渤海海域蓬莱9-1花岗岩潜山大型油气田储层发育特征与主控因素.pdf

第 3 6卷第 2期 天然气北 O I L＆G A S G E 0 L 0 G Y 2 0 1 5年 4月 文章编号 0 2 5 3 9 9 8 5 2 0 1 5 0 2 0 2 6 2 0 9 d o i 1 0 ． 1 1 7 4 3 ／ o g g 2 0 1 5 0 2 1 1 渤海海域 蓬莱 91花 岗岩 潜 山大型 油气 田储层发育特征与主控 因素 王 昕 ， 周心 怀 ， 徐国 胜 ， 刘朋 波 ， 高 坤顺 ， 官 大勇 [ 1 ． 中海石油 中国 有限公司 天津分公司， 天津 3 13 0 4 5 2 ； 2 ． 成都理工大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室， 四川 成都 6 1 0 0 5 9 ] 摘要 蓬莱91油田是近年来中国近海首次发现的一个以中生代花 岗岩潜 山风化壳为储层的大型油气田。在花岗岩潜山这个新的 勘探领域， 储层特征及储层形成机理条件是制约高效勘探的关键。通过镜下薄片鉴定、 扫描电镜分析、 矿物x一衍射分析、 岩心与岩 屑录井、 测井曲线等资料综合分析， 认为由表及里随着风化淋滤作用的逐渐减弱， 蓬莱 91花 岗岩潜山可以划分为土壤带、 砂 一砾 质风化带、 裂缝带和基岩带， 储集空间由孔隙型一裂缝 一孔隙型一孔隙一裂缝型一裂缝型呈现有规律的变化。花岗岩潜山储层发 育主要受表生岩溶作用、 有机酸溶蚀作用、 构造变形作用及微古地貌作用共同控制。这个认识对中国燕山期侵入的花岗岩潜山风 化壳油气勘探开发具有借鉴意义。 关键词 风化壳； 花岗岩潜山； 燕山期； 蓬莱91油田； 渤海海域 中图分类号 T E 1 2 2 ． 2 文献标识 码 A Cha r a c t e r i s t i c s a nd c o n t r o l l i ng f a c t o r s o f r e s e r v o i r s i n Pe ng l a i 9 - 1 l a r g e s c a l e o i l fie l d i n bur i e d g r a n i t e h i l l s ，Bo h a i S e a W a ng Xi n ， Zh o u Xi n h u a i ， Xu Gu o s h e n g ， L i u P e n g b o ， Ga o Ku ns h u n ， Gu a n Da y o ng 1 ． T i a n j i n B r a n c h ， C NO O C， T i a n j i n 3 0 0 4 5 2 ， C h i n a ； 2 ． S t a t e K e y L a b o r a t o r y of O i l a n d G a s R e s e r v o i r G e o l o g y a n d E x p l o i t a t i o n E n g i n e e r i n g， C h e n g d u U n i v e r s i t y T e c h n o l o g y ， C h e n g d u ， S i c h u a n 6 1 0 0 5 9 ， C h i n a Abs t r a c t P e n g l a i 9- 1 o i l f i e l d h a s b e e n t h e fir s t l a r g e ． s c a l e fie l d f o u nd i n we a t h e r i n g c r u s t r e s e r v o i r s o f t h e Me s o z o i c b u t i e d g r a ni t e h i l l s i n c o a s t wa t e r s o f Ch i n a i n r e c e n t y e a r s ． I n t hi s b r a n d n e w a r e a o f e x p l o r a t i o n．r e s e r vo i r c h a r a c t e r i z a t i o n a n d i t s f o r mi n g me c h a n i s m a r e c o n s i d e r e d e s s e n t i a l f o r e f f i c i e n t a n d s u c c e s s f u l e x p l o r a t i o n． Th i n s e c t i o n ．S EM ． a n d c l a v mi n e r a l X- d i f f r a c t i o n a n a l y s e s we r e c o mbi ne d wi t h l o g g i n g d a t a t o p r o v i d e i n s i g h t i n t o u n c e r t a i n t i e s o f t he a r e a ． Th e r e s u hs s h o w t h a t t h e b u r i e d g r a n i t e h i l l s c a n b e d i v i de d i n t o s o i l z o n e， s a nd ． c o n g l o me r a t e we a t he r i ng z o n e ，f ra c t u r e z o n e a nd ba s e r o c k z o n e， a n d r e s e r v o i r i n g s pa c e i n t h e m c h a n g e s i n a r e g u l a r p a t t e r n fro m p o r e t o fra c t u r e - p o r e ，p o r e f r a c t u r e a nd fra c t ur e， fro m t h e s u r f a c e t o t he c e n t e r a s we a t he r i ng a n d l e a c h i n g g r a d ua l l y we a k e n．Ho riz o n t a l l y， g r a n i t e r e s e rvo i r s a r e c o nt i nu o us l y a n d wi d e l y d i s t r i b u t e d a n d p a r a l l e l e d t o t he t o D o f t h e bu r i e d hi l l s ． Th i c k e r r e s e rvo i r s a r e ma i n l y d e v e l o p e d n e a r l a r g e ‘ s c a l e f a u l t s wi t h i n t e n s i v e a c t i v i t i e s a n d p a l e o g e o mo r ph i c s l o p e a r e a s ． Th e p a pe r p r o p o s e s t h a t t h e r e s e r v o i r s w e r e c o n t r o l l e d ma i n l y b y e p i g e n i c k a r s t i f i c a t i o n， o r g a n i c a c i d d i s s o l u t i o n， s t ruc t u r a l d e f o rm a t i o n a n d mi c r o ． p a l a e o g e o mo r ． p h o l o g y ． T h e s i g n i fi c a n c e o f t h e u n d e r s t a n d i n g ma y b e f e l t i n t h e f u t u r e e x p l o r a t i o n a n d d e v e l o p me n t o f o i l a n d g a s i n we a t h e rin g c u r s t r e s e rvo i r s o f b u r i e d g r a n i t e h i l l s i n t rud e d d u ring Ya n s h a n p e rio d． Ke y wo r ds we a t h e rin g c r us t ， b u r i e d g r a n i t e h i l l ， Ya n s h a n i a n， Pe n g l a i 9- 1 o i l f i e l d， Bo ha i S e a 渤海海域燕山期侵入的花 岗岩潜山有着极大 的勘 探潜力 ， 其中蓬莱 91油田是 目前 国内发现的最大花 岗岩潜山油藏， 钻探 1 9口井 ， 落实探 明石油地质储量 1 ． 8 4 X 1 0 m 。 目前世界上仅委 内瑞拉的拉帕滋油 田、 越南的白虎油 田等花岗岩潜山油藏可与之媲美 ． 5 ] 。 但该花岗岩潜 山岩性 、 储层孔 隙结构与储集物性、 储层 发育程度与主控因素较为复杂 ， 曾一度困扰潜 山勘探决 策。笔者通过分析花岗岩潜山油藏储层特征及控制因 素 ， 为类似花岗岩潜山勘探及后续开发提供参考。 区域地质概况 蓬莱 91油 田位于渤海湾海域庙西北凸起上 ， 被 富烃的渤 东 凹陷和庙 西北洼 夹持 图 1 ， 南 距蓬 莱 收稿 日期 2 0 1 4 0 1 1 7 ； 修订 日期 2 0 1 41 2 2 O 。 第一作者简介 王 昕 1 9 7 2 一 ， 男 ， 高级工程师 ， 石油地质 。E - ma i l w a n g x i n 5 c n o o c ． c o n． c n 。 基 金项 目 国家科技 重大专项 2 0 1 1 Z X 0 5 0 2 3 0 0 2 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 王昕， 等． 渤海海域蓬莱 91花岗岩潜山大型油气田储层发育特征与主控因素 2 6 7 化亚带内。而其 中的花岗岩岩块常具有花岗岩 的结构 特征 ， 在砾质花 岗岩块间常发育砾 间孑 L 。晶内溶孔 出 现在花岗岩块 内部遭受强烈蚀变的长石 内以及未蚀变 长石 中， 呈不规则状 图 5 d ， e ， 晶内溶孔亦偶见于石英 内， 呈串珠状分布。砾内的显微裂缝 主要见于长石矿物 晶体中 图5 f 。微裂缝一般形状不规则 ， 长度不等 ， 呈 弯曲线状 ， 有时可见被方解石、 硅质等物质充填。该带 中还普遍发育近于水平 的裂缝 ， 或成条带状微裂缝层 ， 其大多为岩体隆升或冷却过程 中所形成原生节理缝 。 3 ． 2 ． 3 裂缝 带储集空间特征 主要储集空间为裂缝和发育于裂缝附近的溶蚀孔 隙。裂缝的密度一般为 1～ 5 条／ m。裂缝带也有微 裂缝发育 ， 呈线条状。裂缝带 内亦可见 晶内溶孔 、 粒间 孔、 显微裂缝等 ， 但非 主要储集空间， 且 多发育于裂缝 破碎带内 图 5 g ， h 。 3 ． 2 ． 4 基岩带储集空间特征 主要为花岗岩新鲜 基岩 ， 基本上未受 到风化淋 滤 作用 的影响 ， 常见 的主要储 集空 间类型为裂缝 ， 偶见 孔 隙。 垂向上 ， 受 风 化 作 用 强 度 及 流 体 改 造 程 度 控 制 卜H J ， 各带储集空间类型总体上有着从孔 隙型 向裂 缝型过渡的渐变趋势。砂质风化带以孔隙型储集类 型 为主。其下的砾质风化带也 以孔隙型储集空 间为主要 类型 ， 但伴有少量裂缝 。再下部 的裂缝带 ， 微裂缝 占据 了储集空间类型的主导地位 ， 孑 L 隙型虽然发育 ， 已退居 次要 表 2 。 3 ． 3 风化壳储层物性特征 砂质风 化亚带 厚度最 薄 ， 平 均厚度 仅为 5 ． 6 m。 岩石孔隙度最大值为2 7 ． 3 ％， 最小值为 5 ． 2 ％， 平均为 1 9 ． 2 ％， 在各井中砂质风化带油气显示 良好 。 砾质风化亚带平均厚度为 1 8 ． 3 i n ， 同时也是在各 风化带 中储集空间最为发育的构造带 。对该带有 限的 表 2 蓬莱 9- 1 花 岗岩潜山风化带 一基岩带中的孔 一缝组合类型 Ta b e l 2 S t a t i s t i c s o f p o r e - f r a c t u r e c o mb i n a t i o n t y p e s i n we a t h e r i n g - b a s e r o c k o f P e n 9 - 1 b u r i e d g r a n i t e h i l l s 孔隙 度 数 据 统 计 分 析 可 知 ， 孔 隙 度 值 最 大 值 为 2 8 ． 7 ％， 最小值为 6 ． 1 ％， 其 中高于 1 5 ％的值 占3 6 ％。 某些井段 的渗透率尤其高 ， 超过 5 61 0 ～ m ， 在其微 裂缝发育处甚至高达 6 0 01 0 ～ m 。砾质风化带的 油气显示亦较好。 裂缝带厚度最大 ， 平均厚度达 到 6 7 ． 4 m。该带孔 隙度值 较 小， 各 井裂 缝 带 岩石 孔 隙度 最 大值 为 1 2 ． 8 ％， 最小值仅为 3 ． 8 ％， 绝 大多数值不超过 1 0 ％， 集 中于 6 ％左右。与裂缝带低孔 隙度对应 的是该带 的 基质岩心渗透率值也较低 ， 常不到 1 X 1 0 ～ m 。但在 局部层段渗透率有特高值 ， 与该带 以裂缝为主要储集 空间 ， 储层非均质性较强的特点相 吻合。裂缝带油气 显示也较好 ， 但弱于砂 一砾质风化带。 基岩带作为研究 区埋藏最深 ， 受风化作用影响最 小 ， 环境最稳定的岩石带 ， 其花岗岩侵人体未遭受较大 改造 j 。该带孔 隙度值绝大 多数 未能超过 1 0 ％ ， 最小值仅为 3 ％， 故研究 区基岩带储层发育较差 ， 同时 油气显示也差。 花岗岩风化壳各带储层物性在垂 向上有较强 的差 异性 。储层孔 隙度总体 区间为 03 0 ％， 各带孔 隙度 值越大 ， 说 明该带储 层物性越好 。砂质风化亚带 与砾 质风化亚带 中， 分布于 2 0 ％ ～ 3 0 ％区间的孔隙度值数 量远 比下部裂缝带和基 岩带多 ， 显示这两个风化壳带 的储层物性最好 ， 裂缝带也可视为有利储层 ， 而最底部 基岩带储层则发育较差 。 4 花岗岩潜山风化壳储层发育控制因素 通过普通薄片及铸体薄片观察 、 扫描 电子显微镜 等多种研究手段 ， 确定潜山风化壳储层 以次生储集 空 间为主。花岗岩储集空间的形成机制主要包括花岗岩 的表生岩溶作用、 有机酸溶蚀作用、 构造变形作用 、 微 古地貌作用 。花岗岩砂 一砾质风化带和裂缝带是有利 的储层发育带。 4 ． 1 表生岩溶作用 表生岩溶作用源于大气淡水有微弱的酸性 ， 因为 大气中的二氧化碳融人雨水 ， 形成弱碳酸， 与岩石 中的 碳酸钙矿物 以及硅酸盐 、 铝硅 酸盐 矿物发生溶解 、 水 解 、 水化作用 ， 生成伊利石 、 高岭石、 绿泥石 等粘土矿 物 ， 在矿物中产生溶蚀孔隙 ” J 。 总体来看 ， 垂 向上花岗岩潜 山由表及里各类矿物 的蚀变程度由强到弱。受裂缝发育的控制 ， 靠近底部 基岩带产生蚀变现象 ， 靠近裂缝发育处各类矿物可见 明显 的蚀变特征 ； 远离裂缝处 ， 蚀变程度 明显减弱 ， 过 渡为正常无蚀变的岩石 图6 。岩石 中矿物颗粒的粒 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 7 0 石 油 与 天 然 气 地 质 第 3 6卷 风化带、 砾质风化带 、 裂缝带 和基岩带。土壤带薄而发 育不全 ， 主力产油储层集中发育于砂质风化带、 砾质风 化带及裂缝带 。 2 花岗岩潜 山主要 以二长花 岗岩和花 岗闪长岩 为主 ， 含少量钾长花 岗岩 ， 它们侵位 于 中 一浅变质岩 中， 从而形成潜 山中心为酸性岩体 ， 四周为中 ～浅变质 岩 围绕 的岩浆侵人体。 3 花岗岩潜山风化壳储层主要发育次生溶蚀孔隙 和尺度不等的晶、 砾 内显裂缝和层 间微裂缝 ， 自砂质风 化带到砾质风化带再至裂缝带 ， 孔隙发育有逐渐减弱的 趋势 ， 裂缝作为主导储集空间具有逐渐增强的趋势。 4 花岗岩潜 山风化壳储层是原 有花岗岩潜 山受 表生岩溶作用、 有机酸溶蚀作用、 构造变形作用及微古 地貌作用综合影响形成的优质储层 。表生岩溶作用是 花岗岩潜 山风化壳次生孔隙形成的主导因素 ， 构造变 形作用是花岗岩潜山风化壳裂缝发育的主导因素。微 古地貌作用控制砂质风化带、 砾质风化带的厚度及分 布区域。 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6] [ 7 ] 参考文献 T rin h Xu a n Cu o n g， Wa r r e n J K． B ACH H0 F I EL D， A f r a c t u r e d g r a - 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T ri n i d a d a n d T o b a g o E n e r gy Re s o u r c e s Co n f e r e n c e， 2 0 1 0 95 39 6 4． 马龙 ， 刘全新， 张景廉 ， 等． 论基岩油气藏的勘探前景[ J ] ． 天然气 工业 ， 2 0 0 6 ， 2 6 1 8一l 1 ． Ma L o n g ， L i u Q u a n x i n ， Z h a n g J i n g l i a n ， e t a1． A d i s c u s s i o n o f e x p l o r a - t i o n p o t e n t i als o f b a s e m e n t h y d r o c a r b o n r e s e rvo i r [ J ] ． N a t u r al G a s I n d u s t r y ， 2 0 0 6， 2 6 1 81 1 ． 李欣 ， 闫伟鹏， 崔周旗 ， 等． 滨海湾盆地潜山油气藏勘探潜力与方 向[ J ] ． 石油实验地质 ， 2 0 1 2， 3 4 2 1 4 01 4 4 ． L i Xi n， Yan We i p e n g， Cu i Zh o u q i ， e t a 1 ．P r o s p e c t i n g p o t e n t i al a n d t a r g e t s o f b u r r i e d h i l l o il and g a s r e s e rvo i e s i n B o h a i B a y B a s i n [ J ] ． P e t r o l e u m G e o l o g y＆ E x p e r m e n t ， 2 0 1 2， 3 4 2 1 4 01 4 4 ． 谯汉生 ， 方朝亮 ， 牛嘉 玉， 等． 渤海 湾盆地 深层石油 地质 [ M] ． 北 京 石油工业出版社 ， 2 0 0 2 ． Q i a o Hans h e n g ， F a n g C h a o l i a n g ， Ni u J i a y u ， e t a1． P e t r o l e u m g e o l o g y o f d e e p h o ri z o n i n B o h a i w a n B a s i n [ M] ． B e r i n g P e t r o l e u m I n d u s t r y P r e s s ， 2 0 0 2． [ 8 ] 余一欣 ， 周心怀 ， 徐长贵 ， 等． 渤海 海域新生 代断裂发育特征 及形 成机制 [ J ] ． 石油 与天然气地质 ， 2 0 1 1 ， 3 2 2 2 7 3 2 8 0 ． Yu Yi x in， Zh o u Xi n h u a i ， Xu Ch a n g g u i ， e t a 1 ． Ch ara c t e r i s t i c s a n d for - ma t i o n me c h a n i s ms o f t h e Ce n o z o i c f a u l t s i n t h e B o h a i S e a wa t e rs [ J ] ． O i l ＆G a s G e o l o gy， 2 0 1 1 ， 3 2 2 2 7 32 8 0 ． [ 9 ] 黄镇 国． 中国南方红色风化壳 [ M] ． 北京 海洋出版社 ， 1 9 9 6 ． H u a n g z h e n g u o ． R e d r e s i d u u m i n S o u t h C h i n a [ M] ． B e ij i n g C h i n a Oc e a n P r e s s ， 1 9 9 6． [ 1 0] 杨洁． 华 南 沿 海 花 岗 岩 风化 壳 岩 土 工程 特 征 变 化 研究 [ D] ． 西安 西安科技 大学 ， 2 0 0 4 ． Ya n g J i e ． Va r i a t i o n o f g e o t e e h n i c al p r o p e i e s o f we a the r e d g r a ni t e i n S o u t h e a s t C h i n a [ D] ． X i ’ a n X i ’ a n U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h - n o l o gy ， 2 0 0 4． [ 1 1 ] D e w a n d e B， L a c h a s s a g n e P， Wy n s R， e t a1． A Ge n e r a l i z e d 3 - D g e o l o g i - c al a n d h y d r o g e o l o g i e al c o n c e p t ua l mo d e o f g r an i t e a q u i f e r s c o n t r o l l e d b y s i n g l e o r mu l t i p h a s e w e a t h e ri n g [ J ] ． J o u rnal o f H y d rol o gy， 2 0 0 6 ， 3 3 0 2 6 0 2 8 4 ． [ 1 2 ] R u x t o n B P ， B e r r y L ． We a t h e ri n g o f gra n i t e a n d a s s o c i a t e d e r o s i o n al f e r a t u r e s i n H o n g K o n g [ J ] ． B u l l e t i n o f The Geo l o g i c al S o c i e t y o f A - me d e a， 1 9 6 7， 68 1 2 8 31 2 9 2 ． [ 1 3 ] 张斌． 松辽盆地南部 张强凹 陷义县组火 山岩储层 特征及成 藏规 律 [ J ] ． 石油与天然气地质 ， 2 0 1 2， 3 4 4 5 0 8 5 1 6 ． Z h a n g B i n ． C h ara c t e ris t i c s a n d h y d r o c a r b o n a c c u mu l a t i o n p a t t e rns o f v o l c an i c r o c k s i n t h e Yi x i n F o r ma t i o n Z h a n g q i a n g d e p r e s s i o n， s o u t h e r n S o n g l i a o B a s i n [ J ] ． O i l ＆G as Ge o l o g y ， 2 0 1 3 ， 3 4 4 5 0 8- 5 1 6 ． [ 1 4 ] 高山林 ， 李学万 ， 宋柏荣 ． 辽河盆地 欧利坨子 地区火 山岩储集 空 问特征 [ J ] ． 石 油与天然气地质 ， 2 0 0 1 ， 2 2 2 1 7 41 7 7 ． Ga o S h a n l i n， L i Xu e wan ， S o n g Ba i r o n g ． F e a t u r e s o f v o l c an i c r o c k r e s e r v o i l s p a c e s i n o u l i t u o z i r e g i o n ， L i a o h e B a s i n [ J ] ． O i l G a s Geo l o gy， 2 0 0 1 ， 2 2 2 1 7 41 7 7 ． [ 1 5 ] 朱世发 ， 朱筱敏 ， 吴冬 ， 等． 准噶尔盆地西北缘下 二叠统油气储 层 中火山物质蚀变及 控制 因素 [ J ] ． 石油 与天 然气地 质 ， 2 0 1 4 ， 3 5 1 7 7 8 6 ． Z h u s h 曲 ， Z h u X i a o mi n， Wu Do n g， e t a1． A l t e r a t i o n o f v o l c a n i c s and it s c o n t r o l l i n g f a c t o r s i n t h e L o w e r P e r mi a n r e s e r v o i rs a t n o r t h we s t e r n ma r g i n o f J u n g g a r B asi n [ J ] ． O i l ＆G as G e o l o g y ， 2 0 1 4 ， 3 5 1 7 7 8 6 ． [ 1 6 ] 谭广 辉 ， 邱华标 ， 余腾孝 ， 等． 塔里木盆地玉北地 区奥陶系鹰 山组 油藏 成藏特征及 主控 因素 [ J ] ． 石油 与天然 地质 ， 2 0 1 4， 3 5 1 2 63 3 ． T a n G u a n h u i ， Q i u H u a b i a o ， Y u T e n g x i a o ， e t a1 ．C h ara c t e ri s t i c s and ma i n c o n t r o l l i n g f a c t o rs o f h y d r o c a r tho n a c c u mu l a t i o n i n Or d o v i c i a n Y i n g s h a n F o rma t i o n i n Y u b e i a r e a ， T a r i m B a s i n [ J ] ． O i l ＆G as Ge o l o gy， 2 0 1 4， 3 5 1 2 6 3 3 ． [ 1 7] 窦顺梅 ， 陈繁荣 ， 杨永强 ， 等． 花 岗岩地区水 一岩反应 次生矿物 的 沉淀饱 和指数估算 [ J ] ． 地球化学 ， 2 0 1 0 ， 3 9 4 3 2 63 3 6 ． Do u S h u n me i ， C h e n F a n r o n g ， Ya n g Yo n g q i a n g， e t a 1 ．Es t i ma t i o n o f s a t u r a t i o n i n d e x f o r t h e p r e c i p i t a t i o n o f s e c o n d a r y mi n e r als d u ri n g wa t e r re c k i n t e r a c t i o n i n gr a n i t e t e r r a i n s [ J ] ． G e o e h i m i c al， 2 0 1 0 ， 3 9 4 3 2 63 3 6 ． 编辑董立 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m