BZ气田变质岩潜山储层特征研究

贾海松

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）

渤海潜山断层多且活动性强，断层附近裂缝发育，破碎的花岗岩易风化，断层-岩性耦合可形成混合岩化花岗岩优质储层，为潜山油气田的形成提供条件。近年来，发现锦州25-1S、蓬莱9-1两个混合花岗岩大型油气田[1-3]。这两个大型油气田的发现表明，对于变质岩潜山油气藏，储层发育程度对油气成藏及储量规模起决定作用。本文基于岩心、分析化验、测井等资料，对BZ气田变质岩潜山储层岩性、纵向分带性、储集空间及物性特征进行分析，结果表明，BZ气田岩性以变质花岗岩和片麻岩为主，储集空间具有双孔介质的特点，储层非均质性强。储层的精细研究对后续气田的高效开发具有十分重要的意义。

1 BZ气田概况

BZ气田位于渤中凹陷西南部，被渤中凹陷、沙南凹陷和黄河口凹陷所包围（图1），气田紧邻渤中南次洼和渤中西南次洼，具有双洼供烃优势，油气源条件充足，区域成藏位置有利[4]。气田范围内断裂系统复杂，断层发育，基岩断层对潜山储层起到改造作用。上太古界潜山为本气田的主要含气层位，全区均有发育，古近系沉积岩地层披覆于潜山之上，岩性以变质花岗岩和片麻岩为主。

2 变质岩潜山储层特征及综合评价

2.1 变质岩岩石学特征

研究区变质岩主要发育区域变质岩、动力变质岩和混合岩三类。区域变质岩主要为变质花岗岩和片麻岩类，动力变质岩主要为碎裂化片麻岩、碎裂岩，混合岩主要为混合岩化片麻岩、混合岩化花岗岩[5-6]。

图1 BZ气田区域位置

区域变质岩是地热异常和构造形变两方面作用的产物，其中，变质花岗岩发育变余半自形粒状结构和粒状变晶结构，呈块状或弱片麻状构造，矿物中石英含量占石英和长石总含量的20%～60%，片麻岩主要由石英、斜长石、钾长石、角闪石和少量片状矿物（黑云母、白云母）等组成，其中，长石含量大于25%，长石和石英含量大于70%。

动力变质岩是原有的岩石在应力作用下发生不同程度的破裂、塑性变形及重结晶所形成，主要产出于断层带、剪切带。BZ气田钻遇的潜山以脆性变形为主，主要发育碎裂岩和少量糜棱岩，具有碎裂结构和碎斑结构。

混合岩是变质岩经过混合岩化作用并与长英质复合在一起所形成，研究区主要发育混合岩化片麻岩和混合岩化变质花岗岩。混合岩化片麻岩成分主要为长石、石英，其中，石英含量约35%，长石含量约 65%，粒径大于 0.7 mm，晶粒紧密镶嵌分布；混合岩化变质花岗岩成分主要为石英、正长石和斜长石，见白云母，具有花岗变晶结构，其中，石英含量约50%，正长石含量约24%，斜长石含量约25%，白云母含量约1%。

2.2 储层纵向分带特征

根据储层纵向发育规律及风化程度，结合录井、取心、测井以及铸体薄片等资料综合分析，将BZ气田上太古界潜山纵向上划分为风化带和潜山内幕[7]。

BZ气田风化带储层厚度24.5～191.9 m，净毛比42.8%～81.7%，平均为59.2%（表1）。岩石构造裂缝发育，同时叠加物理风化作用和地表水沿裂缝下渗产生的溶蚀作用，形成网状缝、沿裂缝的扩溶孔及粒内溶蚀孔，形成连通性较好的储集空间，以裂缝-孔隙型和孔隙-裂缝型储层为主，储层净毛比高，物性较好，横向分布稳定。

BZ气田潜山内幕储层厚度8.2～255.8 m，净毛比4.6%～34.7%，平均为23.8%（表1）。潜山内幕经受的风化淋滤作用变弱，溶蚀孔、洞较少或者不发育，以多期构造运动控制下形成的各种裂缝为主要储集空间，主要发育孔隙-裂缝型和裂缝型储层，致密段较长，储层发育程度较风化带差，净毛比低。

表1 BZ气田上太古界潜山纵向分带净毛比统计

2.3 储集空间特征

岩心、铸体薄片、扫描电镜、毛管压力曲线分析等资料均表明，潜山储集空间具有双孔介质的特点，主要的储集空间类型有宏观裂缝、微观裂缝、碎裂颗粒粒间孔和粒内溶孔等。储集空间组合类型以裂缝-孔隙型为主，次为孔隙型、孔隙裂缝型和裂缝型[8]。

2.3.1 宏观裂缝特征

岩心观察显示，宏观裂缝发育，距离潜山顶部越近，充填程度越高。A1井在潜山顶部150.0 m范围内进行了较为系统的取心，自上而下储层类型由裂缝-孔隙型向孔隙-裂缝型过渡，下部岩心充填程度低。岩心统计发现，发育2～3期裂缝，裂缝长度1.3～17.2 cm，裂缝线密度39 条/m，裂缝倾角主要集中于30°～80°，中高角度斜交缝占76.7%（图2）。

2.3.2 微观裂缝特征

BZ气田潜山顶部风化带由于叠加风化林滤作用，早期形成的裂缝后期一般发生溶蚀改造，形成沿裂缝壁不规则的各类溶解缝。潜山内幕主要发育构造裂缝以及岩石、矿物等沿解理形成的解理缝或晶体缝。岩心铸体薄片统计结果显示，81%的薄片发育各类裂缝，裂缝充填程度较高，有效裂缝的开度一般为1～100 μm，以微裂缝为主。

图2 BZ气田A1井岩心裂缝倾角统计

2.3.3 孔隙特征

研究区孔隙型储层主要发育在潜山顶部，在构造应力作用下岩石破碎，其碎粒间存在孔隙，上覆地层未沉积前，破碎的岩石长期暴露于地表，由于物理风化作用而发生崩解，形成粒间孔隙，这类孔隙主要产生在刚性岩石碎裂带和风化壳中。研究区潜山储层孔隙类型主要为颗粒粒间孔和溶蚀孔隙，原生孔隙不发育。颗粒粒间孔包含碎屑颗粒粒间孔和碎裂颗粒粒间孔两种类型，前者主要发育于潜山风化带顶部砂砾岩，后者主要发育于潜山风化带和内幕动力变质作用强烈的地区。溶蚀孔隙包括粒内溶孔和填隙物溶孔，属于次生孔隙。在地表水或地下水沿着断裂或裂缝渗入过程中，易溶矿物（斜长石、角闪石及碳酸盐类填隙物）产生蚀变，进而发生溶蚀，形成次生溶蚀孔隙。

2.4 储层物性特征

岩心分析表明，BZ气田上太古界潜山储层孔隙度为0.1%～21.9%，平均为5.4%；渗透率为0.003×10-3～614.780×10-3μm2，平均为 6.250×10-3μm2。测井解释上太古界潜山储层孔隙度为 1.0%～25.8%，平均为4.5%，渗透率为0.003×10-3～696.100×10-3μm2，平均为4.240×10-3μm2，属于低孔、特低渗储层（图3、图4）。

图3 BZ气田上太古界潜山孔隙度分布

图4 BZ气田上太古界潜山渗透率分布

常规压汞曲线特征呈现细歪度表明，储层分选差，裂隙不均匀，排驱压力为 0.138～13.772 MPa，平均为2.934 MPa；进汞饱和度为46.58%～95.59%，平均为67.54%；退汞效率为8.30%～75.94%，平均为34.94%；分选系数为1.128～3.345，平均为2.207，部分样品表现为典型的双孔介质特征。

2.5 储层综合评价

BZ气田勘探表明，储层的发育程度受岩性和孔隙裂缝发育程度控制。BZ气田上太古界潜山储层岩性复杂，以变质花岗岩和片麻岩为主，既有区域变质岩、动力变质岩和混合岩类，也有顶部风化砂砾岩。风化带储层全区分布，有效储层厚度为 30.0～120.0 m，主断层附近和构造高部位储层相对发育；走滑断裂附近两口进入潜山地层达千米的探井，揭示内幕储层较发育；潜山储集空间为网状缝，中-高角度斜缝、扩溶缝、溶蚀孔及微裂隙；风化带储集空间以孔隙为主，裂缝为辅，组合类型以裂缝-孔隙型为主。潜山内幕储集空间主要为孔隙-裂缝型及裂缝型，潜山整体为双孔介质的低孔、特低渗储层。

3 储层主控因素分析

BZ气田上太古界潜山经历了多期次构造运动、多期次岩浆侵入作用和长期风化淋滤作用，形成了有利的潜山储集体，但由于岩石类型和古地貌等差异，储层非均质性较强。综合分析认为，潜山储层主要受构造、古地貌、岩性等因素联合控制。

3.1 构造因素分析

BZ构造区发育4组近南北走向的大型走滑断裂，隶属于渤海郯庐西支走滑断裂带，其形成与构造演化共同控制潜山形成和储层发育程度。走滑断裂带表现出双轨并行、断面相对平缓、早走滑-晚伸展叠合的特征，具有早期走滑挤压、晚期走滑拉张的演化特征。

新生代以来，在走滑与伸展双重应力场主导之下，BZ构造脊被改造并深埋藏，接受厚层古近系和新近系覆盖形成低潜山构造。中新生代多期强烈的走滑活动不仅控制BZ构造区潜山的形成，同时还导致了潜山内幕多期次、多方向 、多组系裂缝系统的大量发育。这些多层次、多期发育、不均匀分布的裂缝带，呈现出“藕断丝连”的空间展布特点，整体上组成裂缝网络系统。

断层附近形成微裂缝，裂缝本身就是储集空间，尤其是渗透率高，并且断裂、裂缝使脆性的花岗岩破碎，破碎的花岗岩容易风化，断层-岩性耦合控制作用，形成了风化壳储层。BZ气田在走滑断层附近探井测试日产高达31×104m3，说明断层对潜山储层具有良好的改造作用。

3.2 古地貌因素分析

走滑断层活动控制了上太古界潜山古地貌特征，古地貌对上太古界潜山储层具有一定控制作用。精细古地貌恢复研究表明，BZ构造区南部古地貌具有“早低晚高”的特点。晚白垩世-孔店组沉积期，BZ构造区南部处于坳陷和断陷区，地势相对较低，尤其是孔店组沉积期，该区处于山间洼地，快速堆积了一套巨厚的砂砾岩。沙三段沉积末期，局部反转抬升，形成现今局部较高的古地貌背景。因此，南部潜山顶部风化壳不发育，储层主要以裂缝型为主。BZ构造区北部具有“早高晚低”的特点，孔店组沉积期，北部为隆起物源区，地势相对较高，潜山地层持续暴露地表。由于中生代挤压和伸展活动对岩石具有强烈的破碎作用，形成构造成因节理和宽阔诱导裂缝带，在遭受风化剥蚀淋滤作用时，容易在潜山顶部形成优质的风化壳型储层。因此，北部同时发育顶部风化壳和内幕裂缝型两种储层类型。

3.3 岩性因素分析

岩性是影响潜山裂缝型储层发育程度的内因。在相同的构造应力作用条件下，脆性成分含量相对较高的岩石更容易发育裂缝。BZ气田范围内潜山岩性以浅色二长片麻岩、斜长片麻岩和以其为原岩形成的碎裂片麻岩、碎裂岩，少量混合岩化片麻岩和混合岩化花岗岩，部分中性侵入体，以闪长玢岩为主，少量基性灰绿岩。主要造岩矿物有斜长石、钾长石、石英、黑云母、白云母、角闪石、辉石等，其中，长石、石英属于浅色矿物，脆性较高；云母、角闪石、辉石属于暗色矿物，塑性较强。上太古界潜山以脆性矿物含量较高的浅色岩石为主，铸体薄片分析结果显示，变质岩长石和石英含量为20%～100%，平均为91%，云母和角闪石矿物含量为5%～15%，平均为9%，在构造应力作用下有利于形成良好的储层。

4 结论

（1）上太古界潜山为BZ气田的主要含气层位，岩性以变质花岗岩和片麻岩为主，储集空间具有双孔介质的特点，主要的储集空间类型有宏观裂缝、微观裂缝、碎裂颗粒粒间孔、粒内溶孔等，储层非均质性强，属于低孔、特低渗储层。BZ气田上太古界潜山纵向上具有分带性，根据储层纵向发育规律及风化程度划分为风化带和潜山内幕。

（2）BZ气田上太古界潜山储层主要受构造、古地貌、岩性等因素联合控制。构造、古地貌是影响潜山裂缝型储层发育程度的外因，岩性是内因，断层-岩性耦合为BZ气田提供了良好的储集空间。