栗园地区基岩油气储层特征

2016-08-24朱伟鸿蒲洪果

石油地质与工程 2016年4期

关键词：栗园储集大理岩

朱伟鸿，蒲洪果，曾　明

(1.中国石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南南阳 473132；2.中国石油长庆油田分公司第二采油厂)

栗园地区基岩油气储层特征

朱伟鸿1，蒲洪果1，曾明2

(1.中国石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南南阳 473132；2.中国石油长庆油田分公司第二采油厂)

利用野外露头、岩心分析、显微薄片和扫描电镜等多种资料，对栗园地区基岩储层特征进行了综合研究，包括基岩的岩石学特征、储集空间特征、储集物性特征、储集空间的控制因素等方面。研究表明，栗园地区基岩的主要岩石类型有片岩、片麻岩、角闪岩、大理岩和石英岩等变质岩类,其中大理岩的储集物性最好。栗园地区基岩的主要储集空间有裂缝、溶孔和晶孔, 油气藏类型为断块裂缝型油气藏，岩石类型是决定储层发育程度的内在因素，构造作用、溶蚀作用和充填作用等是影响储层发育的外部条件。

栗园地区;基岩特征；储层特征；储层裂缝

栗园地区位于泌阳凹陷南部陡坡带唐河-栗园断裂与栗园-泌阳断裂调节带，面积大约50 km2。南部边界断裂上盘沉积岩鼻状构造为深凹区的油气运移提供了良好的构造背景，边界断裂的长期活动和南部小型砂砾岩体的发育为基岩油气藏的形成提供有利的输导条件，边界断裂下盘鼻状构造形态的基岩面为油气聚集提供了有利背景，在基岩裂缝带和风化带圈闭中形成一定规模的基岩油气藏。因此，栗园地区具备形成基岩油气藏的有利条件。

1　基岩的主要岩石类型

泌阳凹陷东南缘露头区出露的基岩从老至新(从南至北)为中元古界大河群彭家寨组、蔡家凹组和孤山头组，上元古界信阳群龟山组和南湾组，下古生界二郎坪群。通过野外露头、岩心观察和钻井等多种资料揭示，栗园地区的基岩仅见蔡家凹组和孤山头组，与上覆的核桃园组呈不整合接触，其主要岩石类型有[1]：

(1)片岩类：主要为斜长角闪片岩、绢云石英片岩、混合岩化斜长角闪片岩、钙质绢云石英片岩、钙质绿泥片岩、二云石英片岩、黑云石英片岩、黑云片岩、斜长角闪片岩及绢云长石片岩、灰化角闪石片岩，矿物成分为石英、长石、角闪石、黑云母、黄铁矿、方解石等，具有细粒、柱状变晶结构，片状构造。

(2)片麻岩：主要为混合岩化斜长片麻岩，其次为混合岩化角闪片麻岩，主要矿物为石英、斜长石、黑云母，具有片麻状构造。

(3)角闪岩：主要为斜长角闪岩、绿帘斜长角闪岩、透辉斜长角闪岩，主要矿物为角闪石、石英、长石、帘石、方解石，具有粒状变晶结构，块状构造。

(4)大理岩：主要为蛇纹石化白云石大理岩、条带状含石墨白云岩大理岩、白云石大理岩、透闪白云石大理岩、碎裂大理岩，主要矿物成分为白云石、方解石，次要矿物有透闪石、白云母等，具有粒状变晶结构、鳞片状变晶结构、碎裂结构，斑状或块状构造。

(5)石英岩：主要为石英岩、长石石英岩、灰化碎裂石英岩。主要矿物为石英、长石、黑云母，次要矿物为帘石、榍石等，具有不等粒、粒状变晶结构、鳞片状变晶结构及碎裂结构，斑状构造。

2　基岩的储集空间特征

通过野外露头、岩心、显微薄片、扫描电镜观察，栗园地区基岩储层段储集空间类型主要包括：裂缝、溶蚀孔隙及晶间孔隙和晶内孔隙[2]。

2.1裂缝

裂缝是基岩储层最主要的孔隙类型。宏观上，栗园地区的野外露头发育有纵横裂缝；在岩层面上，构造裂缝相互交切成网格状，相互连通；纵向上，组合呈平行线状、菱形块状或网格状，相互连通，缝洞也较为发育，裂缝宽度变化大(一般为0.1～2.0 mm)，裂缝间距小(最大15 cm，最小2 cm左右，平均5.3 cm左右)。此外，地下缝洞发育段在钻井过程中经常发生泥浆漏失、钻具放空、掉钻具等钻井事故。栗园地区钻遇基岩的20余口井中有5口井在钻遇基岩段发生过不同类型的钻井事故。其中以L1井最具代表性，该井在钻遇基岩时发生裂缝性井漏，共漏失泥浆近2 000 m3，侧钻时亦发生裂缝性井漏，漏失泥浆大于1 000 m3,这说明地下基岩缝洞是发育的。其余4口井在钻遇基岩时也发生掉牙轮和断钻具事故,这些事故可能也与缝洞发育密切相关。

岩心观察到，栗园地区基岩储层裂缝通常以高角度、平行或低角度斜交于岩心轴。依据王允诚裂缝与岩心中线垂直面的夹角(裂缝倾角)分类方法(表1)，其裂缝发育的产状有水平缝、低角度斜交缝、高角度斜角缝及垂直缝，以及高角度裂缝切割低角度平行缝形成的网状裂缝(图1a、图1b)，伴随裂缝的还有缝合线构造。构造裂缝是由构造运动特别是断裂作用形成的，沿断裂带可形成裂缝高密度带，这是油气在基岩中的主要储集空间和渗流通道。

表1　裂缝分类(王允诚，1992)

微观上，通过显微薄片及扫描电镜观察，地下基岩中还具有微裂缝(图1c、图1d)、解理缝，其中微裂缝多被方解石充填(图1 e)，微裂缝几微米到几十微米者居多，长度可达0.1 mm至数个毫米，面孔率一般0.0075%～0.5%。

2.2溶蚀孔隙

从岩心上可以直接观察到地下溶蚀特征。L2井取心井段的灰色碎裂白云石大理岩中可见溶蚀缝洞，缝洞中充填方解石簇晶，可观察到5 mm左右的方解石晶体。显微薄片观察，溶蚀孔隙多沿裂缝发育,多被方解石充填(图1e),在扫描电镜下也可观察到溶蚀孔(图1f)，溶孔直径几微米至几十微米，面孔率一般在1%以下。溶蚀缝洞的发育情况受表生的雨水、地下水等多种因素的控制和影响，其发育程度在横向展布和纵向分布上规律性极差，其次沿裂缝产生的一些溶孔和溶缝等溶蚀现象对裂缝的开启加大起着重要作用[2]。

2.3晶间孔和晶内孔

在显微薄片及扫描电镜下，可以观察到基岩中还存在微晶孔。

图1　基岩主要储集空间类型

3　基岩储层的物性特征

对泌阳凹陷B129、B150、B151、B169、X5-510共5口井的孔渗数据进行分析，大理岩孔隙度最高，最大可达9.34%，最低0.38%，平均5.14%；其次是花岗岩孔隙度为0.35%～6.41%，平均2.5%；辉绿岩孔隙度0.25%～1.45%，平均0.65%；片岩孔隙度0.30%～0.93%，平均0.52%。样品渗透率大多小于1×10-3μm2，个别样品最大值2.14×10-3μm2。

物性分析说明基岩双重孔隙介质对渗透率的贡献不同。微裂缝发育的样品渗透率较高，溶孔洞发育的样品，虽然孔隙度较高，但渗透性反而较低。泌阳凹陷的基岩储层中，大理岩的物性最好，其次是花岗岩，然后是片岩。对栗园地区而言，大理岩的储层物性最好。

4　油气层分布特征

栗园地区基岩油气层分布特征及油藏类型主要受控于圈闭条件。区域性南倾的蔡家凹组大理岩，孔隙和缝洞比较发育，是良好的储层；其上部的孤山头组的片(麻)岩孔隙和裂缝不发育，可以作为盖层，边界断裂上盘沉积岩中的泥岩起遮挡作用，构建了栗园地区基岩良好的屋脊式断块圈闭条件。据露头资料及钻井资料分析，该区蔡家凹组大理岩中发育多套大理岩夹片(麻)岩，形成多个断块圈闭，预测的叠合圈闭面积为20 km2，单个闭合幅度300～400 m，高点埋深700～3 500 m。经分析，边界断裂上盘沉积岩鼻状构造为深凹区的油气运移提供了良好的构造背景，边界断裂的长期活动和南部小型砂砾岩体为基岩圈闭的油气充注提供有利的输导条件。基岩油气藏类型为断块裂缝型油气藏，油气主要赋存于边界断裂的蔡家凹组大理岩风化壳中，含油气层位较多(图2)，含油井段长，油层分布相对集中，从基岩断裂面向基岩内部延伸约300 m。

图2　基岩油气藏剖面示意图

5　基岩储集空间控制因素

栗园地区基岩储层由于受到了多种因素的综合作用，才形成了现今多裂缝、多孔隙的基岩储集层，为基岩油气藏准备了良好的储集条件[3-5]。

(1)岩性因素：由于原岩的矿物成分和变质程度不同，岩石及部分造岩矿物的储集空间发育程度表现出差异性，所以原岩的性质对储集空间的形成起着重要作用。栗园地区基岩的岩性主要以脆性的大理岩为主，其次为片岩类、片麻岩、角闪岩、石英岩类，在遭受构造运动时容易产生大量裂缝。另外，斜长石、暗色矿物和方解石等矿物不稳定，易于受到溶蚀而产生次生孔隙，这也使储层发育较多的溶蚀孔洞。

(2)构造作用：构造作用受区域构造应力场的控制，在构造应力作用强烈部位，产生了大量碎裂变质岩及大量的裂缝，裂缝还形成了酸性水溶液和油气运移的通道，为油气的储集运移提供了有利的场所。构造作用是栗园地区基岩储层最主要的控制因素。

(3)风化(淋滤)作用：风化侵蚀作用是影响储集空间变化的重要因素，它对储集空间的形成、发展起着积极的作用。通过对构造成因的缝隙进行溶蚀作用，扩大了缝隙的空间，促使缝隙沿扩大的方向演化。另外，溶蚀作用还可以沿着早期充填的裂缝进行，使部分失去储集性的充填缝又具备储集能力。

(4)充填作用：矿物的充填作用常常使储集空间被充填，堵塞岩石的孔隙，降低了储层的孔隙度和渗透率，对岩石的储油物性产生不利影响，栗园地区基岩常见的充填物多为方解石充填裂缝。