柴達(dá)木盆地英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征

夏青松，陸 江，楊 鵬，張 昆，楊朝屹，聶俊杰，朱云舫，李立芳

（1.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，成都 610500；2.南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室，廣東湛江 524000）

0 引言

中國(guó)是一個(gè)以陸相生油為主的國(guó)家，湖相碳酸鹽巖的分布較為廣泛［1］，最早的湖相碳酸鹽巖沉積始于二疊紀(jì)，特提斯洋海水從中國(guó)北方開(kāi)始退出，形成了著名的“南海北陸”的地質(zhì)格局。準(zhǔn)噶爾盆地和三塘湖盆地等在擠壓構(gòu)造背景下，在其前陸坳陷區(qū)沉積了一套半深湖—深湖相混積碳酸鹽巖［2］，巖石成分以泥晶碳酸鹽、細(xì)粒陸源碎屑、泥質(zhì)組分和各種鹽類(lèi)礦物為主，為半封閉-半開(kāi)放的咸水湖沉積環(huán)境［3］。二疊系風(fēng)城組［4］和蘆草溝組［5-7］均發(fā)育典型的“自生自儲(chǔ)”型湖相致密碳酸鹽巖油氣藏，這2套地層因物性較差、含油性好，通常被定義為致密油儲(chǔ)層，部分泥質(zhì)含量較高的層段也可能被定義為頁(yè)巖油。中三疊世—晚三疊世，印支運(yùn)動(dòng)造成中國(guó)南方發(fā)生大規(guī)模海退，使得南北陸地連成一片，陸地內(nèi)部發(fā)育多個(gè)湖盆，如鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組［1］。侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)，松遼盆地、四川盆地和銀額盆地等湖相碳酸鹽巖沉積較為廣泛，沉降背景使得其厚度較大，微生物繁盛，有機(jī)質(zhì)大多得以保存，富含油氣資源，這些盆地均獲得了較好的油氣勘探實(shí)效，如四川盆地侏羅系大安寨段［8］、松遼盆地白堊系青山口組［9］、銀額盆地白堊系泥質(zhì)云巖和云質(zhì)泥巖［10］等。古近紀(jì)，中國(guó)湖相碳酸鹽巖的沉積達(dá)到鼎盛時(shí)期，分布極為廣泛，其中最典型的是柴達(dá)木盆地西部坳陷漸新統(tǒng)混積巖［11］，獲得億噸級(jí)儲(chǔ)量規(guī)模。柴西坳陷漸新統(tǒng)為伸展構(gòu)造背景下的凹陷區(qū)沉積，至中新世，伸展背景逐漸反轉(zhuǎn)為走滑擠壓背景，此時(shí)形成的英雄嶺構(gòu)造帶為油氣聚集和成藏提供了有利場(chǎng)所［12］，具有較大的勘探潛力。袁劍英等［13-14］提出“柴西坳陷區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段為咸化湖盆沉積，極易發(fā)育巖性油氣藏”的觀點(diǎn)，并認(rèn)為其主要儲(chǔ)集層為相對(duì)優(yōu)質(zhì)的混積白云巖。黃成剛等［15］認(rèn)為柴達(dá)木盆地英西地區(qū)油氣藏為“自生自儲(chǔ)”型油氣藏，其儲(chǔ)集層和烴源巖的形成與沉積時(shí)的咸化環(huán)境緊密相關(guān)，并提出勘探部署的重點(diǎn)不再是鉆探構(gòu)造高部位，對(duì)于“滿凹含油、井井見(jiàn)油”的英西地區(qū)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注油氣富集規(guī)律和蓋層的有效性研究。

英西地區(qū)位于柴西坳陷英雄嶺構(gòu)造帶西部，20世紀(jì)七八十年代，青海油田在該地區(qū)開(kāi)始部署探井，曾在下干柴溝組上段（E32）獲得工業(yè)油流，但后續(xù)勘探成效不佳。以往研究認(rèn)為，該地區(qū)位于湖相沉積中心，可能缺乏有效儲(chǔ)集層，且晚期構(gòu)造活動(dòng)頻繁，可能對(duì)原生油氣藏的破壞較大。近年來(lái)，柴達(dá)木盆地英西地區(qū)油氣勘探取得了重大進(jìn)展，在其下干柴溝組上段頁(yè)巖中持續(xù)獲得油氣發(fā)現(xiàn)，高產(chǎn)井的日產(chǎn)油氣當(dāng)量超過(guò)千噸，預(yù)測(cè)儲(chǔ)量規(guī)模已達(dá)數(shù)億噸。李國(guó)欣等［16］通過(guò)研究認(rèn)為，該區(qū)儲(chǔ)集巖主要為富有機(jī)質(zhì)紋層狀頁(yè)巖與灰質(zhì)白云巖高頻互層，具有源儲(chǔ)一體、甜點(diǎn)厚度大、含油級(jí)別高、鹽間與鹽下壓力系數(shù)高、地層能量充足等特征。結(jié)合下干柴溝組上段烴源巖厚度、烴源巖面積、油層累計(jì)厚度和游離烴含量等參數(shù)，估算英西地區(qū)頁(yè)巖油資源量達(dá)到21×108t，有利勘探面積約800 km2。在平面分布特征上，油氣富集區(qū)域與構(gòu)造高點(diǎn)并不完全吻合；縱向上產(chǎn)油層位也存在較大差異，英西地區(qū)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)油氣井的分布與儲(chǔ)集空間和孔隙結(jié)構(gòu)密切相關(guān)［17-18］，但這些湖相細(xì)粒沉積巖的非均質(zhì)性強(qiáng)，礦物成分復(fù)雜，其孔隙結(jié)構(gòu)方面的研究尚不夠深入。在微觀巖石學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)特征研究的基礎(chǔ)上，利用核磁共振、高壓壓汞、鑄體薄片等分析資料，探討英西地區(qū)下干柴溝組上段特殊咸化環(huán)境下湖相碳酸鹽巖的孔隙類(lèi)型和孔隙結(jié)構(gòu)特征及其對(duì)油氣穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的影響，以期為陸相非常規(guī)油氣勘探提供技術(shù)支持。

1 地質(zhì)概況

柴達(dá)木盆地位于青藏高原北部，夾于祁連山、阿爾金山和昆侖山之間，呈不規(guī)則菱形。自新生代以來(lái)，盆地在青藏高原隆升背景下，海拔逐漸變高，氣候干寒，周邊鹽源供給充足且湖盆封閉，形成了典型的高原咸化湖盆。盆地可劃分為北緣塊斷帶、西部坳陷區(qū)和東部坳陷區(qū)等3 個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元。英西地區(qū)位于西部坳陷區(qū)英雄嶺構(gòu)造帶，西部坳陷區(qū)在下干柴溝組下段沉積期開(kāi)始湖侵，至下干柴溝組上段沉積時(shí)期，湖平面范圍達(dá)到最大，沉積水體最深，全盆地均接受沉積，英西地區(qū)為湖相沉積中心（圖1a），發(fā)育一套混積的暗色碳酸鹽巖和泥頁(yè)巖，為相對(duì)最優(yōu)質(zhì)的烴源巖，生成的油氣可沿?cái)嗔堰\(yùn)移至上覆地層，也可原地滯留形成致密油藏。研究區(qū)古近系自下而上發(fā)育有路樂(lè)河組、下干柴溝組下段和下干柴溝組上段（E32）。目的層下干柴溝組上段為整個(gè)西部坳陷的主力生烴層段，巖性整體上粒度較小，巖石礦物組成較為復(fù)雜，主要包括碳酸鹽和泥質(zhì)，含細(xì)粒的陸源碎屑和各種鹽類(lèi)礦物，現(xiàn)今埋藏普遍較深，多為3 500～4 500 m，儲(chǔ)層較為致密。以往研究將漸新統(tǒng)下干柴溝組上段自上而下進(jìn)一步細(xì)分為Ⅰ—Ⅵ共6 個(gè)油層組［19］，在全區(qū)具有較好的對(duì)比性，其中Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ屬于“鹽間”油層組，Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ屬于“鹽下”油層組（圖1b）。

圖1 柴達(dá)木盆地英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段沉積相展布（a）與巖性地層綜合柱狀圖（b）（據(jù)文獻(xiàn)［19］修改）Fig.1 Sedimentary facies distribution（a）and stratigraphic column（b）of E3 2 in Yingxi area，Qaidam Basin

2 巖石學(xué)特征

英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段巖石整體較為致密，層理和微裂縫發(fā)育（圖2）。儲(chǔ)層樣品的X 射線衍射分析結(jié)果顯示：①儲(chǔ)集層的礦物成分以碳酸鹽、陸源碎屑和黏土礦物為主（表1）；②碳酸鹽礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為40.00%～70.00%，平均為44.19%，以白云石和鐵白云石為主；③陸源碎屑礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為20.00%～35.00%，平均為23.62%，其中長(zhǎng)石質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為12.32%，且以斜長(zhǎng)石為主，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.58%，而鉀長(zhǎng)石含量較低，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為1.74%，石英平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.36%，長(zhǎng)石和石英多為粉砂級(jí)顆粒，呈條帶狀或分散狀分布，陸源碎屑礦物含量低于北美Marellus 頁(yè)巖和中國(guó)南方海相頁(yè)巖（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%～60%）；④黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為15.00%～25.00%，平均為16.71%，低于海相頁(yè)巖中黏土礦物含量，與物源供給息息相關(guān)。黏土礦物中以伊蒙混層含量最高（平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45.31%），其次為伊利石（平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為43.68%），含有少量綠泥石（平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.71%），幾乎不含高嶺石、綠蒙混層。

圖2 柴達(dá)木盆地英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段巖石學(xué)特征Fig.2 Petrology characteristics of E3 2in Yingxi area，Qaidam Basin

表1 柴達(dá)木盆地英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段巖石的礦物組成Table 1 Whole rock mineral composition of E32in Yingxi area，Qaidam Basin %

細(xì)粒沉積巖巖石類(lèi)型組合復(fù)雜，針對(duì)陸相湖盆細(xì)粒沉積巖進(jìn)行巖相劃分方案應(yīng)遵循的原則是：①要體現(xiàn)細(xì)粒沉積巖的礦物組成；②要反映細(xì)粒沉積巖的宏觀與微觀沉積構(gòu)造多樣性，以便于開(kāi)展巖相發(fā)育機(jī)制以及沉積環(huán)境的研究；③分類(lèi)方案應(yīng)當(dāng)遵循易于鑒定和操作的原則，在油田勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐中具有實(shí)用性［20-22］。

參考碎屑沉積巖的巖相劃分方法，遵循“三級(jí)命名”原則，以細(xì)粒沉積巖的礦物組分為組分端元，將英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段巖石劃分為3種類(lèi)型，即陸源碎屑巖、黏土巖和碳酸鹽巖［23-24］。由于研究區(qū)目的層的巖石礦物成分過(guò)于復(fù)雜多樣，因此對(duì)分類(lèi)方案進(jìn)行簡(jiǎn)化，同時(shí)，由于研究區(qū)內(nèi)白云石和方解石雖然可以通過(guò)礦物含量以及巖性掃描測(cè)井定量或定性區(qū)分，但是受樣品以及測(cè)井資料質(zhì)量的限制，難以在所有鉆井資料中進(jìn)行區(qū)分，故為了保證實(shí)用性，此次定名不細(xì)分灰?guī)r和白云巖，將兩者含量之和納入巖石命名，如“灰云質(zhì)”或“云灰質(zhì)”。

此次研究忽略相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)少于20%的礦物組分，將礦物相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于75%的巖相定為純巖石類(lèi)，將細(xì)粒沉積巖劃分為四大類(lèi)，分別是碳酸鹽巖、黏土巖、陸源碎屑巖和混合細(xì)粒沉積巖類(lèi)。相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%～75%的定為主名，其他礦物組分相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～50%的定為“質(zhì)”。結(jié)合沉積構(gòu)造進(jìn)行細(xì)分，將英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段共劃分出12 種細(xì)粒沉積巖（表2）。

表2 柴達(dá)木盆地英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段細(xì)粒沉積巖類(lèi)型劃分Table 2 Classification of fine-grained sedimentary rocks of E3 2in Yingxi area，Qaidam Basin

3 物性特征

通過(guò)對(duì)英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段儲(chǔ)集巖進(jìn)行巖心觀察、偏光顯微鏡鑒定以及場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡分析，得出研究區(qū)目的層巖石整體上較為致密，298 個(gè)樣品的實(shí)測(cè)氦孔隙度為1.0%～14.5%，平均為4.0%；滲透率為0.011～6.146 mD，平均為0.125 mD，具有低孔特低滲特征（圖3）。按照油氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法［25］中碳酸鹽巖儲(chǔ)層孔隙度、滲透率的類(lèi)型劃分，可將其劃歸為低孔、特低滲級(jí)別。由于測(cè)試孔滲過(guò)程之前需要對(duì)巖心進(jìn)行鉆柱取樣，當(dāng)鉆遇裂縫較多的部位時(shí)，圓柱體容易崩塌，從而被廢棄。因此，測(cè)試的物性結(jié)果可能因取樣部位的問(wèn)題而比實(shí)際物性偏小，尤其是滲透率可能存在數(shù)量級(jí)的差異。

圖3 柴達(dá)木盆地英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段孔滲關(guān)系Fig.3 Relationship between permeability and porosity of E3 2 in Yingxi area，Qaidam Basin

4 孔隙類(lèi)型與孔隙結(jié)構(gòu)

4.1 孔隙類(lèi)型

根據(jù)巖石薄片鑒定結(jié)果及掃描電鏡超微觀分析結(jié)果，柴達(dá)木盆地英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段孔隙類(lèi)型主要為晶間孔、溶蝕孔和溶洞。①晶間孔。因其孔徑小，肉眼無(wú)法識(shí)別，顯微鏡下可見(jiàn)其呈彌散狀分布，掃描電鏡下可見(jiàn)到晶間孔的完整形態(tài)，棱角分明，極為發(fā)育，部分呈三角形、鋸齒狀或其他不規(guī)則形狀（圖4）。能譜成分分析結(jié)果顯示，組成晶間孔孔隙的圍巖礦物為白云石，白云石晶粒直徑約為0.5～2.5 μm，孔徑多小于1 μm，少數(shù)組合孔的孔徑可達(dá)數(shù)微米。②溶蝕孔和溶洞。156 個(gè)鑄體薄片鑒定結(jié)果顯示，多數(shù)樣品僅發(fā)育晶間孔，藍(lán)色孔隙（有色環(huán)氧樹(shù)脂）分布廣泛，但溶蝕孔洞少見(jiàn)。部分鑄體薄片中可見(jiàn)晶間孔被溶蝕加大現(xiàn)象，僅占樣品總數(shù)的3.8%，可見(jiàn)研究區(qū)溶蝕作用較弱。微弱的溶蝕改造作用多發(fā)生在2 個(gè)區(qū)域，一是沿裂縫溶蝕裂縫周緣礦物，形成溶蝕縫加大現(xiàn)象，也有學(xué)者將其單獨(dú)歸為第3 種孔隙類(lèi)型，二是在晶間孔的孔壁發(fā)生微弱溶蝕擴(kuò)大，使之成為加大晶間孔。這2 類(lèi)溶蝕作用發(fā)生的前提條件是必須具有酸性流體的運(yùn)移通道，且酸性流體運(yùn)移通道的形成時(shí)間必須早于烴類(lèi)成熟過(guò)程中有機(jī)酸的生成時(shí)間。溶洞主要是因強(qiáng)烈的巖溶作用對(duì)白云石內(nèi)部溶蝕擴(kuò)大而形成，部分孔徑大于0.2 mm，后期可被滲流粉砂、膏質(zhì)及白云石膠結(jié)物膠結(jié)充填，充填物在成巖過(guò)程中可再次發(fā)育微孔隙，有利于儲(chǔ)集性能的改善。綜上所述，晶間孔、溶蝕孔、溶洞和裂縫均為研究區(qū)有效的儲(chǔ)集空間類(lèi)型。

圖4 柴達(dá)木盆地英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型Fig.4 Reservoir pore type of E3 2 in Yingxi area，Qaidam Basin

4.2 孔隙形態(tài)特征

選取3 口井的10 個(gè)樣品進(jìn)行XRD 礦物組成分析，該地區(qū)樣品的礦物組成如表3 所示。其中BJ-1 和BJ-7 號(hào)樣品為紋層狀粉砂質(zhì)灰云巖，BJ-2號(hào)樣品為紋層狀泥質(zhì)粉砂巖，BJ-3 和BJ-4 號(hào)樣品為塊狀灰云巖，BJ-8 號(hào)樣品為紋層狀灰云巖，BJ-5和BJ-6 號(hào)樣品為塊狀灰云質(zhì)粉砂巖，BJ-9 和BJ-10號(hào)樣品的黏土含量較高，BJ-9 號(hào)樣品為塊狀灰云質(zhì)泥巖，BJ-10 號(hào)樣品為紋層狀粉砂質(zhì)泥巖（表3）。

表3 柴達(dá)木盆地英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段礦物組成及巖相特征Table 3 Mineral composition and lithofacies characteristics of E3 2 in Yingxi area，Qaidam Basin %

利用等溫吸附-脫附曲線形態(tài)可分析出儲(chǔ)集巖的孔隙形態(tài)。發(fā)育微孔隙的巖石，在吸附試驗(yàn)中隨著相對(duì)壓力的升高，孔隙會(huì)發(fā)生毛細(xì)凝聚作用，再進(jìn)行減壓時(shí)孔隙會(huì)出現(xiàn)吸附質(zhì)逐漸解吸蒸發(fā)的現(xiàn)象，二者并不是嚴(yán)格的可逆過(guò)程。巖石中每個(gè)孔隙及其連通的喉道的具體形狀均不相同，同一個(gè)孔隙發(fā)生凝聚與蒸發(fā)時(shí)的相對(duì)壓力有可能不同。假設(shè)發(fā)生凝聚與蒸發(fā)作用時(shí)的相對(duì)壓力相同，則吸附等溫線的吸附分支與解吸分支會(huì)完全重疊；假設(shè)發(fā)生凝聚與蒸發(fā)作用時(shí)的相對(duì)壓力不同，則吸附等溫線的吸附分支與解吸分支會(huì)分開(kāi)，從而形成吸附回線［26］。

國(guó)際理論與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）把N2吸附的滯回環(huán)類(lèi)型分為H1，H2，H3 和H4 型（圖5），其中H2 型陡直、寬大，代表墨水瓶型的細(xì)頸廣體孔隙；H3 型滯回環(huán)狹小、陡直，反映為平行板狀狹縫型孔隙；H4 型滯回環(huán)吸附-脫附曲線比較平緩且接近重合，反映為單邊狹縫型孔隙［27］。

圖5 柴達(dá)木盆地英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段氮?dú)馕?脫附滯后環(huán)特征分類(lèi)及其對(duì)應(yīng)孔隙類(lèi)型Fig.5 Classification of nitrogen adsorption-desorption hysteresis loop and corresponding pore types of E32 in Yingxi area，Qaidam Basin

英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段細(xì)粒碎屑巖類(lèi)巖相（紋層狀泥質(zhì)粉砂巖、塊狀灰云質(zhì)粉砂巖、塊狀灰云質(zhì)泥巖、紋層狀粉砂質(zhì)泥巖）的氮?dú)馕?脫附曲線呈現(xiàn)出H3 型滯回環(huán)特征，說(shuō)明此類(lèi)巖相孔隙形態(tài)為平行狹縫型孔隙（圖6）；碳酸鹽類(lèi)巖相（紋層狀粉砂質(zhì)灰云巖、塊狀灰云巖、紋層狀灰云巖）氮?dú)馕?脫附曲線亦呈現(xiàn)出H3 型滯回環(huán)特征，說(shuō)明此類(lèi)巖相孔隙形態(tài)與細(xì)粒碎屑巖類(lèi)巖相一致，均為平行狹縫型孔隙（圖7）。

圖6 柴達(dá)木盆地英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段細(xì)粒碎屑巖氮?dú)馕?脫附曲線Fig.6 Nitrogen adsorption-desorption curves of fine-grained clastic rocks of E3 2 in Yingxi area，Qaidam Basin

圖7 柴達(dá)木盆地英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段碳酸鹽巖氮?dú)馕?脫附曲線Fig.7 Nitrogen adsorption-desorption curves of carbonate rocks of E3 2in Yingxi area，Qaidam Basin

4.3 孔徑分布特征

近年來(lái)，由于非常規(guī)油氣成為勘探開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外對(duì)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的研究較多，尤其是低滲儲(chǔ)層，并發(fā)展了較多定性和定量的技術(shù)方法，如氣體吸附法、核磁共振以及自發(fā)滲吸等方法［28-30］。CO2和N2吸附以及高壓壓汞等實(shí)驗(yàn)技術(shù)均可表征致密儲(chǔ)層孔隙分布特征，但上述3 種實(shí)驗(yàn)方法的孔徑表征精度存在差異：CO2吸附實(shí)驗(yàn)技術(shù)可表征致密儲(chǔ)層中孔徑小于2 nm 的微孔，N2吸附實(shí)驗(yàn)技術(shù)可表征孔徑為2～50 nm 的中孔，高壓壓汞實(shí)驗(yàn)技術(shù)可表征孔徑大于50 nm 的宏孔，利用上述3 種實(shí)驗(yàn)技術(shù)相結(jié)合的方法，可獲得致密儲(chǔ)層全孔徑分布特征［31］。

英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段巖石樣品中的微孔、中孔和宏孔均比較發(fā)育（圖8），但不同樣品的孔隙質(zhì)量體積分布特征存在差異，具有“多峰值”特征，0.3～0.6 nm，1.5～4.0 nm 和10～70 μm 等3個(gè)峰值的出現(xiàn)較為普遍，由此可見(jiàn)微孔、中孔和宏孔均可能成為巖石中占主導(dǎo)地位的孔隙類(lèi)型。

圖8 柴達(dá)木盆地英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段全孔徑孔隙質(zhì)量體積特征Fig.8 Full pore volume characteristics of E3 2in Yingxi area，Qaidam Basin

從礦物成分來(lái)看，英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段總體上碳酸鹽類(lèi)巖相（BJ-3，BJ-4，BJ-7，BJ-8）中宏孔的發(fā)育情況要好于細(xì)粒碎屑巖類(lèi)巖相（BJ-2，BJ-6，BJ-9，BJ-10），部分樣品中宏孔極為發(fā)育。從沉積構(gòu)造來(lái)看，英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段總體上紋層狀巖相（BJ-2，BJ-7，BJ-8，BJ-10）中宏孔和中孔的發(fā)育情況好于塊狀巖相（BJ-3，BJ-4，BJ-6，BJ-9）。如BJ-8 樣品為紋層狀灰云巖，其宏孔占總孔體積的36.22%，中孔占總孔體積的34.74%，這可能是由于其碳酸鹽礦物含量高，裂縫以及溶蝕孔較為發(fā)育。英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段巖石樣品中微孔的質(zhì)量體積平均為0.005 6 mL/g，占總孔體積的34.70%；中孔的質(zhì)量體積平均為0.006 6 mL/g，占總孔體積的40.84%，宏孔的質(zhì)量體積相對(duì)較小，為0.003 9 mL/g，占總孔體積的24.46%，因此，對(duì)巖石儲(chǔ)集性能貢獻(xiàn)最大的為中孔，其次是微孔（表4）。

表4 柴達(dá)木盆地英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段樣品孔體積統(tǒng)計(jì)表Table 4 Pore volumes of the samples of E3 2in Yingxi area，Qaidam Basin

英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段孔隙的比表面積主要由微孔貢獻(xiàn)，且主要由孔徑小于0.6 nm 的孔隙貢獻(xiàn)比表面積。比表面積伴隨孔徑的增大整體呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，中孔貢獻(xiàn)少量的比表面積，而宏孔貢獻(xiàn)的比表面積比微孔的比表面積要小約3個(gè)數(shù)量級(jí)（表5、圖9）。

Fig.9 Characteristics of total pore size and specific surface area of E32 in Yingxi area，Qaidam Basin圖9 柴達(dá)木盆地英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段全孔徑比表面積特征

4.4 孔隙連通性特征

孔隙既可作為儲(chǔ)集層中的油氣儲(chǔ)集空間，又可作為油氣運(yùn)移的通道，孔隙連通性的定量評(píng)價(jià)對(duì)資源量估算、滲流能力評(píng)價(jià)、目標(biāo)層位優(yōu)選均具有重要意義［32］。國(guó)內(nèi)外目前大多基于數(shù)字巖心技術(shù)對(duì)致密儲(chǔ)層連通性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，但限于數(shù)字巖心的代表性、分辨率以及成本而未能大規(guī)模應(yīng)用。飽和流體樣品的核磁共振T2譜是全部孔隙空間的反映［33］。儲(chǔ)集層中的孔隙可分為不連通的“死孔隙”和連通的有效孔隙，“死孔隙”中充滿了流體可使得地層具有一定的抗壓實(shí)能力，但難以抽取，而連通的有效孔隙在適當(dāng)?shù)牟捎凸に嚄l件下可被開(kāi)采和利用。

高壓壓汞法是指利用高壓力將汞注入巖石樣品的孔隙中，從而獲得其孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)。根據(jù)相應(yīng)的計(jì)算公式可定量獲得巖石孔徑分布特征，由于汞僅僅能進(jìn)入連通孔隙中，因此該方法得到的是連通孔隙的結(jié)構(gòu)參數(shù)［34］。對(duì)于孔隙連通性好的常規(guī)砂巖儲(chǔ)層，利用核磁共振方法獲得的孔徑分布參數(shù)與高壓壓汞法獲得的孔徑分布參數(shù)具有較好的一致性；對(duì)于致密儲(chǔ)層，上述2 種方法獲得的孔隙結(jié)構(gòu)在形態(tài)上具有較好的一致性，但幅度上往往存在明顯的差異，致密儲(chǔ)層的核磁共振孔隙度一般大于壓汞孔隙度，因前者包含“死孔隙”。因此，可利用這2種方法在同一坐標(biāo)系下進(jìn)行投點(diǎn)獲得2 條曲線，很容易對(duì)比出不連通孔隙的分布特征（圖10a）。具體方法如下：根據(jù)實(shí)際油田資料需要，在橫坐標(biāo)上取值r1和r2，向上作直線，與核磁共振和高壓壓汞所獲得的2 條累積孔質(zhì)量體積曲線交會(huì)（圖10b），分別得到孔隙半徑介于r1和r2之間的總孔隙質(zhì)量體積V1和連通孔隙質(zhì)量體積V2，二者相減即可得出不連通孔隙的質(zhì)量體積V3=V1-V2。

圖10 柴達(dá)木盆地英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段核磁共振與高壓壓汞計(jì)算孔隙連通性對(duì)比Fig.10 Comparison of pore connectivity between NMR and high-pressure mercury injection calculation of E3 2 in Yingxi area，Qaidam Basin

選取英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段4 塊不同的樣品BJ-10，BJ-2，BJ-6，BJ-8 分別進(jìn)行核磁共振測(cè)試和高壓壓汞測(cè)試，巖性分別為紋層狀粉砂質(zhì)泥巖、紋層狀泥質(zhì)粉砂巖、塊狀灰云質(zhì)粉砂巖、紋層狀灰云巖，獲得的4 條孔徑分布曲線在形態(tài)上具有一致性（圖11a—11d），反映出通過(guò)T2譜計(jì)算出的孔隙半徑結(jié)果的正確性。從曲線幅度上來(lái)看，因?yàn)槿魏螛悠分芯嬖凇八揽紫丁?，核磁共振獲得的孔徑分布曲線均位于高壓壓汞獲得的孔徑分布曲線的上方。當(dāng)樣品中的“死孔隙”含量越少，通過(guò)核磁共振獲得的孔隙度（φNMR）與通過(guò)高壓壓汞獲得的孔隙度（φMICP）相差就越小，二者的孔徑分布曲線也越接近重合，表明巖石樣品的孔隙連通性越好。樣品BJ-10的核磁共振孔隙度與高壓壓汞孔隙度分別為4.50%和0.90%，數(shù)值相差較大，表明“死孔隙”較多，連通孔隙體積僅占總孔隙體積的20.11%，其孔徑分布曲線的幅度相差最大，孔隙連通性最差；樣品BJ-2 和樣品BJ-6 的連通孔隙體積分別占總孔隙體積的32.13%和39.72%，其曲線幅度差低于樣品BJ-10，孔隙連通性一般；樣品BJ-8 核磁共振孔隙度與壓汞孔隙度分別為6.15%和4.42%，連通孔隙體積占總孔隙體積的71.94%，其核磁共振孔徑分布曲線與高壓壓汞孔徑分布曲線的幅度差最小，孔隙連通性最好。

圖11 柴達(dá)木盆地英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段4 種巖相的孔徑分布及自發(fā)滲吸曲線Fig.11 Pore size distribution and spontaneous imbibition curves of four types of lithofacies of E32 in Yingxi area，Qaidam Basin

自發(fā)滲吸作用是指巖石孔隙中的一種非潤(rùn)濕性流體，在毛細(xì)管力作用下自發(fā)地被另一種潤(rùn)濕性流體取代的過(guò)程。在這一過(guò)程中，以吸水高度（代表吸水量）的對(duì)數(shù)值（lgH）為y軸，以到達(dá)這一高度的吸水時(shí)間的對(duì)數(shù)值（lgt）為x軸作圖，理論上可得到一斜率為0.5 的直線，該直線的斜率值可作為定性評(píng)價(jià)致密儲(chǔ)層孔隙連通性的重要參數(shù)。理論上，頁(yè)巖孔隙為高連通性時(shí)的自吸曲線斜率為0.5，頁(yè)巖孔隙達(dá)到滲流臨界值時(shí)自吸斜率為0.26。

研究區(qū)4 塊樣品的自發(fā)吸水曲線的斜率因其孔隙結(jié)構(gòu)的差異而有所不同（圖11e—11h），自吸曲線均呈兩段式，前期斜率較大，后期趨緩。前期的快速吸水是由于樣品的干燥表面及層理縫快速吸水作用造成的，后半段曲線反映了樣品的主體孔隙的吸水特征。4 塊樣品BJ-10，BJ-2，BJ-6和BJ-8 的前期自吸斜率分別為0.134，0.204，0.222 和0.235，紋層狀粉砂質(zhì)泥巖、紋層狀泥質(zhì)粉砂巖、塊狀灰云質(zhì)粉砂巖、紋層狀灰云巖樣品的連通性依次變好，這是由于隨著紋層的增多和碳酸鹽含量的增加，晶間孔、溶蝕孔/洞以及層理縫越發(fā)育，巖石的連通性越好，這與核磁共振和高壓壓汞方法得到的結(jié)論一致。研究區(qū)4 塊樣品的自發(fā)滲吸曲線的斜率均小于0.26，未達(dá)到滲流臨界值，這說(shuō)明目的層中油氣不會(huì)發(fā)生大規(guī)模長(zhǎng)距離運(yùn)移，以近源聚集成藏為主。

5 結(jié)論

（1）柴達(dá)木盆地英西地區(qū)漸新統(tǒng)下干柴溝組上段細(xì)粒沉積巖中碳酸鹽礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為44.19%，以白云石和鐵白云石為主；陸源碎屑礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為23.62%，以長(zhǎng)石和石英為主；黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為16.71%，以伊蒙混層和伊利石為主。

（2）研究區(qū)目的層段孔隙類(lèi)型主要為晶間孔、溶蝕孔和溶洞，依據(jù)沉積構(gòu)造和礦物成分可以劃分為12 種巖相，各巖相的孔隙形態(tài)均為平行狹縫型。

（3）研究區(qū)碳酸鹽類(lèi)巖相中的宏孔發(fā)育情況要好于碎屑巖巖相，紋層狀巖相的宏孔和中孔的發(fā)育情況好于塊狀巖相；孔隙的比表面積主要由孔徑小于0.6 nm 的微孔貢獻(xiàn)。隨著紋層的增多和碳酸鹽含量的增加，巖石的連通性變好，但均未達(dá)到滲流臨界值，不會(huì)發(fā)生大規(guī)模長(zhǎng)距離運(yùn)移，紋層狀灰云巖為最有利的巖相。

（4）對(duì)于“滿凹含油、井井見(jiàn)油”的英西地區(qū)，儲(chǔ)集層較為發(fā)育，孔喉細(xì)小但數(shù)量巨大，造成了其儲(chǔ)集性好滲透率差，因此優(yōu)質(zhì)蓋層是否發(fā)育成為油氣能否富集成藏的關(guān)鍵因素。