馬朗凹陷條湖組凝灰?guī)r脫?；子绊懸蛩嘏c油氣關(guān)系

劉書強(qiáng)，姚孟多，馮亞琴，范譚廣

(中國石油吐哈油田分公司,新疆 哈密 839009)

0 引 言

近年來，非常規(guī)油氣勘探開發(fā)與地質(zhì)研究力度不斷加大，取得了一系列新成果與新技術(shù)，致密油、頁巖油氣、煤層氣等各類非常規(guī)油氣資源在國家能源結(jié)構(gòu)中所占比例越來越大[1-5]。三塘湖盆地馬朗凹陷油氣資源豐富，目前，二疊系條湖組凝灰?guī)r致密油藏的發(fā)現(xiàn)對油田的油氣增儲上產(chǎn)具有重要的意義。2013年，蘆1井條湖組凝灰?guī)r段壓裂后獲最高14.9 m3/d的工業(yè)油流，開辟了條湖組凝灰?guī)r油藏勘探的新領(lǐng)域，隨后，馬58H井多級壓裂后獲得131 m3/d的工業(yè)油流，預(yù)示著凝灰?guī)r致密油的良好勘探前景。三塘湖盆地目前鉆遇條湖組二段的探井共27口，其中有18口見良好油氣顯示。近年來，試油壓裂改造的6口井中有5口獲得工業(yè)油流，1口低產(chǎn)油流，表明了三塘湖盆地條湖組凝灰?guī)r致密油藏的勘探潛力。條湖組凝灰?guī)r油藏分布于條二段底部，其顆粒細(xì)小，直徑多小于15 μm，且?guī)r性致密，但該類致密儲層卻具有較高孔隙度特征，脫?；渍加信e足輕重的作用。通過對凝灰?guī)r脫?；椎挠绊懸蛩剡M(jìn)行討論，旨在揭示該段儲集層成因、分布及含油氣關(guān)系等，指導(dǎo)下步勘探。

1 凝灰?guī)r性質(zhì)

根據(jù)凝灰?guī)r的結(jié)晶程度，可將凝灰?guī)r分為巖屑凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r和玻屑凝灰?guī)r[6],研究區(qū)以玻屑凝灰?guī)r為主。條湖組凝灰?guī)r的全巖X-射線衍射分析結(jié)果表明(表1)，純凝灰?guī)r中石英含量最高，其次為斜長石，黏土礦物一般很少，大部分幾乎不含黏土礦物，個別樣品方解石含量較高。全巖分析結(jié)果顯示，凝灰?guī)r具有非常高的石英含量，表明條湖組凝灰?guī)r的火山灰偏中酸性。

表1 黏土礦物及全巖X射線衍射分析

通過對條湖組22口取心井的246塊樣品進(jìn)行肉眼觀察、鏡下鑒定以及掃描觀察，認(rèn)為條湖組凝灰?guī)r碎屑主要成分為晶屑和玻屑，含有一定量的有機(jī)質(zhì)碎屑，黏土礦物含量很少。掃描電鏡觀察以及能譜分析結(jié)果表明，晶屑主要為石英和長石，且長石類型主要為鈉長石，而鈉長石是中酸性斜長石的典型代表。在掃描電鏡下確定其元素主要為Si、O，其次是Al、Na、K、Mg、Fe，而Si、O、Al、Na、K是構(gòu)成石英和長石的主要元素。綜合分析確定條湖組凝灰?guī)r火山灰的性質(zhì)為中酸性。

2 條湖組凝灰?guī)r儲集層特征

條湖組凝灰?guī)r儲集層具有中高孔、特低滲的特點(diǎn)[7]，孔隙度主要分布在5%～25%，并且大部分大于15%，滲透率基本小于1×10-3μm2(圖1)。純玻屑凝灰?guī)r儲層的粒間孔在壓實(shí)過程中已大量損失，現(xiàn)今的高孔隙度主要源于凝灰?guī)r的脫?；痆8-11]，脫?；饔每梢钥闯墒且环N重結(jié)晶作用，是火山灰內(nèi)部原本疏松排列的分子、原子重新緊密排列，由玻璃質(zhì)重新結(jié)晶成細(xì)小的石英、長石等晶體的過程，也是一個由不穩(wěn)定組分向穩(wěn)定組分轉(zhuǎn)化的過程。經(jīng)過脫?；^程，凝灰?guī)r顆粒得到緊密排列，產(chǎn)生脫?；紫?。由于其形成的微孔隙小、數(shù)量較多，總體孔隙度較大。

借助于掃描電鏡、偏光顯微鏡、激光共聚焦顯微鏡、工業(yè)CT等手段分析，認(rèn)為研究區(qū)凝灰?guī)r致密儲層的孔隙類型分為原生孔隙、次生孔隙和裂縫三大類。原生儲集空間類型主要是火山灰(玻屑、晶屑、巖屑)粒間孔、晶屑內(nèi)溶孔。次生儲集空間類型主要有脫?；住⒕既芸?、巖屑溶孔、有機(jī)質(zhì)生烴殘留孔、蝕變礦物溶蝕孔、黏土礦物基質(zhì)孔。裂縫包括充填縫、半充填縫和溶蝕縫。

圖1 條二段凝灰?guī)r孔隙度和滲透率分布

裂縫的主要孔隙類型為脫?；?，數(shù)量非常多，占凝灰?guī)r各類孔隙含量的70%以上[12]。在實(shí)測的純玻屑凝灰?guī)r樣品中，孔隙度一般均在15%以上，脫?；a(chǎn)生的孔隙度約為10%，具有較強(qiáng)的增加孔隙度的能力。

3 脫?；子绊懸蛩?/h2>

研究區(qū)的凝灰?guī)r碎屑類型以玻屑為主，而玻屑的主要成分為玻璃質(zhì)，是一種極不穩(wěn)定組分，處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，因而火山玻璃總是趨向晶體方向轉(zhuǎn)化，即脫?；饔谩Ｃ摬；倪^程包括：玻璃質(zhì)的重結(jié)晶、溶解—沉淀、金屬離子的遷移轉(zhuǎn)化等地球化學(xué)作用，這一系列的作用過程中也伴隨著新礦物的產(chǎn)生和微孔隙的形成。

研究區(qū)條湖組凝灰?guī)r脫玻化產(chǎn)物主要是石英和長石晶體。陰極發(fā)光條件下，高溫石英(溫度高于573 ℃)呈藍(lán)紫色，中高溫石英(溫度為300～573 ℃)呈褐紅色，低溫石英和長石不發(fā)光(溫度低于300 ℃)，方解石呈橘紅色，長石發(fā)光多樣。玻屑凝灰?guī)r中的石英主要是低溫石英，形成于脫玻化過程中。

結(jié)合脫玻化形成機(jī)理及該區(qū)地質(zhì)條件，馬朗凹陷條湖組凝灰?guī)r脫玻化孔受到以下因素的影響。

(1) 酸性火山玻璃易于脫?；慕Y(jié)晶學(xué)的角度分析，酸性巖漿中SiO2含量高。與基性巖相比，酸性巖漿熔體中的Si-O四面體含量更高、共用氧角頂數(shù)增多、氧的有效靜電荷減少，對陽離子的吸引能力下降，這樣含有氧的Si-O、Al-O結(jié)構(gòu)更容易從原來的玻璃質(zhì)中脫離出來，形成石英、長石等礦物[13]。因此，中酸性火山玻璃更容易發(fā)生脫玻化。從馬56井2 142.5 m條湖組二段巖心樣品的鑄體薄片和掃描電鏡照片可以看出，中酸性凝灰?guī)r脫玻化作用所形成的微晶體多且顆粒較大，更容易產(chǎn)生脫?；祝纬捎欣膬?。

(2) 玻屑含量越高，脫?；纬傻目紫抖仍酱?。由于在火山灰物質(zhì)組分中，只有玻璃質(zhì)的成分才能發(fā)生脫?；饔?，因此，凝灰?guī)r中玻璃質(zhì)含量越高，脫?；瘽摿υ酱?。在相同的脫?；潭认?，單一質(zhì)量(體積)的玻璃質(zhì)向晶體轉(zhuǎn)化的程度相同，其所產(chǎn)生的脫?；紫兜牧渴且欢ǖ模绻骋粯悠分胁Ａз|(zhì)含量較高，所產(chǎn)生的脫?；妆绕渌麡悠犯?。因而，在相同的脫玻化程度下，玻屑含量越高，其脫?；纬傻拇紊紫兑苍蕉啵紫抖纫簿驮酱?。鏡下觀察結(jié)果表明，玻屑凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)粉細(xì)砂巖、凝灰熔巖的玻屑含量依次遞減，因而，在相同脫玻化程度下，形成的脫?；紫兑惨来螠p少。該觀察結(jié)果同實(shí)測的凝灰?guī)r孔隙度數(shù)據(jù)相符，玻屑凝灰?guī)r實(shí)測孔隙度一般為14%～23%，凝灰質(zhì)粉細(xì)砂巖孔隙度為10%～13%，而凝灰熔巖孔隙度則非常低，一般小于8%(表2)。

表2 玻屑凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)粉砂巖和凝灰熔巖實(shí)測巖心孔隙度

(3) 有機(jī)酸含量控制脫玻化速率。脫?；饔眠^程中產(chǎn)生許多硅酸鹽礦物，粒級細(xì)小，在酸性條件下，會與有機(jī)酸發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而溶解，被孔隙流體帶走，使整個脫?；磻?yīng)的化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動，促進(jìn)脫?；饔玫倪M(jìn)行。Aradóttir在實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)[14],以酸堿度作為單一變量的前提下，玄武巖玻璃質(zhì)在pH<7時，溶解速率會隨著pH值的降低迅速增加；當(dāng)pH>7時，玻璃質(zhì)溶解速率會隨著pH值增加緩慢增加，所以在酸性條件下，有利于脫?；饔玫倪M(jìn)行。

條湖組凝灰?guī)r含有一定量的有機(jī)質(zhì)，在埋藏過程中會產(chǎn)生一定量的有機(jī)酸，可以有效促進(jìn)脫?；^程的進(jìn)行。研究發(fā)現(xiàn)，凝灰?guī)r孔隙度大小與抽提后TOC的含量有一定的正相關(guān)關(guān)系，這是由于有機(jī)質(zhì)含量越高，所能生成的有機(jī)酸越多，pH值越低，玻璃質(zhì)的溶解速率越大，越有利于脫玻化作用的進(jìn)行。

4 脫?；着c含油氣性關(guān)系

馬朗凹陷條湖組凝灰?guī)r脫玻化孔受凝灰?guī)r的性質(zhì)、成分及有機(jī)酸影響；高孔儲層的主要貢獻(xiàn)者是脫?；祝瑫r從該區(qū)已鉆井分析研究發(fā)現(xiàn)孔隙度與含油性呈正相關(guān)關(guān)系。基于以上認(rèn)識，可以看出玻屑凝灰?guī)r分布區(qū)與儲層的含油氣性基本吻合(圖2)，說明落實(shí)玻屑凝灰?guī)r分布區(qū)能有效指導(dǎo)勘探潛力評價。由圖2可知，凝灰?guī)r致密油藏“甜點(diǎn)”區(qū)主要集中在馬朗凹陷中北部，是下一步勘探的有利區(qū)帶。

圖2 三塘湖盆地條湖組玻屑凝灰?guī)r與油藏分布

5 結(jié) 論

(1) 馬朗凹陷條湖組凝灰?guī)r儲集層的脫?；资茉搮^(qū)凝灰?guī)r性質(zhì)、玻屑含量及有機(jī)酸含量共同影響，形成了獨(dú)特的中高孔、特低滲儲層。

(2) 該區(qū)儲集層巖性為中酸性凝灰?guī)r，其內(nèi)部酸性火山玻璃易于脫?；纬傻奈⒕w多而且顆粒也比較大；中酸性凝灰?guī)r中玻屑含量較高，脫?；纬傻拇紊紫遁^多，孔隙度也較大；條湖組凝灰?guī)r含有一定量的有機(jī)質(zhì)，在埋藏過程中可產(chǎn)生一定量的有機(jī)酸，發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而溶解，被孔隙流體帶走，使整個脫?；磻?yīng)的化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動，促進(jìn)脫?；饔玫倪M(jìn)行。

(3) 綜合凝灰?guī)r厚度、流體含油性、有效孔隙度等參數(shù)，結(jié)合凝灰?guī)r脫?；绊懸蛩?，認(rèn)為凝灰?guī)r致密油藏“甜點(diǎn)”區(qū)主要集中在馬朗凹陷中北部，是下一步勘探的有利區(qū)帶。

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