準噶爾盆地烏爾禾油田凝灰質(zhì)巖成因及儲層特征

宮清順，倪國輝，蘆淑萍，丁梁波，辛勇光

（1.中國石油天然氣股份有限公司 杭州地質(zhì)研究院，浙江 杭州 310023；2.中國石油天然氣股份有限公司 長城鉆探工程有限公司解釋研究中心，北京 100101）

準噶爾盆地烏爾禾油田凝灰質(zhì)巖成因及儲層特征

宮清順1，倪國輝2，蘆淑萍1，丁梁波1，辛勇光1

（1.中國石油天然氣股份有限公司 杭州地質(zhì)研究院，浙江 杭州 310023；2.中國石油天然氣股份有限公司 長城鉆探工程有限公司解釋研究中心，北京 100101）

摘要：基于巖石薄片、鑄體照片、巖心、測井和地震資料等分析，對準噶爾盆地烏爾禾油田二疊系烏爾禾組特殊凝灰質(zhì)巖成因及儲集特征進行詳細分析。巖石類型包括凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)砂礫巖；電測曲線呈現(xiàn)高電阻率、低聲波時差的電性特征。分析表明，烏爾禾組凝灰質(zhì)巖成因環(huán)境為封閉-半封閉的湖灣環(huán)境，由火山灰與正常陸源碎屑物混合堆積、固結(jié)成巖。同生期高鹽度、堿性水介質(zhì)條件為火山灰水解蝕變提供物質(zhì)基礎(chǔ)，形成云化（沉）凝灰?guī)r，并析出方沸石。儲集空間包括溶蝕孔隙、泄水道孔和裂縫。雙孔介質(zhì)特征改善了儲層的儲集性能，對油氣富集起重要控制作用，控制了油藏分布及油藏規(guī)模。

關(guān)鍵詞：凝灰質(zhì)巖；湖灣環(huán)境；雙孔介質(zhì)儲層；烏爾禾油田；準噶爾盆地

近年來，（沉）凝灰?guī)r油藏作為新的油氣勘探領(lǐng)域，愈來愈受到地質(zhì)家的重視，先后在新疆油田、青西油田、二連盆地發(fā)現(xiàn)了（沉）凝灰?guī)r油藏［1，2］。研究區(qū)烏爾禾組也發(fā)現(xiàn)一套以（沉）凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂礫巖為主要儲層的油藏。因而，開展凝灰質(zhì)巖成因環(huán)境研究，分析凝灰?guī)r儲層對油藏的控制作用，對油藏評價具有重要的指導(dǎo)意義。

1　區(qū)域概況

烏爾禾油田位于準噶爾盆地西北緣烏夏斷裂帶烏爾禾斷鼻構(gòu)造帶上，逆沖斷裂發(fā)育。地層厚度500～1 300m，劃分為3段5個砂層組。受到二疊紀末期構(gòu)造抬升剝蝕的影響，研究區(qū)東北部烏爾禾斷裂的上升盤烏爾禾組地層部分缺失。

研究區(qū)烏爾禾組受同生逆掩斷裂控制，整體發(fā)育近源的沖積扇-扇三角洲-湖泊沉積體系，沉積了雜色砂礫巖、含礫砂巖與泥巖，粒度粗，厚度大。在整體粗粒級碎屑供給的沉積背景下，研究區(qū)內(nèi)沉積了一套粒度特征明顯變細的沉積物，主要為火山灰和陸源細粒碎屑物，且分布局限，反映其成因特殊性與復(fù)雜性。

2　凝灰質(zhì)巖成因及展布規(guī)律

2.1巖石學特征

通過巖心觀察和鑄體薄片鑒定，該凝灰質(zhì)巖巖石類型主要有3類：凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)砂礫巖。

凝灰?guī)r：是由顆粒小于2 mm的細?；鹕剿樾迹úＰ迹┙M成。研究區(qū)凝灰?guī)r粒級為火灰級，粒度在0.01～2 mm，呈灰色?；鹕絿姲l(fā)后，火山灰由風力作用遠距離飄移，一般于遠離火山口位置處堆積、再搬運［3］。

沉凝灰?guī)r：介于正常火山碎屑巖向沉積巖過渡的巖類，火山碎屑物含量大于正常沉積物，火山碎屑物質(zhì)占50％～90％，粒度亦較細，常顯層理［4］。與凝灰?guī)r一樣，沉凝灰?guī)r多形成于遠離火山噴發(fā)中心的地區(qū)，特別是在有水下火山活動的海湖盆地內(nèi)。陸源碎屑物與正常的火山碎屑物相摻雜，再由壓實和水化學沉淀膠結(jié)成巖。

凝灰質(zhì)砂礫巖：是由火山灰與正常間歇性水流、事件成因的砂礫巖混合堆積、固結(jié)成巖。由于火山灰的綠泥石化作用，故呈現(xiàn)灰綠色，區(qū)別于周圍井區(qū)正常的灰色砂礫巖。

2.2成因環(huán)境探討

古地貌控制沉積面貌及沉積格局。從過井地震剖面看，將三疊系底界拉平后可以看出，烏爾禾組沉積時期W17井—W001井區(qū)位于扇三角洲前緣的水下古隆起區(qū)。受水下古隆起區(qū)的影響，近岸水系被分隔并發(fā)生分流，水體攜帶砂、礫沿隆起區(qū)的兩翼搬運，在古隆起區(qū)外圍沉積正常的砂礫巖；在古隆起區(qū)內(nèi)部，水體流通不暢，波浪和湖流作用弱，逐漸形成了封閉-半封閉的湖灣環(huán)境［5，6］，巖石薄片中見炭屑（圖1a）證明湖灣環(huán)境為水動力弱的淺水環(huán)境。湖灣沉積物以細粒為主，但間歇性事件沉積亦可局部發(fā)育粗粒沉積。

二疊紀中后期，由于準噶爾盆地西北緣周緣褶皺帶火山活動仍然較頻繁，甚至不排除水下火山活動的存在，火山灰經(jīng)火山云空落或就近噴發(fā)堆積或隨流水搬運到湖灣區(qū)沉積，并與正常陸源碎屑物（事件性砂礫巖沉積物）發(fā)生混合堆積，形成這套成因獨特的（沉）凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂礫巖，統(tǒng)稱凝灰質(zhì)巖。

圖1　準噶爾盆地二疊系烏爾禾組凝灰?guī)r鑄體薄片F(xiàn)ig.1　Cast thin sections of tuff in the Permian Wuerhe Formation in the Juggar Basin

巖石薄片中，（沉）凝灰?guī)r白云巖化現(xiàn)象強烈，正交光下普遍見有白云石亮晶顆粒（圖1b）。分析其成因，認為火山灰在同生期水介質(zhì)條件下發(fā)生蝕變作用與白云石的形成有直接關(guān)系。從粘土礦物、自生礦物組合類型判斷，準噶爾盆地西北緣二疊紀早、中期區(qū)域水介質(zhì)類型為高鹽度、堿性水介質(zhì)，在此水介質(zhì)條件下，火山灰發(fā)生強烈水解作用，析出大量K+，Na+，Ca2+，Mg2+等陽離子，當Mg2+，Ca2+與堿性水中的達到一定比例時，便結(jié)晶形成白云石，從而形成云化（沉）凝灰?guī)r［7］。該套（沉）凝灰?guī)r電測曲線呈現(xiàn)電阻率高、聲波時差低的特征。

2.3展布規(guī)律

烏爾禾組湖灣亞相凝灰質(zhì)巖縱向分布具層狀特征，共發(fā)育3套，自下而上分別發(fā)育于P2w2（2）砂層組、P2w2（1）砂層組以及P2w3段；平面分布范圍局限，沿中部擠壓凸起帶呈狹長條帶狀分布，不同期凝灰質(zhì)巖平面分布范圍不同。

底部P2w2（2）砂層組，凝灰質(zhì)巖分布范圍小，主要分布于W3445井—DW604井，發(fā)育云質(zhì)凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂礫巖，厚度為14～140 m（圖2a）。

中部P2w2（1）砂層組，凝灰質(zhì)巖發(fā)育區(qū)向北東方向的W118井遷移，分布于W118井—W3445井，DW604井局部發(fā)育，主要發(fā)育凝灰質(zhì)砂礫巖，厚度在32～150 m（圖2b）。

頂部P2w3段，凝灰質(zhì)巖分布范圍最廣，沿W17井—W27井—W118井一帶均發(fā)育，巖石類型也最復(fù)雜，發(fā)育凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r及凝灰質(zhì)砂礫巖，厚度分布在30～280 m，中部厚度大，往兩翼北東、南西方向逐漸減?。▓D2c）。

3　儲集空間類型與儲集性能特征

鑄體薄片鑒定、巖心觀察表明，P2w3段凝灰質(zhì)巖儲層儲集空間類型為方沸石溶孔［8］、泄水道孔以及構(gòu)造縫等。儲層具雙孔介質(zhì)特征［9，10］。

方沸石溶孔：為成巖期方沸石溶蝕產(chǎn)生的孔隙類型（圖3a）。方沸石（NaAlSi2O6·H2O）的成因與火山物質(zhì)的強烈蝕變有關(guān)?；鹕交以诟啕}度、堿性水介質(zhì)條件下發(fā)生水解作用，釋放大量K+，Na+，Ca2+，F(xiàn)e3+，Mg2+等陽離子和，等酸根離子。Ca2+，Mg2+離子與離子結(jié)合易于形成白云石化，而Na+離子與和離子結(jié)合則形成方沸石、粘土礦物等。成巖期，方沸石與酸性成巖水介質(zhì)作用發(fā)生溶蝕，形成方沸石溶孔［11］。

圖2　準噶爾盆地二疊系烏爾禾組凝灰質(zhì)巖分布Fig.2　Distribution of tuffaceous rocks in the Permian Wuerhe Formation in the Juggar Basin

圖3　準噶爾盆地二疊系烏爾禾組儲層儲集空間類型Fig.3　Reservoir space types of the Permian Wuerhe Formation in the Juggar Basin

泄水道孔：為壓實作用下，在滲透性差、富含孔隙水的細粒（沉）凝灰?guī)r中形成的同生變形構(gòu)造——泄水構(gòu)造（圖3b）。泄水構(gòu)造中的泄水道一方面為成巖期礦物（方沸石、白云石等）沉淀提供空間；另一方面，充填的方沸石在成巖后生改造作用下沿泄水道溶蝕形成泄水道孔，提供了油氣儲集空間。

構(gòu)造縫：是由于構(gòu)造活動使巖體破裂形成的裂縫（圖3c，d）。區(qū)內(nèi)裂縫產(chǎn)狀多呈水平分布，縫寬0.1～1 mm，成組系規(guī)模性發(fā)育，縫面富含油。裂縫發(fā)育程度除與構(gòu)造應(yīng)力強度有關(guān)外，與巖性關(guān)系也較密切。裂縫主要分布于性脆的凝灰質(zhì)砂礫巖地層中，（沉）凝灰?guī)r中不發(fā)育。

凝灰質(zhì)巖儲層物性以低孔、低滲為主，部分樣品為中孔、中滲?？紫抖绕骄鶠?4％，滲透率平均為149×10-3μm2。孔隙度與滲透率相關(guān)性差，這與儲層的雙孔介質(zhì)特征相匹配。

4　凝灰質(zhì)巖與油藏分布和油藏規(guī)模的關(guān)系

凝灰質(zhì)巖對油藏的控制作用體現(xiàn)在以下兩個方面。

1）凝灰質(zhì)巖的分布控制了油藏的分布。

縱向上，受凝灰質(zhì)巖層狀分布特征的控制，油藏縱向呈層狀分布，發(fā)育3套油層，且頂部一期油藏分布范圍最廣、油藏面積最大，中部油藏分布范圍最小、僅分布于DW604井。平面上，從凝灰質(zhì)巖油藏含油范圍圖（圖4）可以看出，凝灰質(zhì)巖的最大疊合分布范圍控制了油藏的邊界，該油藏為典型的巖性油藏。

2）凝灰質(zhì)巖儲層雙孔介質(zhì)發(fā)育程度控制了油氣富集規(guī)模。

該儲層類型一方面決定油藏單井產(chǎn)量差異大，孔隙型儲層發(fā)育區(qū)試油日產(chǎn)油量高，如W27井，而裂縫型儲層試油初期日產(chǎn)油量也較高，但產(chǎn)量遞減快、不能穩(wěn)產(chǎn)，例如W3445井；另一方面，由于裂縫溝通，使得上水下竄或底水上竄，導(dǎo)致油藏含水率上升快，油藏的構(gòu)造低部位與高部位普遍含水。

5　結(jié)論

1）準噶爾盆地二疊系烏爾禾組凝灰質(zhì)巖，成因環(huán)境為高鹽度、堿性的湖灣環(huán)境，由火山灰與正常陸源碎屑物混合堆積、固結(jié)成巖而成。同生期水介質(zhì)條件為火山灰水解、蝕變提供物質(zhì)基礎(chǔ)，形成白云石、方沸石等自生礦物。

圖4　準噶爾盆地二疊系烏爾禾組凝灰質(zhì)巖油藏含油范圍Fig.4　Oil-bearing area in the reservoirs of tuffaceous rocks in the Permian Wuerhe Formation of the Juggar Basin

2）凝灰質(zhì)巖儲層具雙孔介質(zhì)特征，發(fā)育方沸石溶孔、泄水道孔以及構(gòu)造縫等。

3）凝灰質(zhì)巖的分布范圍控制巖性油藏的邊界，其儲層雙孔介質(zhì)發(fā)育程度控制油氣的富集規(guī)模。

參 考 文 獻

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11 馮明石，劉家鐸，孟萬斌，等.四川盆地中西部須家河組儲層特征與主控因素［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2009，30（6）：713～719

（編輯李軍）

中圖分類號：TE122.2

文獻標識碼：A

文章編號：0253-9985（2010）04-0481-05

收稿日期：2009-07-15；

修訂日期：2010-06-24。

第一作者簡介：宮清順（1979—），男，碩士，沉積儲層與石油地質(zhì)。

Genesis and reservoir features of tuffaceous rocks in W uerhe oilfield of the Junggar Basin

Gong Qingshun1，Ni Guohui2，Lu Shuping1，Ding Liangbo1and Xin Yongguang1
（1.PetroChina Hangzhou Research Institute of Petroleum Geology，Hangzhou，Zhejiang 310023，China；2.CNPC Greatwall Drilling Company，Beijing 100101，China）

Abstract：Based on analyses of thin section，core observation，logging and seismic data，we studied the genesis of tuffaceous rocks and their reservoir features in the Permian Wuerhe Formation in Wuerhe Oilfield，Junggar Basin.The rocks can be classified into tuff，tuffites and tuffaceous sandstone and conglomerate and show high resistivity and low interval transit time in logging curves.The study shows that the sedimentary environment of the Formation is enclosed or semi-enclosed lake bay，and the sediments are composed mainly of volcanic ash and terrigenous clastics.Syngenetic high-salinity and alkaline water body provided favorable conditions for hydrolysis and alteration of the deposited volcanic ash.During the process，dolomitic tuffites were formed and analcite was precipitated.These rocks have different reservoir space（dual porosity media），including dissolved vugs，sluiceway and fractures.The dual porosity feature of the rocks improves the poroperm characteristics and controls the accumulation and distribution of hydrocarbons in Wuerhe oilfied.

Keywords：tuffaceous rock，lake bay，dual-porosity reservoir，Wuerhe oilfield，Junggar Basin