春風(fēng)油田火成巖儲(chǔ)層控制因素及有利儲(chǔ)層分布

程長(zhǎng)領(lǐng) （中石化勝利油田分公司西部新區(qū)研究中心，山東 東營(yíng)257000）

孫怡，張奉，商豐凱（中國(guó)石油大學(xué) （華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島266580）

袁玲，任新成 （中石化勝利油田分公司西部新區(qū)研究中心，山東 東營(yíng)257000）

春風(fēng)油田位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起車排子凸起東北部。車排子凸起為準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起的次級(jí)構(gòu)造單元，其西、北面鄰近扎伊爾山，南面為四棵樹凹陷，向東經(jīng)紅車斷裂帶與昌吉凹陷相接 （圖1）。車排子凸起長(zhǎng)期處于昌吉和四棵樹2個(gè)生烴凹陷的油氣運(yùn)移指向區(qū)[1～3]，為有利的油氣富集區(qū)。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地車排子凸起構(gòu)造位置圖

春風(fēng)油田主力勘探層系為新近系沙灣組，前人對(duì)研究區(qū)的淺層沉積、儲(chǔ)層、成藏等方面進(jìn)行了大量的研究[4～6]，明確了淺層儲(chǔ)層特征及油氣成藏規(guī)律，取得了豐碩的勘探成果。近年來，隨著勘探研究程度的深入，加大了深層的勘探力度，深層石炭系火成巖油氣勘探獲突破，鉆井過程中見到良好油氣顯示，并且后期試油多口井獲工業(yè)油流，一舉突破了該區(qū)火成巖勘探的出油關(guān)，同時(shí)證實(shí)了石炭系火成巖是又一較好的勘探層系[7]。前人對(duì)車排子地區(qū)紅車斷裂帶以東火成巖進(jìn)行了大量研究，認(rèn)為石炭系火成巖具有多期成巖、多種巖石類型，儲(chǔ)集空間類型和儲(chǔ)層控制因素多變，油氣成藏復(fù)雜等特點(diǎn)，勘探難度大，制約了火成巖的勘探[8～13]。研究區(qū)與其相比具有類似的構(gòu)造、沉積演化史，研究區(qū)火成巖勘探同樣面臨以上問題。為此，筆者針對(duì)春風(fēng)油田石炭系火成巖，以鉆井取心、測(cè)錄井資料為基礎(chǔ)，結(jié)合巖石薄片、試油、地震、非震等資料，綜合分析石炭系火成巖儲(chǔ)層特征及主控因素，對(duì)研究區(qū)火成巖儲(chǔ)層進(jìn)行了分類評(píng)價(jià)，明確了有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)，推動(dòng)了該區(qū)火成巖油氣勘探。

1 儲(chǔ)層特征

1.1 巖性特征

研究區(qū)石炭系巖性主要為火成巖，占80%左右，此外還發(fā)育有沉積巖及變質(zhì)巖，約占20%。據(jù)鉆探資料統(tǒng)計(jì)，油氣顯示段主要集中在火成巖段中。火成巖儲(chǔ)集層的巖石類型為火山碎屑巖和火山熔巖，分別占88%和12%?；鹕剿樾紟r以火山角礫巖和凝灰?guī)r為主，其中凝灰?guī)r占83.7%，火山角礫巖占4.1%；火山熔巖發(fā)育有玄武巖、安山巖，玄武安山巖等巖性 （見圖2）。

圖2 春風(fēng)油田石炭系火成巖巖性統(tǒng)計(jì)圖

1.2 儲(chǔ)集空間類型

研究區(qū)火成巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間主要由孔隙及裂縫構(gòu)成，按照其形成機(jī)理，可分為原生孔隙和次生孔隙、原生裂縫及次生裂縫[14～16]。

1）原生孔隙 原生孔隙是熔巖噴出時(shí)由于壓力驟減，熔融于熔巖中的氣體逸出而形成的各種大小和數(shù)量不同、形態(tài)不規(guī)則的孔洞。原生氣孔是研究區(qū)火山熔巖 （玄武巖、安山巖）的重要儲(chǔ)集空間類型。氣孔大小不一，直徑最大可達(dá)4mm，一般0.1～2mm，在0.1～0.3mm范圍內(nèi)居多，分布較均勻，大多較孤立，少數(shù)為串珠狀。玄武巖中氣孔最為發(fā)育。

2）次生孔隙 次生孔隙由成巖和成巖后的各類溶蝕作用形成，包括斑晶溶孔、角礫內(nèi)斑晶溶孔、基質(zhì)溶孔、杏仁溶孔等。斑晶溶孔主要發(fā)育在安山巖、玄武巖等具有斑狀結(jié)構(gòu)的火山熔巖中，長(zhǎng)石、角閃石等斑晶礦物受到溶蝕而產(chǎn)生大小不一的次生孔隙，其形態(tài)多樣，常見蜂窩狀和篩孔狀 （圖3（a）），或斑晶全被溶蝕，保留原始礦物的外觀形態(tài)，玄武－安山質(zhì)火山角礫巖中常見角礫內(nèi)斑晶溶孔?；|(zhì)溶孔較為細(xì)小，安山巖、火山角礫巖在細(xì)火山碎屑物中均有發(fā)育。溶蝕孔隙能大大改善火成巖儲(chǔ)層的物性。次生儲(chǔ)集空間的形成是對(duì)原生儲(chǔ)集空間的再改造，多與原生儲(chǔ)集空間疊加共生，改善了火成巖儲(chǔ)層的物性，次生孔隙是研究區(qū)火成巖儲(chǔ)層中分布最廣、最為重要的一類儲(chǔ)集空間。

3）原生裂縫 原生裂縫主要是由于熔漿在噴出地表或侵入淺層條件下，在流動(dòng)和固結(jié)過程中所形成的裂縫。依據(jù)裂縫形成機(jī)制的不同，研究區(qū)火成巖主要發(fā)育的原生裂縫為冷凝收縮縫和角礫間縫等。這些裂縫后期被方解石、泥質(zhì)及綠泥石充填嚴(yán)重 （圖3（b）），但也保留一些儲(chǔ)集空間，有部分原油充注，具有一定的儲(chǔ)集性能。

4）次生裂縫 次生裂縫主要是由于火山物質(zhì)在淺層侵入或噴溢到地表固結(jié)成巖后，在后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、風(fēng)化淋濾、地層流體活動(dòng)等地質(zhì)作用下所形成的裂縫。依據(jù)裂縫形成機(jī)制的不同，研究區(qū)火成巖主要發(fā)育的次生裂縫為構(gòu)造縫、風(fēng)化縫和溶蝕縫。構(gòu)造縫多發(fā)育于構(gòu)造應(yīng)力釋放帶，與斷裂有較好的相關(guān)性，規(guī)律性好；風(fēng)化縫發(fā)育于風(fēng)化殼，多為不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫；溶蝕縫是在原有裂縫基礎(chǔ)上發(fā)生溶蝕而形成的裂縫，一般較寬，但較少。研究區(qū)次生裂縫產(chǎn)狀多樣，有高角度縫、水平縫及斜裂縫等，具有儲(chǔ)集性能的同時(shí)，也將其他孔、縫連通起來，成為火成巖儲(chǔ)層的滲流通道，大大改善了儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能，使得研究區(qū)火成巖儲(chǔ)集空間多樣化。

各種儲(chǔ)集空間不是單獨(dú)存在的，研究區(qū)可見到原生孔隙－次生裂縫組合、次生孔隙－次生裂縫組合等多種復(fù)合儲(chǔ)集空間類型，油氣主要富集在次生裂縫及溶蝕孔洞發(fā)育的火成巖體上。

圖3 春風(fēng)油田石炭系火成巖圖版

1.3 儲(chǔ)層物性特征

石炭系火成巖儲(chǔ)集類型有孔隙－裂縫型、裂縫－孔隙型、裂縫型以及孔隙型等，以裂縫－孔隙型雙重介質(zhì)儲(chǔ)層為主。裂縫－孔隙型儲(chǔ)層巖性以火山角礫巖、玄武巖為主，也有部分凝灰?guī)r中見到良好的油氣顯示，并且試油獲工業(yè)油流 （如P66井），是最好的一類儲(chǔ)層。裂縫型儲(chǔ)層有一定的儲(chǔ)集性能，但整體來說儲(chǔ)集空間偏小，油氣聚集量較少，雖見較好的油氣顯示，但試油效果不理想，如P60井局部巖心裂縫發(fā)育較好，密度可達(dá)15條/m，油氣顯示為油斑級(jí)別，針對(duì)該層試油，僅累計(jì)產(chǎn)油0.46t，沒有達(dá)到高產(chǎn)油流，儲(chǔ)層巖性以凝灰?guī)r為主。

對(duì)春風(fēng)油田10口井火成巖巖心進(jìn)行分析，結(jié)合測(cè)井、核磁等解釋結(jié)果，得到研究區(qū)火成巖孔滲參數(shù)表 （見表1）。結(jié)果表明，火山角礫巖是該區(qū)最好的一類儲(chǔ)層，玄武巖次之，安山巖和凝灰?guī)r有一定的儲(chǔ)集空間，但儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)，玄武安山巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能最差。

表1 春風(fēng)油田石炭系火成巖巖性與物性關(guān)系

結(jié)合儲(chǔ)集空間類型及儲(chǔ)層物性參數(shù)，對(duì)研究區(qū)火成巖儲(chǔ)集層儲(chǔ)集性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，共劃分出4類儲(chǔ)層 （表2）。

1）Ⅰ類儲(chǔ)層 高孔高滲優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，在研究區(qū)有發(fā)育，但較少，目前在P66井鉆遇20m厚的該類儲(chǔ)層，巖性為火山角礫巖，試油獲得日產(chǎn)20t的工業(yè)油流。儲(chǔ)層類型屬高孔、高滲儲(chǔ)層。

表2 春風(fēng)油田石炭系火成巖儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)分類

2）Ⅱ類儲(chǔ)層 中孔中高滲中等儲(chǔ)層，儲(chǔ)集性能中等，但仍可獲得較好的油氣產(chǎn)能。該類儲(chǔ)層在P61井等井均有鉆遇，巖性主要是玄武巖、凝灰?guī)r，試油可獲得日產(chǎn)5～15t的工業(yè)油流。

3）Ⅲ類儲(chǔ)層 低孔低滲較差儲(chǔ)層，儲(chǔ)集性能中－差，滲透性差，主要是由于裂縫被部分或全部充填，致使其儲(chǔ)集性能變差。研究區(qū)P60井等井有鉆遇，巖性主要為安山巖、凝灰?guī)r等。

4）Ⅳ類儲(chǔ)層 特低孔低滲差儲(chǔ)層，雖然有一定的孔滲性，但主要由致密熔巖組成，難以形成有效的儲(chǔ)集空間，在P662井有鉆遇，巖性以玄武安山巖為主。

2 儲(chǔ)層控制因素

車排子凸起火成巖儲(chǔ)集層孔隙度、滲透率變化較大，主要受巖性、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以及風(fēng)化淋濾作用控制，儲(chǔ)集層具極強(qiáng)的非均質(zhì)性。巖性是影響儲(chǔ)集性能的關(guān)鍵，是控制油氣儲(chǔ)集空間形成的根本因素。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和風(fēng)化淋濾作用對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育起主要控制和改造作用。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和風(fēng)化淋濾作用使裂縫、溶孔的發(fā)育在縱向和橫向上具有不均一性，在斷裂附近及距風(fēng)化殼較近的區(qū)域，裂縫、溶孔更為發(fā)育。

1）巖性 不同巖性的火成巖發(fā)育的儲(chǔ)集空間類型差別較大，儲(chǔ)集性能各異。巖相控制巖性的發(fā)育，研究區(qū)大部分地區(qū)遠(yuǎn)離火山口，發(fā)育爆發(fā)相、溢流相及碎屑巖沉積相，巖性主要以凝灰?guī)r、火山角礫巖及玄武巖為主。火山角礫巖、玄武巖、安山巖等具有較好的儲(chǔ)集性能，前人研究文獻(xiàn)中凝灰?guī)r的儲(chǔ)集性能少有涉及，但從研究區(qū)的勘探情況看，P661井等多口井在凝灰?guī)r層中試油獲油流，一方面證實(shí)了凝灰?guī)r是可以作為有效的油氣儲(chǔ)集的巖石類型，同時(shí)也拓展了研究區(qū)的油氣勘探空間。

圖4 春風(fēng)油田石炭系油藏距石炭系頂面深度圖

2）構(gòu)造運(yùn)動(dòng) 構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是影響儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的重要因素。該區(qū)經(jīng)歷多期強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使得火成巖產(chǎn)生一系列拱張裂縫。在主斷裂附近，由于構(gòu)造應(yīng)力大量釋放，使火成巖高度破碎，斷層附近構(gòu)造縫大量發(fā)育，能極大地改善儲(chǔ)集層的儲(chǔ)集空間及儲(chǔ)層連通性，使油氣更易于聚集成藏。

3）風(fēng)化淋濾作用 研究區(qū)石炭系長(zhǎng)期暴露地表，風(fēng)化淋濾作用使不穩(wěn)定礦物含量較多的火山熔巖、凝灰?guī)r中次生孔縫極其發(fā)育，為后期油氣垂向運(yùn)移進(jìn)入火成巖中提供了良好的儲(chǔ)集空間。裂縫和次生孔隙發(fā)育程度的不均一性，又使得儲(chǔ)層在橫向和縱向上分布不均，造成了井間油層連通程度不高。區(qū)域勘探成果顯示，春風(fēng)油田所發(fā)現(xiàn)的石炭系油氣藏主要分布于距石炭系頂400m的范圍內(nèi) （圖4），從側(cè)面反映了風(fēng)化淋濾作用對(duì)該區(qū)儲(chǔ)集性能有較好的改善作用。

3 有利儲(chǔ)層分布

斷裂系統(tǒng)的發(fā)育程度影響了儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能。通過對(duì)研究區(qū)石炭系地震資料的目標(biāo)處理，在相對(duì)保真的基礎(chǔ)上，提高地震資料的信噪比和能量的一致性，提高了研究區(qū)石炭系的成像質(zhì)量，得到了較好的地震反射特征，使地震剖面上斷層斷點(diǎn)更清晰，斷面波更清楚 （圖5），更利于斷層的識(shí)別及斷裂系統(tǒng)的組合。利用地震屬性、地震切片及相干等技術(shù)手段，優(yōu)化研究區(qū)斷裂系統(tǒng)組合，落實(shí)了該區(qū)斷裂平面發(fā)育區(qū)，明確了斷裂系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)層的影響范圍。

圖5 春風(fēng)油田石炭系地震資料處理前 （a）、后 （b）對(duì)比

火成巖的鐵質(zhì)礦物含量一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于碎屑沉積巖，由于鐵有很強(qiáng)的磁化能力，相對(duì)于碎屑沉積巖，火成巖表現(xiàn)出很高的磁性。在火成巖中，從酸性到基性磁性逐漸增強(qiáng)，玄武巖的磁化率達(dá)到最高。在識(shí)別巖性巖相過程中，以磁力異常資料為主要依據(jù)，利用已鉆井資料標(biāo)定，落實(shí)了研究區(qū)石炭系火成巖發(fā)育的平面位置。結(jié)合斷裂體系發(fā)育狀況，對(duì)研究區(qū)火成巖有利儲(chǔ)層的發(fā)育區(qū)進(jìn)行分類評(píng)價(jià)，優(yōu)選工區(qū)東北部的一類儲(chǔ)層為研究區(qū)火成巖下一步勘探的有利區(qū)域 （圖6）。

圖6 春風(fēng)油田石炭系火成巖有利儲(chǔ)層分布圖

4 結(jié)論

1）春風(fēng)油田石炭系火成巖巖石類型主要有凝灰?guī)r、玄武巖、安山巖、火山角礫巖等。其中，火山角礫巖、玄武巖、凝灰?guī)r的儲(chǔ)集性能較好，厚度較大。

2）春風(fēng)油田石炭系火成巖儲(chǔ)集類型多樣，儲(chǔ)集空間主要為孔洞及裂縫，裂縫－孔隙型為最好儲(chǔ)層。研究區(qū)火成巖裂縫、孔隙發(fā)育，為油氣的聚集提供了良好的場(chǎng)所。

3）影響儲(chǔ)層發(fā)育的主要因素有巖性、構(gòu)造作用以及風(fēng)化淋濾作用。其中，巖性是決定火成巖儲(chǔ)集性能的關(guān)鍵因素，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及風(fēng)化淋濾作用對(duì)儲(chǔ)層有明顯改造作用。

4）研究區(qū)火成巖有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)主要分布在研究區(qū)的東北部 （P66井區(qū)），為下一步火成巖勘探的重點(diǎn)區(qū)域，有望成為新的儲(chǔ)量接替陣地。

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