中央古隆起帶基巖儲(chǔ)層風(fēng)化殼及裂縫識(shí)別

徐 妍

（大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712）

1 區(qū)域地質(zhì)概況

松遼盆地北部中央古隆起帶位于徐家圍子斷陷和古龍斷陷之間，東部以徐西斷裂為界，西以大慶斷階的斷陷期地層為界，表現(xiàn)為完整的南北走向條帶狀隆起，南北長(zhǎng)110km，南北高中部低，南部寬達(dá)34km，中部狹窄僅9km，面積為2400km2，基巖頂面埋深2500～3500m。自南向北發(fā)育永樂、肇州、昌德、衛(wèi)星、升平和汪家屯6個(gè)構(gòu)造單元。汪家屯凸起及肇州凸起埋藏深度較淺、昌德凸起埋藏深度較大，整體上形成南北高中間低、起伏不平的潛山頂面構(gòu)造。

中央古隆起帶的形成與分布受徐西斷裂控制，長(zhǎng)期繼承性發(fā)育，總體走向?yàn)镹NW，斷面東傾10°～50°，總長(zhǎng)度79km，平面上近“S”形延伸，水平斷距為3～17km，基巖頂面垂直斷距1100～4100m。徐西斷裂在沙河子組沉積時(shí)期強(qiáng)度達(dá)到最大，使徐家圍子斷陷巨厚生油巖與中央古隆起帶潛山大面積接觸，為中央古隆起帶基巖提供了非常有利的供烴窗口。

2 基巖儲(chǔ)層風(fēng)化殼識(shí)別

2.1 基巖風(fēng)化殼識(shí)別標(biāo)志

基于中央古隆起帶基巖區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)背景，綜合3口新鉆井地層傾角、巖性組合以及地震反射特征將隆起帶基巖縱向上分為風(fēng)化殼和內(nèi)幕兩套儲(chǔ)層。通過(guò)對(duì)區(qū)帶內(nèi)20口井的巖芯進(jìn)行觀察，并結(jié)合常規(guī)測(cè)井曲線、成像測(cè)井和地震反射特征對(duì)風(fēng)化殼進(jìn)行了分析，總結(jié)識(shí)別標(biāo)志如下：

（1）巖芯觀察：風(fēng)化殼頂部由于長(zhǎng)期暴露地表，巖石受到風(fēng)化作用發(fā)生破碎，容易形成風(fēng)化礫石堆積，ZS3井在2886.9m處可以看到這種現(xiàn)象，薄片鑒定礫石成分與花崗巖一致，2889.51m 處可見砂質(zhì)礫巖與花崗巖分界線。隨著深度增加，巖石整體基本無(wú)破碎，巖芯可見高角度垂直裂縫和水平裂縫，沿縫具有溶蝕特征，局部裂縫被泥質(zhì)充填；斷面處被氧化。

（2）薄片分析：薄片可以看到鐵質(zhì)析出現(xiàn)象，裂縫較發(fā)育，較大的裂縫一般被方解石所充填，沿縫可觀察到溶蝕現(xiàn)象，多處見次生溶蝕孔及溶蝕縫。LT1 井2776.59m 處發(fā)育溶蝕孔，掃描電鏡顯微照片及氬離子早上拋光實(shí)驗(yàn)證實(shí)LT2及LTX3井風(fēng)化殼發(fā)育長(zhǎng)石晶內(nèi)溶孔。

（3）地球化學(xué)響應(yīng)：本項(xiàng)目利用化學(xué)風(fēng)化指標(biāo)（表1）如化學(xué)蝕變指數(shù)（CIA）、化學(xué)風(fēng)化指數(shù)（CW）和斜長(zhǎng)石蝕變指數(shù)（PA）等對(duì)中央古隆起帶基巖31 個(gè)樣品進(jìn)行了地球化學(xué)分析。通過(guò)風(fēng)化指標(biāo)可以看出，化學(xué)風(fēng)化差異不大，但統(tǒng)計(jì)風(fēng)化指標(biāo)與距風(fēng)化殼頂界面距離的關(guān)系可以看出（圖1），從上到下風(fēng)化程度有逐漸減弱的趨勢(shì)，距離風(fēng)化殼頂界較近處，風(fēng)化指數(shù)值較高，風(fēng)化程度較大；距離風(fēng)化殼頂界面較遠(yuǎn)處，風(fēng)化指數(shù)值有所減少，風(fēng)化程度較小。

圖1 中央古隆起帶風(fēng)化指標(biāo)值與距風(fēng)化殼頂界面距離關(guān)系圖

表1 化學(xué)風(fēng)化指標(biāo)計(jì)算公式及其界限值

（4）測(cè)井響應(yīng)特征：常規(guī)測(cè)井風(fēng)化殼顯示電阻率曲線逐漸升高至平穩(wěn)，聲波時(shí)差一直為高值；成像測(cè)井明顯見到裂縫，顯示高導(dǎo)低阻特征，沿縫具有溶蝕特征，可見溶蝕孔及溶蝕縫。

（5）地震反射特征：風(fēng)化殼底界面平行于T5反射層，地震上表現(xiàn)為連續(xù)、空白弱反射、低頻率、低密度、低速度和低波阻抗特征，與基巖內(nèi)幕界面表現(xiàn)為強(qiáng)波峰。

2.2 基巖風(fēng)化殼縱向結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)研究區(qū)風(fēng)化殼的特點(diǎn)，依據(jù)Dewande 等（2006）的分帶模式，通過(guò)巖芯、巖屑資料，結(jié)合測(cè)井曲線特征及地球化學(xué)等資料，對(duì)研究區(qū)的探井進(jìn)行了風(fēng)化殼縱向結(jié)構(gòu)定性識(shí)別，并進(jìn)行了連井對(duì)比，建立了中央古隆起帶基巖風(fēng)化殼縱向結(jié)構(gòu)。

風(fēng)化粘土層（1～1.6m）：主要由粘土巖構(gòu)成，顏色多為褐紅色，位于風(fēng)化殼最上部，是厚度最小的層，厚度一般小于2m，測(cè)井曲線上表現(xiàn)為自然伽馬值較高，一般高于正常泥巖，且厚度較薄，井徑發(fā)生變化。在研究區(qū)普遍遭受剝蝕而不發(fā)育，僅在ZS3井區(qū)有分布。

風(fēng)化堆積層（0.3～14m）：母巖的巖塊保留，巖石較為疏松，大部分原生礦物發(fā)生蝕變，裂縫一般不發(fā)育。巖芯斷口見礫石，粒徑一般為2～3cm，最大可達(dá)5cm，礫石成分主要為巖屑，圓度差，棱角—次棱角狀，向上礫石粒徑變小，至頂部變?yōu)樯凹?jí)顆粒，粒徑0.5～1.5mm，圓度中等—好。該層最標(biāo)志性的特征是具有層狀構(gòu)造，測(cè)井曲線顯示自然伽馬高值，電阻率由低變高，井徑發(fā)生明顯變化，從FMI測(cè)井圖像可以清楚看見礫石呈團(tuán)塊不均勻分布。

風(fēng)化淋濾層（12～167m）：巖石特征較完整，基本無(wú)破碎，礦物成分主要為石英、長(zhǎng)石，塊狀斷口見擦痕，擦痕處礦物定性排列，斷口呈絲絹光澤；巖芯可見高角度垂直裂縫和水平裂縫，局部裂縫被泥質(zhì)充填；斷面處被氧化，沿裂縫面有溶蝕孔洞。測(cè)井曲線顯示為自然伽馬呈高低相間分布或以整體自然伽馬值低于風(fēng)化堆積層為特點(diǎn)，補(bǔ)償中子和聲波時(shí)差突然變小，電阻率呈臺(tái)階狀增加；FMI測(cè)井圖像明顯見到裂縫，局部有溶蝕孔發(fā)育。

裂縫層（24～132m）：風(fēng)化淋濾層與裂縫層之間并沒有明顯的界限，裂縫非常發(fā)育，沒有見到明顯的接部擦痕。熱脹冷縮形成的風(fēng)化縫發(fā)育，沿縫面可見溶蝕特征，低角度類似層理面的裂縫也較發(fā)育，裂縫約46 條/m，縫寬約1.0～2.0mm，長(zhǎng)約5～30mm。測(cè)井曲線特征為電阻率曲線鋸齒狀特征明顯，隨深度的增加緩慢增大，自然伽馬值突然降低，密度總體有隨深度增加而降低的趨勢(shì)，聲波時(shí)差見到“周波跳躍”現(xiàn)象，說(shuō)明裂縫發(fā)育。FMI 測(cè)井圖像明顯見到次生微裂縫，包括網(wǎng)狀構(gòu)造微裂縫、斜交微裂縫和誘導(dǎo)縫等，局部可見溶蝕孔，沿縫具有溶蝕特征。

風(fēng)化殼堆積層和風(fēng)化淋濾層物性相對(duì)較好，風(fēng)化堆積層的測(cè)井孔隙度為1.2%～5.9%，平均2.7%，但是厚度較薄。風(fēng)化淋濾層測(cè)井孔隙度為0.4%～6%，平均2.1%；巖芯孔隙度為0.2%～3.2%，平均1.06%，是主要的儲(chǔ)層部位。鉆井揭示LT1 和LT2 井主要產(chǎn)氣層段位于風(fēng)化淋濾層，裂縫和溶蝕較發(fā)育，流體孔隙度較大，儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)較好，產(chǎn)量高。

3 基巖儲(chǔ)層裂縫識(shí)別

裂縫層是風(fēng)化殼儲(chǔ)層和內(nèi)幕儲(chǔ)層的有利部位，風(fēng)化殼中溶蝕孔常與裂縫伴生，改善儲(chǔ)集空間，有利于儲(chǔ)層改造。裂縫也是重要的儲(chǔ)集空間和油氣運(yùn)移通道，常用成像測(cè)井及常規(guī)測(cè)井識(shí)別裂縫。

3.1 基巖裂縫識(shí)別標(biāo)志

（1）巖芯觀察。巖芯觀察可以看出研究區(qū)發(fā)育高角度縫和微裂縫，一般至少發(fā)育兩期裂縫，甚至有的部位發(fā)育3期裂縫。其中，花崗巖類裂縫最為發(fā)育，局部較大的裂縫被方解石充填，多見高角度裂縫和低角度微裂縫，局部巖芯破碎較嚴(yán)重，多組網(wǎng)狀縫發(fā)育，沿縫具有溶蝕現(xiàn)象，裂縫密度高達(dá)10～20條/m；云母、長(zhǎng)英質(zhì)片巖裂縫發(fā)育較差，大多數(shù)被方解石充填，多見黃鐵礦；而片巖類裂縫不發(fā)育，大多數(shù)被方解石充填，裂縫密度高達(dá)5條/m（圖2）。

圖2 LT1井巖芯裂縫發(fā)育特征分析

（2）測(cè)井識(shí)別。裂縫在常規(guī)測(cè)井顯示為電阻率值下降明顯，水平裂縫及高低角度裂縫聲波時(shí)差異常增大，甚至為周波跳躍；在成像測(cè)井圖上一般顯示為典型的正弦波形式，其中高導(dǎo)縫表現(xiàn)為深色—黑色正弦，高阻縫表現(xiàn)為淺色—白色正弦，網(wǎng)狀縫表現(xiàn)為不規(guī)則組合斷續(xù)的暗色線狀，微裂縫因分布不規(guī)則且延伸長(zhǎng)度較短測(cè)井曲線上沒有明顯的反映特征。

3.2 基巖裂縫識(shí)別結(jié)果

LT1 井成像測(cè)井裂縫特征：高導(dǎo)縫和微裂縫較發(fā)育，并且高導(dǎo)縫和微裂縫的產(chǎn)狀具有一定的變化。下部層段高導(dǎo)縫的走向?yàn)楸北蔽鳌夏蠔|向，傾角以中等角度為主，微裂縫的走向以近南北向?yàn)橹鳎瑑A角以中低角度為主。中部層段高導(dǎo)縫的走向?yàn)楸北睎|—南南西向，傾角以中等角度為主，微裂縫的走向與高導(dǎo)縫的走向較一致，傾角以中低角度為主；上部層段高導(dǎo)縫的走向?yàn)楸蔽鳌蠔|向，傾角分布范圍較大，以中高角度為主，微裂縫的走向變化范圍相對(duì)較大，以北北西—南南東向?yàn)橹?，傾角以中低角度為主。

LT2 井成像測(cè)井裂縫特征：網(wǎng)狀縫和成組縫發(fā)育，沿裂縫有少量的溶蝕，高導(dǎo)縫和微裂縫均可見成組發(fā)育的特征。微裂縫的傾向?yàn)楸睎|東向，走向?yàn)楸北蔽鳌夏蠔|向，傾角以中等角度為主。下部層段高導(dǎo)縫的傾向?yàn)槟衔飨?，走向?yàn)楸睎|—南西向，傾角以中等角度為主；中下部層段高導(dǎo)縫的傾向?yàn)槟蠔|東和北北西向?yàn)橹鳎呦驗(yàn)楸睎|東—南西西向和近南北向，傾角以中高角度為主；中上部層段高導(dǎo)縫的傾向?yàn)楸蔽飨蚝捅睎|東向，走向?yàn)楸睎|—南向和北北西—南南東向，傾角以中等角度為主；上部地層以北西西向?yàn)橹鳎呦驗(yàn)榻媳毕驗(yàn)橹?，傾角變化范圍較大，以中等角度為主。

LTX3 井成像測(cè)井裂縫特征：網(wǎng)狀縫和成組縫、高導(dǎo)縫和微裂縫均可見成組發(fā)育的特征，高導(dǎo)縫角度較高，微裂縫角度較低。高導(dǎo)縫的產(chǎn)狀自下而上具有一定的變化，由下部的北西—南東向逐漸過(guò)渡到上部的北北東—南南西向。3226～3450m 共發(fā)育143 條高導(dǎo)縫和83條微裂縫，高導(dǎo)縫和微裂縫的產(chǎn)狀比較穩(wěn)定，傾向以南東東向?yàn)橹?，走向?yàn)楸北睎|—南南西向；3450～3732m 共發(fā)育71 條高導(dǎo)縫和104 條微裂縫，高導(dǎo)縫和微裂縫的產(chǎn)狀比較穩(wěn)定，傾向以南東向?yàn)橹鳎呦驗(yàn)楸睎|—南西向；3732～3905m 共發(fā)育90 條高導(dǎo)縫和100條微裂縫，高導(dǎo)縫和微裂縫的產(chǎn)狀變化較大，高導(dǎo)縫的走向以近東西向?yàn)閮?yōu)勢(shì)方向；3905～4117m 共發(fā)育60條高導(dǎo)縫和118條微裂縫，高導(dǎo)縫和微裂縫的產(chǎn)狀變化較大，高導(dǎo)縫的走向以近東西向?yàn)閮?yōu)勢(shì)方向。整體來(lái)看，3800m 以下裂縫寬度相對(duì)較大，主要分布在10～100μm。

4 基巖儲(chǔ)層類型

根據(jù)上述分析研究，通過(guò)23口井巖芯觀察、226塊鑄體薄片及3口井成像測(cè)井資料，將基巖儲(chǔ)層類型細(xì)分為孔隙—裂縫型、裂縫—孔洞型及裂縫型。其中，孔隙—裂縫型儲(chǔ)層發(fā)育在風(fēng)化殼內(nèi)，厚度大；裂縫—孔洞型儲(chǔ)層發(fā)育在構(gòu)造角礫巖中，物性好，但分布局限；裂縫型儲(chǔ)層在風(fēng)化殼和基巖內(nèi)幕中均有發(fā)育（圖3）。

圖3 儲(chǔ)層類型分類圖

孔隙—裂縫型儲(chǔ)層主要分布在風(fēng)化殼的風(fēng)化淋濾層中。巖芯觀察以構(gòu)造裂縫為主，成像測(cè)井顯示裂縫發(fā)育程度較高，主要發(fā)育高導(dǎo)縫和微裂縫，產(chǎn)狀縱向上有變化，裂縫密度大于5條/m。局部發(fā)育半充填裂縫，裂縫處見方解石脈。局部發(fā)育碎裂粒間孔，長(zhǎng)石晶內(nèi)溶孔，發(fā)育程度較差，大小不等?？紫抖纫话銥?.3%～4.8%，平均0.7%；滲透率為0.004～5.81mD，物性好，厚度大，一般為6.2～36.2m，是基巖潛山最有利的儲(chǔ)層類型。

裂縫—孔洞型儲(chǔ)層主要分布在內(nèi)幕儲(chǔ)層中。裂縫密度一般20 條/m，最長(zhǎng)可達(dá)150mm，縫寬最寬為3mm；發(fā)育溶孔，溶孔直徑達(dá)厘米級(jí)，基質(zhì)孔隙度0.9%～4.3%，平均2.2%，滲透率0.09～14.39mD，物性相對(duì)較好，是內(nèi)幕重點(diǎn)尋找的儲(chǔ)層。

裂縫型儲(chǔ)層分布較廣，在風(fēng)化殼裂縫層和基巖內(nèi)幕中均有發(fā)育。風(fēng)化殼的裂縫層裂縫發(fā)育，裂縫密度大于1.4條/m，沿縫具有溶蝕特征，局部見粗大構(gòu)造縫且被完全充填，孔隙發(fā)育差，孔隙度一般為0.2%～2.2%，平均0.6%；滲透率為0.01～0.54mD；當(dāng)裂縫開啟并且為延伸較遠(yuǎn)時(shí)，成像測(cè)井圖像顯示低阻、低反射幅度暗色條紋。內(nèi)幕的裂縫主要為構(gòu)造縫，裂縫密度大于1.3 條/m，未見溶蝕特征，孔隙度一般為0.1%～2.0%，平均0.5%；滲透率為0.01～0.16mD。整體上風(fēng)化殼裂縫好于內(nèi)幕裂縫。

5 結(jié)論

（1）中央古隆起帶基巖分為風(fēng)化殼和內(nèi)幕兩套儲(chǔ)層，其中風(fēng)化殼縱向上可細(xì)分為風(fēng)化堆積層、風(fēng)化淋濾層和裂縫層。

（2）裂縫是重要的儲(chǔ)集空間和油氣運(yùn)移通道，裂縫類型包括高導(dǎo)縫、高阻縫、網(wǎng)狀縫、微裂縫。

（3）發(fā)育孔隙—裂縫型、裂縫—孔洞型和裂縫型3種儲(chǔ)層，風(fēng)化淋濾層是中央古隆起帶產(chǎn)氣的主要層段，儲(chǔ)層類型以孔隙—裂縫型為主；內(nèi)幕儲(chǔ)層類型包括裂縫—孔洞型及裂縫型，其中裂縫—孔洞型是主要的勘探潛力對(duì)象。