0 引言

渤海湾盆地是我国东部重要的含油气盆地，油气勘探层系以古近系与新近系为主^[1-3]。随着油气勘探程度的提高以及研究思路的转变，潜山逐步成为勘探的另一重要领域^[4-5]。近年来，除了火山岩以及碳酸盐岩潜山取得持续突破外^[6]，变质岩潜山亦取得了较大的进展。2003年，渤海海域在辽东湾坳陷辽西低凸起探明JZ25-1S变质岩油田，三级储量约4 000×10⁴ t^[7]；2005年，辽河油田在沉积岩之下0~1 600 m的花岗片麻岩以及混合角闪岩内发现了储量超过3 000×10⁴ t的变质岩潜山油田(兴隆台潜山)^[8]。这些油田的发现证实了变质岩具有较大的勘探潜力，同时极大地拓宽了油气勘探领域。

变质岩作为结晶岩，原生孔隙不发育，储层主要受裂缝控制^[9-11]。JZ25-1S油田潜山储层以裂缝为主，但垂向上储层类型存在明显的差异。童凯军等^[12]将研究区潜山储集层在纵向上划分为风化壳、半风化壳和基岩3段以及裂缝-孔隙型、孔隙-裂缝型和微裂缝-致密型3种储集层，并利用原油包裹体检测技术、区域地应力方向及声波全波列测井资料评价了裂缝的有效性；周心怀等^[7]则将该区储层划分为网状缝-溶孔型、角砾状破碎型、溶蚀裂缝型以及微裂缝-致密型4类；黄保刚等^[13]通过岩心和成像测井资料标定，建立了JZ25-1S潜山常规测井资料识别有效裂缝的标准并重构有效裂缝识别曲线，利用重构曲线进行裂缝储层反演及分布预测。截至目前，针对JZ25-1S变质岩潜山储层已开展了大量卓有成效的工作，且均认为裂缝对于储层的形成具有重要的控制作用。但在实际的勘探开发过程中发现，不同的裂缝段油气产能差异十分明显，甚至出现高密度裂缝段产能不理想的情况，而关于储层类型、裂缝特征与产能关系的研究截至目前少有报道。

本文基于大量的实钻资料，以岩心、薄片、物性、常规测井及成像测井资料为基础，划分了JZ25-1S油田储层类型，并基于生产测井资料，针对性探讨了储层产能差异与储层类型间的关系，以期为断陷盆地基岩潜山高效勘探与经济评价奠定基础。

1 区域地质概况

渤海海域辽东湾坳陷隶属于新生代华北平原—渤海湾—下辽河平原裂陷盆地区的一部分，为受NE向郯庐断裂带所控制的狭长型坳陷^[12-15]。JZ25-1S油田位于辽东湾坳陷辽西低凸起上(图 1a)，呈NE向展布，共钻探8口探井(图 1b)。岩性以太古宇片麻岩与混合岩化片麻岩为主，部分井钻遇混合花岗岩，表明不同部位混合岩化差异性较大。JZ25-1S油田潜山上覆地层为沙河街组，其东西两侧分别为辽中凹陷与辽西凹陷^[16]，油源对比表明该油田具有双洼供油的特征^[17]；油田内部断层发育，不同的断块间储层厚度具有差异(图 1c)。

2 储层特征 2.1 储层岩性

岩心观察以及薄片鉴定证实，研究区岩性以斜长片麻岩、混合岩化片麻岩以及混合花岗岩为主，整体为一套片麻岩发生差异混合岩化后的变质岩体。矿物主要包括石英、长石等浅色矿物以及黑云母、角闪石等暗色矿物。其中：石英体积分数为20%~30%；黑云母体积分数多低于20%；钾长石与斜长石体积分数变化较大^[18]，具有此消彼涨的特征，是差异钾交代的结果。

2.2 储层类型

通过岩心与薄片可观察到3类具有明显差异的储层，分别为风化壳型储层、内幕碎裂带型储层以及内幕裂缝型储层。

风化壳型储层主要位于太古宇顶面，岩石往往较为破碎，风化角砾发育(图 2a)。此类储层整体以风化角砾的砾间孔与风化裂缝组合为主，储集空间类型为孔隙型或裂缝-孔隙复合型。砾石上见明显的风化蚀变现象(图 2b)，风化作用强时可以成土状。受构造部位、风化强度以及后期充填的差异控制，不同风化壳具有不同的储集特征，多表现为构造高部位风化程度强、风化壳厚度大、砾石破碎程度高的特征。另外要注意的是，后期的成岩胶结会使早期的风化壳储集能力降低，甚至丧失渗流能力。

内幕碎裂带型储层系本次研究中首次强调的储层类型，前人在研究过程中多依据其具有角砾状破碎特征而将其划分为半风化壳或半破碎带^{[7, 12]}；结合岩心、薄片观察，发现该类储层多系构造破碎所致，而非风化作用的结果，故认为将其划分为碎裂带型更为合适。从岩心上看，该带往往位于风化壳以下几十米甚至几百米，如B井在风化壳280.5 m以下钻遇碎裂岩带(图 2c)，碎裂岩带以不同程度的破碎角砾岩为主，甚至出现糜棱岩。微观薄片上碎裂岩中的破碎现象十分明显，破碎带中可见大量的碎基，碎基间孔隙发育，部分孔隙后期被绿泥石充填(图 2d)；部分井段碎裂岩化作用较弱，岩石未发生破碎滑动，仅导致矿物的破碎，至今还保留着矿物的原始形态，矿物内部发育大量的微裂缝(图 2e)；此类储层破碎带砾间孔是主要的储集空间类型(图 2f)，岩石破碎时亦发育大量的裂缝，与破碎砾间孔组成裂缝-孔隙复合型储集空间，部分砾间孔以及裂缝后期被方解石充填(图 2g)。

内幕裂缝型储层主要以各类裂缝作为储集空间与渗流通道。岩心上见多组宏观裂缝相互切割(图 2h)，薄片上亦见不同期次的裂缝相互切割与限制(图 2i、j)，表明研究区裂缝具有多期性。不同的裂缝具有不同的充填特征，一部分裂缝现今仍然为张开缝(图 2j、k)，但亦有大量裂缝被方解石充填或半充填，有效性大大降低(图 2i、j)。沿裂缝可见暗色矿物的溶蚀现象(图 2l)，形成部分溶蚀孔隙。

2.3 测井响应特征

不同的储集空间类型具有不同的测井响应特征，基于常规测井、成像测井资料，总结了3种储集空间的测井响应特征。

风化壳带为上覆沉积岩与下部变质岩的突变带，测井曲线具有明显的变化。风化界面下方电阻率显著增高，声波时差与中子孔隙度明显降低，密度明显增加，反映了基岩风化壳与上覆沉积岩的岩石物理性质差异；风化壳带内部自然伽马对风化壳结构体的响应不敏感，值得注意的是，电阻率、密度曲线均具有自上而下逐步增加至趋势线的特征，而声波时差以及中子孔隙度曲线则具有由上部高值逐步降低至趋势线的特征(图 3a)。这种由上至下的有序变化，是岩石风化过程中由顶部至底部差异风化的结果。成像测井上，风化壳储层多为破碎角砾状特征，见少量裂缝，且裂缝的走向往往不定向以区别于构造裂缝(图 3b)。

内幕碎裂带型储层常规测井资料上最明显的标志为密度明显降低及声波时差明显增加，且两者的变化具有较强的相关性。异于风化壳型储层曲线自上向下曲线的规律性变化，内幕碎裂带型储层中曲线的变化往往表现为潜山内幕中密度与声波曲线相比于基线突然左偏(图 3c)，偏移程度受控于碎裂岩化的程度。成像测井上，该类储层亦为角砾状特征，但角砾化程度要远远高于风化壳带，且宏观裂缝较少(图 3d)，表明碎裂程度较强。

内幕裂缝型储层中密度曲线具有在基线附近锯齿状变化的特征，但变化的幅度小于风化壳型以及内幕碎裂带型储层，声波时差值亦呈现锯齿状变化，深浅电阻率均降低(图 3e)。成像测井上，裂缝主要表现为多条暗色条纹的正弦曲线，构造裂缝中裂缝往往具有组次性，多具有相同或相似的走向，裂缝间为较为致密的基岩，呈亮色的高阻特征(图 3f)，表明裂缝间储层物性较差。

2.4 物性特征

取心段岩心物性分析结果表明，不同样品孔隙度与渗透率值变化较大。孔隙度从1%左右变化至17%，主要集中分布于5%~10%之间；渗透率值从0.1 mD^①变化至300 mD，大量样品在1 mD以下(图 4)。基于孔隙度与渗透率之间的关系，可将储层划分为3种类型：孔隙型、裂缝-孔隙复合型以及裂缝型。3类储层渗透率均具有随孔隙度增加而增加的趋势，不同的是其增加的趋势不同，孔隙型储层渗透率随孔隙度增加的趋势最小，裂缝-孔隙复合型次之，裂缝型最大。孔隙型储层渗透率多在1 mD以下，裂缝-孔隙型以及裂缝型储层渗透率在1 mD以上。

① 毫达西(mD)为非法定计量单位，1 mD=0.987×10^-3 μm²，下同。

3 油气产能差异特征及其控制因素

油气勘探开发过程中会对常规测井以及成像测井解释的储层段进行射孔测试以及生产开发，但实际的勘探生产工作中却发现，同为测井解释的储层，产能差异却十分明显；因此，对于勘探开发而言，变质岩潜山的研究仅仅停留在储层角度已经难以满足油田高效开发与经济评价的需求，在储层分析的基础上，进一步探讨其与流体产能的关系将对后期的油田“价值勘探”以及“高效开发”具有重要的意义。

3.1 变质岩储层存在高效渗流带

依据生产测井资料，通过对油井生产时的温度、流量、密度、持水率以及压力等参数的分析，可定量解释出不同井段的流体产出^[19-20]。常规-成像测井的储层解释结论与生产测井的产液剖面定量解释成果对比表明，变质岩潜山测井解释的储层中，产能差异极其明显。类似于油气运移中的优势运移通道，变质岩储层中存在高效渗流储层，将单位厚度油产能大于2 m³/d的储层定义为高效渗流储层。在一口井中，高效渗流储层往往提供全潜山井段60%以上的产能：D井中高效渗流储层厚度占总储层的39.23%，而其却提供了60.16%的产能；F井中高效渗流储层厚度占总储层的19.73%，其提供了66.52%的产能；而A井中，高效渗流储层占总储层的55.50%，其提供了全井段100.00%的产能，而另外44.50%的储层没有提供有效产能(图 5)。即变质岩潜山中储层的强非均质性控制了产能的非均质性，少量的高效渗流储层提供了潜山段绝大多数的产能。

3.2 储层类型是控制产能差异的关键因素

高效渗流储层是获得高产的关键，其主要受储层类型控制。利用建立的不同类型储层的测井响应特征对有生产测井资料的井段开展了详细的储层类型划分，划分结果与生产测井解释结论对比表明，储层类型的差异是控制产能差异的关键因素。从图 6中可以看出，未充填的风化壳与碎裂岩段产能最高，往往在100 m³/d以上，纯裂缝段产能变化范围较大，高至74 m³/d，低至无产能。这种产能差异一方面说明，未被充填的风化壳与碎裂岩带往往为高产能带，是主要的高效渗流储层；另一方面表明，未被充填的风化壳与碎裂岩带储层非均质性较弱(基本均是高产)，而裂缝型储层的非均质性较强，其产能的变化因素应该更为复杂。

不同类型储层的产能差异实质是其储集空间类型及其组合的差异。风化壳型储层网状风化缝发育，多组裂缝相互切割更加利于流体的产出；同时，风化壳中风化角砾发育，角砾间的砾间孔(图 7a)是良好的储油空间，砾间孔与网状裂缝组合极其利于流体的产出。碎裂岩带的储集空间及其组合关系与风化壳带类似，不同的是其砾间孔是构造作用的结果，而非风化作用的结果，构造作用形成的砾间孔与裂缝组成与风化壳相似的复合网络(图 7b)，为油气的高效渗流提供介质。传统研究认为，裂缝的发育往往会极大地增加流体的产能^[21-22]，但在实际的生产过程中发现，裂缝的发育与流体的产能关系较为复杂。一方面构造裂缝往往具有同向性，单期构造运动形成的裂缝往往具有近平行排列的特征，裂缝之间难以沟通；同时裂缝与裂缝之间的基岩往往较为致密(图 7c)，不具有储油以及渗流的能力。因此裂缝型储层的产能影响因素有待深入探讨。

3.3 裂缝密度控制产能高低

众多学者研究均表明，裂缝的密度与油气的产能间具有明显的正相关关系^[23]。本文统计了裂缝密度与油气产能间的关系，结果表明两者间的相关性较差；但是对储层类型进行划分后二者则表现出良好的关系(图 8)：风化壳型储层以及内幕碎裂带型储层油气产能与裂缝密度相关性较差，但该两类储层油产能均较高，均大于2 m³/d(图 6，图 8)，证实其为高效渗流储层；内幕裂缝型储层的产能与裂缝密度间具有极好的关系，随着裂缝密度的增加，产能呈指数增加，表明裂缝的密度是影响内幕裂缝型储层流体产能的重要因素。

值得注意的是，笔者并不认为风化壳型储层及内幕碎裂带型储层油气产能与裂缝密度相关性差，就表明这两类储层的产能受裂缝的控制低，而认为这种现象是受裂缝统计方法误差控制的：由于风化壳型储层及内幕碎裂带型储层破碎严重而发生角砾岩化，大量的裂缝成了不同砾石间的界面，难以在成像测井上识别，甚至后期发育为砾间孔，而只有破碎程度不强的井段裂缝的特征才更加清楚。杨洪伟等^[24]在对研究区裂缝开展识别过程中也认为，由于破碎带裂缝过于发育，在成像测井资料上显示为连续的低阻带，无法准确拾取裂缝；相反，在相对致密层段上形成的裂缝却清晰可见。另外内幕裂缝型储层中裂缝密度与产能关系的样本点中也有异常点，裂缝密度较大，同样未获得理想的产能(图 8)；这也表明，流体的产能除与裂缝密度相关外，还受其他因素控制。

3.4 裂缝走向与最大主应力夹角控制裂缝有效性

大量的研究表明，裂缝走向与最大主应力方向的夹角对流体产能亦有较大的影响^[25]。现今地应力场对裂缝有效性具有重要的控制作用，与最大主应力方向近似平行的裂缝多为有效裂缝。

E井1 930~1 948 m裂缝发育密度与1 948~1 980 m段相当，但是上段测试无产能，为干层，下段合计产能300 m³/d以上(图 9)，产能巨大差异产生的原因：一方面是下部为碎裂岩段，储层为网状缝，不同方向的裂缝均发育，裂缝间具有极好的沟通作用，而上段裂缝走向较为固定，以近SN向或NNE向为主，裂缝间难以有效沟通；另一方面，成像测井诱导裂缝解释的现今最大主应力方向为近NEE向，现今最大主应力方向与上段裂缝的主要走向呈大角度相交，在现今应力的挤压作用下，上段裂缝易于闭合而丧失油气渗流能力，而下段裂缝具有多方向性，且相互切割，保证了其有效性(图 9)。

4 讨论

事实上，变质岩不同类型储层不仅控制着油气的产能差异，其对于油气的运移及成藏亦有重要的控制作用。变质岩由于本身无原生孔隙，风化与构造形成的多种储集空间不仅是油气的储集空间，同时也是油气的运移通道。一方面，潜山顶部的风化壳由于横向分布稳定，且具有良好的储集性能，是油气自凹陷向圈闭发生运移的有利通道，这一认识已为大量研究所证实^[5]。但更重要的是，潜山内部断裂体系形成的复杂裂缝“网”，以及小微断裂形成的碎裂带组成的“络”，构成了研究区复杂的“隐蔽”输导网络(地震难以识别)，这一输导体系较风化壳垂向分布更深，但同时横向非均质性也更强。笔者认为，大量裂缝型储层的存在是潜山规模性运移、且能在垂向上大规模成藏的基础，尽管裂缝型储层也能形成高产段，但是碎裂带以及风化壳带形成的砾岩段具有高孔特征，是高产最为重要的组成部分。

5 结论

1) JZ25-1S油田主要发育风化壳型储层、内幕碎裂带型储层以及内幕裂缝型储层3种储层，不同储层具有不同的测井响应特征。风化壳型储层与内幕碎裂带型储层常规测井上均具有相对于基线密度降低、声波时差增加、中子孔隙度增加以及电阻率降低的特征，但测井曲线在风化壳型储层中较内幕碎裂带型储层更具有规律性(自上向下逐步增加或减低)；内幕裂缝型储层声波时差增加、电阻率降低，但密度曲线变化幅度较低。成像测井上风化壳型储层与内幕碎裂带型储层多具有破碎角砾状特征，而内幕裂缝型储层则主要为暗色正弦条带。

2) 将单位厚度油产能大于2 m³/d的储层定义为高效渗流储层，其中风化壳型储层以及内幕碎裂带型储层为主要的高效渗流储层。储层类型是控制产能差异的关键因素，裂缝密度的大小以及裂缝的走向与现今最大主应力夹角方向的匹配进一步控制了产能的高低。