湖相碳酸盐岩是我国分布广泛的一类储集岩，在内陆湖泊盆地中形成，由于具备储集条件且多靠近油源，在合适的圈闭和盖层条件下可形成油气藏^[1]。国内黄骅坳陷古近系沙河街组三段碳酸盐岩储层^[2]、济阳坳陷古近系湖相碳酸盐岩^[3]，国外非洲的刚果裂谷盆地、南美洲巴西坎波斯盆地和美国犹他盆地^[4-7]都是高产湖相碳酸盐岩油气藏。柴达木盆地西部南翼山地区古近系下干柴沟组上段以湖相碳酸盐岩为主，自2018年起区域内相继钻探了翼评1，翼探1，翼评2，翼探2等井，其中翼评1井在古近系下干柴沟组砂组中试气，日产油1.93~2.17 m³，日产气（0.85~1.46）×10⁴ m³，试采累计产气81.99×10⁴ m³，累计产油73.18 m³，表明该区具有较大的勘探潜力^[8]。然而，目前该区域钻穿古近系的探井数量少，获得的地震资料品质也较差，整体研究程度较低，学者们的研究多集中在浅层新近系油砂山组和狮子沟组^[9-11]，而对中深层储层的系统研究相对较少。庄玮等^[12]通过岩心、薄片、扫描电镜等手段对该地区中深层岩石学特征进行了研究，认为储层包含碳酸盐岩和碎屑岩，碎屑岩主要分布于浅湖区；刘菲等^[13]认为该地区上新统碳酸盐岩储层以颗粒白云岩、颗粒灰岩为主，溶孔是最主要的储集空间类型，储层物性最好的为颗粒白云岩、颗粒灰岩；吴兴录^[14]对南翼山构造裂缝储层特征进行了研究。然而，这些研究并没有对碳酸盐岩储层特征及其主控因素进行深入分析。

通过薄片鉴定、X射线衍射分析与黏土矿物分析、电子探针分析、扫描电镜等手段，对柴达木盆地西北部南翼山地区下干柴沟组上段优质储层的沉积、成岩、构造作用等展开分析，以期明确其主控因素及展布规律，为该地区的勘探开发提供依据。

柴达木盆地位于青藏高原北麓，自新生代以来长期处于青藏高原隆升背景之下，持续分阶段的隆升导致盆地的古海拔较高、湖盆封闭、气候干寒，且盐源供给充足，形成了典型的高原咸化湖盆^[15-17]。研究区南翼山油田位于柴达木盆地西北部，是茫崖坳陷南翼山背斜构造带上的一个三级构造，西北邻近小梁山及红沟子构造，东北部是大风山与尖顶山构造，东南靠近油泉子构造，西南毗邻干柴沟构造（图 1a）。研究区整体以辫状河三角洲—湖泊沉积体系为主，主要受控于大风山隆起的物源体系，局部发育小规模的扇三角洲—湖相沉积。该区中新生界地层发育齐全，其中古近系自下而上依次为路乐河组、下干柴沟组和上干柴沟组，新近系发育下油砂山组、上油砂山组和狮子沟组，目前主力产层为下干柴沟组及下油砂山组。按照岩性特征可将下干柴沟组分为2段，本文研究层段为下干柴沟组上段，深度约为4 000 m，厚度约为1 200 m，鉴于现有资料有限，仅以该段最具代表性的上部200 m为研究对象。该段岩性以灰云岩和泥质灰（云）岩为主，偶见细砂及粉砂岩。下干柴沟组上段—下油砂山组沉积时期物源逐渐萎缩，研究区表现出湖进砂退的沉积特征，主要为浅湖—半深湖相，上部广泛发育灰云坪，局部发育砂坪，受古低隆控制局部发育藻席（图 1b）。

图 1

Fig. 1

下载原图 图 1 柴达木盆地西北部南翼山地区沉积相分布（a）及古近系下干柴沟组上段岩性地层综合柱状图（b） Fig. 1 Sedimentary facies distribution (a) and stratigraphic column of E32 (b) in Nanyishan area, northwestern Qaidam Basin

对柴达木盆地西北部南翼山地区下干柴沟组上段3口井292个样品进行了薄片分析和X射线衍射分析，岩性包括泥灰岩、白云岩、灰云岩、藻灰岩、泥岩、灰质泥岩和泥质粉砂岩，呈浅灰色—灰色—深灰色，多为致密块状，见粉砂质条带，样品中多见膏盐类矿物，部分样品中可见叠层石和大量鲕粒。其中优质储层段以灰云岩、白云岩和藻灰岩为主，三者的体积分数分别为49.0%，12.0% 和6.0%。

从矿物三元图（图 2）可知，储层具有较明显的混积特征，主要为碎屑颗粒与碳酸盐（灰云质）的混合，碳酸盐矿物含量更高，主要为方解石、白云石和铁白云石，总质量分数为17.0%~69.2%，平均为42.6%；碎屑岩颗粒结构成熟度较低，分选和磨圆性均较差，表明离物源区较近、搬运不远，成分主要是石英、钾长石和斜长石，总质量分数为15.4%~34.4%，平均为24.9%；盐类矿物硬石膏和黏土矿物的平均质量分数分别为9.0% 和12.8%；此外黄铁矿、伊蒙混层、钙芒硝等的平均质量分数均不足5.0%（表 1）。

图 2

Fig. 2

下载原图 图 2 柴达木盆地西北部南翼山地区古近系下干柴沟组上段储层主要矿物质量分数三元图 Fig. 2 Triangle diagram of main minerals of E32 in Nanyishan area, northwestern Qaidam Basin

表 1(Table 1)

表 1 柴达木盆地西北部南翼山地区古近系下干柴沟组上段样品X衍射全岩矿物含量分析结果 Table 1 Mineral content in whole rock by x-ray diffraction of E32 in Nanyishan area, northwestern Qaidam Basin 样品名 岩性 深度/m w（矿物）/% 石英 钾长石 斜长石 方解石 白云石 铁白云石 黄铁矿 钙芒硝 硬石膏 黏土 翼评1-1 泥质灰岩 3 014.80 9.2 0 7.7 10.8 12.2 41.2 6.5 0 1.8 10.7 翼评1-2 灰云岩 3 018.75 7.2 0 8.2 24.5 22.2 25.5 0 0 1.2 11.1 翼评1-3 灰云岩 3 025.05 15.3 1.5 8.6 14.3 21.3 25.3 5.3 0 0 7.6 翼评1-4 泥质灰岩 3 025.59 18.4 1.9 14.1 33.5 2.6 7.3 2.4 0 3.9 15.9 翼评1-5 泥质灰岩 3 030.20 17.6 2.5 13.3 31.6 3.2 6.5 3.7 0 3.4 18.2 南1-3-1 含膏灰岩 2 954.60 7.5 1.6 8 2.8 3.7 14.3 4.9 28.4 15.9 6.2 南1-3-2 含灰云岩 2 954.67 11.9 0.8 6.2 9.2 8.2 29.3 0 4.5 15.9 14.1 南1-3-3 泥晶云岩 2 955.01 11.1 0 9.8 0 12 17.9 3.0 4.5 14.8 25.6 南1-3-4 含球粒含泥晶灰岩 2 959.30 15.5 3.0 14.6 10.2 4.4 20.5 2.0 0 14.2 15.6 南1-3-5 含灰云岩 2 990.21 2.8 0 2.6 38.4 6.4 24.4 0 1.1 18.5 3.3

下载CSV 表 1 柴达木盆地西北部南翼山地区古近系下干柴沟组上段样品X衍射全岩矿物含量分析结果 Table 1 Mineral content in whole rock by x-ray diffraction of E32 in Nanyishan area, northwestern Qaidam Basin

对研究区3口取心井202个样品进行孔隙度检测，对97个样品进行渗透率测定，结果显示：孔隙度为1.0%~13.3%，平均为4.9%，整体较低，其中孔隙度为3.0%~5.0% 的样品占比为31.9%，孔隙度大于5.0% 的样品占比为40.4%，而大于9.0% 的样品仅占7.5%；92.0% 的样品渗透率小于0.02 mD（图 3）。根据中国石油天然气行业标准^[18]，该套储层属于低孔、特低渗储层。

图 3

Fig. 3

下载原图 图 3 柴达木盆地西北部南翼山地区古近系下干柴沟组上段孔隙度（a）及渗透率分布（b）直方图 Fig. 3 Histogram of porosity (a) and permeability (b) of E32 in Nanyishan area, northwestern Qaidam Basin

通过岩心薄片观察和扫描电镜发现，研究区储集空间主要为晶间孔和溶蚀孔（图 4），其中灰云岩以晶间孔为主，且孔隙度受黏土矿物含量的影响明显，黏土矿物含量越高，孔隙度越低；藻灰岩以溶蚀孔为主，受胶结作用的影响较大，大孔隙通常被硬石膏、方解石等充填；碎屑岩主要发育粒间孔，受胶结作用影响大，仅见少量残余粒间孔；裂缝大部分为泥岩、粉砂岩中的层间缝。整体而言，该套储层非均质性较强、孔隙间连通性较差。

图 4

Fig. 4

下载原图 图 4 柴达木盆地西北部南翼山地区古近系下干柴沟组上段储层储集空间特征 Fig. 4 Characteristics of reservoir space of E32 in Nanyishan area, northwestern Qaidam Basin

对研究区3口取心井中19个孔隙度大于5.0%（有效储层）的样品进行压汞分析，高压压汞实验采用AutoPoreⅣ9520全自动压汞仪，仪器孔径测量范围为3.000~1 000.000 μm，进汞和退汞的体积精度小于0.10 μL。

根据实验结果可将研究区孔隙结构分为3类：Ⅰ类排驱压力低，约为0.9 MPa，孔喉半径分布范围大，为0.004~3.000 μm，平均为0.350 μm，属于中等喉道，占总样品数的比例约为15%；Ⅱ类排驱压力为2.0 MPa，孔喉半径分布比Ⅰ类小，为0.004~0.471 μm，平均为0.110 μm，属于细—中等喉道，占比约为40%；Ⅲ类排驱压力较高，为11.0 MPa，平均孔喉半径仅为0.030 μm，为细—微喉道，占比约45%。进汞饱和度梯度-孔喉半径曲线显示，3类孔隙结构的汞饱和梯度均随着孔喉半径的增大先升后降，且都在均值时达到峰值，Ⅰ类孔喉半径对应的汞饱和度梯度峰值最小，Ⅲ类孔喉半径对应的汞饱和度梯度峰值最大（图 5）。

图 5

Fig. 5

下载原图 图 5 柴达木盆地西北部南翼山地区古近系下干柴沟组上段汞饱和度-毛管压力曲线特征及孔喉半径分类柱状图 （a）溶蚀孔，灰云岩，蓝色为铸体，南1-3井，3 005.80 m，铸体薄片，单偏光；（b）溶蚀孔、晶间孔，见天青石胶结物，泥晶云岩，南1-3井，3 009.60 m，电子探针图；（c）晶间孔，南浅25-16井，3 403.82 m，扫描电镜（氩离子抛光）；（d）晶间孔，白云石，翼评1井，3 022.75 m，扫描电镜二次电子图；（e）叠层石，藻灰岩，南1-3井，2 964.50 m；（f）藻灰岩，藻团块，翼探2井，2 994.00 m；（g）溶蚀孔被硬石膏充填，黏结结构主要由藻、泥晶方解石、内碎屑和少量陆源粉砂组成，见黄铁矿，南1-3井，3 013.60 m，铸体薄片；（h）灰质粉砂岩，南1-3井，3 006.00 m；（i）局部见残余粒间孔，粉砂岩、少量极细粒砂岩，见少量云母碎片，局部见硬石膏胶结，翼评1井，3 015.75 m。 Fig. 5 Mercury saturation and capillary pressure curve characteristics and pore throat radius histogram of E32 in Nanyishan area, northwestern Qaidam Basin

整体而言，研究区孔隙结构以Ⅱ，Ⅲ类为主，孔喉结构主要为细—微喉道，具有低孔、特低渗的特征，储集空间主要为晶间孔，孔径小、数量多（表 2）。

表 2(Table 2)

表 2 柴达木盆地西北部南翼山地区古近系下干柴沟组上段孔隙结构类型 Table 2 Pore structure types of E32 in Nanyishan area, northwestern Qaidam Basin 分类等级 孔隙度/% 渗透率/mD 储集空间 排驱压力/MPa 平均孔喉半径/μm 孔隙结构 Ⅰ ≥ 9.0 ≥ 2.00 溶蚀孔、晶间孔 < 1.0 ≥ 0.300 中等喉道 Ⅱ ≥7.0~9.0 ≥ 0.10~2.00 晶间孔、溶蚀孔 1.0~8.0 ≥ 0.050~0.300 细喉道 Ⅲ ≥ 5.0~7.0 ≥ 0.01~0.10 晶间孔、残余粒间孔 > 8.0~15.0 ≥ 0.010~0.050 微喉道

下载CSV 表 2 柴达木盆地西北部南翼山地区古近系下干柴沟组上段孔隙结构类型 Table 2 Pore structure types of E32 in Nanyishan area, northwestern Qaidam Basin

柴达木盆地西北部南翼山地区下干柴沟组上段储层发育是多种因素共同作用的结果，沉积环境、成岩作用及构造作用对该区优质储集层“甜点”的形成和分布有重要影响。

有利的沉积相带是深层优质碳酸盐岩储层发育的基础^[19]。研究区沉积相以浅湖—半深湖亚相为主，结合岩性、物性、储集空间类型等特征可划分为灰云坪、砂坪、藻席以及泥坪等4种沉积微相。

（1）灰云坪灰云坪主要是指在滩间洼地或高水位期形成的碳酸盐岩层，缺乏碳酸盐颗粒、陆源碎屑等物质，是研究区储层最发育的微相，分布广、单层灰云坪厚度小，一般小于2.0 m，但累计厚度大，约为100.0 m，约占研究层段总厚度的50%，占储层厚度的67%。岩性以灰云岩、泥质灰云岩为主，大多呈浅灰色，少量为深灰色，偶见棕褐色。矿物成分中白云石与方解石的总质量分数大于50.0%，常见块状，薄—中层、纹层状沉积构造，为较弱的水动力条件下的产物，受地震风暴等因素诱发时可形成变形层理。测井响应特征为自然伽马（GR）相对低值，当泥质含量高时，GR增大，声波时差（AC）为低值、电阻率（R_t）为高值，光电吸收截面值为中—高，静态成像特征为亮白—黄白色块状、强层状模式（图 6a—6c）。

图 6

Fig. 6

下载原图 图 6 柴达木盆地西北部南翼山地区古近系下干柴沟组上段沉积微相储层特征 （a）泥质灰云岩，纹层状构造，南1-3井，3 007.50 m；（b）泥质灰云岩，泥晶结构，主要由泥晶方解石（白云石）组成，黏土矿物质量分数约25.0%，长英质颗粒局部条带状分布，南1-3井，3 053.30 m；（c）灰云坪微相成像测井，亮白—黄白色块状、强层状，南1-3井，3 053.30 m；（d）藻灰岩，藻团块，翼探2井，2 994.00 m；（e）藻灰岩，藻团块形状不规则，藻团块间混杂陆源粉砂、黏土矿物及泥晶方解石，内部孔隙硬石膏全充填，翼评1井，3 015.00 m；（f）藻席成像测井，亮白—黄白色乱絮状，叠层状，翼评1井，3 015.00 m；（g）浅灰色灰质粉砂岩，发育斜层理和包卷层理，翼评1井，3 015.12 m；（h）灰质粉砂岩，泥晶方解石质量分数约30.0%，粉砂条带状分布，见黄铁矿，显微镜下未见孔隙，见顺层微裂缝，翼评1井，3 020.85 m；（i）砂坪微相成像测井，黄白—橘黄色块状、弱层状，翼评1井，3 020.85 m。 Fig. 6 Reservoir characteristics of sedimentary microfacies of E32 in Nanyishan area, northwestern Qaidam Basin

（2）藻席藻席形成于浅湖亚相远岸端的浅水区或水下凸起。在盐度、温度适中，受入湖河流和波浪作用影响小、水动力条件较弱、湖水面变化相对稳定且湖水较为清澈的条件下有利于藻类生物的繁殖。该类微相在研究区发育最少，总厚度约为21.0 m，占研究区储层厚度的14%，单层厚度较小，一般小于1.2 m。岩性以藻灰岩为主，见少量的颗粒灰岩，颜色以灰—棕褐色为主，白云石与方解石的总质量分数大于60.0%，常见叠层状、团块状沉积构造。测井响应特征为GR和AC均为低值，R_t值较高，光电吸收截面值较高，相比灰云坪，藻席在成像测井上更容易识别，静态成像特征为亮白—黄白色乱絮状或叠层状模式（图 6d—6f）。

（3）砂坪研究区下干柴沟组沉积时远离物源区，钻遇的粉砂岩主要为辫状河三角洲河口坝或远砂坝，多孤立存在且分布的范围有限，约占储层厚度的19%，单层厚度一般小于1.5 m，累计厚度28.5 m。岩性以泥质粉砂岩和灰质粉砂岩为主，多为灰色，少见棕褐色，碎屑质量分数大于50.0%，多发育脉状、波状和变形层理，少见小型交错层理。测井响应特征为GR中低值，AC高值，R_t为中—高值，光电吸收截面值中等，静态成像特征为黄白—橘黄色块状，弱层状模式（图 6g—6i）。

（4）泥坪泥坪发育于浅湖环境，为较弱的水动力条件下的产物，在研究区较发育，总厚度约为50.0 m，占研究层段厚度的25%，单层厚度大，可达10 m，几乎不发育储层。岩性以泥岩、灰质泥岩为主，呈灰—灰黑色，黏土矿物的质量分数大于50.0%，多发育水平层理、透镜状层理及块状层理。测井响应特征为GR和AC均为高值，R_t低值，静态成像特征为暗橘黄色块状、强层状模式。

通过岩心分析孔隙度相关性实验发现泥质含量与岩心孔隙度呈负相关，白云石含量与孔隙度呈正相关，白云石含量越高，储层孔隙度越大，泥质含量越高，孔隙度越小（图 7）。泥坪微相中泥质含量高，罕见白云石，孔隙度小，而灰云坪及藻席微相中白云石含量较高，储层物性更佳。

图 7

Fig. 7

下载原图 图 7 柴达木盆地西北部南翼山地区古近系下干柴沟组上段泥质（a）、白云石（b）含量与孔隙度的关系 Fig. 7 Relationships of porosity with shale content (a) and dolomite content (b) of E32 in Nanyishan area, northwestern Qaidam Basin

统计研究区4段不同沉积微相储层的孔隙度和渗透率发现，发育大量藻席与少量灰云坪微相的储层物性最佳，孔隙度大于9.0%，渗透率大于2.00 mD，裂缝发育程度较好，排驱压力小于1.0 MPa，平均孔喉半径大于0.300 μm，藻灰岩厚度越大，储层的物性越好；发育灰云坪与砂坪的储层孔隙度为5.0%~7.0%，渗透率为0.01~0.10 mD，裂缝发育程度较差，排驱压力为8.0~15.0 MPa，平均孔喉半径为0.010~0.050 μm。综上所述，藻席与灰云坪混合微相为研究区的优质储层，其中又以藻席为最佳（表 3）。

表 3(Table 3)

表 3 柴达木盆地西北部南翼山地区古近系下干柴沟组上段储层不同微相评价 Table 3 Classification and evaluation of E32 in Nanyishan area, northwestern Qaidam Basin 沉积微相 岩性 孔隙度/% 渗透率/mD 裂缝发育程度 排驱压力/MPa 平均孔喉半径/μm 孔喉结构 储层评价 藻席、灰云坪 藻灰岩（层厚大于0.5 m）、泥晶灰云岩 ≥ 9.0 ≥ 2.00 中等 ≤ 1.0 ≥ 0.300 中等喉道 好 灰云坪、藻席 泥晶灰云岩、藻灰岩（0.1~0.5 m） ≥ 7.0~9.0 ≥ 0.10~2.00 中等 > 1.0~8.0 ≥ 0.050~0.300 细喉道 中 灰云坪、砂坪 泥质泥晶灰云岩、粉砂岩 ≥ 5.0~7.0 ≥ 0.01~0.10 差 >8.0~15.0 ≥ 0.010~0.050 微喉道 差 砂坪、泥坪 粉砂岩、泥岩 < 5.0 < 0.01 差 > 15.0 < 0.010 微喉道 非储层

下载CSV 表 3 柴达木盆地西北部南翼山地区古近系下干柴沟组上段储层不同微相评价 Table 3 Classification and evaluation of E32 in Nanyishan area, northwestern Qaidam Basin

通过对研究区样品分析发现，影响岩石孔隙演化的成岩作用主要有胶结作用、交代（白云石化）作用及溶蚀作用，其中溶蚀作用和交代作用是储层发育的建设性成因，而胶结作用对储层的形成与发育具有双面性，破坏性作用大于建设性作用。

随着地层埋深增大，储层中部分矿物颗粒由于上覆地层的压力而被压实，虽然压实作用在后期的成岩阶段中一直与成岩作用的演化同时进行，但孔隙中充填了胶结物使压实作用的进程被抑制。研究区颗粒间填充物球粒与云母均未发生变形（图 8a），表明压实作用较弱，对储层的破坏作用有限。

图 8

Fig. 8

下载原图 图 8 柴达木盆地西北部南翼山地区古近系下干柴沟组上段成岩特征 （a）视域中心为云母，压实作用弱，云母未发生变形，翼评1井，3 025.05 m；（b）白云石（蓝绿色）、石英（灰色），含有天青石（粉红色）、方解石（深蓝色）等多期胶结物，南浅25-16井，3 411.20 m，电子探针元素的面分析叠合图；（c）粉砂结构，含少量极细砂，颗粒以石英、长石、碳酸盐岩碎屑为主，填隙物中方解石质量分数为20.0%，硬石膏质量分数为10.0%，见少量黄铁矿，南1-3井，3 016.95 m；（d）方解石、白云石，白云石所在区域溶蚀孔发育，南浅25-16井，3 432.29 m，电子探针图像；（e）白云岩，白云石晶间孔，南1-3井，2 961.65 m，扫描电镜二次电子图；（f）泥晶结构，泥晶方解石为主，岩石溶蚀现象明显，但大多被硬石膏充填，南1-3井，2 957.53 m，铸体薄片。 Fig. 8 Diagenetic characteristics of E32 in Nanyishan area, northwestern Qaidam Basin

通过岩心观察发现，研究区岩心颗粒粒间存在2期胶结作用，早期以碳酸盐胶结为主（图 8b）。由于湖水的逐渐咸化，石膏开始析出且充填于碎屑颗粒与碳酸盐内碎屑颗粒之间，早成岩阶段后期，石膏在埋藏过程中脱水转化成为硬石膏（图 8c）并充填于孔隙之中。晚期以盐类（石膏、硬石膏、钙芒硝等）以及少量的黄铁矿、天青石等胶结物为主，充填于碎屑颗粒的粒间孔与碳酸盐内碎屑颗粒的残余粒间孔中。胶结作用对储集层的建设性作用表现为充填在粒间的泥质碎屑、填隙物与早成岩期胶结的碳酸盐对颗粒有着支撑作用，使压实作用减弱，部分未被杂基充填的原生孔隙得以保留。

咸化湖盆中最普遍和最重要的交代作用是白云石化，其中的白云石是碳酸盐沉积物和富镁水体发生离子置换的产物^[20]。湖相碳酸盐岩储层以咸化湖泊白云岩及白云石化岩类最佳^[21]。碳氧同位素是反映成岩环境变化的指标，碳同位素（δ¹³C）可以指示成岩流体中碳来源；氧同位素（δ¹⁸O）主要反映成岩过程中温度及流体成分的变化，对成岩作用的强度也有较好的反映，δ¹⁸O值越低，反映成岩作用越强，对孔隙的改造也越强^[20]。研究区样品碳同位素（δ¹³C_PDB）为-2.97‰~-0.26‰，平均为-1.62‰，氧同位素（δ¹⁸O_PDB）为-9.48‰~-2.67‰，平均为-6.08‰，相对于典型湖相碳酸盐岩（δ¹³C为0.58‰，δ¹⁸O为-8.49‰）具有“碳偏负、氧偏正”的特征。根据碳氧同位素数据可以计算出古盐度（Z）：

根据黄成刚等^[17]的研究，Z＞120时指示咸水环境；当Z =120时指示未定环境；Z＜120时指示淡水环境。由上式计算出研究区Z值一般大于120，平均为121.3，因此认为是咸水环境。

袁剑英等^[22]认为在盐湖中镁含量较丰富，湖相碳酸盐岩在沉积阶段至早期成岩阶段易出现白云岩化，即碳酸盐类矿物中的钙离子被盐水中的镁离子置换出来，最终成为白云岩。其化学机理反应方程式为2 CaCO₃+ Mg²⁺→CaMg（CO₃）₂+ Ca²⁺，通常1 mol方解石的体积约为36.8 cm³，1 mol白云石的体积约为64.5 cm³，白云石化过程中，2 mol方解石转化为1 mol白云石（其中1 mol Ca²⁺被1 mol Mg²⁺取代）体积会缩小9.1 cm³。方解石晶体在转变成白云石时发生了收缩，由此形成了晶间孔。研究区泥晶方解石与部分碳酸盐类物质易发生白云石化，白云石在镜下观察多见晶间孔（图 8d—8e）。

此外，测试样品中SiO₂，Al₂O₃，Fe₂O₃和MnO的平均质量分数分别为9.73%，10.30%，3.70% 和0.07%，这种“高铝硅、低铁锰”的特征为准同生交代成因白云岩的典型特征，明显低于酒泉盆地青西凹陷受热液影响的湖相泥晶白云岩中的铁、锰含量（Fe₂O₃和MnO的平均质量分数分别为10.18% 和0.36%）^[23]。综上所述，认为研究区湖相白云岩为准同生交代白云岩，交代作用有利于优质储层形成。

研究区进入早成岩阶段后，烃源岩开始成熟并产生大量有机酸，白云岩化形成的晶间孔为有机酸溶蚀作用提供了条件，使得长石类矿物、碳酸盐胶结物甚至部分杂基溶蚀形成次生孔隙，产生如溶蚀缝、晶间溶孔等（图 8f）。一定条件下产生的次生孔隙可以成为低孔、特低渗情况下的“甜点”储层。

通过镜下薄片观察、扫描电镜分析等手段发现，研究区蒙皂石在伊蒙混层中的占比小于20%，硬石膏及钙芒硝呈孔隙式胶结，铁白云石及含铁方解石常见，碎屑颗粒间以点—线状接触为主，可见溶蚀孔产生的次生孔隙。从电子探针图上可见天青石、重晶石等硫酸盐胶结物，其原生孔隙基本被石膏等早期胶结物全填充；镜质体反射率R_o为0.56%~0.75%。

通过数据统计发现，早成岩阶段开始之前，研究区储集层孔隙度可达30.0%，但随着早成岩阶段胶结及压实等破坏性成岩作用的发生，孔隙度迅速减小至9.0%。在中成岩阶段A期的早期阶段，有机质开始成熟，产生了大量有机酸，由于有机酸对胶结物质的溶蚀作用，产生了次生孔隙，孔隙度升高到13.0%。随着有机质成熟度的升高，有机酸的排出量逐渐减少且受后期胶结作用影响，孔隙度再次大幅减小，降为4.5%。

综合分析认为，研究区下干柴沟组上段沉积后大体上经历了压实作用—早成岩阶段A期石膏析出—方解石析出—早成岩阶段B期长石及岩屑溶蚀—含铁方解石、白云石析出—中成岩阶段A期天青石、重晶石析出—钙芒硝、硬石膏胶结。依据成岩阶段划分标准，下干柴沟组上段处于中成岩阶段A期（图 9）。

图 9

Fig. 9

下载原图 图 9 柴达木盆地西北部南翼山地区古近系下干柴沟组上段成岩演化模式 Fig. 9 Diagenetic evolution model of E32 in Nanyishan area, northwestern Qaidam Basin

由于印度板块向欧亚板块俯冲，柴达木盆地南部的昆仑山和西北部的祁连山沿南北向挤压，形成了南翼山等一系列北西西向构造，新近系狮子沟组以下地层卷入褶皱，整合接触无明显间断，因此南翼山中深层（古近系下干柴沟组—中新统）具有裂缝发育的构造条件^[24]。在宏观上，构造作用控制着沉积环境与成岩过程，通常在构造应力较强的部位地层变形更加强烈，也更容易发生断裂，同时裂缝也较发育，而构造轴部构造应力更大，通过对研究区多口井的调研发现，高产井一般都是在构造轴部且裂缝较发育的位置。

微观上，构造应力使岩体产生了构造裂缝，即岩石的内部受到强烈的剪切作用超过了岩石的破裂极限，导致岩石发生脆性变形从而形成了各种有着特定形态的构造裂缝。在构造裂缝形成之后的一段时间内会使得裂缝内部形成负压环境，吸引岩石内部的流体，为产生溶蚀作用的有机酸以及大气淡水的运移提供了重要的条件。不同的裂缝发育状况也会产生不同程度的溶蚀现象，在裂缝的两边发生溶蚀则邻近的岩石上可以产生溶孔；若存在多组裂缝则会扩大溶蚀作用并在裂缝附近形成溶洞；在裂缝不发育的岩体中，流体难以进入或在其中流动，因而溶蚀现象鲜见。在构造运动后期，很多被矿物或胶结物充填的裂缝很有可能会重新开启，研究区部分裂缝就经历了多期次的溶蚀和新构造作用的改造（图 10）。这说明了构造运动有着产生新裂缝与改造旧裂缝的双重建设性作用。

图 10

Fig. 10

下载原图 图 10 柴达木盆地西北部南翼山地区古近系下干柴沟组上段构造作用产生的裂缝照片 （a）团块状灰岩，以方解石为主，发育不规则孔隙，硬石膏全充填，局部见微孔隙和微裂缝，南1-3井，3 013.50 m，铸体薄片；（b）泥晶结构，主要由泥晶方解石组成，碎屑质量分数约17.0%，主要为球粒，粒径为0.10~0.50 mm，见黄铁矿，岩石具溶蚀现象，但被硬石膏、亮晶方解石充填，见裂缝被亮晶方解石充填，南1-3井，2 989.05 m，单偏光；（c）泥质泥晶（灰）云岩，泥晶结构，主要由泥晶方解石（白云石）组成，黏土矿物质量分数约为25.0%，发育溶蚀孔及微裂缝，被硬石膏、石膏及亮晶方解石充填，南1-3井，3 030.80 m，单偏光。 Fig. 10 Tectonic fractures of E32 in Nanyishan area, northwestern Qaidam Basin

（1）柴达木盆地西北部南翼山地区下干柴沟组上段储层具有明显的混积特征，主要为碎屑颗粒与碳酸盐的混合，二者平均质量分数分别为42.6% 和24.9%，盐类矿物硬石膏和黏土矿物的平均质量分数分别为9.0% 和12.8%；优质储层主要为灰云岩、白云岩和藻灰岩，平均体积分数分别为49.0%，12.0% 和6.0%。

（2）研究区储层非均质性较强、物性差，孔隙度为1.0%~13.3%，平均4.9%，渗透率多小于0.02 mD，属于低孔、特低渗储层；孔隙间连通性较差，主要发育晶间孔和溶蚀孔，孔径小、数量多，孔喉结构以细—微喉道为主。

（3）研究区主要发育浅湖—半深湖相，可分为灰云坪、藻席、泥坪和砂坪4种微相，储层的发育与分布在宏观上受沉积相控制，其中灰云坪储层所占比例最大，藻席发育的储层物性最好；微观上，储层的发育受控于成岩作用，其中压实作用与胶结作用抑制了优质储层的形成，胶结作用对储层的破坏性相对更大；交代作用与溶蚀作用有利于优质储层的形成，交代作用以准同生白云岩化为主，这也是优质储层形成的重要方式之一；溶蚀作用主要是有机质成熟时排出的有机酸对胶结物质的溶蚀；构造运动前期产生裂缝被充填，后期构造运动有着产生新裂缝与改造旧裂缝的双重建设性作用。