張鵬飛,劉惠民,曹忠祥,田美榮,唐 東,馬士坤

1.中國(guó)石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營(yíng) 257015 2.中國(guó)石化勝利油田分公司勘探項(xiàng)目管理部，山東 東營(yíng) 257001

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太古宇潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層發(fā)育主控因素分析
----以魯西--濟(jì)陽(yáng)地區(qū)為例

張鵬飛1,劉惠民1,曹忠祥2,田美榮1,唐 東1,馬士坤1

1.中國(guó)石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營(yíng) 257015 2.中國(guó)石化勝利油田分公司勘探項(xiàng)目管理部，山東 東營(yíng) 257001

隨著我國(guó)東部各大含油氣盆地相繼進(jìn)入高勘探程度階段，太古宇潛山作為一種重要的接替類型逐漸受到人們的重視。以明確太古宇潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層發(fā)育主控因素、建立風(fēng)化殼儲(chǔ)層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為目的，筆者通過(guò)對(duì)魯西地區(qū)太古宇露頭的大量觀測(cè)與濟(jì)陽(yáng)坳陷覆蓋區(qū)典型太古宇潛山的解剖，采用露頭區(qū)與覆蓋區(qū)對(duì)比分析的思路，對(duì)太古宇潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層的發(fā)育特征及主控因素進(jìn)行了分析。研究發(fā)現(xiàn)，太古宇潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層主要存在兩種發(fā)育模式，分別為殘丘型和斷層滑脫型；風(fēng)化殼儲(chǔ)層發(fā)育的主控因素主要包括3個(gè)，分別為潛山巖石礦物組成、潛山斷裂發(fā)育程度和風(fēng)化改造程度；通過(guò)對(duì)主控因素分別進(jìn)行級(jí)別定義和相互匹配，建立了濟(jì)陽(yáng)坳陷太古宇風(fēng)化殼儲(chǔ)層的三端元評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。將太古宇風(fēng)化殼儲(chǔ)層劃分為三大類，其中Ⅰ類儲(chǔ)集性能最好，Ⅱ類次之，Ⅲ類最差。

風(fēng)化殼；儲(chǔ)層；太古宇；魯西；濟(jì)陽(yáng)坳陷

0 引言

潛山最早被定義為：凡是現(xiàn)今被不整合埋藏在較新的沉積層之下，由盆地基底巖層組成的山丘[1]。胡見(jiàn)義等[2]研究渤海灣盆地古潛山油氣藏時(shí)指出，潛山油氣藏系指以下第三系為烴源巖，第三系不整合面以下的前第三系基巖為儲(chǔ)層，具有多種圈閉類型的油氣藏。目前國(guó)內(nèi)各大含油氣盆地在古潛山中發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)量已占到相當(dāng)比例，以渤海灣盆地為例，截至2010年底，渤海灣盆地己在冀中、遼河、黃驊、濟(jì)陽(yáng)、渤中5個(gè)坳陷內(nèi)發(fā)現(xiàn)并探明69個(gè)古潛山油氣田，累計(jì)探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量14 億t，占渤海灣石油總探明儲(chǔ)量的10%；探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量580 億m3，約占渤海灣天然氣總探明儲(chǔ)量的22%[3]。隨著我國(guó)東部各大含油氣盆地相繼進(jìn)入高勘探程度階段，太古宇潛山作為一種重要的接替類型逐漸受到人們的重視。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)太古宇潛山探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量已經(jīng)達(dá)到近4 億t，目前已發(fā)現(xiàn)的太古宇潛山油藏主要集中在渤海灣盆地，如濟(jì)陽(yáng)坳陷的王莊、埕北潛山、遼東灣海域遼西低凸起的錦州南潛山、遼河坳陷的茨榆坨、興隆臺(tái)潛山等。同時(shí)太古宇潛山也取得了良好的開(kāi)發(fā)效果，如勝利探區(qū)的王莊潛山，截止2007年開(kāi)發(fā)末期，已經(jīng)累計(jì)采油225.55 萬(wàn)t，采出程度達(dá)到99.4%；再如遼河探區(qū)的興隆臺(tái)潛山，在平面徑向驅(qū)和垂向重力驅(qū)共同受效的開(kāi)發(fā)新模式推動(dòng)下，至2013年底其百萬(wàn)噸產(chǎn)能已經(jīng)連續(xù)穩(wěn)產(chǎn)3年，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益*張晗.遼河油田興隆臺(tái)潛山油藏實(shí)現(xiàn)快速建產(chǎn)和整體高效開(kāi)發(fā).(2013-09-12)[2014-03-20].http://news.cnpc.com.cn.。興隆臺(tái)潛山油藏是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的較為典型的大型潛山內(nèi)幕油藏，其內(nèi)幕不同巖性組合交替出現(xiàn)及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的多期多樣性造成潛山深部裂縫的交替發(fā)育[4]，從而在遠(yuǎn)離潛山頂面的潛山腹部形成了多套相對(duì)獨(dú)立的層狀儲(chǔ)集系統(tǒng)。但整體而言，目前發(fā)現(xiàn)的太古宇潛山油藏仍以潛山風(fēng)化殼油藏為主，油氣主要儲(chǔ)集于潛山頂部的塊狀儲(chǔ)集系統(tǒng)內(nèi)，儲(chǔ)集空間包括裂縫和溶蝕孔隙，距離潛山頂面超過(guò)200～300 m后，儲(chǔ)集性能迅速變差。

前人針對(duì)太古宇潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層發(fā)育特征及主控因素進(jìn)行了大量的研究工作[5-23]。從形成潛山儲(chǔ)層的巖性來(lái)看，遼河及遼西地區(qū)的太古宇潛山儲(chǔ)層巖性主要以變質(zhì)巖為主，包括粒巖、片麻巖和角閃質(zhì)巖類等[5-9];而濟(jì)陽(yáng)坳陷太古宇潛山儲(chǔ)層巖性則主要以巖漿巖為主，包括二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、鉀長(zhǎng)花崗巖等[10-12]。而前人統(tǒng)計(jì)表明全球結(jié)晶基底的工業(yè)性油氣聚集近80%與花崗巖類伴生[13]。就儲(chǔ)層發(fā)育的部位而言，風(fēng)化殼儲(chǔ)層大多發(fā)育于距潛山頂面200～250 m的深度范圍內(nèi)[14]。儲(chǔ)集空間主要以裂縫、微裂縫及溶蝕孔洞為主。裂縫是太古宇風(fēng)化殼儲(chǔ)層最主要的儲(chǔ)集空間[15-17]，與裂縫相比，溶蝕孔洞發(fā)育相對(duì)較差[18]，對(duì)儲(chǔ)集物性的貢獻(xiàn)非常有限。通常僅沿著裂縫產(chǎn)生一些溶蝕現(xiàn)象，形成數(shù)量有限的溶孔和溶縫，但溶蝕對(duì)于裂縫開(kāi)度的增加起重要作用[19]。儲(chǔ)集空間的發(fā)育特征在縱向上具有一定的規(guī)律，多數(shù)觀點(diǎn)認(rèn)為儲(chǔ)集性能從上到下逐漸變差，從物性特征上來(lái)看，非均質(zhì)性很強(qiáng)[20]。

關(guān)于太古宇風(fēng)化殼儲(chǔ)層發(fā)育的控制因素，國(guó)內(nèi)學(xué)者認(rèn)為巖性、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖漿侵入作用、物理風(fēng)化作用、大氣淡水淋濾、深層溶解作用及區(qū)域變質(zhì)作用等都會(huì)影響儲(chǔ)層的發(fā)育[21-23]。但國(guó)外相關(guān)專家也曾提出一些國(guó)內(nèi)學(xué)者未提及的形成儲(chǔ)層的影響因素，如以長(zhǎng)石的弱絹云母化及鋁-硅酸鹽物質(zhì)的重新分布為特征的自交代作用和冷凝收縮作用等[13]。前人研究發(fā)現(xiàn)了大量可能使儲(chǔ)層得到改造的影響因素，但未能找出真正能夠指導(dǎo)太古宇潛山勘探部署的主控因素。筆者以濟(jì)陽(yáng)坳陷及魯西地區(qū)太古宇為研究對(duì)象，通過(guò)野外露頭與覆蓋區(qū)資料的對(duì)比分析，研究了太古宇風(fēng)化殼儲(chǔ)層發(fā)育的一般特征及主控因素，初步建立了太古宇潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

1 地質(zhì)背景

濟(jì)陽(yáng)坳陷是在前寒武系結(jié)晶巖和古生界碳酸鹽巖及含煤碎屑巖組成的穩(wěn)定地臺(tái)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的中、新生代裂谷陸相斷陷湖盆[24]。盆地內(nèi)太古宇經(jīng)歷海西、印支、燕山、喜山等多期構(gòu)造事件疊加改造，形成了濱縣、鄭家-王莊、埕東、埕北等10大潛山帶(圖1)，鉆井資料證實(shí)濟(jì)陽(yáng)坳陷太古宇變質(zhì)巖含量不足10%，主要為巖漿巖，其中尤以花崗巖類為主，其次為閃長(zhǎng)巖類。

圖2 魯西--濟(jì)陽(yáng)地區(qū)兩種太古宇潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層發(fā)育模式Fig.2 Two kinds of developmental model of Archaeozoic weathering crust reservoir in Luxi and Jiyang area

①.青城--平方王潛山帶；②.濱縣潛山帶；③.鄭家--王莊潛山帶；④.鹽家--永北潛山帶；⑤.墾東--青坨子潛山帶；⑥.義和莊潛山帶；⑦.孤島潛山帶；⑧.埕東潛山帶；⑨.埕北潛山帶；⑩.廣饒--濰北潛山帶；A.淄博凹陷；B.萊蕪凹陷。據(jù)文獻(xiàn)[25]修改。圖1 魯西--濟(jì)陽(yáng)地區(qū)構(gòu)造略圖Fig.1 Tectonic sketch map of the Luxi and Jiyang area

參照濟(jì)陽(yáng)坳陷古生界潛山帶分類方案[22]，依據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)將太古宇潛山劃分為殘丘山和斷塊山。殘丘山一般發(fā)育于斷裂系統(tǒng)較簡(jiǎn)單的盆地陡坡帶，受長(zhǎng)期活動(dòng)大斷層控制，往往呈現(xiàn)為單面山，如鹽家--永北潛山、埕東潛山等。斷塊山一般發(fā)育于構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈、多組斷裂交匯的區(qū)帶，早期北西向斷裂控制潛山成帶，后期復(fù)雜的北東向和東西向斷裂將潛山切割成斷塊，如埕北地區(qū)太古宇潛山和義和莊東部太古宇潛山。濟(jì)陽(yáng)坳陷太古宇潛山雖然發(fā)現(xiàn)較早，但一直以來(lái)未受到足夠重視，因此勘探工作進(jìn)展較慢，相關(guān)資料較少。因此，為了彌補(bǔ)資料不足的問(wèn)題，本次工作將濟(jì)陽(yáng)坳陷南部魯西地區(qū)的太古宇露頭也納入了研究范疇。魯西地區(qū)前寒武紀(jì)結(jié)晶基底廣泛出露[26]。中生代以來(lái)的多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)疊加奠定了魯西的總體構(gòu)造格局，由近南北向、北西向和北東向展布的主干斷裂分隔形成的隆起和盆地相間分布。太古代結(jié)晶基底往往出露于隆起區(qū)，基底巖石中發(fā)育大量斷裂、褶皺及韌性剪切帶等構(gòu)造。

2 風(fēng)化殼儲(chǔ)層特征

露頭區(qū)野外觀測(cè)與覆蓋區(qū)典型潛山帶解剖發(fā)現(xiàn)，魯西--濟(jì)陽(yáng)地區(qū)太古宇風(fēng)化殼儲(chǔ)層主要存在兩種發(fā)育模式(圖2):一種為殘丘型(圖2a)。該類潛山不發(fā)育或遠(yuǎn)離大型斷裂，風(fēng)化改造程度較高的風(fēng)化殼儲(chǔ)層圍繞潛山頂面呈環(huán)帶狀分布，由外環(huán)帶向內(nèi)環(huán)帶風(fēng)化程度變低，儲(chǔ)集性能逐漸變差。風(fēng)化殼環(huán)帶的厚度各地區(qū)差異較大，野外觀測(cè)其厚度為0.5～20 m。濟(jì)陽(yáng)坳陷覆蓋區(qū)內(nèi)王莊、濱縣等潛山都屬于該類發(fā)育模式，潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層發(fā)育厚度較薄，通常僅有60～70 m(圖3)。另一種為斷層滑脫型(圖2b)。該類潛山發(fā)育斷裂或滑脫面，斷裂或滑脫面的形成、活動(dòng)造成風(fēng)化殼儲(chǔ)層橫向上發(fā)育的不均衡性，在斷層上盤或滑脫面之上往往發(fā)育風(fēng)化程度高、破碎嚴(yán)重的優(yōu)質(zhì)風(fēng)化殼儲(chǔ)層，而斷層下盤或滑脫面之下巖石改造程度明顯偏低，儲(chǔ)層發(fā)育較差。濟(jì)陽(yáng)坳陷覆蓋區(qū)的埕北、鄭4等潛山屬于此種類型。該類潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層厚度通常較大，一般在200 m以上，埕北古7潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層厚度可達(dá)475 m(圖3)。

圖3 濟(jì)陽(yáng)坳陷覆蓋區(qū)典型太古宇潛山帶風(fēng)化殼儲(chǔ)層一般厚度Fig.3 General thickness of weathering crust reservoir of representative Archaeozoic buried hill in Jiyang depression

露頭、巖心觀測(cè)及薄片鑒定表明，太古宇潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間主要包括構(gòu)造裂縫、機(jī)械風(fēng)化縫和溶蝕孔縫三大類。構(gòu)造裂縫在露頭區(qū)及巖心中普遍發(fā)育，以產(chǎn)狀平直、成組系發(fā)育的中高角度縫為主，低角度縫密度較低；機(jī)械風(fēng)化縫則表現(xiàn)為大量規(guī)模較小的無(wú)規(guī)則網(wǎng)狀微裂縫；溶蝕現(xiàn)象主要沿裂縫發(fā)生，表現(xiàn)為溶蝕擴(kuò)大縫和溶蝕孔隙(圖4)。宏觀微觀特征反映魯西--濟(jì)陽(yáng)地區(qū)太古宇雖以致密巖漿巖體為主，但潛山頂部風(fēng)化殼儲(chǔ)層仍然發(fā)育次生溶蝕孔隙。能夠形成較大規(guī)模溶蝕的前提是裂縫的形成，裂縫的形成為后期風(fēng)化淋濾提供了通道。表生過(guò)程中裂縫形成--溶蝕--再裂--再溶蝕長(zhǎng)期、反復(fù)的循環(huán)作用形成了優(yōu)質(zhì)的風(fēng)化殼儲(chǔ)層。

3 主控因素分析

太古宇風(fēng)化殼儲(chǔ)層發(fā)育的影響因素眾多，如巖性、斷裂發(fā)育程度、大氣淡水淋濾、物理風(fēng)化等。根據(jù)露頭觀測(cè)及覆蓋區(qū)潛山帶解剖分析，認(rèn)為這些影響因素可以歸納為以下3個(gè)方面，分別為潛山巖石礦物組分、潛山斷裂發(fā)育程度和風(fēng)化改造程度，其中第一項(xiàng)為內(nèi)因，后兩項(xiàng)為外因。以下詳述。

3.1 巖石礦物組分

a.太古宇成組系發(fā)育的構(gòu)造裂縫(山東泰安調(diào)軍頂);b.太古宇花崗巖中的機(jī)械風(fēng)化縫(山東萊蕪鹿野);c.Z362井,1 217.00 m,斜長(zhǎng)花崗巖網(wǎng)狀風(fēng)化縫;d.Z4-2井,1 579.74 m,英云閃長(zhǎng)巖淋溶孔。圖4 魯西--濟(jì)陽(yáng)地區(qū)太古宇潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層宏觀微觀特征Fig.4 Macroscopic and Microscopic feature of weathering crust reservoir in the Luxi and Jiyang area

魯西--濟(jì)陽(yáng)太古宇以新太古代多期巖漿侵入體為主，局部發(fā)育少量以斜長(zhǎng)角閃巖、變粒巖為特征的變質(zhì)巖。野外觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，很多觀測(cè)點(diǎn)都可見(jiàn)巖石礦物組成成分差異而導(dǎo)致巖石風(fēng)化程度迥異的現(xiàn)象。如臨朐沂山82號(hào)觀測(cè)點(diǎn)，傲徠山巖套調(diào)軍頂單元2 504 Ma的細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖侵入蔣峪單元2 525 Ma的條帶狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖(圖5)。其中黑云母含量較高、粒度較粗的蔣峪單元風(fēng)化程度明顯高于基本不含黑云母、粒度較細(xì)的調(diào)軍頂單元，局部已經(jīng)接近于高嶺土化。而調(diào)軍頂單元細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖基本保持了較新鮮的露頭原貌，可清晰的識(shí)別出3組構(gòu)造裂縫。這一現(xiàn)象在濟(jì)陽(yáng)坳陷覆蓋區(qū)同樣比較普遍，其中以王莊潛山主體最為明顯。同樣位于潛山頂部，相距僅1～2 km的鉆井，其儲(chǔ)層發(fā)育的厚度、解釋級(jí)別差異很大。在斷裂發(fā)育和風(fēng)化改造條件基本一致的情況下，造成這種差異的主要原因無(wú)疑為巖石礦物組分的差異。取心資料也證實(shí)，儲(chǔ)層發(fā)育較差的井區(qū)往往為大型花崗巖體中角閃巖或閃長(zhǎng)巖包體的集中發(fā)育區(qū)。無(wú)論是野外觀測(cè)到的黑云母二長(zhǎng)花崗巖，還是覆蓋區(qū)鉆井揭示的角閃巖、閃長(zhǎng)巖包體，其共同的特點(diǎn)是黑云母、角閃石等暗色礦物含量較高。暗色礦物的硬度、抗風(fēng)化能力要明顯弱于石英、長(zhǎng)石等淺色礦物。正是不同巖性礦物組成成分的不同，導(dǎo)致了其抗風(fēng)化能力的不同，從而也造成了其儲(chǔ)集性能的差異。通常而言，暗色礦物含量較高的巖石遭受風(fēng)化淋濾后，往往更容易黏土化而不利于儲(chǔ)集性能的改善，因此一般難以形成優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層。

圖5 巖石礦物組成差異導(dǎo)致巖石風(fēng)化程度迥異(臨朐沂山)Fig.5 Significant differences of weathering degree resulted from different mineral composition(a case of Yishan in Linqu )

3.2 斷裂發(fā)育程度

斷裂在形成、活動(dòng)的過(guò)程中，往往會(huì)派生或次生一些構(gòu)造裂縫，這些裂縫不僅可以直接改善太古宇巖體的儲(chǔ)集性能，同時(shí)也為后期大氣淡水淋濾和地層水溶蝕提供了便利的通道。因此斷裂發(fā)育程度同樣是太古宇風(fēng)化殼儲(chǔ)層發(fā)育的一個(gè)重要控制因素。從露頭發(fā)育宏觀特征來(lái)看，魯西太古宇露頭自西側(cè)的泰安地區(qū)到東側(cè)的臨朐地區(qū)，其出露面積可達(dá)近10 000 km2，盡管巖石特征基本一致，然而不同地區(qū)的露頭風(fēng)化程度差別較大。西側(cè)泰安地區(qū)斷裂發(fā)育較少，大氣淡水淋濾作用缺乏有效通道，因此太古宇露頭新鮮，風(fēng)化程度低，裂縫仍為其主要儲(chǔ)集空間(圖6a)。隨著向東與郯廬斷裂帶距離的逐漸減小，斷裂明顯增多，風(fēng)化程度逐漸變高，至臨朐地區(qū)，盡管巖性為抗風(fēng)化能力較強(qiáng)的花崗巖類，但太古宇巖石風(fēng)化程度普遍較高，大大改善了太古宇致密巖體的儲(chǔ)集性能(圖6b)。

濟(jì)陽(yáng)覆蓋區(qū)太古宇潛山同樣呈現(xiàn)上述規(guī)律，以鄭4、王莊潛山為例(圖7)。位于大斷層上盤的鄭4潛山發(fā)育優(yōu)質(zhì)風(fēng)化殼儲(chǔ)層，鉆探了Z4(鄭4鉆井井號(hào)，下同)、Z10、Z14等多口高產(chǎn)井，其中Z4井的試油數(shù)據(jù)可以充分證明這一點(diǎn)，Z4井對(duì)1 560～1 599 m、18 m/4層可疑油層進(jìn)行試油，24 mm油嘴自噴日油高達(dá)1 095 t。同樣位于斷層上盤的鄭39潛山，雖然規(guī)模相對(duì)較小，同樣發(fā)育優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，Z39井試油也獲得了40.1 t的高產(chǎn)工業(yè)油流。與之形成鮮明對(duì)比的是，在王莊潛山主體的“山頂”，由于潛山內(nèi)幕斷層不發(fā)育，風(fēng)化殼儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能明顯變差。探井試油日產(chǎn)液量通常僅有10 t左右，最高的Z29井也僅有35 t。

3.3 風(fēng)化改造程度

致密的太古宇巖體在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中抬升地表，經(jīng)歷表生階段的機(jī)械風(fēng)化、大氣淡水淋濾等多種物理化學(xué)風(fēng)化作用，形成太古宇潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層，本文暫將表生階段所經(jīng)歷的所有物理化學(xué)風(fēng)化過(guò)程統(tǒng)稱為風(fēng)化改造作用。隨著風(fēng)化改造程度的逐漸加強(qiáng)，一個(gè)致密的巖體可以變?yōu)閮?yōu)質(zhì)的裂縫-孔隙雙介質(zhì)儲(chǔ)層。但儲(chǔ)層形成后，風(fēng)化改造作用的持續(xù)或增強(qiáng)則會(huì)導(dǎo)致巖體的高嶺土化，從而又大大破壞了其儲(chǔ)集性能。因此對(duì)于太古宇潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層的發(fā)育而言，風(fēng)化改造程度過(guò)低，不足以改造致密巖體，如露頭區(qū)由于人為爆破剛剛裸露的新鮮巖體基本不發(fā)育有效儲(chǔ)集空間；而風(fēng)化改造時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，當(dāng)進(jìn)入黏土型風(fēng)化作用階段以后，風(fēng)化改造程度過(guò)高，又會(huì)導(dǎo)致次生儲(chǔ)集空間的喪失，如太古宇露頭區(qū)的高嶺土采礦坑基本都屬于此類。因此只有適中的風(fēng)化改造作用才能形成優(yōu)質(zhì)的風(fēng)化殼儲(chǔ)層。野外露頭觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，在與大型斷裂距離和巖性兩個(gè)條件基本一致的情況下，不同的觀測(cè)點(diǎn)太古宇巖體的儲(chǔ)集性能差異較大;一種如位于鹿野-孫組斷裂東側(cè)1 km左右的萊蕪毛家莊觀測(cè)點(diǎn)，太古宇二長(zhǎng)花崗巖風(fēng)化改造程度較為適中，巖石破碎嚴(yán)重，鏡下可見(jiàn)大量網(wǎng)狀風(fēng)化縫，推測(cè)其儲(chǔ)集性能不亞于陸相湖盆中的陡坡砂礫巖體；另一種如位于寄母山斷裂北側(cè)1 km左右的萊蕪裴家莊水庫(kù)東側(cè)觀測(cè)點(diǎn)，太古宇二長(zhǎng)花崗巖風(fēng)化改造程度過(guò)高，高嶺土化嚴(yán)重，基本喪失儲(chǔ)集性能。

a.泰安黃前水庫(kù)2 557 Ma英云閃長(zhǎng)巖;b.臨朐西桃花2 491 Ma二長(zhǎng)花崗巖。圖6 魯西隆起不同地區(qū)太古宇露頭儲(chǔ)集性能具明顯差異Fig.6 Reservoir property of Archaeozoic outcrop in different area in Luxi uplift have obvious differences

圖7 Z4--Z39--王莊潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層發(fā)育剖面Fig.7 The profile of weathering crust reservoir in Zheng4--Zheng39--Wangzhuang buried hill

圖8 濟(jì)陽(yáng)坳陷主要太古宇潛山典型井日產(chǎn)液量對(duì)比柱狀圖Fig.8 Columnar diagram of daily fluid production rate of representative well of major buried hill in Jiyang depression

在濟(jì)陽(yáng)坳陷覆蓋區(qū)，潛山上覆地層地質(zhì)年代的差異可定性反映不同潛山帶風(fēng)化改造程度的差異。從潛山上覆地層地質(zhì)年代角度進(jìn)行分類，可將濟(jì)陽(yáng)坳陷覆蓋區(qū)太古宇潛山帶分為中古生界覆蓋潛山、古近系覆蓋潛山和新近系覆蓋潛山三大類。用不同潛山帶典型井試油產(chǎn)液量作為風(fēng)化殼儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能衡量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，埕北、樁西、鄭4等中古生界、古近系覆蓋的潛山帶，其風(fēng)化改造程度較為適中，風(fēng)化殼儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能優(yōu)越，試油井日產(chǎn)液量通常都在90 t以上(圖8)；而王莊、濱縣等新近系覆蓋的潛山帶，其風(fēng)化改造程度過(guò)高，風(fēng)化殼儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能較差，試油井日產(chǎn)液量通常都在10 t左右。

4 風(fēng)化殼儲(chǔ)層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)太古宇風(fēng)化殼儲(chǔ)層發(fā)育的3大主控因素分別進(jìn)行級(jí)別定義。即將斷裂發(fā)育程度定義為發(fā)育和欠發(fā)育；將風(fēng)化改造程度定義為強(qiáng)和弱；將巖石礦物組成按照暗色礦物含量的多少定義為含量高和含量低(表1)。

表1 太古宇風(fēng)化殼儲(chǔ)層發(fā)育主控因素級(jí)別定義表

Table 1 Definition of grade for three controlling factors of Archaeozoic weathering crust reservoir

主控因素級(jí)別Ⅰ級(jí)別Ⅱ巖石礦物組成暗色礦物含量低、酸性侵入巖為主暗色礦物含量高、中性侵入巖為主斷裂發(fā)育程度發(fā)育大型斷裂或一系列小斷層缺乏斷裂或遠(yuǎn)離斷裂風(fēng)化改造程度風(fēng)化程度適中，提高儲(chǔ)集性能風(fēng)化程度過(guò)高，高嶺土化，喪失儲(chǔ)集性

a.埕北30潛山(Ⅰ類);b.王莊潛山(Ⅱ類)。圖9 濟(jì)陽(yáng)坳陷典型太古宇潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層發(fā)育模式Fig.9 Development model of weathering crust reservoir of representative Archaeozoic buried hill in Jiyang depression

在完成主控因素級(jí)別定義的基礎(chǔ)上，不同級(jí)別的三大主控因素相互匹配，建立了魯西-濟(jì)陽(yáng)地區(qū)太古宇風(fēng)化殼儲(chǔ)層的三端元評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(表2)。將太古宇風(fēng)化殼儲(chǔ)層劃分為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類。Ⅰ類潛山的主要特征為斷裂發(fā)育、風(fēng)化程度適中，巖石礦物組成對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育的控制作用不明顯，無(wú)論暗色礦物含量高或低都可形成較大規(guī)模的風(fēng)化殼儲(chǔ)層，儲(chǔ)集性能好；如以二長(zhǎng)花崗巖為主的鄭4潛山和以花崗閃長(zhǎng)巖為主的埕北30潛山都屬于此類(圖9a)。Ⅱ類潛山雖以有利淺色巖相為主，但斷裂發(fā)育程度與風(fēng)化改造程度兩大因素的搭配較差，可形成較小規(guī)模風(fēng)化殼儲(chǔ)層，儲(chǔ)集性能一般；如濟(jì)陽(yáng)覆蓋區(qū)的王莊、濱縣、埕東等潛山都屬于此類(圖9b)。Ⅲ類潛山以暗色巖相為主，因此表生階段的風(fēng)化淋濾會(huì)形成大量黏土礦物，對(duì)儲(chǔ)集性能的改善不利；其次風(fēng)化改造程度過(guò)高直接導(dǎo)致風(fēng)化殼儲(chǔ)集能力的喪失，當(dāng)風(fēng)化改造作用適中時(shí)，斷裂又欠發(fā)育，因此該類潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能最差。

表2 濟(jì)陽(yáng)坳陷太古宇風(fēng)化殼儲(chǔ)層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

Table 2 Evaluation criteria of Archaeozoic weathering crust reservoir in Jiyang depression

類別主控因素狀態(tài)潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層發(fā)育特征實(shí)例Ⅰ類斷裂發(fā)育?風(fēng)化改造弱?低暗色礦物風(fēng)化殼儲(chǔ)層厚度大，儲(chǔ)集性能好，產(chǎn)能高，日產(chǎn)液量超過(guò)100t鄭4潛山埕東潛山斷裂發(fā)育?風(fēng)化改造弱?高暗色礦物風(fēng)化殼儲(chǔ)層厚度較大，儲(chǔ)集性能好，產(chǎn)能較高，日產(chǎn)液量100t左右埕北30潛山Ⅱ類斷裂發(fā)育?風(fēng)化改造強(qiáng)?低暗色礦物風(fēng)化殼儲(chǔ)層厚度中等，儲(chǔ)集性能一般，產(chǎn)能中等，日產(chǎn)液量10t左右王莊潛山斷裂欠發(fā)育?風(fēng)化改造強(qiáng)?低暗色礦物風(fēng)化殼儲(chǔ)層厚度較小，儲(chǔ)集性能一般，產(chǎn)能中等，日產(chǎn)液量10t左右濱縣潛山斷裂欠發(fā)育?風(fēng)化改造弱?低暗色礦物風(fēng)化殼儲(chǔ)層厚度小，儲(chǔ)集性能一般，產(chǎn)能中等，日產(chǎn)液量10t左右平方王潛山Ⅲ類斷裂發(fā)育?風(fēng)化改造強(qiáng)?高暗色礦物破碎嚴(yán)重、強(qiáng)烈風(fēng)化，風(fēng)化殼基本喪失儲(chǔ)集能力斷裂欠發(fā)育?風(fēng)化改造強(qiáng)?高暗色礦物強(qiáng)烈風(fēng)化，風(fēng)化殼基本喪失儲(chǔ)集能力斷裂欠發(fā)育?風(fēng)化改造弱?高暗色礦物各種改造作用欠發(fā)育，儲(chǔ)集能力差

5 結(jié)論

1)魯西--濟(jì)陽(yáng)地區(qū)太古宇潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層主要存在兩種發(fā)育模式，分別為殘丘型和斷層滑脫型。與殘丘型相比斷層滑脫型潛山往往能形成規(guī)模更大、儲(chǔ)集性能更優(yōu)越的風(fēng)化殼儲(chǔ)層。太古宇潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間主要包括構(gòu)造裂縫、機(jī)械風(fēng)化縫和溶蝕孔隙三大類。

2)露頭觀測(cè)及覆蓋區(qū)潛山帶解剖對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，太古宇潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層發(fā)育的主控因素主要包括3個(gè)，分別為潛山巖石礦物組分、潛山斷裂發(fā)育程度和風(fēng)化改造程度，其中第一項(xiàng)因素為內(nèi)因，后兩項(xiàng)因素為外因。

3)對(duì)太古宇風(fēng)化殼儲(chǔ)層發(fā)育的3大主控因素分別進(jìn)行級(jí)別定義，再將不同級(jí)別的三大主控因素相互匹配，建立了魯西--濟(jì)陽(yáng)地區(qū)太古宇風(fēng)化殼儲(chǔ)層的三端元評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。將太古宇風(fēng)化殼儲(chǔ)層劃分為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類，其中Ⅰ類儲(chǔ)集性能最好，Ⅱ類次之，Ⅲ類最差。

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Analysis on Main Controlling Factors of Archaeozoic Weathering Crust Reservoir：With Jiyang and Luxi Area as an Example

Zhang Pengfei1,Liu Huimin1,Cao Zhongxiang2,Tian Meirong1,Tang Dong1,Ma Shikun1

1.GeologicalScienceResearchInstituteofShengliOilfield，SINOPEC,Dongying257015,Shandong,China2.ExplorationItemManagementDepartmentofShengliOilfield,SINOPEC,Dongying257001,Shandong,China

With the development of the exploration in every major petroliferous basin in Eastern China, Archaeozoic buried hill bubbles up and draws people’s attention. The main objects of this study are defining the main controlling factors of Archaeozoic weathering crust reservoir, and establishing the reservoir evaluation criteria. This study is conducted through outcrop observation in Luxi area, dissecting analysis of representative Archaeozoic buried hill in Jiyang depression, as well as a comparatively analyzing the outcrop and its overlay area. The research shows that there are two models of development of the Archaeozoic weathering crust reservoir: residual hill and fault slid type. The main controlling factors of the Archaeozoic weathering crust reservoir include mineral composition, development degree of faults, weathering, and reforming degree of buried hill. Based on the definition of grade and mutual matching of three controlling factors, the evaluation criteria of the Archaeozoic weathering crust reservoir in Jiyang depression is established. The Archaeozoic weathering crust reservoir is subdivided into three classes, classⅠis the most favorable, while class Ⅲ is the worst in respect of its reserving capability.

weathering crust；reservoir；Archaeozoic；Luxi area；Jiyang depression

10.13278/j.cnki.jjuese.201505103.

2014-12-10

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05006)；中石化勝利油田分公司科技攻關(guān)項(xiàng)目(YKB1214)

張鵬飛(1981--)，男，高級(jí)工程師，主要從事油氣地質(zhì)綜合研究工作，E-mail:zpf0725@126.com。

10.13278/j.cnki.jjuese.201505103

P544.4;P618.13

A

張鵬飛,劉惠民,曹忠祥，等. 太古宇潛山風(fēng)化殼儲(chǔ)層發(fā)育主控因素分析：以魯西--濟(jì)陽(yáng)地區(qū)為例.吉林大學(xué)學(xué)報(bào):地球科學(xué)版,2015,45(5):1289-1298.

Zhang Pengfei, Liu Huimin, Cao Zhongxiang, et al. Analysis on Main Controlling Factors of Archaeozoic Weathering Crust Reservoir：With Jiyang and Luxi Area as an Example.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2015,45(5):1289-1298.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201505103.