車(chē)排子地區(qū)火山巖儲(chǔ)集空間發(fā)育特征及有利區(qū)帶預(yù)測(cè)

苗春欣，傅愛(ài)兵，關(guān)　麗，余光華，李　燕，商豐凱，倪自高，王繼紅

（中國(guó)石化勝利油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，山東東營(yíng)257015）

車(chē)排子地區(qū)火山巖儲(chǔ)集空間發(fā)育特征及有利區(qū)帶預(yù)測(cè)

苗春欣，傅愛(ài)兵，關(guān)麗，余光華，李燕，商豐凱，倪自高，王繼紅

（中國(guó)石化勝利油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，山東東營(yíng)257015）

為研究車(chē)排子地區(qū)火山巖儲(chǔ)層發(fā)育特征，利用顯微鏡及CT掃描方法觀(guān)測(cè)不同巖性火山巖的儲(chǔ)集空間發(fā)育特征，結(jié)合地質(zhì)條件探討次生作用對(duì)火山巖孔隙演化的影響，以巖心、測(cè)井及熒光薄片等資料分析儲(chǔ)層含油性與儲(chǔ)層類(lèi)型的關(guān)系。研究結(jié)果表明，研究區(qū)火山巖原生孔隙及裂縫的發(fā)育受巖相—巖性控制，并影響其次生作用程度。對(duì)于安山質(zhì)角礫巖和安山巖，普遍發(fā)育的氣孔、收縮縫和火山玻璃為后期應(yīng)力作用下的裂縫擴(kuò)張及地表和地下水的滲入、溶蝕、沉淀提供了有利條件；對(duì)于凝灰?guī)r，由于較強(qiáng)的水解溶蝕作用，顆粒嚴(yán)重蝕變，機(jī)械壓實(shí)作用較強(qiáng)，原生儲(chǔ)集空間多被充填，儲(chǔ)集性能較差。研究區(qū)火山巖儲(chǔ)層的含油性主要與裂縫的發(fā)育程度有關(guān)，只有位于有效裂縫附近的基質(zhì)孔隙才可能含油。根據(jù)測(cè)井資料計(jì)算車(chē)排子地區(qū)火山巖的基質(zhì)孔隙度、裂縫孔隙度及裂縫孔隙度分布指數(shù)，并據(jù)此預(yù)測(cè)有利區(qū)帶主要分布于研究區(qū)南部排674井附近、東部排66井附近以及西北部排682井附近。

火山巖原生孔隙裂縫孔隙度車(chē)排子凸起準(zhǔn)噶爾盆地

火山巖是巖漿經(jīng)火山通道噴出地表形成的一種巖漿巖?；鹕綆r油氣藏作為油氣勘探的新領(lǐng)域，已引起普遍關(guān)注，逐漸成為研究的熱點(diǎn)。相對(duì)于常規(guī)砂巖，火山巖的成分特征、噴發(fā)巖相、次生作用各異，導(dǎo)致其儲(chǔ)集性能存在較大差異。準(zhǔn)噶爾盆地西北緣經(jīng)歷了多期不同性質(zhì)的構(gòu)造演化［1-2］，車(chē)排子地區(qū)石炭系廣泛發(fā)育火山巖，且位于油氣運(yùn)移的有利指向區(qū)［3-11］，截至2013年底已上報(bào)石炭系火山巖控制石油地質(zhì)儲(chǔ)量2 904.73×104t。車(chē)排子地區(qū)石炭系火山巖豐富的勘探成果展示出該地區(qū)較好的勘探前景。對(duì)其火山巖儲(chǔ)集空間發(fā)育特征及演化機(jī)制進(jìn)行研究，預(yù)測(cè)有利區(qū)帶分布，對(duì)研究區(qū)油氣勘探的深入挖潛具有重要意義，且對(duì)于相似地質(zhì)背景的火山巖勘探亦具有一定的借鑒作用。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

車(chē)排子凸起為準(zhǔn)噶爾盆地西部的隆起構(gòu)造單元，其東以紅—車(chē)斷裂帶為界與昌吉凹陷及中拐凸起相接，南鄰四棵樹(shù)凹陷，西及西北部為扎伊爾山，北與克—夏斷褶帶相接。以西北部扎伊爾山前隆起幅度最高，向東部和南部隆起幅度逐漸降低，東南部至奎屯—安集海一帶逐漸隱伏消失。車(chē)排子凸起大部分地區(qū)缺失二疊系、三疊系和侏羅系，白堊系、古近系或新近系直接超覆于石炭系之上［2］。

車(chē)排子地區(qū)石炭系上部普遍發(fā)育火成巖組合，巖性種類(lèi)多樣，包括火山碎屑巖類(lèi)、火山熔巖類(lèi)、侵入巖類(lèi)等均有發(fā)育，以安山質(zhì)火山噴發(fā)巖為主。研究區(qū)火山巖經(jīng)歷了晚海西期—燕山期多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)［12-13］，地層遭受強(qiáng)烈擠壓，受推覆作用及長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕、淋濾改造作用，次生孔隙及裂縫較為發(fā)育，儲(chǔ)集條件較好，是春風(fēng)油田石炭系重要的含油層段。

2　火山巖儲(chǔ)集空間發(fā)育特征及演化機(jī)制

2.1儲(chǔ)集空間發(fā)育特征

火山巖的儲(chǔ)集空間類(lèi)型有原生成因（噴出、溢流冷凝過(guò)程中或凝灰堆積過(guò)程中形成）和次生成因2種，分析原生儲(chǔ)集空間發(fā)育特征，有利于深入研究火山巖儲(chǔ)集空間的形成、演化，進(jìn)而可以對(duì)有利儲(chǔ)集空間分布進(jìn)行合理地預(yù)測(cè)。采用顯微鏡觀(guān)測(cè)和CT掃描成像2種方法對(duì)車(chē)排子地區(qū)火山巖原生儲(chǔ)集空間的發(fā)育特征進(jìn)行研究。

2.1.1角礫巖

研究區(qū)角礫巖的礫（粒）間孔隙多被安山巖、火山玻璃、凝灰質(zhì)、火山灰及火山灰水解產(chǎn)物等充填，個(gè)別樣品礫（粒）間孔隙后期被方解石充填，因此難以識(shí)別及描述原生礫（粒）間孔隙的發(fā)育特征。安山質(zhì)角礫巖的安山巖基質(zhì)內(nèi)發(fā)育氣泡和基質(zhì)裂縫，在角礫巖樣品中可見(jiàn)3種典型的熔巖快速冷凝過(guò)程中形成的收縮縫（圖1a），分別為：①巖漿冷凝過(guò)程中形成的礫石或顆粒與巖漿接觸邊緣的收縮縫；②巖漿冷凝過(guò)程中不同組分（如火山玻璃與巖漿基質(zhì)）凝點(diǎn)差異造成的收縮縫，在凝結(jié)過(guò)程中高凝點(diǎn)組分（巖漿基質(zhì)）冷凝之后，低凝點(diǎn)組分（火山玻璃等）再冷凝，圍繞低凝點(diǎn)組分周?chē)蛟诘湍c(diǎn)組分內(nèi)部形成的收縮縫；③巖漿冷凝過(guò)程中形成的局部張力，導(dǎo)致巖漿內(nèi)顆粒斷裂而形成的裂縫。這些普遍發(fā)育的氣孔、收縮縫為后期應(yīng)力作用下的裂縫擴(kuò)張、地表及地下水滲入、溶蝕和沉淀創(chuàng)造了有利條件。此外，火山玻璃為化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定組分，易發(fā)生溶蝕及去玻璃化作用而形成有利的儲(chǔ)集空間［14］。

圖1　車(chē)排子地區(qū)火山巖CT掃描成像結(jié)果Fig.1　CT imagesofvolcanic rock samplesofChepaiziarea，Junggar Basin

2.1.2安山巖

安山巖中普遍發(fā)育斑晶，基質(zhì)多為隱晶結(jié)構(gòu)，多見(jiàn)一定含量的火山玻璃。安山巖內(nèi)部普遍發(fā)育氣孔及收縮縫，其收縮縫主要有3種（圖1b）：①火山玻璃周緣發(fā)育的收縮縫；②火山玻璃內(nèi)部發(fā)育的收縮縫；③安山巖整體冷凝過(guò)程中形成的局部裂縫，且這種裂縫可以切割部分顆粒、玻璃邊緣縫隙及玻璃內(nèi)部，部分火山玻璃與收縮縫可形成串珠狀產(chǎn)出。此外，安山巖內(nèi)部普遍發(fā)育的氣孔、各種裂縫及火山玻璃，可能是導(dǎo)致其后期次生孔隙較為發(fā)育的主要原因。

2.1.3凝灰?guī)r

分析CT掃描成像結(jié)果發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)安山巖噴發(fā)成因形成的凝灰?guī)r中的顆粒大多呈橢球狀，棱角不發(fā)育，表明在堆積后發(fā)生過(guò)強(qiáng)烈的蝕變作用，包括去玻璃化作用等。顯微鏡下也可以明顯觀(guān)測(cè)到凝灰?guī)r孔隙中的充填物包含大量去玻璃化作用所形成的蝕變產(chǎn)物綠泥石等，且在部分顆粒周?chē)?jiàn)大量重礦物（圖1c）。除部分礦物顆粒內(nèi)部有少量粒內(nèi)縫之外，凝灰?guī)r中的原生孔隙大多被充填，儲(chǔ)集性能相對(duì)較差。

2.2儲(chǔ)集空間演化機(jī)制

2.2.1斷裂作用

車(chē)排子地區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣沖斷帶前端，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)劇烈，斷層十分發(fā)育。依據(jù)斷層的性質(zhì)和走向，可將研究區(qū)發(fā)育的斷層劃分為2組：一組斷層為海西期—印支期形成，后期持續(xù)活動(dòng)，從石炭系斷至侏羅系底部的一系列近南北走向的逆沖斷層；另一組為喜馬拉雅期形成，從石炭系斷至新近系的張性正斷層［15-16］。受控于車(chē)排子凸起東部的東西向主應(yīng)力場(chǎng)作用，在研究區(qū)形成一系列近南北走向的較大規(guī)模斷層；且由于構(gòu)造應(yīng)力的調(diào)整，派生出一系列近東西走向的調(diào)節(jié)性斷層。在研究區(qū)斷層附近形成火山巖構(gòu)造裂縫發(fā)育區(qū)，其裂縫具有開(kāi)啟度大、延伸遠(yuǎn)、傾角變化大等特點(diǎn)。根據(jù)成像測(cè)井資料對(duì)研究區(qū)排61和排66井石炭系火山巖裂縫產(chǎn)狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明，其裂縫走向以北東和北西向?yàn)橹鳎从吵鰯嗔炎饔脤?duì)構(gòu)造裂縫發(fā)育的控制作用。研究區(qū)裂縫的發(fā)育為火山巖提供了新的儲(chǔ)集空間，且斷層及其周緣的構(gòu)造裂縫還為大氣水的下滲提供了滲流通道，致使斷層附近火山巖發(fā)生溶蝕作用，形成大量溶蝕孔隙，有效改善儲(chǔ)集物性。

2.2.2風(fēng)化、淋濾、溶蝕及壓實(shí)作用

車(chē)排子地區(qū)火山巖自形成后遭受強(qiáng)烈的風(fēng)化和淋濾作用，且在后期埋藏過(guò)程中又受到地下水溶蝕［17］及壓實(shí)等作用。風(fēng)化和淋濾作用使火山巖頂部形成風(fēng)化破碎帶，下部形成風(fēng)化淋濾裂縫。研究區(qū)火山巖的風(fēng)化程度自風(fēng)化面向下逐漸降低，風(fēng)化微裂縫發(fā)育程度逐漸變差，溶蝕程度逐漸減弱。由于風(fēng)化淋濾裂縫的存在，致使裂縫發(fā)育帶的溶蝕作用增強(qiáng)，溶蝕孔洞較為發(fā)育；對(duì)于不穩(wěn)定組分，尤其是火山玻璃含量越高，溶蝕作用越強(qiáng)烈，同時(shí)也存在一定的風(fēng)化、淋濾作用后的原生孔隙或溶蝕孔隙被充填現(xiàn)象。在埋藏過(guò)程中，經(jīng)斷裂或裂縫進(jìn)入的地下水的溶蝕作用，也會(huì)導(dǎo)致火山巖中不穩(wěn)定組分（如火山玻璃等）的水解溶蝕，使孔隙度增大，而上覆沉積物進(jìn)一步壓實(shí)則會(huì)導(dǎo)致原始粒間孔隙減少。

研究區(qū)不同巖相—巖性火山巖的抗風(fēng)化、淋濾、地下水溶蝕及壓實(shí)作用的能力不同。對(duì)于凝灰?guī)r，其沉積后顆粒間的孔隙較為發(fā)育，更易遭受地表風(fēng)化、淋濾及地下水溶蝕等作用，導(dǎo)致不穩(wěn)定礦物大部分蝕變?yōu)槲⑿☆w粒充填粒間，且其他微細(xì)的沉積顆粒也在堆積過(guò)程中填充粒間孔隙，導(dǎo)致孔隙度減小。此外，由于大量細(xì)小蝕變顆粒的存在，導(dǎo)致巖石具有一定的塑性，在壓實(shí)作用下使粒間孔隙進(jìn)一步減少。對(duì)于爆發(fā)相—溢流相的安山質(zhì)角礫巖和安山巖，在出露地表時(shí)，其內(nèi)部發(fā)育大量的收縮縫，成為風(fēng)化、淋濾作用的良好通道，既可以溶蝕巖石中的不穩(wěn)定組分，又可以擴(kuò)大成巖收縮裂縫。在埋藏過(guò)程中，由于安山質(zhì)角礫巖和安山巖噴發(fā)成巖后具有較強(qiáng)的脆性，易在構(gòu)造應(yīng)力作用下形成大量裂縫及微裂縫，且受機(jī)械壓實(shí)作用的影響較小，有利于孔隙的保存。

綜合分析車(chē)排子地區(qū)火山巖儲(chǔ)集空間發(fā)育特征及演化機(jī)制，認(rèn)為研究區(qū)有利儲(chǔ)集巖相—巖性為爆發(fā)相—溢流相安山質(zhì)角礫巖、溢流相安山巖及溢流相—沉積凝灰?guī)r過(guò)渡帶安山質(zhì)凝灰?guī)r。

3　火山巖有利區(qū)帶預(yù)測(cè)

巖心、測(cè)井及熒光薄片等資料的分析結(jié)果表明，車(chē)排子地區(qū)火山巖的含油性主要與裂縫發(fā)育程度有關(guān)，裂縫型儲(chǔ)層和裂縫—孔隙型儲(chǔ)層為有利的儲(chǔ)集空間類(lèi)型。對(duì)于裂縫較為發(fā)育的裂縫型儲(chǔ)層和裂縫—孔隙型儲(chǔ)層，其巖心資料和熒光薄片資料均證實(shí)具有較好的含油性。對(duì)于裂縫不發(fā)育的儲(chǔ)層，盡管物性較好，但基本不含油。只有被裂縫溝通的儲(chǔ)層，才可能成為有效儲(chǔ)層；因此，車(chē)排子地區(qū)火山巖有利儲(chǔ)集區(qū)的預(yù)測(cè)，主要依據(jù)其裂縫發(fā)育程度的預(yù)測(cè)。

3.1儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)的求取

車(chē)排子地區(qū)火山巖的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)主要選取基質(zhì)孔隙度、裂縫孔隙度及裂縫孔隙度分布指數(shù)?；|(zhì)孔隙度是指不包含裂縫的孔隙度。選取研究區(qū)石炭系火山巖的巖心分析孔隙度、聲波時(shí)差測(cè)井、密度測(cè)井和補(bǔ)償中子測(cè)井資料，經(jīng)多元回歸建立研究區(qū)石炭系火山巖基質(zhì)孔隙度的計(jì)算公式為

式中：?p為基質(zhì)孔隙度，%；Δt為聲波時(shí)差，μs/ft；ρ為密度，g/cm3；CNL為補(bǔ)償中子孔隙度，%。

電阻率對(duì)裂縫孔隙度反映最為敏感，選取雙側(cè)向電阻率測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)對(duì)裂縫孔隙度進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算公式為

式中：?f為裂縫孔隙度，%；A1，A2和A3為系數(shù)，分別依據(jù)裂縫傾角的變化而選取不同的數(shù)值；RLLS和RLLd分別為深側(cè)向和淺側(cè)向電阻率，Ω·m；Rf為裂縫內(nèi)流體的電阻率，Ω·m。

為了確定裂縫孔隙度在總孔隙度中所占的比例，引入裂縫孔隙度分布指數(shù)的概念，定義為裂縫孔隙度與基質(zhì)孔隙度的比值，其表達(dá)式為

式中：Vf為裂縫孔隙度分布指數(shù)。

3.2有利區(qū)帶預(yù)測(cè)

根據(jù)車(chē)排子地區(qū)石炭系單井儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)的計(jì)算結(jié)果，繪制其裂縫孔隙度和裂縫孔隙度分布指數(shù)平面分布（圖2，圖3）。結(jié)果表明，研究區(qū)裂縫孔隙度和裂縫孔隙度分布指數(shù)的相對(duì)高值區(qū)主要分布于南部排674和東部的排66井附近，其裂縫孔隙度的最大值分別約為14%和12%，裂縫孔隙度分布指數(shù)的最大值分別為0.9和1.4。向研究區(qū)西北部裂縫孔隙度及裂縫孔隙度分布指數(shù)逐漸降低，但在排682井附近為裂縫孔隙度和裂縫孔隙度分布指數(shù)相對(duì)較高值區(qū)，其裂縫孔隙度為3.6%，裂縫孔隙度分布指數(shù)為0.54。因此，車(chē)排子地區(qū)有利區(qū)帶主要分布于南部排674井和東部的排66井附近，其次為西北部的排682井附近，而研究區(qū)中部火山巖的儲(chǔ)集性能則相對(duì)較差。

圖2　車(chē)排子地區(qū)火山巖裂縫孔隙度平面分布Fig.2　Contourmap of fracture porosity ofvolcanic rocks in Chepaiziarea，Junggar Basin

圖3　車(chē)排子地區(qū)火山巖裂縫孔隙度分布指數(shù)平面分布Fig.3　Contourmap ofdistribution index of fracture porosity of volcanic rocks in Chepaiziarea，Junggar Basin

4　結(jié)論

利用顯微鏡觀(guān)察及CT掃描成像方法，對(duì)車(chē)排子地區(qū)石炭系角礫巖、安山巖和凝灰?guī)r進(jìn)行原生孔隙及裂縫的研究，結(jié)果表明，研究區(qū)火山巖原生孔隙及裂縫的發(fā)育主要受巖相—巖性的控制，并影響其次生作用程度；儲(chǔ)集空間的演化受控于斷裂、風(fēng)化、淋濾、溶蝕及壓實(shí)等次生作用，且不同巖相—巖性火山巖儲(chǔ)集空間的發(fā)育受后期次生作用的影響程度存在差異。綜合儲(chǔ)集空間發(fā)育特征及演化機(jī)制，認(rèn)為研究區(qū)有利儲(chǔ)集巖相—巖性為爆發(fā)相—溢流相安山質(zhì)角礫巖、溢流相安山巖及溢流相—沉積凝灰?guī)r過(guò)渡帶安山質(zhì)凝灰?guī)r。巖心、測(cè)井及熒光薄片等資料的分析結(jié)果表明，研究區(qū)火山巖的含油性主要與裂縫發(fā)育程度相關(guān)，裂縫型和裂縫—孔隙型儲(chǔ)層為有利的儲(chǔ)集空間類(lèi)型。根據(jù)測(cè)井資料計(jì)算研究區(qū)石炭系火山巖單井的基質(zhì)孔隙度、裂縫孔隙度和裂縫孔隙度分布指數(shù)，據(jù)此對(duì)火山巖有利區(qū)帶進(jìn)行預(yù)測(cè)；車(chē)排子地區(qū)有利區(qū)帶主要分布于南部排674井和東部排66井附近，其次為西北部排682井附近，而研究區(qū)中部火山巖儲(chǔ)集性能相對(duì)較差。

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編輯鄒瀲滟

Reservoir space characteristicsand favorablearea prediction of volcanic rocks in Chepaiziarea，Junggar Basin

Miao Chunxin，F(xiàn)u Aibing，Guan Li，Yu Guanghua，Li Yan，Shang Fengkai，Ni Zigao，Wang Jihong
（Research Institute of Exploration and Development，Shengli Oilfield Company，SINOPEC，Dongying City，Shandong Province，257015，China）

For the purpose of accurately forecasting developmentof favorable volcanic reservoirs in Chepaiziarea，Junggar Basin，the pores/fractures characteristics of different lithologies of volcanic rock were observed withmicroscope and Com?puter Tomography（CT）.And then effects of secondary action on volcanic rock evolution were discussed combining with geological conditions.Moreover，the relationship between oil-bearing and reservoir characteristics of volcanic reservoir were ascertained with core analysis，log data interpretation and fluorescence slice observation.The results show that in the study area，the lithologies and lithofacies of volcanic rock control the development of primary pores/fractures of volcanic rocks，and they alsoaffect the formation and developmentofsecondary pore/fractures.Vesicles，contraction fractures，volca?nic glasses are commonly found in rocks of andesite and andesitic breccias，which can provide initial reservoir spaces for the extension of fracture under tectonic stresses and for the infiltration，dissolution and precipitation of surface and under?ground water.As for the tuff，its particleswere altered seriously due to the hydrolysis-dissolution of unstableminerals and themajorities of primary poreswere refilled due to strongmechanical compaction underground，so the volume of reservoir spacewas reduced dramatically and its property became poor.Almostallof theoil-bearing volcanic rocks in the study area are relative to factures，and the oil-filling poresare only found near fractures.According to this，the pore porosity，the frac?ture porosity，and the fracture factors of volcanic rockswere calculated using log data，therefore the favorite reservoir areas of volcanic rocks in the study areawere forecasted，which include the south area nearWell Pai674，the eastarea nearWellPai66，and the northwestarea nearWell Pai682.

volcanic rock；primary pore；fracture；porosity；Chepaiziuplift；Junggar Basin

TE112.222

A

1009-9603（2015）06-0027-05

2015-09-11。

苗春欣（1974—），女，遼寧興城人，工程師，從事石油地質(zhì)及儲(chǔ)量研究工作。聯(lián)系電話(huà)：13854681504，E-mail：149283520@qq. com。

中國(guó)石化重大導(dǎo)向項(xiàng)目“準(zhǔn)噶爾盆地重點(diǎn)區(qū)帶評(píng)價(jià)與突破目標(biāo)”。