準(zhǔn)西海相淺層石炭系火山凝灰?guī)r油氣發(fā)現(xiàn)的意義

王建勇，王學(xué)忠，馬立群

(1.中國石油化工集團(tuán)公司辦公廳，北京 100728;2.中國石化股份有限公司勝利油田分公司，山東東營 257000)

1 前言

近年來，中國石油化工集團(tuán)公司在準(zhǔn)噶爾盆地西緣車排子地區(qū)的油氣勘探開發(fā)工作取得可喜進(jìn)展，先后找到并高效開發(fā)了淺層稀油的春光油田、淺層超稠油的春風(fēng)油田，主要含油層系為沙灣組和白堊系，用高科技戰(zhàn)勝了高難度［1］。同時(shí)，利用二維地震部署鉆探的排1、排103井均鉆遇石炭系火山凝灰?guī)r;2010年利用三維地震資料解釋成果部署鉆探的排60井在石炭系共見到18 m/7層熒光－油斑級(jí)別顯示，蒸汽吞吐后累產(chǎn)油0.5 t。2011年，準(zhǔn)西海相淺層石炭系火山凝灰?guī)r油氣勘探取得了突破，見到了良好的油氣顯示，特別是排61井在石炭系火山凝灰?guī)r855.7 ～949.6 m 井段、排66 井在955.2 ～1 062.5 m井段常規(guī)試油獲得日產(chǎn)6～11 t的工業(yè)油流(見圖1)。

2 地質(zhì)特征研究

2.1 區(qū)域構(gòu)造特點(diǎn)

車排子地區(qū)西北部臨近扎伊爾山，南部為四棵樹凹陷，東部以紅車斷裂帶與昌吉凹陷相接。車排子隆起形成于海西晚期，經(jīng)歷印支期、燕山期強(qiáng)烈隆升，喜馬拉雅期趨于緩慢沉降，是一個(gè)經(jīng)歷多期構(gòu)造的長期繼承性古隆起，構(gòu)造特征為典型的斜坡帶，北西方向高，南東方向低［1］。車排子地區(qū)石炭系火山巖形成后，一直裸露于地表，直到晚二疊世才重新開始接受沉積，白堊系、古近系和新近系直接超覆在石炭系基巖之上，形成埋深較淺的石炭系油藏，如排61地區(qū)石炭系油藏埋深878～1 279 m，而車47井石炭系油藏埋深2 704～2 877 m，準(zhǔn)噶爾盆地腹部的石炭系油藏埋深超過3 500 m，莫深1井石炭系深達(dá)7 500 m。排61井地面原油密度為0.94 g/cm3，50℃地面脫氣原油黏度為390 mPa·s。排66井地面原油密度為0.93 g/cm3，50℃地面脫氣原油黏度為 220 mPa·s。埋深較淺，降低了開發(fā)難度。

圖1 車排子凸起石炭系勘探成果圖Fig.1 Exploration results of Carboniferous in the Chepaizi uplift

2.2 儲(chǔ)層發(fā)育特點(diǎn)

車排子地區(qū)早石炭世以海相沉積為主，晚石炭世發(fā)育海陸交互相與火山巖建造，區(qū)域構(gòu)造作用及火山活動(dòng)奠定了儲(chǔ)層形成與分布的基礎(chǔ)。車排子斜坡帶在石炭系發(fā)生大規(guī)模的火山活動(dòng)，形成2 000～3 000 m巨厚的火山巖，火山巖分布廣泛。火山凝灰?guī)r作為一種特殊類型儲(chǔ)集層，往往分布在火山附近，當(dāng)與烴源巖、烴源斷裂及區(qū)域蓋層構(gòu)成良好配置時(shí)，就可以聚烴成藏。

石炭系是該區(qū)最古老的地層，沉積年代距今295～354 Ma。作為準(zhǔn)噶爾盆地的基底，處于長期繼承性凹陷沉積狀態(tài)。車排子斜坡帶莫氏面深，地殼厚度45～50 km。地溫梯度20℃/km，表明沉積厚度很大。石炭系火山凝灰?guī)r在有機(jī)酸作用下易于溶解，產(chǎn)生次生孔隙，經(jīng)風(fēng)化淋濾作用，形成了優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層［2］。排61井區(qū)石炭系巖性以油跡灰黑色火山凝灰?guī)r為主，由粒徑0.01～0.05 mm的細(xì)?；鹕剿樾技盎鹕交医M成，外貌疏松多孔，粗糙，有層理。

排61井測井解釋鉆遇石炭系一類層11.6 m/2層，二類層72.1 m/11層，三類層102.1 m/19層(見表1)，屬于孔隙－裂縫型儲(chǔ)層。測井解釋有效孔隙度 3.9% ～12.4%，平均為 7.1%;滲透率0.01 × 10－3～1.1 × 10－3μm2，平均為 4.6 × 10－3μm2。排61井石炭系取心發(fā)現(xiàn)，井深915.7 m處存在嚴(yán)重破碎帶，表明經(jīng)受了強(qiáng)烈的風(fēng)化作用。應(yīng)用成像測井和核磁共振檢測發(fā)現(xiàn)，排61井902～905 m井段，裂縫密度3條/m，裂縫長度4 m/m2，裂縫水動(dòng)力寬度0.1 mm，裂縫孔隙度0.005%，集中發(fā)育區(qū)域構(gòu)造作用形成的網(wǎng)狀裂縫和層面裂縫系統(tǒng)［3～5］，改善了儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能。通過核磁共振流體分析、時(shí)間域分析、擴(kuò)散分析發(fā)現(xiàn)排61井的902～905 m、926～930 m、996～1 010 m井段為有利儲(chǔ)集層。

表1 排61井石炭系測井解釋成果Table 1 Pai 61 well logging interpretation of carboniferous

在火山凝灰?guī)r識(shí)別方面取得積極進(jìn)展［6～8］。如在克拉美麗石炭系火山巖大氣田發(fā)現(xiàn)過程中綜合分析選擇突破口;開展火山巖巖性巖相研究，建立火山巖序列結(jié)構(gòu);解剖已知?dú)獠?，確定控藏因素與氣藏類型;開展地震采集處理攻關(guān)，改善石炭系成像質(zhì)量;井震結(jié)合識(shí)別火山巖體，優(yōu)選鉆探井位成藏的主控因素。陳波利用地震數(shù)據(jù)分頻相干技術(shù)檢測火山巖裂縫，為井位設(shè)計(jì)找到了新依據(jù)［9］。應(yīng)用疊前時(shí)間偏移處理技術(shù)解決了石炭系火山凝灰?guī)r成像較差的難題［10］。車排子斜坡帶火山巖發(fā)育帶的地震反射強(qiáng)度整體偏弱，頻率較低，成像較差，為此，應(yīng)用連片三維地震數(shù)據(jù)體經(jīng)過疊前時(shí)間偏移處理，提高了信噪比和同相軸連續(xù)性，石炭系頂界波組反射清楚，儲(chǔ)層及巖相特征明顯。再按照地震資料的常規(guī)解釋流程和反射波特征進(jìn)行對(duì)比追蹤解釋，基本確立了石炭系火山巖的發(fā)育模式和展布形態(tài)。車排子斜坡帶排61井石炭系火山巖與下二疊統(tǒng)地震響應(yīng)特征明顯區(qū)別于上覆沉積蓋層，巖相呈爆發(fā)相特征，外部反射表現(xiàn)為席狀外形，內(nèi)部反射呈中振幅、中頻、中等連續(xù)，平行反射特征(見圖2)。由于火山巖密度較大，明顯高于圍巖沉積巖密度值，其地震響應(yīng)波阻抗值也較大，能夠較好地識(shí)別火山巖巖體與沉積圍巖。排61井火山凝灰?guī)r具有低電阻率、低密度、高自然伽馬電性特征。I層視地層電阻率為61 Ω·m，電阻率形態(tài)較平穩(wěn);密度為2.4 g/cm3;聲波時(shí)差為70 μs/ft。

圖2 過排61井東西向地震解釋剖面圖Fig.2 EW seismic section pass by Pai 61 well

2.3 烴源巖發(fā)育特點(diǎn)

廣泛發(fā)育的烴源巖是石炭系油藏形成的基礎(chǔ)。車排子斜坡帶石炭系是準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造地質(zhì)環(huán)境的轉(zhuǎn)換時(shí)期，陸塊的拼合與大量的海灣相伴而生，生油巖系沉降速度很大，在沉降中心形成了巨厚的生油巖系，二疊系烴源層有機(jī)碳含量高、類型好。石炭系烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高，成熟度高。烴源巖縱向上分布于不整合面上下的地層中，一方面，為石炭系油藏形成提供了油源保證，另一方面，為油氣富集奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)?？死斠?、紅山嘴、車排子油田、石西油田、五彩灣油田等石炭系火山巖油藏均源于深部油源。因此，車排子斜坡帶石炭系海相沉積層既是深部油氣源巖，又是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層。

2.4 油氣輸導(dǎo)體系特點(diǎn)

優(yōu)越的油氣運(yùn)移體系控制了排61地區(qū)石炭系油藏的形成。紅車斷裂帶長期活動(dòng)，二疊系生出的油沿紅－車斷裂垂向運(yùn)移進(jìn)入石炭系火山巖中聚集成藏(見圖3)。二疊系生出的油沿石炭系頂面與上覆地層的不整合面向高部位側(cè)向運(yùn)移。在不整合面形成過程中，在半風(fēng)化巖石中形成的裂縫和溶蝕孔洞，既是運(yùn)移油氣的主要通道，又是聚集油氣的主要場所。車排子斜坡帶石炭系火山巖油藏分布于距石炭系頂面30～200 m，局部古地貌高部位更為有利，受石炭系頂面風(fēng)化殼和風(fēng)化淋濾帶控制作用明顯。

圖3 準(zhǔn)噶爾盆地車排子地區(qū)石炭系成藏模式［11］Fig.3 Oil and gas pool-formation of Carboniferous of Chepaizi area in Junggar Basin［11］

同時(shí)，排61地區(qū)二疊系和三疊系致密的火山巖或泥巖沉積覆蓋作為區(qū)域性蓋層對(duì)石炭系油氣后期保存至關(guān)重要。火山巖層之間夾沉積巖段，不僅能夠形成自生自儲(chǔ)，也能形成新生古儲(chǔ)成藏類型，成藏條件較為優(yōu)越。

3 勘探成效與勘探潛力

3.1 勘探成效

排1井位于車排子凸起車8圈閉的高部位，車8井井口方位246°×3.1 km處。2003年11月開鉆，2003年鉆至井深945.8 m完鉆，完鉆層位為石炭系。排103井在864～870 m鉆遇石炭系凝灰?guī)r，見到2.3 m/1層熒光顯示，酸化后暢噴，日產(chǎn)水68 m3。2009年部署實(shí)施了排1井三維地震采集。2010年秋季在區(qū)域地質(zhì)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，提出石炭系成藏的“抓有利火山巖相、找裂縫發(fā)育帶”研究思路，在排1井三維區(qū)部署了排60井。

排60井位于排1井井口257°×3 383 m，處于車21井與車13井之間斷裂發(fā)育帶上。2010年8月完鉆，完鉆井深1 130.0 m。自614 m進(jìn)入石炭系，揭示石炭系地層516 m，巖性為灰紅色熒光凝灰?guī)r。測井解釋三類儲(chǔ)層116 m/12層。2010年11月，排60井采用割縫管完井，對(duì)695.0～800.0 m熱試，井口注汽壓力11.6 MPa，注汽溫度323℃，注汽干度73%，注蒸汽1 000 t，注汽后累產(chǎn)油0.5 t。2010年秋季部署了預(yù)探井—排61井。排61井2011年5月完鉆，完鉆井深1 300 m，于852 m進(jìn)入石炭系，測井解釋鉆遇石炭系186 m，日產(chǎn)油6 t，不含水。已連續(xù)生產(chǎn)86 d，累產(chǎn)油432 t。排66井2011年10月完鉆，日產(chǎn)油11 t，不含水。

3.2 勘探潛力

準(zhǔn)噶爾盆地石油資源量為106×108t油當(dāng)量，已探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量17×108t，而且鉆探程度較低，每10 km2還不到1口井，勘探潛力巨大［12］。石炭系是車排子地區(qū)發(fā)育最廣泛的層系，中石油在車排子地區(qū)71口井鉆遇石炭系，先后發(fā)現(xiàn)了車23、車72、車91、車峰3、車峰6等油藏，上報(bào)探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量3 926×104t，上報(bào)探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量46×108m3，集中在北部斷階帶的基巖頂界風(fēng)化帶(見圖4)，南部及內(nèi)幕勘探程度很低。2011年排61井在石炭系常規(guī)試油獲得了工業(yè)油流，進(jìn)一步展示了石炭系良好的勘探開發(fā)前景。該區(qū)塊預(yù)測圈閉資源量為2 000×104t，已部署3口評(píng)價(jià)井，正鉆。

圖4 車排子地區(qū)石炭系火山凝灰?guī)r風(fēng)化殼及含油露頭Fig.4 Volcanic tuff weathering crust of Carboniferous and oil outcrop in the Chepaizi region

從勘探成果看，車排子斜坡帶具有“多油源供給、多期次充注、多層系含油、多類型聚集”的特點(diǎn)和石炭系、侏羅系+白堊系、古近系、新近系均含油的油氣成藏模式。車排子斜坡帶石炭系火山巖儲(chǔ)集體分布廣泛、厚度大，具備充足的油氣資源、良好的圈閉條件、有利的油氣運(yùn)移指向、暢通的運(yùn)移通道(紅車斷裂帶和不整合面)、穩(wěn)定的保存環(huán)境和有效的蓋層、優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層相帶、多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，總體勘探程度仍較低，具備發(fā)現(xiàn)大油田的有利條件。排61井區(qū)發(fā)育的基底斷裂與內(nèi)幕裂隙、溶孔組合形成石炭系裂隙型地層油藏，石炭系成藏主要控制因素是斷裂帶、火山巖巖相和不整合面。其中斷裂控制火山巖相分布，斷裂帶附近火山巖裂縫發(fā)育，裂縫溶蝕性孔隙發(fā)育，儲(chǔ)層物性相對(duì)較好。排61井與排60井比較，處于石炭系較低部位，產(chǎn)油量卻更高，表明構(gòu)造控藏作用不明顯，主要是裂縫等優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層控藏，如能找到更好的儲(chǔ)集層，必能獲得更高的產(chǎn)能。

綜上所述，車排子斜坡帶石炭系油藏受斷裂活動(dòng)控制，油源源于二疊系，以石炭系火山巖為儲(chǔ)層，經(jīng)過有機(jī)酸改造和風(fēng)化淋濾作用，裂縫發(fā)育，形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層。火山巖層之間夾沉積巖段，不僅能夠形成自生自儲(chǔ)，也能形成新生古儲(chǔ)成藏類型，成藏條件較為優(yōu)越。

4 結(jié)語

1)2011年，在準(zhǔn)噶爾盆地西緣車排子斜坡帶鉆探的排61井實(shí)現(xiàn)了淺層海相火山凝灰?guī)r新生古儲(chǔ)油藏勘探的突破。車排子斜坡帶石炭系生油能力的肯定及相關(guān)油氣藏的發(fā)現(xiàn)，再次證實(shí)石炭系成為準(zhǔn)噶爾盆地西緣重點(diǎn)勘探層系。

2)勘探投入包括三維地震采集和不斷部署探井是排61地區(qū)石炭系勘探突破的保障，加強(qiáng)油氣成藏組合分析是提高石炭系勘探效率的重要保證，落實(shí)烴源巖發(fā)育區(qū)、有利儲(chǔ)層發(fā)育帶、提高單井產(chǎn)能是石炭系勘探的關(guān)鍵。通過壓裂等措施改造油層，提高單井產(chǎn)能，也有助于加快勘探開發(fā)進(jìn)程。

3)排61地區(qū)具有較好的資源潛力?；讛嗔雅c裂隙、溶孔組合形成石炭系孔隙－裂縫型油藏，石炭系成藏主要控制因素是紅車斷裂帶、火山巖巖相和不整合面。火山巖儲(chǔ)集體分布廣泛、厚度大，具備充足的油氣資源、良好的圈閉條件、有利的油氣運(yùn)移指向、暢通的運(yùn)移通道、穩(wěn)定的保存環(huán)境和有效的蓋層、優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層相帶、多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，勘探程度很低，每10 km2還不到1口井，具備發(fā)現(xiàn)較大油田的有利條件。已部署第三輪多口探井。

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