車(chē)排子地區(qū)火成巖油氣成藏條件及勘探關(guān)鍵技術(shù)

董臣強(qiáng)

（中國(guó)石化勝利油田分公司新春采油廠，山東東營(yíng)257000）

車(chē)排子地區(qū)火成巖油氣成藏條件及勘探關(guān)鍵技術(shù)

董臣強(qiáng)

（中國(guó)石化勝利油田分公司新春采油廠，山東東營(yíng)257000）

準(zhǔn)噶爾盆地西緣車(chē)排子地區(qū)石炭系火成巖勘探存在較多難題。其石炭系火成巖儲(chǔ)層地震反射雜亂，預(yù)測(cè)火成巖有利儲(chǔ)層分布及裂縫有利發(fā)育區(qū)的難度較大。根據(jù)鉆井和地震資料，利用重磁電預(yù)測(cè)技術(shù)和地震預(yù)測(cè)技術(shù)等對(duì)車(chē)排子地區(qū)石炭系火成巖的烴源巖條件、油氣成藏條件及勘探關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行研究，結(jié)果表明，研究區(qū)自海西期形成以來(lái)長(zhǎng)期繼承性隆起，是油氣的有利運(yùn)移指向區(qū)；昌吉凹陷和四棵樹(shù)凹陷的油氣通過(guò)斷層和裂縫運(yùn)移至石炭系火成巖裂縫—孔隙型儲(chǔ)層中聚集成藏；研究區(qū)石炭系火成巖具有生烴條件，可以提供油源形成自生自?xún)?chǔ)型油氣藏。車(chē)排子地區(qū)石炭系發(fā)育巨厚火成巖，并已獲得工業(yè)油氣流；其火成巖儲(chǔ)層的含油氣性主要與裂縫發(fā)育程度成正相關(guān)。根據(jù)研究區(qū)石炭系火成巖儲(chǔ)層、斷裂破碎帶及裂縫分布的預(yù)測(cè)結(jié)果，已成功鉆探32口井，其中11口井獲得工業(yè)油氣流，已上報(bào)控制石油地質(zhì)儲(chǔ)量6 101×104t。

火成巖油氣成藏條件勘探關(guān)鍵技術(shù)石炭系車(chē)排子地區(qū)準(zhǔn)噶爾盆地

準(zhǔn)噶爾盆地西緣車(chē)排子地區(qū)以新近系沙灣組為主要開(kāi)發(fā)層系，2014年產(chǎn)油量為86×104t。2010年研究區(qū)排60井于石炭系火成巖鉆遇油花顯示，2011年排61井于石炭系火成巖獲得工業(yè)油氣流，使石炭系逐漸成為研究區(qū)重要的勘探層系。目前制約車(chē)排子地區(qū)石炭系火成巖勘探的問(wèn)題較多，主要有地震資料主頻低、信噪比低、品質(zhì)差，導(dǎo)致構(gòu)造解釋的難度較大［1］；火成巖地震反射特征雜亂，導(dǎo)致預(yù)測(cè)火成巖有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)的難度較大［2］；油層與水層的電測(cè)曲線特征無(wú)明顯差異，導(dǎo)致測(cè)井評(píng)價(jià)的難度較大［3］；勘探程度低，鉆井資料缺乏，探井密度僅為0.1口/km2等。因此，有必要針對(duì)車(chē)排子地區(qū)石炭系火成巖的烴源巖條件、油氣成藏條件以及勘探關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行研究，以期為研究區(qū)油氣規(guī)模開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。

1　地質(zhì)概況

車(chē)排子地區(qū)東以紅—車(chē)斷裂帶與昌吉凹陷相連，南臨四棵樹(shù)凹陷，西北為扎伊爾山，北臨克—夏斷階帶（圖1）?，F(xiàn)今準(zhǔn)噶爾盆地南北向和東西向地質(zhì)剖面分析結(jié)果表明，石炭系廣泛分布，為準(zhǔn)噶爾盆地的基底地層。車(chē)排子凸起鉆井資料揭示，其鉆遇石炭系最大厚度為1 816m，根據(jù)地震資料推測(cè)石炭系厚度應(yīng)大于5 000m。研究區(qū)二疊系和三疊系全部缺失，侏羅系部分缺失，沙灣組直接覆蓋于石炭系之上，整體呈由東南向西北抬升的單斜構(gòu)造。

圖1　車(chē)排子地區(qū)構(gòu)造位置及井位分布Fig.1　The structureand well locationmap ofChepaiziarea

車(chē)排子地區(qū)石炭系發(fā)育的安山巖、凝灰?guī)r、玄武巖及火山角礫巖均見(jiàn)到油斑以上級(jí)別的油氣顯示。其油氣主要沿裂縫和溶蝕孔洞運(yùn)聚成藏，儲(chǔ)集空間以裂縫、裂縫—溶蝕孔洞為主，且距離石炭系頂面較近、斷層較發(fā)育區(qū)域的巖石風(fēng)化作用相對(duì)較強(qiáng)［4］，易于形成孔隙—裂縫型儲(chǔ)層。巖心分析結(jié)果顯示，研究區(qū)石炭系火成巖儲(chǔ)層的孔隙度為6%～ 16%，滲透率為1×10-3～100×10-3μm2（圖2）。裂縫或溶洞發(fā)育段的物性條件較好，且微裂縫的發(fā)育使儲(chǔ)層滲透性變好，孔隙結(jié)構(gòu)的微喉特征是造成研究區(qū)儲(chǔ)層基質(zhì)滲透率較低的主要原因。排66井區(qū)油氣顯示活躍井段與石炭系頂面的距離為35～65 m。截至2014年12月，車(chē)排子地區(qū)已有32口井鉆遇石炭系火成巖儲(chǔ)層，其中11口井于石炭系火成巖獲得工業(yè)油氣流，6口井正式投產(chǎn)，產(chǎn)油量為20.8 t/ d，累積產(chǎn)油量為15 048 t，含水率為41%。截至2014年底，車(chē)排子地區(qū)石炭系火成巖共上報(bào)控制石油地質(zhì)儲(chǔ)量6 101×104t。

圖2　車(chē)排子地區(qū)石炭系火成巖儲(chǔ)層物性特征Fig.2　The petrophysicalcharacteristicsofCarboniferous igneous in Chepaiziarea

2　烴源巖條件

前人認(rèn)為車(chē)排子地區(qū)石炭系的油源來(lái)自昌吉凹陷或四棵樹(shù)凹陷二疊系，經(jīng)過(guò)20～60 km長(zhǎng)距離運(yùn)聚成藏；但通過(guò)對(duì)烴源巖條件及生烴能力等分析發(fā)現(xiàn)，車(chē)排子地區(qū)石炭系也具有生烴條件。

石炭紀(jì)準(zhǔn)噶爾盆地位于赤道區(qū)，三面環(huán)海，至晚石炭世在其西北緣尚有殘余洋盆發(fā)育，至二疊紀(jì)這些洋盆才最終關(guān)閉［5］。火山噴發(fā)產(chǎn)生的氣體及火山灰在海水中釋放營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促使藻類(lèi)和細(xì)菌大量生長(zhǎng)，導(dǎo)致石炭系凝灰質(zhì)泥巖中富集有機(jī)質(zhì)［6-7］。車(chē)排子地區(qū)車(chē)25井石炭系火山凝灰?guī)r的有機(jī)碳含量為1%～3%，為好生油巖。排66、排67、排68、排70、排667、排668和排669等7口井均鉆遇較厚的石炭系泥巖。其中，排66井自埋深2 100m開(kāi)始鉆遇深灰色泥巖和黑色炭質(zhì)泥巖，厚度達(dá)500m，2 130m處石炭系泥巖的有機(jī)碳含量為0.85%，鏡質(zhì)組反射率為0.93%，處于生烴高峰期。北部排67井自石炭系頂部埋深1 016m開(kāi)始鉆遇深灰色凝灰質(zhì)泥巖，厚度達(dá)700m；其石炭系泥巖的有機(jī)碳含量為0.7%～1.0%，平均為0.8%，鏡質(zhì)組反射率為0.8%～1.0%，處于生烴高峰期，具備生烴能力［8-10］。排68井埋深1 302 m處石炭系灰黑色泥巖的有機(jī)碳含量為0.14%～0.76%，最高熱解峰溫為514～523℃，已達(dá)到成熟階段。南部排70井自埋深695m開(kāi)始鉆遇綠灰色硅化泥巖，厚度超過(guò)100m；707m處灰色硅化泥巖的有機(jī)碳含量為0.2%～0.5%，鏡質(zhì)組反射率為0.69%，已達(dá)到成熟階段，其下伏灰黑色硅質(zhì)泥巖有機(jī)碳含量及成熟度應(yīng)更高。因此，研究區(qū)石炭系廣泛發(fā)育厚度較大的烴源巖且具有生烴條件。

研究區(qū)排66井石炭系炭質(zhì)泥巖的色譜質(zhì)譜分析結(jié)果顯示（圖3），其C27，C28和C29甾烷呈反“L”型分布，C27/C29值小于1，C27/C28值大于1，表明其石炭系烴源巖存在藻類(lèi)及微生物的貢獻(xiàn)。排608井石炭系原油中C27，C28和C29甾烷呈反“L”型分布；C20，C21和C23三環(huán)萜烷呈上升型；伽馬蠟烷含量中等，這些都與排66井石炭系泥巖的生物標(biāo)志化合物特征相似（圖3）。因此，車(chē)排子地區(qū)石炭系火成巖油藏存在石炭系自身烴源巖的貢獻(xiàn)。

圖3　車(chē)排子地區(qū)石炭系炭質(zhì)泥巖生物標(biāo)志化合物特征Fig.3　Characteristicsofbiomarkersof the Carboniferous carbonaceousmudstone in Chepaiziarea

3　油氣成藏條件

車(chē)排子地區(qū)自海西期形成以來(lái)長(zhǎng)期繼承性隆起，是油氣的有利運(yùn)移指向區(qū)；昌吉凹陷和四棵樹(shù)凹陷的二疊系、侏羅系烴源巖生成的油氣可以向車(chē)排子凸起運(yùn)移［11］。研究區(qū)石炭系上覆侏羅系區(qū)域性塊狀砂巖，是油氣自凹陷運(yùn)移至車(chē)排子凸起的重要通道，油氣還可以通過(guò)斷層和裂縫運(yùn)移至石炭系火成巖裂縫—孔隙型儲(chǔ)層中聚集成藏。由于車(chē)排子地區(qū)石炭系烴源巖本身具有生烴條件，因此可形成“自生自?xún)?chǔ)”型油氣藏。

車(chē)排子地區(qū)石炭系火成巖儲(chǔ)層物性條件較差，但局部仍富集大量油氣，主要發(fā)育斷塊油藏和巖性-構(gòu)造油藏。研究區(qū)石炭紀(jì)發(fā)育的斷層均為壓扭背景下形成的走滑斷層，斷層控制油氣成藏且斷距大、活動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)；斷層內(nèi)部熱液活躍，形成白云石、方解石及泥巖充填，對(duì)油氣具有較好的封堵作用［12］。北西向和北東向斷層相互切割形成多個(gè)斷塊圈閉，可形成斷塊油氣藏?？v向上多種火成巖相互疊置，平面上具有明顯的分帶特征，反映研究區(qū)發(fā)生多期次火山噴發(fā)活動(dòng)，火山沉積相中泥巖封堵爆發(fā)相、溢流相火山巖儲(chǔ)層可以形成巖性-構(gòu)造圈閉，有利于形成巖性-構(gòu)造油氣藏。

研究區(qū)火成巖儲(chǔ)層的含油氣性主要與裂縫的發(fā)育程度成正相關(guān)。巖心分析結(jié)果表明，平面上石炭系火成巖儲(chǔ)層距離主斷裂越近，其裂縫越發(fā)育，且開(kāi)啟縫占裂縫總數(shù)的70%；縱向上，裂縫在距離石炭系頂面30～200m較發(fā)育。裂縫發(fā)育的裂縫—孔隙型儲(chǔ)層含油氣性較好，熒光薄片資料也證實(shí)微裂縫發(fā)育段含油氣性較好。因此，研究區(qū)石炭系火成巖儲(chǔ)層有利分布區(qū)帶應(yīng)依據(jù)裂縫有利分布區(qū)帶來(lái)預(yù)測(cè)。

4　勘探關(guān)鍵技術(shù)及開(kāi)發(fā)效果

4.1勘探關(guān)鍵技術(shù)

車(chē)排子地區(qū)石炭系火成巖油氣勘探的關(guān)鍵是對(duì)其火成巖儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)，而目前對(duì)于火成巖儲(chǔ)層特別是裂縫性?xún)?chǔ)層類(lèi)型的展布及其油氣富集規(guī)律等研究還未形成有效的技術(shù)序列。勘探實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)排661井火成巖有效儲(chǔ)層在地震剖面上表現(xiàn)為斜層狀強(qiáng)振幅反射特征，排67井儲(chǔ)層不發(fā)育區(qū)在地震剖面上表現(xiàn)為雜亂的短軸狀反射特征；因此，目前針對(duì)研究區(qū)石炭系火成巖油氣勘探主要采用重磁電預(yù)測(cè)技術(shù)和地震預(yù)測(cè)技術(shù)相結(jié)合，明確火成巖儲(chǔ)層的分布特征。

4.1.1重磁電預(yù)測(cè)技術(shù)

車(chē)排子地區(qū)石炭系玄武巖、安山巖、火山角礫巖、凝灰?guī)r以及碎屑巖（砂巖和泥巖）的磁化率分別為4 738×10-5，3 301×10-5，1 497×10-5，104×10-5和41× 10-5；因此，磁力異常變化對(duì)石炭系各種巖性具有較好地反映，進(jìn)而可以反映火成巖的平面展布特征［13］。通過(guò)磁力勘探施工和數(shù)據(jù)處理，得到車(chē)排子地區(qū)1∶5萬(wàn)的磁力二次導(dǎo)數(shù)異常平面圖，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)發(fā)育東北部排669井區(qū)、東部排66—排665井區(qū)和南部排702井區(qū)共3個(gè)磁力異常區(qū)。其中，東部排66—排665井區(qū)為中—強(qiáng)磁力異常區(qū)，玄武巖、安山巖及火山角礫巖較發(fā)育，經(jīng)勘探實(shí)踐證實(shí)該區(qū)為石炭系火成巖儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。由于磁力異常是同一區(qū)域巖石綜合影響的結(jié)果，因此應(yīng)用重磁電預(yù)測(cè)技術(shù)預(yù)測(cè)有利儲(chǔ)層分布仍存在局限。

4.1.2地震預(yù)測(cè)技術(shù)

通過(guò)對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換處理，將車(chē)排子地區(qū)排66井區(qū)地震資料的主頻由40 Hz提高至50 Hz，以確定研究區(qū)石炭系火成巖儲(chǔ)層的地震響應(yīng)特征，提高地震識(shí)別精度。研究區(qū)發(fā)育噴發(fā)相（凝灰?guī)r和沉凝灰?guī)r）、溢流相（安山巖和玄武巖）及爆發(fā)相（火山角礫巖和角礫凝灰?guī)r）［14-15］，其中噴發(fā)相具有弱振幅、低頻率及中—好連續(xù)性的地震反射特征，溢流相具有中—弱振幅、中—高頻率及中等連續(xù)性的地震反射特征，爆發(fā)相具有中—強(qiáng)振幅、中—低頻率及差連續(xù)性的地震反射特征。此外，巖心觀察、地震解釋和試采效果表明，研究區(qū)發(fā)育的斷裂破碎帶具有較大的開(kāi)發(fā)潛力［16-18］，如排66井埋深1 048～1 150m取心井段見(jiàn)明顯破碎現(xiàn)象，地震剖面表現(xiàn)為同相軸扭曲、錯(cuò)斷及弱振幅反射特征；其日產(chǎn)油量保持在10 t/d左右，累積產(chǎn)油量為7 806 t。利用小波分頻多尺度裂縫檢測(cè)、疊后大尺度裂縫預(yù)測(cè)及疊前中小尺度裂縫預(yù)測(cè)技術(shù)，對(duì)車(chē)排子地區(qū)裂縫發(fā)育區(qū)進(jìn)行預(yù)測(cè)（圖4），共描述排66井區(qū)、排662井區(qū)和排666井區(qū)3個(gè)火成巖儲(chǔ)層有利發(fā)育區(qū)，且預(yù)測(cè)結(jié)果與17口井實(shí)際鉆探結(jié)果的符合率為91%。

圖4　車(chē)排子地區(qū)石炭系火成巖儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)Fig.4　The predicted reservoir distribution ofCarboniferous igneous in Chepaiziarea

4.2開(kāi)發(fā)效果

研究區(qū)排66等11口井鉆遇的石炭系火成巖儲(chǔ)層均獲得工業(yè)油氣流，且持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)（表1）。排663井鉆遇石炭系火成巖115m，見(jiàn)油斑顯示井段長(zhǎng)4.8m，產(chǎn)油量為9 t/d，累積產(chǎn)油量為2 367 t。排666井和排681井火山角礫巖經(jīng)水力噴砂壓裂后也獲得工業(yè)油氣流［19］，目前正進(jìn)行徑向鉆孔可行性論證［20］。借鑒大慶油區(qū)徐深氣田火山巖儲(chǔ)層水平井鉆探經(jīng)驗(yàn)［21］，部署排664側(cè)井，完鉆井深為1 528m，水平位移為486m，熒光顯示井段長(zhǎng)183m，50℃脫氣原油粘度為7 988mPa·s，蒸汽吞吐后產(chǎn)油量為7 t/d。根據(jù)鉆探經(jīng)驗(yàn)已在研究區(qū)又部署5口水平井。

表1　車(chē)排子地區(qū)石炭系火成巖試采數(shù)據(jù)Table1　Trialmining dataof the igneous reservoir in Chepaiziarea

5　結(jié)論

車(chē)排子地區(qū)自海西期形成以來(lái)長(zhǎng)期繼承性隆起，是油氣的有利運(yùn)移指向區(qū)。昌吉凹陷和四棵樹(shù)凹陷的油氣通過(guò)斷層和裂縫運(yùn)移至石炭系火成巖裂縫—孔隙型儲(chǔ)層中聚集成藏。車(chē)排子地區(qū)石炭系烴源巖本身具有生烴條件，可以形成自生自?xún)?chǔ)型油氣藏，主要發(fā)育斷塊油藏和巖性-構(gòu)造油藏。其石炭系火成巖儲(chǔ)層的含油氣性主要與裂縫發(fā)育程度成正相關(guān)，平面上石炭系火成巖儲(chǔ)層距離主斷層越近裂縫越發(fā)育，縱向上裂縫在距離石炭系頂面30～200m較發(fā)育，爆發(fā)相和溢流相火成巖分布區(qū)是研究區(qū)油氣富集高產(chǎn)的主要區(qū)域?；鸪蓭r有利發(fā)育區(qū)預(yù)測(cè)應(yīng)重點(diǎn)依據(jù)裂縫有利發(fā)育區(qū)。綜合勘探實(shí)踐成果，利用重磁電預(yù)測(cè)技術(shù)和地震預(yù)測(cè)技術(shù)，識(shí)別并預(yù)測(cè)研究區(qū)石炭系火成巖、斷裂破碎帶及裂縫發(fā)育區(qū)，已成功鉆探32口井，其中11口井獲得工業(yè)油氣流；排664側(cè)鉆水平井鉆探成功后，又部署5口水平井。

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編輯鄒瀲滟

Hydrocarbon accumulation conditionsand key exp loration technologiesof igneous rock in the Chepaiziarea

Dong Chenqiang
（Xinchun Oil Production Plant，ShengliOilfield Company，SINOPEC，Dongying City，Shandong Province，257000，China）

The difficulty ofCarboniferous igneousexploration in the Chepaiziareawhich is located in thewestedgeof Junggar Basin was studied.The seismic reflection of reservoir rock is clutter，so it is difficult to predict the favorable reservoir and crack areas.According to the drilling and seismic data，the gravity，magnetic，electric data and the seismic prediction technologywere used to study hydrocarbon source rock conditions，hydrocarbon accumulation conditionsand the key exploration technologies of the igneous rocks.The results showed that the study area was uplifted successively in a long term since itwas formed during the Hercynian，and it is favorable for hydrocarbonmigration.The oil and gas from Changji sag and Sikeshu sagmigrated into fractured-porous reservoirsof igneous rock through faultsand fracturesand then accumulated there.The igneous rocks should have hydrocarbon generating conditions，whichmaybe provide oil source and was able to form a self-sourced and self-reservoired oiland gas pool.The industrialoiland gasobtained from the thick igneous rock developed in Carboniferous in the Chepaiziarea.The oil-bearing property of the igneous rock reservoir ismainly correlated with the degree of fractures development.According to the predicted results of igneous rock reservoir，fracture zone and crack distribution，32wellswere drilled successfully，amongwhich 11 wellswere drilled at industrialoiland gas.The controlled geologicaloil reserveswere reported to be 6 101×104t.

igneous rock；hydrocarbon accumulation condition；key exploration technology；Carboniferous system；Chepaiziarea；Junggar Basin

TE112.3

A

1009-9603（2015）02-0045-06

2015-01-10。

董臣強(qiáng)（1970—），男，山東平度人，高級(jí)工程師，博士，從事油氣勘探研究及管理工作。聯(lián)系電話(huà)：13561009311，E-mail：dcq010@163. com。

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“準(zhǔn)噶爾盆地碎屑巖層系大中型油氣田形成規(guī)律與勘探方向”（2011ZX05002-002），中國(guó)石化科技攻關(guān)項(xiàng)目“新疆北部石炭系成烴成藏與勘探方向”（P12035）。