东营凹陷太古界岩浆岩储层特征研究

2011-01-13葛志丹王兴志张金友

岩性油气藏 2011年4期

葛志丹，王兴志，朱萌，濮瑞，王伟，张金友

（1.西南石油大学；2.川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院；3.中海石油（中国）有限公司天津分公司渤海油田勘探开发研究院；4.中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院）

东营凹陷太古界岩浆岩储层特征研究

葛志丹1，王兴志1，朱萌2，濮瑞2，王伟3，张金友4

该文根据大量的岩心岩石薄片、铸体薄片、压汞等资料，对东营凹陷太古界岩浆岩储层的岩石类型、储集空间类型、物性特征等进行了研究。结果表明：太古界岩浆岩储层主要以脆性的花岗岩类、闪长岩类和脉岩类为主要储集岩；储集空间以裂缝为主，其次为溶孔和溶洞，孔隙度和渗透率均较低，总体属于低孔、低渗的孔隙-裂缝型储层；岩浆岩储层的储集空间主要受岩性、构造破裂作用和大气淡水淋滤等因素的控制。

太古界；岩浆岩；储层特征；东营凹陷

0 引言

在地质学范畴，基岩是指前寒武纪的结晶变质岩系；在石油地质学范畴，基岩包括结晶变质岩、火成岩和沉积岩，其地质时代包括了前寒武纪、古生代和中生代［1］。基岩古潜山是一重要的油气勘探领域［2］，在全世界及我国多个盆地和区块中均有发现［3-4］，其储集性能已受到人们广泛的重视，其中，太古界基岩油气储层的发现是我国石油勘探和开发中的一大突破［5］，尤其是在渤海湾盆地，基岩潜山油藏的产量已占一定的比例［6-7］。近年来，在渤海湾盆地的东营凹陷太古界基岩钻探中见有很好的油气显示，上报探明储量777万t［8］，表明该区基岩油气藏具有广阔的勘探前景。

前人对东营凹陷太古界基岩潜山油气藏的研究［9-10］多侧重于对生、储、盖组合以及圈闭、油气运移等成藏条件方面。由于东营凹陷太古界基岩油气藏储集层具有埋深大、勘探难度大等特点，经过多年的勘探一直未有突破。笔者在前人研究的基础上，利用最新的勘探成果，对东营凹陷太古界基岩中岩浆岩储层的储集性进行了分析，为该区下一步油气勘探提供理论依据。

1 区域地质概况

东营凹陷位于山东省北部，面积约5700 km2（图1）。在大地构造区划上属中国东部渤海湾盆地济阳坳陷中的一个次级构造单元，基底由太古界花岗岩、片麻岩和角闪岩系列构成，厚度＞10000 m。东营凹陷古潜山属于断陷-断坳式凹陷岩浆岩与变质岩潜山，笔者重点研究东营凹陷北带潜山带的太古界岩浆岩储层，以潜山圈闭的构造形态为基础，将东营凹陷北带潜山划分为滨县—陈家庄、平方王—青城、广饶—纯化3个潜山构造带。

图1 东营凹陷构造位置图（据文献［8］，略有改动）Fig.1 Structural location map of Dongying Sag

2 岩性特征

通过对东营凹陷太古界取心段的岩心分析与镜下鉴定，认为研究区太古界岩浆岩储层主要以脆性的花岗岩类、闪长岩类和脉岩类为主要的储集岩。

2.1 花岗岩类

研究区花岗岩类主要以二长花岗岩为主（图版Ⅰ-1），其次为斜长花岗岩、钾长花岗岩、花岗闪长岩。二长花岗岩以浅肉红色、灰红色为主，主要矿物为斜长石、钾长石和石英。二长花岗岩分布最广，厚度较大，沿平方王—滨县—郑家—盐家—永安—青坨子呈带状分布。平方王地区其厚度可达40 m，以滨古3井和滨古7井为中心向四周减薄。王庄油田（北部潜山带由西向东）以郑古1井为中心向四周减薄，郑古1井处最厚可达60 m。

2.2 闪长岩类

该区闪长岩类岩性变化多样，主要为闪长岩、石英闪长岩及闪长玢岩（图版Ⅰ-2），多呈灰白、灰色，少量呈灰绿、灰黑色。中细粒结构为主，块状、片麻状构造。矿物组成主要为斜长石、石英、黑云母和角闪石。斜长石含量为40%～70%，石英含量一般为10%～25%，黑云母一般为10%～25%，钾长石在部分样品中出现，一般为10%～25%。该类岩性主要在郑家、盐家、永安以及青坨子地区分布，最厚可达12 m。

2.3 脉岩类

该区脉岩主要为伟晶岩和煌斑岩（图版Ⅰ-3、图版Ⅰ-4）。伟晶岩呈脉体产出，岩石为灰白色、肉红色，由粗大的碱性长石、斜长石、石英构成块状伟晶集合体，半自形粒状结构，块状构造，由于受动力作用的影响，常呈碎裂状，宏观观察岩石有油斑，镜下观察内部裂缝非常发育，充填轻质油。黑灰色的黑云母煌斑岩中可见白色方解石细脉，碳酸盐矿物含量可达20%～30%，高角度裂缝及片理发育。脉岩主要分布在潜山东部郑家地区以郑401井为中心，最厚达5 m以上，呈椭圆状向外减薄。

3 储集条件及控制因素

3.1 储集空间

东营凹陷太古界岩石经历了漫长的地质演化，岩浆岩储层以次生储集空间为主。根据其储渗空间特征及成因，可将其分为多种类型（表1），其中又以各类裂缝为主，溶孔、溶洞次之。

表1 东营凹陷太古界基底岩浆岩储层储集空间类型Table 1 The types of magmatic rock reservoir space of Archaean base in Dongying Sag

3.1.1 孔隙

通过岩心描述、薄片观察以及扫描电镜等资料分析，认为该区岩浆岩储层以次生孔隙为主，原生孔隙偶见（图版Ⅱ-1）。原生孔隙主要为形成于堆积、成岩之时的粒间孔、晶间孔、气孔等；次生孔隙主要为形成于成岩之后，由风化、淋滤、溶蚀以及构造应力等作用所产生的粒内溶孔、溶蚀孔、缝、洞、风化裂缝等［11-12］。该区岩浆岩储层原生孔隙不发育，仅局部地区出现；储层以次生孔隙为主，这类孔隙主要为沿裂缝分布的溶蚀孔，且多为针状、片状。虽然这些溶蚀孔数量少，但是储集空间具有一定规模，与裂缝连通性好，能有效提高储层的储渗性能，是研究区较为重要的储集空间。溶蚀孔主要为发育在二长花岗岩、钾长花岗岩和石英闪长岩中的晶间溶蚀孔和各类长石溶蚀形成的晶内溶蚀孔。晶间溶蚀孔最大直径可达 20 μm，一般为 5～10 μm，孔喉小到0.1 μm。太古界各类长石溶蚀形成的晶粒内部溶孔，直径小于1 mm。

3.1.2 溶洞

东营凹陷太古界储层受风化淋滤和蚀变溶蚀后，溶洞也较发育（图版Ⅱ-2）。根据成因认为，该区溶洞可分为孔隙性溶洞和裂缝性溶洞。

孔隙性溶洞是溶蚀孔隙经过扩大溶蚀形成的溶洞，最大直径可达6 cm，一般为2～4 cm。这种溶洞主要发育在风化壳上部，受风化作用等各种因素的影响，形成数量有限的溶孔和溶洞。陈家庄潜山、平方王潜山等混合岩中均可见溶洞的零星分布，面孔率一般为3%左右，多被碳酸盐、铁质和有机质充填。如郑4-2井1628 m处，二长花岗岩中孔隙性溶洞发育，直径达4 mm，无充填。

裂缝性溶洞发育在风化壳或构造活跃部位的岩石中。大气淡水和地层水沿裂缝运移使其发生溶解，一方面将裂缝溶蚀扩大，形成宽窄不一的溶洞、溶沟；另一方面，溶解作用在裂缝两侧发生，形成与裂缝产状基本一致的拉长状、串珠状溶洞。如郑古1井2241.7 m处，斜长花岗岩裂缝被方解石充填后又被流体溶蚀，形成直径为1.5 cm的溶洞；郑4-2井、盐2井、滨676井等，在钻井过程中具有明显的钻时加快、井漏现象，表明东营凹陷太古界潜山曾遭受较强烈的溶蚀，可形成较好的储集空间。

3.1.3 裂缝

太古界岩石经历了印支、燕山、喜山多期构造运动及长期风化暴露，兼之因岩性脆，因此构造裂缝特别发育。从岩心、岩石薄片观察以及测井资料分析，这些中酸性岩浆岩裂缝极为发育，类型也比较复杂，按照其成因分为构造缝、风化缝和溶蚀缝3种类型（表 2）。

表2 东营凹陷岩浆岩裂缝分类表Table 2 The fracture classification of magmatic rock in Dongying Sag

构造缝是岩石受断裂活动而破碎产生的裂缝（图版Ⅱ-3）。东营太古界基岩潜山现今有效的构造裂缝主要为喜马拉雅期和燕山期断裂运动所产生，在岩心中可见到裂缝的两壁或岩心碎块的表面有一层绿泥石薄膜，证明这种裂缝是在剪切应力作用下形成的压扭性裂缝。在二长花岗岩中石英和长石等浅色矿物总含量高达80%～95%，由于其性质较脆，遭受构造运动容易产生大量裂缝，形成了现今基岩潜山中主要的储集空间。

风化缝是接近潜山顶部风化壳的岩石，经历长期风化淋滤而形成大量的裂缝（图版Ⅱ-4）。岩性不同，风化程度也有所不同，且接近潜山风化壳的岩石风化得较完全，随着深度的增加，岩石的风化程度逐渐减退。

溶蚀缝是大气淡水和地层水沿裂缝运移使其溶蚀扩大而成，缝面不平整，宽窄不一，局部发育，分布较少，对研究区储层储集性贡献较小。

岩心观察发现，宏观裂缝多为高角度张开缝，宽度为0.5～2.0 mm，裂缝面延伸较远，多切割岩心，常见多组裂缝呈网状分布，导致岩心破裂成小碎块。大量薄片观察中，微观裂缝宽度为0.01～0.10 mm，多数为0.02～0.06 mm，属于微裂缝，延伸长度较小，多与宏观构造裂缝伴生，为东营凹陷古潜山的主要储集空间之一。储集层宏观构造裂缝的间距多小于2 cm，98块岩石薄片观察中，微观裂缝的间距以0.02～0.06 mm为主，约占50%，间距为0.02～0.1 mm者约占80%。

3.2 物性特征

物性特征是决定储层储集性能的关键，是评价储层储集能力的重要标志之一，其直观表现为孔隙度和渗透率的大小［13］。对东营凹陷太古界基岩储层各井段的204个孔隙度分析样品统计，孔隙度主要为0.40%～21.08%，平均为5.04%。在204个渗透率分析样品统计中，渗透率主要为0.008～90.086 mD，平均为3.850 mD。孔隙度大多分布在小于10%的范围内，占样品数的95%以上，渗透率总体小于10 mD，仅有10%左右的样品渗透率大于10 mD，储集岩总体属于低孔、低渗。

通过距潜山顶面0～30 m范围内的物性研究（图2、图3），孔隙度与渗透率数值以平方王潜山的滨古3井、滨古7井，郑家王庄地区的郑4-2井、坨823井和盐家地区的盐203井为3个中心呈最高值，孔隙度都大于8%，渗透率大于0.1 mD，其中郑362井处渗透率大于10 mD，这3个中心受岩性、构造、古地貌等多因素影响，形成了一个孔隙度与渗透率的高值带及物性最好的储集层。

图2 东营凹陷太古界古潜山0～30 m范围内孔隙度等值线图Fig.2 The porosity chorisogram of Archean buried hill at the depth from 0 to 30 m in Dongying Sag

图3 东营凹陷太古界古潜山0～30 m范围内渗透率等值线图Fig.3 The permeability chorisogram of Archean buried hill at the depth from 0 to 30 m in Dongying Sag

3.3 储集空间控制因素

综合以上研究可以看出，东营凹陷太古界岩浆岩储层受到多种因素的综合作用，形成了现今多裂缝、低孔隙、低渗透的潜山基岩储集层，其储集空间的形成和演化主要受到了以下因素的控制：

（1）岩性。原岩的性质对形成储集空间起着重要作用，这主要与原岩的矿物成分有关。研究区太古界基底主要以脆性的花岗岩类、闪长岩类和脉岩类为主要的储集岩，其中二长花岗岩中石英和长石等浅色矿物总含量高达80%～95%，闪长岩中，较硬脆的粒状矿物长石和石英总量高达95%以上，由于这些岩性较脆，遭受构造运动后容易产生大量裂缝。另外，斜长石和方解石等矿物不稳定，易受到溶蚀而产生次生孔隙，形成良好的储集空间体。所以，岩性是影响储集空间发育的根本因素。

（2）构造破裂作用。这一作用是东营凹陷太古界岩浆岩储层最主要的控制因素。太古界岩石经历了印支、燕山、喜山多期构造运动，东营凹陷北部潜山带的几条近东西向断层，如陈南断层、胜北断层、滨南断层、平南断层等自中生代末至第四纪长期处于张裂活动期［14］，岩石在张应力下发生破裂，大量的裂缝增加了储层的储渗能力，有利于油气的运移与成藏。

（3）大气淡水淋滤。在中始新世之前曾遭受过长期的淋滤侵蚀，剥蚀面附近产生一定数量的淋滤孔和溶蚀孔隙，成为储集空间的一个组成部分。淋滤的结果加大了缝隙的开度，使储集岩石的孔隙度、渗透率变好，有利于油气的储存和运移，但此过程多发育在潜山风化壳附近。

4 结论

（1）东营凹陷太古界岩浆岩储层主要以脆性的花岗岩类、闪长岩类和脉岩类为主要的储集岩。

（2）储层以裂缝、溶蚀孔、洞等次生储集空间为主，裂缝主要是在构造、风化和溶蚀作用下所形成，孔隙多以次生成因的溶蚀孔为主。孔隙度、渗透率值均较低，储层的微观孔隙结构为微孔隙-裂缝型和微孔隙型2类，总体属于低孔、低渗的孔隙裂缝型储层。

（3）东营凹陷太古界岩浆岩储层的发育受到多种因素的综合作用，这些因素中以构造破碎为最主要的控制因素，岩性为根本因素，大气淡水淋滤作用为次要控制因素。

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Reservoir characteristics of Archean magmatic rocks in Dongying Sag

GE Zhi-dan1， WANG Xing-zhi1， ZHU Meng2， PU Rui2， WANG Wei3， ZHANG Jin-you4
（1.Southwest Petroleum University， Chengdu 610500， China； 2.Research Institute of Geologic Exploration and Development，Chuanqing Drilling Engineering Company Ltd.， Chengdu 610051， China； 3.Research Institute of Exploration and Development，Bohai Oilfield，Tianjin Branch of CNOOC，Tianjin 300452，China；4.Research Institute of Exploration and Development，Daqing Oilfield Company， Ltd.， PetroChina， Daqing 163712， China）

Basedoncore,rockslice,castandmercurypenetrationdata,therocktypes,reservoirspacetypesand reservoir properties of Archean magmatic rock reservoir in Dongying Sag are studied.It is considered that Archean magmatic rock reservoirs are mainlycomposed ofbrittle granide,dioritoid and dike rock,the reservoir spaces are mainlyfractures,followed bydissolved pores and caverns,and the porosityand permeabilityboth are low.Soit belongs topore-fractured reservoir with lowporosityand lowpermeability.The reservoir space ofmagmatic rock reservoir is mainlycontrolled by lithology,tectonic disruption and atmospheric fresh water leaching.

Archean； magmatic rocks； reservoir characteristics； DongyingSag

TE122.2+22

2010-12-29；

2011-01-20

教育部“新世纪优秀人才支持计划”项目（编号：NECT-04-0911）、四川省重点建设学科建设项目（编号：SZD0414）、中国石油化工股份有限公司科技攻关项目（编号：P08038）“东营凹陷太古界基岩储层成因及分布规律研究”联合资助。

葛志丹，1983年生，女，西南石油大学在读硕士研究生，主要从事沉积和储层地质方面的研究。地址：（163712）黑龙江省大庆市大庆油田勘探开发研究院油藏评价室。E-mail：gezhidanxy@163.com

1673-8926（2011）04-0048-05