柴達(dá)木盆地坪西地區(qū)副變質(zhì)巖儲集層特征

夏志遠(yuǎn)，劉占國，李森明，張永庶，王波，田明智，伍勁，鄒開珍

（1. 中國石油杭州地質(zhì)研究院，杭州 310023；2. 中國石油青海油田公司勘探開發(fā)研究院，甘肅敦煌 736202）

0 引言

作為油氣勘探的熱點，變質(zhì)巖油氣勘探開發(fā)引起了石油地質(zhì)學(xué)家的高度重視[1-2]，并已認(rèn)識到儲集層的研究對變質(zhì)巖油氣勘探開發(fā)至關(guān)重要。國外對變質(zhì)巖的原巖特征[3]、構(gòu)造層理[4]與淺變質(zhì)作用[5]開展了研究，較少涉及變質(zhì)巖儲集層及成藏。國內(nèi)在渤海灣盆地遼河坳陷、東營凹陷和海拉爾盆地貝爾斷陷相繼發(fā)現(xiàn)以變質(zhì)巖儲集層為主的油氣藏。遼河坳陷太古界變質(zhì)巖潛山油藏儲集巖為混合巖、黑云母斜長片麻巖及碎裂巖，已開展了油藏形成主控因素[6]、儲集層特征[7-8]、綜合評價及裂縫表征[9]與成藏條件[10]等研究。東營凹陷潛山油藏的儲集巖主要為太古界片麻巖及變粒巖[11]；貝爾斷陷布達(dá)特群副變質(zhì)巖儲集層巖性主要為碎裂安山凝灰?guī)r、蝕變火山巖、不等粒變質(zhì)砂巖及坍塌角礫巖[12-13]。上述變質(zhì)巖儲集層以原巖為火成巖的正變質(zhì)巖為主，也未見系統(tǒng)研究副變質(zhì)巖儲集層特征、形成與分布的報道。

近年來柴達(dá)木盆地在基巖風(fēng)化殼勘探上取得了較大突破，展示了廣闊的前景。前期立足于基巖古潛山高部位，相繼發(fā)現(xiàn)了祁連山前馬北地區(qū)以正變質(zhì)巖風(fēng)化殼油藏[14]；在昆侖山前昆北地區(qū)發(fā)現(xiàn)了花崗巖風(fēng)化殼油藏[15]；在阿爾金山前東坪地區(qū)發(fā)現(xiàn)了以花崗巖和花崗片麻巖為儲集層的風(fēng)化殼大型氣藏[16]，這些油氣藏的特點除分布在古潛山高部位之外，油氣藏厚度受風(fēng)化殼儲集層厚度控制。近期在坪東斷層以西（以下簡稱坪西地區(qū)）新發(fā)現(xiàn)了以副變質(zhì)巖類為儲集層的氣藏，與上述基巖油氣藏相比，儲集層巖石類型具顯著差異，且其構(gòu)造部位低，處于現(xiàn)今斜坡—凹陷區(qū)，垂向具含氣層系多，累計厚度大等特點，單井產(chǎn)氣日均超 2×104m3。可見，新發(fā)現(xiàn)的副變質(zhì)巖儲集層有望實現(xiàn)天然氣勘探領(lǐng)域向盆地斜坡—凹陷區(qū)深層大面積拓展，因此其儲集層特征、形成機制和分布規(guī)律亟待開展深入研究。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

圖1 研究區(qū)位置、構(gòu)造區(qū)劃與地層綜合柱狀圖

坪西地區(qū)主要位于柴達(dá)木盆地坪東斷層以西的坪西斜坡區(qū)，以及東坪隆起的部分區(qū)域，是一個受南北向斷層控制的南傾古斜坡構(gòu)造（見圖1）。中生代以來，阿爾金山前東段地區(qū)主要經(jīng)歷了燕山運動晚期、喜馬拉雅早期、喜馬拉雅中晚期等3個構(gòu)造演化階段[17]，自西向東形成了坪西凹陷、坪西斜坡、東坪隆起、牛北斜坡、坪東凹陷等隆坳相間的構(gòu)造格局，構(gòu)造繼承性強，內(nèi)部小斷層發(fā)育。坪西地區(qū)的基底主要由元古代—古生代變質(zhì)巖、花崗巖組成，鋯石U-Pb定年研究表明最下部的黑云母花崗巖年齡為 406.9±4.4 Ma，形成于早泥盆世[18]。基底下部寒武系片麻巖之上局部分布奧陶系—志留系副變質(zhì)巖，由鈣質(zhì)片巖、結(jié)晶灰?guī)r與板巖組成，分別厚300～600 m，150～250 m，0～100 m。副變質(zhì)巖之上分布?xì)堄喙磐寥缹踊蛑猩缟腺_統(tǒng)，巖性為灰色、褐灰色粉砂巖與紫色泥巖，三角洲與湖泊相沉積，厚10～130 m。之上為新生界古近系路樂河組與下干柴溝組。路樂河組下部以厚層褐色砂礫巖與灰白色泥質(zhì)膏巖為主，上部以褐色泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖為主，為沖積扇與沖積平原相沉積，厚1 000～1 500 m。下干柴溝組下部以灰褐色含礫細(xì)砂巖、中細(xì)礫巖為主，為辮狀河相沉積；上部以褐色泥巖夾灰色粉砂巖為主，為辮狀河、辮狀三角洲與湖泊相沉積，厚1 200～1 600 m。

2 副變質(zhì)巖儲集層特征

2.1 巖石類型

通過巖心、薄片、掃描電鏡及全巖X光衍射等分析，明確了坪西地區(qū)發(fā)育 3類副變質(zhì)巖儲集層。第 1類為志留系板巖，具板理，顏色為灰色、灰綠色；具變余結(jié)構(gòu)，殘余石英與長石，且定向排列（見圖2）。礦物成分以黏土與石英為主，二者之和超過 60%；方解石占5%～16%；長石占2%～3%，以鈉長石為主；其余為少量輝石（主要來源于原巖）、硬石膏、重晶石、黃鐵礦（見表1）。第2類為奧陶系結(jié)晶灰?guī)r，變質(zhì)程度低、保留部分原巖特征，是坪西地區(qū)基底主要的巖石類型，具塊狀結(jié)構(gòu)，顏色為灰色、灰白色和綠灰色；結(jié)晶方解石含量高，普遍定向分布（見圖2）。礦物成分以方解石為主，占比為 45%～60%，白云石含量較低；石英與黏土礦物各占 10%～25%；其余為少量的鈉長石、菱鐵礦、重晶石和硬石膏（見表1）。第3類為奧陶系的含云母、石英的鈣質(zhì)片巖，片理發(fā)育，顏色以黑灰色和灰白色為主；可見方解石、絹云母定向分布；黑云母與方解石片理極其發(fā)育（見圖2）。礦物成分以方解石與黏土為主，兩者之和占42%～72%；其次為石英，占比為20%～40%；長石占比為0.5%～12.0%，以鈉長石為主；其余為少量的方沸石、重晶石、硬石膏（見表1）。綜上所述，坪西地區(qū)3類副變質(zhì)巖儲集層可區(qū)分度高，板巖常見板理，鈣質(zhì)片巖片理十分發(fā)育，結(jié)晶灰?guī)r因可塑性較強的結(jié)晶方解石含量高，宏觀層理構(gòu)造欠發(fā)育。副變質(zhì)巖內(nèi)的粒狀、片狀礦物排列分布與變質(zhì)程度對應(yīng)關(guān)系較好，鈣質(zhì)片巖變質(zhì)程度最高，礦物定向性最好，結(jié)晶灰?guī)r次之，板巖相對偏差。

圖2 坪西地區(qū)副變質(zhì)巖巖石類型特征

表1 坪西地區(qū)副變質(zhì)巖全巖X光衍射分析礦物含量表

2.2 原巖類型

變質(zhì)巖的巖石礦物成分與組合特征分析可以恢復(fù)其原巖類型，板巖、片巖、片麻巖、石英巖、大理巖等變質(zhì)巖類原巖多為沉積巖[19-20]。坪西地區(qū)副變質(zhì)巖巖石類型主要為板巖、結(jié)晶灰?guī)r與鈣質(zhì)片巖，其原巖類型為奧陶系—志留系沉積巖。全巖X光衍射分析表明板巖的主礦物組合為石英與黏土（富鋁系列）（見表1），薄片可見殘余的石英與長石（見圖2b），因此板巖的原巖以泥巖、含粉砂泥巖、粉砂巖或細(xì)砂巖為主。結(jié)晶灰?guī)r主礦物為方解石（富鈣系列），次為石英與黏土（見表1），表明其原巖主要為粉屑灰?guī)r、含粉砂泥晶灰?guī)r與泥質(zhì)灰?guī)r。鈣質(zhì)片巖主礦物組合為黏土、方解石與石英，三者含量較為接近（見表1），薄片可見方解石與絹云母（見圖2h），表明其原巖主要為灰質(zhì)粉砂巖、灰質(zhì)泥巖與泥質(zhì)灰?guī)r、粉屑灰?guī)r。副變質(zhì)巖周圍的花崗巖形成于早泥盆世，是熔巖冷卻的產(chǎn)物，因此其原巖的形成時代應(yīng)在更早之前的奧陶紀(jì)—志留紀(jì)。原巖的巖石類型以碳酸鹽巖為主，同時也有碎屑巖與黏土巖，表明其形成于奧陶紀(jì)—志留紀(jì)的海相沉積環(huán)境。

2.3 儲集空間

坪西地區(qū)副變質(zhì)巖儲集層儲集空間類型復(fù)雜多樣，根據(jù)其形狀、基本特征與形成機制可分為3大類6亞類。第1大類為裂縫，可分3個亞類，第1亞類為構(gòu)造縫，可細(xì)分為高角度縫、低角度縫和多角度縫。高角度縫在 3類副變質(zhì)巖中均可發(fā)育，角度一般大于60°，為擠壓剪切作用所致。裂縫形狀規(guī)則，縫壁平直，切割力強，規(guī)模大，承載能力強，且不易閉合（見圖3a）。高角度縫改善了巖層的儲集性能，是最有效的儲集空間。低角度縫受走滑擠壓應(yīng)力作用而形成，角度小于20°或近平行，形狀規(guī)則、平直，組系較為分明，常見于結(jié)晶灰?guī)r與鈣質(zhì)片巖，與高角度縫相交（見圖2h、圖3b）。多角度縫與構(gòu)造擠壓有關(guān)，在應(yīng)力集中釋放區(qū)最為發(fā)育，一般呈網(wǎng)格、角礫狀，組系雜亂，交叉切割，裂縫開度、延長度不一，在板巖及鈣質(zhì)片巖中最為發(fā)育（見圖3c）。第2亞類為溶蝕縫，一般呈彎曲、蛇曲、港灣狀，延伸性好，沿裂縫溶蝕擴(kuò)大，發(fā)育程度受風(fēng)化淋濾強度控制，在結(jié)晶灰?guī)r與鈣質(zhì)片巖中較發(fā)育（見圖3d）。第3亞類是風(fēng)化縫，為巖石沿片理面物理風(fēng)化破碎而形成的解理縫（片理縫），呈線狀、漏斗狀，在鈣質(zhì)片巖中最發(fā)育，其次是板巖（見圖3e）。第2大類為溶蝕孔隙，可分2個亞類，第1亞類為孔徑小于2 mm的溶孔，3類副變質(zhì)巖沿裂縫均可發(fā)育，孔隙數(shù)量多，形狀不規(guī)則（見圖3f）。第2亞類孔徑大于2 mm的溶洞，常見于鈣質(zhì)片巖，可沿裂縫或孤立發(fā)育，數(shù)量較少（見圖3g）。溶洞與溶孔的發(fā)育受風(fēng)化淋濾作用控制，風(fēng)化產(chǎn)物主要是黏土，鈣元素易于隨水流失。第 3大類為納米級晶間孔，呈棱角狀，孔徑微小，掃描電鏡下可見，結(jié)晶灰?guī)r中局部發(fā)育。由于結(jié)晶灰?guī)r的原巖以泥粉晶級巖石為主，方解石顆粒偏小，因而形成的晶間孔也偏小（見圖3h）。

2.4 物性及孔喉特征

2.4.1 物性特征

對巖心樣品采用核磁共振法孔滲測試分析表明，板巖的物性相對最好，孔隙度為5.0%～6.3%，平均為5.5%；計算滲透率為（0.2～1.4）×10-3μm2，平均為0.8×10-3μm2。結(jié)晶灰?guī)r次之，孔隙度為2.6%～7.2%，平均為4.4%；計算滲透率為（0.01～1.06）×10-3μm2，平均為0.3×10-3μm2。鈣質(zhì)片巖孔隙度較差，如Dp172井奧陶系鈣質(zhì)片巖的孔隙度為1.4%～6.2%，平均為3.5%；計算滲透率為（0.01～0.10）×10-3μm2，平均為 0.06×10-3μm2（見表2）。按照石油行業(yè)火山巖儲集層劃分標(biāo)準(zhǔn)[21]，坪西地區(qū)副變質(zhì)巖屬于Ⅳ類儲集層，儲集層類型為特低孔特低滲型。裂縫是坪西地區(qū)副變質(zhì)巖重要的儲集空間，但實測巖心樣品只能反映儲集層局部物性，很難反映裂縫對儲集層整體物性的影響，因此副變質(zhì)巖儲集層的整體物性會由于裂縫的存在而得到顯著改善。

圖3 坪西地區(qū)副變質(zhì)巖儲集空間類型圖版

表2 坪西地區(qū)副變質(zhì)巖孔滲特征數(shù)據(jù)表

圖4 坪西地區(qū)3類副變質(zhì)巖儲集層孔隙特征圖

2.4.2 孔喉特征

巖心樣品微米CT分析表明，3類副變質(zhì)巖儲集層的孔隙和喉道均較為發(fā)育，但在數(shù)量、體積與半徑上存在較大差異。裂縫不發(fā)育的板巖，其孔喉的數(shù)量少，體積小，半徑也偏小，以微孔為主，均勻分布（見圖4a）；裂縫發(fā)育的結(jié)晶灰?guī)r與鈣質(zhì)片巖，孔喉沿裂縫集中發(fā)育，其數(shù)量、體積與半徑均高于板巖（見圖4b、圖4c）?？梢?，裂縫的發(fā)育程度對后兩類副變質(zhì)巖儲集層孔喉的形成具有重要影響。裂縫的類型對孔喉的形成也有顯著影響。構(gòu)造縫開啟度大，貫通性好，形成的孔隙數(shù)量多且半徑大；片理縫開啟度小，所形成的孔隙數(shù)量多，連通體積大，但孔隙半徑偏?。ㄒ妶D4b、圖4c）。

3 變質(zhì)巖儲集層的形成

坪西地區(qū)副變質(zhì)巖儲集層的形成作用主要有副變質(zhì)、風(fēng)化、構(gòu)造碎裂、溶蝕等4種。

3.1 副變質(zhì)作用

前人對副變質(zhì)作用的研究主要聚焦于變質(zhì)特征種類與變質(zhì)相類型[20]，未涉及副變質(zhì)作用對儲集層的影響。副變質(zhì)作用在坪西地區(qū)不僅形成了板巖、結(jié)晶灰?guī)r與鈣質(zhì)片巖 3種類型的副變質(zhì)巖儲集層，同時變質(zhì)程度的高低對鈣質(zhì)片巖與結(jié)晶灰?guī)r儲集層的儲集性能也有重大影響。鈣質(zhì)片巖整體變質(zhì)程度高，片狀、柱狀礦物發(fā)育，巖石成層性好（見圖2g—圖2i），有利于風(fēng)化形成解理縫從而擴(kuò)大儲集空間（見圖3e）；變質(zhì)程度高的結(jié)晶灰?guī)r，方解石定向排列，利于沿層形成溶蝕孔（見圖5a）；變質(zhì)程度低的結(jié)晶灰?guī)r，可保留較多的原巖特征，發(fā)育晶間孔（見圖3h）。變質(zhì)作用對鈣質(zhì)片巖的儲集性能影響較大，其作用程度與儲集層物性正相關(guān)，如Dp17井、Dp172井的鈣質(zhì)片巖的巖心實測孔隙度隨埋深的增加有增大的趨勢（見圖6）。此外，結(jié)晶灰?guī)r的埋深比鈣質(zhì)片巖淺，原巖基質(zhì)孔隙也好于鈣質(zhì)片巖，但Dp172井、Dp174井結(jié)晶灰?guī)r的測井計算孔隙度峰線基值卻整體小于鈣質(zhì)片巖（見圖7），這也說明變質(zhì)程度與儲集層物性呈一定的正相關(guān)性，變質(zhì)程度高，儲集層物性好。因此，變質(zhì)作用對埋深較深的鈣質(zhì)片巖起建設(shè)性作用，深層也可發(fā)育副變質(zhì)巖儲集層。

圖5 坪西地區(qū)副變質(zhì)作用形成巖石照片

圖6 坪西地區(qū)副變質(zhì)巖儲集層孔隙度與深度關(guān)系圖

3.2 風(fēng)化作用

巖石的風(fēng)化作用主要受古氣候、構(gòu)造運動及古地貌等因素影響，其中構(gòu)造運動控制其持續(xù)時間；古地貌影響其作用強度。受多期的基底抬升影響，坪西地區(qū)副變質(zhì)巖在古近系沉積之前長期出露地表，受到了長達(dá)數(shù)千萬年的風(fēng)化，具有時間長、強度大、深度大的特點。副變質(zhì)巖的風(fēng)化作用類型有物理和化學(xué)2種，物理風(fēng)化作用強度與巖石類型及溫差相關(guān)，持續(xù)時間長，在副變質(zhì)巖中產(chǎn)生了大量的解理與破碎縫，巖石沿解理面碎裂或雜亂破碎，方向性差（見圖5b），取心收獲率偏低，統(tǒng)計結(jié)果顯示，Dp17井取心收獲率低于50%；化學(xué)風(fēng)化作用受季節(jié)性大氣降水影響，沿裂縫斷續(xù)進(jìn)行，在巖石內(nèi)風(fēng)化淋濾形成溶蝕孔隙。物理與化學(xué)風(fēng)化作用的強度常隨巖石埋藏的深度增加而逐漸減弱，地勢的高低變化會導(dǎo)致風(fēng)化強度的差異[21-22]。地表層拉平剖面顯示紅南和坪北斷層之間（Dp5井—Dp8井區(qū)）古近系路樂河組厚度明顯變厚，路樂河組之下殘留部分侏羅系，基底的同向軸反射特征也與兩邊存在明顯差異（見圖8）。基于地震解釋分析，排除地層傾角、壓實量與剝蝕量等因素影響，恢復(fù)了東坪地區(qū)古近系沉積前古地貌。古地貌圖也顯示其地勢呈北高南低格局，北部為古凸起區(qū)，東南部為古斜坡區(qū)，西南部坪西地區(qū)處于古凹陷區(qū)，地勢偏低（見圖9）。總體而言，西南部坪西地區(qū)特殊的古凹陷地貌既有利于副變質(zhì)巖儲集層的保存，也有利于其長期接受風(fēng)化。

圖7 坪西地區(qū)奧陶系副變質(zhì)巖儲集層測井計算孔隙度

風(fēng)化作用對坪西地區(qū)副變質(zhì)巖儲集層中的板巖與結(jié)晶灰?guī)r影響較大，其作用強度與儲集層物性具一定的正相關(guān)性。埋深變深，風(fēng)化作用強度變小，儲集層物性變差，如 Dp17井結(jié)晶灰?guī)r（見圖6a）與 Dp172井板巖巖心實測孔隙度（見圖6b）隨深度增加而變差。Dp172井板巖與Dp17井結(jié)晶灰?guī)r的測井計算孔隙度峰值基線也呈現(xiàn)同樣的規(guī)律（見圖7）。

3.3 構(gòu)造碎裂作用

圖8 過Dp7井—Dp5井—Dp8井—Dp1井地震剖面（剖面位置見圖1）

構(gòu)造碎裂作用在坪西地區(qū)副變質(zhì)巖儲集層中形成構(gòu)造縫，發(fā)育2個期次。第1期構(gòu)造碎裂作用發(fā)生在白堊紀(jì)，主要形成低角度裂縫，第 2期發(fā)生在新近紀(jì)，產(chǎn)生了高角度縫及微細(xì)多角度縫。裂縫的發(fā)育期次對儲集層形成影響重大，巖心和掃描電鏡分析表明，第1期形成的低角度縫大多被充填，較少成為儲集空間；第 2期構(gòu)造碎裂作用形成的高角度與多角度縫可成為有效的儲集空間（見圖3c、圖4b）。第 2期構(gòu)造碎裂作用的程度和范圍大于第 1期，形成的裂縫一般切割或斜交巖石層面并產(chǎn)生明顯的錯動或位移（見圖5c）。構(gòu)造縫的發(fā)育程度與巖石類型相關(guān)，鈣質(zhì)片巖易形成數(shù)量較多的高角度縫（見圖5c），板巖與結(jié)晶灰?guī)r中構(gòu)造碎裂縫發(fā)育的數(shù)量相對偏少（見圖2a、圖3a）。

圖9 東坪地區(qū)古近系路樂河組地層恢復(fù)厚度圖

3.4 溶蝕作用

溶蝕作用是基質(zhì)孔隙形成的主因。副變質(zhì)巖中的不穩(wěn)定礦物含量高，如板巖中的暗色礦物及鋁硅酸鹽類、結(jié)晶灰?guī)r中的方解石、鈣質(zhì)片巖中的暗色礦物及方解石均是易溶礦物，可受大氣淡水淋濾溶蝕而形成孔隙。溶孔的發(fā)育程度受控于裂縫性質(zhì)和數(shù)量，構(gòu)造縫與風(fēng)化解理縫為溶解的礦物元素提供遷移通道。溶蝕作用主要產(chǎn)生了2類儲集空間，第1類為溶蝕縫，即沿構(gòu)造或解理縫溶蝕擴(kuò)大而增加儲集空間（見圖3d）；第2類是大小不一的溶孔、小溶洞（見圖3f、圖3g）及溶蝕微孔（見圖5d），一般在裂縫附近發(fā)育，形成良好的孔洞縫儲集系統(tǒng)（見圖4b、圖4c）。

3.5 儲集層形成階段

基于原巖儲集層類型、巖漿侵入時期、構(gòu)造運動與基底抬升等因素建立了坪西地區(qū) 5個階段的儲集層形成模式。第 1階段為原巖形成階段，寒武系花崗巖基底之上沉積了奧陶系泥晶灰?guī)r與泥巖互層、泥晶灰?guī)r、志留系泥巖夾砂巖3個巖性段，孔隙類型以原生孔為主。第2階段為早泥盆世副變質(zhì)巖形成階段，此時熔巖開始活動并沿著構(gòu)造擠壓形成的坪西斷層整體向上侵入，將寒武系花崗巖變質(zhì)成片麻巖；奧陶系海相沉積巖變質(zhì)成鈣質(zhì)片巖、結(jié)晶灰?guī)r；志留系碎屑巖變質(zhì)成板巖，形成了3類儲集層，其層理發(fā)育程度與成層性向上變少或變差。坪西斷層斷距大，下盤地層保存完整；上盤志留系與奧陶系上部地層被剝蝕。第 3階段為風(fēng)化剝蝕階段，石炭紀(jì)至三疊紀(jì)，盆地基底的抬升致使副變質(zhì)巖長期受到風(fēng)化剝蝕和溶蝕，極大改善了板巖和結(jié)晶灰?guī)r儲集層的儲集性能。斷層下盤的板巖大部分被剝蝕，局部殘余，中上部沿風(fēng)化縫形成了大量溶孔；上盤發(fā)育奧陶系下部地層與寒武系。第 4階段為低角度縫形成階段，白堊紀(jì)中期構(gòu)造碎裂作用是主因，形成了大量的低角度縫。風(fēng)化和溶蝕作用產(chǎn)生的風(fēng)化縫、溶孔與低角度縫在晚期部分被充填，損失了較多的儲集空間。斷層下盤板巖分布范圍變小，板巖之上覆蓋了侏羅系；斷層上盤奧陶系被剝蝕，殘余侏羅系及寒武系。第 5階段是高角度縫形成階段，新近紀(jì)早期的構(gòu)造剪切擠壓作用形成了大量高角度與微細(xì)多角度縫，同時溶蝕作用也產(chǎn)生了大量溶孔。斷層下盤的結(jié)晶灰?guī)r與板巖之上覆蓋了侏羅系與古近系，上盤侏羅系被剝蝕，花崗巖或片麻巖之上覆蓋古近系。

4 儲集層分布

4.1 縱向分布

坪西地區(qū)副變質(zhì)巖自上而下發(fā)育了 3個巖性段，上覆10～30 m厚的穩(wěn)定古土壤層之下依次為板巖、結(jié)晶灰?guī)r和鈣質(zhì)片巖。第 1段巖性主要為厚層結(jié)晶灰?guī)r夾薄層鈣質(zhì)片巖，局部分布板巖，主要位于中上奧陶統(tǒng)。結(jié)晶灰?guī)r厚50～210 m，鈣質(zhì)片巖厚5～20 m，板巖厚約80 m，向兩側(cè)快速尖滅。第2段巖性為鈣質(zhì)片巖夾結(jié)晶灰?guī)r，主要位于中奧陶統(tǒng)。鈣質(zhì)片巖厚 50～140 m，結(jié)晶灰?guī)r厚40～70 m。第3段巖性以鈣質(zhì)片巖為主，厚度大于100 m（見圖10），主要位于下奧陶統(tǒng)。從探井的全烴曲線縱向高值分布來看，第 1巖性段顯示最頻繁，明顯好于第 2巖性段，但二者橫向可連通性差（見圖10），表明儲集層縱向非均質(zhì)性較強，主要受以下因素影響：首先，副變質(zhì)巖原巖類型多，既包括碎屑巖與黏土巖，也包括碳酸鹽巖，縱向巖相變化快，因此形成的副變質(zhì)巖類型多，縱向巖相變化快；其次，副變質(zhì)巖儲集層自上而下變質(zhì)程度增加，風(fēng)化強度變?nèi)?；最后，裂縫類型的不同與發(fā)育程度的差異也會對副變質(zhì)巖儲集層的非均質(zhì)性產(chǎn)生較大影響。第1巖性段位于基底上部，埋深相對淺，受風(fēng)化作用影響最大，風(fēng)化淋慮作用的改造使得儲層物性整體好于第2巖性段，因而第 1巖性段應(yīng)是當(dāng)前勘探最主要的目的層系，這一認(rèn)識也得到勘探的證實，Dp17井4 338～4 351 m（第 1巖性段）試氣獲得工業(yè)氣流，日產(chǎn)氣5.1×104m3。第3巖性段以Dp171井、174井為代表，在深部有好的全烴集中顯示，表明深部仍可發(fā)育副變質(zhì)巖儲集層，這是因為第 3巖性段埋深相對最深，受變質(zhì)作用影響最大，變質(zhì)程度最高，變質(zhì)作用形成的層理構(gòu)造對儲集層起建設(shè)性作用。因此，副變質(zhì)巖儲集層勘探可不受埋深制約，深部也可發(fā)育較好的儲集層，第3巖性段也是下步勘探的重要目的層系。Dp171井4 778～4 788 m（第3巖性段）試氣也獲得工業(yè)氣流，日產(chǎn)氣4.9×104m3。

圖10 坪西地區(qū)副變質(zhì)巖巖相縱向分布特征（剖面位置見圖1）

圖11 坪西地區(qū)基底頂部均方根振幅屬性圖

4.2 平面分布

古地貌控制了副變質(zhì)巖的平面分布，古凸起區(qū)地勢高，副變質(zhì)巖多被剝蝕，古凹陷與斜坡區(qū)地勢較低，保存了副變質(zhì)巖（見圖7）。坪西地區(qū)副變質(zhì)巖儲集層具有不同的均方根振幅屬性響應(yīng)，測井解釋及地震資料綜合分析表明 Dp172頂部板巖呈中弱振幅屬性；Dp17井頂部結(jié)晶灰?guī)r呈中強振幅屬性；鈣質(zhì)片巖呈強振幅屬性（見圖10、圖11）。紅南斷層與坪西斷層之間均方根振幅屬性整體較強，之外整體偏弱。基于均方根平面振幅屬性，通過巖心及測/錄井資料綜合標(biāo)定，分析了坪西地區(qū) 3副變質(zhì)巖平面分布特征。副變質(zhì)巖主要分布于紅南和坪西兩個斷層之間，板巖在 Dp172井、Dp8井區(qū)局部分布；板巖外圍分布大面積的結(jié)晶灰?guī)r，覆蓋Dp8井與Dp17井區(qū)；鈣質(zhì)片巖分布于Dp173井、Dp8井以東、Dp17井以西。平面上，板巖分布面積較小，鈣質(zhì)片巖分布面積較廣，結(jié)晶灰?guī)r分布面積最廣（見圖12）。鈣質(zhì)片巖和結(jié)晶灰?guī)r也是坪西地區(qū)副變質(zhì)巖主要的儲集層類型，目前已在Dp17井區(qū)的結(jié)晶灰?guī)r與鈣質(zhì)片巖中獲得工業(yè)氣流。因此下步副變質(zhì)巖勘探的平面有利區(qū)為 Dp173井東側(cè)與 Dp17井西南部鈣質(zhì)片巖與結(jié)晶灰?guī)r發(fā)育區(qū)。

圖12 坪西地區(qū)副變質(zhì)巖巖相平面分布圖

5 結(jié)論

柴達(dá)木盆地坪西地區(qū)副變質(zhì)巖儲集層巖石類型主要為板巖、結(jié)晶灰?guī)r與鈣質(zhì)片巖，原巖為奧陶系—志留系的的海相沉積巖，發(fā)育3大類6亞類儲集空間類型，第 1類為裂縫，包括構(gòu)造縫、溶蝕縫與風(fēng)化解理縫；第2類為溶蝕孔隙，包括溶孔和溶洞；第3類為納米級晶間孔隙。副變質(zhì)巖為特低孔特低滲型儲集層，裂縫的發(fā)育程度與類型控制了副變質(zhì)巖儲集層的孔喉分布，裂縫周緣孔喉發(fā)育，構(gòu)造縫比片理縫更易形成大孔喉半徑儲集層。

變質(zhì)、風(fēng)化、構(gòu)造碎裂、溶蝕等 4種作用是副變質(zhì)巖儲集層形成的關(guān)鍵。鈣質(zhì)片巖變質(zhì)作用程度與儲層物性正相關(guān)，板巖、結(jié)晶灰?guī)r風(fēng)化強度越大，儲集層物性越好；構(gòu)造碎裂作用發(fā)育 2個期次，形成了多類構(gòu)造縫；溶蝕作用產(chǎn)生了溶蝕縫與溶孔，是基質(zhì)孔隙增加的主因。副變質(zhì)巖儲集層的形成經(jīng)歷了原巖、副變質(zhì)巖、風(fēng)化剝蝕、低角度縫與高角度縫形成等 5個主要階段。

副變質(zhì)巖儲集層縱向分布受巖石類型、風(fēng)化強度與變質(zhì)程度影響，非均質(zhì)性強，自上而下發(fā)育 3個巖性段，第1與第3巖性段是下步勘探的主要目的層系；副變質(zhì)巖平面夾于紅南與坪西兩個斷層之間的古凹陷區(qū)，結(jié)晶灰?guī)r與鈣質(zhì)片巖分布范圍較廣，Dp173以東與 Dp17西南部鈣質(zhì)片巖與結(jié)晶灰?guī)r發(fā)育區(qū)是下步有利的勘探區(qū)帶。