柴达木东坪地区下第三系储层特征与控制因素

黄建红，张 冲，吴颜雄，谭靖儇，李 波

(1.成都理工大学，四川 成都 610059;2.中油青海油田分公司，甘肃 敦煌 736200;3.中油西部钻探工程有限公司，甘肃 敦煌 7362023)

引 言

柴达木盆地是中国四大气区之一，是国家油气资源勘探开发的重要战略基地。自1954年开展油气勘探以来，已在盆地北缘侏罗系和第三系、西部第三系、东部第四系发现了丰富的油气资源，目前共发现中小型油气田25 个[1－3]。

东坪地区位于柴达木盆地西北区阿尔金山前东段，该区平均海拔为2750 m，地表多为盐碱滩，植被稀少，气候干燥寒冷。本区勘探始于1957年，2010年以前勘探程度较低，2011年部署钻探了东坪1井，该井在基岩风化壳段压裂试气，6 mm油嘴，日产气达112628 m3/d。继东坪1井钻探成功后，部署了东坪3井，该井在E32试气，6 mm油嘴，日产气为41129 m3/d，东坪3井E32层段的试气成功证实了下干柴沟组具备良好的含油气性。

东坪地区以侏罗系烃源岩为基础，通过断裂纵向疏导，不整合、优质砂体横向疏导汇聚成藏，通过三维地震资料精细解释，该区圈闭落实可靠。然而，由于受阿尔金断裂及古地形的影响，且目前钻井数较少，准确预测沉积相带及有效储层具有一定难度。为此，基于现有钻井岩心、录井和分析化验资料对该区的沉积储层开展详细研究，明确有利于油气富集的沉积相和储层带，为日后勘探工作奠定基础。

1 区域地质概况

东坪构造整体上属于鼻隆构造，鼻隆发育多种类型的有利圈闭，包括构造圈闭(以背斜、断鼻为主)、地层岩性圈闭和基岩潜山圈闭等。东坪鼻隆受控于坪东、坪西及红南断裂，该区上下各层构造形态基本一致[4－6]。东坪1井区处于整个鼻隆的低断隆，受反向断层的控制形成断鼻构造，高部位为断背斜构造;东坪3井区为鼻隆高断阶受小断层影响形成的背斜构造，构造继承性强。区内发育基岩风化壳、侏罗系、下第三系和上第三系地层，其中东坪鼻隆发育新生代第三系地层，主要包括路乐河组(E1+2)、下干柴沟组下段(E31)与上段(E32)、上干柴沟组(N1)地层，下油砂山组(N21)、上油砂山组(N22)、狮子沟组(N23)地层在区内多遭受剥蚀，地层总厚度为1000～8000 m，整体向山前抬升减薄。目前已经发现基岩风化壳、E1+2、E31、E32等4套含气层系，本文主要针对下第三系砂岩气藏开展研究。

2 沉积特征

2.1 物源及沉积体系

利用重矿物分析资料，结合其他资料将阿尔金东段物源体系下干柴沟组时期进一步细分为3个主要的分支物源(图1)。西部月牙山地区为近源的陡坡沉积，重矿物组合为石榴石—绿帘石—角闪石，以不稳定或中等稳定矿物组合为特征;中部尖顶山、东坪地区为中远距离搬运沉积，重矿物组合为石榴石—白钛矿—锆石—帘石，以稳定的矿物组合为特征;东部的牛东、昆特依地区为近源陡坡沉积，重矿物组合为石榴石—绿帘石—角闪石—硅灰石，以不稳定或中等稳定的矿物组合为特征[7－8]。

图1 阿尔金山前东段E3重矿物分布特征

结合该区探井的岩相组合特征，认为阿尔金东段地区下干柴沟组时期发育3大沉积体系:西部月牙山地区发育近源陡坡冲积扇—扇三角洲—湖泊沉积体系;中部东坪鼻隆发育中远源缓坡冲积扇—辫状河—辫状三角洲—湖泊沉积体系;东部牛东、昆特依地区发育近源陡坡的冲积扇—扇三角洲—湖泊沉积体系。

2.2 岩心沉积构造特征

通过对东坪6井和东坪1井路乐河组取心段观察，为1套粗碎屑沉积(图2a)，颜色为棕红、棕褐色，多期正粒序叠加，偶见水道充填—冲刷特征，岩性为中砾岩、细砾岩、砂砾岩、含砾粗砂岩，主体为中砾岩，次圆状，分选较差，整体反映为一套陆上强氧化环境沉积物。综合分析认为，取心段靠近物源区为冲积扇扇中辫状水道沉积微相，远离物源区为辫状三角洲平原亚相的分流河道微相沉积。

东坪3井下干柴沟组取心段岩性上部为灰色中砂岩—细砂岩，正粒序，发育交错层理(图2b)，见明显冲刷面，滞留砾石成分有砂砾、泥砾，取心特征显示为辫状三角洲前缘水下分流河道微相沉积。下部为灰色、棕黄色、灰绿色泥岩夹灰色粉砂岩，主要为滨浅湖亚相的滩砂和泥质沉积。

图2 东坪地区岩心照片

2.3 沉积相分布特征

东坪鼻隆侏罗系时期为古隆起带，无沉积区;至路乐河组沉积时期，盆地处于干旱强氧化沉积环境，物源供给充足，沉积体系延展稳定，东坪鼻隆发育山前粗碎屑的中距离陡坡型冲积扇—辫状河—井沉积相为辫状河—辫状三角洲平原，东坪1、东坪2井沉积相主要为辫状三角洲平原，储集砂体在东坪2井逐渐尖灭，层数变少，厚度变薄，粒度变细。下干柴沟组下段沉积时期，盆地处于干旱氧化沉积环境，此时东坪地区主要发育中远距离缓坡型辫状三角洲沉积体系(图3a)。有利储集体类型主要有冲积扇扇中辫状水道、辫状河道、三角洲平原分流河道，沉积相带具有规模大，变化快，叠合连片等特征。东坪6、东坪3井为冲积扇—辫状河沉积相，发育厚层、巨厚层的冲积扇砂砾岩体。东坪8辫状三角洲—滨浅湖沉积体系(图3b)，以陆上沉积为主，辫状三角洲平原亚相是主要的沉积相带。其中，东坪6井、东坪3井平原分流河道砂体较发育，层数多，厚度相对大，东坪8、东坪2、东坪1井以泥质沉积为主，砂体层数少，厚度较薄。下干柴沟组上段东坪地区主要为远源缓坡型辫状三角洲前缘—滨浅湖沉积体系，以滨浅湖亚相沉积为主(图3c)。三角洲前缘砂体和滨浅湖滩坝砂体均是良好的储集砂体。东坪1、东坪2为平原亚相沉积，向上变为滨浅湖亚相沉积[9]。

图3 东坪地区沉积相平面分布

3 岩石学特征

受沉积环境控制，东坪地区路乐河组储层岩性粒度粗，主要由中砾—中粗砂岩组成，成分主要为岩屑砂岩，岩屑以变质岩和碳酸盐岩为主，岩石类型分布不稳定，成分成熟度较低，粒度分选性差，棱角—次棱角状，碎屑颗粒接触关系为线—点式、漂浮式接触，杂基含量相对较高，岩石胶结类型以压嵌—孔隙型或基底型为主。

下干柴沟组储层岩性较细，主要为中—极细砂岩组成，成分主要以长石岩屑细砂岩为主，岩屑以变质岩和碳酸盐为主，岩石类型分布比较稳定，成分成熟度为中等—低，粒度分选性好，磨圆度为次棱角—次圆状，碎屑颗粒接触关系以点式为主，杂基含量少，岩石胶结类型以孔隙型为主[10]。

4 储层特征

4.1 储集空间类型

路乐河组砾岩储层孔隙不发育，总量相对较少且分布极不均匀，孔隙连通性极差。次生孔占71.6%，原生粒间孔隙和微裂缝分别占14%左右，孔隙类型主要为粒内溶蚀孔隙，少量的粒间孔隙和贴粒缝。

下干柴沟组储层砂岩中的孔隙十分发育，孔隙总量多且分布均匀，孔隙连通性好。储集空间类型原生粒间孔隙所占比例约为78.7%，次生孔隙占21.1%，孔隙类型主要为原生粒间孔隙、溶蚀扩大粒间孔隙、铸模孔隙、粒内溶蚀孔隙和粒内缝等。

4.2 物性特征

岩心物性分析资料统计表明(表1)，东坪鼻隆下干柴沟组细砂岩储层物性最好，平均孔隙度为26.5%，平均渗透率达 463.00 ×10－3μm2，粉细砂岩储层平均孔隙度为17.1%，平均渗透率仅2.00×10－3μm2，为中孔、中低渗储层。路乐河组砾岩储层因杂基含量和压实作用的影响导致较致密，孔隙度一般不超过10%，平均为6%，渗透率不超过10.00 ×10－3μm2，平均为0.56 ×10－3μm2，为特低孔、特低渗储层。

表1 东坪地区储层物性

5 储层控制因素分析

5.1 沉积作用对储层的控制

东坪地区储层物性受原始沉积作用控制明显，路乐河组砾岩储层物性受杂基含量影响较大。如东坪6井属于冲积扇扇中—扇缘沉积，储层物性相对较差;由北向盆地内碎屑颗粒粒度相对变小、厚度逐渐减薄，砾岩中泥质杂基含量可能减少;而东坪1、东坪3井属于冲积扇扇缘主体沉积，储层物性相对较好。下干柴沟组砂岩储层物性跟碎屑颗粒的粒径有一定关系，东坪3井取心段统计表明细砂岩的物性明显好于粉细砂岩和粉砂岩[11]。

5.2 成岩作用对储层的控制

研究区主要成岩作用类型有压实作用、胶结作用、溶蚀作用、交代作用、构造作用。

5.2.1 压实作用

压实作用是该区砂岩储层中最普遍、最典型的一种成岩作用，也是导致中深层储层物性变差的主要因素，压实作用损失孔隙平均为16%。其中，路乐河组较下干柴沟组压实作用强，为中等—强压实，表现为颗粒间接触强度或填集密度增加，颗粒排列趋于紧密或具方向性，杂基具有明显的挤压现象[12]。

5.2.2 胶结作用

胶结作用主要发生于成岩后生阶段，在路乐河组和下干柴沟组均有，是导致本区储层物性变差的次要因素。胶结物主要以碳酸盐岩胶结为主，局部以硬石膏为主，多呈连晶状胶结。镜下所见长石粒内溶孔中方解石充填表明方解石胶结发生在溶蚀作用之后。

5.2.3 溶蚀作用

下干柴沟组由于埋藏浅，受大气淡水溶解作用较强，碎屑颗粒间溶蚀扩大现象普遍，多见溶蚀铸模孔。溶蚀作用对岩石物性的进一步改善起着较明显的作用。显微镜下观察砂岩中溶蚀孔增加的绝对孔隙度为5% ～8%，主要形成粒间溶蚀扩大孔隙、粒内溶蚀孔隙和铸模孔隙等。

路乐河组埋藏深，主要受埋藏地层有机酸溶蚀作用。储层砾岩中的溶蚀主要见于颗粒内所形成的粒内溶蚀孔隙，主要是铝硅酸盐类矿物的溶蚀，发育程度较弱，对岩石的物性改善起着较微弱的作用。溶蚀孔隙增加的绝对孔隙量一般小于0.5%，主要形成粒内溶蚀孔隙或粒内缝。

5.2.4 交代作用

本区的交代作用主要表现为方解石或硬石膏在砂岩中交代少量的碎屑颗粒，主要为铝硅酸盐类矿物，其对砂岩主要是起物质元素的迁移或交换作用，对孔隙的增减只有非常微弱的作用，但对于溶蚀作用具有促进作用。

5.2.5 构造作用

除了上述的沉积作用和成岩作用对储层物性的影响外，构造作用对储层也有较大的影响。构造断裂作用所形成的裂缝有利于改善储集性能[13]，裂缝可沟通孔隙、提高储层的渗透率，同时也有利于孔隙水和地下水的活动及溶蚀孔隙的发育，形成统一的孔－缝系统。东坪地区在晚喜山运动构造定型，在N21末期构造运动强烈，影响范围大，深大断裂在活动期间可产生大量的次级断裂或节理缝。因此，构造作用对后期的储层改造有一定影响。

6 结论

(1)东坪地区路乐河组发育中距离陡坡型冲积扇—辫状河—辫状三角洲沉积体系，有利相带是冲积扇扇中辫状水道、辫状河道、三角洲平原分流河道;下干柴沟组下段发育中远距离缓坡型辫状三角洲—滨浅湖沉积体系，辫状三角洲平原是有利沉积相带;下干柴沟组上段发育远源缓坡型辫状三角洲前缘—滨浅湖沉积体系，三角洲前缘和滨浅湖滩坝是有利沉积相带。

(2)路乐河组储层岩性粒度粗，发育粒内溶蚀孔，少量的粒间孔和粒缘缝，为特低孔、特低渗储层;下干柴沟组储层岩性较细，发育原生粒间孔隙、溶蚀扩大粒间孔隙、铸模孔隙、粒内溶蚀孔隙和粒内缝等，为中孔、中低渗储层。

(3)路乐河组砾岩储层物性受杂基含量影响较大，下干柴沟组砂岩储层物性跟碎屑颗粒的粒径有一定关系。压实作用是本区储层物性变差的主要因素，路乐河组较下干柴沟组压实作用强，溶蚀作用对本区储层改善作用明显。

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