东海西湖凹陷平湖斜坡带基底潜山储层发育模式.pdf

doi:10.3969/j.issn.2095-1329.2023.02.021东海西湖凹陷平湖斜坡带基底潜山储层发育模式李 磊，张 武，何新建，孙永壮，赵天亮（中海石油（中国）有限公司上海分公司，上海200335）摘 要：西湖凹陷是东海陆架盆地油气勘探的热点区域，随着常规平湖组油气逐步开发利用，基底潜山正逐步成为东海油气勘探的热点领域。本文综合利用岩壁心、电测曲线及分析化验资料，对平湖斜坡带基底潜山优质储层发育模式进行研究。研究表明，潜山储层岩性以花岗岩为主，储集空间以溶蚀孔缝和构造缝为主，其中构造缝作为主力储集空间，同时沟通了溶蚀孔缝。储层垂向上具有典型的二元结构，划分为风化裂缝带和内幕裂缝带。风化裂缝带储层储集物性较好，内幕裂缝带储层物性不均一性较强。本次研究为平湖斜坡基底潜山勘探指出有利方向。关键词：潜山储层；构造裂缝；花岗岩潜山；风化作用中图分类号：P618.130 文献标志码：A 文章编号：2095-1329(2023)02-0134-06近年来，国内海域相继发现惠州 26-6、渤中 19-6、渤中 26-6 等大中型潜山油气藏，潜山油气藏逐步成为国内海域油气增储上产的主力军1-3。大量学者的研究表明，潜山成藏受基底岩性特征、区域构造演化、断裂和风化淋滤作用改造、成藏要素匹配等多种因素影响，其中潜山储层发育特征集中反映了潜山岩性组合、成山和成储历程，是潜山油气成藏关键要素4。西湖凹陷作为东海油气领域增储上产的主战场，是东海面积最大、油气资源最丰富的富生烃凹陷之一。海内外潜山勘探实践经验表明，在富生烃凹陷内探索新类型潜山油气藏成功概率高。但基底潜山受限于钻井资料少、储集空间类型、储层发育特征及主控因素复杂，严重制约了潜山勘探进程。本次研究通过海陆对比恢复了基底潜山成山演化过程，结合岩壁心及铸体薄片资料落实潜山储层特征、主控因素，形成优质储层发育模式，为平湖斜坡带基底潜山勘探指出有利方向。1 区域地质概况西湖凹陷西部斜坡带，自南向北依次划分为天台斜坡带、平湖斜坡带和杭州斜坡带，其中研究区平湖斜坡带是目前勘探认识最丰富、钻探成效最好的区带，目前平湖斜坡内 A 潜山之上的 A1 井取得丰富的基底岩壁心资料（图 1），为西湖凹陷潜山研究提供了丰富的地质实物研究基础。A1 井钻遇潜山基底 196 m 花岗岩，潜山段溶蚀孔隙及微裂缝发育，但储层分均质性强。本次研究从潜山成山演化及成储关键作用入手，重点分析潜山储层发育模式。西湖凹陷地层自下而上为基底潜山、晚白垩系石门潭组、古近系、始新统（八角亭组、宝石组和平湖组）、收稿日期：2023-04-05修回日期：2023-05-10作者简介：李磊，1989 年生，男，工程师，主要从事储层与油气成藏研究。电子邮箱：基金项目：中国海洋石油有限公司“十四五”国家科技重大专项“中国近海新区新领域油气勘探技术”子课题 2“潜山油气成藏理论与勘探关键技术”（KJGG2022-0302）图 1 西湖凹陷构造单元及地层综合柱状图Fig.1 Simplified tectonic map of the East China Sea Shelf Basin and tectonic units of Xihu Sag上海国土资源 Shanghai Land&Resources134 2023Vol.44.2 渐新统花港组及新近系（龙井组、玉泉组、柳浪组和三潭组）以及第四系东海群组，西湖凹陷受多期次构造运动影响，晚白垩世以来演化经历断陷阶段、拗陷-反转阶段、区域性沉降阶段等三个重要的构造演化阶段5。2 潜山成山演化与岩性预测2.1 潜山成山演化东海陆架盆地是活动大陆边缘型断陷盆地，其演变过程控制基底潜山成山条件。晚中生代以来，华夏地块整体处于汇聚板块背景，西部受印度板块影响，东部受太平样构造域影响，晚白垩纪时期，受燕山运动影响，盆地初始裂陷，裂陷和火山作用显著增强，东海盆地晚燕山期岩浆活动剧烈6，东海盆地大面积发育侵入岩及火山喷出岩，岩体时代与陆域时代一致，奠定了基底潜山的物质基础。研究区潜山基底大致经历了四期重要阶段（图 2）。（1）潜山抬升暴露期：主要发育在晚白垩-古新世时期，盆地初始裂陷，基底断裂活动性强，基底断块山初始形成。持续抬升遭受剥蚀，潜山风化暴露时间在 10 Ma 以上，在风化平衡时间附近，这个阶段是风化成储的关键阶段。（2）潜山逐渐浸没期：主要发育在古新世末期，这个时期基底断裂活动性逐渐减弱，潜山逐渐浸没水下，至此潜山风化剥蚀阶段结束，这个阶段的暴露时间在 10 Ma以内，是潜山储层风化成储的补充阶段。（3）潜山填平补齐期：主要发育在早中始新世时期，这个阶段填平补齐作用发育，受瓯江运动等构造运动影响，潜山内部 NNE 向断裂仍持续活动，但规模逐渐减弱。（4）潜山定型期：主要是中晚始新世时期，受平湖运动影响潜山至此定型，断裂规模达到顶峰，渐新统之后发育的多期构造运动仅局部影响潜山储层，影响较小。渐新世以来，受花港运动、龙井运动等多期次大型构造运动的共同影响，控制潜山的大型规模断裂重新活化，酸性流体再次进入潜山内幕，对潜山储层形成二次改造。2.2 潜山岩性预测东海盆地已钻井岩电特征表明，岩性对伽马、电阻率及密度参数敏感，具备岩性反演的理论基础，区域统计规律显示花岗岩密度最低，小于 2.62 g/cm3，片麻岩密度最大，超过2.75 g/cm3，花岗-片麻岩位于二者区间范围内。其中花岗岩表现为低电阻、低密度、低伽马的“三低”特征，片麻岩表现为高密度的特征，并且风化壳储层密度最低，低于基岩。过典型井 A1 井密度反演剖面显示，研究区基底岩性以低密度的花岗岩为主（图 3）。图 2 东海盆地新生代潜山形成与改造演化示意图Fig.2 Schematic diagram of formation and reformation evolution of Cenozoic buried hill in East China Sea Basin图 3 基底典型电性交汇及密度反演剖图Fig.3 Gamma-Density intersection diagram and density inversion profile through well A1上海国土资源Shanghai Land&Resources 2023Vol.44.2 1353 潜山成储机制及分布预测3.1 储层储集空间类型西湖凹陷平湖斜坡花岗岩储集空间类型主要包括 2 大类（5 种），2 大类分别为次生孔隙和裂缝，裂缝为主要的储集类型，包括溶蚀缝、构造缝和解理缝。次生孔隙主要包括粒内溶蚀孔和晶内溶蚀孔（表 1）。（1）晶内溶蚀孔花岗岩中石英、长石等优势矿物被溶蚀而产生的晶体内部溶蚀孔隙，多见于晶体内部及边缘。晶内溶蚀孔形态多样，一般呈不规则港湾状、树枝状或者晶体被完全溶蚀，其空间变化快，连通性较好，是基底潜山的优良储集空间。A1 井花岗岩（4052 m）中可见晶内溶蚀孔（图 4a、图 4b），其面孔率为 2.51%。（2）粒内溶蚀孔花岗岩中岩屑被溶蚀而产生的溶蚀孔隙，多见于岩屑内部或边缘，与晶内溶蚀孔类似，具有港湾状、树枝状等大小不一的不规则形态，连通性较好。粒内溶蚀孔既具备优良的储集能力，又可以沟通其他孔隙和裂缝，粒内溶蚀孔（基质溶蚀孔）对储层物性起着良好的改善作用（图 4c）。（3）解理缝解理缝普遍沿晶体解理、成组出现，是由矿物结晶作用而形成的一种储集空间。解理缝普遍规模较小，且主要分布在黑云母和斜长石斑晶内部7。A1 井花岗岩4052.66m见解理缝发育（图4d），所贡献的面孔率为 0.18%（蓝色部分为解理缝）。（4）溶蚀缝溶蚀缝是储层成岩之后，受地表水和地层热液双重作用而发生溶蚀作用所形成的缝隙，以及早期裂缝被充填后，再受改造、扩大、溶蚀，形成有效储集空间。溶蚀缝通常空间展布不具方向性，受溶蚀作用影响，缝面凹凸不平且缝宽变化较大（图 4e），溶蚀缝是潜山储层中重要的渗流通道和储集空间。（5）构造缝花岗岩固结成岩后，受多期次构造应力改造，储层破碎所产生的裂缝，称为构造缝。构造缝规模变化大，既有宏观尺度上能穿切整个花岗岩体的裂缝，也有微观尺度上切穿矿物晶体的裂缝，构造缝通常成带展布，相互之间既可平行，亦可交织，连通性能较好。研究区 A1 井花岗岩 4052.56m 可见构造缝，缝面平直，具有统一的方向性8（图 4f）。3.2 潜山成储主控因素基底潜山储集空间特征与岩石组分、构造运动和风化淋滤改造密不可分。岩石组分作为潜山储层的物质基础，在一定程度上决定了原生孔隙和裂缝的发育程度，同时还影响储层的次生改造的能力。构造活动除了能影响潜表 1 西湖凹陷花岗岩潜山储层储集空间类型及特征Table 1 Reservoir space types and characteristics of granitic buried-hill in Xihu Sag成因型储集空间类型成因特征分布次生孔隙晶内溶蚀孔斑晶被溶蚀产生的孔隙孔隙形态不规则，如完全溶蚀矿物，保留原晶体假象。主要为晶内孔，连通性较好长石、石英粒内溶蚀孔岩屑中的颗粒被溶蚀产生的孔隙主要为溶蚀孔，具有一定的相互连通性岩屑裂缝解理缝沿解理发育形成组的缝隙沿解理面裂开呈不规则线状裂缝，连通性好云母中多见溶蚀缝经溶蚀作用和风化淋滤作用所形成的裂缝保留原裂隙形态，溶蚀构造缝隙，连通性较好花岗岩构造缝火成岩成岩后受构造应力作用产生的裂缝缝面平直，具有一定方向性，连通性好花岗岩(a)晶内溶蚀孔，岩屑薄片，正交偏光，10X，A1 井 3876 m，基底，花岗岩；(b)晶内溶蚀孔，铸体薄片，正交偏光，10X，A1 井 4052.66 m，基底，花岗岩；(c)粒内溶蚀孔，铸体薄片，单偏光，10X，A1 井 4052.66 m，基底，花岗岩；(d)溶蚀缝，铸体薄片，正交偏光，10X，A1 井 4052.56 x10，基底，花岗岩；(e)构造缝，铸体薄片，正交偏光，10X，A1 井 4052.66 m，基底，花岗岩；(f)解理缝，铸体薄片，单偏光，10X，A1 井 4052.66 m，基底，花岗岩图 4 西湖凹陷基底花岗岩潜山储集空间类型Fig.4 Reservoir space types of granitic buried-hill in Xihu Sag上海国土资源 Shanghai Land&Resources136 2023Vol.44.2 山储层裂缝发育程度之外，还为地层流体提供额外的通道，增强了油气的渗流能力。风化作用使潜山储层产生大量的溶蚀孔隙，有效改善潜山储集性能8。（1）岩石组分花岗岩富含长英质组分，易于风化且脆性强，是基底潜山成储的物质基础9，A1 井花岗岩段见晶形相对完整的石英井簇（图 5a）。大量研究证实，岩石力学特征与矿物含量密切相关，浅色矿物（长英质）脆性强，暗色矿物韧性强，抗压能力强，相同应力条件下，富含长英质的岩石，更易发育裂缝，形成优质储层。（2）构造运动构造运动控制下，原状基底局部遭受抬升或下降，受外力影响，形成具有一定规模的、相互交织切割的碎裂构造（断裂和裂缝）（图 5b），酸性流体沿着破裂构造进入岩体内部，在溶蚀作用的影响下，岩体中原生孤立孔隙逐渐连通，不断拓宽储集空间，同时为流体的流动提供了额外的流动通道，进一步增强了储层的渗流能力。原状地层中渗流的酸性流体会降低岩体内部应力，进而降低岩体抗压能力，岩体内部易于形成规模裂缝储层。多期次不同方向的构造应力改造，会促进岩体内部网格状裂缝的形成，使原状基底储层结构逐步松散。（3）风化淋滤作用风化淋滤作用对于火山岩储层的改善意义重大。风化淋滤过程对储层改造，既是物理作用也是化学作用，其不仅可以破坏原状地层结构，使其结构松散、破碎，还可以通过矿物溶蚀、水化、碳酸盐化等作用，改变岩体的化学成分，将已经充填的孔隙和裂缝重新活化，再次形成连通的孔隙，同时形成大量次生孔隙。风化淋滤作用在潜山顶部及翼部储层改造尤为明显，形成优质的风化壳型储层，同时风化淋滤作用自下而上强度逐步减弱，也是潜山储层纵向分带的主要控制因素10-13。3.3 潜山储层垂向分带特征潜山储层受岩石组分、构造运动、风化淋滤等多因素影响，储层具有明显的垂向分带特征。本次研究通过细化不同区带储集空间组合类型和优势储层发育特征，将基底潜山垂向上划分为风化裂缝带和内幕裂缝带，内幕裂缝带根据受断裂影响的强弱程度，垂向上划分为强内幕裂缝带和弱内幕裂缝带。以 A1 井为例，风化裂缝带典型电性曲线上表现为低电阻-高中子-高声波的曲线特征，形成机制为风化裂缝带孔隙、裂缝发育，对速度造成遮挡，造成了高声波的特征，储集空间以溶蚀孔+未充填微裂缝为主，发育裂缝-孔隙型储层；强内幕裂缝带表现为中电阻-中中子-中声波的曲线特征，储集空间以溶蚀孔+网状裂缝为主，发育孔隙-裂缝型储层；弱内幕裂缝带表现为高电阻-低中子-低声波的特征，储集空间以溶蚀孔和构造缝为主，发育孔隙-裂缝型储层，形成机制为裂缝中吸附导电矿物，裂缝越发育，电阻率越低，优质的裂缝储层主要表现为高电阻背景下的低阻特征（图 6）。3.4 潜山储层发育模式潜山顶部遭受风化剥蚀强度大、时间长，顶部花岗岩结构破坏严重，花岗岩体在风化淋滤作用和构造作用下，形成围绕块体的网格状裂缝，即风化裂缝带。在风化裂缝带下部，花岗岩受风化淋滤作用减弱，但受构造改造作用增强，形成了以构造裂缝（断裂）为主的裂缝型储层，即内幕裂缝带（图 7）。平面上，潜山顶部（A1 井）是潜山遭受风化剥蚀最为剧烈的区域，高部位剥蚀物近源堆积在潜山翼部，剥蚀物以长英质为主，成分及结构成熟度低，形成规模性风化壳储层。在构造运动及风化淋滤作用的改造下，潜山翼部储层规模和优质储层发育程度优于潜山顶部（A1 井）。图 6 A1 井花岗岩潜山储集空间类型Fig.6 Reservoir space types of granitic buried-hill of well A1(a)A1 井 4052m，典型标本，花岗岩；(b)A1 井 4052m，基底岩心，花岗岩图 5 西湖凹陷基底花岗岩典型标本Fig.5 Typical specimens of basement granite in Xihu sag上海国土资源Shanghai Land&Resources 2023Vol.44.2 1374 结论（1）平湖斜坡基底潜山储层岩性以花岗岩为主，以构造缝和溶蚀缝为主力储集空间类型，其中构造缝具主导优势。潜山顶部、翼部以及规模断层周缘是构造缝和溶蚀孔缝的有利发育区。（2）平湖斜坡基底潜山储层受岩石组分、风化淋滤及构造作用影响，垂向分带特征明显，划分为风化裂缝带和内幕裂缝带，内幕裂缝带根据受断裂影响的强弱程度，又细分为强内幕裂缝带和弱内幕裂缝带。（3）垂向上风化裂缝带是基底潜山最为有利的储层发育区，内幕裂缝带储层纵向差异性大，非均质强，平面上潜山翼部储层条件优于潜山顶部。研究结果指出潜山翼部是基底潜山有利勘探方向。参考文献(References)1 POWERS SReflected buried hills and their importance in petroleum geologyJ.Economic Geology,1922,17(4):233-259.2 王昕,周心怀,徐国胜,等.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 J.石油与天然气地质,2015,36(2):262-270.WANG X,ZHOU X H,XU G S,et al.Characteristics and controlling factors of reservoirs in Penglai 9-1 largescale oilfield in buried granite hills,Bohai SeaJ.Oil Gas 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Shanghai Land&Resources138 2023Vol.44.2 Development model of basement buried hill reservoir in Pinghu slope belt,Xihu Sag,East China SeaLI Lei,ZHANG Wu,HE Xinjian,SUN Yongzhuang,ZHAO Tianliang（China National Offshore Oil(China)Co.,Ltd.Shanghai Branch,Shanghai 200335,China）Abstract:The Xihu Sag is the main are of oil and gas exploration in the East China Sea continental shelf basin.Gradual development and utilization of traditional oil and gas in the Pinghu Formation.Basement-buried hills are gradually becoming popular fields for oil and gas exploration in the East China Sea.Based on core,logging curve,and reservoir analyses and testing,this study presents the reservoir characteristics and high-quality reservoir development model of a buried basement hill in the Pinghu slope zone.The reservoir of the buried hill is dominated by granite,and the reservoir space is controlled by structural fractures and dissolution pores.The structural fractures are the main reservoir spaces that connect the dissolution pores.The reservoir has a typical binary structure in the vertical direction,which is divided into weathered and inner fracture zones.The reservoir physical properties of the weathered fracture zone were better,and those of the inner fracture zone were more heterogeneous.Key words:buried hill reservoir;tectonic fissure;granite buried hill;weatheringshallow groundwater in Su-Xi-Chang improved.Among the six factors,F1 represents TDS,total hardness,Cl-,and SO42-,which mainly reflect the effects of dissolution and filtration;F2 and F3 are the primary geological factors influenced by Fe,Mn,As,and I;and F4,F5,and F6 are anthropogenic factors influenced by CODMn,NH4-,NO2-,and Al.The comprehensive pollution scores of 315 groundwater samples were calculated,and the areas most severely affected by primary geological factors were Zhangjiagang and the southern part of Wujiang,followed by the main urban areas of Suzhou,Taicang,and the southern part of Kunshan.Areas with severe comprehensive pollution were mainly located along the riverside of Zhangjiagang,southern Kunshan,Wuxi,Suzhou,and southern Wujiang.The results directly depict the spatial distribution of primary geological influences and comprehensive pollution in the Suzhou-Wuxi-Changzhou area,providing a valuable supplement to routine water quality evaluation and guidance for precise positioning,protection,and restoration of shallow groundwater environmental issues.Key words:groundwater;water quality monitoring;groundwater quality evolution;influence factor;quantitative analysis;identification of pollution sources;Suzhou-Wuxi-Changzhou area（上接第 101 页）上海国土资源Shanghai Land&Resources 2023Vol.44.2 139