渭北油田長3淺層致密油藏斷裂與油氣性關系研究

王周紅

(中國石化華北分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450006)

渭北油田位于鄂爾多斯盆地南部邊緣[1]，通過近幾年的勘探與評價工作，在三疊系延長組的長3～長8油藏均獲得不同程度的油氣顯示以及油流。其中長3油層組平均埋深550 m，儲層平均滲透率均小于1×10-3μm2，屬典型淺層致密巖性油藏，直井測試平均日產量1.7 t，為該區(qū)塊目前主力含油層位，具有較大的勘探開發(fā)潛力。

根據(jù)前人研究成果[2-6]，長3油層組位于延長組上部，油源對比結果表明中下部長7油頁巖為長3主力烴源巖，油氣縱向運移距離較大。通過對區(qū)內發(fā)育的斷裂進行識別和描述，認為溝通下部長7烴源巖的斷裂為油氣運移主要通道；同時由于渭北油田構造上處于南部的渭北隆起附近，成藏中后期斷裂活動較頻繁，再次發(fā)育的斷裂對油藏進行了不同程度的多期次改造，且上部地層埋深淺，導致保存條件偏差，一定程度上對油氣富集起到破壞作用。

研究成果表明長3油藏保存條件較預期要好，區(qū)內發(fā)育的斷裂雖有破壞油藏的可能性，但從實際鉆遇、試油、試采以及密閉取心分析結果來看，長3整體上含油性較好。同時由于先前對斷裂-裂縫的認識還不夠深入，導致實鉆效果與斷裂-裂縫的關系認識不清。本文著重研究實鉆效果，以及到斷裂-裂縫的最小距離的關系，初步建立了長3儲層油氣性與斷裂-裂縫發(fā)育的關系，明確了淺層致密油藏油氣富集與高產規(guī)律認識。

1 渭北延長組構造特征

渭北油田構造上位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東南部，渭北隆起與伊陜斜坡交匯處，處于多個性質不同的大地構造單元的復合部位。中新生代以來該地區(qū)經(jīng)歷了多期次構造運動，遭受了不同程度的剝蝕改造，形成了如今相對較復雜的構造格局[7]。

渭北油田延長組地層總體構造表現(xiàn)為西北傾向的單斜，構造較為平緩，呈東南高西北低的特征。受南部渭北隆起帶逆沖推覆應力的影響，由南向北持續(xù)的擠壓應力使得南部中生界地層形成了一系列北翼緩、南翼陡的背斜或鼻狀構造，幅度相對較低，多為不閉合圈閉。平均坡降8～20 m/km，局部地層產狀較陡，傾角在1°～5°左右。結合前期對該地區(qū)沉積演化、物源分析及地層殘留厚度等研究成果，認為渭北油田油氣富集、成藏和局部高產與多期次的斷裂活動密切相關。

2 長3斷裂-裂縫發(fā)育特征

2.1 長3斷裂發(fā)育特征

受鄂爾多斯盆地南部渭北隆起帶構造活動的影響，區(qū)內主要發(fā)育北東東向和近東西向斷裂，斷裂發(fā)育規(guī)模不等。南部斷裂規(guī)模相對較大，延伸長度9.8～32 km，多為大型逆斷層；中北部斷裂規(guī)模相對小，但發(fā)育密度要大，延伸長度5～12.7 km，多為小型斷層，總體反映構造發(fā)育程度由南向北逐漸減弱的趨勢。

利用三維地震相干切片以及相干二階導等三維地震斷裂識別與預測技術，能夠對發(fā)育的斷裂進行定性識別和定量描述。從平面分布上看，發(fā)育斷裂位置多為弱相干部位，主體為北東東向，強相干區(qū)斷裂通常不發(fā)育。同時利用相干二階導技術方法，能夠在相干基礎上進一步對斷裂長度、寬度等進行刻畫，使預測結果更清晰、更詳盡，是斷裂刻畫向定量化邁進的方法之一。

從地震剖面上看，斷裂特征多為高角度直立型，縱向斷穿層位多見延長組內部，部分斷穿至第四系地層。其中長3段斷層以逆斷層為主，少量正斷層，且發(fā)育有多個小型背斜和鼻狀隆起構造。斷層走向為北東60～70°，傾向以西北向為主，傾角為60°～80°。

從實鉆效果上看，鉆遇弱相干區(qū)的直井，特別是水平井在鉆進過程中有明顯的泥漿漏失、巖心破碎等現(xiàn)象，進一步證實了斷裂預測的可靠性。

2.2 長3裂縫發(fā)育特征

利用相干切片和二階導技術雖然能夠有效預測和刻畫斷裂，但由于地震分辨率的原因，目前還未能有效預測儲層裂縫發(fā)育情況，行之有效的方法是先進行巖心觀察，找出裂縫發(fā)育段鉆井、錄井、測井等異常反應，建立裂縫識別方法，從而對未取心井裂縫發(fā)育情況進行預測。

通過對區(qū)內長3段的巖心進行觀察研究，位于斷裂附近的部分井長3段發(fā)育有裂縫，裂縫寬度分布在0.3 mm以下、0.5～0.8、1～3 mm范圍內，其中泥質巖類裂縫張開度低，砂巖類中裂縫張開度高。低角度縫和垂直縫長度較大，長度最小為12 cm，最大達到65 cm。裂縫線密度在0.03～2.6條/m之間，平均為0.38條/m。從充填情況來看，以半充填和充填裂縫為主。裂縫發(fā)育段測井響應通常表現(xiàn)為電阻率降低、聲波時差增大和密度降低的特征。

2.3 實鉆井到相鄰斷裂的距離

結合對長3段斷裂、裂縫發(fā)育特征研究成果，識別出了區(qū)內主要發(fā)育的10組不同大小規(guī)模斷裂，以及多條小裂縫，且裂縫發(fā)育的井多位于斷裂附近，遠離斷裂的井通常裂縫欠發(fā)育，以孔隙型儲層為主。統(tǒng)計區(qū)內實鉆井到相鄰斷裂的距離為0.03～5.55 km，平均最小距離2.1 km。

3 斷裂-裂縫與油氣富集高產關系

根據(jù)區(qū)域成藏規(guī)律研究成果及鄂爾多斯盆地南部油源對比結果，長7油頁巖、暗色泥巖為長3油藏的主力烴源巖，斷穿長3至長7段的斷裂，為油氣向長3快速運移提供了良好的通道。長3儲層砂體厚度大(平均砂厚18.5 m)，物性好(平均滲透率0.76×10-3μm2)，平面展布規(guī)模較大，為油氣橫向運移提供了優(yōu)越條件。但由于成藏后期一系列構造運動繼續(xù)存在，靠近中大型斷裂附近的油藏保存條件變差，對儲層含油性、單井產量都造成了一定影響；而遠離斷層的油藏則得到較好的保存。

3.1 與錄井油氣顯示的關系

區(qū)內71口實鉆井長3段錄井油氣顯示情況表明，油氣顯示級別從油跡、油斑到油浸均有分布，儲層整體含油性均較好，其中油浸級別平均厚度3 m，占砂厚百分比28.6%；油斑級別平均厚度4.6 m，占砂厚百分比43.8%；油斑級別以上平均厚度7.6 m，占砂厚百分比72.4%。

將每口井長3段儲層油斑顯示以上厚度占砂厚百分比與該井到相鄰斷裂最小距離進行分析研究，結果表明隨著距離斷裂越遠，油斑以上比例明顯上升，儲層含油性整體有變好的趨勢；斷裂附近含油性明顯變差，較大程度上證實了斷裂、裂縫對儲層有破壞作用(圖1)。

圖1 油斑以上級別占砂厚百分比與到斷裂最小距離關系

3.2 與氣測的關系

油氣顯示是錄井識別儲層含油性有效手段之一，由于現(xiàn)場操作及人為判斷因素等影響，含油性判斷存在較多的主觀因素，導致識別結果往往與實際存在差異。為了進一步研究斷裂對儲層含油性的影響關系，同時也對氣測全烴分析研究，從定量的角度來研究儲層含油氣性與該井到相鄰斷裂最小距離的關系。

3.2.1 與氣測全烴值的關系

氣測全烴通常是錄井儀器對地層巖屑含烴全量的測量值，能夠定量識別儲層含油氣性。由于長3儲層縱向非均質性較強，長3儲層縱向上往往氣測值變化幅度較大，為此對長3段氣測全烴值進行厚度加權平均，厚度較大儲層對應的氣測全烴值往往最能代表該儲層段平均氣測全烴水平。

對每口井長3段氣測全烴平均值與該井到相鄰斷裂最小距離進行分析研究，結果表明隨著到斷裂最小距離的增大，氣測全烴平均值有逐漸上升的趨勢(圖2)，也進一步證實了距斷裂越遠，油藏保存條件越好，儲層含油性也越好。

圖2 氣測全烴與到斷裂最小距離關系

3.2.2 與輕質組分的關系

錄井氣測不僅能夠測量全烴值，還能測量C1-C5不同碳分子數(shù)烴類的含量。從錄井儀器的識別能力上講，C1-C5的烴類是最容易識別和測量的，而氣測全烴值也基本上包含了C1-C5烴類含量之和。實際研究發(fā)現(xiàn)，錄井氣測全烴值遠大于C1-C5烴類含量之和，還有接近一半的剩余含量未能在氣測全烴值中體現(xiàn)。

結合現(xiàn)場錄井情況，長3儲層埋深淺，地層壓力低，鉆井巖屑返到井口時壓力降低，部分烴類得到釋放，未測得的氣測剩余量很可能是已經(jīng)散失的一部分，這其中也包含了另一部分C1-C5烴的含量。為此將已散失未測得的剩余C1-C5烴量之和，按照井口現(xiàn)有C1-C5各自烴量所占比例進行劈分，力求還原地層條件下C1-C5各自烴類的真實含量。同樣也對每口井長3段氣測輕烴平均還原值與該井到相鄰斷裂最小距離進行分析研究，結果表明：隨著到斷裂最小距離的增大，氣測輕烴平均還原值有上升的趨勢(圖3)。

3.3 與試油試采的關系

長3油層采用射孔后壓裂試油，整體測試及投產效果較好，直井初期穩(wěn)定產量平均1.7 t，達到經(jīng)濟有效開發(fā)下限。取每口井長3段試油初期穩(wěn)定產量，與該井到相鄰斷裂最小距離進行分析研究，結果表明隨著到斷裂最小距離的增大，長3段試油初期平均穩(wěn)定產量上升趨勢較明顯，離斷裂較近的井通?；静怀鲇停?，測試效果較差。

圖3 氣測全烴中烴質組份與到斷裂最小距離關系

當井到斷裂最小距離大于0.8 km時，儲層含油性變好，初產相對也較高，在與斷裂距離為3～4 km時試油產量最高；而當與斷裂距離繼續(xù)增大時，試油產量又有逐步下降的趨勢，分析其原因主要是受油氣橫向運移最大距離的影響，距離過大，油氣運移距離也大，儲層油氣充滿度降低，儲層含油性變差(圖4)。

圖4 試油試采產量與到斷裂最小距離關系

4 結論

(1)利用三維地震相干切片及二階導等預測方法，能夠對渭北地區(qū)長3斷裂發(fā)育特征進行描述，識別出10組北東向斷裂；同時結合巖心觀察與研究，認為裂縫較發(fā)育的井多位于斷裂附近。

(2)對已有井的錄井油氣顯示、氣測值、測試效果等與各井到斷裂最小距離進行研究分析，斷裂附近由于油氣保存條件差，整體上含油性較差，為井位優(yōu)化部署提供了依據(jù)。

(3)通過對長3儲層油氣性與斷裂-裂縫發(fā)育特征的關系的分析，深化了對淺層致密油藏油氣富集與高產規(guī)律的認識。

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