李廣龍，王雙龍，施淳元，齊 鴻

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300459)

從渤海首個(gè)變質(zhì)巖潛山油藏——錦州南油田的成功開發(fā)到蓬萊9-1、渤中19-6大型潛山油氣田的成功勘探，古潛山油氣藏逐漸成為渤海油田儲(chǔ)量和產(chǎn)量的重要增長(zhǎng)點(diǎn)[1-4]。裂縫是潛山油氣藏的主要儲(chǔ)集空間，也是流體的重要滲流通道[5-6]，因此這類油氣藏的核心問題在于裂縫，裂縫發(fā)育的基礎(chǔ)是巖性，因而較全面地開展?jié)撋綆r性特征及空間展布規(guī)律、巖性對(duì)裂縫儲(chǔ)層的影響等研究，有助于進(jìn)一步提升勘探開發(fā)效果。前人對(duì)錦州南油田變質(zhì)巖巖性開展過大量研究，主要集中在巖性特征、常規(guī)測(cè)井響應(yīng)特征以及四性關(guān)系等方面[7-8]，但受巖心取樣數(shù)量及測(cè)井工具等的限制，僅識(shí)別出片麻巖、混合花崗巖以及少量的巖漿巖，但隨著后期巖心取樣增多以及成像測(cè)井、元素俘獲測(cè)井(ECS)等測(cè)井儀器的應(yīng)用，又識(shí)別出混合片麻巖、注入混合巖、構(gòu)造角礫巖等多種巖性；但目前這些巖性對(duì)儲(chǔ)集性能的影響及其空間分布規(guī)律的認(rèn)識(shí)仍不清楚。

本文以錦州南變質(zhì)巖潛山油藏地質(zhì)認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)，將巖心、薄片資料與常規(guī)測(cè)井、元素俘獲測(cè)井(ECS)及成像測(cè)井相結(jié)合，開展變質(zhì)巖潛山巖性測(cè)井識(shí)別，總結(jié)變質(zhì)巖測(cè)井響應(yīng)特征，建立巖性識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，全面研究變質(zhì)巖空間展布特征，為其他相似潛山油氣藏提供借鑒。

1 巖性測(cè)井響應(yīng)特征

根據(jù)研究區(qū)太古界潛山9口井巖心和巖屑觀察、144塊薄片鑒定、16口井成像測(cè)井、9口井元素俘獲測(cè)井(ECS)及前人實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果等資料的研究[7-9]，可知錦州南太古界潛山巖性復(fù)雜，主要由變質(zhì)巖和巖漿巖組成。變質(zhì)巖以區(qū)域變質(zhì)巖、混合變質(zhì)巖和上述巖類受構(gòu)造作用改造而成的動(dòng)力變質(zhì)巖三大巖類為主，并進(jìn)一步細(xì)分為8種，最常見的變質(zhì)巖為片麻巖、混合片麻巖、構(gòu)造角礫巖等；巖漿巖為晚期侵入體，以中性或基性侵入巖為主，最常見的巖漿巖為閃長(zhǎng)玢巖和輝綠巖，且多沿著變質(zhì)巖的斷層和裂縫形成巖脈。

1.1 巖性測(cè)井響應(yīng)特征

巖性識(shí)別研究的第一步是建立區(qū)內(nèi)特定巖性對(duì)各類測(cè)井參數(shù)的響應(yīng)關(guān)系。造巖礦物的差異造就變質(zhì)巖潛山巖性的變化，從而影響測(cè)井響應(yīng)特征，基于上述多種手段識(shí)別出的巖石類型及其礦物成分特征，與常規(guī)測(cè)井參數(shù)建立對(duì)應(yīng)關(guān)系[10-12]。已有研究表明[13]，核測(cè)井系列(自然伽馬(GR)、中子(CN)、密度(DEN)測(cè)井)對(duì)于變質(zhì)巖的識(shí)別更為有效。本次研究通過對(duì)研究區(qū)常規(guī)測(cè)井、元素俘獲測(cè)井(ECS)及成像測(cè)井資料進(jìn)行分析，總結(jié)研究區(qū)主要巖性測(cè)井響應(yīng)特征(圖1)。

圖1 錦州南油田變質(zhì)巖潛山巖性測(cè)井特征識(shí)別圖版

1.1.1 區(qū)域變質(zhì)巖類

研究區(qū)的區(qū)域變質(zhì)巖主要為二長(zhǎng)片麻巖或斜長(zhǎng)片麻巖，根據(jù)黑云母、角閃石等礦物含量的不同可進(jìn)一步細(xì)分為黑云斜長(zhǎng)片麻巖、角閃斜長(zhǎng)片麻巖、黑云二長(zhǎng)片麻巖、角閃黑云二長(zhǎng)片麻巖等，粒度主要以中粗粒、中粒為主。常規(guī)測(cè)井曲線具有高自然伽馬的特征，自然伽馬曲線多為微鋸齒狀，值為110～231 API；中子-密度曲線多呈“絞合狀”，或少見微偏“正相交”(正相交為中子曲線在密度曲線右側(cè)，負(fù)相交為中子曲線在密度曲線左側(cè))，密度隨著暗色礦物含量增大而增大，密度為2.46～2.63 g/cm3，中子值為2.5%～15.7%。元素俘獲測(cè)井(ECS)表現(xiàn)為硅含量較高，鐵、鋁含量較低的特征。高分辨率隨鉆電阻率成像測(cè)井(GVR)電阻率靜態(tài)圖像呈暗黃-黃色，裂縫較發(fā)育。

1.1.2 混合巖類

(1)混合花崗巖：混合花崗巖是混合巖化作用最強(qiáng)烈的巖石[14]，區(qū)內(nèi)混合花崗巖主要為二長(zhǎng)混合花崗巖和斜長(zhǎng)混合花崗巖。常規(guī)測(cè)井曲線中，二長(zhǎng)混合花崗巖呈中-高自然伽馬，自然伽馬曲線呈鋸齒狀，值為86～120 API，中子-密度曲線多為“正相交”，中子值為3.3%～6.9%，密度為2.51～2.60 g/cm3；斜長(zhǎng)混合花崗巖呈中-低自然伽馬，自然伽馬曲線呈鋸齒狀，值為55～78 API，中子-密度曲線呈“絞合狀”或“正相交”，中子值為3.6%～7.5%，密度值為2.51～2.61 g/cm3。元素俘獲測(cè)井(ECS)中，二長(zhǎng)混合花崗巖表現(xiàn)為高硅、高鉀、中高鈦、高釓、低鐵特征，斜長(zhǎng)混合花崗巖表現(xiàn)為高硅、低鐵、低鈦、低鉀、低釓特征。GVR電阻率靜態(tài)圖像中，二長(zhǎng)混合花崗巖呈暗黃-黃色，巖石較均一，塊狀結(jié)構(gòu)，裂縫、溶蝕孔隙較發(fā)育；斜長(zhǎng)混合花崗巖呈黃褐-亮黃色，塊狀構(gòu)造，局部可見到片麻構(gòu)造，裂縫較發(fā)育。

(2)混合片麻巖：區(qū)內(nèi)混合片麻巖常規(guī)測(cè)井曲線呈中自然伽馬，自然伽馬曲線呈微鋸齒狀，值為75～111 API，中子-密度曲線多呈“絞合狀”，中子值為4.0%～11.4%，密度為2.47～2.63 g/cm3。元素俘獲測(cè)井(ECS)表現(xiàn)為低硅、高鐵、高鈦、中高釓特征。GVR電阻率靜態(tài)圖像呈暗黃-黃色，暗色礦物定向排列形成的片麻理較發(fā)育，裂縫、溶蝕孔較發(fā)育。

(3)注入混合巖：注入混合巖非均質(zhì)性強(qiáng)，其混合程度較弱，新生脈體含量少于50%。常規(guī)測(cè)井曲線表現(xiàn)為中-高自然伽馬，中-高密度的特征。其中，自然伽馬曲線呈鋸齒狀，值為104～171 API；中子-密度曲線呈“負(fù)相交”，中子值為6.7%～10.4%，密度為2.52～2.71 g/cm3。GVR電阻率靜態(tài)圖像中基體和脈體界線清晰。

1.1.3 動(dòng)力變質(zhì)巖

研究區(qū)動(dòng)力變質(zhì)巖主要為構(gòu)造角礫巖和碎裂巖，少見糜棱巖。構(gòu)造角礫巖和碎裂巖往往發(fā)育在斷層破碎帶附近，常規(guī)測(cè)井曲線表現(xiàn)為電阻率曲線和密度曲線均降低，而中子曲線升高，從而形成向左“凹”狀；中子-密度曲線呈“正相交”，曲線值往往與巖性和破碎程度有關(guān)；研究區(qū)構(gòu)造角礫巖深側(cè)向電阻率值為22.5～117.4 Ω·m，中子值為6.4%～13.4%，密度為2.44～2.54 g/cm3。構(gòu)造角礫巖在GVR電阻率靜態(tài)圖中特征明顯，為黃-棕褐色，巖石呈破碎狀，碎塊大小混雜，排列紊亂。

1.1.4 侵入巖

研究區(qū)侵入巖主要為輝綠巖和閃長(zhǎng)玢巖。常規(guī)測(cè)井曲線中，輝綠巖具有低自然伽馬、高密度、高中子的特征，閃長(zhǎng)玢巖具有中-低自然伽馬，中-高中子、高密度的特征，這兩類巖石密度和中子曲線呈現(xiàn)大幅“負(fù)相交”，易于識(shí)別。輝綠巖自然伽馬值為86～110 API，中子值為20.5%～22.7%，密度為2.72～2.81 g/cm3；閃長(zhǎng)玢巖自然伽馬值為77～94 API，中子值為15.4%～19.1%，密度為2.43～2.55 g/cm3。元素俘獲測(cè)井(ECS)具有低硅、高鐵、高鈦、低鉀特征。GVR電阻率靜態(tài)圖像中，輝綠巖呈暗黃-黑色，巖石較均一，與周邊的變質(zhì)巖具有明顯邊界；閃長(zhǎng)玢巖具有兩種特征：一種為低電阻率，中低密度，靜態(tài)圖像顏色呈褐色，動(dòng)態(tài)圖像呈塊狀，推測(cè)此段閃長(zhǎng)玢巖綠泥石化嚴(yán)重，雖然計(jì)算孔隙度較大，但多為束縛孔隙；另一種為高電阻率，高密度，靜態(tài)圖像顏色為黃色，動(dòng)態(tài)圖像呈塊狀，為致密閃長(zhǎng)玢巖，物性差。

1.2 巖性識(shí)別

交會(huì)圖是目前較為常用的一種區(qū)分復(fù)雜巖性的方法，通過采用兩種或者多種測(cè)井響應(yīng)參數(shù)直觀展示各類巖石關(guān)鍵測(cè)井參數(shù)的變化，給出不同巖性的測(cè)井響應(yīng)區(qū)域，進(jìn)而區(qū)分不同的巖性[15-17]。目前應(yīng)用較多的有自然伽馬-密度、自然伽馬-光電吸收截面指數(shù)、自然伽馬-中子、密度-中子等交會(huì)圖，不同類型的交會(huì)圖在巖性識(shí)別方面有其特定的優(yōu)勢(shì)和局限性。

本次根據(jù)測(cè)井資料錄取情況和研究區(qū)變質(zhì)巖類型采用自然伽馬-中子、自然伽馬-密度、密度-中子三種交會(huì)圖(圖2)。分析發(fā)現(xiàn)，自然伽馬-中子、自然伽馬-密度兩種交會(huì)圖配合使用能較好地區(qū)別多種巖性，密度-中子交會(huì)圖能較好地區(qū)別二長(zhǎng)混合花崗巖和混合片麻巖，二長(zhǎng)片麻巖和斜長(zhǎng)片麻巖各項(xiàng)測(cè)井參數(shù)特征相似，不易區(qū)分。

圖2 變質(zhì)巖巖性測(cè)井交會(huì)圖

2 巖性與儲(chǔ)集性能的關(guān)系

2.1 巖石類型對(duì)儲(chǔ)集性能的影響

巖性和構(gòu)造作用是儲(chǔ)集空間形成與保存的核心控制因素[18]，本文重點(diǎn)開展巖性因素對(duì)儲(chǔ)集性能的影響分析?；趲r心和成像測(cè)井資料，為保證在相同構(gòu)造應(yīng)力條件下，分析不同巖性對(duì)裂縫的影響程度，選取同一口井相鄰的兩種巖性并統(tǒng)計(jì)其宏觀裂縫發(fā)育情況，經(jīng)過多次不同巖性的兩兩對(duì)比可在一定程度上反映不同巖石類型對(duì)裂縫發(fā)育程度的影響。

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，變質(zhì)巖裂縫密度明顯大于巖漿巖(輝綠巖、閃長(zhǎng)玢巖)；變質(zhì)巖中注入混合巖裂縫密度最小，其次為片麻巖和混合片麻巖，混合花崗巖裂縫密度最大(圖3)。

圖3 主要巖性裂縫密度對(duì)比

2.2 暗色礦物對(duì)儲(chǔ)集性能的影響

變質(zhì)巖主要由淺色礦物和暗色礦物組成，其裂縫發(fā)育程度遵循“優(yōu)勢(shì)巖性”，即暗色礦物含量越多，裂縫越不發(fā)育[19-21]。這是由于暗色礦物相對(duì)淺色礦物塑性更強(qiáng)，脆性更弱，抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度均較大，在較大構(gòu)造應(yīng)力時(shí)易發(fā)生塑性變形而不易產(chǎn)生裂縫。

通過對(duì)研究區(qū)8口井32個(gè)薄片中暗色礦物(黑云母和角閃石)統(tǒng)計(jì)，總結(jié)5類主要巖性中暗色礦物含量變化情況(圖4)：巖漿巖(輝綠巖)中暗色礦物含量明顯高于變質(zhì)巖；在變質(zhì)巖中，注入混合巖暗色礦物含量最高，片麻巖暗色礦物含量其次，混合片麻巖和混合花崗巖隨著混合巖化作用增強(qiáng)暗色礦物含量減少。同時(shí)建立13組變質(zhì)巖巖心空氣孔隙度與暗色礦物含量關(guān)系，暗色礦物和孔隙度呈明顯負(fù)相關(guān)(圖5)，進(jìn)一步表明暗色礦物含量越高，變質(zhì)巖儲(chǔ)集性能越差。

圖4 主要巖性暗色礦物含量

圖5 暗色礦物含量與孔隙度關(guān)系

2.3 巖性演化對(duì)儲(chǔ)集性能的影響

基于變質(zhì)巖成因理論[22]，以錦州南油田變質(zhì)巖潛山為例，對(duì)該區(qū)變質(zhì)巖演化過程進(jìn)行總結(jié)，以尋找優(yōu)勢(shì)巖性儲(chǔ)層。

變質(zhì)巖是原巖經(jīng)變質(zhì)作用轉(zhuǎn)化而成的巖石，錦州南油田結(jié)晶基底屬于遼東型鞍山群，其原巖主要為早期沉積巖[23]。隨著早期巖漿活動(dòng)或區(qū)域構(gòu)造作用發(fā)生區(qū)域變質(zhì)作用，研究區(qū)早期原巖變質(zhì)成區(qū)域性片麻巖，為研究區(qū)主體巖性；地殼深部的區(qū)域變質(zhì)作用會(huì)進(jìn)一步發(fā)展為區(qū)域混合巖化作用，越接近地殼深部，巖漿熱流混合巖化作用越強(qiáng)，潛山由表及里初步形成了片麻巖、混合片麻巖以及混合花崗巖這種“似層狀”巖性分布模式，在混合巖化作用強(qiáng)烈的區(qū)域，片麻巖甚至全部轉(zhuǎn)化成混合片麻巖或者混合花崗巖；同時(shí)，錦州南潛山受印支運(yùn)動(dòng)、燕山運(yùn)動(dòng)等強(qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，生成遼西1號(hào)和遼西2號(hào)大斷層，形成錦州南潛山初步地貌特征[24]，沿著大斷層上升的巖漿熱流亦導(dǎo)致斷層附近發(fā)生混合巖化作用，形成混合片麻巖或混合花崗巖，往往構(gòu)造作用越強(qiáng)的區(qū)域這種混合巖化作用越強(qiáng)。在研究區(qū)變質(zhì)巖潛山形成的后期，潛山構(gòu)造低部位受后期巖漿巖侵入發(fā)生邊緣混合巖化作用，潛山構(gòu)造低部位生成注入混合巖。結(jié)合注入混合巖平面分布規(guī)律，可推測(cè)后期巖漿巖由研究區(qū)北東方向侵入，甚至有可能沿著遼西2號(hào)斷層左側(cè)的深谷流至2井區(qū)與7井區(qū)南部，同時(shí)后期巖漿巖沿著大的斷層或者裂縫形成巖漿巖巖脈。

綜上所述，基于對(duì)研究區(qū)巖石類型、暗色礦物含量及巖性演化分析，建立了錦州南油田變質(zhì)巖潛山優(yōu)勢(shì)巖性序列，由好到差依次為混合花崗巖、混合片麻巖、片麻巖、注入混合巖、閃長(zhǎng)玢巖/輝綠巖。統(tǒng)計(jì)中也發(fā)現(xiàn)，混合花崗巖、混合片麻巖以及片麻巖裂縫均較發(fā)育，雖也有一定的差別，但差別不大，裂縫發(fā)育情況明顯好于后三種巖性。

3 潛山儲(chǔ)層展布特征

3.1 垂向展布

基于上述變質(zhì)巖和巖漿巖測(cè)井響應(yīng)特征，結(jié)合地震、錄井及鑄體薄片等資料，對(duì)錦州南地區(qū)40余口變質(zhì)巖潛山鉆井的巖性進(jìn)行劃分，總結(jié)了區(qū)內(nèi)潛山各種巖性儲(chǔ)層的垂向展布特征，即錦州南潛山裂縫帶巖性由表及里大致可分為片麻巖帶、混合片麻巖帶及混合花崗巖帶，巖漿巖則以不同厚度夾雜在這三種巖性帶之中，構(gòu)造角礫巖往往在斷層附近較為發(fā)育，注入混合巖則多發(fā)育于潛山構(gòu)造低部位邊部(圖6)。但并非所有井/井區(qū)各種巖性均發(fā)育，有的井甚至只鉆遇一種巖性，其巖性縱向分布與構(gòu)造位置緊密相關(guān)。

圖6 研究區(qū)變質(zhì)巖潛山裂縫帶巖性剖面

3.2 平面展布

綜合巖心、薄片以及測(cè)井等資料，統(tǒng)計(jì)研究區(qū)不同巖性平面展布情況，繪制相應(yīng)圖件(圖7)，并對(duì)平面展布特征進(jìn)行總結(jié)。

圖7 研究區(qū)潛山巖性平面分布

片麻巖為研究區(qū)分布范圍最廣的巖性，主要分布在2井區(qū)、7井區(qū)及4D井區(qū)，斷裂系統(tǒng)較為發(fā)育，是目前油氣分布的主要區(qū)域，儲(chǔ)量占整個(gè)錦州南潛山油田的60%以上，該巖性區(qū)的開發(fā)井產(chǎn)能較高，初期平均日產(chǎn)能約為500 m3；混合片麻巖主要分布在1井區(qū)與8井區(qū)，主要位于整個(gè)潛山構(gòu)造的最高部位，其斷裂系統(tǒng)也最為發(fā)育，該巖性區(qū)的開發(fā)井產(chǎn)能也較高，初期平均日產(chǎn)能約為300 m3；混合花崗巖主要位于遼西1號(hào)斷層和遼西2號(hào)斷層上升盤一側(cè)；注入混合巖在研究區(qū)則主要分布在遼西2號(hào)斷層下降盤一側(cè)或潛山構(gòu)造低部位的邊部，該區(qū)域的生產(chǎn)井產(chǎn)能較差，注水井的注水能力也較差，表明裂縫不發(fā)育。

4 結(jié)論

(1)變質(zhì)巖潛山巖性復(fù)雜，識(shí)別困難，需通過巖心、薄片資料進(jìn)行識(shí)別，但海上油氣田取心受成本限制，巖心資料較少。通過總結(jié)變質(zhì)巖“常規(guī)測(cè)井+元素俘獲測(cè)井+成像測(cè)井”的響應(yīng)特征，為識(shí)別變質(zhì)巖巖性及優(yōu)勢(shì)巖性提供一定的參考。

(2)巖石類型及暗色礦物含量對(duì)研究區(qū)變質(zhì)巖裂縫儲(chǔ)層形成具有控制作用，結(jié)合研究區(qū)遼東型鞍山群變質(zhì)巖演化特征分析，建立了錦州南油田變質(zhì)巖潛山優(yōu)勢(shì)巖性序列，由好到差依次為混合花崗巖、混合片麻巖、片麻巖、注入混合巖、閃長(zhǎng)玢巖/輝綠巖。

(3)錦州南油田變質(zhì)巖儲(chǔ)層巖性空間分布不均勻。垂向上呈“似層狀”分布，由表及里可大致分為片麻巖帶、混合片麻巖帶及混合花崗巖帶，但變質(zhì)作用不均一，有些巖性在垂向上可能未發(fā)育；平面上呈分區(qū)性分布。在開發(fā)生產(chǎn)中，應(yīng)盡量避開注入混合巖、侵入巖等發(fā)育區(qū)域。