桩海地区下古生界碳酸盐岩潜山储层储集性能差异性分析

2021-07-09中国石化胜利油田分公司赵约翰

内江科技 2021年6期

◇中国石化胜利油田分公司赵约翰

本文通过构造演化、储集空间类型认识纵向上各层系产能差异主要是构造演化造成的。通过取心井洞或缝中的方解石充填物元素分析与大气淡水成岩作用有关，认为加里东时期发生的岩溶和大气淡水林虑成岩作用在潜山顶面风化作用是同步进行的，但加里东时期形成的裂缝被充填。最后利用下古生界碳酸盐岩流体包裹体均一温度以及流体包裹体有机碳δ13C化验分析，认为造成东部桩斜169井区和中部桩古斜47井区以及西部老30井区产能差异的原因是喜山期桩东凹陷第三系沉积物的压释水进行差异性溶蚀以及火成岩形成的热液溶蚀造成的，进而造成平面上产能存在较大差异，对本区下步勘探开发具有指导意义。

1 前言

桩海地区区域构造上位于桩西潜山、长堤潜山和埕岛三大潜山结合部。自20世纪80年代开发桩西潜山油藏的同时，在本区部署的桩古46井至今，已发现下古生界奥陶系八陡组、马家沟组、冶里-亮甲山组、寒武系张夏组、太古界等5套含油层系。2016年在潜山东南部完钻的桩斜169井在下古生界潜山油气藏勘探中取得了突破性的进展，在潜山风化壳及内幕均获得高产。但是从目前试油试采数据分析，纵向上八陡组产量最高，冶里-亮甲山组次之，在下马家沟组和寒武系张夏组只在个别井试油中获低产。平面上，西部的老30井区和东部的桩海10-桩斜169井区产量高且稳产，但在中部的桩古斜47井区产能较两翼低。因此，桩海地区下古生界纵向及平面上产能差异的控制因素是下步勘探开发必须要面对的问题。经过目前试油试采分析，桩海潜山满山含油，因此，构造高低不是造成产能差异的主要原因，而储层就变成引起产能差异的首要因素。加强潜山油藏储集体储集性能差异研究，对油气进一步勘探具有十分重要的意义。

2 地层展布特征

桩海地区下古生界是在桩海太古界花岗片麻岩为基底发育的一套稳定的地台型海相沉积体系，以碳酸盐岩沉积为主。纵向从下向上地层层序为：

下寒武统馒头组岩性为紫红色砂质页岩夹薄层灰岩、白云岩，受晋宁运动的影响，与下伏泰山群之间为角度不整合接触。

毛庄组的岩性为灰紫色页岩、砂质页岩和灰岩沉积互层，厚度20-55米。

徐庄组岩性为灰绿色、紫灰色砂质页岩和灰岩互层，含海绿石砂岩。

中寒武统张夏组岩性为灰色厚层块状鲕状灰岩夹隐晶灰岩，厚度75-160米，构成张夏组的标志性岩石类型，属中寒武世晚期。

上寒武统崮山组岩性为灰绿色页岩夹薄层灰岩石，厚度10-40米。

长山组岩性为灰黄色泥灰岩夹竹叶状灰岩，厚度15-45米。

凤山组岩性为深灰色灰岩、结晶白云岩，厚度30-100米。

下奥陶统冶里-亮甲山组，受怀远运动的制约，冶里-亮甲山组与上覆下马家沟组之间为平行不整合接触。岩性为细-中晶白云岩含燧石结核，厚度50-90米。冶里-亮甲山组地层在老29-老30山头被剥蚀。

中奥陶统下马家沟组岩性为厚层块状豹斑灰岩夹薄层微晶白云岩，底部为角砾状泥质白云岩，厚度为50-200米。

上马家沟组岩性与下马家沟组岩性相似，为厚层块状豹斑灰岩夹薄层微晶白云岩，底部为泥质白云岩，上马家沟组地层除在老292高地由于被部分剥蚀变薄以外，厚度一般在20米左右，其余地区分布较稳定，厚度为90-230米。

八陡组，由于受加里东运动、华力西运动和印支运动叠加影响，其上缺失中奥陶统大部分和上奥陶统-下石炭统地层，暴露时间超过133个百万年，与上覆中石炭统本溪组呈不整合接触。岩性主要为中薄层灰岩、白云岩、白云质泥岩互层。八陡组地层在老292背斜及桩古斜47背斜南北两端被剥蚀。其余地区分布较稳定，厚度为30-100米。

3 构造演化特征

对研究区潜山形成以及储层储集性能影响较大的主要有加里东运动、印支运动、燕山运动和喜马拉雅运动。

3.1 古生界地台发育阶段

早元古代末期的吕梁运动使太古代泰山群形成结晶基底后，华北地区进入了比较稳定地台发育阶段，这一时期沉积了大面积的寒武-奥陶系海相碳酸盐岩。中奥陶世末期加里东运动中华北地区上升成陆，长期遭受剥蚀，缺失了上奥陶统-下石炭统地层，暴露时间超过133个百万年。

3.2 印支期褶皱发育阶段

进入中生代，三叠纪末的印支运动印支运动最重要的构造效应是造成华北板块的整体抬升，致使济阳坳陷三叠纪地层被剥蚀殆尽，许多地区的剥蚀程度深及上古生界。在桩海地区由于印支运动的抬升剥蚀作用，缺失三叠系、上古生界二叠纪和上石炭纪地层，暴露时间超过45个百万年，最大剥蚀厚度达到1000米。另一方面，印支运动使较稳定的华北地台开始解体。桩海地区在印支运动挤压作用应力下，发育了北西向桩古29逆断层，形成了桩海潜山的雏形。

3.3 燕山期块断活动阶段

燕山运动分3个幕次。中侏罗世末期发生的燕山运动Ⅰ幕表现为印支运动的延续。晚侏罗世末-早白垩世发生的燕山运动Ⅱ幕构造活动较为强烈，以伸展运动为主。桩海潜山西界断层桩古29逆层裂在晚侏罗世未发生明显反转，即燕山运动早期停止活动。桩海潜山北界断层埕北古3断层和南界断层桩古斜471断层的拉张运动划分出了埕北潜山、桩海潜山和桩西潜山三个构造单元。晚白垩世末发生的燕山运动Ⅲ幕，导致郯庐断裂带发生左旋，此时，南部的桩西潜山和桩海地区西界断层即桩古29逆断层此时发生大规模推覆逆掩构造运动，柱西潜山及桩海潜山下古生界地层以及已沉积的中生界地层由东南向西北方向推覆到埕东凸起北坡侏罗系地层之上，整个桩海地区缺失晚白垩世地层。至此，桩海潜山基本形成。

3.4 新生代第三纪断陷、坳陷阶段

进入第三纪，渤海湾盆地强烈下陷，此时本区地壳运动以垂直升降断块差异运动为特征，进入了新生代第三纪断陷、坳陷阶段。始新世发生的喜山运动济阳幕，使得研究区部分燕山运动产生的断层继承性活动，同时，也奠定了桩海潜山目前的构造格局。在古近系晚期和新近系，在桩海潜山周边的埕北、孤北洼陷、黄河口坳陷沙三段烃源岩生成的烃类大规模向潜山二次运移，是桩海潜山油气成藏的重要时期。（图1）

图1 桩海地区构造演化剖面

4 储层特征

4.1 桩海潜山储集空间类型

根据岩心观察和成像测井分析，本区下古生界碳酸盐岩主要储集空间类型具有缝、孔、洞三大类，主要发育以下6种：①裂缝；②晶间溶孔；③晶间孔隙；④溶蚀洞穴；⑤晶族孔洞；⑥缝合线（压溶缝）。

裂缝：按其充填和溶蚀程度又可细分为半开启－开启裂缝、溶蚀裂缝及全充填裂缝三种。开启的高角度裂缝见于东部的桩海102井在八陡组4306米处，并在4307米见含油的溶蚀裂缝（图2-a）。中部的桩古斜47井在八陡组4189.8米见被方解石充填的无效裂缝（图2-b）。

图2 （图2-a 桩海102井八陡组开启的高角度裂缝、图2-b 桩古斜47井八陡组被方解石充填的无效裂缝、图2-c埕北30井冶里-亮甲山组晶间孔及晶间溶孔、图2-d桩海102井冶里-亮甲山组晶簇孔洞、图2-e桩海102井八陡组溶洞、图2-f老301井马家沟组充填沥青的缝合线）

晶间孔隙：由白云岩晶体或方解石之间的间隙组成的孔隙，是由重结晶作用、白云岩化作用等形成。主要发育于冶里-亮甲山组结晶白云岩地层中（图2-c）。

晶间溶孔：方解石晶体、白云石晶体经过溶蚀作用形成的晶间溶孔，一般为5～20μm（图2-d）。

晶簇孔洞：多发育在方解石脉的中央部位，为方解石沿裂缝两壁未充填部分。桩海102井冶里-亮甲山组4623m，发育垂直裂缝，缝宽1cm，未被方解石全部充填，发育晶簇孔，长1.5cm，宽0.8cm（图2-e）。

溶蚀洞穴：是地下水对碳酸盐岩进行溶解作用而形成的洞穴，主要证据为井喷、井径扩大、岩心及FMI成像测井上的孔洞确定。下古生界潜山在中生界沉积以前，下古生界地层受到长期的剥蚀与淋滤，产生了大量的裂缝、溶孔溶洞。

缝合线（压溶缝）：下古生界碳酸盐岩中发育了大量的缝合线。有平行、垂直和斜交层面三种情况，从缝合线充填成分看，有的以黑色沥青为主，有未充填。如潜山西部的老301井在上马家沟组3829.14～3831.34米见充填沥青的缝合线（图2-f）；东部的桩海102井在奥陶系八陡组4305.79米附近发育一条45°倾角的缝合线，锯齿明显，形态不规则，缝合线附近还派生出众多微细裂缝，偶见溶蚀缝。

4.2 桩海潜山储集体分布特征

桩海地区下古生界碳酸盐岩潜山储层纵向上主要由潜山风化壳岩溶储层（主要是八陡组）和潜山内幕裂缝-孔隙型型储层（冶里-亮甲山组）组成，中奥陶上、下马家沟组储层欠发育。

（1）潜山风化壳岩溶型。根据本区岩心及成像测井综合分析，奥陶系八陡组储层岩溶作用发育，尤其是靠近古风化壳及断层附近，各种溶蚀孔、洞、缝发育，储层类型以缝洞型为主。西部老30潜山山头由于受印支期逆冲构造运动影响，下古生界接受强烈风化剥蚀，缺失八陡组地层，并在马家沟组发生岩溶作用，岩心在马家沟组见溶蚀垮塌角砾岩。东部的桩斜169及桩海102井均在风化壳顶部见溶蚀洞（图2-e、图2-f）。

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（2）潜山内幕裂缝-孔隙型。冶里-亮甲山组储层储集空间以晶间孔隙、溶蚀孔和裂缝,裂缝是主要渗流空间，属裂缝-孔隙型储层（图2-c、图2-d）。

5 储层储集性能差异性分析

5.1 纵向上储层储集性能差异分析

上马家沟组及下马家沟组储层欠发育，储地比分别为4%和2.8%；冶里-亮甲山组主要储集空间为白云化后的晶间孔、溶蚀孔以及裂缝，储地比7.5%。晚寒武世的凤山组、长山组及崮山组储地比<1%；中寒武世的张夏组储地比为2.3%。根据主要地球化学标志，在所研究的钻井中，大气淡水作用深度主要集中在加里东不整合面之下150 米的深度范围[2]（图3）。

图3 桩海潜山下古生界分层储地比柱状图

冶里-亮甲山组岩性主要为细-中晶白云岩，储集空间为晶间孔隙、晶间溶孔、晶簇孔洞及裂缝，属裂缝-孔隙型储层，岩溶及大缝不发育，造成储集空间不及八陡组。对于奥陶纪初期的怀远构造抬升运动使得下奥陶统冶里-亮甲山组出露地表遭受剥蚀，根据桩海102井冶里-亮甲山组取心井ICP_AES元素分析，代表大气淡水的Mn和Sr元素含量在冶里-亮甲山组顶部突变升高，表明本区在冶里-亮甲山组遭受过大气淡水淋滤作用。但由于本次构造抬升时间较短，不超过10个百万年，因此，由大气淡水淋滤作用和渗流、潜流溶蚀作用欠发育，即使发育岩溶，也主要发生在冶里-亮甲山组，最多达到寒武系凤山组。加之长山、固山组泥岩较多，本层溶蚀现象不明显，本区基本无有效储层，同时怀远运动以垂向振荡为主，构造裂缝不发育，大气淡水淋滤作用难以向下进行。因此，张夏组的储地比也很低，仅2.3%，目前只在桩古斜47井区有部分有效储层，其可能与印支及燕山运动Ⅲ幕形成的拱张背斜引起的构造裂缝有关，但其规模远小于风化壳岩溶作用。