柴达木盆地石炭系为海相和海陆过渡相沉积，发育碳酸盐岩、碎屑岩，因此储层主要为砂岩和灰岩两类储层。就储集层的分布来看，碎屑岩的砂岩类储层主要分布在下石炭统底部穿山沟组和上石炭统克鲁克组和扎布萨尕秀组，主要为海侵的初期或海退期，而生物碎屑碳酸盐岩储层主要分布下石炭统穿山沟组、城墙沟组、怀头他拉组和上石炭统上部，在海侵最大期但水体较浅的台地边缘区带。通过对柴东石炭系露头资料的分析发现，储集层在各层位均有不同程度的发育。
碎屑岩储层主要包括了滨岸相砂岩、三角洲相砂岩和冲积扇相砂砾岩。不同沉积环境形成的碎屑岩储层物性具有一定差异。
滨岸相形成的砂岩储层碎屑成分较纯，石英质量分数在80%以上，此外长石、燧石、砂岩岩屑等的质量分数分别在5%左右，含杂基很少。在滨岸环境中沉积的海滩砂岩，以其结构及成分成熟度高、颗粒支撑、分选良好、原生粒间孔隙发育、横向分布稳定等主要特点成为优良的储集层。颗粒磨圆较好，分选中等—较好，颗粒支撑，硅质胶结或钙质胶结，结构和成分成熟度都较高。孔隙类型主要为粒间孔和粒间溶孔，少量为粒内裂隙，面孔隙率较高，可达35%。这类储层主要分布于下石炭统穿山沟组及上石炭统克鲁克组、扎布萨尕秀组的部分层段。
三角洲相砂岩主要为三角洲平原分流河道砂岩透镜体和三角洲前缘席状砂等砂体。多期分流河道砂体上下叠置，往往形成巨厚的砂岩，而且粒级主要为中—粗砂，分选中等—好，并以钙硅质胶结为主，是良好的储层。但分流河道砂体之间常存在泥页岩夹层，故这类储层具有一定的非均质性。三角洲前缘席状砂多为细砂—含粉砂质细砂岩，虽然该砂岩粒度较细，但由于海水的波浪作用改造明显，其成分、结构成熟度均较高，亦属良好的储层。该类储层主要发育在扎布萨尕秀至牦牛山地区的上石炭统中。
冲积扇砂砾岩以扇中亚相砂岩储层物性最好，易受到水流改造影响，可将部分细粒物质带走，从而具备较大的原始孔隙度，成为潜在的储层。或者其原始孔隙在早成岩弱胶结作用或晚期成岩作用而被改良情况下也可成为潜在的储层。晚泥盆世阿木尼克期沉积的巨厚冲积扇砂砾岩体可能成为这种类型。
碳酸盐岩储层主要包括受沉积相控制的碳酸盐岩，以及在成岩作用和构造应力作用下形成的溶蚀孔洞碳酸盐岩和裂缝碳酸盐岩。台地相颗粒碳酸盐岩在研究区石炭系中相当发育。其中，滩相区发育的亮晶胶结颗粒（内碎屑、鲕粒）石灰岩，其形成机制类似于经过波浪作用反复淘洗的海滩砂岩，其储集物性与之不分伯仲。因此，台地相颗粒碳酸盐岩为本区潜在的良好储层。生物格架石灰岩也以其内部相当发育的生物体腔孔、铸模孔和溶蚀孔等丰富类型的储集空间而成为良好的潜在储集岩。此外开阔台地高能环境形成的生屑石灰岩也具有一定的储集性能。
总体来看，柴达木盆地石炭系发育碎屑岩和生物碎屑灰岩两类储层。碎屑岩储层主要发育在上泥盆统阿木尼克组、上石炭统克鲁克组和扎布萨尕秀组下部，碳酸盐岩储层主要发育在下石炭统穿山沟组、城墙沟组、怀头他拉组和上石炭统扎布萨尕秀组上部。其中下石炭统和上石炭统储层最厚可达675m和481m，碎屑岩储层物性分析表明平均孔隙度为9.7%，平均渗透率仅为0.06×10－3mm2，表现为低孔低渗的特征。但值得注意的是下石炭统怀头他拉组生物碎屑灰岩中发育贝壳层和小型生物礁（图11-2），野外观测岩石孔隙发育，孔隙中充填油砂。同时，受后期改造作用，在碳酸盐岩分布区，次生孔隙、溶蚀孔洞，裂缝型储集层发育。这两类储层均可成为石油、天然气气藏的有效储层。
图11-2 石灰沟怀头他拉组灰岩中的贝壳层
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