渤海西南部變質巖潛山構造應力區劃分及裂縫評價

王理榮，張言開(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452)

0 引言

裂縫是變質巖潛山的重要儲集空間類型，主要是由于構造運動形成的，而構造應力的釋放為裂縫的形成提供了有利的地質動力條件[1-3]。變質巖潛山受多期構造作用的疊加改造及風化淋濾等作用的綜合影響，往往形成復雜的儲集空間[4-5]，儲層分類評價難度大。近年來，在渤海發現的大型凝析氣田渤中19-6已在成藏要素匹配關系、凝析油氣成因、儲層發育模式等方面作了大量研究[6-11]。但如何根據多尺度資料對潛山裂縫儲層進行評價分類，以指導后期氣田開發的井網部署少有研究。本文利用地震、鉆井、測井、成像、測試等資料，通過對區域構造應力場研究及劃分，對不同區域變質巖潛山儲層發育特征、裂縫參數分布及測試產能差異開展綜合研究的基礎上，進行儲層綜合分類與評價，以此為氣田整體開發井位部署提供指導。

1 地質背景

研究區主體為渤中19-6構造，處于渤中凹陷西南部深層近南北向展布的構造脊上，整體呈現為復雜斷塊構造與孔低滲特征，地質情況如圖1所示。

圖1 渤中19-6新太古界潛山地層綜合柱狀圖

該區中構造作用對該區裂縫的形成和發育起主要控制作用。受構造及風化淋濾作用的控制，變質巖潛山縱向上可劃分為風化帶和內幕帶，風化帶地層主要發育裂縫性儲層，其厚度發育為200～350 m。頂部約80 m處主要以裂縫-孔隙型儲層為主，風化帶中下部主要以裂縫儲層為主，由風化帶向內幕帶逐漸過渡為致密基巖。

2 構造應力場剖析及劃分

2.1 構造應力場剖析

構造應力場包括古構造應力場和現今構造應力場，渤中19-6構造經歷了多期構造演化，主要表現為印支、燕山、喜山三大構造期次[12-14]，其中印支的早期構造應力方向主要為南北向，同時產生東西向逆沖斷層及裂縫，印支晚期為北東-南西向擠壓，產生北西向逆沖斷層及裂縫；燕山期為北西-南東向擠壓，產生左旋走滑及北東向逆沖斷層及伴生縫；喜山期主要為南北向伸展拉張，區域產生構造負反轉，對早期擠壓逆沖斷層進行拉張，以及對早期形成的裂縫進一步改造。

2.2 構造應力區劃分

根據擠壓逆沖構造理論，工區構造應力區可劃分為逆沖前翼帶、轉折端、后翼帶及走滑區，如圖2所示。其中，轉折端及走滑區擠壓應力強，地層較破碎，地震相均為蠕蟲狀雜亂反射；轉折段區域鉆井揭示裂縫儲層厚度為100～227 m；走滑區鉆井揭示裂縫儲層厚度為95～192 m；前、后翼帶擠壓應力較弱，地震相連續平行反射，儲層厚度較薄，為25～87 m。

圖2 研究區地震剖面圖

3 儲層分類評價

3.1 儲層厚度及凈毛比評價

基于常規測井、成像測井等資料，可確定潛山有效厚度的下限。其中，儲層凈毛比反映了儲層的發育程度，凈毛比越大，儲層越發育。轉折端構造應力場最強，儲層厚度和凈毛比最大，單井平均儲層厚度為100～227 m，單井平均凈毛比為50%～83%；走滑區構造應力場次之；前翼帶和后翼帶構造應力場較弱，如圖3所示。

圖3 渤海西南部變質巖潛山氣層厚度對比圖

3.2 裂縫參數評價

裂縫線密度是指單位長度內的裂縫條數，其值越大，一般代表儲層越發育[1,15-16]。裂縫密度大小主要受構造因素的影響，研究區構造轉折端單井平均裂縫線密度為2.2～5.7 條/m，走滑區單井平均2.3～2.4條/m，前翼帶單井平均1.7～3.8 條/m，后翼帶單井平均2.6～4.3 條/m，如圖4所示。本次引入裂縫開度反映裂縫的充填情況和有效性強弱[15-16]。裂縫開度越大，裂縫越連續，說明潛山儲層有效性和連通性更強。

圖4 渤海西南部變質巖潛山的裂縫參數對比圖

其中，成像測井中裂縫縱向幅值越大，代表裂縫傾角越大，相反則傾角越小。研究區構造轉折端單井平均裂縫傾角為42°～63°，走滑區單井平均43°～53°，前翼帶和后翼帶單井平均38°～53°。

3.3 儲層物性和產能評價

本文引入裂儲比(即裂縫孔隙度與總孔隙度的比值)輔助進行儲層物性評價，其中單井平均裂儲比為0.06。當以無阻流量作為產能評價指標時表明，應力場較強的構造轉折端和走滑區無阻流量也較大，范圍為17×104～160×104m3/d，而應力場較弱的前翼和后翼帶無阻流量較小，范圍為7×104～15×104m3/d[17]。

3.4 儲層綜合分類

根據儲層厚度、凈毛比、裂縫參數、儲層物性和產能的綜合評價結果，對研究區潛山儲層類型進行了劃分，如表1所示。Ⅰ類儲層整體處于應力場最強的構造轉折端，儲層厚度、凈毛比和裂縫密度、開度、傾角最大，裂縫主要受印支期影響為主，儲層物性最好；Ⅱ類儲層整體處于應力場較強的走滑區，儲層厚度、凈毛比及裂縫密度、開度、傾角次之；Ⅲ類和Ⅳ類儲層分別位于后翼帶和前翼帶，構造應力場較弱，儲層及裂縫發育程度均較差。

表1 渤海西南部變質巖儲層綜合分類表

4 結語

(1)渤中19-6經歷三期構造運動，根據斷層構造樣式解剖、井震分析，工區構造應力區可劃分為逆沖前翼帶、轉折端、后翼帶及走滑區。造縫能力大小順序為轉折端體系＞走滑體系＞前翼、后翼體系。

(2)基于儲層厚度、凈毛比、裂縫密度、裂縫開度、儲層物性及測試產能結果綜合分析與評價，表明渤中19-6凝析氣藏潛山儲層可劃分為四大類，I類主要處于構造轉折端，擠壓應力最強，裂縫發育最強，測試產量高；Ⅱ類主要處于構造走滑區，擠壓應力中等，裂縫發育中等，測試產量中等；Ⅲ、Ⅳ類分別處于后翼帶、前翼帶，擠壓應力最弱，裂縫發育最差，測試產量低。