中央古隆起帶基巖儲層風化殼及裂縫識別

徐 妍

（大慶油田有限責任公司勘探開發研究院，黑龍江 大慶 163712）

1 區域地質概況

松遼盆地北部中央古隆起帶位于徐家圍子斷陷和古龍斷陷之間，東部以徐西斷裂為界，西以大慶斷階的斷陷期地層為界，表現為完整的南北走向條帶狀隆起，南北長110km，南北高中部低，南部寬達34km，中部狹窄僅9km，面積為2400km2，基巖頂面埋深2500～3500m。自南向北發育永樂、肇州、昌德、衛星、升平和汪家屯6個構造單元。汪家屯凸起及肇州凸起埋藏深度較淺、昌德凸起埋藏深度較大，整體上形成南北高中間低、起伏不平的潛山頂面構造。

中央古隆起帶的形成與分布受徐西斷裂控制，長期繼承性發育，總體走向為NNW，斷面東傾10°～50°，總長度79km，平面上近“S”形延伸，水平斷距為3～17km，基巖頂面垂直斷距1100～4100m。徐西斷裂在沙河子組沉積時期強度達到最大，使徐家圍子斷陷巨厚生油巖與中央古隆起帶潛山大面積接觸，為中央古隆起帶基巖提供了非常有利的供烴窗口。

2 基巖儲層風化殼識別

2.1 基巖風化殼識別標志

基于中央古隆起帶基巖區域構造地質背景，綜合3口新鉆井地層傾角、巖性組合以及地震反射特征將隆起帶基巖縱向上分為風化殼和內幕兩套儲層。通過對區帶內20口井的巖芯進行觀察，并結合常規測井曲線、成像測井和地震反射特征對風化殼進行了分析，總結識別標志如下：

（1）巖芯觀察：風化殼頂部由于長期暴露地表，巖石受到風化作用發生破碎，容易形成風化礫石堆積，ZS3井在2886.9m處可以看到這種現象，薄片鑒定礫石成分與花崗巖一致，2889.51m 處可見砂質礫巖與花崗巖分界線。隨著深度增加，巖石整體基本無破碎，巖芯可見高角度垂直裂縫和水平裂縫，沿縫具有溶蝕特征，局部裂縫被泥質充填；斷面處被氧化。

（2）薄片分析：薄片可以看到鐵質析出現象，裂縫較發育，較大的裂縫一般被方解石所充填，沿縫可觀察到溶蝕現象，多處見次生溶蝕孔及溶蝕縫。LT1 井2776.59m 處發育溶蝕孔，掃描電鏡顯微照片及氬離子早上拋光實驗證實LT2及LTX3井風化殼發育長石晶內溶孔。

（3）地球化學響應：本項目利用化學風化指標（表1）如化學蝕變指數（CIA）、化學風化指數（CW）和斜長石蝕變指數（PA）等對中央古隆起帶基巖31 個樣品進行了地球化學分析。通過風化指標可以看出，化學風化差異不大，但統計風化指標與距風化殼頂界面距離的關系可以看出（圖1），從上到下風化程度有逐漸減弱的趨勢，距離風化殼頂界較近處，風化指數值較高，風化程度較大；距離風化殼頂界面較遠處，風化指數值有所減少，風化程度較小。

圖1 中央古隆起帶風化指標值與距風化殼頂界面距離關系圖

表1 化學風化指標計算公式及其界限值

（4）測井響應特征：常規測井風化殼顯示電阻率曲線逐漸升高至平穩，聲波時差一直為高值；成像測井明顯見到裂縫，顯示高導低阻特征，沿縫具有溶蝕特征，可見溶蝕孔及溶蝕縫。

（5）地震反射特征：風化殼底界面平行于T5反射層，地震上表現為連續、空白弱反射、低頻率、低密度、低速度和低波阻抗特征，與基巖內幕界面表現為強波峰。

2.2 基巖風化殼縱向結構特征

根據研究區風化殼的特點，依據Dewande 等（2006）的分帶模式，通過巖芯、巖屑資料，結合測井曲線特征及地球化學等資料，對研究區的探井進行了風化殼縱向結構定性識別，并進行了連井對比，建立了中央古隆起帶基巖風化殼縱向結構。

風化粘土層（1～1.6m）：主要由粘土巖構成，顏色多為褐紅色，位于風化殼最上部，是厚度最小的層，厚度一般小于2m，測井曲線上表現為自然伽馬值較高，一般高于正常泥巖，且厚度較薄，井徑發生變化。在研究區普遍遭受剝蝕而不發育，僅在ZS3井區有分布。

風化堆積層（0.3～14m）：母巖的巖塊保留，巖石較為疏松，大部分原生礦物發生蝕變，裂縫一般不發育。巖芯斷口見礫石，粒徑一般為2～3cm，最大可達5cm，礫石成分主要為巖屑，圓度差，棱角—次棱角狀，向上礫石粒徑變小，至頂部變為砂級顆粒，粒徑0.5～1.5mm，圓度中等—好。該層最標志性的特征是具有層狀構造，測井曲線顯示自然伽馬高值，電阻率由低變高，井徑發生明顯變化，從FMI測井圖像可以清楚看見礫石呈團塊不均勻分布。

風化淋濾層（12～167m）：巖石特征較完整，基本無破碎，礦物成分主要為石英、長石，塊狀斷口見擦痕，擦痕處礦物定性排列，斷口呈絲絹光澤；巖芯可見高角度垂直裂縫和水平裂縫，局部裂縫被泥質充填；斷面處被氧化，沿裂縫面有溶蝕孔洞。測井曲線顯示為自然伽馬呈高低相間分布或以整體自然伽馬值低于風化堆積層為特點，補償中子和聲波時差突然變小，電阻率呈臺階狀增加；FMI測井圖像明顯見到裂縫，局部有溶蝕孔發育。

裂縫層（24～132m）：風化淋濾層與裂縫層之間并沒有明顯的界限，裂縫非常發育，沒有見到明顯的接部擦痕。熱脹冷縮形成的風化縫發育，沿縫面可見溶蝕特征，低角度類似層理面的裂縫也較發育，裂縫約46 條/m，縫寬約1.0～2.0mm，長約5～30mm。測井曲線特征為電阻率曲線鋸齒狀特征明顯，隨深度的增加緩慢增大，自然伽馬值突然降低，密度總體有隨深度增加而降低的趨勢，聲波時差見到“周波跳躍”現象，說明裂縫發育。FMI 測井圖像明顯見到次生微裂縫，包括網狀構造微裂縫、斜交微裂縫和誘導縫等，局部可見溶蝕孔，沿縫具有溶蝕特征。

風化殼堆積層和風化淋濾層物性相對較好，風化堆積層的測井孔隙度為1.2%～5.9%，平均2.7%，但是厚度較薄。風化淋濾層測井孔隙度為0.4%～6%，平均2.1%；巖芯孔隙度為0.2%～3.2%，平均1.06%，是主要的儲層部位。鉆井揭示LT1 和LT2 井主要產氣層段位于風化淋濾層，裂縫和溶蝕較發育，流體孔隙度較大，儲層孔隙結構較好，產量高。

3 基巖儲層裂縫識別

裂縫層是風化殼儲層和內幕儲層的有利部位，風化殼中溶蝕孔常與裂縫伴生，改善儲集空間，有利于儲層改造。裂縫也是重要的儲集空間和油氣運移通道，常用成像測井及常規測井識別裂縫。

3.1 基巖裂縫識別標志

（1）巖芯觀察。巖芯觀察可以看出研究區發育高角度縫和微裂縫，一般至少發育兩期裂縫，甚至有的部位發育3期裂縫。其中，花崗巖類裂縫最為發育，局部較大的裂縫被方解石充填，多見高角度裂縫和低角度微裂縫，局部巖芯破碎較嚴重，多組網狀縫發育，沿縫具有溶蝕現象，裂縫密度高達10～20條/m；云母、長英質片巖裂縫發育較差，大多數被方解石充填，多見黃鐵礦；而片巖類裂縫不發育，大多數被方解石充填，裂縫密度高達5條/m（圖2）。

圖2 LT1井巖芯裂縫發育特征分析

（2）測井識別。裂縫在常規測井顯示為電阻率值下降明顯，水平裂縫及高低角度裂縫聲波時差異常增大，甚至為周波跳躍；在成像測井圖上一般顯示為典型的正弦波形式，其中高導縫表現為深色—黑色正弦，高阻縫表現為淺色—白色正弦，網狀縫表現為不規則組合斷續的暗色線狀，微裂縫因分布不規則且延伸長度較短測井曲線上沒有明顯的反映特征。

3.2 基巖裂縫識別結果

LT1 井成像測井裂縫特征：高導縫和微裂縫較發育，并且高導縫和微裂縫的產狀具有一定的變化。下部層段高導縫的走向為北北西—南南東向，傾角以中等角度為主，微裂縫的走向以近南北向為主，傾角以中低角度為主。中部層段高導縫的走向為北北東—南南西向，傾角以中等角度為主，微裂縫的走向與高導縫的走向較一致，傾角以中低角度為主；上部層段高導縫的走向為北西—南東向，傾角分布范圍較大，以中高角度為主，微裂縫的走向變化范圍相對較大，以北北西—南南東向為主，傾角以中低角度為主。

LT2 井成像測井裂縫特征：網狀縫和成組縫發育，沿裂縫有少量的溶蝕，高導縫和微裂縫均可見成組發育的特征。微裂縫的傾向為北東東向，走向為北北西—南南東向，傾角以中等角度為主。下部層段高導縫的傾向為南西向，走向為北東—南西向，傾角以中等角度為主；中下部層段高導縫的傾向為南東東和北北西向為主，走向為北東東—南西西向和近南北向，傾角以中高角度為主；中上部層段高導縫的傾向為北西向和北東東向，走向為北東—南向和北北西—南南東向，傾角以中等角度為主；上部地層以北西西向為主，走向為近南北向為主，傾角變化范圍較大，以中等角度為主。

LTX3 井成像測井裂縫特征：網狀縫和成組縫、高導縫和微裂縫均可見成組發育的特征，高導縫角度較高，微裂縫角度較低。高導縫的產狀自下而上具有一定的變化，由下部的北西—南東向逐漸過渡到上部的北北東—南南西向。3226～3450m 共發育143 條高導縫和83條微裂縫，高導縫和微裂縫的產狀比較穩定，傾向以南東東向為主，走向為北北東—南南西向；3450～3732m 共發育71 條高導縫和104 條微裂縫，高導縫和微裂縫的產狀比較穩定，傾向以南東向為主，走向為北東—南西向；3732～3905m 共發育90 條高導縫和100條微裂縫，高導縫和微裂縫的產狀變化較大，高導縫的走向以近東西向為優勢方向；3905～4117m 共發育60條高導縫和118條微裂縫，高導縫和微裂縫的產狀變化較大，高導縫的走向以近東西向為優勢方向。整體來看，3800m 以下裂縫寬度相對較大，主要分布在10～100μm。

4 基巖儲層類型

根據上述分析研究，通過23口井巖芯觀察、226塊鑄體薄片及3口井成像測井資料，將基巖儲層類型細分為孔隙—裂縫型、裂縫—孔洞型及裂縫型。其中，孔隙—裂縫型儲層發育在風化殼內，厚度大；裂縫—孔洞型儲層發育在構造角礫巖中，物性好，但分布局限；裂縫型儲層在風化殼和基巖內幕中均有發育（圖3）。

圖3 儲層類型分類圖

孔隙—裂縫型儲層主要分布在風化殼的風化淋濾層中。巖芯觀察以構造裂縫為主，成像測井顯示裂縫發育程度較高，主要發育高導縫和微裂縫，產狀縱向上有變化，裂縫密度大于5條/m。局部發育半充填裂縫，裂縫處見方解石脈。局部發育碎裂粒間孔，長石晶內溶孔，發育程度較差，大小不等。孔隙度一般為0.3%～4.8%，平均0.7%；滲透率為0.004～5.81mD，物性好，厚度大，一般為6.2～36.2m，是基巖潛山最有利的儲層類型。

裂縫—孔洞型儲層主要分布在內幕儲層中。裂縫密度一般20 條/m，最長可達150mm，縫寬最寬為3mm；發育溶孔，溶孔直徑達厘米級，基質孔隙度0.9%～4.3%，平均2.2%，滲透率0.09～14.39mD，物性相對較好，是內幕重點尋找的儲層。

裂縫型儲層分布較廣，在風化殼裂縫層和基巖內幕中均有發育。風化殼的裂縫層裂縫發育，裂縫密度大于1.4條/m，沿縫具有溶蝕特征，局部見粗大構造縫且被完全充填，孔隙發育差，孔隙度一般為0.2%～2.2%，平均0.6%；滲透率為0.01～0.54mD；當裂縫開啟并且為延伸較遠時，成像測井圖像顯示低阻、低反射幅度暗色條紋。內幕的裂縫主要為構造縫，裂縫密度大于1.3 條/m，未見溶蝕特征，孔隙度一般為0.1%～2.0%，平均0.5%；滲透率為0.01～0.16mD。整體上風化殼裂縫好于內幕裂縫。

5 結論

（1）中央古隆起帶基巖分為風化殼和內幕兩套儲層，其中風化殼縱向上可細分為風化堆積層、風化淋濾層和裂縫層。

（2）裂縫是重要的儲集空間和油氣運移通道，裂縫類型包括高導縫、高阻縫、網狀縫、微裂縫。

（3）發育孔隙—裂縫型、裂縫—孔洞型和裂縫型3種儲層，風化淋濾層是中央古隆起帶產氣的主要層段，儲層類型以孔隙—裂縫型為主；內幕儲層類型包括裂縫—孔洞型及裂縫型，其中裂縫—孔洞型是主要的勘探潛力對象。