冀中坳陷深層碳酸鹽巖儲層天然裂縫發(fā)育特征與主控因素

肖 陽 劉國平 韓春元 朱姜偉 周從安呂文雅 高 園 曾聯(lián)波 馬學(xué)峰

1.中國石油華北油田公司 2.中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院 3.油氣資源與探測國家重點實驗室

0 引言

隨著中淺層油氣勘探開發(fā)程度不斷提高，油氣發(fā)現(xiàn)難度日益加大，深層油氣勘探開發(fā)越來越被廣泛關(guān)注，并成為非常規(guī)油氣勘探開發(fā)的重要領(lǐng)域之一[1-8]。深層油氣勘探對象主要有碳酸鹽巖、火山巖、變質(zhì)巖等特殊巖性儲層油氣藏。與常規(guī)儲層相比，這類儲層地質(zhì)特征更復(fù)雜，天然裂縫更發(fā)育，有利儲層的識別、預(yù)測，以及油氣藏勘探開發(fā)難度更大。已有諸多學(xué)者開展了關(guān)于碳酸鹽巖儲層裂縫的研究，吳永平等[9]、蘇立萍等[10]、高先志等[11]、趙賢正等[12]對碳酸鹽巖儲層天然裂縫的研究認為，受多種構(gòu)造作用和成巖作用的影響，碳酸鹽巖儲層天然裂縫發(fā)育，裂縫是儲層重要的儲集空間，為儲層油氣聚集提供了有利的儲集條件。蘇立萍等[10]、趙國祥等[13]、鄧吉鋒等[14]、吳小洲等[15]對碳酸鹽巖儲層天然裂縫的研究認為，天然裂縫是控制碳酸鹽巖儲層中巖溶作用的關(guān)鍵因素，有利于儲層中次生孔隙的發(fā)育，產(chǎn)生孔、洞、縫相連的有效儲層?？梢娞烊涣芽p的研究對碳酸鹽巖儲層油氣勘探開發(fā)具有十分重要的現(xiàn)實意義。

冀中坳陷油氣儲層分布廣泛，以古生界和中上元古界碳酸鹽巖為主。隨著勘探向深層擴展，奧陶系碳酸鹽巖儲層逐漸成為冀中坳陷勘探開發(fā)的熱點，具有很大的潛力[15-18]，并取得了良好的開采效果。近年來，優(yōu)選確定多個深層奧陶系潛山目標(biāo)勘探，并于2017年在河西務(wù)構(gòu)造帶發(fā)現(xiàn)W1井區(qū)深層奧陶系儲層油氣顯示良好。截至2018年6月，中國石油華北油田公司在冀中坳陷已有3個氣田12個區(qū)塊投入開發(fā)。其中，以奧陶系為主要目的層的天然氣探明地質(zhì)儲量130×108m3，投產(chǎn)氣井36口，日產(chǎn)氣35.81×104m3?？碧介_發(fā)證實了冀中坳陷奧陶系不同層段油氣顯示受天然裂縫控制明顯。因此，針對冀中坳陷深層奧陶系碳酸鹽巖儲層天然裂縫的研究非常有必要。筆者利用該地區(qū)的露頭、巖心、薄片、成像測井等資料，剖析了冀中坳陷深層奧陶系碳酸鹽巖儲層天然裂縫的發(fā)育特征，從巖性、層厚和構(gòu)造等3方面討論了天然裂縫發(fā)育的控制因素，并結(jié)合生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及儲層勘探開發(fā)成果，討論了天然裂縫發(fā)育的非均質(zhì)性對油氣產(chǎn)量的影響，以期為冀中坳陷深層奧陶系碳酸鹽巖儲層油氣藏的勘探開發(fā)提供地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

渤海灣盆地位于中國東部，是發(fā)育在華北古地臺基底之上的中、新生代裂谷盆地。冀中坳陷位于渤海灣盆地的西北部，北依燕山褶皺帶，南抵邢衡隆起，西臨太行山隆起，東至滄縣隆起，呈北東—南西走向，面積3.2×104km2[19-20]（圖1）。冀中坳陷各構(gòu)造單元的展布具有南北分區(qū)的特征，即被無極—深縣—衡水變換帶和徐水—安新—文安變換帶分割成南、中、北3個區(qū)。自古生代以來，盆地主要經(jīng)歷了印支期、燕山期和喜馬拉雅期3次大規(guī)模的構(gòu)造運動，形成了一個典型的多期構(gòu)造疊合盆地。冀中坳陷主要發(fā)育NNE向和NW向兩組張性斷裂體系[10]。從斷層組系的活動特征看，NNE向斷層控制深層構(gòu)造帶的走向，NW向斷層則是分割構(gòu)造帶的橫向斷層，控制著深層油氣藏的大小及成藏層位[21]。依據(jù)斷層的幾何特征、運動方式，冀中坳陷構(gòu)造樣式主要為伸展構(gòu)造，其次包含有斜滑構(gòu)造和反轉(zhuǎn)構(gòu)造[22]。

圖1 冀中坳陷位置和構(gòu)造單元示意圖（據(jù)常健等[19]、楊明慧等[23]修改）

冀中坳陷地層發(fā)育較完整，自元古界、古生界、中生界至新生界均有分布。奧陶系沉積環(huán)境為穩(wěn)定開闊的淺海相，至上古生界發(fā)展為濱海沼澤相及陸相。奧陶系由下往上發(fā)育有下統(tǒng)冶里組、亮甲山組和中統(tǒng)馬家溝組、峰峰組，主要目的儲層是馬家溝組和峰峰組。目的層埋深多超過4 000 m，屬于典型的深層油氣藏。沉積環(huán)境決定了儲層巖性單一，以石灰?guī)r和白云巖為主，厚度介于200～700 m[17]。儲集空間以多期溶蝕形成的次生孔隙、裂縫為主。巖心樣品測試儲層孔隙度峰值介于1%～5%，滲透率峰值介于0.1～1.0 mD，奧陶系碳酸鹽巖儲層孔隙度、滲透率均較高。已發(fā)現(xiàn)的奧陶系儲層油氣藏主要分布在冀中坳陷的南北兩端，比較典型的有河西務(wù)構(gòu)造帶、何莊構(gòu)造帶和蘇橋構(gòu)造帶等。

圖2 奧陶系碳酸鹽巖巖心構(gòu)造裂縫照片

2 天然裂縫發(fā)育特征與形成機理

2.1 裂縫特征

2.1.1 裂縫類型

通過野外露頭觀測、巖心和薄片觀察及成像測井資料分析，冀中坳陷深層奧陶系碳酸鹽巖儲層天然裂縫有多種類型。按照成因可分為構(gòu)造裂縫、成巖裂縫、溶蝕裂縫和風(fēng)化裂縫。其中，構(gòu)造裂縫在儲層中發(fā)育最為廣泛，是該區(qū)天然裂縫的主要類型。按力學(xué)性質(zhì)構(gòu)造裂縫可劃分為剪切裂縫、縱張裂縫，研究區(qū)目的層主要發(fā)育剪切裂縫，只有在彎曲構(gòu)造的軸端等特殊構(gòu)造部位發(fā)育少量縱張裂縫。野外露頭中構(gòu)造裂縫規(guī)模大小不一，穿切深度明顯受到層面的控制。常見構(gòu)造裂縫成組出現(xiàn)，平面上可見多組裂縫相互切割、限制，同組裂縫可成雁列式排列。巖心觀察中，構(gòu)造裂縫一般比較規(guī)則，產(chǎn)狀穩(wěn)定，裂縫面較平直（圖2-a、b）。泥質(zhì)含量較高的碳酸鹽巖中還發(fā)育構(gòu)造滑脫裂縫，這類裂縫具有明顯的順裂縫傾向的擦痕，裂縫面可見階步現(xiàn)象，鏡面特征明顯（圖2-c）。鏡下薄片中觀察到的微觀規(guī)模的裂縫可見相互限制和切割的關(guān)系，裂縫開度不均（圖3-a）。成像測井構(gòu)造裂縫呈正弦曲線樣式，密度較大。

冀中坳陷奧陶系碳酸鹽巖儲層成巖裂縫主要有層理縫和縫合線。層理縫是在各種地質(zhì)作用下沿著沉積層理面裂開形成的裂縫[24-25]。層理縫通常發(fā)育于巖性界面上，伴隨彎曲、斷續(xù)、分支等分布特點（圖3-b）。縫合線構(gòu)造一般呈不規(guī)則波狀或鋸齒狀，與層面平行或近平行，少量呈小角度相交，平面上一般貫穿整個巖心，縱向起伏較?。▓D3-c）。成巖裂縫分布較廣，由于傾角小，在埋藏較深時，上覆地層的靜巖壓力作用下常處于閉合狀態(tài)[26]。溶蝕裂縫是指可溶性巖石節(jié)理或先前形成的裂縫受到后期埋藏作用、地下水等的溶蝕改造，形成新的裂縫在巖石中保留下來。碳酸鹽儲層中，溶蝕裂縫發(fā)育較為普遍，形態(tài)不規(guī)則。早期裂縫受到溶蝕改造后開度變大，兩壁粗糙不平整（圖3-d）。風(fēng)化裂縫是指巖石暴露在地表或近地表而發(fā)生各種機械和化學(xué)風(fēng)化作用形成的裂縫。風(fēng)化裂縫一般在風(fēng)化殼中發(fā)育，裂縫密度大，方向規(guī)律性差。風(fēng)化裂縫常成網(wǎng)狀分布，與溶蝕孔、縫和構(gòu)造裂縫交錯相連，并常被紅色的氧化黏土物質(zhì)充填。

2.1.2 裂縫參數(shù)

根據(jù)河北省邢臺市臨城縣南程剖面和北京市門頭溝區(qū)妙峰山剖面奧陶系野外露頭觀察，其碳酸鹽巖中的構(gòu)造裂縫走向主要為NNE—SSW向，其次還發(fā)育有NW—SE向和NEE—SWW向（圖4）。但在構(gòu)造不同的部位，發(fā)育的裂縫走向明顯不同。例如，在南城剖面主要發(fā)育NNE—SSW向裂縫，而在妙峰山剖面主要發(fā)育NEE—SWW向裂縫征。野外露頭多見高角度縫和斜交縫，縫面與層面近乎垂直或斜交。巖心和成像測井分析深層奧陶系碳酸鹽巖儲層主要為垂直縫和高角度縫，傾角主要介于50°～80°，低角度裂縫不發(fā)育（圖5、6）。巖心觀察發(fā)現(xiàn)，滑脫裂縫一般傾角較低，多小于30°。不同層位裂縫傾角具有差異性，其中峰峰組裂縫傾角大于馬家溝組。野外露頭觀察裂縫的規(guī)模從十幾厘米到幾米不等，巖心和成像測井資料統(tǒng)計分析裂縫規(guī)模多小于20 cm，規(guī)模較大的裂縫發(fā)育較少；不同井區(qū)裂縫發(fā)育程度差別較大，單井裂縫密度從1.6條/m到4.0條/m不等。

圖3 奧陶系碳酸鹽巖巖心薄片天然裂縫照片

圖4 野外露頭剖面統(tǒng)計構(gòu)造裂縫走向玫瑰花圖（樣品數(shù)目964個）

2.2 裂縫有效性

天然裂縫的有效性是決定碳酸鹽巖儲層質(zhì)量和油氣開發(fā)效率的重要因素，裂縫的充填程度和張開程度是反映裂縫有效性的主要特征[27-31]。裂縫的充填程度可以分為未充填、半充填和全充填，反映了裂縫的有效性依次變差，而裂縫的開度越大則有效性越好[32-33]。根據(jù)巖心、薄片及成像測井資料分析，冀中坳陷深層奧陶系碳酸鹽巖儲層天然裂縫大部分是未充填的有效裂縫，只有少數(shù)裂縫被方解石、白云石、黃鐵礦等礦物充填。根據(jù)成像測井及巖心觀察統(tǒng)計，河西務(wù)構(gòu)造帶奧陶系儲層未充填的有效裂縫超過75%，其余裂縫被半充填或全充填（圖6）。薄片觀察統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，冀中坳陷深層奧陶系碳酸鹽巖儲層天然裂縫開度差異較大，一般小于70 μm，集中介于0～30 μm。不同構(gòu)造、不同層位儲層裂縫開度差別較大。例如，河西務(wù)構(gòu)造帶裂縫開度主要介于10～20 μm，蘇橋構(gòu)造帶裂縫開度主要介于20～30 μm；縱向上，峰峰組裂縫的開度要略大于馬家溝組。

2.3 裂縫形成機理

冀中坳陷奧陶系碳酸鹽巖儲層主要經(jīng)歷了3次大規(guī)模的構(gòu)造運動，分別為印支期、燕山期和喜馬拉雅期。筆者通過分析巖心、薄片和相似露頭區(qū)的天然裂縫相互切割、限制關(guān)系，綜合前人巖石聲發(fā)射試驗研究結(jié)果，將目的層構(gòu)造裂縫的形成期次劃分為3期（圖7）。早期裂縫形成于古生代至中生代燕山運動前時期，在此階段華北地臺雖經(jīng)歷了加里東、海西和印支等一系列構(gòu)造運動，但都是比較穩(wěn)定的升降構(gòu)造運動，區(qū)域構(gòu)造最大主應(yīng)力是近N—S向的水平壓應(yīng)力。在此應(yīng)力場作用下研究區(qū)目的層形成了一組NW—SE向斷層，以及NW—SE和NNE—SSW向的共軛剪切裂縫。其特點是天然裂縫的密度大、規(guī)模小，并且以剪切裂縫為主，常被其他組系裂縫切割。中期裂縫系統(tǒng)主要形成于燕山運動階段，燕山期區(qū)域最大主應(yīng)力是NW—SE向。在此階段應(yīng)力場作用下，冀中坳陷主要形成了NE—SW、NNE—SSW向的一系列壓扭性斷裂，并伴生有NW—SE、NEE—SWW（或近E—W）向構(gòu)造裂縫。晚期天然裂縫形成于新生代的喜馬拉雅運動時期，該運動時期華北地臺表現(xiàn)為強烈的斷塊升降，區(qū)域最大主應(yīng)力是NEE—SWW向，形成NNE—SSW向構(gòu)造裂縫。不同期次的天然裂縫在儲層中總體上表現(xiàn)出相互切割、限制，以及各期裂縫的發(fā)育程度具有明顯差異性的特征，形成了儲層中較為復(fù)雜的裂縫系統(tǒng)。

圖5 巖心和成像測井統(tǒng)計裂縫傾角頻率分布直方圖（樣品數(shù)目586個）

圖6 W3井奧陶系成像測井天然裂縫綜合解釋圖

3 天然裂縫發(fā)育的控制因素

冀中坳陷深層奧陶系碳酸鹽巖儲層天然裂縫發(fā)育，但對于不同構(gòu)造帶、不同層位，裂縫發(fā)育程度也各不相同。根據(jù)野外露頭、巖心、薄片和測井資料綜合分析，天然裂縫的形成和分布除了與其形成時期的古構(gòu)造應(yīng)力場有關(guān)外，還受到儲層巖性、構(gòu)造和層厚等因素的控制，其中巖性和構(gòu)造是控制深層碳酸鹽巖儲層裂縫發(fā)育的主要因素。深入分析冀中坳陷奧陶系碳酸鹽巖儲層控制天然裂縫發(fā)育的地質(zhì)因素，對認識該區(qū)裂縫的發(fā)育規(guī)律具有重要的指導(dǎo)意義。

圖7 奧陶系碳酸鹽巖3期構(gòu)造裂縫照片

圖8 奧陶系碳酸鹽巖裂縫強度與巖性的關(guān)系圖

3.1 巖性

巖石力學(xué)實驗數(shù)據(jù)表明，巖性是影響裂縫發(fā)育程度的主要因素之一[34-35]。巖性對儲層裂縫發(fā)育程度的影響主要是指不同類型巖石，其密度、硬度、成分、構(gòu)造等物理性質(zhì)不同，導(dǎo)致巖石的力學(xué)性質(zhì)、破裂程度和破裂方式有很大差異。因此，即使是在相同的構(gòu)造應(yīng)力場作用下，不同類型的巖石發(fā)育天然裂縫的程度也有所差別。根據(jù)測井解釋、巖心和薄片資料的觀察統(tǒng)計，冀中坳陷奧陶系碳酸鹽巖潛山儲層巖石類型主要為白云巖、石灰?guī)r和少量泥巖。

裂縫強度是指單一巖性段中裂縫發(fā)育段的厚度與巖性總厚度的比值，可以較直觀的反應(yīng)裂縫發(fā)育程度。成像測井解釋結(jié)果表明，不同的巖性裂縫強度不同，目的層天然裂縫發(fā)育強度明顯受巖性控制（圖8）。從圖8可以看出，白云巖中裂縫發(fā)育強度最大，其次是石灰?guī)r，泥巖中裂縫發(fā)育強度較差。因為白云巖中的脆性礦物（主要是白云石）含量較高，在相同的應(yīng)力條件下，白云巖中天然裂縫的發(fā)育強度比脆性礦物含量低的石灰?guī)r和泥巖更高。另外，薄片觀察還發(fā)現(xiàn)石灰?guī)r相對白云巖更容易發(fā)育溶蝕裂縫，由于石灰?guī)r中方解石含量高，更容易被地下水溶蝕，有利于儲集空間的改造。不同巖性中裂縫的傾角有所差別，比如泥質(zhì)含量高時裂縫傾角相對較低。研究認為巖性是控制深層碳酸鹽巖儲層裂縫發(fā)育的主要因素。

3.2 構(gòu)造

構(gòu)造對天然裂縫的控制主要是指不同構(gòu)造樣式影響天然裂縫的走向，不同構(gòu)造部位的局部應(yīng)力分布決定了天然裂縫的發(fā)育程度。冀中坳陷古構(gòu)造應(yīng)力場以拉張為主，正斷層發(fā)育，是控制該區(qū)裂縫形成與分布的重要構(gòu)造因素之一。研究發(fā)現(xiàn)，冀中坳陷廊固凹陷的河西務(wù)構(gòu)造帶奧陶系頂部斷層走向以NNE—SSW向和NWW—SEE向為主，且NNE—SSW向斷層主要為貫穿不同凹陷的主斷裂，而NWW—SEE向斷層則主要是與主斷裂相交的次級斷裂。成像測井統(tǒng)計結(jié)果顯示河西務(wù)構(gòu)造帶奧陶系儲層構(gòu)造裂縫走向主要為NNE—SSW向和NW—SE向，表明研究區(qū)構(gòu)造裂縫主要為斷層伴生裂縫。通過利用巖心、測井及地震資料進行裂縫綜合評價，研究區(qū)目的層裂縫發(fā)育主要沿斷層分布。由于受到應(yīng)力擾動作用，斷層的斷裂帶附近具有明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象，在此區(qū)域裂縫較其他位置更加發(fā)育。在斷層兩側(cè)與斷面距離越遠，構(gòu)造裂縫發(fā)育程度逐漸降低。前人研究認為，斷層上盤裂縫相較下盤更發(fā)育，主要是因為斷層上盤是活動盤，應(yīng)力擾動作用更加明顯[36-37]。

此外，褶皺也是控制裂縫發(fā)育的重要構(gòu)造因素。在褶皺的軸部和轉(zhuǎn)折端等曲率較大的部位裂縫較發(fā)育，而在褶皺的翼部裂縫發(fā)育程度相對較差，其中陡翼的裂縫相對于緩翼更發(fā)育。野外觀察中發(fā)現(xiàn)，在背斜褶皺的中和面以上主要發(fā)育張裂縫，而在中和面以下主要發(fā)育剪切裂縫，并且中和面以上裂縫相對更發(fā)育。主要是因為在中和面以上巖層主要受到切向的拉伸線應(yīng)變，中和面以下巖層主要受到切向的壓縮線應(yīng)變。綜上表明，構(gòu)造特征也是影響儲層構(gòu)造裂縫發(fā)育的主要因素。

3.3 層厚

據(jù)巖心、野外露頭以及成像測井資料觀察統(tǒng)計可知，天然裂縫的發(fā)育和分布受巖層厚度控制明顯。絕大多數(shù)構(gòu)造裂縫在單巖層內(nèi)發(fā)育，縫面近垂直或斜交于巖層面并切穿整個巖層，終止于巖性界面上。相同規(guī)模的同組裂縫在裂縫性巖層內(nèi)呈近似等間距分布。通過對南程剖面露頭數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，得到巖層厚度與裂縫線密度的關(guān)系圖（圖9）。從圖9可以看出，在一定厚度范圍內(nèi)，裂縫的線密度與巖層厚度呈現(xiàn)較好的冪函數(shù)關(guān)系，裂縫線密度隨著巖層厚度的增大而減小。從單井的成像測井上統(tǒng)計分析裂縫密度與巖層厚度的關(guān)系，也可得出相似的結(jié)論。這表明巖層厚度是控制層內(nèi)構(gòu)造裂縫發(fā)育程度的重要因素。

圖9 南程剖面露頭奧陶系白云巖構(gòu)造裂縫線密度與層厚關(guān)系圖

4 天然裂縫對油氣產(chǎn)量的影響

4.1 已發(fā)現(xiàn)油氣藏分析

天然裂縫作為冀中坳陷深層奧陶系碳酸鹽巖儲層重要的儲集空間和主要的滲流通道，控制著油氣富集以及油氣藏的滲流，決定了儲層潛在的生產(chǎn)能力和開發(fā)效果。天然裂縫的發(fā)育特征和控制因素是儲層評價的關(guān)鍵，對冀中坳陷深層奧陶系碳酸鹽巖儲層油氣勘探開發(fā)至關(guān)重要。冀中坳陷深層奧陶系碳酸鹽巖油氣藏主要分布在北部廊固凹陷的河西務(wù)構(gòu)造帶和蘇橋構(gòu)造帶，以及南部深縣凹陷的何莊構(gòu)造帶，目的層以上、下馬家溝組和峰峰組為主。由于天然裂縫發(fā)育復(fù)雜，非均質(zhì)性強，不同構(gòu)造帶、不同層組油氣產(chǎn)量差異較大。

生產(chǎn)資料表明冀中坳陷南部何莊構(gòu)造帶的奧陶系碳酸鹽巖儲層油氣產(chǎn)量整體上要好于北部廊固凹陷的河西務(wù)構(gòu)造帶。分析其差異特征認為何莊構(gòu)造帶的奧陶系碳酸鹽巖目的層以白云巖為主，而河西務(wù)構(gòu)造帶的石灰?guī)r含量更高。因為白云巖中的脆性礦物含量更高，在相同的應(yīng)力條件下，白云巖中天然裂縫的發(fā)育程度比脆性礦物含量低的石灰?guī)r和泥巖更高。在深層碳酸鹽巖儲層中，天然裂縫不僅可以疏導(dǎo)流體，控制溶蝕孔隙的發(fā)育，而且自身也是非常重要的次生孔隙。因此，在深層碳酸鹽巖儲層中天然裂縫更加發(fā)育的白云巖物性要優(yōu)于石灰?guī)r，更有利于油氣的存儲和滲流。

此外，同一構(gòu)造帶不同部位碳酸鹽巖儲層油氣產(chǎn)量也存在差異。針對河西務(wù)構(gòu)造帶深層奧陶系碳酸鹽巖儲層油氣產(chǎn)量分析發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)探明的劉其營、劉其營西、永清潛山構(gòu)造，緊鄰大斷層，產(chǎn)氣量相對較高。而位于蘇橋構(gòu)造韓村斷層下盤的碳酸鹽巖儲層，產(chǎn)量明顯較低（表1）。分析其原因認為在深層奧陶系碳酸鹽巖儲層中，油氣儲集空間以裂縫和溶蝕孔洞共生為特點。受廣泛發(fā)育的斷層影響，靠近斷層處裂縫更加發(fā)育，儲層物性相對更好，因此油氣產(chǎn)量更高。對于正斷層，上盤裂縫發(fā)育強度要明顯高于下盤，因而下盤裂縫相對不發(fā)育，儲層物性相對較差，油氣產(chǎn)量較低。

表1 河西務(wù)構(gòu)造帶不同潛山典型井奧陶系儲層試氣產(chǎn)量

4.2 研究成果應(yīng)用實例

本次研究認為在靠近斷層，尤其是斷層上盤的白云巖儲層天然裂縫更發(fā)育，儲層質(zhì)量更好，是油氣勘探的有利區(qū)帶。研究結(jié)果對冀中坳陷深層油氣勘探提供了可靠的地質(zhì)依據(jù)，通過落實裂縫發(fā)育有利區(qū)，明確冀中坳陷奧陶系潛山是風(fēng)險勘探的有利方向，對冀中坳陷深層奧陶系碳酸鹽巖油氣勘探提供了技術(shù)指導(dǎo)。河西務(wù)構(gòu)造帶W1井是根據(jù)本次研究取得較好的勘探效果的獲氣井，測試產(chǎn)氣量為8.78×104m3/d，油氣分布特征很好地證實了本次研究結(jié)果的可靠性。W1井位于廊固凹陷河西務(wù)構(gòu)造帶楊稅務(wù)潛山圈閉，井深5 200 m，鉆獲4套含油氣層位于奧陶系峰峰組和上馬家溝組，其中Ⅰ類油氣儲層為白云巖和白云質(zhì)灰?guī)r，白云質(zhì)含量高，裂縫發(fā)育，成像測井解釋裂縫密度12條/m，該類儲層溶蝕孔隙發(fā)育，屬于裂縫—孔隙型儲層；Ⅱ類油氣儲層巖性為含白云灰?guī)r，少量白云質(zhì)灰?guī)r，巖石中白云質(zhì)含量較高，裂縫較發(fā)育，密度多介于3～6條/m，該類儲層中溶蝕孔隙發(fā)育較差，屬于裂縫型儲層；非油氣儲集層巖性以石灰?guī)r為主，與含白云灰?guī)r互層，巖石中白云質(zhì)含量低，裂縫發(fā)育程度差，密度多小于2條/m，該類儲層中溶蝕孔隙發(fā)育差，不屬于有效儲層。分析結(jié)果表明，在冀中坳陷深層奧陶系碳酸鹽巖儲層中裂縫與溶蝕孔隙的發(fā)育程度呈明顯的正相關(guān)，裂縫控制著溶蝕孔隙的發(fā)育，進而控制儲層類型和油氣產(chǎn)量的大小。

5 結(jié)論

1）冀中坳陷深層奧陶系碳酸鹽巖儲層天然裂縫按照成因可分為構(gòu)造裂縫、成巖裂縫、溶蝕裂縫和風(fēng)化裂縫，其中成巖裂縫又包括層理縫和縫合線。研究區(qū)構(gòu)造裂縫廣泛發(fā)育，是該區(qū)天然裂縫的主要類型；構(gòu)造裂縫主要為NNE—SSW向，以高角度縫和垂直縫為主，規(guī)模多小于20 cm；單井裂縫密度介于1.6～3.0條/m，大部分裂縫未充填，裂縫開度一般小于30 μm，有效性較好；構(gòu)造裂縫主要為3期形成，不同期次之間相互切割限制。

2）天然裂縫的形成與分布受巖性、構(gòu)造和巖層厚度控制。其中，巖性和構(gòu)造是控制深層碳酸鹽巖儲層裂縫發(fā)育的主要因素，白云巖天然裂縫相對石灰?guī)r和泥巖更發(fā)育；研究區(qū)裂縫多為斷層伴生裂縫，在應(yīng)力擾動明顯的斷層附近和斷層上盤裂縫更發(fā)育；由于巖石力學(xué)層的影響，裂縫的切穿終止關(guān)系明顯受巖層界面的控制，層內(nèi)構(gòu)造裂縫密度隨著巖層厚度的增大而減小。

3）天然裂縫發(fā)育的非均質(zhì)性對冀中坳陷深層奧陶系碳酸鹽巖儲層油氣產(chǎn)量的大小有重要影響。在天然裂縫更發(fā)育的構(gòu)造帶或構(gòu)造部位，油氣產(chǎn)量明顯較高。本次研究成果對河西務(wù)構(gòu)造帶W1井油氣儲層的成功勘探提供了技術(shù)指導(dǎo)。