内蒙古二连盆地不同岩性潜山储层特征及其影响因素

李 浩, 高先志*, 杨得相, 白 帆, 陈亚青, 王会来

1)中国石油大学地球科学学院, 北京 102249;

2)中国石油华北油田勘探开发研究院, 河北任丘 062552

二连盆地经过近30年的潜山勘探, 发现了类型丰富的中生古储型潜山油藏。目前已在四个凹陷发现了三种岩性的潜山油藏, 分别是赛汉塔拉凹陷的赛51灰岩潜山油藏, 阿尔凹陷的阿尔6凝灰岩潜山油藏、阿南凹陷的哈南凝灰岩潜山油藏和额仁淖尔凹陷的淖102碎裂花岗岩潜山油藏。古生界潜山逐渐成为二连盆地油气勘探重要的接替领域。潜山油气藏形成的规模以及潜山油气藏的类型在很大程度上受控于潜山的储层发育特征, 而岩性是决定潜山能否形成储集层的关键因素, 不同岩类储集层在其空间分布和储集空间类型上都存在较大差异。为此有必要对二连盆地多岩性储集层开展研究, 明确不同岩性储集层发育特征及其影响因素, 以期对多岩性潜山的储集层预测具有指导意义。

1 古生界潜山地质背景

二连盆地位于中国内蒙古自治区中北部(图1A),东起大兴安岭, 西到乌拉特中后联合旗一带, 南抵阴山山脉北麓, 北至中蒙边界, 东西长约 1000 km,南北宽20～220 km, 总面积约10×104km2, 是我国陆上大型沉积盆地之一(杜金虎, 2003)。

二连盆地基底属海西褶皱带, 主要由古生界变质岩系和岩浆岩组成。按照板块构造观点, 盆地所在区域古生代时, 曾是西伯利亚板块和中朝克拉通之间的中亚—蒙古海槽的一部分, 为早-晚古生代的陆壳增生区, 海西运动使规模宏大的天山—内蒙—兴安弧形构造带横亘于我国北部, 二连盆地位于该弧形构造带东翼内侧, 由古生界变质岩、岩浆岩和灰岩与一系列复背斜、复向斜和基底断裂组成二连盆地的基底(焦贵浩等, 2003)。二连盆地基底构造经华力西后期和印支期长时间风化剥蚀, 形成了多凸多凹、凸凹相间的“盆岭”结构, 之后经历了侏罗纪和白垩纪两期裂谷发育阶段, 古生界基岩被侏罗系、白垩系地层覆盖其上, 形成了多种类型潜山(赵澄林等, 1996; 杜金虎, 2003)。

根据钻遇古生界潜山探井的信息, 结合古生界露头地调资料(蔡明海等, 2011; 陶继雄等, 2010),认为二连盆地古生界潜山地层岩性分布具有多样性,发育有变质岩、火成岩和灰岩, 其中变质岩、花岗岩和凝灰岩分布较广, 灰岩仅在赛汉塔拉凹陷赛 51地区和赛14地区发育(图1B); 同一凹陷, 前中生界潜山地层的时代与岩性分布不同, 但有集中分区的特点。如赛汉塔拉凹陷, 凹陷中段的赛四构造带为蓟县系哈尔哈达组变质岩, 从赛四构造带分别向南北方向地层逐渐变新, 赛51地区和赛14地区主要为石炭系阿木山组灰岩(图1B和图2)。

2 古生界不同岩性潜山储集层特征

2.1 储集空间类型及储集层物性特征

通过 73口井岩心观察、薄片鉴定和试油情况,认为二连盆地灰岩潜山和凝灰岩潜山储集层较发育,储集空间类型主要为溶蚀孔、洞穴、裂缝等次生孔隙, 变质岩潜山和花岗岩潜山储集层相对欠发育,储集空间类型主要为构造缝。

2.1.1灰岩

灰岩地层中以岩溶型储集层为主, 溶蚀孔、洞穴以及溶蚀缝较发育。赛 51井在潜山顶部1273.00～1282.55 m段两次取心, 进尺9.55 m, 取心长度仅 2.05 m, 收获率为 21.5%, 整体上岩心破碎严重, 网状裂缝较发育, 裂缝密度(岩心单位长度内可测量裂缝的条数)6～7条/m, 缝宽1～5 mm, 局部见不规则洞穴, 潜山顶部的溶蚀孔、洞多被原油充填(图版 I-a), 表明其储集性能良好。赛 51井在钻进1506.44～1506.76 m段钻具放空0.32 m, 经分析该井段为未充填的洞穴。此外, 赛 51-1, 赛 51-2和赛51-3x等钻遇灰岩地层的开发井试油日产液量高,分别为59.6 m3、79.7 m3和131.8 m3。薄片鉴定结果表明灰岩中生物碎屑含量较高, 见生物骨架孔隙(图版I-g)、粒内溶孔、晶间孔和溶蚀缝(图版I-h)。 赛51井 1268.6～1492.8 m 段, 测 井 解 释 孔 隙 度2.0%～7.5%, 平均值为 3.8%。以上表明二连盆地灰岩地层储集层十分发育, 储集空间类型多样, 孔缝组合类型有洞穴型、孔洞-裂缝型、孔隙-裂缝型和裂缝-孔隙型。

图1 二连盆地构造位置与主要凹陷古生界潜山岩性平面分布图Fig.1 Structural location and lithologic distribution of Paleozoic buried hills in main sags, Erlian Basin

图2 二连盆地赛汉塔拉凹陷前中生界推断地质剖面图(剖面位置见图1B)Fig.2 Inferred Pre-Mesozoic section of Saihantala Sag, Erlian Basin(see profile in Fig.1B)

2.1.2凝灰岩

二连盆地凝灰岩基本上为晶屑凝灰岩、玻屑凝灰岩、岩屑凝灰岩和角砾凝灰岩。通过岩心观察, 岩心中溶蚀洞(图版I-b)、溶蚀缝较发育和高角度构造缝(梁官忠, 2001)较发育, 裂缝一般被钙质、硅质、泥质和铁质全充填或半充填(图版I-c)。哈31井在潜山顶部 1073.19～1079.16 m 段两次取心, 进尺5.97 m, 取心长度仅 0.33 m, 收获率仅为 5.5%, 岩心破碎严重。根据对阿14井(井深1509.7 m)凝灰岩物性分析, 其孔隙度为 0.62%, 渗透率为 0.03 mD,说明凝灰岩几乎不发育原生孔隙, 其储渗空间主要为溶蚀孔洞和构造裂缝等次生孔隙。哈31井揭示潜山厚度132.5 m, 岩性为凝灰岩, 裸眼钻测试日产油1.1 t, 日产水3.65 t。薄片鉴定结果表明凝灰岩中发育溶蚀缝(图版 I-i)和粒内溶孔(图版 I-j)。以上说明凝灰岩潜山储集层较发育, 储集空间以溶蚀洞、溶蚀孔、溶蚀缝和构造缝为主, 孔缝组合类型有孔隙-裂缝型和裂缝-孔隙型和裂缝型。

2.1.3花岗岩

花岗岩岩心一般较致密, 储集空间主要为高角度构造裂缝, 缝宽较窄, 偶见溶蚀孔洞(图版 I-d)。花岗岩取心收获率高, 平均为 97.4%, 而且试油产液量低, 产液量较高的太5井仅日产油0.09 t, 日产水1.48 t。根据对淖12井花岗岩(井深1618.54 m)物性分析, 其孔隙度为1.6%, 渗透率＜1.0 mD, 说明花岗岩几乎不发育原生孔隙。以上表明花岗岩潜山储集层欠发育, 储集空间主要为构造缝, 孔缝组合类型有裂缝-孔隙型和裂缝型。

2.1.4变质岩

二连盆地潜山地层发育的变质岩主要为动力变质岩和区域变质岩。钻遇的动力变质岩基本上是花岗碎裂岩, 局部见糜棱岩。动力变质岩岩心构造缝较发育, 见溶蚀缝(图版 I-e)和溶蚀孔洞(图版 I-f)。通过统计其裂缝倾角为 22°～65°, 平均 47.5°, 为中低角度缝, 地下裂缝开度 1.9～19.9 mm(实测缝开度值乘以2/π),平均值为5.6 mm。花岗碎裂岩地层试油产液量普遍较高, 如淖4井、淖38井和淖40井日产水分别为6.5 t、35.4 t和55.0 t。根据对淖102井花岗碎裂岩(井深 843.48～962.99 m)物性分析, 其孔隙 度 为 5.1%～9.2%, 平 均 为 6.6%, 渗 透 率0.05～4087.0 mD, 平均为 1026.5 mD, 物性非均质强。铸体薄片镜下显示为粒间溶孔(图版I-k)、溶蚀缝和构造缝发育。以上说明动力变质岩潜山储集层较发育, 孔缝组合类型主要为孔隙-裂缝型、裂缝-孔隙型和裂缝型。

除动力变质岩外, 钻遇的古生界潜山岩性为区域变质岩, 主要包括片岩、千枚岩、大理岩和变粒岩等。岩心上见构造缝, 裂缝倾角 44°～87°, 平均66.7°, 为中高角度缝, 裂缝多被钙质、石英、方解石、泥质和黄铁矿等完全充填或半充填。赛10井(井深 591.2 m)片岩物性分析孔隙度为 0.81%, 渗透率为0.04 mD, 淖107井大理岩物性分析的平均孔隙度为 2.48%, 平均渗透率为 0.9 mD, 说明区域变质岩不发育原生孔隙。薄片鉴定结果表明, 区域变质岩微观储集空间有粒间孔(图版I-l)、压溶缝和溶蚀缝。以上说明区域变质岩潜山储集层欠发育, 孔缝组合类型主要为裂缝型和裂缝-孔隙型。

2.2 不同岩性潜山储集层纵向分布特征

由于古潜山长期受构造运动、风化剥蚀、大气降水的淋滤、溶蚀等作用的影响, 灰岩、火山岩和变质岩潜山的次生孔隙型储集层一般表现出纵向上的分带性。有学者通过赛51灰岩潜山的研究, 认为二连盆地灰岩潜山由上至下发育表层岩溶带、渗流岩溶带和潜流岩溶带(陈广坡等, 2009)。依据火山岩和变质岩储集层在其它地区纵向上的分布规律(刘俊田, 2009; 赵乐强等, 2009; 王君等, 2010), 结合二连盆地钻井、测井、录井以及取心、薄片鉴定和伽玛能谱分析等资料, 将二连盆地花岗碎裂岩潜山由上至下划分为风化粘土层、强风化碎石带、弱风化淋滤带、内幕未风化岩层带(或内幕溶蚀带)四个带;将凝灰岩潜山划分为风化粘土层、风化淋滤带、内幕溶蚀带和未风化岩层四个带; 将花岗岩潜山划分为风化粘土层、弱风化块石层和内幕溶蚀带(或内幕未风化岩层)三个带。储集层主要发育于岩溶带、风化淋滤带、强风化碎石带和内幕溶蚀带, 其中岩溶带、风化淋滤带和内幕溶蚀带主要发育溶蚀孔洞和溶蚀缝, 强风化碎石带主要发育构造裂缝和溶蚀孔缝。

2.2.1花岗碎裂岩潜山纵向结构

二连盆地额仁淖尔凹陷花岗碎裂岩分布较广,以淖102井为例描述花岗碎裂岩潜山纵向结构及其储集特性(图3)。

(1)风化粘土层

花岗碎裂岩潜山表层经过长期的强风化作用,在其表层形成了富含高岭石等黏土矿物的粘土层,其孔隙、裂缝发育程度低, 它是风化作用进行较彻底的产物。在常规测井曲线上一般表现为高自然伽玛、低密度、低补偿中子和扩径等特征, 伽玛能谱测井上铀相对含量为低值, 一般在 0.1～0.3, 钍铀比较低,ω(Th)/ω(U)多为 2～4。淖 102 井的风化粘土层厚度约为8 m。

(2)强风化碎石带

强风化碎石带位于风化粘土层之下。该带花岗碎裂岩遭受较强烈的风化作用, 岩石破碎严重, 岩心构造裂缝十分发育, 具有一定泥质含量, 常规测井上表现较高的自然伽玛, 局部有扩径现象。由于含四价铀的原生铀矿物出露于地表时, 逐渐氧化为六价铀, 并以铀酰络离子(UO2)2+形式存在, 铀酰络离子极易溶于水, 大部分被地下水沿断裂和岩溶裂缝发育带或构造破碎带迁移到深部, 在还原条件下还原成四价铀沉淀下来, 故可以利用铀相对含量和钍铀比指示岩溶带或裂缝发育带(张松扬, 2006)。如图 3中铀相对含量较高段, 其孔隙度较高, 储层等级较高, 试油为油层。在强风化碎石带钍铀比曲线呈指状, 钍铀比值ω(Th)/ω(U)多为高值, 一般为2～7, 说明该带储集物性较好。淖102井在该带厚度约为40 m。

(3)弱风化淋滤带

图3 淖102井古生界花岗碎裂岩潜山储集层纵向分布特征Fig.3 Vertical distribution of Palaeozoic granitic cataclasite buried-hill reservoir in Nao102 Well

弱风化淋滤带位于强风化碎石带之下。该带花岗碎裂岩先期形成的构造裂缝, 由于地表水下渗淋滤溶蚀, 形成了溶蚀裂缝, 如图 3中声波时差曲线在该带有跳跃, 补偿密度出现异常低值段, 表明发育有岩溶; 局部溶蚀裂缝被泥质充填, 表现自然伽玛曲线局部段呈指状。该带钍铀比值ω(Th)/ω(U)多为高值, 如淖102井920～932 m段, 铀相对含量一般大于 0.3, 试油为油层, 说明该带储集物性好, 淖102井902～920 m钍铀比值ω(Th)/ω(U)多大于5, 说明该带处于强氧化环境。淖102井的弱风化淋滤带厚度约为74 m。

(4)未风化岩层

未风化岩层远离潜山顶部的风化界面, 岩层不受风化作用的影响, 基本上保留了原岩的性质。该带储层欠发育, 偶见构造缝。此外, 在有大断裂沟通的内幕, 也有可能发育内幕溶蚀带。

2.2.2凝灰岩潜山纵向结构

二连盆地阿南-阿北、阿尔和乌里雅斯太等凹陷钻遇凝灰岩潜山的探井较多, 以哈31井为例描述凝灰岩潜山纵向结构及其储集特性(图4)。

(1)风化粘土层

风化粘土层也称古土壤, 位于潜山最上部, 是在物理风化的基础上, 生物及化学风化作用改造下形成的细粒残积物(吴孔友等, 2003)。厚度一般较薄,哈31井的风化粘土层厚度约为8 m。测井曲线上表现为高伽玛、扩径、低铀相对含量、低钍铀比等特征。

(2)风化淋滤带

图4 哈31井凝灰岩潜山储集层纵向分布特征Fig.4 Vertical distribution of Palaeozoic tuff buried-hill reservoir in Well Ha31

凝灰岩的风化淋滤带位于风化粘土层之下, 对应于花岗碎裂岩的弱风化淋滤带。溶蚀孔缝较发育,该带储集物性好。三孔隙度曲线在裂缝发育段呈指状分布, 自然伽玛曲线波动幅度较大, 说明部分裂缝被泥质充填或者含有较高的钍、铀和钾等放射性元素。伽玛能谱测井表现高钍铀比, 钍铀比曲线呈高幅度的指状分布, 铀相对含量曲线呈低幅度指状分布。哈31井的风化淋滤带厚度约为54 m。

(3)内幕溶蚀带

大气降水、地表径流沿着大断裂渗流到潜山深层, 在内幕发育局部溶蚀带, 岩心上见较大的溶穴和溶蚀孔缝, 在钻井过程中多产生钻具放空、泥浆大量漏失现象。钍铀比曲线和铀相对含量曲线呈高幅度的指状分布, 表明岩溶带发育。哈31井钻遇内幕溶蚀带, 且见油气显示。

2.2.3花岗岩潜山纵向结构

通过单井分析, 认为花岗岩潜山纵向结构类似于凝灰岩潜山, 从上至下一般为为风化粘土层、弱风化块石层(对应于凝灰岩潜山的风化淋滤带)和内幕未风化岩层。在大断裂沟通的内幕, 也能发育内幕溶蚀带, 如淖33井在1270.1～1270.9 m取心段见大量的洞穴和溶蚀孔缝。

2.2.4不同岩性潜山储集层纵向分布规律

潜山地层的岩性不同, 其成分、结构和构造等岩石学特征以及其成储机制亦不同, 进而决定了不同岩性储集层纵向分布的差异性。

一般而言, 潜山顶面是一个区域不整合面, 从潜山顶面往下一定范围内是风化作用以及淋滤作用影响地带, 该带储集层较发育。通过对73口探井(古生界潜山段)的岩心观察, 发现其中 48口探井古生界潜山段储集层较发育, 其中 89.6%的井在距潜山顶面80 m范围内储集层相对较发育, 超出这一范围多为致密层(图5), 因此将从潜山顶面往下80 m范围内称作潜山风化壳, 潜山顶面80 m以下的储层称为内幕储层。

图5 二连盆地古生界潜山岩心储集层发育段距潜山顶距离的关系Fig.5 The relationship between location of Paleozoic buried hill reservoirs based on core observation and their distances to the top of buried hills, Erlian Basin

根据测井资料对 80口探井钻遇的潜山段进行了测井储层评价, 共解释了 358层储集层。统计这些储集层的分布情况, 发现灰岩潜山和凝灰岩潜山储集层分布在风化壳(距潜山顶80 m范围内)的累积频率分别为 60%和 49%, 分布在潜山内幕的储集层累积频率(距潜山顶超过80 m)分别高达40%和51%,而且各区间频率分布较均匀, 因此灰岩潜山和凝灰岩潜山储集层分布纵向发育带广, 具有纵向随机发育的特征; 花岗岩潜山和花岗碎裂岩潜山储集层分布的频谱图分布“前高后低”, 分布在内幕的储集层累积频率也有 28%和 25%, 因此, 花岗岩潜山和花岗碎裂岩潜山存在风化壳储集层和内幕储集层;区域变质岩潜山储集层分布在风化壳的累积频率高达 85%, 因此, 区域变质岩潜山储集层主要分布在潜山风化壳(图6)。

3 古生界潜山储集层发育影响因素

二连盆地古生界潜山的储集物性受埋深影响较小(图7), 分析认为潜山储集层发育的主要影响因素包括岩性、距离潜山顶面的深度、构造运动及断裂分布和热液活动。

3.1 岩性的影响

图6 二连盆地不同岩性潜山测井解释储集层纵向分布距潜山顶距离的关系Fig.6 The relationship between vertical location of various lithologic Paleozoic buried hills based on logging interpretation and their distances to the top of buried hills, Erlian Basin

图7 二连盆地古生界潜山不同岩性储集层物性与埋深关系Fig.7 The correlation between buried depth and porosity of the multi-lithologic Paleozoic buried hill

岩性是储层发育差异的根本。不同的岩性具有不同的硬度、密度、成分、结构、构造等, 导致不同岩性的潜山储集层具有不同的储集空间类型和物性特征。灰岩主要成分是CaCO3, 易被溶蚀, 无论是在潜山风化壳还是内幕, 都易发育溶蚀孔洞, 即使是先期形成的构造裂缝, 也会由于大气降水或地表径流的长期作用被溶蚀扩大, 形成良好的岩溶型储集层; 凝灰岩为火山碎屑岩, 成为主要是火山灰,火山碎屑中的岩屑和晶屑中的长石等不稳定组分,易被溶蚀形成溶蚀孔缝(付正等, 2008), 另外, 凝灰岩中的玻屑脱玻化作用使玻璃质变成隐晶或者结晶的细小颗粒, 由于体积缩小, 从而形成微孔和基质溶孔, 使物性变好。因此, 凝灰岩和灰岩类似, 易发育溶蚀型储集层; 花岗岩为深成酸性火成岩, 主要成分为石英、长石和云母, 硬度高、抗风化、耐腐蚀, 不易形成溶蚀孔洞和溶蚀缝, 但因其脆性易产生高角度构造缝; 花岗碎裂岩是一种构造变质岩,由碎斑和基质组成, 碎斑内部具有微破裂, 岩石破碎, 构造缝较发育, 先期产生的构造缝也会由于地表的淋滤作用或深层的热液活动发生扩容,因此花岗碎裂岩可以在潜山顶部的风化壳和深层的内幕形成储集层。

3.2 距离潜山顶面的深度的影响

暴露于地表的基岩由于受到大气、淡水等风化淋滤和溶蚀作用, 可以使储集层的孔隙度和渗透率得到显著改善, 进而在潜山顶部形成纵向上具有一定范围的风化壳。离潜山顶面越近, 风化淋滤、溶蚀作用也就越强, 裂缝、溶蚀孔洞型储集层也就越发育; 距离潜山顶面越远, 即埋藏越深, 地表水越难渗滤进去, 发生的溶蚀作用越弱, 再加之上覆地层压力的影响, 构造裂缝越易被压实, 缝宽变窄,因此只能见到小的裂缝, 向下逐渐变为致密的岩石。根据岩心观察, 储集层主要分布在离潜山顶面80 m的深度范围内(图5), 测层解释成果表明, 灰岩潜山、凝灰岩潜山、花岗岩潜山和花岗碎裂岩潜山储集层分布在距离潜山顶面 80 m深度范围内的累积频率分别为60%、49%、72%和85%(图6), 都证实了距离潜山顶面的深度控制了古潜山储集层的纵向分布。

3.3 构造运动及断裂的影响

构造运动对潜山储集物性的影响主要表现在两方面: 一方面构造运动中断裂活动在岩体中形成大量裂缝, 在形成新的储集空间的同时也连通了岩石的原生或次生孔缝, 从而改善储集层的储集性能(Luo et al., 2005)。同时, 由于构造运动产生的大量裂缝为地下流体提供了运移通道, 使得交代、溶解、溶蚀作用在构造裂缝集中区表现地更为突出, 进一步改善了岩石的储集物性(李军等, 2008)。另一方面,构造运动使得潜山长期暴露于地表, 经历风化淋滤作用, 造成原生孔缝进一步溶蚀扩大(吴贤顺等,2002; 仲维维等, 2010)。断裂对潜山储集层的成片、成带分布起着关键作用。从应力的角度分析, 伸展断裂附近存在应力扰动带和应力集中带, 该带平面上平行于断裂呈带状分布, 而剖面上呈正扇形分布,使得裂缝发育带沿断裂呈带状分布(周英杰, 2006)。例如, 赛汉塔拉凹陷裂缝发育带主要沿扎布断裂带分布, 具有多期性和条带状特征, 裂缝的走向、倾向、角度与断裂的发育基本一致(陈广坡等, 2009)。

利用分数维定量研究断裂对构造裂缝发育程度的控制作用。岩石破裂过程具有随机自相似性, 裂缝具有分形分布特征(侯贵廷, 1993; 付晓飞等,2007), 利用分形分析方法研究储集层裂缝不仅可以反映裂缝的发育程度, 而且反映裂缝分布的均匀性(张吉昌等, 1996)。Mandelbrot(1997, 1982)将分形定义为其组成部分与整体以某种形式相似, 并用分数维D值来定量描述分形的复杂程度。为了定量研究分形问题, 定义一个分形集合, 其表达式为:

式(1)中:N为测量物体获得标尺的数目;R为测量标尺的尺度;C为系数;D为分数维。对上式两边取自然对数可得到:

由式(2)可见, lnN与lnR呈线性关系, 而回归直线斜率的绝对值就是分数维D值。分维数的大小反映了岩体破裂的复杂程度和构造活动性的强弱(孔凡臣等, 1991)。利用分形方法(网格覆盖法)对二连盆地潜山储集层构造裂缝进行分数维统计(表1)。从表1和图8可见, 同类岩性相比较, 离断裂越近,分数维值一般较大; 即使不同岩性比较, 也是随着与断裂距离的增加, 其分数维值逐渐减小。这表明对于灰岩、凝灰岩、花岗岩和变质岩等刚性岩石而言, 岩性对其分数维的影响较小, 其构造裂缝分数维的变化反映了断裂的影响。

表1 二连盆地古生界潜山岩心构造裂缝分数维值统计Table 1 Statistics of fractal dimensions of Paleozoic buried hills, Erlian Basin

图8 二连盆地潜山储层构造裂缝分数维与断裂距离的关系Fig.8 The correlation between the fractal dimensions and the faults

综上所述, 断裂不仅控制了古潜山裂缝性储集层的平面分布, 同时也控制了构造裂缝的发育程度。

3.4 构造位置的影响

图9 二连盆地额仁淖尔凹陷不同构造带碎裂花岗岩潜山储层纵向发育特征Fig.9 Vertical distribution of Palaeozoic granitic cataclasite buried-hills reservoirs in different structural zones of Erennaoer Sag, Erlian Basin

由于受到的构造应力、地层水的侵蚀作用和物理风化作用强弱的不同, 造成不同构造带的潜山储层纵向发育程度的不同。以额仁淖尔凹陷碎裂花岗岩潜山为例(图9), 从储层发育的深度范围和储层级别而言, 凸起带较斜坡带储层更发育。这是因为凸起带为构造的高部位, 应力较集中, 易产生构造缝,遭受的碎裂变质作用强烈, 强风化碎石带较发育,同时凸起带地形较高, 地下水位则相对低, 物理风化作用强烈, 容易形成风化缝。就同一构造带而言,低部位潜山较高部位潜山储层发育。究其原因, 低部位的潜山一般位于正断层的下降盘, 多为主动盘,其诱导裂缝带往往较被动盘(正断层的上升盘)发育(罗群等, 2007)。

3.5 热液活动的影响

古潜山地层作为盆地基底的一部分, 经常发生内部热液流体的侵入。热液流体沿基底断裂、裂缝、层理、岩溶不整合面以及其他孔隙进入潜山储集层,对其活动通道两侧的岩体产生破坏(陶洪兴等, 1994)和改善储集物性(金之钧等, 2006; 潘文庆等, 2009)的双重作用。通过大量的薄片观察, 在古生界潜山中发现了沸石、黄铁矿、方解石、绿泥石等与热液活动相关的矿物, 图版 I-m 中原为橄榄岩, 后经蚀变作用而变为蛇纹岩, 全晶质蛇纹石晶体同后生的黄铁矿构成网脉状结构, 沿网脉有方解石的交代。图版 I-n中的白云石可能是早期形成的交代物, 它受后期热液侵入, 在其周边因热液烘烤作用形成毛状边, 而在颗粒内部因热液溶蚀作用形成大小不一的溶蚀孔洞, 此外, 高压的岩浆期后热液也可能导致围岩炸裂, 发生角砾岩化, 形成大量角砾间孔和裂缝, 起着改善储集物性的作用。一般岩浆热液和火山热液作用形成时间短, 温度、压力下降快, 充填物结晶速度快, 对储集层改造作用为突发性, 作用显得较强烈, 如阿南凹陷哈南凝灰岩潜山, 由于受到岩浆热液和火山热液作用, 凝灰岩中孔隙被沸石、方解石、绿泥石等次生矿物充填(图版I-o, 图版I-p), 孔隙度、渗透率都受影响, 损失面孔率约8%～10%(陶洪兴等, 1994)。

4 结论

1)二连盆地古生界潜山岩性具有多样性, 其中灰岩潜山、凝灰岩潜山和动力变质岩潜山储集层较发育,以溶蚀型储集层为主, 花岗岩潜山和区域变质岩潜山储层相对欠发育, 储集空间主要为构造裂缝。

2)不同岩性储集层纵向上分布具有分带性, 储集层主要发育于风化淋滤带、强风化碎石带和内幕溶蚀带, 灰岩和凝灰岩储集层纵向分布广, 具有纵向随机发育的特征, 花岗岩和花岗碎裂岩存在风化壳储集层和内幕储集层。

3)影响二连盆地古生界潜山储集层发育的主要因素包括: 岩性、距离潜山顶面的深度、构造运动及断裂分布和热液活动。不同岩性的潜山储集层主要分布在距离潜山顶面80 m深度范围内; 裂缝发育带沿断裂呈带状分布, 而且随着与断裂距离的增加,构造裂缝分数维值逐渐减小, 热液活动对储集物性起着改善和破坏双重作用。

图版说明

图版I Plate I

a-赛 51井, 灰岩, 被原油充填的溶蚀洞, 岩心, 样品点深度1274.6 m;

b-哈31井, 凝灰岩, 溶蚀缝洞, 岩心, 样品点深度1173.1 m;

c-欣6井, 凝灰岩, 高角度构造缝, 岩心, 样品点深度1639.1 m;

d-淖33井, 花岗岩, 洞穴, 岩心, 样品点深度1270.6 m;

e-淖9井, 花岗碎裂岩, 溶蚀缝, 岩心, 样品点深度1645.7 m;f-淖107井, 糜棱岩, 溶蚀孔, 岩心, 样品点深度902.0 m;

g-赛 14井, 含生物灰岩, 生物骨架孔, 正交, 100×, 样品点深度1510.0 m;

h-赛51井, 灰岩, 溶蚀缝, 正交, 40×, 样品点深度1275.9 m;

i-欣 6井, 凝灰岩, 溶蚀缝, 铸体单偏光, 100×, 样品点深度1175.0 m;

j-哈 31井, 凝灰岩, 粒内溶孔, 铸体单偏光, 100×, 样品点深度1176.1 m;

k-淖107井, 糜棱岩, 粒间溶孔, 铸体单偏光, 100×, 样品点深度902.0 m;

l-赛 7井, 片岩, 粒间孔, 铸体单偏光, 100×, 样品点深度1551.7 m;

m-阿1井1957.9 m蛇纹石晶体和黄铁矿构成网脉状结构, 沿网脉有方解石的交代, 正交, 50×;

n-哈303井1936.9 m白云石呈脉状穿插, 其边缘见烘烤边, 颗粒内见溶蚀孔, 正交, 50×;

o-哈303井1936.9 m凝灰岩沿裂缝充填绿泥石和沸石, 并见方解石交代现象, 正交, 50×;

p-哈303井1936.9 m绿泥石周围见沸石, 正交, 100×

a-Sai51, limestone, solution cave filled with oil, core, sampling depth: 1274.6 m;

b-Ha31, tuff, solution caves and solution fracture, core, sampling depth: 1173.1 m;

c-Xin6, tuff, high angle fractures, core, sampling depth: 1639.1 m;d-Nao33, granite, caves, core, sampling depth: 1270.6 m;

e-Nao9, cataclasie, solution fractures, core, sampling depth:1645.7 m;

f-Nao107, mylonite, solution pores, core, sampling depth: 902.0 m;

g-Sai14, biolithite, organic framework pores, crossed nicols, 100×,sampling depth: 1510.0 m;

h-Sai51, limestone, solution fractures, crossed nicols, 40×, sampling depth: 1275.9 m;

i-Xin6, tuff, solution fractures, casting-sample, plainlight, 100×,sampling depth: 1175.0 m;

j-Ha31, tuff, intraparticle solution pores, casting-sample, plainlight,100×, sampling depth: 1176.1 m;

k-Nao107, mylonite, intergranular solution pores, casting-samples,plainlight, 100×, sampling depth: 902.0 m;

l-Sai7, schist, intergranular pores, casting-sample, plainlight, 100×,sampling depth: 1551.7 m;

m-A1, 1957.9 m, reticulate structure veins consisting of serpentine crystals and pyrite, along which there is calcite metasomatism,crossed nicols, 50×;

n-Ha303, 1936.9 m, dolomite veinlike penetrations with baking edge and dissolved pores developed in the particles, crossed nicols, 50×;

o-Ha303, 1936.9 m, tuffs filling chlorite and zeolite along cracks,with obvious calcite metasomatism, crossed nicols, 50×;

p-Ha303, 1936.9 m, zeolite surrounding chlorite, crossed nicols,100×

图版I Plate I

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