引用本文
刘占国, 张永庶, 宋光永, 李森明, 龙国徽, 赵健, 朱超, 王艳清, 宫清顺, 夏志远. 柴达木盆地英西地区咸化湖盆混积碳酸盐岩岩相特征与控储机制[J]. 石油勘探与开发, 2021,48(1): 68-80.
LIU Zhanguo, ZHANG Yongshu, SONG Guangyong, LI Senming, LONG Guohui, ZHAO Jian, ZHU Chao, WANG Yanqing, GONG Qingshun, XIA Zhiyuan. Mixed carbonate rocks lithofacies features and reservoirs controlling mechanisms in the saline lacustrine basin in Yingxi area, Qaidam Basin, NW China[J]. Petroleum Exploration & Development, 2021,48(1): 68-80.  
Doi: 10.11698/PED.2021.01.06
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柴达木盆地英西地区咸化湖盆混积碳酸盐岩岩相特征与控储机制
刘占国1, 张永庶2, 宋光永1, 李森明1, 龙国徽2, 赵健2, 朱超1, 王艳清1, 宫清顺1, 夏志远1
1.中国石油杭州地质研究院,杭州 310023
2.中国石油青海油田公司,甘肃敦煌 736202
联系作者简介：李森明（1967-）,男,甘肃张掖人,中国石油杭州地质研究院高级工程师,主要从事沉积储集层研究。地址：浙江省杭州市西湖区西溪路920号,中国石油杭州地质研究院,邮政编码：310023。E-mail: lism_hz@petrochina.com.cn

第一作者简介：刘占国（1980-）,男,河北承德人,硕士,中国石油杭州地质研究院高级工程师,主要从事沉积储集层和岩性油气藏综合地质研究。地址：浙江省杭州市西湖区西溪路920号,中国石油杭州地质研究院,邮政编码：310023。E-mail: liuzg_hz@petrochina.com.cn

收稿日期: 2020-01-16 修回日期: 2021-01-06
基金项目: 国家科技重大专项（2017ZX05001-002）; 中国石油科技部重大专项“大型陆相盆地砂体类型及控藏机制”（2019B-0309）
摘要

以柴达木盆地英西地区始新统下干柴沟组上段（E32）盐下混积碳酸盐岩为例,借助其大量岩心、薄片和岩矿地球化学资料,分析研究咸化湖盆混积碳酸盐岩储集层岩相特征及控储机制。结果表明,英西E32盐下发育5种储集层岩相类型,分别为混积颗粒、块状、斑块状灰云岩和纹层状云灰岩4种沉积成因岩相,以及一种构造成因的角砾状灰云岩岩相;4种沉积成因储集层岩相分为2类咸化沉积序列岩相组合,分别为洼陷区低能型岩相组合和斜坡与洼内古隆起高能型岩相组合。受陆源碎屑物源高频补给影响,两类咸化沉积序列多以不完整的岩相组合亚型为主。英西E32盐下具典型的岩相控储特征：岩相类型及沉积序列在准同生期控制了白云石晶间孔和溶孔的形成和分布;纹层状云灰岩岩相结构在成岩期控制形成了大规模纹层缝储集空间和高渗通道;混积颗粒、块状—斑块状灰云岩岩相泥质含量低、脆性强,在晚期构造改造期此3种岩相分布与距顶部大型滑脱断层和次级断裂的距离共同控制了构造角砾状灰云岩相缝洞型高效储集层的形成和分布。在上述研究基础上,建立了英西E32盐下岩相-构造复合成储模式,明确了区内不同构造带构造角砾状灰云岩岩相缝洞型高效储集层、纹层状云灰岩岩相溶孔型页岩油储集层和颗粒—斑块状灰云岩岩相溶孔-晶间孔型致密储集层3种有利储集层的发育及分布规律,对推动英西高效油气勘探开发和丰富咸化湖盆混积碳酸盐岩成储理论具重要意义。图10表1参36

关键词: 柴达木盆地; 英西地区; 咸化湖盆; 湖相碳酸盐岩; 始新统下干柴沟组; 页岩油
中图分类号:TE122.1 文献标志码:A
Mixed carbonate rocks lithofacies features and reservoirs controlling mechanisms in the saline lacustrine basin in Yingxi area, Qaidam Basin, NW China
LIU Zhanguo1, ZHANG Yongshu2, SONG Guangyong1, LI Senming1, LONG Guohui2, ZHAO Jian2, ZHU Chao1, WANG Yanqing1, GONG Qingshun1, XIA Zhiyuan1
1. PetroChina Hangzhou Research Institute of Geology, Hangzhou 310023, China
2. PetroChina Qinghai Oilfield Company, Dunhuang 736202, China
Abstract

Taking the mixed pre-salt carbonate rocks in the upper member of Eocene Xiaganchaigou Formation (E32) of Yingxi area in the Qaidam Basin as an example, the lithofacies characteristics and controlling mechanisms of reservoir formation are analyzed based on a large amount of cores, thin sections and geochemical data. The reservoirs in E32 pre-salt layers have five types of sedimentary origin lithofacies, namely, mixed granular lime-dolostone, massive lime-dolostone, plaque lime-dolostone, and laminated dolomtic limestone, one type of tectonic origin lithofacies—breccia lime-dolostone. The four types of sedimentary lithofacies are divided into two types of saline sedimentary sequence lithofacies combinations, low-energy type in the sag area and low to high-energy type in the slope and paleo-uplift zone in the depression. Affected by high-frequency supply of continental clastic material, the two types of salty sedimentary sequences are mostly incomplete subtypes of lithofacies. Lithofacies have strong impacts on pre-salt reservoirs in E32: (1) Lithofacies type and sedimentary sequence controlled the formation and distribution of dolomite intercrystalline pores and dissolved pores during the pene-sedimentary period. (2) The structure of laminated dolomitic limestone controlled the formation of large-scale laminated fractures and high permeability channels during the diagenetic period. (3) Granular, massive, plaque lime-dolostones have low mud content and strong brittleness, in the late tectonic reconstruction period, the distribution of the three types of lithofacies and the distance of them from the top large slip faults and secondary faults together controlled the formation and distribution of high-efficiency fracture-cave type breccia lime-dolostone reservoirs. On the basis of the above research, the composite lithofacies-tectonic formation model of pre-salt reservoir in E32 of Yingxi area has been sorted out. The time-space distribution of tectonic breccia lime-dolostone reservoirs, laminated dolomitic limestone shale oil reservoirs and granular, massive lime-dolostone dissolved-intercrystalline pore tight reservoirs in different structural belts of the area have been figured out. The results of the study are of great significance for enriching the saline lacustrine basin mixed carbonate tight-shale oil accumulation theory and the high efficient exploration and development of petroleum in Yingxi area.

Keyword: Qaidam Basin; Yingxi area; saline lacustrine basin; lacustrine carbonate rock; Eocene Xiaganchaigou Formation; shale oil
0 引言

咸化湖盆混积碳酸盐岩储集层在中国含油气盆地普遍发育, 近年来针对该领域已在各大盆地相继获得重大油气发现, 展示出极大的资源潜力和勘探前景[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]。然而, 勘探实践也表明, 该类碳酸盐岩储集层多具组构复杂、非均质性强、甜点储集层规模及分布时空变化快等特点, 制约了其勘探规模拓展和高效开发, 储集层成储机制和分布规律需深化研究。

柴达木盆地英西地区深层是近年来咸化湖盆混积碳酸盐岩致密/页岩油勘探的热点和难点地区之一, 区内积累的丰富钻井资料为深化认识该类储集层奠定了资料基础。目的层古近系下干柴沟组上段（E32）盐下主力油层段埋深普遍大于4 000 m, 虽已获得亿吨级储量发现, 但因储集层类型及物性变化导致单井油气日产量差异极大（非工业级至千吨级）, 优质储集层成因类型及分布规律不明严重制约了该区效益开发及向外围勘探拓展。为解决这一关键问题, 前人主要对储集层岩矿特征、孔隙类型及成因开展了大量研究, 从不同角度强调了白云石化晶间孔、异常高压微裂缝和构造角砾化缝洞对油气高产、稳产的控制[3, 4, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18]。国内外学者在咸化湖盆混积碳酸盐岩储集层研究方面, 普遍认为岩相与储集层成因及分布之间存在着本质联系[2, 19, 20, 21, 22, 23], 但对本文研究区而言, 目前在该方面的研究还相对薄弱, 以至于对高产、稳产储集层的成储机制及分布规律尚未形成明确认识。为此, 本文运用研究区内大量岩心、薄片和岩矿地球化学分析数据, 对储集层岩相特征进行了系统分析, 并探讨了其控储机制, 在此基础上建立了不同孔隙类型储集层的发育分布模式, 以期丰富咸化湖盆混积碳酸盐岩成储理论, 为明确英西优质储集层分布规律以推动高效开发和向邻区勘探拓展提供参考。

1 地质背景

英西地区位于柴达木盆地英雄岭构造带西端, 北邻干柴沟, 南接油砂山, 西为柴西南区。按沉积-成藏期构造背景将英西划分为斜坡区、继承性洼陷区、洼陷反转构造区和洼内古隆起区（见图1a）。新生界自下而上依次为古近系路乐河组（E1+2）、下干柴沟组（分为下段E31和上段E32）, 新近系上干柴沟组（N1）、下油砂山组（N21）、上油砂山组（N22）、狮子沟组（N23）和第四系七个泉组（Q1+2）（见图1b）。目的层下干柴沟组上段（E32）在干旱古气候背景下, 由早至晚湖盆总体经历了初始咸化、咸化和盐湖3个沉积演化阶段[24, 25]（见图1c）。早期（Ⅵ 层组沉积期）初始咸化阶段, 湖盆主体为半深湖— 深湖沉积环境, 以暗色泥岩沉积为主, 为区内主力烃源岩发育期; 中期（Ⅴ — Ⅳ 层组沉积期）为咸化湖沉积环境, 在物源间歇性补给和强蒸发作用下, 湖水盐度总体较高, 水深处于滨浅湖至半深湖范围内高频振荡演化[26, 27], 为混积碳酸盐岩储集层集中发育期; 晚期（Ⅲ — Ⅰ 层组沉积期）为盐湖阶段, 物源补给最弱, 蒸发作用强烈, 发育多个湖水蒸发浓缩至干盐湖的沉积旋回, 以蒸发岩类沉积为主, 能作为储集层的沉积物次之, 为区域优质盖层发育期。

图1 柴达木盆地英西地区地质简况与地层综合柱状图

2 储集层岩相类型及特征

英西地区E32咸化湖盆内碳酸盐岩的混积特征很明显, 前人利用碎屑、黏土和碳酸盐三端元组分进行了岩类划分和储集层特征描述[11, 15]。本文通过对区内大量岩心、薄片观察发现, 该套储集层的岩石结构类型多, 据此对储集层进行了岩相划分, 识别出5种有利储集层岩相类型, 分别为混积颗粒岩相、块状灰云岩相、斑块状含膏— 膏质灰云岩相、纹层状云灰岩相和构造角砾状灰云岩相（见表1、图2）。

表1 英西储集层岩相类型及特征表

图2 英西E32盐下储集层岩相类型及孔隙发育特征图版
Tg— 陆源碎屑; Cg— 碳酸盐砂屑; An— 硬石膏; P— 孔隙; Mf— 微裂缝; D— 白云石; Lf— 纹层缝; Cl— 碳酸盐纹层; Ml— 泥质纹层; F— 裂缝; B— 构造角砾
混积颗粒岩相（a— d）：（a）S41-2井, 4 126.20~4 126.40 m, 岩心, 交错层理发育; （b）S49-1井, 3 862.15 m, 铸体薄片, 正交偏光, 陆源碎屑颗粒发育, 多具表皮鲕状, 与碳酸盐砂屑颗粒形成混积颗粒结构; （c）S41-6-1井, 3 868.57 m, 蓝色铸体薄片, 单偏光, 颗粒成分及结构同b图, 粒间溶孔发育, 硬石膏胶结物具溶蚀残余产状特征; （d）S43井, 3 922.77 m, 铸体薄片, 正交偏光, 颗粒成分主要为碳酸盐砂屑, 粒间溶孔发育, 硬石膏胶结物具溶蚀残余产状特征。块状灰云岩相（e— h）：（e）S41-6-1井, 3 867.47~3 867.67 m, 岩心, 均质块状混积构造, 层理不发育; （f）S41-6-1井, 3 854.87 m, 铸体薄片, 正交偏光, 碳酸盐与陆源黏土和粉砂质碎屑颗粒混合形成块状泥晶结构; （g）狮41-2井, 4 178.16 m, 铸体薄片, 正交偏光, 两期微裂缝被硬石膏充填; （h）S32X井, 4 125.99 m, 背散射扫描电镜, 微裂缝和纳米级白云石晶间孔发育。斑块状含膏— 膏质灰云岩相（i— l）：（i）S41-2井, 4 126.50~4 126.70 m, 岩心, 硬石膏等蒸发岩矿物斑块状分布; （j）S38-4井, 3 731.10 m, 蓝色铸体薄片, 单偏光, 板条状硬石膏晶体溶蚀形成晶模孔; （k）S41-6-1井, 3 866.58 m, 蓝色铸体薄片, 正交偏光, 溶蚀微孔发育, 微晶— 斑状硬石膏具溶蚀残余特征; （l）S41-2井, 4 178.16 m, 扫描电镜, 白云石晶间孔发育。纹层状云灰岩相（m— p）：（m）S41-6-1井, 3 850.80~3 851.00 m, 岩心, 似页岩特征, 纹层缝发育; （n）S41-6-1井, 3 854.80 m, 蓝色铸体薄片, 单偏光, 泥质碎屑纹层和方解石纹层形成高频韵律, 纹层缝发育; （o）S41-6-1井, 3 865.80 m, 未洗油岩石薄片, 单偏光, 方解石纹层内孔隙发育, 孔内饱含油; （p）S41-6-1井, 3 865.80 m, 未洗油岩石薄片, 正交偏光照片, D3局部放大, 饱含油孔隙边缘见硬石膏胶结物具溶蚀残余状, 孔隙类型为硬石膏胶结物溶孔。构造角砾状灰云岩相（q— t）：（q）S40井, 3 147.61~3 147.81 m, 岩心, 块状灰云岩揉皱破碎角砾化, 大尺度缝洞发育, 顶、底泥岩地层产状平整, 仅发育塑性变形; （r）S40井, 3 150.66 m, 蓝色铸体薄片, 单偏光, 构造角砾间网状微裂缝和孔隙发育; （s）S32X井, 4 125.59 m, 蓝色铸体薄片, 单偏光, 角砾化缝洞被晚期硬石膏充填严重, 残余少量砾间孔; （t）S3-1井, 4 374.69 m, 蓝色铸体薄片, 单偏光, 构造角砾间硬石膏弱充填, 孔洞发育

2.1 混积颗粒岩相

该岩相在岩心上可见交错层理（见图2a）; 光学显微镜下表现为亮晶混积颗粒结构, 颗粒主要由分选好、磨圆度高的含泥— 泥质碳酸盐砂屑和陆源碎屑组成, 碎屑颗粒占比最高可达80%, 石英、长石和岩屑均可见, 亦可见碎屑颗粒为核心的表皮鲕（见图2b）。岩矿组分上（样品数为61）, 砂屑颗粒的碳酸盐矿物组分以铁白云石为主, 占碳酸盐总量的40%~100%, 平均约70%; 砂屑中黏土组分含量为0~40%, 平均约15%, 但它不影响岩石的孔隙结构。粒间亮晶胶结物成分主要为硬石膏, 含量为0~25%, 平均约8%。

该岩相储集层的储集空间主要以硬石膏胶结物溶孔为主, 光学显微镜下可见硬石膏溶蚀残余状（见图2c、图2d）。孔隙尺度主要为微米级, 储集层孔隙度为1%~10%, 峰值为4%~8%, 渗透率主要为（0.01~0.10）× 10-3 µ m2。

2.2 块状灰云岩相

该岩相在岩心上为相对均质的块状混积结构, 层理不发育（见图2e）; 岩石薄片镜下可见碳酸盐、陆源碎屑和黏土混积形成泥晶结构（见图2f）。岩矿组分中（样品数为517）, 碳酸盐组分占30%~92%, 平均约占58%, 其中以铁白云石为主, 占碳酸盐总量的40%~100%, 平均值为79.5%; 陆源长英质组分粒度以泥级为主, 次为粉砂级, 含量为3%~47%, 平均约18%; 陆源黏土含量为0~41%, 平均约占15%; 蒸发盐矿物以硬石膏为主, 含量为0~15%, 平均约3.4%。

该岩相储集层的储集空间以白云石化晶间孔为主, 可见多期并多被充填的构造微缝（见图2g）; 扫描电镜下可见泥— 粉晶级自形— 半自形白云石晶间孔, 无裂缝沟通的晶间孔多呈三角状孤立分布, 孔隙连通性差（见图2h）。孔隙尺度主要为纳米级, 储集层孔隙度为1%~13%, 峰值为4%~6%, 基质渗透率主要为（0.001~0.100）× 10-3 µ m2。

2.3 斑块状含膏— 膏质灰云岩相

该岩相以发育大量蒸发盐矿物为典型特征, 并与上述块状泥质灰云岩相相区分。岩心上该岩相整体显示块状层理, 大量雪花状硬石膏等蒸发盐矿物呈斑状分布（见图2i）。岩石薄片下碳酸盐与细粒陆源碎屑和黏土混积而形成泥晶结构, 硬石膏等蒸发岩矿物晶体发育（见图2j）。岩矿组分上（样品数为146）, 该岩相的碳酸盐含量为17%~70%, 平均约为40%, 其中铁白云石占比为50%~100%, 平均达88%。其碳酸盐组分总量较块状泥质灰云岩相低; 陆源长英质组分粒度以泥级为主, 次为粉砂级, 含量为2%~47%, 平均约为16%; 陆源黏土含量为0~25%, 平均约为8.2%; 蒸发盐矿物以硬石膏、钙芒硝为主, 含量为16%~60%, 平均约为30%。

该岩相储集层的储集空间以白云石化晶间孔和硬石膏、钙芒硝等蒸发盐矿物斑晶溶孔两种孔隙类型为主, 局部发育构造微裂缝（见图2k、图2l）。因该岩相的白云石化程度最强, 故白云石晶间孔的发育程度较块状灰云岩相高。孔隙尺度为纳米— 微米级, 储集层孔隙度为1%~14%, 峰值为6%~8%, 基质渗透率主要为（0.001~0.500）× 10-3 µ m2。

2.4 纹层状云灰岩相

该岩相在岩心上具页岩结构特征（见图2m）。岩石薄片下呈典型的纹层状, 主要由暗色含灰的泥-粉砂质陆源碎屑纹层和纯碳酸盐纹层叠加形成, 纯碳酸盐纹层有它形方解石晶粒构成, 粒度一般为0.03~0.06 mm（见图2n）。因两种纹层的成分含量差异, 每类纹层的厚度会出现相应差异, 一般在0.1~0.5 mm。岩矿组分上（样品数为272）, 陆源碎屑与碳酸盐组分总量大体相当, 其中碳酸盐总量为30%~67%, 平均约为43%, 成分总体以方解石为主, 铁白云石含量占比为0~65%, 平均值为35%; 陆源长英质组分粒度以泥级为主, 次为粉砂级, 含量为12%~54%, 平均约为25%。陆源黏土含量为5%~43%, 平均约为24%; 蒸发盐矿物以硬石膏为主, 含量为0~15%, 平均值为3.7%, 主要以胶结方解石晶粒间孔的形式存在。

该岩相储集层的储集空间以方解石纹层内方解石晶粒间的硬石膏胶结物溶孔和纹层缝为主, 溶孔和纹层缝内饱含油（见图2o— 图2p）。溶孔尺度主要为微米级, 储集层孔隙度为1%~13%, 峰值为3%~7%, 基质渗透率主要为（0.01~5.00）× 10-3 µ m2, 纹层缝的发育可大幅提高储集层渗流能力。

2.5 构造角砾状灰云岩相

王艳清等[18]通过对该区岩心和岩石薄片观察, 识别出沉积、成岩和构造3种成因的角砾岩, 而能成为储集层的主要为构造成因的角砾岩, 即构造角砾状灰云岩相, 岩心上主要表现为上述4种沉积成因储集层岩相后经构造改造形成角砾, 岩石薄片下可见角砾的挤压破碎、扭曲等特征; 角砾呈棱角状, 边缘平齐, 无磨圆现象, 亦没有定向排列; 但不同角砾内部均保留了原岩的沉积结构和矿物组分特征（见图2q— 图2t）。角砾发育段上、下的泥岩层产状平整（见图2q）。

该岩相储集层的储集空间不仅包含上述4类岩相的溶孔和白云石晶间孔, 还发育大量构造角砾化孔洞和网状裂缝, 显微镜下可见边缘规则的孔洞和晚期含量不等的硬石膏等胶结物充填（见图2r— 图2t）。低胶结物充填段的储集层孔隙尺度以微米— 厘米级为主, 储集层孔隙度普遍大于8%, 渗透率普遍大于1× 10-3 µ m2。

综上所述, 除构造成因的角砾岩相外, 4种沉积成因的储集层岩相、岩矿组分特征的分异性明显。纹层云灰岩相以高陆源碎屑、低白云石含量为典型特征; 混积颗粒岩相和块状灰云岩相的陆源碎屑和白云石含量及其变化趋势相似; 斑块状含膏— 膏质灰云岩相则以高蒸发盐矿物含量、低陆源碎屑含量和最高的白云石含量占比为特征（见图3、图4）。同时, 各类岩相因岩石结构和矿物组分差异, 发育的基质孔隙类型和尺度也不同, 物性特征表现出了强烈的非均质性。由此可见, 除构造成因的角砾岩相外, 英西盐下混积碳酸盐岩具典型的岩相控储特征, 因此分析储集层岩相的沉积序列组合是认识岩相控储机制及储集层时空分布规律的前提。

图3 英西E32盐下各类岩相储集层岩矿组分散点图（总样品数为993）

图4 英西E32盐下各类岩相储集层白云石化程度散点图（总样品数为993）

3 储集层岩相沉积序列组合特征

通过岩心观察和岩矿地球化学综合分析, 在干旱古气候和隆洼相间古地貌背景下, 英西E32盐下在湖平面上升期主要为陆源碎屑物沉积, 而各类碳酸盐集中发育于湖平面下降期的咸化沉积阶段, 总体发育低能咸化沉积序列和低能至高能咸化沉积序列两类组合（见图5、图6）。

图5 英西E32盐下低能环境咸化沉积序列组合（C1）特征（据S41-2井取心段; GR— 自然伽马）

图6 英西E32盐下低能至高能环境咸化沉积序列组合（C2）特征（据S41-2井取心段）

3.1 低能咸化沉积序列组合（C1型）

如图5所示, 该岩相组合类型的沉积序列从早至晚分别为块状泥岩相、纹层云灰岩相、块状灰云岩相和斑块状含膏— 膏质灰云岩相, 推测在咸化湖盆中心晚期会出现蒸发盐相, 代表该类岩相组合的完整沉积序列, 主要分布于湖盆洼陷区半深湖向浅湖稳定过渡的低能环境背景（见图7a）。湖平面初始下降期, 此时湖水中陆源泥-粉砂质悬浮组分含量高, 与蒸发浓缩析出的方解石快速混合形成块状灰泥岩; 之后陆源碎屑含量降低, 在半深湖安静水体环境下方解石和泥质形块状岩相。受物源频繁补给并致水体淡化影响, 上述完整的沉积过程多被打断而进入新的旋回周期。因此该类型完整的沉积序列岩相组合较为少见, 多为缺失成季节性纹层韵律; 随着湖平面的进一步下降, 蒸发浓缩作用加强, 湖水盐度持续升高, 洼陷区趋于浅湖沉积环境, 碳酸盐和硫酸盐矿物组分相继进入过饱和状态而大量沉淀, 进而在纹层状岩相之上相继沉积了块状和斑块状岩相。受物源频繁补给并致水体淡化影响, 上述完整的沉积过程多被打断而进入新的旋回周期。因此该类型完整的沉积序列岩相组合较为少见, 多为缺失顶部岩相的不完整沉积序列, 缺失的岩相类型和个数取决于物源补给期所处的沉积过程, 如纹层状岩相沉积后发生物源补给, 则该序列岩相组合仅为块状泥岩— 纹层状云灰岩组合。

图7 英西E32盐下岩相时空分布特征
（a）不同地貌单元单旋回完整序列岩相发育模式剖面, 剖面线见图c; （b）单旋回湖平面下降初期, 浅— 半深湖沉积期（见图a, S1）区内岩相平面分布特征; （c）单旋回湖平面下降晚期, 滨浅湖沉积期（见图a, S2）区内岩相平面分布特征

3.2 低能至高能咸化沉积序列组合（C2型）

如图6所示, 该岩相组合类型的沉积序列自早至晚分别为块状泥岩相、块状灰云岩相、斑块状含膏— 膏质灰云岩相和混积颗粒岩相, 代表该类岩相组合的完整沉积序列, 主要分布于英西洼陷周缘斜坡和洼陷内古隆起浅湖低能向高能过渡的沉积环境（见图7a）。湖平面下降初期, 整体处于浅湖低能环境, 陆源碎屑含量较高, 与湖水饱和析出的方解石快速混合沉积形成块状泥岩; 之后陆源碎屑含量降低, 古盐度增大, 方解石大量析出并占主导地位, 硫酸盐也相继达到过饱和, 沉积块状— 斑块状含膏— 膏质灰云岩相。随着湖平面的进一步下降, 波浪作用加强转变为高能环境, 块状— 斑块状碳酸盐岩被波浪打碎形成砂屑, 与波浪携带的陆源碎屑混积形成颗粒岩相, 逐渐向洼陷区进积, 但过饱和的硫酸盐会在粒间孔隙内沉淀, 导致硫酸盐胶结作用增强。上述沉积过程会因物源的频繁补给而中断, 形成不完整的沉积序列, 该类型完整的序列也同样少见, 混积颗粒岩相往往缺失, 多以块状泥岩、块状— 斑块状灰云岩岩相组合为主。

通过对研究区碳酸盐岩相的两类沉积序列组合特征分析表明, 物源补给频率和强度的差异, 使湖平面升降周期和速率频繁变化, 从而导致了每种沉积序列中储集层岩相组合往往发育不完整便进入新的沉积旋回。因此, 不同旋回周期内各类储集层岩相的单层厚度和组合类型存在很大差异, 不同古地貌背景下储集层岩相类型及分布规律是两种咸化沉积序列岩相组合时空高频叠加的结果。在单旋回尺度各类岩相储集层平面分布规律明显, 在洼陷处于半深湖沉积阶段, 洼陷内集中发育了纹层状云灰岩相储集层（见图7b）; 在泛浅湖沉积阶段, 区内广泛发育块状— 斑块状灰云岩相储集层, 同时在盆缘斜坡和古隆起集中发育了混积颗粒岩相储集层（见图7c）。

4 岩相控储机制探讨
4.1 准同生期控储效应

根据碳氧同位素组成和无机元素地球化学组成特征分析（见图8a）, 英西E32盐下块状和斑块状灰云岩中, 铁白云石含量与δ 18O呈正相关关系, 表明白云石化流体受湖盆水体的盐度控制[28, 29]。陆源碎屑中Al2O3含量高低常代表着陆源碎屑的注入量, 而MgO则代表湖盆水体中Mg2+的残留量。因此可用Al2O3/MgO值反映湖盆注入量及湖盆蒸发浓缩程度[30]。图8b揭示δ 18O与Al2O3/MgO值呈负相关关系, 说明白云石化流体归因于湖盆水体的蒸发浓缩。因此, 英西盐下块状和斑块状灰云岩内的纳米级白云石晶间孔成因是由于准同生期蒸发浓缩白云化作用, 湖盆水体盐度越大, 泥质含量越低, 白云石化和晶间孔发育程度则越强, 这与区内两类咸化沉积序列的古盐度和白云石化程度垂向变化趋势相一致, 即沉积序列及岩相组合控制了准同生期白云石化晶间孔的形成和分布。

图8 英西地区E32泥晶白云岩地球化学特征

前已叙及, 溶孔亦是英西盐下储集层主要基质孔隙类型, 本次研究针对淡水和成岩期有机酸溶蚀两种潜在的溶孔形成机制进行了溶蚀模拟实验。实验采用高温高压溶解动力学模拟装置, 按溶蚀原理[31]设计了两组对照实验, 岩石样品为同井同深度段斑块状含膏— 膏质灰云岩。第1组实验用纯净水在实验室温度压力条件下与样品反应, 以此模拟淡水等不饱和流体溶蚀机制; 第2组实验用浓度为0.2%的乙酸溶液在108 ℃、50 MPa温度压力条件下与样品反应, 以此模拟烃源岩成熟期区内温度压力背景下有机酸溶蚀。实验过程中按照一定时间间隔实时测定反应生成物离子浓度。实验前后均对两组样品进行了微纳米CT扫描及孔隙度、渗透率测定, 以检测溶蚀反应前后差异。

模拟结果表明（见图9a、图9b）, 两组实验样品实验反应后的孔隙度和渗透率均显著提高, 表明两组实验流体与样品均发生明显溶蚀反应, 产生了大量的溶孔从反应生成的离子类型和浓度看, 两种流体反应后生成的离子类型及浓度基本一致, 主要是SO42-和Na+、Ca2+离子。结合CT扫描图像溶孔特征可知, 样品中被溶蚀成分主要为硬石膏（CaSO4）和钙芒硝（Na2SO4· CaSO4）等硫酸盐矿物, 碳酸盐矿物未见明显溶蚀增孔现象, 这与地质实际相吻合（见图2j— 图2k）。

图9 两组溶蚀模拟实验结果对比（CT扫描图像上的黑色斑点和斑块为溶孔）

依据模拟实验结果, 英西盐下溶孔形成机制主要为硫酸盐矿物在不饱和流体作用下的物理溶解。根据化学反应机理, 弱酸性的有机酸与强酸性硫酸盐矿物本身不发生化学反应, 且在含大量蒸发岩地层中, 烃源岩热演化形成的有机酸流体很快会达到饱和状态[32, 33], 同时因区内碳酸盐岩中泥质含量高、基质孔隙尺度小、多孤立, 有机酸流动性受到限制, 其对碳酸盐矿物也不具备大规模溶解增孔条件, 这与模拟结果也相一致。由此可见, 能够溶蚀增孔的不饱和地层流体只能源于沉积-准同生期大气降水及河流淡水注入[34, 35, 36]。在岩相序列上, 低能沉积序列底部纹层状云灰岩内硬石膏胶结物溶孔主要为泥质纹层沉积期季节性湖盆水体淡化溶解而成。对于两种序列上部岩相组合, 古隆起区低— 高能沉积序列顶部的斑块状灰云岩和混积颗粒岩相, 更易暴露接受大气淡水淋滤溶解形成晶体铸膜孔和粒间溶孔; 而低洼区低能沉积序列顶部的斑块状灰云岩相, 因湖盆水体盐度高, 注入的淡水容易很快达到饱和, 溶解增孔的强度相对变弱。因此, 岩相类型及沉积序列控制了准同生期溶孔形成, 淡水淋滤和注入强度、作用时间在整体上控制了不同旋回周期内溶孔发育程度, 而不同的岩相序列在时空上产生了溶孔规模和分布的差异性, 低洼区溶孔主要发育于序列底部纹层云灰岩岩相, 隆起区则发育在序列顶部的斑块状灰云岩和混积颗粒岩相组合内。

4.2 成岩期— 构造反转期控储效应

埋藏成岩阶段, 各类碳酸盐岩岩相储集层在准同生期形成的晶间孔和溶孔尺度小, 抗压、抗胶结能力强, 在成岩期得以良好保存[]。成岩期岩相控储效应主要体现在纹层状云灰岩相中, 其内部富有机质泥质纹层在压实脱水过程中在纹层面形成纹层缝; 泥岩压实脱水卸压后, 受上覆地层压力作用纹层缝关闭, 但在有机质成熟排烃过程中区内形成超压背景[11], 纹层缝激活开启成为高效的储集空间和渗流通道。

据前人研究结果, 在晚喜马拉雅期的区域持续构造挤压作用下, 区内盐间厚层蒸发岩层内发育了狮子沟大型逆冲滑脱-冲断断层, 并在盐下地层内派生形成了同期的次级冲断系统[4, 19]。盐下两种岩相序列的矿物组分变化趋势均指示了向上泥质含量降低、脆性变强的特征, 因此在此构造改造活动背景下, 混积颗粒、块状— 斑块状高脆性岩相更易于被挤压、揉皱、破碎而形成构造角砾岩相储集层。区域上, Ⅳ 层组上部更邻近区域滑脱断层, 构造改造应力强, 且各类高脆性岩相分布稳定, 因此形成的构造角砾岩相储集层可连片成带分布, 但在与蒸发盐层紧密接触带, 因膏盐岩塑性流动导致角砾化缝洞易被膏盐充填胶结; 而Ⅳ 层组下部及下伏层段离区域滑脱断层较远, 滑脱揉皱破碎作用弱, 构造角砾化作用也弱。只有在次生断裂两侧强挤压冲断应力作用范围内构造角砾岩相储集层才比较发育, 远离次生断裂区构造角砾岩相储集层变得不发育并逐渐消失[18]。

5 英西地区下干柴沟组上段（E32）盐下成储模式

通过上述对英西地区下干柴沟组上段（E32）盐下储集层岩相类型、沉积序列及控储机制的探讨, 结合该区成藏期构造背景和钻井油气产能, 建立英西E32盐下岩相-构造复合成储模式（见图10）, 并得出不同岩相储集层的时空发育及分布规律。

图10 英西E32盐下湖相碳酸盐岩岩相-构造复合成储模式图

继承性洼陷区（见图1a, B区）：处于狮子沟大型滑脱断层下盘, 成藏期为继承性沉积洼陷背景, 现今储集层埋藏较深（见图10a）。该带邻近次级逆冲断层带, 故发育小规模构造角砾状灰云岩缝洞型高效储集层, 主体以纹层状云灰岩溶孔型页岩油有利储集层为主, 而块状— 斑块状灰云岩渗透率低, 在埋深大的勘探条件下, 不具备良好的经济储能和产能。

洼陷反转构造区（见图1a, C区）：处于狮子沟大型逆冲滑脱断层和次级逆冲断裂系统作用区, 成藏期为洼陷反转构造背景, 现今储集层埋深相对较浅。该带上部构造角砾化段的块状— 斑块状灰云岩, 在滑脱揉皱作用下形成了大面积连片分布的构造角砾状灰云岩缝洞型高效储集层, 角砾化段以下以大面积连片分布的纹层状云灰岩溶孔型页岩油有利储集层为主（见图10a、图10b）。

洼内古隆起区（见图1a, D区）：沉积期为洼陷内古隆起, 同样处于狮子沟大型逆冲滑脱断层和次级逆冲断裂系统作用区, 成藏期为低幅度背斜构造背景。该带上部构造角砾化岩相段主要为混积颗粒岩和块状— 斑块状灰云岩因构造角砾化形成的角砾状灰云岩缝洞型高效储集层, 加之准同生期溶孔发育, 储集物性较中带更优越。在角砾化段以下则以多期次的混积颗粒岩和斑块状灰云岩相溶孔储集层为主（见图10a、图10c）。

洼陷周缘斜坡区（见图1a, A区）：该区构造影响较弱, 沉积和成藏期均为斜坡构造背景。储集层类型主要以多期次的混积颗粒岩和斑块状灰云岩相溶孔-晶间孔储集层为主（见图10c）。

6 结论

英西E32盐下主力油层段咸化湖相混积碳酸盐岩储集层广泛发育, 依据其结构和岩矿组分的显著差异识别出5种储集层岩相类型, 分别为湖平面下降期集中发育的混积颗粒岩相、块状灰云岩相、斑块状含膏-膏质灰云岩相、纹层状云灰岩相4种沉积型岩相储集层类型, 以及在晚期构造改造作用下形成的构造角砾状灰云岩相储集层。

英西E32盐下在不同古地貌和湖平面高频振荡咸化沉积背景下, 4种沉积成因储集层岩相构成了两种类型的咸化沉积序列岩相组合特征, 分别为低能咸化沉积序列组合和低能至高能咸化沉积序列组合。前者主要发育于洼陷区, 后者发育于周缘斜坡和洼内古隆起带。受物源高频补给影响, 区内两种类型沉积序列多以不完整的岩相组合亚型为主, 且单层厚度受旋回周期长短控制, 各类储集层岩相分布是两种咸化沉积序列岩相组合时空高频叠加的结果。

英西E32盐下储集层成因具典型的相控机制。岩相控制了准同生期白云石晶间孔和溶孔的形成与分布; 成岩期纹层状云灰岩相结构控制形成了大规模纹层缝储集空间和高渗通道; 混积颗粒和块状— 斑块状灰云岩相泥质含量低、脆性强, 在晚期构造改造下形成了构造角砾状灰云岩相高效储集层。角砾化缝洞的发育程度受储集层与顶部滑脱断层或次级断裂的距离所控制, 同时接触蒸发盐岩层的角砾化缝洞充填胶结程度高, 物性变差。

建立了英西E32盐下岩相-构造复合成储模式, 明确不同区带构造角砾状灰云岩相缝洞型高效储集层、纹层状云灰岩相溶孔型页岩油储集层和颗粒— 斑块状灰云岩相溶孔-晶间孔型致密储集层发育及分布规律, 对丰富咸化湖盆混积碳酸盐岩成储理论、推动英西高效开发以及向邻区干柴沟等具备相似构造-沉积背景区带勘探拓展具重要意义。

（编辑 黄昌武）

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