大民屯凹陷變質巖潛山油水分布與成藏類型探討

黃承勝

(中國石油遼河油田公司，遼寧新民 110316)

1 勘探歷程

儲量的發現與地質認識的變化息息相關。大民屯凹陷變質巖潛山勘探工作始于1983年，歷經三十余年變質巖潛山累計探明石油地質儲量9 946×104t。在潛山勘探初期，“新生古儲”、“潛山風化殼成藏”、“3 100 m統一油水界面”等認識下，迎來了大民屯凹陷變質巖潛山油藏勘探第一個高峰期，先后發現了東勝堡、安1-安97等變質巖中-高潛山油藏。當儲量規模較大的中央背斜構造帶大型中高潛山油藏已基本鉆探發現，剩下的都是一些“小、深、難”的勘探對象，勘探難度越來越大，使得勘探工作長期處于停滯階段。2000年后，遼河石油工作者創新精細勘探的思路，注重石油地質新理論的運用和勘探技術的探索與攻關，突破了“潛山風化殼成藏、統一油水界面”認識，探索并創立了“低潛山油氣成藏模式”和“潛山內幕油氣成藏模式”等。這一認識的轉變促使研究人員轉向以低潛山為主要目標的成藏條件研究，拓展了變質巖潛山勘探領域，徹底揭開了大民屯變質巖低潛山的勘探序幕，迎來了變質巖潛山勘探的第二次高峰期，發現了沈233、沈628、沈266等低潛山油藏。但以往的研究主要集中在某個區塊，一直是邊勘探邊研究邊認識的思路，沒有對整個凹陷的油水分布關系及成藏模式進行整體綜合研究，導致對全凹陷變質巖潛山油水分布關系及成藏類型認識不清楚，進而制約了整個變質巖潛山勘探整體突破[1-2]。2008年后，針對潛山的油水分布關系及成藏類型進行了全凹陷整體評價研究，認清了變質巖潛山油水分布特征，拓寬了勘探新領域，迎來了大民屯凹陷變質巖勘探第三次儲量發現的高峰期，發現了勝西低潛山、邊-曹臺潛山油藏。

2 邊水推進模式建立及特點

以全凹陷變質巖潛山為研究對象，據不同區塊變質巖潛山地層水的取樣資料進行化驗分析比較，打破了傳統僅限于某個區塊具有“統一油水界面”和“山高水高，山低水低”的認識。研究發現，變質巖潛山地層水分布整體上看以榮盛堡洼陷為中心，隨著開發區塊能量遞減，地層水以邊水推進的模式沿著優勢運移通道推進，隨著能量的減弱，到凹陷北部，基本沒有地層水(圖1)。

2.1 邊水推進模式依據

(1)地層水水性特征相近。全凹陷變質巖潛山主體部位見地層水的區塊集中在榮勝堡洼陷周邊的前進潛山、東勝堡潛山、勝西低潛山、法哈牛潛山，從各區塊儲層水性變化研究，變質巖潛山地下水類型大部分為NaHCO3型，呈弱堿性，少數為CaCl2，呈中性[3]。各個區塊地層水主要化學特征具有相似性，平均HCO3-含量范圍為200～600 mg/L， 平均Cl-含量變化范圍為1 000～1 400 mg/L，平均總礦化變化范圍為2 600～3 100 mg/L。從水性各參數分析看，各區塊水性相近，說明全凹陷變質巖潛山地層水水性具有相似性。

(2)榮勝堡洼陷周邊潛山油藏多為含水油藏。根據對整個變質巖潛山儲量深度范圍內含水井統計分析，榮勝堡洼陷周邊區域的東勝堡潛山、勝西潛山等高含水井較多，這些井大部分有一段時間的無水采油期，見水后含水上升快。而在安1-安97潛山、邊-曹臺潛山、靜52潛山等，在開發區儲量深度范圍內，僅個別井含地層水，無水期較長，低含水期含水穩定。這說明，榮勝堡洼陷周邊區塊地層水能量強，北部區塊地層水能量逐漸減弱，主體部位基本沒有地層水。

(3)全凹陷變質巖潛山出油底界由南到北逐漸變淺。根據目前大民屯變質巖潛山勘探開發實踐認識，從南到北潛山出油底界是逐漸變淺的，在沈630潛山和前進潛山出油底界為3 840 m，勝601潛山出油底界為3 560 m，東勝堡潛山出油底界為3 080 m，安1-安97潛出油底界為3 000 m，靜52潛山出油底界為3 005 m，法哈牛潛山出油底界為2 271 m，邊-曹臺潛山出油底界為2 520 m。并且緊鄰榮勝堡洼陷周邊的東勝堡潛山、勝西低潛山等油藏為上油下水型的強邊水油藏，遠離榮勝堡洼陷的邊-曹臺潛山和安1-安97潛山油藏為上油下油型的裂縫網絡層油藏。這說明,全凹陷變質巖潛山地層水分布以榮勝堡洼陷為中心，在緊鄰洼陷附近潛山邊水活動強，油藏底部常見地層水，遠離洼陷潛山邊水活動弱，主體部位油藏底部一般為干層。

(4)各區塊油井見水時間南部早于北部。在同一開發區塊儲量深度范圍內，同一井的見水時間主要受試采深度影響，而不同井在相似投產時間與試采深度下，見水時間主要受區塊邊水推進方向距離的影響。以東勝堡潛山和勝西低潛山為例。

東勝堡潛山油藏于1982年開始勘探， 1983年1月在潛山高部位的勝3井完鉆，投產后10 mm油嘴控制生產，日產油183 t。同年8月至1984年10月潛山勝11、勝10井也先后投入試采，平均單井日油150 t，水性分析均不含地層水。1988年-1990年，從南到北勝11、勝3井、勝10井先后見水，水性為地層水，含水快速上升(見圖2)。

勝西低潛山在東勝堡潛山的西側，為具有強非均質性的變質巖裂縫型油藏，2008年后在精細預測裂縫分布規律基礎上先后部署實施了勝601、勝21-H1、勝601-H505、沈311、沈630-H1220、沈630-H1426等滾動探井，均獲高產工業油流，投產初期均不含地層水。2011年成功在該區上報2 470×104t探明石油地質儲量，目前共實施井位31口，日產油437 t，綜合含水28.54%。該區油井經過一段時間的無水采油期后，區塊南部的沈311、沈630-H1220、沈630-H1426井最先見地層水，隨著邊水向北推進，目前另外5口井已先后見地層水(沈630-H1521、沈630-H1527、沈630-H921、沈630-H210、沈630-H307)，平面上看8口井均位于區塊南端和東勝堡大斷層附近，見水時間由南向北，由區塊邊部向主體部位推進。

圖2 勝10、勝3、勝11井階段含水變化

上述例子說明，東勝堡潛山和勝西低潛山在勘探開發初期試油均不含水或低含水，均有一定的無水采油期，而一旦見水后含水迅速上升。平面上看，東勝堡潛山和勝西潛山地層水分布以榮勝堡洼陷為中心，沿著東勝堡大斷裂附近優勢裂縫發育條帶由南向北推進。

2.2 邊水推進模式特點

(1)邊水推進具有優勢運移通道。全凹陷變質巖潛山地層水以榮勝堡洼陷為中心向四周推進，但并非均勻向四周擴散，而是具有一定的優勢運移方向，沿著優勢裂縫發育條帶向前推進。如在靜安堡構造帶，邊水沿著東勝堡大斷層附近大裂縫逐漸向東勝堡潛山和勝西低潛山儲層內部推進，在法哈牛構造帶，邊水沿著法哈牛構造帶與靜安堡構造帶的結合部位向北推進。

(2)邊水推進能量由南向北逐漸減弱。地層水沿著優勢運移通道向前推進能量不斷減弱，在緊鄰榮勝堡洼陷的東勝堡潛山和勝西低潛山等，油井投產后，地層壓力系數高，地層水能量強，油井產量高，頻現百噸井，但一旦油井見地層水后含水快速上升，邊水快速向前推進。遠離榮勝堡洼陷的邊-曹臺潛山、安1-安97、靜52等潛山油藏，大部分油井產量不高，百噸井罕見，地層壓力系數較南部低，區塊地層水能量弱，僅部分油井含地層水，含水上升較南部慢，穩產時間相對長，邊水推進速度慢。

(3)邊水推進深度由低到高，由區塊邊部向儲層主體部位推進。從整個變質巖潛山油氣成藏規律、溫度壓力測試、原油物性分析及動、靜態資料分析來看，全凹陷變質巖潛山油藏整體上具有相似的壓力系統。在勘探初期，僅發現一些中-高潛山油藏，經過長期的試采，中-高潛山內幕壓力系數不斷降低，全凹陷變質巖壓力系統存在壓力差，導致地層水以榮勝堡為中心，沿著優勢運移通道由低-高潛山推進，由區塊邊部向儲量主體部位推進。

3 變質巖潛山成藏組合與勘探開發實踐

大民屯變質巖潛山在經歷漫長的風化、剝蝕和強烈的構造運動力下，形成如今的“三凹一隆”的構造格局和多種變質巖巖性的復雜空間組合。從整體上看，變質巖潛山的地層水分布具有有一定的規律性，緊鄰榮勝堡洼陷的東勝堡潛山、勝西低潛山、法哈牛潛山等具有較強的地層水活動，在油層之下為水層，而在遠離榮勝堡洼陷的安1-安97、邊-曹臺等高潛山，多期強烈的構造活動形成潛山內幕多套裂縫網絡層，在含油底界邊水活動弱，儲層內部形成多套含油層。從局部來看，在不同區塊、不同巖性、不同部位等經歷的風化、剝蝕、構造作用力不同，以及后期巖脈的穿插等，導致油水分布關系在復雜儲集空間中的特殊性，多年的勘探開發探索出了干層之下找油層，水層周邊找油層的勘探思路，實現了潛山“縱向無底界、橫向無邊界”的勘探設想[4]。根據油水分布關系與儲集層空間展布的組合特征，例舉了四類大民屯凹陷變質巖潛山較為典型的成藏類型，即上油下油型、上油下水型、上干下油型、低油高水型。

3.1 上油下油型

邊臺潛山構造上位于大民屯凹陷邊臺-法哈牛構造帶北部，呈東高西低、北高南低的形態，為一個向東北方向翹起的斜坡。儲層以混合花崗巖、黑云母斜長片麻巖為主，儲集空間以微裂縫為主，平均孔隙度3.7%，平均滲透率4.87×10-3μm2。油藏埋深1 100～2 520 m，油藏類型為上油下油型的裂縫網絡層油藏。

勘探開發初期認為邊臺潛山油藏為弱底水裂縫型塊狀油藏，根據這一認識，采用底部注水、上部采油的注水開發模式，但注水基本不見效，開發效果較差，采出程度均不足10%。2007年后，通過試油、試采、測井資料對比發現,邊臺潛山內幕具有平面上分區、縱向上分段的多套裂縫網絡層發育,在潛山內幕非“優勢巖性”發育層段為內幕隔層[5]，對邊38-25井進行分層測試結果表面，上層壓力系數為1.042，下層壓力系數為0.834，上下兩層壓力系數相差較大，說明了該潛山內幕的油藏并不是一個統一的壓力系統，進而驗證了潛山內幕隔層的存在。

邊臺潛山上油下油型潛山裂縫網絡層的發現，打破了原變質巖潛山塊狀油藏的認識，驗證了潛山內幕多套裂縫網絡層的存在，指導了邊臺潛山內幕裂縫網絡層的精細劃分，創建了邊臺潛山“三分一整體、縱疊平錯、平直組合”的平面徑向驅和垂向重力驅共效的立體開發模式。運用這一模式，破解了該區低滲透潛山油藏高效開發和穩產難題，實現重力驅動最優化和裂縫穿透最大化。使區塊日產油由實施前的42 t上升到了目前的263 t，采用速度由0.2%上升到了目前的1.22%，實現了潛山792×104t難采儲量的有效動用。啟示我們在具有相似成藏條件的邊臺潛山周邊及曹臺潛山深層裂縫網絡層的存在。2007年優選曹602井在2 327.5～2 381.5 m和2 260.0～ 2200.0 m井段試油分別獲得工業油流，從而驗證了曹臺潛山多套裂縫網絡層的推斷，拉開了邊-曹臺潛山深層勘探的序幕，2012年，在邊-曹臺潛山實施復雜結構井10口，均獲得工業油流，新增探明石油地質儲量2677.41×104t。

3.2 上油下水型

東勝堡潛山構造上位于大民屯凹陷靜安堡構造南部，緊鄰榮勝堡凹陷，為一受西側大斷層控制的西陡東緩單面山，儲層以淺粒巖、混合花崗巖為主，儲集空間以構造裂縫為主，平均孔隙度3.53%，平均滲透率98.7×10-3μm2[6-7]。油藏埋深2 600～3 080 m，油藏類型為上油下水型的強邊水推進型油藏。

東勝堡潛山1986年區塊全面投入開發，到年底已投產油井12口，自噴生產7口井，日產液1 089 t，日產油982 t，綜合含水14.2%。同年10月區塊先后有6口井見水，2口井水淹，水性分析為地層水，說明該潛山邊水比較活躍。針對該區上油下水型強邊水推進型油藏，在注水穩產階段適當增加加密調整井，降低單井產量和生產壓差來減小水椎高度，有效地延長了無水采油期和控制了含水上升速度。在開發后期,水竄和邊水錐進問題比較突出,部分油井水錐頂達到了潛山面,油水界面復雜,剩余油分布規律認識不清,堵水困難,常規的不穩定注水、周期注水效果不明顯,油藏開發效果差。為此,在東勝堡潛山開展異步注采技術研究,日注水500 m3,使該油藏南部井區日產油由21.8 t提高到了42.5 t,取得了較好的注采效果。

東勝堡上油下水型的強邊水推進型油藏的勘探開發實踐，對同類油藏的勘探開發具有指導意義。針對勝西低潛山油藏裂縫非均質性強的邊水油藏開發難題，借鑒東勝堡潛山的開發經驗，2012年在精細認識潛山構造、內幕巖性、裂縫展布和邊水推進規律基礎上，進行剩余油分布規律的研究，找準下步挖潛方向及潛力，并對現有的井網適應性及開發方式進行評價，按照一井一策的原則進行油藏開發部署，并進行經濟評價及開發方案的優選，以求實現油藏開發的產量、效益的最大化。

3.3 上干下油型

沈288潛山構造上位于大民屯凹陷前進斷裂構造帶，呈北東向展布，為一個受西側前進斷層控制而形成的斷裂鼻狀構造，儲層以混合花崗巖、片麻巖為主，儲集空間以微裂縫為主，平均孔隙度4.1%，滲透率一般小于1×10-3μm2。油藏埋深3 350～3 793 m，油藏類型為上干下油型的潛山內幕油藏。

勘探初期，在“風化殼成藏”理論指導之下，先期鉆探的沈34井和沈166井均揭露潛山不到80 m而提前完鉆，勘探一度停滯。2005年后，在“低潛山成藏模式”和“潛山內幕成藏模式”思想指導下，2007年部署實施的沈288、沈289井在鉆遇潛山面下暗色礦物較發育的致密帶后，均在潛山面200 m下“優勢巖性”內見到較好油氣顯示，試油先后獲得工業油流并投入生產，其中沈289井投產后獲得百噸工業油流，目前累計產油突破2.4×104t[8]。

沈288塊上干下油型潛山內幕油藏的發現，打破了原潛山“風化殼成藏”理論，驗證了“潛山內幕成藏模式”，拓寬了變質巖潛山勘探領域。啟示我們在大民屯凹陷其它變質巖潛山的深層的較大勘探潛力。如韓三家子潛山帶，該潛山隆起幅度大，緊鄰榮勝堡生油洼陷、斷裂發育，具有很好側向供油窗口，潛山較強的非均質性和晚期的侵入體使潛山內幕隔層存在，說明了該潛山具有很好的內幕成藏條件，而已完鉆井以見到了良好的油氣顯示，但由于揭開潛山太淺，最深為306 m，平均為209 m，勘探一直未取得突破，如對其深層展開精細評價研究，該潛山深層將可能有較大突破。

3.4 低油高水型

哈20潛山構造上位于遼河坳陷大民屯凹陷法哈牛-邊臺斷階帶中段,是一個受東西兩條邊界逆斷層所挾持，并被多條次一級斷層分割而形成的斷塊山。儲層以混合花崗巖為主，儲集空間以微裂縫為主，平均孔隙度4.6%，滲透率小于1×10-3μm2。油藏埋深2 860～3 250 m，油藏類型為低油高水型裂縫油藏。

哈20潛山臨近榮勝堡洼陷,多期斷裂溝通潛山與烴源巖,使該潛山具有較好的油源條件[9-10]。該潛山北部高潛山斷塊已經完鉆了沈256井, 試油顯示為水層,由于該井處于高部位而且出水,因此一直以來認為哈20區塊無勘探潛力。2007年在潛山“山高水高，山低水低”認識下，對哈20潛山展開精細評價研究,發現在沈256井與哈20塊之間的小斷層具有封堵性,而且從地震反射波形特征分析來看,兩個區塊間的裂縫發育程度不同。經過細致論證后在該區實施探井哈20井,該井潛山段投產后自噴生產，初期日產油達到71 t,目前累產油達5.45×104t，從而發現了哈20潛山。

哈20潛山低油高水型油藏的發現，論證了潛山并無“統一的油水界面”的認識。由于變質巖潛山巖性的多樣性，不同巖性、不同部位等經歷的風化、剝蝕、構造作用力不同，以及后期巖脈的穿插及斷層封堵等，油水分布關系的空間展布具有復雜性。該潛山勘探從“山重水復”到“柳暗花明”，讓人們再次看到解放思想的重要性。要實現勘探開發的新突破，關鍵要沖破思想上的“禁區”，開拓未曾涉及的“盲區”，探索望而卻步的“難區”，唯有如此，才能讓我們重新找到勘探新路。低油高水成藏類型的發現拓展了潛山的勘探領域，啟示我們，由于斷層的封堵性，在其它高潛山的低臺階帶也將具有較大的勘探潛力。

4 結論

(1)從全凹陷變質巖潛山來研究，地層水分布具有一定的規律性，整體上看以榮盛堡洼陷為中心，并隨著開發區塊能量遞減，地層水以邊水推進的模式沿著優勢裂縫發育條帶運移，隨著能量的減弱，到凹陷北部，基本沒有地層水。

(2)從全凹陷變質巖潛山來看，邊水推進模式下的成藏類型具有多樣性，緊鄰榮勝堡凹陷的東勝堡潛山、勝西低潛山、法哈牛潛山等具有較強的邊水活動，為上油下水型的強邊水推進型油藏，而在凹陷北部的安1-安97、邊-曹臺高潛山，多期強力的構造活動形成潛山內幕多套裂縫網絡層，油藏底部邊水活動較弱，為上油下油型的裂縫網絡層油藏。而從局部來看，邊水推進受復雜的構造、巖性、裂縫強非均質性等因素影響，成藏類型具有特殊性，多年的勘探開發探索出了干層之下找油層和水層周邊找油藏的勘探思路，實現了潛山“縱向無底界、橫向無邊界”的勘探設想。

(3)變質巖潛山油水分布與成藏類型新認識，在十二五期間，指導大民屯凹陷迎來了第三次儲量發現的高峰，為遼河油田增儲穩產做出了重大貢獻。

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