遼河灘海燕南潛山古生界儲層特征及預(yù)測

李 鑫

(中國石油遼河油田分公司 勘探開發(fā)研究院，遼寧 盤錦 124010)

燕南潛山帶位于遼河灘海地區(qū)的東部，受北東走向的燕南斷層和燕東斷層控制，整體表現(xiàn)為狹長的帶狀潛山，走向與斷層平行。潛山上自下而上發(fā)育太古界、元古界、古生界和中生界，有利儲層主要發(fā)育在古生界。由于研究區(qū)勘探程度低、鉆遇井?dāng)?shù)量少，且古生界儲層非均質(zhì)性較強(qiáng)，評價(jià)古生界儲層特征和分布情況難度較大，制約了遼河油田增儲穩(wěn)產(chǎn)工作。前人對遼河灘海古生界的研究較少，1999年，李凌、方少仙等[1]對遼河?xùn)|部凸起古生界層序格架進(jìn)行了劃分，明確了古生界的地層歸屬及沉積環(huán)境，但并未涉及灘海地區(qū)；2009年，代宗仰教授對遼河?xùn)|部古生界成藏特征及主控因素進(jìn)行了系統(tǒng)分析，由于當(dāng)時(shí)灘海東部地區(qū)僅一口探井鉆遇古生界，且揭露地層厚度薄，總體來說對古生界儲層評價(jià)方面研究較少。2014年以后，灘海東部燕南潛山先后鉆探多口探井，為儲層評價(jià)及預(yù)測奠定了資料基礎(chǔ)。因此，在前人研究成果基礎(chǔ)上，綜合最新鉆探成果對燕南潛山古生界儲層特征進(jìn)行研究并開展有效儲層預(yù)測工作，為井位部署提供相應(yīng)的依據(jù)，促進(jìn)了潛山勘探的進(jìn)程，力爭實(shí)現(xiàn)遼河坳陷增儲新領(lǐng)域的突破。

1 古生界分布特征

渤海灣地區(qū)古生代發(fā)育華北克拉通盆地，為淺海碳酸鹽巖臺地相，沉積了一套相對穩(wěn)定的海相地層，通過與華北、冀東以及遼河?xùn)|部凹陷陸上地區(qū)進(jìn)行區(qū)域地層對比發(fā)現(xiàn)，燕南潛山主要發(fā)育古生界寒武系和奧陶系[2]。研究區(qū)內(nèi)榮古4井和燕古1井鉆遇該地層，其中奧陶系發(fā)育馬家溝組、亮甲山組、冶里組，上部以厚層灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r為主，下部以白云巖、灰質(zhì)白云巖為主，在地震資料上表現(xiàn)為雜亂空白反射特征；寒武系發(fā)育崮山組、長山組、鳳山組、張夏組、徐莊組、毛莊組、饅頭組、堿廠組等地層，上部為厚層灰?guī)r，下部為含灰泥巖夾薄層灰?guī)r，地震響應(yīng)為中—高連續(xù)、中—強(qiáng)振幅反射特征。古生界是淺海相沉積，所以區(qū)域上地層分布相對比較穩(wěn)定，厚度一般為1 000～1 200 m。

2 古生界儲層特征及評價(jià)

2.1 儲層巖石學(xué)特征

根據(jù)燕南潛山錄井及取心資料分析，古生界巖石類型主要為灰?guī)r、白云巖質(zhì)灰?guī)r和灰質(zhì)角礫巖。

1)灰?guī)r：粒屑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石成分以粒屑為主，粒屑大小為0.07～14 mm，由粒徑0.01～0.06 mm 的泥晶、粉晶方解石和白云石組成。填隙物以亮晶為主，晶粒大小0.03～0.4 mm，見少量的泥晶，見圖1(a)。

2)白云質(zhì)灰?guī)r：泥晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石成分以粒徑小于0.03 mm的方解石、白云石泥晶為主，見少量的粉晶。

3)灰質(zhì)角礫巖：主要為溶塌角礫和斷層角礫為主，角礫直徑一般在0.3～0.5 cm，以泥質(zhì)膠結(jié)為主,見圖1(b)。

2.2 儲集空間類型

因受多期構(gòu)造運(yùn)動及溶蝕作用，古生界儲集空間類型多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，儲層非均質(zhì)性較強(qiáng)[3-4]。總體上可將儲集空間分為孔洞和裂縫兩大類。

孔洞類型主要有晶間(溶)孔洞、角礫間(溶)孔洞及角礫內(nèi)溶蝕孔洞、脈內(nèi)(溶)孔洞、晶內(nèi)溶孔等，通過對29塊巖石樣品分析，儲層中晶間(溶)孔洞、脈內(nèi)孔較為發(fā)育，面孔率一般在3%左右。

裂縫類型主要有構(gòu)造縫、風(fēng)化裂縫、溶蝕縫、縫合線縫等，通過巖心觀察認(rèn)為構(gòu)造縫占絕對優(yōu)勢。燕南1及燕古1井巖心可見多條開度約1～3 mm的構(gòu)造裂縫(圖1(a))，長度5～10 cm，小裂縫則更為常見。薄片觀察微裂縫十分發(fā)育，縱橫交錯(cuò)，開度一般在0.01～0.4 mm，裂縫多被方解石充填。

2.3 儲層電性特征

古生界不同巖性在測井曲線上常表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)[5-6]。根據(jù)灘海地區(qū)9口古生界探井巖心、巖屑、壁心等數(shù)據(jù)，選取自然伽馬、中子和密度曲線做交會圖版(見圖2)，碳酸鹽巖的自然伽馬(GR)值一般在小于45 API，而泥巖或含灰泥巖自然伽馬(GR)值一般大于150 API，碳酸鹽巖中灰?guī)r類巖性密度(DEN)值在2.75 g/cm3左右，中子(CN)值在3%左右，中子—密度包絡(luò)在2～3，而白云巖類巖性密度(DEN)值在2.8 g/cm3左右，中子(CN)值在9%左右，中子—密度包絡(luò)在5～8。

由于灘海古生界試油、試采數(shù)據(jù)少，儲層測井評價(jià)方面主要借鑒遼河陸上古生界潛山數(shù)據(jù)，建立Rlld與(Rlld-Rlls)·Δt/Rlld交會圖版(見圖3)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，有效儲層發(fā)育井段Rlld小于2 200 Ω·m，(Rlld-Rlls)·Δt/Rlld值大于10 μs/ft。對區(qū)內(nèi)兩口古生界探井儲層測井綜合解釋，榮古4井儲層厚度60.6 m/5層，儲地比為4.87%，儲層發(fā)育程度整體較差；燕古1井儲層厚度262 m/14層，儲地比為24.5%，儲層發(fā)育程度較高，其中奧陶系相對寒武系儲層發(fā)育更好，儲地比可達(dá)到44.64%。按儲集空間類型來看，以裂縫性儲層為主，總占比高達(dá)90%，電測響應(yīng)表現(xiàn)為三孔隙度曲線中孔隙度增大，聲波曲線尤為明顯，深淺雙側(cè)向測井呈現(xiàn)正差異，自然伽馬低值，在井徑曲線上無明顯擴(kuò)徑現(xiàn)象。

綜合儲層微觀特征及測井評價(jià)結(jié)果，古生界碳酸鹽巖以裂縫性儲層為主，主要發(fā)育于奧陶系塊狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r地層中，裂縫類型主要為受晚期構(gòu)造活動產(chǎn)生的構(gòu)造縫，儲層非均質(zhì)性較強(qiáng)。

3 有利儲層分布預(yù)測

燕南潛山古生界碳酸鹽巖普遍分布，儲層的發(fā)育程度受巖性及后期構(gòu)造活動共同控制，巖性相對較純的白云巖和灰?guī)r脆性較強(qiáng)，受后期構(gòu)造應(yīng)力作用后裂縫更為發(fā)育，而巖性純度較低的泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖脆性較差，裂縫發(fā)育程度也相對較低。綜合各類屬性分析認(rèn)為，層速度屬性可以較好地反映地層巖性，從測井聲波速度分析來看，灰?guī)r、白云巖速度一般在5 400～5 600 m/s，泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖速度一般在3 800～4 400 m/s。燕南潛山南段及北段局部地區(qū)地層速度較高，為灰?guī)r、白云巖的主要發(fā)育區(qū)，中段及北段部分地區(qū)主要發(fā)育含泥灰?guī)r及泥灰?guī)r地層。

裂縫是燕南潛山古生界碳酸鹽巖的主要儲集空間，裂縫預(yù)測則是研究中的技術(shù)難點(diǎn)，本次研究以區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力分析為基礎(chǔ)，通過體曲率屬性和螞蟻裂縫追蹤等多種技術(shù)預(yù)測裂縫性儲層的平面分布。

燕南潛山處于郯廬走滑斷裂帶內(nèi)，經(jīng)歷了始新世裂陷拉張作用及漸新世、更新世兩次右旋走滑作用[7-8]。在潛山帶上應(yīng)力具有分段性，潛山南、北段處于走滑應(yīng)力聚集區(qū)，燕南斷層及潛山地層的變形程度都比較大，說明曾經(jīng)遭受過較強(qiáng)的擠壓應(yīng)力，古生界的裂縫也更為發(fā)育；潛山中段則處于走滑應(yīng)力釋放區(qū)，以拉張應(yīng)力為主，燕南斷層正斷性質(zhì)較為明顯，古生界形變程度相對要低，儲層裂縫發(fā)育程度也較低。

體曲率屬性反映了地層受構(gòu)造應(yīng)力擠壓時(shí)層面的彎曲程度。相對于層面曲率，體曲率基于三維地震的振幅數(shù)據(jù)獲取，振幅數(shù)據(jù)蘊(yùn)含了儲層孔洞及微裂縫信息，這些信息通常不受人為因素干擾，該屬性能夠客觀反映非均質(zhì)性較強(qiáng)的儲層平面分布特征。如圖4所示，潛山南段和北段為曲率高值區(qū)，說明地層變形程度較大，儲層裂縫相對發(fā)育，中段為曲率相對低值區(qū)，裂縫發(fā)育程度則相對較低。

“螞蟻?zhàn)粉櫋彼惴╗9-10]是突出微小斷層和裂縫的新型技術(shù)，其技術(shù)原理是在地震體中設(shè)定大量的電子“螞蟻”，并讓每個(gè)“螞蟻”沿著可能的斷層或裂縫面向前移動，同時(shí)發(fā)出“信息素”，若遇到預(yù)期的斷層或裂縫面，將用“信息素”做出明顯的標(biāo)記，而對不可能是斷層或裂縫的那些面則不做標(biāo)記或只留下不太明顯的標(biāo)記，該算法對以裂縫為主的碳酸鹽巖儲層具有較好的適用性。燕南潛山螞蟻體切片顯示，靠近邊界斷裂附近微小斷層和裂縫發(fā)育，南北段裂縫發(fā)育程度明顯好于中段。以上兩種屬性預(yù)測結(jié)果與區(qū)域應(yīng)力分析結(jié)論基本一致，說明預(yù)測結(jié)果比較可靠。

綜合燕南潛山的儲集體巖性特征及裂縫發(fā)育程度，可將古生界儲層劃分為兩類，其中A類儲層巖性以灰?guī)r、白云巖為主，裂縫發(fā)育，主要分布在潛山南段(見圖5)，應(yīng)作為下步勘探的重點(diǎn)目標(biāo)，B類儲層巖性以泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖為主，裂縫相對發(fā)育，主要分布在潛山中北段地區(qū)，可作為下步勘探的潛在目標(biāo)。

4 結(jié)論

1)通過與渤海灣盆地的區(qū)域地層對比，燕南潛山帶發(fā)育古生界寒武系和奧陶系，地層分布穩(wěn)定，厚度一般為1 000～1 200 m，巖性以灰?guī)r、白云巖質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)角礫巖為主，構(gòu)造裂縫是有效且主要的儲集空間。

2)根據(jù)不同巖性的電性特征，建立了燕南潛山古生界的巖性測井解釋圖版，在此基礎(chǔ)上借鑒遼河坳陷陸上的古生界有效儲層識別標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)為燕南潛山帶古生界儲層整體比較發(fā)育，奧陶系儲層發(fā)育程度好于寒武系。

3)通過區(qū)域應(yīng)力分析、層速度分析、地震體曲率屬性分析、“螞蟻?zhàn)粉櫋狈ǖ榷喾N技術(shù)對燕南潛山古生界的巖性特征、裂縫發(fā)育情況進(jìn)行預(yù)測，綜合研究認(rèn)為燕南潛山的南段主要發(fā)育灰?guī)r、白云巖，并且處于應(yīng)力集中區(qū)，裂縫更為發(fā)育，儲層條件最為有利；而中北段地區(qū)的碳酸鹽巖泥質(zhì)含量相對較高，裂縫發(fā)育程度相對要差，總體來說儲層條件次之，局部地區(qū)也有較好儲層發(fā)育。