塔里木盆地顺北油气田断控缝洞型储层特征与主控因素

赵 锐，赵 腾，2，李慧莉，邓 尚，张继标

(1.中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083；2.中国石油大学(北京)，北京 102249)

0 引 言

走滑断裂是一类重要的构造类型，在油气富集中发挥着重要的作用[1]。目前，塔里木盆地顺北地区部署在断裂带上或紧邻断裂带的多口探井，在奥陶系都获得了工业油气流[2-3]。近年来，前人从走滑断裂带构造样式、活动期次等方面对顺北地区储层开展研究[4-5]，取得了一系列认识。2016年至今，顺北油气田储层研究先后经历了顺南攻关期、顺北探索期以及顺北攻关期，2018年中石化研究院提出的断裂核带结构成储机制是目前最主流的断裂控储模式。根据焦方正的研究[5]，顺北1断裂带上的钻井在钻遇断裂带内异常反射集合体时均发生了放空或漏失(例如顺北1-2H、顺北1-3及顺北1-4H等)，而且部署在分支断裂带上的顺北1-8H、顺北1-9H和顺北评3H井也钻遇漏失。上述单井测试均获得高产油气流，表明沿断裂带储层质量较好，明显受不同级别的断裂带控制。同时录井资料显示，顺北地区位于断裂带上的单井在钻进过程中常出现钻时明显降低，其分布与断裂及其伴生裂缝溶蚀扩大密切相关，推测为大型断裂-洞穴型储集体。该类型储层是顺北1井区目前所揭示的最重要的储集层类型和主要产层。特别是1断裂带上的多口单井长期高产、稳产，油压下降缓慢，表明顺北地区储集体具有较大规模。通过顺北1号断裂带立体雕刻分析，能量强的大型洞穴型储层均沿断裂-裂缝体系发育，从而证实顺北地区储层发育的特殊性，即顺北地区奥陶系储层为发育在非暴露区、且受控于走滑断裂带的规模裂缝-洞穴型储层，洞穴宽度相对较小，但具有横向延伸长、纵向深度大的优点。目前认为，顺北储集体包括断控缝洞和相控孔隙2种类型，前者又可以细分为构造破裂和断裂-热液2种类型。断控型储层沿断层分布，储集空间以缝洞为主，在顺北1区内，3条主要断裂(顺北1断裂、顺北5断裂、顺北7断裂)共控制石油地质储量1.111 8×108t。文中主要介绍构造破裂型储层的特征，并在明确储层特征的基础上探讨其主控因素。

1 区域地质概况

顺北地区所在的顺托果勒低隆是塔里木盆地上的一个二级构造单元，东西紧邻满加尔坳陷和阿瓦提坳陷，南北邻近卡塔克隆起和沙雅隆起(图1)。顺北地区先后经历了加里东早期、加里东中晚期—海西早期、海西晚期—印支期、燕山期—喜马拉雅期4个构造演化阶段。顺北地区的主要产层为中下奥陶统一间房组和鹰山组上段，与塔北地区相比具有连续沉积，无不整合接触的特征，为储集体发育提供了良好的地质条件。目前，顺北1断裂、顺北5断裂、顺北7断裂3条主干断裂已取得油气突破。顺北1、5 断裂带主要受加里东中期Ⅲ幕、加里东晚期和海西中晚期构造运动影响；顺北7断裂带主活动期为加里东中晚期。顺北1断裂带在纵向上具有深层与浅层分层变形的特征，深层表现为断入基底的高角度走滑断层，浅层为花状构造和雁列正断层。平面上具有分段性，总体走向约为NE40 °至NE45 °[6]。顺北5断裂的走向为NW340 °，向下断至基底，向上至少断至二叠系顶面[7]，断裂样式与顺北1断裂带相似。顺北7断裂的走向为NW10 °至NW15 °，平面主要呈线状延伸，在整个顺8北三维区都有分布，局部表现出分段特征。

图1 塔里木盆地顺北油气田构造位置

2 顺北地区断控储层的特征

2.1 储集空间类型

沿走滑断裂带发育的储集空间主要为缝洞、微裂缝，断裂-裂缝体系对储集空间发育起到重要的控制作用。在顺北1断裂带部署了7口井，进入T74界面(奥陶系一间房组顶)后均侧钻贯穿断面，随即放空或漏失，漏失量为87～616 m3，其中3口井放空，放空量为0.41～0.87 m，表明在目的层内沿着主断面发育缝洞。在岩心及薄片尺度上，还可以观察到开启的裂缝与微裂缝。例如，在A井(位于顺北1断裂北部)直井段T74界面附近取心，岩心破碎成角砾状，角砾间充填沥青黏土，表现出早期成藏特征。进一步磨片观察显示，岩心发育大量开启的微米级别的裂缝。

2.2 储层渗透率非均质性

顺北地区不同断裂带的非均质性体现在渗透率的差别，顺北1断裂带上6口井的平均渗透率为97.00 mD，其中，最大值为208.00 mD，最小值为15.70 mD。而顺北5断裂带上未酸化井的平均渗透率仅为7.72 mD，远小于顺北1断裂带的渗透率。说明不同断裂带的渗透率有差异，同一断裂带上不同区域的渗透率也有差异。此外，非均质性还表现在不同钻井的产液情况不同。例如，在顺北1断裂带上，各井的单位压降产能为2 485～22 288 m3/MPa，高于顺北5断裂带的395～1 484 m3/MPa。此外，在顺北1断裂带上，正常完井的情况下，生产井的日产液为52～120 m3/d，而顺北5断裂带经过酸化压裂、注水等储层改造措施后，日产液与顺北1断裂带相似，达到了64～144 m3/d。产液能力的差别说明顺北1断裂带整体渗透性强于顺北5断裂带。

2.3 储层规模

顺北地区走滑断裂带的平面单侧控储范围为750 m，主干断裂单侧750 m以内为储层最发育区，750 m以外规模性储层不发育。以托普39断裂带为例，在断裂带一侧750 m范围以内，油气井累计产油量普遍较高，平均为23.50×104t；在750 m以外，累计产油量大幅度下降，平均为5.00×104t。顺北1断裂带也具有同样的规律，在断裂带一侧750 m范围内，油气井平均累计产油量为1.88×104t，储层发育情况好；在750 m以外，没有工业产能价值。

2.4 优势缝洞发育规律

优势缝洞在地震剖面上的发育位置主要依靠振幅差异识别：在浅层(T74界面附近)强振幅背景下优势缝洞表现为弱振幅反射，而在深部(T75—T76)弱振幅背景下表现为强振幅反射。实钻结果表明，在T74界面附近，井底钻遇的杂乱弱振幅部位通常出现放空漏失，被认为是优质储层。当钻至深部弱振幅背景地层时，通常在表现为“串珠”状强反射[8-11]的部位发生放空漏出，指示优势缝洞发育。井筒储集系数反映与井筒直接沟通的储集体的规模。统计结果表明，在浅层振幅越弱，井筒直接沟通的储集体越发育，井筒储集系数越大，在内幕同理。

2.5 储层渗流特征

对顺北地区奥陶系的试井分析表明，该地区主要存在3种压力恢复双对数曲线响应类型(图2)：A型响应体现为径向流，较长时间内没有测试边界，其均匀响应表示典型的碎块型储集体，通常见于贯穿主断面的油气井；B型响应表明，径向流动周期短，主要为双线性流动，这种现象位于几乎均匀的破裂介质(径向流)中，指示碎块型与裂缝型流体介质的过度类型；C型响应仅与双线性流动有关，不随时间稳定，是单向断裂系统产生的响应，通常见于尚未贯穿断面但已接近走滑断裂的钻井。这3种类型的流动响应与断层相关裂缝的结构模型有关。各井的压力恢复双对数曲线(图3)表明，A井和H井分别部署在顺北1断裂和顺北5断裂，均为水平井，压力恢复双对数曲线均为A型响应曲线；G井部署在顺北5断裂，直井，C井部署在顺北1断裂，斜井，2口井压力恢复双对数曲线均为B型响应曲线；L井和E井分别部署在顺北2断裂和顺北5断裂，均为斜井，压力恢复双对数曲线均为C型响应曲线。此外，沿走滑断裂发育2种储集体类型，即发育在破碎带中的缝洞型储层与发育在弱变形带中的裂缝型储层。

图2 压力恢复双曲线类型及其裂缝块体模式

3 顺北地区断控储层主控因素

3.1 断裂样式

走滑断裂样式决定了优势缝洞的发育部位。走滑断裂带在平面上具有分段性，通常分为叠接压隆段、叠接拉分段以及平移走滑段[12-13]。实钻表明，走滑平移段优势缝洞通常沿主断面发育(图4a)，例如J井(部署在顺北7断裂平移段，贯穿T74界面，斜井)，均在贯穿主断面处发生漏失，漏失量为1 333.4 m3。在叠接压隆段，优势缝洞通常发育在边界主断面附近(图4b)。以E井为例， E井为1口部署在顺北5断裂压隆段的斜井，贯穿主断面，直井段未见产，而侧钻贯穿边界主断面处放空，漏失量为1 487.0 m3。在叠接拉分段，钻至浅层杂乱弱反射、贯穿主断面处容易发生放空漏失，表明优势缝洞发育(图4c)。C井为1口部署在顺北1断裂平移段的斜井，钻至浅层杂乱弱反射处发生放空漏失，漏失量为629.4 m3。

3.2 核带结构

走滑断裂核带结构[14](图5)自身能够形成储层，其储集空间分为破碎角砾带与裂缝带。破碎带的储集空间以角砾中发育的缝洞为主，而裂缝带的储集空间以开启裂缝为主。以J井为例，在“串珠”内发生漏失。对漏失点附近进行了成像测井分析，发现沿着钻进方向，首先钻遇裂缝带，随后钻遇破碎角砾，在角砾带中有洞穴发育，随即再次钻遇裂缝带，漏失点附近整体呈现出近对称的结构。

3.3 区域应力场

裂缝产状与现今地应力的匹配关系，决定了裂缝能否开启。J井在钻进过程中，钻遇一系列裂缝，通过成像测井分析，发现裂缝的平均走向为SW向，平均倾角为19 °，裂缝开度为0.01 mm。部署在顺北2断裂带的L井钻遇的裂缝平均走向为NE向，平均倾角与J井相似，裂缝开度为1.00 mm。顺北地区现今最大水平主应力方向为NE向，与J井裂缝走向大角度相交，而与L井裂缝走向近平行，说明裂缝开启性可能受现今地应力与自身产状耦合关系的影响，走向与水平最大主应力方向小角度相交，裂缝的开启性较好。

图3 各井地震剖面及压力恢复双对数曲线

图4 钻遇走滑断裂典型应变分段模式(据张继标，2018修改)

3.4 流体差异改造

流体对核带结构的差异改造作用，能够促使储集空间定型。在C井和E井中，储集空间为破碎角砾带中发育的缝洞，这一部位受富含黏土元素和饱和CaCO3的流体影响，被亮晶方解石和黏土矿物充填。在K井(部署在跃进区块，贯穿T74界面，斜井)和L井(部署在顺北5断裂带，贯穿T74界面，斜井)中，储集空间为发育在裂缝带中的开启裂缝，沿裂缝有明显的酸性流体扩溶现象。

4 讨 论

总体而言，对于顺北地区断控储层，走滑断裂带的构造样式及纵向上的分层差异破碎特征控制了优势缝洞的发育部位，断裂带自身的核带结构决定了储层类型。以J井为例，该井所处部位是顺北7断裂的压隆段，剖面上表现为拉长的“串珠”，断裂向下延伸弱，没有明显通源现象。该井侧钻与主断面相交处漏失，成像测井显示断面发育了“核带结构”，其中，裂缝带开启性差，不具备储集意义，而破碎角砾带在三孔隙度及双侧向电阻率曲线上有特征性显示，表明破碎角砾之间的空间是最主要的油气产出部位。该井所处位置断层滑移距小于27 m，控制破碎带宽度约为9 m，规模相对较小。建产后，油压为30 MPa，日产液为 45 m3/d，均较低，与狭窄的破碎带规模相吻合。由于在产液部位没有进行取心，无法探讨成岩改造对储集空间发育的影响。

图5 顺北地区古生代地层中走滑断裂核带结构

5 结 论

(1) 顺北地区断控型储层具有以下特征： 沿走滑断裂带发育的储集空间主要为缝洞、微裂缝；顺北地区断控储层具有非均质性，沿不同的断裂带表现出不同的性质；顺北地区走滑断裂平面单侧控储范围为750 m；在剖面上，优势缝洞通常发育在浅层弱振幅区域或深度强振幅区域；顺北地区储层试井结果具有3种压力恢复双对数曲线响应类型，与断层相关裂缝的结构模型有关。

(2) 储集空间的发育情况受以下因素控制： 走滑断裂样式决定了优势缝洞的发育部位；走滑断裂自身的核带结构形成了2类不同的储集空间，一类是开启的裂缝，第二类是破碎角砾带中发育的缝洞；裂缝产状与现今地应力的匹配关系，决定了裂缝能否开启；流体对核带结构的差异改造作用，能够促使储集空间定型。