渤中19-6凝析氣田太古界潛山儲層地質模式及開發策略*

范廷恩 牛 濤 范洪軍 王 帥 肖大坤 羅江華

(中海油研究總院有限責任公司 北京 100028)

1973年在遼河發現的興隆臺潛山油藏是中國最早發現的潛山油藏，被認為是中國石油勘探和開發中的一大突破；2011年在興隆臺潛山頂面1 900 m以下發現了工業油流，揭示了在潛山內幕仍發育有效儲層，這改變了以往潛山有效儲層段只分布在頂部風化帶的認識，豐富和完善了太古界潛山裂縫發育模式，同時也顯示了太古界潛山內幕的巨大潛力，為太古界潛山油氣勘探打開了新思路[1-2]。21世紀以來，潛山勘探走向多元化：從潛山頂部突破進深部內幕，從洼中隆到洼邊隆，從高幅度潛山到低幅度潛山，從高位潛山到低位深潛山，從碳酸鹽巖潛山到變質巖潛山。渤中19-6太古界潛山埋藏深度在3 800～5 500 m，巖性主要為變質巖，縱向發育風化帶和內幕帶，內幕帶探明儲量約占總探明儲量的40%。針對渤中19-6這種巖性特殊、內幕儲層發育的低位深潛山氣田，厘清潛山儲層的主控因素，構建潛山地質模式，對渤中19-6凝析氣田開發策略的制定具有重要意義。

1 地質概況

渤中19-6凝析氣田位于渤中凹陷西南部，東南方向為渤南低凸起，西部為埕北低凸起，同時被渤中凹陷、沙南凹陷和黃河口凹陷所環繞，呈洼中隆的構造格局(圖1)。縱向地層自上而下依次發育第四系平原組、明化鎮組、館陶組、東營組、沙河街組、孔店組、局部中生界地層以及太古界變質巖基底。其中，沙三段、沙一段以及東三段為主要的3套烴源巖層，明化鎮組、館陶組、孔店組等主要發育碎屑巖儲層，局部中生界地層巖性主要為砂礫巖和凝灰巖[3-4]。

圖1 渤中19-6凝析氣田區域位置圖Fig.1 Location of BZ19-6 condensate gas field

太古界變質巖潛山是研究區的主要含氣層段，埋藏深度3 800～5 500 m，構造上被南北走向的郯廬斷裂切割成東、西兩部分，并進一步被近東西向次級斷裂切割成復雜斷塊[3-4]。巖性以二長片麻巖、變質花崗巖以及混合花崗巖為主，儲層空間分布復雜，儲集空間類型以裂縫為主，同時發育一定數量的溶蝕孔隙。潛山平均孔隙度3.9%，平均滲透率2.6 mD，具低孔低滲特征。凝析油含量平均700 g/m3，屬于特高含凝析油的塊狀凝析氣藏。本文綜合巖心、薄片、測井、露頭等資料構建了渤中19-6潛山地質模式，并針對潛山自身的特點提出了相應的開發策略。

2 潛山儲層分帶特征

綜合巖心、薄片、成像測井等資料分析，渤中19-6潛山縱向逐漸由風化帶過渡為內幕帶[15-18]。另外，渤中19-6潛山頂部普遍發育殘積、坡積以及沖積等作用形成的砂礫巖，不同成因類型的砂礫巖直接上覆于潛山之上，中間不發育泥巖隔夾層。

2.1 潛山縱向分帶標志

渤中19-6潛山風化帶和內幕帶在物性特征以及鉆時、電阻率、放射性特征等方面有顯著差異。風化帶受風化作用強，鑄體薄片中多見沿礦物邊界延伸、產狀不規則的風化縫。另外，風化帶中長石、黑云母等礦物蝕變程度較高，長石高嶺土化、黑云母綠泥石化等現象普遍。隨著深度增加，內幕帶基本不受風化作用影響，風化縫少見，長石蝕變程度低。從裂縫發育程度看，風化帶裂縫較為發育，成像測井平均裂縫線密度3～6條/m，儲集性能好，測井解釋平均孔隙度2.4%～6.5%，凈毛比0.33～0.62；而內幕帶儲集層整體較差，平均裂縫線密度0.8～1.2條/m，測井解釋平均孔隙度1.7%～3.9%，凈毛比小于0.35(表1)。從電測曲線上看，風化帶裂縫發育，鉆時和電阻率相對較低，鉆時8～29 min/m，電阻率170～1 100 Ω·m。另外，由于風化帶受風化淋濾作用較強，黏土礦物增多，伽馬能譜測井中TH、U含量明顯高于內幕帶(圖2)；內幕帶致密層較為發育，鉆時12～52 min/m，普遍較高，電阻率700～22 000 Ω·m，明顯高于風化帶。綜上，通過礦物風化程度、裂縫發育特征以及鉆時、電阻率、伽馬能譜測井等電測曲線能夠在單井上識別出風化帶和內幕帶。

表1 渤中19-6潛山縱向分帶標準Table 1 Standard for weathered zone of BZ19-6

圖2 渤中19-6 氣田BZ19-6-7井縱向分帶特征Fig.2 Vertical zonation characteristics of Well BZ19-6-7 in BZ19-6 gas field

2.2 潛山風化帶儲層特征

渤中19-6太古界潛山不同斷塊之間風化帶發育差異較大，風化帶厚度42～415 m。風化帶儲層受構造和風化淋濾雙重作用控制，裂縫發育，儲層空間連續性較好，整體呈“似層狀”連續分布。風化帶儲層主要儲集空間類型是構造裂縫、風化縫，其次是溶蝕縫、溶蝕孔等。巖心顯示風化帶整體裂縫較為發育，同時，宏觀裂縫整體充填程度高，超過50%的宏觀裂縫完全充填，為閉合無效縫，充填物主要為泥質、硅質、鈣質、鐵白云石等。成像測井解釋構造有效裂縫開度200～600 μm，裂縫相互切割整體呈網狀特征，越靠近潛山頂部風化改造作用越強，巖石碎裂化程度越高(圖3a)；隨著深度增加，風化縫數量減少，以構造縫為主(圖3b)，裂縫間的巖塊變致密。通過鑄體薄片和掃描電鏡分析發現，微觀儲集空間類型主要為微裂縫，其次是溶蝕孔隙。潛山風化帶儲層測井解釋總孔隙度為3.02%～4.99%，平均4.02%；基質孔隙度為2.60%～4.00%，平均3.46%；總滲透率為2.34～2.76 mD，平均2.60 mD；基質滲透率為0.25～0.47 mD，平均0.34 mD。

圖3 渤中19-6氣田BZ19-6-7井太古界潛山巖心特征Fig.3 Core characteristics of Well BZ19-6-7 of BZ19-6 gas field

2.3 潛山內幕帶儲層特征

潛山內幕帶儲層與潛山頂部不整合面距離遠，基本不受風化作用的影響。內幕帶儲層分布主要受內幕高角度斷層控制，因此，進山1 000 m深度范圍內，在內幕帶高角度斷層發育的地方仍有有效儲層發育，內幕儲層沿斷層呈“帶狀” 分布，平面上沿高角度斷層方向連續分布，垂直于高角度斷層方向連通性差(圖4)。渤中19-6潛山內幕帶巖心、鑄體薄片、成像測井等綜合分析結果表明，內幕帶儲層的主要儲集空間類型為構造裂縫，風化淋濾作用形成的風化縫、溶蝕孔發育較少，基質相對致密，整體裂縫走向以NE向和近NE向為主。與風化帶相比，內幕帶低角度裂縫數量減少，高角度裂縫比例增加，傾角大于60°的高角度縫比例占到26.1%～49.0%。另外，由于內幕帶受風化淋濾作用影響小，溶蝕孔隙發育較少，長石礦物表面相對新鮮，蝕變程度較低。內幕帶儲層整體較差，儲層凈毛比小于0.35，通過高角度斷層的識別，發現高角度斷層發育的區域內幕帶儲層普遍發育好，高角度斷層與井點儲層特征及測試結果吻合較好。潛山內幕帶儲層測井解釋總孔隙度2.13%～3.71%，平均2.92%；基質孔隙度2.05%～3.12%，平均值2.59%；總滲透率平均2.84 mD；基質滲透率0.01～0.60 mD，平均0.31 mD。

圖4 渤中19-6凝析氣田太古界潛山地質模式Fig.4 Geological model of BZ19-6 condensate gas field

2.4 潛山頂部砂礫巖成因及特征

潛山頂部長期受風化剝蝕作用，在一定條件下往往會形成原地的殘積碎屑、近距離搬運的坡積物等，從而在潛山頂面形成一套近源緩坡退覆式的砂質碎屑層[19-20]。渤中19-6潛山頂面普遍發育一套砂礫巖，每口井均有鉆遇，井間鉆遇砂體厚度差異大(4～60 m)。巖性主要為礫巖、含礫砂巖和砂巖，局部發育煤層，礫石成分主要是變質巖巖塊，巖性與基底潛山巖性相同。物性整體為低孔低滲特征，平面及縱向差異大，孔隙度6.0%～9.3%，滲透率0.5～13.0 mD。

綜上所述，渤中19-6潛山受構造、風化及巖性等因素控制，縱向分為風化帶和內幕帶，其中風化帶裂縫發育好，儲層呈“似層狀”連續分布；內幕帶裂縫發育較差，受高角度斷層控制，儲層呈“帶狀”分布。另外，潛山頂部發育一套近源緩坡退覆式的砂質碎屑層，全區分布。

3 潛山儲層主控因素

潛山儲層成因復雜，目前一般認為變質巖潛山儲層形成主要受巖石類型、構造運動和風化淋濾三大主控因素影響[5-7]。綜合分析認為構造運動和風化淋濾是渤中19-6潛山裂縫形成的關鍵控制因素，巖石類型起到一定調節作用。

構造運動和風化淋濾作用是潛山儲層形成的關鍵外部因素[6-7]。構造運動使地質體在拉張、擠壓或剪切應力作用下發生破碎，形成不同尺度的構造裂縫，而這些裂縫是潛山儲滲空間類型的重要組成部分。渤中19-6太古界潛山巖性相對單一，以片麻巖為主，整體暗色礦物含量較低，以石英、長石等剛性礦物為主，有利于構造裂縫的形成。渤中地區在地質歷史中構造運動強烈，經歷了印支運動、燕山運動、喜山運動多期構造運動，形成了多期斷裂系統。印支期揚子板塊與華北板塊碰撞，產生大量北西西向的逆沖斷層；燕山期太平洋板塊沿北西西方向向東亞大陸俯沖，郯廬斷裂發生左旋擠壓，派生出大量北東向的斷層；燕山早期渤海灣盆地進入拉張裂陷階段，在近南北向的拉張作用下，形成了大量東西向張性正斷層[3-4]。多期復雜的構造運動形成了大量不同尺度、不同產狀的斷層，這些斷層在很大程度上控制了潛山的裂縫分布。斷層及斷層周圍一定范圍內為應力集中區，往往會派生或次生一些構造裂縫，形成的構造裂縫不僅可以直接作為潛山巖體的儲滲空間，也為巖體出露地表后的風化淋濾提供了基礎。類比其他潛山油氣田及野外地質露頭勘測結果認為，斷層單側影響裂縫發育的距離約為150 m。另外，構造運動過程中構造隆升、沉降等作用，控制了溝、脊等不同地貌單元的形成，在不同應力場作用下發育不同程度和不同產狀的裂縫，而不同地貌單元暴露地表期間發生差異性風化和剝蝕作用，裂縫發育進一步復雜化。

風化作用對潛山儲層形成的影響在一定程度上受構造裂縫發育程度的控制。風化作用會對構造運動過程中形成的裂縫進一步改造，在地表各種地質應力作用下，會形成不同尺度的風化縫、壓力卸載縫等，地表水的淋濾及溶蝕作用會進一步增大裂縫的開度，增強潛山滲流能力[8-14]。當然，過度的風化作用也會對儲層造成損害，一方面，強烈的風化作用會導致長石、黑云母等礦物黏土化，形成的黏土則會堵塞裂縫和孔隙，降低潛山儲層滲流能力。另一方面，強烈的風化作用導致巖體碎裂化嚴重，使得巖體不穩定而容易發生垮塌或被流水等介質破壞等剝蝕作用，其結果是風化帶難以有效保存下來。

巖石類型是控制潛山裂縫形成的內因，主要控制潛山在外力作用下形成裂縫等儲滲空間的難易程度。當巖石礦物成分中黑云母、角閃石等韌性強的暗色礦物含量較多時，在構造運動的改造過程中則不宜形成構造裂縫，但在風化淋濾作用下，暗色礦物容易發生溶蝕形成溶蝕孔隙。統計發現，渤中19-6潛山中央構造脊東西兩側暗色礦物含量差異明顯，其中西塊暗色礦物含量低，平均暗色礦物含量3.9%，儲層厚度120～420 m，測試產量(18～31)萬m3/d，無阻流量(45～160)萬m3/d。東塊暗色礦物含量較高，平均暗色礦物含量7.5%，儲層厚度38～253 m，測試產量(1.1～20.0)萬m3/d，無阻流量(1.2～70.0)萬m3/d，東塊儲層物性及測試產能明顯比西塊好。

4 潛山開發策略

基于渤中19-6凝析氣田潛山地質模式及裂縫分布規律，確立了“基于風化帶儲量，兼顧內幕帶儲量”的儲量動用原則，主要開發動用風化帶儲量，部分動用內幕帶裂縫發育優勢區域儲量。另外，風化帶與內幕帶之間由不同尺度的裂縫或內幕高角度斷層溝通而上下連通，整個潛山是一個連通體，為一塊狀油氣藏。因此，基于潛山地質、油藏模式的認識，渤中19-6太古界潛山采用一套開發層系開發，主力開發潛山風化帶、試驗性開采潛山內幕帶。

4.1 開發方式

渤中19-6氣田儲量大、儲層物性差、凝析油含量高。開發過程中，地層壓力低于露點壓力后，凝析油析出會造成凝析油損失。針對渤中19-6氣田情況，提出初期采用注氣開發，后期根據地層壓力下降情況適時轉為衰竭開發的方式，通過回注伴生氣，減緩凝析油損失，提高凝析氣田開發效果。

室內實驗分析結果表明，通過注氣將地層壓力保持在露點壓力以上，凝析油采收率可以顯著提高；數值模擬結果表明，采用周期注氣可進一步提高凝析油采收率。綜合理論研究、室內物理模擬實驗、數值模擬驗證，提出海上低滲裂縫性凝析氣藏周期注氣提高凝析油采收率技術。基于渤中19-6地質模型，通過數值模擬進行開發指標對比，相比衰竭開發與常規的連續注氣開發，周期注氣方案累產油及累產氣都明顯提高(圖5)，凝析油采收率可分別提高15個百分點、3個百分點。

圖5 渤中19-6氣田不同開發方式數值模擬指標對比Fig.5 Comparison of development indexes under different development modes in BZ19-6 gas field

4.2 井網部署

基于潛山巨厚裂縫性儲層縱向分為風化帶和內幕帶的分帶模式，采用水平井與定向井聯合開發，發揮各自井型優勢的空間立體井網模式(圖6)。為進一步提高注氣開發效果，充分利用重力輔助驅油，采取儲層頂部注氣，儲層中下部采氣的注采井網部署方式。此外，為提高單井產量、擴大氣驅波及體積，在井軌跡的設計中應結合裂縫發育方向，采用井軌跡與裂縫斜交45°角的布井方式，提高單井產量。注氣井避開裂縫帶，減緩氣竄；注采井主流線方向與裂縫走向呈一定夾角，增加注氣波及面積，提高采收率。

圖6 渤中19-6氣田立體井網部署示意圖Fig.6 Deployment mode of three dimensional well pattern in BZ19-6 gas field

另外，渤中19-6潛山裂縫性儲層充填程度高，表現為低孔、低滲特征。在開發實施過程中，微裂縫發育導致的固相侵入、微裂縫內顆粒運移可產生速敏性損害以及低孔低滲造成的水鎖損害。因此，在實施過程中務必做好潛山低滲儲層保護工作，避免儲層傷害，保障油氣井穩產和增產。

5 結論

1) 渤中19-6潛山受構造、風化及巖性等因素控制，縱向分為風化帶和內幕帶，其中風化帶裂縫發育好，儲層呈“似層狀”連續分布；內幕帶裂縫發育較差，受高角度斷層控制，儲層呈“帶狀”分布。另外，潛山頂部發育一套近源緩坡退覆式的砂質碎屑層，全區分布。

2) 潛山儲量動用遵循“立足風化帶，兼顧內幕帶”的原則，采取儲層頂部注氣，儲層中下部采氣，充分利用重力輔助驅油的空間立體井網部署模式。結合裂縫發育方向，采用井軌跡與裂縫斜交45°的布井方式，提高單井產量；注采井主流線方向與裂縫走向呈一定夾角，增加注氣波及面積，提高采收率。

3) 渤中19-6潛山儲集空間以裂縫為主，物性為低孔、低滲特征，微裂縫發育導致的固相侵入、微裂縫內顆粒運移可產生速敏性損害、低孔低滲造成的水鎖損害。在實施過程中務必做好潛山低滲儲層保護工作。