柴达木盆地阿尔金山前基岩气藏成藏条件分析

2015-02-17孙秀建阎存凤张永庶黄成刚

特种油气藏 2015年1期

关键词：柴达木盆地基岩气藏

孙秀建，阎存凤，张永庶，马峰，黄成刚

(1.中油勘探开发研究院西北分院，甘肃兰州 730020；2.中油青海油田分公司，甘肃敦煌 736202)

柴达木盆地阿尔金山前基岩气藏成藏条件分析

孙秀建1，阎存凤1，张永庶2，马峰1，黄成刚1

(1.中油勘探开发研究院西北分院，甘肃兰州 730020；2.中油青海油田分公司，甘肃敦煌 736202)

柴达木盆地阿尔金山前基岩前期勘探研究程度较低，近几年对阿尔金山前基岩成藏条件开展系统研究。研究表明，阿尔金山前发育的基岩储层具备裂缝加孔隙的双重储集空间，下第三系底部致密盖层为基岩储层提供了有效的封盖条件，侏罗系生烃凹陷内形成的天然气通过断裂—不整合输导体系向基岩储层运聚并成藏；阿尔金山前具备形成大型基岩气藏的地质条件，是柴达木盆地重要的油气勘探领域。

阿尔金山前；基岩气藏；成藏条件；柴达木盆地

引言

近年来，随着国内外基岩油气藏勘探方法和技术的不断进步[1-7]，基岩作为柴达木盆地油气勘探的兼探层系，在昆北、马仙等区带，先后获得不同程度的发现，具有较大的勘探潜力。本文通过开展柴达木盆地阿尔金山前基岩成藏条件分析，在对阿尔金山前基岩岩性、储盖特征、成藏规律等研究的基础上，指出阿尔金山前基岩具备形成大规模天然气藏的有利条件。2011年，针对基岩气藏，在阿尔金山前东坪地区部署的东坪1井，完钻后试气获得高产工业气流，此后相继在东坪3等井基岩气藏勘探取得突破，使得阿尔金山前基岩成为今后柴达木盆地油气勘探的重要接替领域。

1 阿尔金山前基岩基本地质特征

1.1 基岩岩性

研究表明，阿尔金山前基岩的形成及岩性都较复杂，以东坪地区为例，基岩锆石形成年代包括新元古代(形成年龄为837.8±7.1 Ma)、早古生代(形成年龄主要集中在410～420 Ma)、中生代晚三叠世(峰期年龄为229 Ma)3个阶段；野外露头调查发现，阿尔金山前基岩主要为早元古代变质岩基底上形成的多期花岗岩侵入，利用特殊测井与常规测井相结合对东坪基岩岩性进行识别，认为其岩性以花岗岩和变质岩为主。

(1) 花岗岩。阿尔金山前钻井钻遇的花岗岩属于阿尔金山带东段大型花岗质深层侵入体岩基或者较小型的侵入体岩株。根据矿物成分，还可以进一步分为黑云母花岗岩与二长花岗岩等类型。黑云母花岗岩晶粒较粗，钾长石含量高，中粒结构为主，一般分布于岩体中心相带；二长花岗岩晶粒较细，斜长石含量较高，但钾长石含量仍然占主要地位，中细粒结构为主，一般分布于岩体边缘相带。

(2) 变质岩。阿尔金山前发育的变质岩主要是片岩和片麻岩。片麻岩发育较广泛，通常为中—高级变质作用的产物，具有明显的片麻状构造，主要由长石、石英和各种暗色矿物(云母、角闪石、辉石等)组成。

1.2 基岩结构分类

通过调研相关文献[1-7]，结合阿尔金山前基岩实际情况，利用野外、钻井及特殊测井(ECS、核磁、成像等)与常规测井相结合，初步明确了阿尔金山前基岩结构分类，自上而下划分为土壤层、残积层、半风化层、未风化层(未钻遇)。

1.3 基岩储层特征

研究认为，阿尔金山前基岩储层岩性主要为花岗岩和变质岩，这些岩层长期暴露地面，经受风化、剥蚀、淋滤、溶解以及强烈的构造运动作用，失去了原生孔隙的面貌，造成各种溶孔、溶洞、节理、劈理和断裂等次生孔隙的组合体，增加了储集性能，非均质性较强，主要发育3类孔隙，分别是基质微孔、溶蚀孔以及裂缝，其中基质微孔在柴达木盆地基岩储层中首次发现。

(1) 溶蚀孔。溶蚀孔是基岩储层中不稳定的暗色矿物，受溶蚀作用发生结构改变而形成孔隙；柴达木盆地阿尔金山前基岩普遍较为致密，抗压实作用较强，其形成的溶蚀孔隙一般较大(图1)。其成因包括2种：一是有机质成熟过程中释放出有机酸对基岩易溶组分具有一定溶蚀作用，从而形成溶蚀孔洞；二是由深大断裂带来的热液物质引起的溶蚀作用。

(2) 裂缝。从岩心及成像测井上可以看出，阿尔金山前基岩储层裂缝普遍较为发育(图2)，裂缝的分布、走向等均与构造作用有关。以东坪地区基岩为例，常见的裂缝为高导缝(角度大于50°)，主要是构造成因的天然裂缝，多受控于剪切应力，呈多期次网状交叉切割，裂缝开度、延长度不一，在岩体中有较好的横向上和纵向上的延伸及内部的相互沟通，对于改善致密的、低孔低渗的基岩地层物性及渗流性起到至关重要的作用[5，11]。阿尔金山前基岩内幕裂缝的发育与阿尔金断裂走滑挤压有关，阿尔金断裂活动具有早喜山期右行、晚喜山期左行斜向挤压的特点，受其活动影响，沿阿尔金断裂带，基岩发育多组断裂和大量裂缝，是裂缝油气藏发育的有利地质背景。

图2 阿尔金山前东坪地区裂缝发育特征

通过偏光显微镜观察，可以将阿尔金山前基岩储层发育的裂缝分为2类：一类为未被完全充填的裂缝，存在部分连通的储集空间，可称之为原生残余缝(图2a)；一类为裂缝充填物经后期溶蚀作用形成的，可称之为溶蚀缝(图2b)，沿裂缝发育溶蚀孔洞是阿尔金山前基岩储层的一个明显的特征，孔洞为后期成岩过程中沿早期张开裂缝发生溶蚀而形成，尤其是具有短暂淋滤或直接与风化面接触的层段更容易发生溶蚀作用。

(3) 基质微孔。阿尔金山前基岩孔隙除了溶蚀孔还包括基质微孔，基质微孔主要有2种类型。花岗岩铁镁质矿物中的基质微孔和花岗片麻岩中云母片晶间孔。前者大概约数百纳米，多数为0.2～0.6 μm；后者较大，约为5～7 μm，在岩石中广泛分布。通过扫描电镜与图像分析计算，东坪103井3 244.4 m处基岩岩石中基质微孔的面孔率为18.4%。大量基质微孔的存在对基岩油气藏的高产、稳产有一定的作用。

2 阿尔金山前基岩气藏成藏条件分析

2.1 丰富的油气源条件

阿尔金山前紧邻柴达木盆地柴北缘侏罗系主力生烃凹陷，具备丰富的油气源条件；以东坪构造以东的坪东—昆特依侏罗系凹陷为例，其有效源岩面积达到3 500 km2，埋深达到3 000～10 000 m。研究表明，其源岩随埋深增大，产气量增大，产气率达到300 m3/t；有机质丰度高，以Ⅲ型干酪根为主，热演化程度高，以生气为主；生烃史研究表明，其烃源岩经历了成熟、高成熟—过成熟等演化阶段，具有持续生烃、多期充注的特点，为阿尔金山前基岩气藏的形成提供了充足的气源。

2.2 持续隆起的古构造背景

基岩油气藏在构造上多位于地台区的盆地和山间盆地，其形成与隆起或拱起有较大关系[6]；阿尔金山前持续发育大型继承性古隆起和古斜坡，这些古构造与盆地第三系及侏罗系生烃凹陷紧邻侧接，长期处于油气运聚的指向区，整体成藏背景良好，利于基岩气藏的形成。

2.3 良好的油气运移通道

受阿尔金走滑断裂活动影响，阿尔金山前发育一系列近南北向的基底断裂，这些断裂从山前延伸到生烃凹陷内，除了控制阿尔金山前区域构造和局部凹陷的形成外，对油气的纵向输导也起到了关键的作用。通过断裂的活动，将阿尔金山前古隆起区的基岩储层和生烃凹陷区内的源岩侧接，形成了大面积的供气窗；另外，阿尔金山前的基岩顶面不整合面发育大量裂缝及溶孔，彼此连通形成输导网络，成为油气侧向运移的优势通道；基底断裂与基岩顶面不整合面构成了优越的输导体系[8-11]，利于油气向古构造上的基岩储层聚集成藏。目前已发现的东坪基岩气藏主要沿坪东断裂分布。

2.4 发育裂缝+孔隙的双重介质储集空间

阿尔金山前基岩长期受风化淋滤作用及构造活动影响，裂缝非常发育，同时存在大量溶蚀孔隙及基质微孔，储集空间类型为裂缝+孔隙型，孔隙度集中分布在2.0%～7.0%，孔隙度均值为4.5%；渗透率为0.1×10-3～10.0×10-3μm2，平均渗透率为2.63×10-3μm2。裂缝尤其是带溶蚀的开启裂缝是主要的渗流通道[11]，另外溶蚀主要是由于裂缝的存在而产生的，裂缝及溶蚀孔同时存在对于改善阿尔金山前基岩的储渗条件起着重要的作用。

2.5 有利的储、盖组合

阿尔金山前基岩气藏发育顶部及上覆第三系路乐河组底部2套盖层，具有“顶封式”盖层条件，致密盖层对下覆储层具有良好的油气遮挡作用，利于基岩气藏形成。受柴达木盆地古近纪咸化环境影响，阿尔金山前基岩顶部的原生孔隙被石膏充填，形成了有效的顶部封盖条件，如东坪地区的东坪103井，其基岩顶部发育的风化层厚度约为12 m，裂缝及孔隙完全被石膏充填，岩石非常致密，形成了良好的局部盖层；另外阿尔金山前第三系路乐河组早期大面积发育的冲积扇—扇三角洲沉积，泥质含量高，物性普遍较差，成为基岩气藏储层段的良好区域盖层；阿尔金山前基岩顶部发育的2套致密盖层与基岩气藏储层形成了有利的储盖组合[12]。

3 阿尔金山前基岩气藏成藏规律

阿尔金山前东坪基岩气藏属于块状花岗岩、片麻岩岩体构成的构造气藏，多因素联合控制了东坪地区基岩气藏的成藏和富集。东坪构造紧邻坪东侏罗系生烃洼陷，基岩气藏储层与源岩侧接，坪东断裂直接沟通了东坪构造与深部生烃凹陷，基岩储集空间为裂缝、溶孔及基质微孔，具有双重储集空间，多期次断裂活动控制了基岩裂缝发育带的分布及溶蚀孔的发育程度，受古近纪咸化环境影响形成的致密盖层与基岩储层组成了良好的储盖组合。气藏内部受裂缝分布、岩性变化及储层非均质影响[11]，表现出非均一性，表现在纵向单井剖面上不同井段含气性差异较大，气层在横向上变化较快的特点。

通过对东坪基岩气藏的精细研究，总结得到了阿尔金山前基岩气藏成藏模式：基岩储层与优质源岩侧接；深大断裂与裂缝网络形成疏导；风化淋滤作用形成的微孔、溶孔及裂缝构成双重孔隙介质；顶部钙质胶结的风化层与第三系底部致密沉积岩形成良好的封盖条件(图3)。