羅海炳 胡英杰 劉興周 高榮錦 陳 昌

（中國石油遼河油田公司）

0 引言

隨著中國東部老油區(qū)進入高成熟勘探階段，老區(qū)勘探如何探索下一步方向決定了油田的持續(xù)發(fā)展[1-5]。近年來遼河油田確定了以“突出稀油高凝油勘探、突出中淺層勘探、突出優(yōu)質儲量發(fā)現”的部署思路[6-7]，加大了對富油氣老區(qū)低勘探層系的精細勘探，在西部凹陷大洼構造帶中生界取得了重大發(fā)現[8]。在此背景下，以凹陷為研究單元，對中生界潛山的油氣成藏條件及勘探潛力開展了重新評價。

興隆臺構造帶是以古潛山為主體的復式油氣聚集帶，依據構造帶地層結構劃分為3 套油氣藏系列：上部古近系披覆地層油氣藏、中部中生界潛山油氣藏及下部太古宇潛山油氣藏[9]。自1969 年興1 井鉆探獲高產油氣流，至20 世紀90 年代，在上部古近系披覆地層油氣藏系列發(fā)現大凌河油層、熱河臺油層、興隆臺油層等5 套油氣層，探明石油地質儲量0.83×108t，探明天然氣地質儲量155×108m3。2005 年以來，以變質巖內幕油氣成藏理論為指導，在下部太古宇潛山油氣藏勘探中取得巨大成功，探明石油地質儲量1.27×108t[10-13]，并建成了年產油百萬噸的油田。中部中生界油氣藏僅在馬圈子地區(qū)獲得零星發(fā)現，一直未取得規(guī)模發(fā)現。在鉆探及開發(fā)太古宇潛山的過程中，135 口開發(fā)井在中生界見到油氣顯示。但前人地質研究認為中生界儲層致密，為太古宇的區(qū)域蓋層，不具備有利成藏條件[14]。2017 年以來，基于巖心、巖屑、測井、地球化學資料，對興隆臺構造帶中生界開展地質資料精細重建及油藏主控因素分析，認為中生界優(yōu)勢儲層為花崗質角礫巖；角礫巖油藏受巖性與構造雙重控制，厚層、均質角礫巖與大斷裂疊合區(qū)為成藏優(yōu)勢區(qū)。利用豐富的太古宇潛山開發(fā)井資料，開展了以“老井試油控含油面積、新井鉆探定油氣產能”的效益勘探，在中生界形成了億噸級規(guī)模儲量領域，實現了老區(qū)老層系的重大發(fā)現。

1 區(qū)域地質概況

興隆臺構造帶位于遼河坳陷西部凹陷中南部（圖1），構造面積為182km2，是一中生代形成的繼承性古隆起，緊鄰盤山、陳家、清水三大生油洼陷，具有“洼中之隆”的優(yōu)越成藏背景（圖2）[15-18]。潛山帶由南至北可分為馬圈子低潛山、興隆臺高潛山、陳家低潛山。高潛山與低潛山頂面埋深幅度差可達1500m。潛山帶具有獨特的雙元地質結構：下部為變質巖組成的太古宇基底，上部為沉積巖及火山巖組成的中生界基底。

圖1 遼河坳陷西部凹陷構造單元劃分圖Fig.1 Division of structural units in western sag, Liaohe depression

圖2 興隆臺潛山地質結構剖面圖Fig.2 Geological structure section of Xinglongtai buried hill

中生代以燕山地區(qū)為代表，進入活躍的造山運動階段。遼河地區(qū)處于相對隆起區(qū)，僅在早白堊世接受分散的多類型沉積，地貌特征復雜，沉積類型多樣，可分為3 種類型：大型斷陷盆地，主要位于西部凹陷北部的彰武—黑山盆地；小型斷陷盆地，分布于高升以南的西部斜坡和西部凸起帶上；山間或山麓堆積，見于冷家構造帶、興隆臺構造帶和清水洼陷東側底部。興隆臺構造帶中生界是在太古宇山間或山麓地貌上充填沉積形成，因此地層厚度變化大（150～2200m）。由于缺乏測年及古生物資料，依據區(qū)域地質研究，結合實際鉆井及地震資料，將巨厚的中生界縱向上劃分為3 層結構（圖3）：Ⅲ段為一套沖積扇相淺紅色、灰色角礫巖，厚度為200～1000m；Ⅱ段為一套沖積扇、扇三角洲相紅色、紫紅色砂礫巖夾紫紅色、灰綠色泥巖，厚度為100～1000m；Ⅰ段為一套中—基性火山巖建造，厚度為0～200m。3 層結構在地震剖面上具有明顯反射界面（圖4），可連續(xù)識別追蹤。

2 中生界勘探現狀分析

2005 年以來，以變質巖內幕油氣成藏理論為指導，在遼河坳陷西部凹陷興隆臺太古宇、中央凸起太古宇、大民屯凹陷元古宇等潛山中相繼取得了勘探發(fā)現。中生界長期作為勘探太古宇潛山油藏的兼探層系，僅在興隆臺構造帶馬圈子潛山獲得零星勘探發(fā)現。2008 年以太古宇為目的層鉆探的馬古6 井，在中生界壓裂試油，日產油82.3t，日產氣22082m3，但相鄰斷塊內的馬古2 井、馬古3 井等均未獲發(fā)現。

圖3 興隆臺潛山中生界綜合柱狀圖Fig.3 Comprehensive Mesozoic column in Xinglongtai buried hill

圖4 興隆臺潛山中生界3 層結構地震剖面Fig.4 Seismic section of the Mesozoic three-layer structure in Xinglongtai buried hill

通過中生界老井復查分析，認為制約興隆臺潛山中生界勘探進程有4 個因素。一是雖然135 口開發(fā)井在中生界見到油氣顯示，但油氣顯示級別差，經統(tǒng)計80%僅為熒光；二是由于中生界不是目的層，鉆進中普遍采用了密度較大的鉆井液，導致中生界氣測整體偏低，不利于油氣層的現場發(fā)現；三是受儲層改造工藝限制，產能普遍較低；四是中生界取心資料少且收獲率低，缺乏系統(tǒng)的巖心分析，造成地質上長期認為“中生界儲層致密，不具備有利成藏條件”。實現中生界的勘探突破，首先要開展儲層儲集特征分析工作。

3 儲層沉積特征新認識

雖然區(qū)域地質研究及鉆井資料界定興隆臺潛山中生界垂向上發(fā)育角礫巖相、砂礫巖相、火山巖相，但一直未進一步詳細劃分巖石類型，這是制約中生界油藏勘探的首要因素。據統(tǒng)計，在興隆臺潛山202 口揭露中生界的開發(fā)井中，僅有10 口井在中生界進行了鉆井取心，且?guī)r心平均收獲率僅為60%，心長累計為52m。以鉆井巖心資料為主，結合17000m 鉆井巖屑資料，對中生界巖石類型進行了重新劃分。

3.1 儲層巖石特征

依據興隆臺潛山陳古6 井、興古4 井、馬古6 井等10 口取心井資料的統(tǒng)計分析，中生界巖石包括兩大類、5 亞類、30 種類型。中生界儲層主要巖石類型有角礫巖、安山巖等，其中裂縫與次生溶孔均發(fā)育的角礫巖是中生界主要的儲層巖石類型。在角礫巖中，以花崗質角礫巖最為發(fā)育，其次為混合角礫巖（圖5）?；◢徺|角礫巖以灰色為主，厚層塊狀，棱角狀礫石含量一般大于50%，礫石成分以花崗質巖塊為主，礦物為單顆粒石英、堿性長石、斜長石。受多期構造運動強烈改造，花崗質礫石破碎，礫石間發(fā)育大量裂縫。花崗質角礫巖在后期溶蝕作用下，常發(fā)育少量的粒間溶孔、粒內溶孔等，次生溶孔與裂縫相溝通，儲集性能極好?；旌辖堑[巖礫石成分以中性噴出巖巖塊為主，細碎屑含量多，充填在顆粒間，同等應力條件下形成的裂縫發(fā)育程度僅次于花崗質角礫巖，儲集性能良好。

3.2 儲集空間類型

通過宏觀巖心、微觀鑄體薄片和壓汞等觀察分析，并借助FMI 成像測井資料的識別判斷，興隆臺潛山中生界角礫巖儲層主要發(fā)育裂縫、孔隙兩大類儲集空間，以裂縫為主。

3.2.1 裂縫

興隆臺潛山中生界角礫巖儲層主要發(fā)育構造縫、成巖縫和微裂縫3 種裂縫類型，其中成巖縫和微裂縫多被方解石、泥質充填，構造縫為油氣運移及儲存的重要空間?；◢徺|角礫巖裂縫發(fā)育程度最好，縫寬多在1mm 以上，充填程度低，集中發(fā)育在大斷裂處。據巖心觀察及FMI 成像測井資料分析，中生界花崗質角礫巖裂縫多為網狀縫，高角度縫與低角度縫均十分發(fā)育，靠近大斷裂處花崗質角礫巖裂縫密度平均達2.57 條/m。構造縫對改善中生界花崗質角礫巖滲流能力發(fā)揮了重要作用，是油氣富集高產的重要原因。

圖5 興隆臺潛山中生界角礫巖儲層主要巖石類型Fig.5 Main rock types of Mesozoic breccia reservoirs in Xinglongtai buried hill

3.2.2 孔隙

興隆臺潛山中生界角礫巖儲層孔隙類型單一，主要發(fā)育粒間溶孔及粒內溶孔，原生孔隙幾乎全被膠結充填。粒間溶孔多分布于花崗質巖塊之間，呈不規(guī)則形態(tài)，多為后期膠結物被溶蝕形成，鏡下面孔率為5%～10%，孔徑為0.2～0.5mm，溶孔多與構造縫相連通，成為花崗質角礫巖滲流通道的重要組合。混合角礫巖由于火山質巖屑及細碎屑含量大量增加，溶孔發(fā)育程度低于花崗質角礫巖。

3.3 儲層物性特征

通過對陳古1 井、興古10 井、馬古6 井等20 口取心井1509 塊巖樣的實測孔滲數據進行統(tǒng)計，并借助FMI 成像測井及CMR 核磁測井資料分析，中生界角礫巖儲層以低孔低滲透和低孔特低滲透為主，孔隙度主要分布在4.5%～10.4%，平均為7.8%；滲透率主要分布在0.098～11mD，平均為1.57mD。對興隆臺潛山中生界角礫巖儲層來說，裂縫的發(fā)育程度直接決定了儲層的儲集性能。

3.4 沉積特征

中生代遼河地區(qū)由一系列受到斷層嚴格控制的斷陷盆地組成，主要發(fā)育沖積扇—河流—湖泊沉積體系。根據重礦物資料，興隆臺潛山中生界物源來自于東側中央凸起，東部陳古5、興古10、馬古6 等井區(qū)鉆遇中生界，自下而上由3 段組成。Ⅲ段為淺紅色塊狀角礫巖，粒徑普遍大于5cm；礫石無分選，次棱角狀；礫石為花崗質巖塊，礫石間為礫石同成分細碎屑；從底向上粒度無明顯變化。Ⅱ段為紫紅色塊狀砂礫巖夾紫紅色泥巖互層，砂礫巖粒徑為1～10cm，大多為5mm；礫石分選差，次棱角狀到次圓狀；砂質膠結，顆粒支撐結構；從下向上粒度逐漸變小，泥質含量逐漸增加。Ⅰ段為一套火山巖建造，主要為玄武巖、安山巖。西部陳古3、興古7-20、馬古2 等井區(qū)鉆遇中生界，自下而上同樣具備3 段特征，但巖性剖面與東部不同，Ⅲ段為灰白色塊狀砂礫巖，Ⅱ段為紫紅色塊狀砂礫巖，泥質含量明顯變重，泥巖隔層明顯增多。

上述特征反映出興隆臺潛山中生界發(fā)育在盆地邊緣地帶，具有自下而上粒度逐漸變細、由東部到西部粒度逐漸變細的特征，屬于典型的沖積扇扇中—扇端沉積（圖6）。

圖6 興隆臺潛山中生界Ⅱ段沉積相平面圖Fig.6 Planar sedimentary facies of the Mesozoic Ⅱ in Xinglongtai buried hill

4 地質資料重建

4.1 基于巖礦與測井資料的巖性資料重建

利用巖心刻度測井資料，建立測井巖性解釋模型。興隆臺潛山中生界角礫巖母巖成分以太古宇變質巖為主，其次為中生界巖漿巖。巖石主要礦物成分包括硅鋁礦物和鐵鎂礦物兩個系列[19]，硅鋁礦物顏色淺，又稱淺色礦物，礦物中SiO2與Al2O3的含量高，包括石英、鉀長石和斜長石等；鐵鎂礦物顏色深，又稱暗色礦物，礦物中FeO 與MgO 的含量高，包括角閃石、輝石和黑云母等。建立巖性解釋模型時，主要選擇了對礦物和元素反應敏感的自然伽馬（GR）、巖石密度（DEN）和補償中子（CNL）曲線，同時借助FMI 成像測井和元素測井曲線。

中生界常見的巖石類型有花崗質角礫巖、混合角礫巖、安山巖、火山角礫巖等，組成這些巖石的礦物成分差異大，因此自然伽馬、密度、中子、元素曲線及成像測井特征有顯著差異（圖7）?；◢徺|角礫巖礦物成分主要為淺色礦物，暗色礦物含量少。自然伽馬曲線呈高鋸齒狀，為120～200API；密度與中子交會曲線一般呈大的“正異?！保疵芏惹€在左，為2.5～2.7g/cm3，中子曲線在右，為0～6%；FMI 圖像整體顯示呈亮色，塊狀結構，沒有明顯層理；元素測井Si、K 含量高，Fe 含量少，Si 含量為31%～38%，Fe 含量為1%～1.5%。

圖7 興隆臺潛山中生界主要巖性測井解釋圖版Fig.7 Mesozoic lithological interpretation chart by well logging data in Xinglongtai buried hill

混合角礫巖礦物成分主要為暗色礦物。自然伽馬曲線呈中高鋸齒狀，為40～120API；密度與中子交會曲線一般呈“絞合狀”，密度值為2.6～2.7g/cm3，中子值為6%～18%；FMI 圖像整體顯示呈亮暗相間；元素測井Si、K 含量高，Fe 含量增加，Si 含量為24%～27%，Fe 含量為3.8%～5%。

火山角礫巖礦物成分主要為暗色礦物。自然伽馬曲線呈低平直狀，為15～50API；密度與中子交會曲線一般呈大的“負異?！?，即密度曲線在右，為2.65～2.9g/cm3，中子曲線在左，為6%～12%；FMI 圖像整體顯示呈暗色，塊狀結構；元素測井Si、K 含量低，Fe 含量高，Si 含量為5%～10%，Fe含量為5%～10%。

利用測井巖性解釋模型對135 口開發(fā)井進行巖性資料重建，以興古7-4 為例，2675～2705m 井段錄井巖性為砂礫巖，重建后巖性為花崗質角礫巖、混合角礫巖（圖8）。

4.2 基于測井與地球化學資料的儲層資料重建

依據孔隙度、裂縫參數、氣測參數，將興隆臺潛山中生界儲層品質劃分為3 類：①Ⅰ類儲層基質孔隙度大于5%，孔隙度綜合評價高；裂縫孔隙度大于10%，裂縫寬度大于0.3mm，網狀縫發(fā)育，裂縫評價優(yōu)；氣測輕烴組分全，總烴峰基比大于10。②Ⅱ類儲層基質孔隙度為3%～5%，孔隙度綜合評價中；裂縫孔隙度為5%～10%，裂縫寬度為0.1～0.3mm，網狀縫較發(fā)育，裂縫評價中；氣測輕烴組分全，總烴峰基比為3～10。③Ⅲ類儲層基質孔隙度小于3%，孔隙度綜合評價低；裂縫孔隙度小于5%，裂縫寬度小于0.1mm，裂縫評價差；氣測輕烴組分不全，總烴峰基比小于3。

Ⅰ類儲層常規(guī)測井深電阻率RT 曲線表現為高阻背景下的低阻特征，RT 為50～1000Ω·m，曲線呈箱形，顯示巖性純、含油氣性好；密度與中子交會曲線呈明顯正異常，顯示儲層物性好；聲波時差AC 曲線有增大趨勢，顯示裂縫發(fā)育。Ⅱ類儲層深電阻率RT 為30～1000Ω·m，曲線呈鋸齒狀，顯示巖性較純、含油氣性較好；密度與中子交會曲線具較明顯正異常，顯示儲層物性較好；聲波時差曲線呈平直狀，顯示裂縫發(fā)育程度中等。Ⅲ類儲層深電阻率RT 小于30Ω·m 或大于1000Ω·m，密度與中子交會曲線呈頻繁絞合狀或明顯負異常，聲波時差曲線呈鋸齒狀，顯示泥質含量變大或十分致密。利用測井儲層解釋模型對135 口開發(fā)井進行儲層品質資料重建，其中110口開發(fā)井重新解釋Ⅰ類儲層及Ⅱ類儲層，厚度中心位于陳家低潛山東側、興隆臺高潛山東南側、馬圈子潛山東側，最厚達198m（圖9）。儲層品質資料顯示，花崗質角礫巖Ⅰ類儲層最為發(fā)育，混合角礫巖次之。以陳古6 井為例，花崗質角礫巖中Ⅰ類儲層厚48m，占比為80%；混合角礫巖Ⅰ類儲層厚12m，占比為20%。

圖8 興古7-4 井重建巖性剖面圖Fig.8 Reconstructed lithology profile of Well Xinggu 7-4

5 油藏主控因素分析及有利目標優(yōu)選

5.1 成山、成儲、成藏期“三期耦合”是中生界油氣成藏的先決條件

構造演化研究表明，興隆臺潛山是中生代末期形成的繼承性古隆起，潛山雛形形成于燕山期，經歷新生代盆地多期沉降及回返，潛山構造最終定型于漸新世東營期。裂縫研究表明，中生界角礫巖主要發(fā)育發(fā)育兩期裂縫，中生代形成的構造縫多被充填，漸新世東營期形成的構造縫為有效縫，且晚期裂縫切割早期裂縫，說明角礫巖有效儲層主要形成于東營期；而西部凹陷油氣排烴主要時期為東營末期[20-21]，與中生界成山、成儲期形成了最佳耦合，是中生界油氣成藏的先決條件。

圖9 興隆臺潛山中生界Ⅰ類儲層與Ⅱ類儲層疊加厚度平面圖Fig.9 Superimposed thickness map of type I and type II Mesozoic reservoirs in Xinglongtai buried hill

5.2 巖性是形成優(yōu)質儲層的基礎條件

通過馬古6 井儲層品質及試油成效分析，4373.4～4348.1m 井段日產油82.3t，日產氣22082m3，累計產油4.2×104t。該段巖性為花崗質角礫巖，單層厚度大于10m，自然伽馬曲線平直，深、淺電阻率曲線呈箱形，密度及聲波時差曲線均平直，顯示該段花崗質角礫巖巖性純，是形成優(yōu)質儲層的基礎條件。

5.3 構造應力是優(yōu)質儲層裂縫發(fā)育的決定條件

通過馬古6 塊開發(fā)現狀分析，在花崗質角礫巖發(fā)育區(qū)，靠近大斷裂處的開發(fā)井裂縫發(fā)育程度要明顯好于其他部位，單井累計產油普遍大于2×104t。單井裂縫越發(fā)育，油氣累計產量越高，說明在相同巖性條件下，構造應力對花崗質角礫巖的裂縫發(fā)育程度起到了決定作用。

5.4 優(yōu)勢巖相與構造高部位共同控制油氣富集高產

馬古6 塊中生界受2 條北東向斷層、2 條東西向斷層控制。開發(fā)現狀表現為兩個特征，一是油氣累計產量最高的開發(fā)井普遍位于斷塊高部位，說明構造高部位對油氣形成富集高產起到了控制作用；二是馬古6 獨立斷塊內，低部位的馬古6 井油氣累計產量比高部位的馬古6-7-12 井高，馬古6 井累計產油4.2×104t，馬古6-7-12 井累計產油僅2320t。通過巖性及巖相分析，斷塊內由低部位的花崗質角礫巖相向高部位相變?yōu)榛旌辖堑[巖相及砂巖相，說明優(yōu)勢巖相與構造高部位共同控制了油氣富集高產。

5.5 中生界角礫巖油藏有利目標優(yōu)選

在中生界角礫巖油藏主控因素認識下，利用重建的花崗質角礫巖厚度圖、巖相分布圖、主干斷裂及構造等值線圖三圖疊合的方法，編制了興隆臺潛山中生界角礫巖油藏綜合評價圖。綜合評價認為興隆臺潛山中生界角礫巖油藏存在3 個有利勘探區(qū)：陳家低潛山軸部、興隆臺高潛山東翼構造高部位、馬圈子低潛山東翼構造高部位，有利勘探面積為56km2，預測資源量約1×108t。2018 年在興隆臺潛山部署探井陳古6 井，在中生界角礫巖中壓裂試油，采用6mm 油嘴自噴求產，日產油50t，日產氣5906m3；2019 年4月完鉆的馬古16 井在中生界角礫巖中測井解釋油層470m，準備試油；通過老井重新評價，實施的興古7-4等5 口老井試油均獲工業(yè)油流，上報控制石油地質儲量超4000×104t。

6 勘探啟示

6.1 不斷堅持創(chuàng)新思維，老油區(qū)仍然可以有勘探大發(fā)現

興隆臺油田是一個老油區(qū)，早期在古近系發(fā)現了億噸級儲量，近年來創(chuàng)新潛山內幕成藏理論，在太古宇潛山內幕發(fā)現了1.27×108t 儲量，目前對中生界致密儲層開展評價，發(fā)現億噸級儲量。作為勘探開發(fā)近40 年的老油區(qū)，興隆臺油田連續(xù)發(fā)現兩個億噸級儲量，在國內老區(qū)勘探實屬罕見，對老油田的深化勘探具有很好的借鑒作用。

6.2 加強精細研究，差儲層中仍然發(fā)育優(yōu)質儲層

中生界儲層條件較差一直制約了勘探投入，對興隆臺構造帶中生界開展地質資料精細重建及油藏主控因素分析，認為厚層、均質角礫巖與大斷裂疊合區(qū)為油氣成藏優(yōu)勢區(qū)。按照優(yōu)勢巖相與構造高部位共同控制油氣富集高產的思路進行部署，取得了良好效果。

6.3 加強老井評價是老區(qū)實現勘探發(fā)現的重要途徑

興隆臺油田雖然有202 口井鉆遇中生界，但是油氣顯示差，試油結果不理想。通過對油氣顯示、取心情況、鉆井工藝、試油工藝等開展分析，以及對老井重新評價，實施的興古7-4 等5 口老井試油均獲工業(yè)油流，打開了中生界勘探局面。

6.4 地質工程一體化是實現快速建產的必經之路

興隆臺潛山中生界砂礫巖、角礫巖儲層，常規(guī)試油測試具有低產低壓特點，反映儲層物性差，一般埋藏較深，儲層改造施工壓力高、易砂堵。針對這些特點，經過研究探索，采取大液量、低砂比、段塞式加砂，保證了施工順利完成，并取得了良好效果。