渤海西南部變質(zhì)巖潛山構(gòu)造應(yīng)力區(qū)劃分及裂縫評價

王理榮，張言開(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452)

0 引言

裂縫是變質(zhì)巖潛山的重要儲集空間類型，主要是由于構(gòu)造運動形成的，而構(gòu)造應(yīng)力的釋放為裂縫的形成提供了有利的地質(zhì)動力條件[1-3]。變質(zhì)巖潛山受多期構(gòu)造作用的疊加改造及風化淋濾等作用的綜合影響，往往形成復雜的儲集空間[4-5]，儲層分類評價難度大。近年來，在渤海發(fā)現(xiàn)的大型凝析氣田渤中19-6已在成藏要素匹配關(guān)系、凝析油氣成因、儲層發(fā)育模式等方面作了大量研究[6-11]。但如何根據(jù)多尺度資料對潛山裂縫儲層進行評價分類，以指導后期氣田開發(fā)的井網(wǎng)部署少有研究。本文利用地震、鉆井、測井、成像、測試等資料，通過對區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場研究及劃分，對不同區(qū)域變質(zhì)巖潛山儲層發(fā)育特征、裂縫參數(shù)分布及測試產(chǎn)能差異開展綜合研究的基礎(chǔ)上，進行儲層綜合分類與評價，以此為氣田整體開發(fā)井位部署提供指導。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)主體為渤中19-6構(gòu)造，處于渤中凹陷西南部深層近南北向展布的構(gòu)造脊上，整體呈現(xiàn)為復雜斷塊構(gòu)造與孔低滲特征，地質(zhì)情況如圖1所示。

圖1 渤中19-6新太古界潛山地層綜合柱狀圖

該區(qū)中構(gòu)造作用對該區(qū)裂縫的形成和發(fā)育起主要控制作用。受構(gòu)造及風化淋濾作用的控制，變質(zhì)巖潛山縱向上可劃分為風化帶和內(nèi)幕帶，風化帶地層主要發(fā)育裂縫性儲層，其厚度發(fā)育為200～350 m。頂部約80 m處主要以裂縫-孔隙型儲層為主，風化帶中下部主要以裂縫儲層為主，由風化帶向內(nèi)幕帶逐漸過渡為致密基巖。

2 構(gòu)造應(yīng)力場剖析及劃分

2.1 構(gòu)造應(yīng)力場剖析

構(gòu)造應(yīng)力場包括古構(gòu)造應(yīng)力場和現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場，渤中19-6構(gòu)造經(jīng)歷了多期構(gòu)造演化，主要表現(xiàn)為印支、燕山、喜山三大構(gòu)造期次[12-14]，其中印支的早期構(gòu)造應(yīng)力方向主要為南北向，同時產(chǎn)生東西向逆沖斷層及裂縫，印支晚期為北東-南西向擠壓，產(chǎn)生北西向逆沖斷層及裂縫；燕山期為北西-南東向擠壓，產(chǎn)生左旋走滑及北東向逆沖斷層及伴生縫；喜山期主要為南北向伸展拉張，區(qū)域產(chǎn)生構(gòu)造負反轉(zhuǎn)，對早期擠壓逆沖斷層進行拉張，以及對早期形成的裂縫進一步改造。

2.2 構(gòu)造應(yīng)力區(qū)劃分

根據(jù)擠壓逆沖構(gòu)造理論，工區(qū)構(gòu)造應(yīng)力區(qū)可劃分為逆沖前翼帶、轉(zhuǎn)折端、后翼帶及走滑區(qū)，如圖2所示。其中，轉(zhuǎn)折端及走滑區(qū)擠壓應(yīng)力強，地層較破碎，地震相均為蠕蟲狀雜亂反射；轉(zhuǎn)折段區(qū)域鉆井揭示裂縫儲層厚度為100～227 m；走滑區(qū)鉆井揭示裂縫儲層厚度為95～192 m；前、后翼帶擠壓應(yīng)力較弱，地震相連續(xù)平行反射，儲層厚度較薄，為25～87 m。

圖2 研究區(qū)地震剖面圖

3 儲層分類評價

3.1 儲層厚度及凈毛比評價

基于常規(guī)測井、成像測井等資料，可確定潛山有效厚度的下限。其中，儲層凈毛比反映了儲層的發(fā)育程度，凈毛比越大，儲層越發(fā)育。轉(zhuǎn)折端構(gòu)造應(yīng)力場最強，儲層厚度和凈毛比最大，單井平均儲層厚度為100～227 m，單井平均凈毛比為50%～83%；走滑區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場次之；前翼帶和后翼帶構(gòu)造應(yīng)力場較弱，如圖3所示。

圖3 渤海西南部變質(zhì)巖潛山氣層厚度對比圖

3.2 裂縫參數(shù)評價

裂縫線密度是指單位長度內(nèi)的裂縫條數(shù)，其值越大，一般代表儲層越發(fā)育[1,15-16]。裂縫密度大小主要受構(gòu)造因素的影響，研究區(qū)構(gòu)造轉(zhuǎn)折端單井平均裂縫線密度為2.2～5.7 條/m，走滑區(qū)單井平均2.3～2.4條/m，前翼帶單井平均1.7～3.8 條/m，后翼帶單井平均2.6～4.3 條/m，如圖4所示。本次引入裂縫開度反映裂縫的充填情況和有效性強弱[15-16]。裂縫開度越大，裂縫越連續(xù)，說明潛山儲層有效性和連通性更強。

圖4 渤海西南部變質(zhì)巖潛山的裂縫參數(shù)對比圖

其中，成像測井中裂縫縱向幅值越大，代表裂縫傾角越大，相反則傾角越小。研究區(qū)構(gòu)造轉(zhuǎn)折端單井平均裂縫傾角為42°～63°，走滑區(qū)單井平均43°～53°，前翼帶和后翼帶單井平均38°～53°。

3.3 儲層物性和產(chǎn)能評價

本文引入裂儲比(即裂縫孔隙度與總孔隙度的比值)輔助進行儲層物性評價，其中單井平均裂儲比為0.06。當以無阻流量作為產(chǎn)能評價指標時表明，應(yīng)力場較強的構(gòu)造轉(zhuǎn)折端和走滑區(qū)無阻流量也較大，范圍為17×104～160×104m3/d，而應(yīng)力場較弱的前翼和后翼帶無阻流量較小，范圍為7×104～15×104m3/d[17]。

3.4 儲層綜合分類

根據(jù)儲層厚度、凈毛比、裂縫參數(shù)、儲層物性和產(chǎn)能的綜合評價結(jié)果，對研究區(qū)潛山儲層類型進行了劃分，如表1所示。Ⅰ類儲層整體處于應(yīng)力場最強的構(gòu)造轉(zhuǎn)折端，儲層厚度、凈毛比和裂縫密度、開度、傾角最大，裂縫主要受印支期影響為主，儲層物性最好；Ⅱ類儲層整體處于應(yīng)力場較強的走滑區(qū)，儲層厚度、凈毛比及裂縫密度、開度、傾角次之；Ⅲ類和Ⅳ類儲層分別位于后翼帶和前翼帶，構(gòu)造應(yīng)力場較弱，儲層及裂縫發(fā)育程度均較差。

表1 渤海西南部變質(zhì)巖儲層綜合分類表

4 結(jié)語

(1)渤中19-6經(jīng)歷三期構(gòu)造運動，根據(jù)斷層構(gòu)造樣式解剖、井震分析，工區(qū)構(gòu)造應(yīng)力區(qū)可劃分為逆沖前翼帶、轉(zhuǎn)折端、后翼帶及走滑區(qū)。造縫能力大小順序為轉(zhuǎn)折端體系＞走滑體系＞前翼、后翼體系。

(2)基于儲層厚度、凈毛比、裂縫密度、裂縫開度、儲層物性及測試產(chǎn)能結(jié)果綜合分析與評價，表明渤中19-6凝析氣藏潛山儲層可劃分為四大類，I類主要處于構(gòu)造轉(zhuǎn)折端，擠壓應(yīng)力最強，裂縫發(fā)育最強，測試產(chǎn)量高；Ⅱ類主要處于構(gòu)造走滑區(qū)，擠壓應(yīng)力中等，裂縫發(fā)育中等，測試產(chǎn)量中等；Ⅲ、Ⅳ類分別處于后翼帶、前翼帶，擠壓應(yīng)力最弱，裂縫發(fā)育最差，測試產(chǎn)量低。