李曉光　劉寶鴻　蔡國鋼

摘要：在近幾年遼河坳陷勘探實踐中，發(fā)現了多個變質巖潛山內幕裂縫性油藏，取得了變質巖潛山深層可以富集油氣的認識。在總結變質巖潛山內幕油藏特征的基礎上，重點從地層巖性特征、烴源巖、供油“窗口”等方面分析了對潛山內幕油藏形成的控制作用。研究表明，變質巖潛山存在多種巖性組合，縱向上呈“似層狀”；裂縫發(fā)育受構造活動和優(yōu)勢巖性雙重因素控制，“優(yōu)勢巖性”序列決定了儲層與隔層交互發(fā)育；潛山內幕多套儲、隔層組合與烴源巖有機配置，具有形成潛山內幕油氣藏的可能；油氣的分布受內幕裂縫體系及致密隔層所控制。該研究為變質巖潛山內幕油藏的認識拓展了勘探領域。

關鍵詞：潛山內幕油藏；成因；古潛山；變質巖；優(yōu)勢巖性；構造運動；裂縫性儲集層；遼河坳陷

中圖分類號：TE122.3

文獻標識碼：A

前言

遼河坳陷潛山油氣藏歷經30余年勘探和開發(fā)，先后發(fā)現了太古字、中上元古界、中生界等多套含油層系，探明了10多個潛山油氣藏，取得了良好的勘探開發(fā)效果?！笆濉币詠?，遼河坳陷潛山在勘探理念和勘探技術進步的推動下”，勘探工作由尋找成藏條件相對明顯向尋找埋藏更深、更隱蔽、更復雜的潛山拓展，相繼取得了多個領域重大突破，尤其是針對變質巖開始向“潛山內幕深層”延伸，實現了規(guī)模儲量的增長。

以往認為，變質巖潛山油藏是在表風化殼形成的一種不整合遮擋油氣藏。遼河坳陷在以往的勘探中陸續(xù)發(fā)現了興隆臺、齊家、東勝堡等多個變質巖潛山油藏，受潛山風化殼含油認識的限制，鉆探集中于表層部分，揭露厚度一般較小。2005年在西部凹陷興隆臺潛山主體部位鉆探了興古7井，揭露太古宇變質巖厚度達1640m，并在潛山內部試油獲高產油氣流，不僅使興隆臺潛山的含油底界下延了1600余米，而且揭示了潛山內幕多層段富含油氣的特點，發(fā)現了變質巖潛山內幕油藏，該潛山已經進行整體開發(fā)生產。繼興隆臺潛山內幕油藏勘探取得突破以后，遼河坳陷變質巖潛山油藏勘探成果不斷擴大，相繼在大民屯凹陷前進潛山、曹臺潛山等取得新發(fā)現，尤其是前進潛山鉆探的沈288、289井在太古宇潛山表層油氣顯示微弱，但揭開200m后見到良好油氣顯示，測試獲得工業(yè)性油氣流，進一步證實變質巖潛山內幕油藏的存在。

位于生油凹陷中的變質巖潛山表層風化殼可以形成油藏的觀點已被廣泛接受。對于變質巖潛山內幕油藏的勘探與認識才剛剛起步，深入研究和正確認識變質巖潛山內幕油藏的特征及成因機制，對于指導勘探實踐，豐富和提升潛山成藏理論具有重要的現實意義和理論價值。

1變質巖潛山內幕油藏特征

1.1儲集空間以裂縫體系為主，油藏具非均一性

分析認為，太古宇變質巖潛山內幕油藏為裂縫性油藏，儲集空間主要為受多期斷裂活動影響形成的裂縫體系。裂縫發(fā)育帶的分布受斷裂展布和潛山巖性的控制明顯，不同巖性段裂縫發(fā)育程度不同，儲層非均質性較強。

根據巖心觀察、鏡下鑒定及測井資料分析表明，興隆臺太古宇潛山為具有雙重孔隙結構的裂縫性儲層，主要儲集空間為構造縫和碎裂粒間孔。潛山內幕儲層宏觀裂縫發(fā)育，多為中、高角度張開縫，裂縫張開度為0.1～0.2mm，裂縫面延伸較長，多切割巖心，見多組裂縫呈網狀分布；并表現出晚期裂縫切割早期裂縫，反映出多期裂縫發(fā)育的特點。通過巖心物性資料統(tǒng)計，孔隙度最大為13％，最小為0.6％，主要分布在2％～10％，平均為5.7％。鉆井資料及FMI成像測井資料表明，黑云母斜長片麻巖、混合花崗巖、碎裂巖及花崗斑巖、閃長玢巖等暗色礦物含量較少的巖類裂縫較發(fā)育，含油性較好；而角閃巖、斜長角閃巖、輝綠巖、煌斑巖等裂縫不發(fā)育，含油性較差。

受儲層非均質性影響，內幕油藏表現非均一性。在縱向單井剖面上不同井段含油氣性的差異較大；油層在橫向上變化較快，井與井之間存在差異，通過對興隆臺潛山開發(fā)生產情況分析，在300～350m井距下生產井間未見明顯干擾現象。

1.2多層系裂縫含油，平面上油氣可迭加連片

變質巖潛山內幕具有多層系裂縫發(fā)育的特點，裂縫的發(fā)育直接控制著油氣的分布和富集。潛山內部多期發(fā)育不均勻分布的裂縫帶，控制油氣縱向上分段分布、平面上迭加連片。

從鉆井、試油、生產結果反映出興隆臺太古宇潛山具有高幅度、大面積整體含油。其中，興古7井從2590～4230m揭露潛山厚度達1640m，電測解釋油層17層136m，差油層45層414m。潛山整體反映出多層系裂縫含油特征，揭露油層埋深在2400～4500m，含油幅度高達2100m。目前尚未見到油水界面，出油底界為受巖性因素控制的物性界面。

1.3可形成多套油水(油干)組合

鉆探證實，在變質巖潛山內幕可形成多個相對獨立的油氣藏，在縱向上組成多套油水或油干組合。

興隆臺太古界潛山油藏目前鉆井證實，縱向上發(fā)育3個油層集中發(fā)育段(圖1)，而且壓力資料也證實潛山中各油層段存在壓力系數差異(表1)，表明潛山內幕油藏不是一個統(tǒng)一的壓力系統(tǒng)。目前興隆臺潛山按上、中、下3個油藏系統(tǒng)分層系實施了水平井開發(fā)，其中在3個層系均有水平開發(fā)井并獲得了百噸以上高產油氣流。其中致密角閃巖段成為潛山內部隔層段。

興隆臺潛山油源條件十分充足，表現為裂縫發(fā)育為油層，裂縫不發(fā)育段為干層，油層、干層交互分布的組合特征。在油源條件不十分充足的條件下，其間可存在水層。最近在中央凸起鉆探的趙古2井，在潛山上部鉆遇水層的情況下，在下部仍然發(fā)現了油層，表現為油層、干層、水層組合特征。多套油水組合特征的認識，為潛山內幕勘探“水層(干層)之下找油層”勘探思路的確定提供了依據。

2變質巖潛山內幕油藏成因分析

通過對油氣藏控制因素分析認為，變質巖潛山內幕油藏不同于表層風化殼油藏。風化殼油藏是以表層的風化殼為儲集體、以不整合面為遮擋的油氣藏類型；而潛山內幕油藏以潛山內幕的裂縫體系為儲集體、主體以內幕致密層為遮擋的油氣藏類型。

2.1

潛山內幕儲層、隔層交互分布是內幕油藏形成關鍵

太古宇變質巖系是遼河坳陷廣泛分布的最古老的結晶基底，根據單顆粒鋯石同位素原位定年技術測定的西部凹陷興隆臺、齊家潛山和大民屯凹陷前進潛山等多個地區(qū)太古宇變質巖年齡值為24.98×10⁸～25.81×10⁸a，屬于新太古界。根據鉆探和大量的巖心、巖石薄片等資料表明，遼河坳陷變質巖潛山多種巖性組成，主要包括區(qū)域變質巖、混合巖和少量動力變質巖及多期侵入的基性一酸性巖脈構成。太古界變質巖并非簡單的塊

2.1.2

多期次和多性質構造運動決定裂縫發(fā)育

遼河坳陷的結晶基底在漫長而復雜的地質歷史演化過程中，經歷了印支、燕山、喜山等多期構造體，而是內部具有較強非均質性的復雜結構。

2.1.1

變質巖本身具層狀特征

對變質巖成因分析認為，變質巖是一種轉化巖石，其成分與原巖的總化學成分和變質作用的類型、強度密切相關。副變質巖原巖是沉積巖在轉化過程中經歷了地層的升降與地質應力的破壞，但是母巖原始狀態(tài)下存在的層狀構造依然存在；正變質巖原巖是火成巖，產出形態(tài)一般為不規(guī)則的封閉形輪廓，或成脈狀穿插圍巖，但基巖侵入或火山熔巖變質后也成層狀、似層狀產出。通過對遼河坳陷周邊野外露頭區(qū)勘測展示出該特征(圖2)。通過巖心觀察、薄片鑒定等研究表明，遼河坳陷結晶基底太古宇變質巖產出狀態(tài)有序分布，如片麻巖的片麻理，混合巖條帶狀構造，淺粒巖中線理、斜長角閃巖與變粒巖或片麻巖互層出現時的層理，往往在同一局部地區(qū)表現出產狀一致性。利用鉆井取心和系統(tǒng)的巖屑樣品結合常規(guī)測井、FMI成像測井以及ECS測井巖性解釋資料，建立了興隆臺潛山1600余米井段巖性剖面并進行多井巖性對比，表明變質巖潛山內幕巖性呈“層狀”或“似層狀”展布，并形成層狀巖性垂向分帶性(圖3)。

運動改造，抬升隆起、擠壓褶皺、塊斷翹傾、走滑活動以及長期的風化淋濾等地質營力作用，造成潛山裂縫、孔、洞的發(fā)育。對遼河坳陷潛山鉆探成果表明，潛山的含油氣性與斷裂及受其控制形成的裂縫發(fā)育帶密切相關。在多個含油氣潛山證實存在內幕斷裂，而且像興隆臺、牛心坨、冷南等潛山中發(fā)現了逆掩斷裂存在的證據。在興隆臺潛山鉆探的興古7－5等井在太古界內部鉆遇了中生界重復段，以及潛山內部發(fā)育的糜棱巖、碎裂巖，表明了潛山逆掩推覆的特征，通過對潛山內發(fā)育的巖漿侵入體中鋯石u—Pb同位素原位測年資料分析，樣品年齡值集中在220～230 Ma之間，對應于晚三疊世。巖心觀察這些中酸性巖脈裂縫極為發(fā)育，經歷了后期構造運動的改造，表明構造運動的多期性。多期強烈的構造作用決定了潛山內幕多期裂縫的發(fā)育，是興隆臺潛山內幕油氣富集的關鍵，也說明基巖斷裂對潛山內幕儲層的發(fā)育起重要作用。其中興古7井在潛山內部1000m以下裂縫仍很發(fā)育，試油獲得了高產工業(yè)油氣流，改變了變質巖內幕為致密層的觀點。

2.1.3

裂縫儲層發(fā)育遵循“優(yōu)勢巖性”序列規(guī)則

根據巖礦分析資料，對變質巖中多種巖性按照其中暗色礦物的含量多少進行排序，形成巖性序列(表2)?！皟?yōu)勢巖性”是指在巖性序列表中暗色礦物含量少靠前的巖性相對于暗色礦物含量多靠后的巖性成為優(yōu)勢巖性。研究表明，裂縫發(fā)育程度與巖石中暗色礦物含量多少有關。在同樣的構造應力的作用下，暗色礦物含量少的巖性容易產生裂縫成為儲層，而暗色礦物含量較高的巖性不容易產生裂縫，不易成為儲集巖。在任何一個潛山中，優(yōu)勢巖性更容易成為儲集巖。在興隆臺潛山中，花崗斑巖、閃長玢巖等中酸性的侵入巖巖脈是本區(qū)比較好的儲集巖，這是由于在興隆臺潛山中，暗色礦物含量最低的巖性為中酸性的侵入巖巖脈，其他巖性的暗色礦物含量遠高于這種巖脈，因此，這種巖性能夠作為興隆臺潛山優(yōu)勢巖性，成為好的儲集巖；而在杜家臺潛山中，這種中酸性的侵入巖巖脈不是儲集巖，這是由于在杜家臺潛山中石英巖為主要巖性，暗色礦物含量比中酸性的侵入巖巖脈低，石英巖為該潛山的優(yōu)勢巖性，成為儲層。變質巖潛山的個體存在巖性的下限，而對于變質巖潛山類型來說，儲層巖性無下限，在一定條件下，任何一種巖性都有成為儲集巖的可能。

2.1.4潛山內幕存在隔層

在潛山內幕既發(fā)育儲層又存在隔層，儲、隔層配置良好才可能為形成多層次的內幕油藏提供條件。通過對已發(fā)現的潛山內幕油藏的巖性特征分析發(fā)現，潛山內幕隔層巖性具有多樣性和多成因性。有的是區(qū)域變質作用成因的暗色礦物含量較高的角閃巖類，有的是后期侵入成因的火成巖巖脈(煌斑巖、輝綠巖等)。歸納其特征認為，作為潛山隔層的巖性為具有暗色礦物含量高的特點，按照“優(yōu)勢巖性”的概念分析，在某一潛山內巖性序列靠后的巖性，都有成為隔層的可能。

總之，潛山內幕多種巖性和巖性組合，受多期構造運動的影響，裂縫儲層差異性發(fā)育形成潛山內幕非均質性，可形成潛山內幕多套儲、隔層組合。

2.2充足油源是成藏基礎

2.2.1

內幕油藏具近源成藏特點

目前所發(fā)現的內幕油藏均位于富油氣生油洼陷內或臨近生油洼陷。分析認為，只有具備充足的油源條件，才可能為內幕成藏提供保證。遼河坳陷的西部凹陷和大民屯凹陷是著名的富油氣凹陷。凹陷內暗色生油巖泥巖性純且厚，因此通常都有較高的異常流體壓力。實測砂巖和油氣層的壓力系數最高可達1.29，利用聲波時差計算的泥巖壓力系數一般為1.4～1.8，高者達1.90，而潛山在地層中一般為低勢能區(qū)。位于生油洼陷之中和油氣運移的主要路徑上潛山圈閉，油源十分充足，有利于內幕成藏。

2.2.2具有多油源、多期充注成藏的地質背景

斷陷盆地多沉降、沉積中心背景和構造運動多期性特點，決定了多油氣來源和油氣運聚、成藏的多期性。興隆臺潛山帶位于西部凹陷中部，屬于相對獨立的構造單元。在其周邊地區(qū)發(fā)育了清水、陳家、盤山等多個生烴洼陷，每個生烴洼陷幾乎具有相對獨立的構造發(fā)育史、沉積埋藏史和熱演化生烴史，形成了各自獨立的生烴系統(tǒng)；同時，每個洼陷內部發(fā)育了沙三、沙四段2套生烴系統(tǒng)，且各系統(tǒng)具備了沉積環(huán)境的多樣性、生油母質的多樣性、成熟度的多樣性等特點。埋深大于3500m深層沙三、沙四段烴源巖處于成熟一過成熟演化階段，不同層位、不同深度烴源巖所處的演化階段不同，存在完整的烴源巖演化系列，可生成正常油、輕質油、凝析油、濕氣、干氣等多種相態(tài)的烴類。興隆臺潛山天然氣和凝析油氣藏的存在也正是上述成熟度多樣性的表現。因此，潛山處于復合型的生烴系統(tǒng)之中并形成多源一藏現象。十分豐富的油氣源為興隆臺潛山形成千米含油幅度和潛山帶整體含油提供了極優(yōu)越的前提條件。

大民屯凹陷法哈牛潛山烴類組成中多種性質原油并存的特點，也反映出多油氣來源特點。法哈牛潛山主體部位以往鉆探的哈11井、哈31井、法45—37井的原油凝固點均在41℃以上，都是高凝油；2005年完鉆的哈31—16—18井首次在潛山鉆遇稀油，凝固點為23℃。分析認為，法哈牛潛山既有來自于勝東洼陷沙四段油頁巖生成的高凝油，也有來自榮勝堡洼陷沙三段烴源巖生成的正常原油。

2.3側向供油“窗口”控制潛山含油幅度

遼河坳陷在潛山原油中測得了異戊間二烯烴、甾烷、萜烷及卟啉等生物標志化合物，表明了有機生油來源，與臨近的古近系生油洼陷有關，為“新生占儲”成油組合。太古宇潛山之上往往覆蓋一定厚度的中生界或房身泡組玄武巖，潛山能否成藏取決于能否與上部的古近系沙三段、沙四段生油巖相接觸，或能否通過斷裂使?jié)撋脚c烴源巖相溝通。

有證據表明，烴源巖與潛山側向接觸的“供油窗口”面積越大，越有利于內幕成藏，并控制潛山

含油氣幅度。通過對興隆臺潛山帶構造精細解釋，落實了馬圈子潛山的南側、興隆臺潛山的北側以及潛山帶的西側存在著斷距較大的斷裂，尤其是馬圈子潛山南側的大斷層，垂直斷距可達到2000m，使沙三段、沙四段生油巖與太古界潛山直接接觸，提供了區(qū)域大面積的供油“窗口”；從潛山主體頂界埋深2400m到供油“窗口”底界深度6400 m，潛山總體供油幅度可高達4000 m，從而決定了該潛山千米以上的含油氣幅度。

對于中央凸起為長期的基巖隆起帶，其大部分上覆地層沒有烴源巖，完全依托側翼大斷層，尤其是西部凹陷的臺安一大洼斷層及海南斷層，長期斷陷形成基巖與凹陷當中的沙四段、沙三段烴源巖側向大面積接觸的“供油窗口”，使洼陷當中生成的油氣通過斷面進入中央凸起基巖，再通過內幕斷層和構造裂縫系統(tǒng)運移至內幕聚集成藏。對于上述成藏條件的認識，使中央凸起成為具有較大勘探潛力的重要領域。

2.4具有良好的封蓋體系和保存條件

遼河坳陷廣泛發(fā)育和分布的沙三、沙四段湖相泥巖既是古潛山主要烴源巖，又是潛山的最佳蓋層；同時，變質巖潛山內部致密層可作為內幕油藏的有效封隔條件。

遼河坳陷古潛山大多具有“早隆、中埋、后穩(wěn)定”的特點。從構造演化的角度分析，多數古潛山圈閉在沙三時期以前形成，而且基本定型。晚期的斷裂活動對其影響較小，使?jié)撋骄哂辛己玫谋４鏃l件，與東營組末期油氣大規(guī)模運移期形成良好的時間上的配置關系。

綜上所述，只要具備良好的油氣源條件和油氣輸導條件，不僅可以形成變質巖潛山表層風化殼油藏，潛山內幕多期發(fā)育而不均勻分布的斷層和裂縫體系對油氣起到溝通和儲集作用，并有內幕致密隔層作為遮擋條件，可形成潛山內幕油氣藏。

3結論

(1)變質巖潛山內幕地層具“層狀”結構和多種巖性組合；裂縫儲層發(fā)育受構造和巖性雙重因素控制，“優(yōu)勢巖性”序列規(guī)則決定了暗色礦物含量少的巖石成為儲集巖，而暗色礦物含量多的巖石成為隔層。

(2)變質巖潛山內幕儲、隔層交互分布，與充足的油源和輸導條件配置關系良好，就可以形成潛山內幕油氣藏。

(3)通過對遼河坳陷變質巖潛山內幕油藏成因機制的研究和勘探實踐，證實變質巖潛山內幕成藏認識符合地下地質情況。變質巖潛山內幕既具有裂縫發(fā)育背景，也具備油氣成藏條件，從而在理論及實踐上突破了以往潛山勘探只注重潛山風化殼的認識，拓展了潛山風化殼之下找內幕油藏、油層之下找深部油層的勘探新思路，擴展了潛山勘探領域。變質巖潛山內幕裂縫油氣藏的分布具有很大的隱蔽性和復雜性，但是一個具有勘探潛力的新領域。結合渤海灣等地區(qū)構造演化分析，具有相似的地質背景和構造演化條件，應注重該領域的勘探工作。

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編輯常漢章