东营凹陷北带基岩风化壳储层发育特征及控制因素

doi:10.13745/j.esf.sf.2023.2.65

地学前缘 ›› 2024, Vol. 31 ›› Issue (3): 324-336.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.2.65

东营凹陷北带基岩风化壳储层发育特征及控制因素

朱茂林¹^,²(), 刘震¹^,²^,^*(), 刘惠民³, 张鹏飞⁴, 赵振¹^,²

1.中国石油大学(北京) 油气资源与探测国家重点实验室, 北京 102249
2.中国石油大学(北京) 地球科学学院, 北京 102249
3.中国石化胜利油田分公司油气勘探管理中心, 山东东营 257001
4.中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院, 山东东营 257015

收稿日期:2022-10-05 修回日期:2022-11-16 出版日期:2024-05-25 发布日期:2024-05-25
通信作者: *刘震(1963—),男,博士,教授,博士生导师,主要从事石油地质学教学与研究工作。E-mail: liuzhenjr@163.com
作者简介:朱茂林(1993—),男,博士研究生,主要从事地震资料解释、油气藏形成机理与分布规律研究、烃源岩及储层分布预测工作。E-mail: maolin_zhu@163.com
基金资助:
科学技术部国家重大科技专项“岩性油气藏成藏动力、临界条件与分布模式(2011ZX05001-001-004)”

Development characteristics and controlling factors of bedrock weathering crust reservoirs in the northern belt of the Dongying sag

ZHU Maolin¹^,²(), LIU Zhen¹^,²^,^*(), LIU Huimin³, ZHANG Pengfei⁴, ZHAO Zhen¹^,²

1. State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting, China University of Petroleum(Beijing), Beijing 102249, China
2. College of Geosciences, China University of Petroleum(Beijing), Beijing 102249, China
3. Exploration Management Department of Shengli Oilfield, Sinopec, Dongying 257001, China
4. Exploration and Development Research Institute, Sinopec Shengli Oilfield Company, Dongying 257015, China

Received:2022-10-05 Revised:2022-11-16 Online:2024-05-25 Published:2024-05-25

摘要/Abstract

摘要：

东营凹陷北带西段王庄潜山油藏的发现,揭示了太古宙基岩储层极大的油气勘探潜力。本文基于露头、岩心、薄片、测井、成像测井、孔渗数据以及试油资料,对东营凹陷北带太古宙基岩风化壳储层发育特征进行了总结,对其主控因素进行了深入探索,取得了以下主要认识:(1)太古宙基岩主要为二长花岗岩和花岗闪长岩,局部发育花岗片麻岩,岩石脆性较强,容易产生裂缝,具备形成优质储层的岩性基础。(2)基岩风化壳储层纵向上可划分为崩解型储层、溶蚀-崩解型储层以及残积-崩解型储层三类。(3)崩解型储层主要以构造缝、溶蚀缝和节理缝为主,储层物性较差,平均孔隙度为2.2%,平均渗透率为0.25 mD,主要分布在构造高部位;溶蚀-崩解型储层表现为明显的双层结构,上覆溶蚀层发育厚度为50~150 m,储层物性好,平均孔隙度为4.7%,平均渗透率为1.3 mD,储集空间以溶蚀孔、溶蚀增强缝为主,下伏的崩解层物性差,储集空间以裂缝为主,主要分布在构造中低部位;残积-崩解型储层表现为上薄下厚特点,上覆残积层厚度分布在10~43 m,岩体松散破碎,储集空间以溶蚀孔为主,平均孔隙度为4.5%,平均渗透率为1.7 mD,下伏崩解层致密,块状结构明显,储集空间以各种成因的裂缝为主,主要分布在研究区临近构造高部位的缓坡带。(4)基岩风化壳储层物性及分布主要受控于4个因素:富含高脆性矿物含量的岩石影响裂缝的发育程度,构造应力控制裂缝的形成及产状分布,发达的断裂体系加速了基岩风化壳有效储层的形成,古海拔高程最终控制了基岩风化壳储层分布。研究成果对于东营凹陷以及其他断陷盆地基岩风化壳储层评价和油气勘探具有重要的借鉴意义。

关键词: 东营凹陷, 太古宙, 基岩, 风化壳储层, 控制因素

Abstract:

The discovery of the Wangzhuang buried-hill reservoir in the western section of the northern belt of the Dongying sag highlights the significant oil and gas exploration potential of Archean bedrock reservoirs. Based on data from outcrops, cores, thin sections, logging, imaging logging, porosity, permeability, and oil testing, this paper summarizes the development characteristics of Archean bedrock weathering crust reservoirs in the Dongying sag. It also delves into the main controlling factors. The results indicate: (1) Archean bedrocks mainly consist of monzogranite and granodiorite, with locally developed granite gneiss. These rocks are brittle and prone to fracturing, providing a lithological basis for high-quality reservoir formation. (2) Vertically, the bedrock weathering crust reservoirs can be categorized into three types: disintegration reservoirs, dissolution-disintegration reservoirs, and eluvial-disintegration reservoirs. (3) Disintegration reservoirs are primarily composed of structural fractures, dissolution fractures, and joint fractures. They exhibit poor physical properties with an average porosity of 2.2% and permeability of 0.25 mD, mainly concentrated in the upper part of the structure. Dissolution-disintegration reservoirs display a distinct double-layer structure. The overlying dissolution layer is 50-150 m thick with good physical properties, including dissolution pores and enhancement fractures, resulting in an average porosity of 4.7% and permeability of 1.3 mD. The underlying disintegration reservoirs have poor physical properties and are dominated by fractures, primarily located in the middle and lower parts of the structure. Eluvial-disintegration reservoirs are characterized by a thin upper layer and a thick lower layer. The overlying eluvium is 10-43 m thick, loose, and fragmented. The reservoir spaces are mainly composed of dissolution cavities, with an average porosity of 4.5% and permeability of 1.7 mD. The underlying disintegration layer is dense with a massive structure, and the reservoir spaces are primarily fracture-dominated, mainly distributed in the gentle slope belt near the higher part of the structure. (4) The physical properties and distribution of bedrock weathering crust reservoirs are controlled by four main factors: the presence of high brittle minerals in rocks influences fracture development, tectonic stress affects fracture formation and distribution, a developed fault system accelerates the formation of effective reservoirs, and paleo-elevation determines the distribution of bedrock weathering crust reservoirs. These research findings are crucial for evaluating bedrock weathering crust reservoirs and guiding oil and gas exploration in the Dongying sag and other faulted basins.

Key words: Dongying sag, Archean, bedrock, weathering crust reservoir, controlling factors

中图分类号:

P618.130.21

朱茂林, 刘震, 刘惠民, 张鹏飞, 赵振. 东营凹陷北带基岩风化壳储层发育特征及控制因素[J]. 地学前缘, 2024, 31(3): 324-336.

ZHU Maolin, LIU Zhen, LIU Huimin, ZHANG Pengfei, ZHAO Zhen. Development characteristics and controlling factors of bedrock weathering crust reservoirs in the northern belt of the Dongying sag[J]. Earth Science Frontiers, 2024, 31(3): 324-336.

图/表 10

图1 东营凹陷综合地质图 a—东营凹陷构造单元及研究区位置; b—研究区北东向基岩风化壳顶部构造形态。

Fig.1 Comprehensive geologic map of Dongying sag

图2 研究区太古宙基岩岩性特征 a—C18井,1 207.7 m,浅肉红色二长花岗岩,可见裂缝;b—Z39井,1 386.35 m,浅灰绿色花岗闪长岩;c—Cq10井,1 344.8 m,花岗片麻岩,表现为明暗相间条带状交替层,见裂缝;d—Z13井,1 761.5 m,二长花岗岩,见花岗结构,正交偏光;e—Z13井,1 761.7 m,二长花岗岩,见花岗结构,正交偏光;f—Z366井,1 330 m,花岗闪长岩,暗色矿物含量增加,正交偏光;g—Z10井,1 563.6 m,花岗闪长岩,暗色矿物含量增加,正交偏光;h—Z14井,1 533.8 m,花岗片麻岩,见云母绿泥石化,正交偏光;i—Z15井,2 102.5 m,花岗片麻岩,见斜长石绢云母化,正交偏光。

Fig.2 Lithologic characteristics of Archean bedrock in the study area

图3 研究区基岩风化壳储层纵向发育类型 a—崩解型储层;b—溶蚀-崩解型储层;c—残积-崩解型储层。

Fig.3 Longitudinal development types of bedrock weathering crust reservoirs in the study area

图4 研究区基岩风化壳储集空间特征 a—Z13井,1 761.3 m,崩解层段,可见明显的构造缝;b—Z27井,1 718.5 m,崩解层段,构造缝和溶蚀缝发育;c—Z415井,1 888.5 m,崩解层段,多期次构造缝和节理缝发育;d—Z16井,1 666.3 m,溶蚀层段,溶蚀孔发育;e—Z16井,1 666.3 m,溶蚀层段,可见溶蚀扩大缝;f—S87井,1 073 m,残积层段,溶蚀孔和溶蚀缝发育。

Fig.4 Spatial characteristics of the bedrock weathering crust reservoirs in the study area

图5 研究区基岩风化壳储层孔渗关系

Fig.5 Relationship between porosity and permeability of the bedrock weathering crust reservoirs in the study area

图6 研究区溶蚀-崩解型储层成像测井特征 a—Sg6井溶蚀层段,距太古宙岩石顶面60 m,可见明显的溶蚀增强缝;b—Sg6井溶蚀层段,距太古宙岩石顶面104 m,可见明显的溶蚀孔和溶蚀缝;c—Sg6井崩解层段,距太古宙岩石顶面208 m,连续高角度高导缝发育;d—Sg6井崩解层段,距太古宙岩石顶面428 m,见不连续高角度高导缝,裂缝总体不发育。

Fig.6 Imaging logging characteristics of dissolution-disintegration reservoirs in the study area

表1 济阳坳陷太古宇主要岩石类型裂缝发育情况统计(据文献[35])

Table 1 Statistics on the development of fractures in main rock types of the Archean in the Jiyang depression (adapted from [35])

岩石类型	统计井数/口	薄片数量/片	见裂缝薄片比例/%	最大裂缝数量/条	最小裂缝数量/条	平均裂缝数量/条
钾长花岗岩	5	28	46.4	125	2	15
二长花岗岩	15	149	66.4	110	1	26
闪长岩类	9	95	44.1	60	1	11

表2 不同构造时期太古宙基岩储层裂缝发育情况统计

Table 2 Statistics on the development of reservoir fractures in the Archean during different tectonic periods

资料来源	裂缝数量/ 条	裂缝倾角	裂缝走向	构造时期
鲁西露头	34	低角度	北西向	印支期
鲁西露头	74	高角度	北东向	燕山—喜山期
Sg6井	128	低角度	北西向	印支期
Sg6井	249	高角度	北东向	燕山—喜山期
Zg1井	1	低角度	北西向	印支期
Zg1井	196	高角度	北东向	燕山—喜山期

图7 章丘射垛地区傲徕山岩套松山单元中粒二长花岗岩压扭性断裂及裂缝发育特征 D1—断层上盘距离断层面约为50 m处的露头观测点;D2—断层上盘距离断层面约为8 m处的露头观测点;D3—断层下盘距离断层面约38 m处的露头观测点。

Fig.7 Development characteristics of compressional torsional faults and fractures of medium-grained monzogranite of the Songshan unit in the rock formation of Aolai Mountain in Sheduo area, Zhangqiu

图8 古海拔高程对基岩风化壳储层演化和分布的控制作用 a—古近系沙河街组沙四段沉积之前,基岩风化壳储层的分布特征;b—古近系沙河街组沙四段沉积末期,基岩风化壳储层的分布特征;c—古近系沙河街组沉积末期,基岩风化壳储层的分布特征;d—现今基岩风化壳储层的连井剖面特征(剖面位置见图1a中BB')。

Fig.8 Control of paleo-elevation on the evolution and distribution of bedrock weathering crust reservoirs

参考文献 41

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