濰北凹陷孔三段火山巖儲層控制因素分析及評價

劉 菊

（中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司地質(zhì)科學研究院，山東東營 257015）

濰北凹陷孔三段火山巖儲層控制因素分析及評價

劉 菊

（中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司地質(zhì)科學研究院，山東東營 257015）

摘 要：孔三段火山巖油藏逐步成為濰北凹陷的一個油氣勘探亮點，儲層物性是油氣富集程度的關(guān)鍵因素。結(jié)合測井、錄井及地震資料，通過巖心觀察、薄片鑒定、測試資料分析等手段對孔三段火山巖儲層的控制因素進行了深入分析，認為火山巖相、構(gòu)造及風化淋濾作用是火山巖儲層物性發(fā)育的關(guān)鍵影響因素。其中，火山巖相控制了氣孔發(fā)育帶，是儲集空間演化的物質(zhì)基礎(chǔ)；構(gòu)造作用形成裂縫，提高火山巖孔隙的連通性；風化淋濾作用形成風化帶有利于油氣的運移和聚集成藏。根據(jù)三個因素對儲層的影響程度，建立了火山巖儲層的三角形評價方法，將研究區(qū)火山巖儲層分為四大類。該研究成果對孔三段火山巖儲層的預(yù)測具有重要指導(dǎo)價值,其分類評價方法對相似地區(qū)的火山巖儲層評價也具有較大的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：孔三段；火山巖；控制因素；評價

Evaluation and Analysis of Reservoir Controlling Factors on the Volcanic Reservoir in Third Member of Kongdian Formation in the Weibei Sag

LIU Ju

（Geological Scientific Research Institute, SINOPEC Shengli Oilfield Company, Dongying 257015, China）

Abstract:The volcanic rock oil reservoir of the third member in Kongdian Formation has become the new bright spot for oil and gas exploration in Weibei sag. The reservoir property is the key factors of hydrocarbon accumulation abundance of the reservoir. Through core observation, slice identification, combined with analysis of testing data, logging and seismic data, the main control factors on the volcanic reservoir of the third member in Kongdian Formation has been analyzed. It is believed that the physical property of reservoir is influenced mainly by the volcanic facies, eluviations and structures. The volcanic facies controlled the band of gas pore, being the material basis for the evolution of the space. The tectonism formed fractures, and it can improve the connectivity of primary pores. The weathering and leaching can form eluvial horizon which is beneficial to hydrocarbon migration and accumulation. Through analysis of the three control factors on the reservoir, a triangle volcanic reservoir evaluation method has been established. The volcanic rock reservoirs in the study area are divided into four categories. The study results are significance in predicting volcanic reservoir in the area, and the classification evaluation method is also significant to volcanic reservoir evaluation in the similar areas.

Keywords:the third member in Kongdian Formation; volcanics; controlling factors; evaluation

濰北凹陷油氣勘探一直以孔店組碎屑巖為主要研究層系，并已經(jīng)上報儲量。但是近幾年來在濰北凹陷北部，西部鉆探碎屑巖井連續(xù)失利，使得勘探重點轉(zhuǎn)移到了孔三段火山巖油氣藏，孔三段火山巖油藏逐步成為濰北凹陷的一個勘探亮點。通過成藏條件分析，認為儲集性能是油氣富集高產(chǎn)的重要條件制。正確認識火成巖儲層的次生孔隙的巖相類型、儲層發(fā)育控制因素及分布規(guī)律有助于濰北凹陷孔三段火山巖有效儲層的評價與預(yù)測。但由于火山巖儲層的橫、縱向非均質(zhì)性強，控制因素復(fù)雜多樣，其儲層評價相對困難[1,2]。目前國內(nèi)外對于火山巖儲層的控制因素已經(jīng)相對比

較系統(tǒng)，包括巖性巖相、構(gòu)造運動和風化淋濾溶蝕作用的共同影響[3]。本文結(jié)合濰北凹陷孔三段火山巖儲層的具體情況，從三個方面對儲層的控制因素的分析入手，提出了一套適合該地區(qū)的儲層評價方法。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

濰北凹陷隸屬渤海灣盆地昌濰坳陷次一級負向二級構(gòu)造單元，面積約880 km2，為北斷南超的箕狀凹陷。依據(jù)地層的沉積和構(gòu)造特征，可以將濰北凹陷分為北部洼陷帶，南部斜坡帶，灶戶斷鼻帶以及瓦城斷階帶四個次級構(gòu)造單元[4]（圖1）。

圖1　濰北凹陷區(qū)域構(gòu)造圖

孔三段火山巖地層以灰黑色、灰綠色、暗紫色及棕色基性噴發(fā)巖為主，伴有少量的淺灰色砂巖和深灰色的泥巖。目前，濰北凹陷共計有59口井鉆遇了孔三段火山巖，6口井鉆穿了孔三段火山巖。在平面上孔三段火山巖廣泛分布，厚度在100～1 000 m，呈北厚南薄的分布特點，分布面積約700 km2?？兹斡?4口井見到不同級別的油氣顯示，其中5口井試油見油流，顯示了濰北凹陷孔三段火山巖具有較好的油氣勘探潛力。

2　儲層特征分析

濰北凹陷孔三段火山巖的儲集空間類型分為3類：原生孔隙、次生孔隙和裂縫[5]。幾類儲集空間不是均勻分布于同一火成巖儲層中，其孔隙結(jié)構(gòu)具有極強的“非均質(zhì)性”和“雙重介質(zhì)特性”。火成巖儲層中，油氣的運聚和滲流產(chǎn)出主要不是從孔隙到孔隙，而是以從孔隙到裂縫為主，形成孔縫網(wǎng)絡(luò)（圖2）。

圖2　火山巖孔隙與裂縫結(jié)構(gòu)圖

3　儲層控制因素

通過研究認為濰北凹陷孔三段火山巖儲層物性主要受火山巖相、構(gòu)造及風化作用控制。火山巖相是儲集空間演化的物質(zhì)基礎(chǔ)，而構(gòu)造作用和風化作用是巖性巖相基礎(chǔ)上的再造。

3.1 火山巖相對儲層的控制作用

濰北凹陷孔三段火山巖主要為溢流相，巖性主要為富氣孔、杏仁構(gòu)造的安山玄武巖和玄武巖，其原生孔隙、杏仁體內(nèi)孔和冷凝收縮縫等都比較發(fā)育[6-8]，是主要的儲集層段。溢流相以氣孔含量曲線作為繪制單元邊界的特征量，用孔型、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等作為單元剖面輔助特征進行劃分，可以劃分為上部亞相（U亞相）、中部亞相（M亞相）和下部亞相（L亞相）。

通過濰北凹陷孔三段不同期次火山巖亞相儲層物性的統(tǒng)計，建立了火山巖熔巖單元亞相與儲層孔隙度、滲透率有關(guān)系（圖3），熔巖單元由深至淺，儲層物性呈有規(guī)律的變化，U亞相儲層孔隙度和滲透率值較高，M亞相儲層物性最差，L亞相儲層屬于中等。U亞相儲層物性與M亞相儲層物性的相差較大，一方面說明儲層物性的非均質(zhì)性，另一方面火山巖溢流相熔巖單元亞相對儲層物性起到了重要的控制作用，U亞相火山巖儲層具有較好的儲集性。

3.2 風化作用對儲層的控制作用

圖3　濰北凹陷火山巖熔巖單元與物性關(guān)系圖

風化淋濾廣泛發(fā)育于火山活動的間歇期及構(gòu)造抬升致使火山巖長期暴露地表的時期[9]?；鹕綆r儲層孔隙發(fā)育程度與風化淋濾作用有著密切的關(guān)系，風化淋濾作用不但可以使巖石破碎，也可以使巖石的化學成分發(fā)生顯著的變化，如發(fā)生礦物的溶解、氧化、水化和碳酸鹽化等。溶解作用可使巖石中的易溶物質(zhì)被帶走，使巖石孔隙增大，增強巖石的滲透性[10]。根據(jù)構(gòu)造演化史分析以及巖心觀察，認為孔三段火山巖經(jīng)過了長期風化，風化帶的巖石一般比較破碎松散且以紅色為主，風化使火山巖產(chǎn)生火山巖比較風化裂縫，并發(fā)生礦物蝕變，且風化層頂部常殘留紅色滯積物。

風化淋濾作用的強弱影響了火山巖儲層的物性。通過風化作用和儲層物性的關(guān)系分析（圖4），風化作用強度自上而下逐步減弱，在火山巖頂部風化作用最強；在火山巖下部受上覆地層的遮擋，其風化作用很弱或者無風化作用。通過風化作用與巖相單元比較，風化強度較高為溢流相U亞相單元，巖性顏色主要呈灰紅色或棕紅色，巖石結(jié)構(gòu)較疏松，風化裂縫較發(fā)育，且裂縫內(nèi)含油性較好；而在M段巖性呈灰綠色，巖石致密，裂縫不發(fā)育，物性也變差，未風化的巖石一般呈灰黑色?；鹕綆r的儲層物性除了受火山巖溢流相的亞相單元控制之外，風化作用和淋濾作用也影響了儲層物性。在火山巖縱向剖面上，火山巖同一期次的儲層物性由上至下而逐步變差。

3.3 構(gòu)造作用對儲層的控制作用

圖4　風化作用與儲層物性關(guān)系圖

盆地張裂活動發(fā)育，活動強度及活動次數(shù)越

多，構(gòu)造微裂縫越發(fā)育，空間上構(gòu)造微裂縫發(fā)育于斷裂附近。通過火山巖儲層物性與斷層距離的關(guān)系（圖5），離斷層越近，儲層孔隙度越高，滲透率越大；離斷層越遠，儲層孔隙度越低、滲透率越??；說明了斷裂活動所形成的構(gòu)造裂縫對于儲層物性的改善和提高具有重要的影響。另外，從已知井的產(chǎn)量來看，距斷層越近，產(chǎn)量越高。油氣運移之前形成的構(gòu)造裂縫對油氣的運移、儲集都非常有利，運移之后形成的構(gòu)造裂縫對油氣再聚集成藏亦起到了重要作用。因此，火山巖斷裂發(fā)育帶不僅提高了火山巖儲層儲集性，還有利于多種類型圈閉聚集油氣形成火山巖油氣藏。

圖5　濰北凹陷孔三段火山巖儲層物性與距斷層距離關(guān)系圖

4　儲層評價

火山巖溢流相上部和下部亞相單元發(fā)育氣孔、杏仁構(gòu)造，具有較好的儲層儲集性；斷裂作用有利于裂縫發(fā)育，提高了火山巖儲層的連通性；風化作用可使火山巖形成風化裂縫和次生孔隙，改善儲層的儲集條件。因此，根據(jù)三個地質(zhì)因素對火山巖儲層物性的影響作用的大小，建立了火山巖儲層的三角形評價方法（圖6）。

（1）I類火山巖儲層

火山巖溢流相的上部亞相單元較為發(fā)育，且處于斷裂構(gòu)造帶或附近，古構(gòu)造背景位置相對較高，后期的風化淋濾作用較強。I類型區(qū)是火山巖巖相、斷裂作用和風化作用等三個因素的有利疊合，形成了火山巖良好的儲集條件，是屬于火山巖儲層中的優(yōu)質(zhì)儲層。

圖6　火山巖儲層多因素綜合評價圖版

（2）II類火山巖儲層

該種類型主要有兩種亞類。

第一種亞類為有利的火山巖巖相、較強的斷裂作用和較弱風化淋濾作用的組合，儲層物性與I類火山巖儲層相比，儲層物性稍差，但也是火山巖儲層中比較有利的一種類型。

第二種亞類為有利的火山巖巖相、較弱的斷裂作用或無斷裂作用影響、較強的風化淋濾作用的組合，這種亞類與上述第一種亞類較為相似，其關(guān)鍵點在于斷裂作用影響和風化淋濾作用的影響有所側(cè)重。因此，II類型火山巖儲層屬于火山巖中較好的儲層。

（3）III類火山巖儲層

該類火山巖儲層屬于一個因素較好和兩個因素較差的組合，如果巖相屬于較好，則斷裂作用和風化淋濾作用較弱；如果斷裂作用較強，則火山巖巖相和風化淋濾作用較差；如果風化作用較好，則火山巖巖相和斷裂作用較差。該類儲層物性屬于中等，含油豐度一般不高，產(chǎn)能較低，試油時僅獲少量油或見油花。

（4）VI類火山巖儲層

該類儲層的巖相由溢流相的中部致密塊狀火山巖組成，氣孔或杏仁構(gòu)造不發(fā)育，同時斷裂作用對儲層物性改善程度很低，基本上沒有經(jīng)過風化淋濾作用。因此，該類儲層是屬于三個不利因素的集合，火山巖儲層物性較差，不具有形成火山巖油氣藏的條件。這種類型在濰北凹陷或濟陽坳陷分布很廣泛，仍然在該類儲層中很難發(fā)現(xiàn)油氣藏。

5　結(jié)論

（1）濰北凹陷孔三段火山巖儲層儲集空間類型多樣，孔隙結(jié)構(gòu)具有極強的“非均質(zhì)性”和“雙重介質(zhì)特性”。

（2）孔三段火山巖儲層主要受火山巖相、構(gòu)造及風化淋濾等三種地質(zhì)因素的綜合影響。

（3）建立了火山巖儲層的三角評價方法，并將濰北凹陷孔三段火山巖儲層分為四類進行了評價。

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作者簡介：劉菊，女，1982年生，工程師，主要從事石油地質(zhì)勘探方面的研究工作。E-mail：13563371642@163.com。

收稿日期：2014-04-18；改回日期：2014-09-06

文章編號：1008-2336（2015）01-0047-05

中圖分類號：TE122.2

文獻標識碼：A DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2015.01.047