有大量的內(nèi)源碎屑顆粒，同時含有大量的陸源母巖風(fēng)化成因的長石和石英碎屑，說明研究區(qū)既有較多陸源碎屑顆粒的供給，也存在較強(qiáng)的內(nèi)源化學(xué)沉積作用。而火山物質(zhì)參與混積通常反映事件性和間歇性沉積特征，其中凝灰質(zhì)砂屑云巖、凝灰質(zhì)云屑砂巖及凝灰質(zhì)長石巖屑粉細(xì)砂巖分選較好，通常反映沉積環(huán)境的水動力條件相對較大，為灘壩—水下扇前緣等相對高能環(huán)境的產(chǎn)物(圖4)。泥質(zhì)粉砂巖、灰質(zhì)泥巖、云質(zhì)泥巖和粉砂質(zhì)泥巖主要發(fā)育于低能環(huán)境的淺湖—半深湖沉積區(qū)(圖4)。

在凝灰質(zhì)含量較高的粉—細(xì)砂巖中，堿性長石、石英晶屑含量較高，粒度多以泥—細(xì)粉砂級為主，這些降落型火山物質(zhì)由于重力作用或風(fēng)攜帶進(jìn)入湖盆[37]。由于經(jīng)過較少的搬運(yùn)磨圓，晶屑多呈尖棱角狀。巖石整體為顆粒支撐結(jié)構(gòu)，顆粒間接觸關(guān)系以點(diǎn)—線、線接觸為主。受湖盆中熱液及凝灰質(zhì)影響，咸化湖盆中藻類勃發(fā)為有機(jī)質(zhì)大量生成及沉積提供了條件。由于湖盆底層鹵水不易與空氣接觸，因此有機(jī)質(zhì)得以較好保存，是盆地內(nèi)主要的烴源巖發(fā)育位置。

廣義上混合沉積主要表現(xiàn)為相緣混合，是指不同沉積微相接觸帶或過渡區(qū)所發(fā)生的混合沉積。在吉木薩爾凹陷蘆草溝組內(nèi)部則主要表現(xiàn)為各類巖性在垂向上復(fù)雜的薄互層(圖4)。

圖4 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組混積巖沉積模式

4 混積巖儲層孔隙發(fā)育特征及影響因素

4.1 混積巖孔隙特征

根據(jù)巖石中孔隙發(fā)育的部位，蘆草溝組混積巖孔隙類型可劃分為粒間孔、粒內(nèi)溶孔和晶間孔。鑄體薄片結(jié)果顯示，蘆草溝組微米級以上孔隙主要有剩余粒間孔、粒間溶孔及粒內(nèi)溶孔。而掃描電鏡下，微納米孔隙主要包括無機(jī)礦物晶間孔和有機(jī)質(zhì)孔[38]。

粒間孔鑄體薄片下多呈邊緣彎曲的三角形(圖3d，e)，粒間孔邊緣由于參與堆積的長石和凝灰質(zhì)碎屑發(fā)生溶蝕，導(dǎo)致粒間孔隙擴(kuò)大，形成粒間孔隙與溶蝕孔隙疊加的混合孔隙(圖3b)。蘆草溝組儲層經(jīng)歷了復(fù)雜的酸性和堿性溶蝕作用[30]。堿性溶蝕作用主要表現(xiàn)為石英顆粒邊緣的溶蝕。酸性溶蝕主要體現(xiàn)在長石和凝灰質(zhì)碎屑內(nèi)部形成的溶蝕，部分顆粒由于溶蝕完全而形成鑄?？祝⑶铱紫吨谐Ｒ娪邪鍫钼c長石晶體充填(圖3g，h)。白云石晶間孔孔徑主要分布在200 nm～3 μm之間，并由菱形白云石晶體搭建而成，多呈三角狀(圖3g)，這一類型晶間孔主要為準(zhǔn)同生期后泥晶灰質(zhì)成分向微晶、細(xì)晶轉(zhuǎn)化的過程中體積逐漸減小，白云石晶體呈格架狀接觸形成。依據(jù)孔隙形態(tài)，研究區(qū)黏土礦物晶間孔分為2類，分別為片狀伊/蒙混層礦物晶間縫和蜂巢狀伊/蒙混層礦物晶間孔，黏土礦物晶間縫主要由片狀伊/蒙混層礦物形成，呈細(xì)窄的長條形或狹縫形(圖3i)，廣泛發(fā)育于泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及粉砂質(zhì)泥巖；蜂巢狀伊/蒙混層礦物主要形成黏土礦物晶間孔，為亞微米—納米級，呈似圓孔形，由似蜂巢狀伊/蒙混層礦物晶體形成，常見于溶蝕孔隙中。

凝灰質(zhì)砂屑云巖發(fā)育于遠(yuǎn)砂壩與云坪過渡的混合相帶，碎屑顆粒含量在55%～70%之間，儲集空間為剩余粒間孔隙及少量溶蝕孔隙，儲層物性好，孔隙度在6.0%～12.0%之間，平均為7.6%，平均滲透率為0.027×10-3μm2，平均孔喉半徑0.16 μm，而直徑大于0.074 μm以上的孔喉占比達(dá)63.8%，為研究區(qū)內(nèi)含油性好的一種巖相類型(圖5a，b，表2)。凝灰質(zhì)長石巖屑粉細(xì)砂巖發(fā)育于遠(yuǎn)砂壩和席狀砂微相，受事件性火山噴發(fā)影響較大，碎屑顆粒含量在80%～95%之間，顆粒支撐作用相對最強(qiáng)，粒間孔隙在壓實(shí)作用下保存最好，加上溶蝕作用的改善，使得儲集空間主體為剩余粒間孔隙及溶蝕孔隙，其孔隙度平均為11.02%，滲透率為0.05×10-3μm2，平均孔喉半徑0.36 μm，是研究區(qū)物性及含油性最好的儲層(圖5c，d，表2)。凝灰質(zhì)云屑砂巖儲集空間為剩余粒間孔隙及少量溶蝕孔隙，物性特征整體與凝灰質(zhì)砂屑云巖大致相同，直徑在0.074 μm以上的孔喉占比為22.0%，整體以微納米級孔喉為主(表2)。凝灰質(zhì)云質(zhì)粉砂巖碎屑顆粒含量在45%～65%之間，泥質(zhì)含量相對較高，儲層發(fā)育剩余粒間孔隙及少量溶蝕孔隙，儲層物性相對較差，平均孔喉半徑0.09 μm(表2)。

圖5 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組混積巖儲層物性特征

表2 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組混積巖物性特征

4.2 碎屑顆粒含量對孔隙發(fā)育的影響

吉木薩爾凹陷蘆草溝組儲層中粉細(xì)砂—異化顆粒(白云巖碎屑)—火山碎屑等顆粒組分相互支撐形成大量直徑大于10 μm的粒間孔隙，這些孔隙即使經(jīng)歷了壓實(shí)作用也大量存在，使得其在鑄體薄片中就能較好地識別。但如果儲層主要由黏土礦物或泥晶碳酸鹽組成，則儲層儲集空間將以微孔為主，并只能依靠掃描電鏡識別。本次研究基于基質(zhì)和球形碎屑顆粒的混積巖概念模型，探討其內(nèi)部宏孔和微孔的成因，碎屑顆粒包括粉細(xì)砂、砂屑和火山碎屑，基質(zhì)包括泥晶碳酸鹽和黏土礦物。當(dāng)混積巖中的碎屑顆粒含量為0時，其孔隙度等同于基質(zhì)的孔隙度。隨著水動力條件的逐漸增強(qiáng)，顆粒含量增加，細(xì)?；旆e巖孔隙度將逐漸減少。當(dāng)石英顆粒含量為10%時，顆粒間充填黏土礦物和泥晶碳酸鹽，此時泥頁巖孔隙主要為黏土礦物微孔隙和碳酸鹽晶間孔，孔隙度為7.2%；顆粒含量達(dá)到20%，細(xì)?；旆e巖仍以黏土礦物微孔隙為主，孔隙度為6.4%。若假設(shè)顆粒以立方體堆積，則在顆粒含量低于52.4%時，碎屑顆粒難以接觸，無法形成粒間孔隙，孔隙類型主要為黏土礦物微孔隙和碳酸鹽晶間孔。由此可見，當(dāng)混積巖中黏土基質(zhì)或碳酸鹽泥晶占主體時，碎屑顆粒百分含量(X)與孔隙度(Φmud)具有明顯的線性負(fù)相關(guān)關(guān)系，即隨著顆粒含量的增加，泥頁巖的孔隙度逐漸減小。當(dāng)碎屑顆粒達(dá)到立方體堆積時，雜基含量最高為47.6%(圖6a-c)。

Φmud=(1-X)×Φmatrix

隨著水動力條件的增強(qiáng)，雜基含量逐漸降低，粒間孔隙逐漸發(fā)育，巖石孔隙度逐漸增大。因而，在形成粒間孔隙之前，混積巖孔隙度會降低到一個最小值，即當(dāng)顆粒含量達(dá)到52.4%時，粒間全部為黏土礦物和泥晶碳酸鹽充填，僅發(fā)育黏土礦物微孔隙和碳酸鹽晶間孔，巖石孔隙度處于最小值。經(jīng)過上述臨界狀態(tài)后，當(dāng)顆粒含量高于52.4%時，按照國內(nèi)的碎屑巖類型劃分標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際上已經(jīng)屬于粉砂巖范疇。假如雜基含量進(jìn)一步降低，巖石的碎屑顆粒之間開始逐漸發(fā)育粒間孔隙，這時碎屑顆粒百分含量(X)與細(xì)?；旆e巖孔隙度(Φmud)具有明顯的線性正相關(guān)關(guān)系，即隨著顆粒含量的增加，混積巖的孔隙度逐漸增大。隨著沉積環(huán)境水動力條件的增強(qiáng)，雜基含量減少到一定程度，最終會發(fā)展為雜基含量很低的凈砂巖沉積。當(dāng)陸源碎屑、白云巖碎屑和火山碎屑顆粒之間無雜基充填時，粒間孔隙最為發(fā)育，巖石孔隙度達(dá)到最大值。此時，如果碎屑顆粒為立方體堆積，孔隙度最大值為47.6%；若碎屑顆粒為菱面體堆積，孔隙度為26%(圖6d-f)。

圖6 不同水動力條件下顆粒分散狀細(xì)粒混積巖碎屑含量變化與孔隙特征

概念模型是一種理想狀態(tài)，需要根據(jù)巖石結(jié)構(gòu)進(jìn)一步具體分析。但它較好地闡釋了混積巖中的宏孔成因，對探討顆粒含量與孔隙度的相關(guān)性仍具有指導(dǎo)意義。如果在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，開展混積巖孔隙演化的物理模擬，系統(tǒng)觀測壓實(shí)過程中孔隙類型和孔隙結(jié)構(gòu)的變化，將有助于加深理解混積巖的孔隙發(fā)育機(jī)理。

從碎屑顆粒含量與儲層孔隙度和滲透率的相關(guān)性來看，隨著凝灰質(zhì)碎屑、長石、石英等碎屑顆粒含量的增加，儲層物性變好，反映了碎屑顆粒含量增加，顆粒支撐作用加強(qiáng)，粒間孔隙越發(fā)育(圖7a，b)。凝灰質(zhì)砂屑云巖、凝灰質(zhì)長石巖屑粉細(xì)砂巖由于所處的水動力環(huán)境較強(qiáng)，顆粒之間的泥質(zhì)組分或泥晶基質(zhì)含量較低，顆粒堆積的初始階段孔隙度較高，粗孔隙發(fā)育，而且抗壓實(shí)的能力較強(qiáng)，容易形成大孔隙；而泥晶白云巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖等其他類型細(xì)粒沉積巖，由于碎屑顆粒含量較低，一般在20%～45%之間，在后期壓實(shí)的過程中，孔隙度迅速衰減，不容易形成大孔隙。介于二者之間的云屑砂巖及云質(zhì)粉砂巖，孔隙發(fā)育特征具有過渡特征。

4.3 易溶組分對孔隙發(fā)育的影響

蘆草溝組頁巖儲層鏡質(zhì)體反射率(Ro)值分布在0.7%～1.3%之間，目前成巖階段主體處于中成巖階段A期。在粉細(xì)砂、白云巖碎屑、火山碎屑等剛性顆粒組分相互支撐和抗壓實(shí)下，沉積初始孔隙度雖經(jīng)歷了較強(qiáng)的機(jī)械壓實(shí)，但粒間孔隙仍可保存在6%～12%。在壓實(shí)減孔之后，酸性溶蝕對于儲層物性進(jìn)行了有利的改善，堿性溶蝕相對于酸性溶蝕作用弱，基本可忽略。蘆草溝組混積巖酸性溶蝕作用以堿性長石和凝灰質(zhì)的溶蝕為主，并伴隨少量碳酸鹽的溶蝕?；鹕轿镔|(zhì)中含有較多的易溶組分，在有機(jī)酸的作用下，可以發(fā)生大量的溶蝕，有利于形成次生孔隙[39-40]。有機(jī)質(zhì)達(dá)到成熟階段，干酪根的脫羧作用早期生成的有機(jī)酸和晚期生成的碳酸等是研究區(qū)酸性流體的主要來源。受兩期酸性流體作用，儲層中巖屑及長石碎屑受溶蝕作用顯著。在鑄體薄片下，長石碎屑內(nèi)部或邊緣均不同程度受溶蝕影響，形成粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔。掃描電鏡下，長石的酸性溶蝕主要沿解理進(jìn)行，并有沿解理逐漸擴(kuò)大溶蝕的特征。碳酸鹽類礦物的溶蝕作用僅在局部白云巖層段中發(fā)育。

在溶蝕改善之下，吉木薩爾凹陷蘆草溝組粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔廣泛發(fā)育。儲層現(xiàn)今長石類型以鈉長石為主，粒內(nèi)溶孔中常見有自生鈉長石和似蜂巢狀伊/蒙混層礦物等，將孔隙分割成多個微米級的小孔隙(圖3g)。凝灰質(zhì)含量與儲層的孔隙度和滲透率主體呈正相關(guān)關(guān)系(圖7c，d)，反映了凝灰質(zhì)中易溶組分的溶解產(chǎn)生的次生孔隙對于混積巖儲層整體物性的改善和提升。從溶蝕改善效果來看，原始沉積成因的粒間孔較為發(fā)育的凝灰質(zhì)砂屑云巖、凝灰質(zhì)長石巖屑粉細(xì)砂巖孔隙度將增加2%～4%，而泥質(zhì)粉砂巖、云質(zhì)泥巖由于粉細(xì)砂、白云巖碎屑、火山碎屑等剛性顆粒組分含量少，易溶組分含量少，沉積成因的粒間孔發(fā)育差，溶蝕流體很難進(jìn)入，基本未發(fā)生易溶組分的溶蝕，溶蝕改善作用弱(圖8)。

圖7 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組混積巖儲層物性與巖石組分關(guān)系

圖8 準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組成巖演化序列及孔隙演化模式

5 結(jié)論

(1)吉木薩爾凹陷蘆草溝組混積巖儲層的成分端元組分有陸源長英質(zhì)碎屑、火山碎屑、盆地內(nèi)碎屑、碳酸鹽類礦物及黏土礦物?；旆e巖成因主要為母源混合成因，發(fā)育受沉積微相及事件性火山噴發(fā)作用共同控制。

(2)基于顆粒的球形堆積模型，當(dāng)碎屑顆粒含量低于52.4%時，孔隙度隨顆粒含量的增加而減??；當(dāng)碎屑顆粒含量達(dá)到52.4%時，如果碎屑顆粒含量繼續(xù)增加，粒間孔隙將大量出現(xiàn)，孔隙度將快速增大，逐漸演變?yōu)槌Ｒ?guī)的粉細(xì)砂巖儲層。

(3)蘆草溝組混積巖中凝灰質(zhì)砂屑云巖、凝灰質(zhì)長石巖屑粉細(xì)砂巖以顆粒支撐的粒間孔和粒內(nèi)溶孔為主，凝灰質(zhì)云屑砂巖及凝灰質(zhì)云質(zhì)粉砂巖晶間孔較發(fā)育。隨著凝灰質(zhì)碎屑含量的升高，溶蝕作用產(chǎn)生的溶蝕孔隙含量增加?；旆e巖優(yōu)質(zhì)儲層的發(fā)育主要受碎屑顆粒組分含量控制，易溶碎屑組分含量及溶蝕作用對儲層物性具有改善作用。