BZ氣田變質巖潛山儲層特征研究

賈海松

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

渤海潛山斷層多且活動性強，斷層附近裂縫發(fā)育，破碎的花崗巖易風化，斷層-巖性耦合可形成混合巖化花崗巖優(yōu)質儲層，為潛山油氣田的形成提供條件。近年來，發(fā)現(xiàn)錦州25-1S、蓬萊9-1兩個混合花崗巖大型油氣田[1-3]。這兩個大型油氣田的發(fā)現(xiàn)表明，對于變質巖潛山油氣藏，儲層發(fā)育程度對油氣成藏及儲量規(guī)模起決定作用。本文基于巖心、分析化驗、測井等資料，對BZ氣田變質巖潛山儲層巖性、縱向分帶性、儲集空間及物性特征進行分析，結果表明，BZ氣田巖性以變質花崗巖和片麻巖為主，儲集空間具有雙孔介質的特點，儲層非均質性強。儲層的精細研究對后續(xù)氣田的高效開發(fā)具有十分重要的意義。

1 BZ氣田概況

BZ氣田位于渤中凹陷西南部，被渤中凹陷、沙南凹陷和黃河口凹陷所包圍（圖1），氣田緊鄰渤中南次洼和渤中西南次洼，具有雙洼供烴優(yōu)勢，油氣源條件充足，區(qū)域成藏位置有利[4]。氣田范圍內(nèi)斷裂系統(tǒng)復雜，斷層發(fā)育，基巖斷層對潛山儲層起到改造作用。上太古界潛山為本氣田的主要含氣層位，全區(qū)均有發(fā)育，古近系沉積巖地層披覆于潛山之上，巖性以變質花崗巖和片麻巖為主。

2 變質巖潛山儲層特征及綜合評價

2.1 變質巖巖石學特征

研究區(qū)變質巖主要發(fā)育區(qū)域變質巖、動力變質巖和混合巖三類。區(qū)域變質巖主要為變質花崗巖和片麻巖類，動力變質巖主要為碎裂化片麻巖、碎裂巖，混合巖主要為混合巖化片麻巖、混合巖化花崗巖[5-6]。

圖1 BZ氣田區(qū)域位置

區(qū)域變質巖是地熱異常和構造形變兩方面作用的產(chǎn)物，其中，變質花崗巖發(fā)育變余半自形粒狀結構和粒狀變晶結構，呈塊狀或弱片麻狀構造，礦物中石英含量占石英和長石總含量的20%～60%，片麻巖主要由石英、斜長石、鉀長石、角閃石和少量片狀礦物（黑云母、白云母）等組成，其中，長石含量大于25%，長石和石英含量大于70%。

動力變質巖是原有的巖石在應力作用下發(fā)生不同程度的破裂、塑性變形及重結晶所形成，主要產(chǎn)出于斷層帶、剪切帶。BZ氣田鉆遇的潛山以脆性變形為主，主要發(fā)育碎裂巖和少量糜棱巖，具有碎裂結構和碎斑結構。

混合巖是變質巖經(jīng)過混合巖化作用并與長英質復合在一起所形成，研究區(qū)主要發(fā)育混合巖化片麻巖和混合巖化變質花崗巖。混合巖化片麻巖成分主要為長石、石英，其中，石英含量約35%，長石含量約 65%，粒徑大于 0.7 mm，晶粒緊密鑲嵌分布；混合巖化變質花崗巖成分主要為石英、正長石和斜長石，見白云母，具有花崗變晶結構，其中，石英含量約50%，正長石含量約24%，斜長石含量約25%，白云母含量約1%。

2.2 儲層縱向分帶特征

根據(jù)儲層縱向發(fā)育規(guī)律及風化程度，結合錄井、取心、測井以及鑄體薄片等資料綜合分析，將BZ氣田上太古界潛山縱向上劃分為風化帶和潛山內(nèi)幕[7]。

BZ氣田風化帶儲層厚度24.5～191.9 m，凈毛比42.8%～81.7%，平均為59.2%（表1）。巖石構造裂縫發(fā)育，同時疊加物理風化作用和地表水沿裂縫下滲產(chǎn)生的溶蝕作用，形成網(wǎng)狀縫、沿裂縫的擴溶孔及粒內(nèi)溶蝕孔，形成連通性較好的儲集空間，以裂縫-孔隙型和孔隙-裂縫型儲層為主，儲層凈毛比高，物性較好，橫向分布穩(wěn)定。

BZ氣田潛山內(nèi)幕儲層厚度8.2～255.8 m，凈毛比4.6%～34.7%，平均為23.8%（表1）。潛山內(nèi)幕經(jīng)受的風化淋濾作用變?nèi)酰芪g孔、洞較少或者不發(fā)育，以多期構造運動控制下形成的各種裂縫為主要儲集空間，主要發(fā)育孔隙-裂縫型和裂縫型儲層，致密段較長，儲層發(fā)育程度較風化帶差，凈毛比低。

表1 BZ氣田上太古界潛山縱向分帶凈毛比統(tǒng)計

2.3 儲集空間特征

巖心、鑄體薄片、掃描電鏡、毛管壓力曲線分析等資料均表明，潛山儲集空間具有雙孔介質的特點，主要的儲集空間類型有宏觀裂縫、微觀裂縫、碎裂顆粒粒間孔和粒內(nèi)溶孔等。儲集空間組合類型以裂縫-孔隙型為主，次為孔隙型、孔隙裂縫型和裂縫型[8]。

2.3.1 宏觀裂縫特征

巖心觀察顯示，宏觀裂縫發(fā)育，距離潛山頂部越近，充填程度越高。A1井在潛山頂部150.0 m范圍內(nèi)進行了較為系統(tǒng)的取心，自上而下儲層類型由裂縫-孔隙型向孔隙-裂縫型過渡，下部巖心充填程度低。巖心統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，發(fā)育2～3期裂縫，裂縫長度1.3～17.2 cm，裂縫線密度39 條/m，裂縫傾角主要集中于30°～80°，中高角度斜交縫占76.7%（圖2）。

2.3.2 微觀裂縫特征

BZ氣田潛山頂部風化帶由于疊加風化林濾作用，早期形成的裂縫后期一般發(fā)生溶蝕改造，形成沿裂縫壁不規(guī)則的各類溶解縫。潛山內(nèi)幕主要發(fā)育構造裂縫以及巖石、礦物等沿解理形成的解理縫或晶體縫。巖心鑄體薄片統(tǒng)計結果顯示，81%的薄片發(fā)育各類裂縫，裂縫充填程度較高，有效裂縫的開度一般為1～100 μm，以微裂縫為主。

圖2 BZ氣田A1井巖心裂縫傾角統(tǒng)計

2.3.3 孔隙特征

研究區(qū)孔隙型儲層主要發(fā)育在潛山頂部，在構造應力作用下巖石破碎，其碎粒間存在孔隙，上覆地層未沉積前，破碎的巖石長期暴露于地表，由于物理風化作用而發(fā)生崩解，形成粒間孔隙，這類孔隙主要產(chǎn)生在剛性巖石碎裂帶和風化殼中。研究區(qū)潛山儲層孔隙類型主要為顆粒粒間孔和溶蝕孔隙，原生孔隙不發(fā)育。顆粒粒間孔包含碎屑顆粒粒間孔和碎裂顆粒粒間孔兩種類型，前者主要發(fā)育于潛山風化帶頂部砂礫巖，后者主要發(fā)育于潛山風化帶和內(nèi)幕動力變質作用強烈的地區(qū)。溶蝕孔隙包括粒內(nèi)溶孔和填隙物溶孔，屬于次生孔隙。在地表水或地下水沿著斷裂或裂縫滲入過程中，易溶礦物（斜長石、角閃石及碳酸鹽類填隙物）產(chǎn)生蝕變，進而發(fā)生溶蝕，形成次生溶蝕孔隙。

2.4 儲層物性特征

巖心分析表明，BZ氣田上太古界潛山儲層孔隙度為0.1%～21.9%，平均為5.4%；滲透率為0.003×10-3～614.780×10-3μm2，平均為 6.250×10-3μm2。測井解釋上太古界潛山儲層孔隙度為 1.0%～25.8%，平均為4.5%，滲透率為0.003×10-3～696.100×10-3μm2，平均為4.240×10-3μm2，屬于低孔、特低滲儲層（圖3、圖4）。

圖3 BZ氣田上太古界潛山孔隙度分布

圖4 BZ氣田上太古界潛山滲透率分布

常規(guī)壓汞曲線特征呈現(xiàn)細歪度表明，儲層分選差，裂隙不均勻，排驅壓力為 0.138～13.772 MPa，平均為2.934 MPa；進汞飽和度為46.58%～95.59%，平均為67.54%；退汞效率為8.30%～75.94%，平均為34.94%；分選系數(shù)為1.128～3.345，平均為2.207，部分樣品表現(xiàn)為典型的雙孔介質特征。

2.5 儲層綜合評價

BZ氣田勘探表明，儲層的發(fā)育程度受巖性和孔隙裂縫發(fā)育程度控制。BZ氣田上太古界潛山儲層巖性復雜，以變質花崗巖和片麻巖為主，既有區(qū)域變質巖、動力變質巖和混合巖類，也有頂部風化砂礫巖。風化帶儲層全區(qū)分布，有效儲層厚度為 30.0～120.0 m，主斷層附近和構造高部位儲層相對發(fā)育；走滑斷裂附近兩口進入潛山地層達千米的探井，揭示內(nèi)幕儲層較發(fā)育；潛山儲集空間為網(wǎng)狀縫，中-高角度斜縫、擴溶縫、溶蝕孔及微裂隙；風化帶儲集空間以孔隙為主，裂縫為輔，組合類型以裂縫-孔隙型為主。潛山內(nèi)幕儲集空間主要為孔隙-裂縫型及裂縫型，潛山整體為雙孔介質的低孔、特低滲儲層。

3 儲層主控因素分析

BZ氣田上太古界潛山經(jīng)歷了多期次構造運動、多期次巖漿侵入作用和長期風化淋濾作用，形成了有利的潛山儲集體，但由于巖石類型和古地貌等差異，儲層非均質性較強。綜合分析認為，潛山儲層主要受構造、古地貌、巖性等因素聯(lián)合控制。

3.1 構造因素分析

BZ構造區(qū)發(fā)育4組近南北走向的大型走滑斷裂，隸屬于渤海郯廬西支走滑斷裂帶，其形成與構造演化共同控制潛山形成和儲層發(fā)育程度。走滑斷裂帶表現(xiàn)出雙軌并行、斷面相對平緩、早走滑-晚伸展疊合的特征，具有早期走滑擠壓、晚期走滑拉張的演化特征。

新生代以來，在走滑與伸展雙重應力場主導之下，BZ構造脊被改造并深埋藏，接受厚層古近系和新近系覆蓋形成低潛山構造。中新生代多期強烈的走滑活動不僅控制BZ構造區(qū)潛山的形成，同時還導致了潛山內(nèi)幕多期次、多方向 、多組系裂縫系統(tǒng)的大量發(fā)育。這些多層次、多期發(fā)育、不均勻分布的裂縫帶，呈現(xiàn)出“藕斷絲連”的空間展布特點，整體上組成裂縫網(wǎng)絡系統(tǒng)。

斷層附近形成微裂縫，裂縫本身就是儲集空間，尤其是滲透率高，并且斷裂、裂縫使脆性的花崗巖破碎，破碎的花崗巖容易風化，斷層-巖性耦合控制作用，形成了風化殼儲層。BZ氣田在走滑斷層附近探井測試日產(chǎn)高達31×104m3，說明斷層對潛山儲層具有良好的改造作用。

3.2 古地貌因素分析

走滑斷層活動控制了上太古界潛山古地貌特征，古地貌對上太古界潛山儲層具有一定控制作用。精細古地貌恢復研究表明，BZ構造區(qū)南部古地貌具有“早低晚高”的特點。晚白堊世-孔店組沉積期，BZ構造區(qū)南部處于坳陷和斷陷區(qū)，地勢相對較低，尤其是孔店組沉積期，該區(qū)處于山間洼地，快速堆積了一套巨厚的砂礫巖。沙三段沉積末期，局部反轉抬升，形成現(xiàn)今局部較高的古地貌背景。因此，南部潛山頂部風化殼不發(fā)育，儲層主要以裂縫型為主。BZ構造區(qū)北部具有“早高晚低”的特點，孔店組沉積期，北部為隆起物源區(qū)，地勢相對較高，潛山地層持續(xù)暴露地表。由于中生代擠壓和伸展活動對巖石具有強烈的破碎作用，形成構造成因節(jié)理和寬闊誘導裂縫帶，在遭受風化剝蝕淋濾作用時，容易在潛山頂部形成優(yōu)質的風化殼型儲層。因此，北部同時發(fā)育頂部風化殼和內(nèi)幕裂縫型兩種儲層類型。

3.3 巖性因素分析

巖性是影響潛山裂縫型儲層發(fā)育程度的內(nèi)因。在相同的構造應力作用條件下，脆性成分含量相對較高的巖石更容易發(fā)育裂縫。BZ氣田范圍內(nèi)潛山巖性以淺色二長片麻巖、斜長片麻巖和以其為原巖形成的碎裂片麻巖、碎裂巖，少量混合巖化片麻巖和混合巖化花崗巖，部分中性侵入體，以閃長玢巖為主，少量基性灰綠巖。主要造巖礦物有斜長石、鉀長石、石英、黑云母、白云母、角閃石、輝石等，其中，長石、石英屬于淺色礦物，脆性較高；云母、角閃石、輝石屬于暗色礦物，塑性較強。上太古界潛山以脆性礦物含量較高的淺色巖石為主，鑄體薄片分析結果顯示，變質巖長石和石英含量為20%～100%，平均為91%，云母和角閃石礦物含量為5%～15%，平均為9%，在構造應力作用下有利于形成良好的儲層。

4 結論

（1）上太古界潛山為BZ氣田的主要含氣層位，巖性以變質花崗巖和片麻巖為主，儲集空間具有雙孔介質的特點，主要的儲集空間類型有宏觀裂縫、微觀裂縫、碎裂顆粒粒間孔、粒內(nèi)溶孔等，儲層非均質性強，屬于低孔、特低滲儲層。BZ氣田上太古界潛山縱向上具有分帶性，根據(jù)儲層縱向發(fā)育規(guī)律及風化程度劃分為風化帶和潛山內(nèi)幕。

（2）BZ氣田上太古界潛山儲層主要受構造、古地貌、巖性等因素聯(lián)合控制。構造、古地貌是影響潛山裂縫型儲層發(fā)育程度的外因，巖性是內(nèi)因，斷層-巖性耦合為BZ氣田提供了良好的儲集空間。