辽河东部凹陷太古界潜山变质岩储层成因分析与研究

2020-01-12郭强

化工设计通讯 2020年5期

郭强

（中国石油辽河油田分公司勘探开发研究院，辽宁盘锦 124010）

1 地质概况

东部凹陷北段整体呈两洼夹一隆的构造格局，东侧的牛居——长滩洼陷为北段最主要的生烃洼陷，是茨榆坨潜山油气的主要来源，西侧的茨西洼陷相对较小，生烃能力较弱。茨榆坨潜山位于两个洼陷中央，是受西侧的茨西断层与东侧的茨东断层所夹持而形成的翘倾断块地垒山，太古界地层紧邻第三系沙河街组地层，地层剥蚀作用强。茨榆坨潜山顶面整体形态呈北高南低，西高东低的特点，根据埋深、分布特点、主要断层控制作用，从南至北，可分为南部潜山、中部潜山和北部潜山三个潜山带，中部与北部潜山带潜山整体规模较大且紧邻生烃洼陷，为有利勘探区带。

2 太古界变质岩储层成因

在茨榆坨地区，太古界潜山的基岩主要由2种岩石组成：①元古的变质岩；②不同地质历史时代的岩浆岩侵入体或者岩脉[2]。在地质演化过程中，由于受到各种地质营力的作用，古老的变质岩系中发育的裂缝经历了各种反复的演变，主要4种：形成、发展、充填以及再形成等。在裂缝的形成与发育过程中，起主要作用的因素有5种：构造、风化、交代溶蚀、充填以及岩浆侵入等，其中构造作用与风化作用对太古界潜山储层改造作用最强[1—2]。

2.1 构造作用

在茨榆坨地区，构造裂隙（缝）主要的形成时期有2个：①前震旦期；②中新生代盆地发育期，这个时期的构造裂隙主要为张裂隙，这些裂隙通常在断层周边比较发育，具有一定的继承性，随着断层活动的不断增强，裂隙会不断发育和持续扩大，有时会变窄或者被充填，这些充填物主要有3种：方解石、石英以及高岭石等。结合区域构造演化特征，并且通过充填物中的流体包裹体，确定了研究区基岩储层的张剪性复合裂缝所形成的时期为中生代中、晚期[2]。

通常情况下，构造裂隙（缝）主要分布在以下几个部位：①裂隙发育和风化破碎的储集区；②断层交汇和分叉区；③弯曲断层的内弯区域，这些区域的裂缝比较发育，易于形成油气储集空间与油气成藏。研究区的构造裂隙（缝）比较发育，具有比较好的储集空间，是基岩中最重要的储层类型[2，3]。

2.2 古地表风化作用

在新生代时期，研究区大多数太古界的变质岩才被厚度非常大的沉积岩所覆盖，在时间的演化过程中，由于受到各种地质作用的影响，如物理、化学风化等，长期暴露于地表的岩石被风化、剥蚀以及破坏，使得潜山的顶部发育有厚度非常大的风化壳，通常厚度可以达到40～50m。在风化壳的上部，大部分的孔隙被泥质所充填，而在风化壳的下部，通常存在非常多的缝洞，这些缝洞大小不一，从而为油气提供了非常好的储集场所。

风化破碎储集带是一个连续的岩石破碎带，位于岩体的上部，主要是由于物理风化和构造破裂的综合作用而形成。目前，在研究区钻遇的所有基岩井中，绝大部分井都是在风化破碎储集带中进行完钻，而且很多井都没有钻穿地层。化学淋滤的作用非常强烈，使得岩石异常破碎，一些部位的地层破碎颗粒已经糜棱化，或者粒间存在非常多的似泥质的充填物。糜棱化作用比较强的部位以及碎屑颗粒非常细小的区域储集空间通常都十分不发育，这些区域的裂隙基本都被碳酸盐的矿物所充填。在该区域，一般的储集空间类型有2种：①构造作用和物理风化作用形成的破碎裂缝；②破碎颗粒间形成的孔隙，另外，由于化学淋滤作用所形成的溶蚀孔隙也非常发育。

2.3 溶蚀（淋滤）作用

这种作用对储集空间的变化具有非常大的影响，对于其形成、发展都有着十分积极的作用。由于溶蚀（淋滤）作用的影响，易溶矿物以及构造作用形成的缝隙形成了非常多的粒内溶孔，在一定程度上增加了缝隙的储集空间，从而让裂缝朝着裂隙和溶洞方向不断演化。通过对岩石（铸体）薄片的观察分析可以发现，由于溶蚀（淋滤）作用的影响，研究区变质岩中的一些易溶矿物、构造作用形成的各种缝隙出现了一些改造，总而言之，潜山顶部的溶蚀程度比较强，而潜山下部的溶蚀程度比较弱。但是由于受到其他因素的影响，如矿物种类、岩石种类等，不同区域的溶蚀程度不同，非常不均匀。易于蚀变的矿物，其溶蚀作用通常会沿着蚀变的区域开展，最终在该区域形成大量的溶蚀孔隙。与此同时，溶蚀作用还会在早期被矿物充填的裂缝中开展，使一些没有储集功能的裂缝又重新具备储集功能[2—3]。

溶孔是由于矿物蚀变溶蚀的作用以及裂缝变宽之后的溶蚀而形成的，部分岩层中的溶孔比较发育，孔隙度也比较高，一般为6%～7%。在研究区的潜山基岩储层中，溶蚀作用比较差，在其余的储层中，孔隙并不是十分发育，而且井段中的孔隙也比较少。

溶蚀孔隙的形状十分不均一，孔隙的宽度通常比构造裂隙大许多，通常孔径为0.05～1mm，在构造裂隙拐角的区域以及矿物交汇等地方的溶蚀孔隙都比较发育，绝大多数的溶孔都不是聚集在一起的，而是孤立的，也有小部分溶孔是连接在一起的。

2.4 岩浆侵入作用

在中生代末期到古近纪早期的这一阶段，茨榆坨地区出现了大范围的岩浆喷发，并且侵入了太古界的岩层，使得基岩出现了各种形式的混合和碎裂岩化现象。其次，由于岩浆的侵入作用，使得一些片麻岩出现了重熔和岩石碎裂的现象，变成了碎裂状片麻岩，进而形成了储集性能更好的裂缝和孔隙。

2.5 孔缝充填作用

堵塞早期的孔缝，溶蚀作用不但可以对部分矿物起到一定的水解和溶解作用，而且可以产生交代反应。如果地层中水离子的浓度比被带物质的临界浓度小，这时水解物和溶解物会被带走，在这个过程中，溶解作用在一定程度上促进了储集空间的形成和发展。如果离子浓度没有低于被带物的临界浓度，而且溶液达到饱和，这时被带物在合适的环境中会发生沉淀，进而出现重结晶。在这一过程中，会使得沉淀物堵塞早期阶段形成的孔（缝）隙，导致开启的缝隙会逐渐闭合，最终形成没有储集作用的死缝。与此同时，岩浆后期阶段的热液流体和上覆的地层会形成岩流体，侵入早期阶段所形成的裂缝，进而出现沉淀，最终堵塞裂缝储集空间。研究区的构造运动十分强烈，出现了非常多的裂缝，但是裂缝受到了各种物质的充填，最终成为了死缝，破坏了储集空间。在长期演化过程中，裂缝经过各种充填、溶蚀、再充填、再溶蚀，循环往复，任何一次的循环都会稍微改变基岩的储集性能，使得裂缝的宽度逐渐增大、充填物逐渐增多、变得非常复杂，从单一进而变成多种[3]。