車排子地區(qū)石炭系火山巖溶蝕孔洞發(fā)育情況分類和分布規(guī)律

蔡 君，王志章

中國石油大學地球科學學院，北京

車排子地區(qū)石炭系火山巖溶蝕孔洞發(fā)育情況分類和分布規(guī)律

蔡 君，王志章＊

中國石油大學地球科學學院，北京

準噶爾盆地車排子地區(qū)東北部石炭系火山巖溶蝕孔洞發(fā)育，是主要的油氣儲集空間。綜合利用巖心描述、薄片觀察、成像測井等資料，在成像測井圖上識別出溶蝕孔洞并標定到常規(guī)測井中，利用成像溶蝕孔洞視參數(shù)和常規(guī)測井敏感參數(shù)表征溶蝕孔洞發(fā)育情況。在該基礎上，建立了3類溶蝕孔洞發(fā)育帶的劃分標準。研究發(fā)現(xiàn)：在不同巖性中，優(yōu)勢溶蝕帶主要發(fā)育在火山角礫巖中，其次發(fā)育在安山巖和凝灰?guī)r中；在空間分布上，優(yōu)勢溶蝕帶主要分布在石炭系頂部的風化殼表層以及石炭系內(nèi)部斷層周圍。

溶蝕孔洞，成像測井，火山巖，車排子凸起

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1.引言

近年來，火山巖油氣儲層已成為油氣勘探的重要領域之一。與常規(guī)沉積儲層相比，火山巖由于受構造作用、溶蝕作用等多種因素的影響，儲層孔隙類型多樣、結構特征復雜[1]。2010年以來，勝利油田在準噶爾盆地車排子地區(qū)中發(fā)現(xiàn)了石炭系火山巖油藏，相繼鉆探了多口探井，并在石炭系火山巖中鉆遇油層，獲得了一些儲量，證實石炭系火山巖是該油田又一重要的增儲上產(chǎn)接替區(qū)。車排子地區(qū)石炭系火山巖經(jīng)歷了海西運動、印支運動、燕山運動，形成了大量的構造裂縫，同時受風化剝蝕、淋濾作用影響，形成了大量溶蝕孔縫洞[2]。油氣主要沿溶蝕裂縫及溶蝕孔洞富集，溶蝕孔隙極其發(fā)育。因此，正確識別和評價有效溶蝕孔洞，弄清其發(fā)育規(guī)律，對研究區(qū)的儲層評價有著重要的參考價值。

2.區(qū)域地質(zhì)概況

車排子地區(qū)位于準噶爾盆地西北緣，其西面和北面鄰近扎伊爾山，東以紅車斷裂帶與昌吉凹陷相鄰，在區(qū)域構造上屬于準噶爾盆地西部隆起車排子推覆構造前緣帶，且同時位于昌吉和四棵樹2個生烴凹陷油氣運移的有利指向區(qū)，構造位置十分有利[3][4](圖1)。車排子凸起總體上呈東南傾的單斜特征，目的層為石炭系，埋深623～2100 m，巖性主要為玄武巖、安山巖、玄武安山巖、火山角礫巖和凝灰?guī)r，以中基性火山巖為主，巖石普遍風化溶蝕嚴重。

Figure 1.The structural location of Chepaizi area圖1.車排子地區(qū)構造位置圖

3.溶蝕孔洞類型

車排子地區(qū)鉆遇石炭系的取心井17余口，共取心350.66 m。綜合觀察巖心、鏡下薄片、掃描電鏡中溶蝕現(xiàn)象(圖2)，將溶蝕孔洞按形態(tài)和大小分為3類：溶孔、溶洞和溶蝕縫。

按照巖溶地質(zhì)學的劃分，將直徑小于2 mm的孔洞稱為溶孔，直徑大于2 mm的稱為溶洞[5]。溶孔是在埋藏溶蝕過程中，基質(zhì)中的網(wǎng)狀孔隙整體溶蝕加大，增加的是基質(zhì)孔隙度，孔隙度和滲透率均加大；溶洞主要發(fā)育在角礫巖中，流體沿著角礫間隙和裂縫進一步發(fā)生溶蝕，滲透率呈幾個數(shù)量級增加，成像測井顯示溶洞周圍伴隨著溶孔發(fā)育；溶蝕縫是流體沿著已發(fā)育的裂縫進一步侵蝕，使裂縫加寬，邊緣不規(guī)則，延伸較遠，滲透率呈幾個數(shù)量級增加，成像測井顯示順著溶蝕縫常伴隨溶蝕孔洞發(fā)育[6]。由于中基性熔巖質(zhì)脆，裂縫較發(fā)育，所以溶蝕縫洞主要發(fā)育在安山巖和玄武巖中。

Figure 2.The imaging data of slice and core calibration圖2.薄片、巖心標定成像資料

4.成像測井溶蝕孔洞識別及參數(shù)計算

1)成像測井溶蝕孔洞識別。溶蝕孔洞發(fā)育段，在成像測井圖上呈云霧狀暗色或黑色團塊，表現(xiàn)為類圓狀、斑點狀、不規(guī)則塊狀、延伸較短的片狀和條狀分布[7]，或沿張開縫發(fā)育，呈浸染狀，延伸較遠，邊界不規(guī)則且模糊不清，并且在溶洞發(fā)育井段井徑擴徑明顯，導致圖像特征較為模糊。為便于計算孔洞參數(shù)，需要根據(jù)溶蝕孔洞特征，在成像圖像上正確識別并標定全井段的溶蝕孔洞(圖3)。

Figure 3.The calibration of dissolution pores圖3.標定溶蝕孔洞圖

2)溶蝕孔洞視參數(shù)自動計算。對標定后的溶蝕孔洞信息進行提取，選擇合適的孔洞電阻率異常值(研究區(qū)比例在 5.0～5.8之間)，自動全井段拾取孔洞，可以直接得到孔洞視參數(shù)——面孔率、孔密度、孔面積[7]。

3)檢查并修改視參數(shù)。自動全井段拾取孔洞后，首先要檢查選取的比例是否合適，判斷計算后所圈定的孔洞縫麻點圖是否合理(圖4)，若由低電阻率組成的孔洞特征基本上被準確圈閉，說明選值是合理的，計算結果也是合適的。

但是，由于溶蝕孔洞的電阻異常值是相對全井段而言，因此存在某些局部位置拾取過多或遺漏的現(xiàn)象，需要進行修正或補充。通常，沉火山碎屑巖電阻率相比火山巖要低很多，造成低阻異常，被系統(tǒng)自動拾取為孔洞，需要剔除并修改參數(shù)。例如研究區(qū)P661井1287～1288 m處，發(fā)育沉火山碎屑巖，電阻率低值，被自動拾取為孔洞，而核磁測井數(shù)據(jù)顯示該段主要為黏土束縛孔隙(圖5)，因此判斷為錯誤拾取段。相反，某些層段電阻率極高，如較致密玄武巖，造成該層段的孔洞電阻異常值高于全井段的電阻率異常值，需要在該層段單獨選取孔洞異常值并單獨拾取孔洞。通過檢查和修正計算結果，提高了溶蝕孔洞視參數(shù)的準確度。

Figure 4.The apparent parameter of pores and pit diagram in Well P66圖4.P66井孔洞縫視參數(shù)及麻點圖

Figure 5.The excessive pick pores induced lower lithologic resistivity in well P661圖5.P661井巖性電阻率低值造成的拾取孔洞過多現(xiàn)象

孔洞縫計算值的統(tǒng)計結果往往與儲層物性有密切關系。因此，正確識別有效孔洞縫，并計算其參數(shù)對儲層評價有著重要的參考價值。

5.溶蝕孔洞發(fā)育情況分類

5.1. 溶蝕孔洞成像測井參數(shù)特征

統(tǒng)計溶蝕孔洞視參數(shù)，面孔率數(shù)值分布范圍為0～100，其中小于5約占51%，5～35之間占40%，35～100之間約占9%；孔密度數(shù)值分布范圍為0～120，其中小于10約占29%，10～60之間約占60%，大于60約占11%；孔面積數(shù)值分布范圍為0～15,000之間，其中小于500約占52%，500～4000之間約占39%，大于4000約占9% (圖6)。

Figure 6.The histogram of the dissolution pore imaging logging parameters圖6.溶蝕孔洞成像測井參數(shù)直方圖

通過研究溶蝕孔洞視參數(shù)發(fā)現(xiàn)，有的溶蝕段，孔密度很小，但孔面積很大，造成孔隙度很大；有的溶蝕段，孔面積很小，但孔密度或面孔率很高，也會造成孔隙度很大，可見這3個參數(shù)共同影響著溶蝕孔洞孔隙度及儲集能力。因此，采用溶蝕孔洞綜合參數(shù)Z，將每個參數(shù)的影響綜合起來，更能代表溶蝕發(fā)育情況。Z小于10的約占55%，分布在10～40之間約占37%，大于40的約占8%。Z的歸一化公式為：

5.2. 溶蝕孔洞常規(guī)測井敏感參數(shù)特征

將成像上溶蝕孔洞標定到常規(guī)測井曲線上后發(fā)現(xiàn)，在常規(guī)測井曲線上溶蝕孔洞的測井響應特征表現(xiàn)為：電阻率降低，ρlld、ρlls與ρmsfl呈正差異，ρlls明顯小于ρlld；聲波時差(Δt)明顯增大甚至跳躍，補償密度(ρc)顯著減小，補償中子孔隙度(φnc)增大；在較大的溶洞縫處，井徑出現(xiàn)擴徑現(xiàn)象。因此，選取ρlld、Δt、φnc、ρc等對溶蝕孔洞敏感的參數(shù)，建立溶蝕孔洞發(fā)育指數(shù)m(圖7)，其變化規(guī)律與Z的變化規(guī)律基本一致，可以作為指示溶蝕孔洞的參數(shù)。m的歸一化公式為：

Figure 7.The feature of conventional curves for dissolution pore logging圖7.溶蝕孔洞常規(guī)測井曲線特征

5.3. 溶蝕孔洞發(fā)育程度分類

在溶蝕孔洞識別和參數(shù)評價的基礎上，通過參數(shù)敏感性分析，綜合利用Ra、pp、Sp、Z等參數(shù)，同時考慮研究區(qū)屬于開發(fā)初期，優(yōu)勢溶蝕發(fā)育帶標準不易太高，建立了火山巖溶蝕孔洞發(fā)育帶劃分標準(表1)，將火山巖儲層溶蝕孔洞發(fā)育情況劃分成I類溶蝕帶(優(yōu))、II類溶蝕帶(中)、III類溶蝕帶(差)共3種等級。

Table 1.The criterion for division of volcanic dissolution zones in Chepaizi area表1.車排子火山巖溶蝕帶劃分標準

6.溶蝕孔洞分布特征

6.1. 巖性對溶蝕孔洞分布的影響

以成像測井和常規(guī)測井解釋結果為基礎，對不同巖性的溶蝕孔洞進行研究發(fā)現(xiàn)：I類溶蝕帶厚度約占14%，主要發(fā)育在火山角礫巖；II類溶蝕帶厚度約占 25%，主要發(fā)育在安山巖、火山角礫巖，其次發(fā)育在凝灰?guī)r；III類溶蝕帶厚度約占61%，在凝灰?guī)r和安山巖中均發(fā)育，在火山角礫巖中也較為發(fā)育(圖8、圖9)。由此可見，溶蝕孔洞發(fā)育程度以火山角礫巖最高，安山巖和凝灰?guī)r次之。

Figure 8.The proportional map of dissolution zone thickness圖8.溶蝕帶厚度比例圖

Figure 9.The contrast of distribution thickness of dissolution zone in different lithologies圖9.在不同巖性中溶蝕帶分布厚度對比圖

6.2. 構造對溶蝕孔洞分布的影響

研究優(yōu)勢溶蝕帶(I類溶蝕帶)在縱向上的分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢溶蝕帶從石炭系的頂部到井底均有分布，但分別聚集在不同的深度段內(nèi)(圖 10)。參考過井的斷層構造剖面圖，可見優(yōu)勢溶蝕帶主要分布在表層風化帶和斷裂周圍，再結合巖溶理論，將溶蝕孔洞發(fā)育帶按成因分為2類：風化殼表層層狀溶蝕孔洞帶、斷層周圍溶蝕孔洞帶[8]。

Figure 10.The vertical distribution map of advanced dissolution zone in Well P666圖10.P666井優(yōu)勢溶蝕帶縱向分布圖

6.2.1. 風化殼表層層狀溶蝕孔洞

由于石炭系頂部遭受過嚴重的風化和剝蝕作用，大氣淡水的淋慮和侵蝕，在風化殼形成呈層狀分布的溶蝕孔洞。風化殼層狀溶蝕孔洞在測井上表現(xiàn)為溶蝕孔洞普遍發(fā)育，測井解釋具有橫向連續(xù)分布特征(圖 11)。

Figure 11.The profile of connected wells of dissolution pores at 70m from the top of Carboniferous system圖11.距石炭系頂部70m溶蝕孔洞連井剖面圖

6.2.2. 斷層周圍溶蝕孔洞帶

斷裂帶及其周圍裂縫裂隙發(fā)育，流體沿著裂縫侵蝕火山巖，在斷層周圍形成溶蝕孔洞。按照巖溶理論，溶蝕孔洞發(fā)育一方面需要地表水或地層水，另一方面還需要提供為地表水或地下水流動的裂縫。在地表水或地層水沿裂縫流動過程中，裂縫周圍形成溶蝕孔洞。該類溶蝕孔洞在野外露頭中表現(xiàn)為斷層周圍有明顯的溶蝕孔洞；在地震剖面上顯示為斷層周圍有地震異常體出現(xiàn)，且分布具有方向性，主要沿斷層分布[8]。

7.結論

1)溶蝕孔洞按形態(tài)和大小分為3類：溶孔、溶洞和溶蝕縫洞。溶孔和溶洞是最重要的儲集空間，溶蝕縫既是儲集空間，也是主要的滲流通道。

2)通過參數(shù)敏感性分析，綜合利用面孔率、孔密度、孔面積、溶蝕孔洞綜合參數(shù)和溶蝕孔洞發(fā)育指數(shù)，建立了火山巖溶蝕孔洞發(fā)育帶劃分標準，將火山巖儲層溶蝕孔洞發(fā)育情況劃分成I類溶蝕帶(優(yōu))、II類溶蝕帶(中)、III類溶蝕帶(差)共3種等級。

3)溶蝕孔洞在巖性上主要分布在火山角礫巖，其次發(fā)育在安山巖和凝灰?guī)r；溶蝕孔洞在空間分布上主要發(fā)育在石炭系頂部風化殼表層和石炭系火山巖體內(nèi)斷層周圍。

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[編輯]龔丹

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2017年6月23日；錄用日期：2017年8月28日；發(fā)布日期：2017年10月15日

蔡君(1989-)，女，碩士生，主要從事油氣藏測井地質(zhì)解釋及評價。