魏軍，嚴(yán)寶年，杜文博，周曉峰，周在華，李鐵鋒，謝菁鈺

（1.中國(guó)石油 玉門(mén)油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，甘肅 酒泉 735019；2.中國(guó)石油大學(xué)（北京）石油工程學(xué)院，北京 102249）

酒泉盆地的油氣勘探始于20 世紀(jì)20 年代[1]，于1939 年發(fā)現(xiàn)老君廟油田。至2004 年，油氣發(fā)現(xiàn)主要集中在酒西坳陷，酒東坳陷油氣勘探一直未獲得突破[1-2]。2004—2009年，分析酒東坳陷營(yíng)爾凹陷成藏條件，認(rèn)為長(zhǎng)沙嶺構(gòu)造帶下白堊統(tǒng)下溝組三段油氣相對(duì)富集，在構(gòu)造帶高部位部署長(zhǎng)7 井、長(zhǎng)8 井、長(zhǎng)9 井等探井，獲得油氣勘探突破，建成酒東油田。2016 年，在長(zhǎng)1斷層?xùn)|側(cè)鉆探長(zhǎng)19井，在該井下溝組一段獲日產(chǎn)量為28.0 t 的工業(yè)油流，構(gòu)造低部位滾動(dòng)勘探部署的長(zhǎng)19-1 井和長(zhǎng)20 井獲工業(yè)油流，沿長(zhǎng)1 斷層走向部署的評(píng)價(jià)井長(zhǎng)214 井和多口開(kāi)發(fā)井均獲得高產(chǎn)油流，發(fā)現(xiàn)下溝組一段成巖圈閉油藏。中國(guó)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一定數(shù)量的成巖圈閉油氣藏[3-11]，該類(lèi)油氣藏儲(chǔ)集層的邊部通常被鐵白云石、硬石膏或?yàn)r青質(zhì)充填，成為致密遮擋層，形成圈閉。

1 區(qū)域概況

酒泉盆地位于河西走廊西端，東鄰榆木山，西至紅柳峽，南抵祁連山，北接北山，面積為2.2×104km2，以嘉峪關(guān)隆起為界，分為酒西坳陷和酒東坳陷（圖1a）。酒泉盆地由中生代近南北向斷陷盆地和新生代近東西向類(lèi)前陸盆地疊合形成[1，12]，自下而上發(fā)育下白堊統(tǒng)赤金堡組、下溝組和中溝組，古近系柳溝莊組和白楊河組，新近系弓形山組、胳塘溝組和牛胳套組以及第四系，沉積地層厚度達(dá)8 000 m。

研究區(qū)為長(zhǎng)沙嶺構(gòu)造帶，位于酒東坳陷營(yíng)爾凹陷，下溝組是其主要的含油層系，埋藏深度普遍大于3 500 m，油藏具有自生自?xún)?chǔ)的特征[13]。下溝組自下而上劃分為3 段，其中，下溝組三段是酒東油田的主力產(chǎn)層，發(fā)育構(gòu)造-巖性油藏；下溝組一段發(fā)育砂巖成巖圈閉油藏，成巖圈閉沿長(zhǎng)1 斷層走向呈長(zhǎng)條狀展布，與該段砂巖的分布范圍相比，具“大砂體、小圈閉”特征（圖1b、圖1c）。

2 圈閉特征

2.1 巖性特征

酒泉盆地長(zhǎng)沙嶺構(gòu)造帶下溝組一段成巖圈閉有長(zhǎng)19-1井和長(zhǎng)211井2口取心井，其中，長(zhǎng)19-1井位于儲(chǔ)集層發(fā)育區(qū)，長(zhǎng)211 井位于致密帶（圖1c）。通過(guò)巖心觀察可知，長(zhǎng)19-1 井下溝組一段砂巖為灰褐色和灰白色，長(zhǎng)211 井在部分灰白色砂巖中見(jiàn)有麻斑。灰褐色砂巖熒光顯示含油面積可達(dá)70%，滴體積分?jǐn)?shù)為10%的鹽酸時(shí)，含油區(qū)域起泡微弱，不含油區(qū)域起泡劇烈；麻斑色砂巖含油面積一般不超過(guò)30%，滴鹽酸起泡較為劇烈；灰白色砂巖無(wú)熒光顯示，長(zhǎng)19-1 井灰白色砂巖滴鹽酸起泡微弱，長(zhǎng)211 井灰白色砂巖滴鹽酸起泡劇烈。根據(jù)氣測(cè)錄井和測(cè)井解釋成果可知，灰褐色砂巖為油層，麻斑色砂巖為差油層，起泡劇烈的灰白色砂巖為致密層，起泡微弱的灰白色砂巖為水層。由此可將研究區(qū)下溝組一段砂巖劃分為4 類(lèi)：Ⅰ類(lèi)砂巖為灰白色致密砂巖，Ⅱ類(lèi)砂巖為麻斑色差油層砂巖，Ⅲ類(lèi)砂巖為灰褐色油層砂巖，Ⅳ類(lèi)砂巖為灰白色水層砂巖。

2.2 巖石學(xué)特征

研究區(qū)下溝組一段砂巖主要為長(zhǎng)石巖屑砂巖，碎屑組分相近（圖2）。石英含量為36.4%～73.2%，平均為56.1%；長(zhǎng)石含量為7.8%～28.1%，平均為17.4%；巖屑含量為15.2%～39.8%，平均為26.5%。

砂巖填隙物包括方解石、硅質(zhì)、蒙皂石、高嶺石等，不同類(lèi)型砂巖的填隙物及其含量差異顯著。Ⅰ類(lèi)砂巖的填隙物為方解石，含量為29.6%～35.1%，平均為31.9%；Ⅱ類(lèi)砂巖的填隙物以方解石為主（15.2%），高嶺石（0.6%）、蒙皂石（1.5%）和硅質(zhì)（1.6%）含量低；Ⅲ類(lèi)和Ⅳ類(lèi)砂巖填隙物的類(lèi)型及含量相近，含量由高到低依次為方解石、蒙皂石、硅質(zhì)和高嶺石。

砂巖的儲(chǔ)集空間主要包括粒間孔隙、粒內(nèi)孔隙和晶間孔隙，不同類(lèi)型砂巖孔隙類(lèi)型及面孔率差別明顯。Ⅰ類(lèi)砂巖孔隙不發(fā)育，碎屑顆粒間隙被方解石全充填；Ⅱ類(lèi)砂巖孔隙含量低，面孔率為1.3%～5.4%，平均為3.4%；Ⅲ類(lèi)和Ⅳ類(lèi)砂巖的孔隙類(lèi)型和含量相近，粒間孔隙、粒內(nèi)孔隙和晶間孔隙的平均面孔率分別為7.5%、3.5%和1.8%。

綜上可知，研究區(qū)下溝組一段不同類(lèi)型砂巖的碎屑組分及含量相似，但填隙物和孔隙類(lèi)型及含量差異大。Ⅰ類(lèi)砂巖碎屑顆粒間全充填方解石且致密；Ⅱ類(lèi)砂巖填隙物類(lèi)型多樣，方解石占主導(dǎo)，面孔率低；Ⅲ類(lèi)和Ⅳ類(lèi)砂巖方解石含量低，發(fā)育多種孔隙。

2.3 物性特征

研究區(qū)下溝組一段砂巖的滲透率和孔隙度具有正相關(guān)性（圖3a）。Ⅰ類(lèi)砂巖物性最差，孔隙度為1.5%～4.6%，平均為2.9%，滲透率普遍小于0.10 mD，平均為0.07 mD；Ⅱ類(lèi)砂巖物性較差，孔隙度為3.6%～11.3%，平均為6.8%，滲透率為0.10～10.10 mD，平均為2.20 mD；Ⅲ類(lèi)和Ⅳ類(lèi)砂巖物性較好，孔隙度分別為7.9%～19.2%和10.0%～19.9%，平均為13.8%和14.6%，滲透率分別為3.40～475.90 mD 和29.80～259.00 mD，平均為73.30 mD和87.70 mD。

不同類(lèi)型砂巖物性與填隙物含量的相關(guān)性分析顯示，砂巖孔隙度和滲透率與方解石含量呈負(fù)相關(guān)（圖3b、圖3c），與蒙皂石含量呈正相關(guān)（圖3d、圖3e）。

3 圈閉形成機(jī)理

3.1 成巖作用

砂巖的骨架顆粒以點(diǎn)狀接觸為主，線(xiàn)狀接觸為輔，壓溶和壓碎現(xiàn)象少見(jiàn)（圖4）。Ⅰ類(lèi)砂巖孔隙被方解石全充填（圖4a）；Ⅱ類(lèi)砂巖呈孔隙膠結(jié)，方解石溶蝕明顯（圖4b）；Ⅲ類(lèi)和Ⅳ類(lèi)砂巖均呈接觸膠結(jié)，斑塊狀和星點(diǎn)狀方解石以及次生石英加大支撐碎屑顆粒（圖4c、圖4d），表明研究區(qū)下溝組一段砂巖壓實(shí)作用較弱。

研究區(qū)下溝組一段砂巖儲(chǔ)集層蒙皂石含量為0～8.3%，平均為2.6%。蒙皂石呈斷續(xù)狀，為厚度不均的薄膜（圖5a、圖5b），全充填或半充填粒間孔隙（圖5c—圖5e），可見(jiàn)蒙皂石充填方解石溶蝕孔隙（圖5f）。蒙皂石是由大氣淡水?dāng)y帶而來(lái)的外源物質(zhì)，是大氣淡水溶蝕的典型標(biāo)志[14-15]，據(jù)此可判斷，研究區(qū)下溝組一段砂巖曾遭受大氣淡水溶蝕。

Ⅰ類(lèi)砂巖粒間孔隙全充填方解石，未見(jiàn)蒙皂石、次生石英加大和高嶺石（圖4a）；Ⅱ類(lèi)、Ⅲ類(lèi)和Ⅳ類(lèi)砂巖中，團(tuán)塊狀、斑塊狀和星點(diǎn)狀方解石通常與碎屑顆粒直接接觸（圖4b—圖4d），也可見(jiàn)蒙皂石充填溶蝕孔隙（圖5f），還可見(jiàn)高嶺石和次生石英加大（圖5d）。

研究區(qū)下溝組一段砂巖處于中成巖階段A 期，典型成巖作用序列為方解石全充填粒間孔隙→弱壓實(shí)作用→方解石和長(zhǎng)石溶蝕→團(tuán)塊狀、斑塊狀和星點(diǎn)狀方解石形成→次生孔隙形成→蒙皂石、高嶺石及次生石英加大形成[16-18]。方解石膠結(jié)全充填原生孔隙，形成Ⅰ類(lèi)砂巖；隨溶蝕作用強(qiáng)度增大，方解石被溶蝕，Ⅰ類(lèi)砂巖向Ⅱ類(lèi)砂巖轉(zhuǎn)化；次生孔隙不斷增多，最終形成Ⅲ類(lèi)和Ⅳ類(lèi)砂巖，物性顯著提高。

3.2 溶蝕流體來(lái)源

砂巖儲(chǔ)集層中酸性溶蝕流體主要有3 個(gè)來(lái)源：大氣淡水[19]、有機(jī)酸[20-21]和深部熱液[22-23]。酒泉盆地長(zhǎng)沙嶺構(gòu)造帶下白堊統(tǒng)未曾發(fā)現(xiàn)深源熱液作用，巖心未見(jiàn)熱液角礫巖、熱炙烤現(xiàn)象及熱液溶蝕孔洞，無(wú)鐵白云石、重晶石、黃鐵礦等熱液礦物。有機(jī)酸溶蝕碳酸鹽膠結(jié)物產(chǎn)生的次生孔隙度為1.5%～2.6%[24]。研究區(qū)下溝組一段成巖圈閉油藏的含水飽和度超過(guò)40%，說(shuō)明有機(jī)質(zhì)生成油氣和有機(jī)酸較少，方解石膠結(jié)物溶蝕產(chǎn)生的次生孔隙度可能不足2%。研究區(qū)下溝組一段總體為“泥（烴源巖）包砂”結(jié)構(gòu)，原油主要來(lái)自下溝組一段烴源巖[13]，如果溶蝕流體是有機(jī)酸，那么砂體各部位遇到有機(jī)酸的幾率相近，不同區(qū)域砂巖的溶蝕特征應(yīng)相似，但“大砂體、小圈閉”的特征表明，有機(jī)酸并非次生孔隙發(fā)育的關(guān)鍵性溶蝕流體。因此，研究區(qū)下溝組一段成巖圈閉形成的關(guān)鍵性溶蝕流體為大氣淡水，普遍可見(jiàn)的蒙皂石微粒是大氣淡水溶蝕作用的證據(jù)之一[14-16]。

大氣淡水溶蝕作用主要包括2 種方式：一是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使砂巖抬升至近地表遭大氣淡水淋濾，但淋濾深度一般不大于80 m[19，25]；二是通過(guò)斷層下滲并溶蝕深度范圍更大的易溶地層，溶蝕深度可大于3 000 m[26-27]。研究區(qū)下溝組一段砂巖與下溝組頂界的不整合面距離大于100 m，大氣淡水無(wú)法通過(guò)不整合面淋濾至此，且“大砂體、小圈閉”的特征也不符合此種大氣淡水淋濾作用的特征。因此，大氣淡水通過(guò)斷層下滲并對(duì)下溝組一段砂巖產(chǎn)生溶蝕，形成成巖圈閉，是最為合理的解釋。

中溝組沉積早期，酒泉盆地構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變，營(yíng)爾凹陷由簡(jiǎn)單箕狀斷陷轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袠?gòu)造傳遞帶的復(fù)雜斷陷[28]，沉積中溝組一段和中溝組二段。中溝組一段沉積時(shí)期，長(zhǎng)1斷層、長(zhǎng)2斷層等一系列東傾的高角度正斷層活動(dòng)劇烈，西部緩坡帶、長(zhǎng)沙嶺構(gòu)造帶、營(yíng)北斷階帶、北部洼陷帶、南部洼陷帶等構(gòu)造初現(xiàn)雛形；中溝組二段沉積時(shí)期，上述斷層停止活動(dòng)。晚白堊世至古近紀(jì)早期，酒泉盆地整體抬升，但長(zhǎng)沙嶺構(gòu)造帶下溝組一段埋藏深度大于100 m。古近紀(jì)中期以來(lái)，盆地南部的祁連山在近南北向擠壓應(yīng)力作用下持續(xù)隆升，山前斷裂向盆地方向逆沖，類(lèi)前陸盆地形成，營(yíng)爾凹陷受力較弱，長(zhǎng)沙嶺構(gòu)造帶新生代無(wú)斷層發(fā)育。中溝組一段沉積時(shí)期的高角度正斷層為大氣淡水下滲的通道。

3.3 圈閉形成過(guò)程

通過(guò)剖析砂巖特征、成巖作用、孔隙類(lèi)型、溶蝕流體來(lái)源等，結(jié)合構(gòu)造演化和油氣成藏研究成果[13]，建立酒泉盆地長(zhǎng)沙嶺構(gòu)造帶下溝組一段砂巖成巖演化序列及圈閉形成模式（圖6）。

下溝組一段沉積時(shí)期，湖盆水體為微咸水—半咸水[29-32]，碳酸鈣濃度較高，成巖早期方解石全充填使砂巖致密化為Ⅰ類(lèi)砂巖。下溝組沉積晚期，營(yíng)爾凹陷整體抬升剝蝕，但研究區(qū)下溝組一段埋深仍大于100 m，大氣淡水難以淋濾至此。中溝組一段沉積時(shí)期為大氣淡水溶蝕階段，攜帶蒙皂石微粒的大氣淡水將Ⅰ類(lèi)砂巖改造成為Ⅱ類(lèi)—Ⅳ類(lèi)砂巖，方解石膠結(jié)物發(fā)生一致性溶蝕，次生粒間孔隙形成；碎屑長(zhǎng)石顆粒發(fā)生不一致性溶蝕，粒內(nèi)孔隙形成，二者共同作用，形成沿?cái)鄬幼呦蜷L(zhǎng)條狀分布的高孔高滲Ⅲ類(lèi)和Ⅳ類(lèi)砂巖帶，蒙皂石、高嶺石和次生石英加大在次生孔隙中形成。晚白堊世—古近紀(jì)早期構(gòu)造抬升階段，研究區(qū)下溝組一段埋深普遍超過(guò)300 m，未受大氣淡水的影響。成巖晚期，有機(jī)酸對(duì)儲(chǔ)集層物性的影響有限，由于生烴量不足以充滿(mǎn)圈閉，導(dǎo)致油藏含水飽和度高?？傮w來(lái)說(shuō)，中溝組沉積時(shí)期的大氣淡水溶蝕是成巖圈閉形成的關(guān)鍵。

研究區(qū)下溝組一段砂巖成巖圈閉的橫向遮擋層為斷層和成巖早期方解石膠結(jié)致密層，儲(chǔ)集層孔隙類(lèi)型主要為油氣成藏之前形成的次生孔隙。圈閉受大氣淡水供應(yīng)量控制，因下滲的大氣淡水較少，僅溶蝕斷層附近小范圍致密砂巖，因此，圈閉呈長(zhǎng)條狀沿?cái)鄬诱共?，具“大砂體、小圈閉”特征，該類(lèi)型圈閉的井位部署應(yīng)盡可能靠近斷層。在長(zhǎng)2斷層附近的長(zhǎng)308井獲得工業(yè)油流，證實(shí)了該認(rèn)識(shí)的可靠性。

4 結(jié)論

（1）酒泉盆地長(zhǎng)沙嶺構(gòu)造帶下溝組一段砂巖油藏圈閉為成巖圈閉，沿?cái)鄬诱共迹瑑?chǔ)集層孔隙類(lèi)型主要為次生孔隙，遮擋層為成巖早期方解石膠結(jié)的致密砂巖，具“大砂體、小圈閉”特征。

（2）大氣淡水通過(guò)斷層下滲，溶蝕研究區(qū)下溝組一段致密砂巖中的方解石膠結(jié)物和長(zhǎng)石顆粒，形成高孔高滲儲(chǔ)集層，遠(yuǎn)離斷層且未受大氣淡水溶蝕的致密砂巖則成為遮擋層。

（3）研究區(qū)下溝組一段砂巖油藏下步勘探方向應(yīng)集中在斷層與砂體配置有利區(qū)，優(yōu)先勘探斷層控制的成巖圈閉，井位部署應(yīng)靠近斷層。