春風(fēng)油田石炭系火山巖油氣層綜合判識(shí)研究

莊圓 楊鳳麗

摘 ?要：火山巖油氣藏是一種特殊類型油氣藏，受巖性、巖相、儲(chǔ)集空間類型等因素影響較大。常規(guī)測(cè)井僅能對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行評(píng)價(jià)，錄井僅能對(duì)巖性及油氣顯示進(jìn)行評(píng)價(jià)。利用測(cè)錄井資料無法快速判識(shí)油氣層現(xiàn)狀，制約了現(xiàn)場(chǎng)完井方式及試油方案的及時(shí)決策，并影響鉆井周期、成本及對(duì)區(qū)塊的潛力評(píng)價(jià)。通過巖心描述、鏡下薄片儲(chǔ)集空間及含油性觀察，結(jié)合測(cè)井解釋和試油結(jié)果，總結(jié)了春風(fēng)油田石炭系火山巖油藏巖石類型及含油性特征;火山巖儲(chǔ)集空間類型、影響因素、識(shí)別方法及物性有效性;孔隙、裂縫等儲(chǔ)集空間有效性電性識(shí)別方法;建立了春風(fēng)油田石炭系油氣層綜合判識(shí)準(zhǔn)則。本次研究可快速對(duì)該區(qū)石炭系完鉆探井進(jìn)行油氣層綜合判識(shí)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)完井方式?jīng)Q策，提高勘探效益。

關(guān)鍵詞：春風(fēng)油田;石炭系;火山巖;油氣層;綜合判識(shí)

火山巖油氣藏是以具儲(chǔ)集空間的火山巖為油氣儲(chǔ)集體的一種特殊類型油氣藏，是一種非常復(fù)雜的隱蔽式油氣藏，其巖體分布形式繁多，儲(chǔ)集體非均質(zhì)性嚴(yán)重，含油性錯(cuò)綜復(fù)雜[1-4]。準(zhǔn)噶爾盆地西緣春風(fēng)油田石炭系火山巖油藏，是近年勘探成果的重大突破，累計(jì)控制石油地質(zhì)儲(chǔ)量6 109×104t，展示出極好的勘探前景[5]。該區(qū)石炭系火山巖油藏為新發(fā)現(xiàn)油藏，研究程度低，存在著巖性巖相多樣、儲(chǔ)層橫縱向變化大、非均質(zhì)性強(qiáng)、影響儲(chǔ)層發(fā)育因素多及含油氣復(fù)雜等諸多問題，因此，油氣層現(xiàn)場(chǎng)判識(shí)較困難。通常復(fù)雜巖性測(cè)井資料僅能對(duì)火山巖進(jìn)行儲(chǔ)層評(píng)價(jià)，對(duì)是否為油氣層難以準(zhǔn)確判識(shí)[6]，直接影響鉆井現(xiàn)場(chǎng)是否下油層套管、是否進(jìn)行完井試油等完井工程方案的決策，并影響鉆井成本、鉆井周期及鉆探成效，制約了油氣勘探進(jìn)展。

本文據(jù)大量鉆井巖心及薄片、錄井、測(cè)井及試油資料，梳理該區(qū)鉆遇的火山巖巖石類型、儲(chǔ)集空間類型及含油性特征，結(jié)合完井試油結(jié)果，總結(jié)該區(qū)火山巖油氣層巖性、儲(chǔ)集空間及電性等特征，建立油氣層綜合判識(shí)準(zhǔn)則，對(duì)火山巖儲(chǔ)層含油氣性評(píng)價(jià)、現(xiàn)場(chǎng)完井方式及試油方案決策提供了可靠依據(jù)。

1 ?油氣藏基本特征

春風(fēng)油田所在車排子凸起屬準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起的次一級(jí)構(gòu)造單元，東部以紅車斷裂帶為界與昌吉凹陷相接，南部為四棵樹凹陷，西部及西北部為扎伊爾山，北部與克-夏斷褶帶相接。石炭系頂面遭強(qiáng)烈剝蝕，總體呈西北高、東南低的單斜形態(tài)。內(nèi)部被多條NS向、EW向斷裂切割，形成眾多復(fù)雜斷塊構(gòu)造。準(zhǔn)噶爾盆地西緣石炭系劃分為下石炭統(tǒng)和上石炭統(tǒng)，春風(fēng)油田石炭系自上而下劃分為希貝庫拉斯組、包古圖組和太勒古拉組。

該區(qū)火山巖油藏類型為斷塊油藏，各斷塊具獨(dú)立油水系統(tǒng)?；鹕綆r含油性受斷裂帶控制，油藏儲(chǔ)集空間主要為斷層活動(dòng)形成的次級(jí)裂縫，遠(yuǎn)離斷層含油性明顯變差?；鹕綆r含油性還受不整合面風(fēng)化淋濾作用控制，離石炭系頂面距離越遠(yuǎn)含油性越差。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，石炭系頂部400 m內(nèi)儲(chǔ)層物性普遍較好，平均孔隙度10%，平均滲透率25×10-3 μm2，隨距離石炭系頂面距離變大，儲(chǔ)層物性逐漸變差。該區(qū)火山巖油藏原油物性差別較大，20℃原油密度為0.926 4～0.966 5 t/m3，50℃粘度為149～8 968 mPa·s，含硫0.05%～0.2%，屬低含硫重質(zhì)稠油。不同斷塊原油物性略有差異，從東向西逐漸變稠。

該區(qū)火山巖油藏地層壓力為9.02～11.2 MPa，壓力系數(shù)0.96～1.09，油層中部溫度33℃～41℃，地溫梯度1.78℃/100 m～2.92℃/100 m，為常壓低溫含油系統(tǒng)。

2 ?火山巖油氣層綜合判識(shí)

2.1 ?巖性識(shí)別及含油氣性判識(shí)

不同類型和成因的火山巖具不同的儲(chǔ)滲特征，含油氣性能差別較大，因此，巖性識(shí)別是火山巖油藏評(píng)價(jià)的前提和基礎(chǔ)。該區(qū)火山巖巖性識(shí)別形成一套較完善的方法和技術(shù)，主要有巖心（巖屑）及薄片識(shí)別、地球化學(xué)、成像測(cè)井和重磁震等方法[7]。區(qū)域上火山巖識(shí)別主要是利用地震及重磁方法，區(qū)帶上巖性識(shí)別主要據(jù)鉆井巖心資料確定巖性亞類，并結(jié)合薄片巖礦鑒定確定巖性。如鉆井取心進(jìn)尺少，成本高，則需采用測(cè)井方法及地球化學(xué)方法等進(jìn)行補(bǔ)充[8]?；鹕綆r巖石類型復(fù)雜，考慮到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用性及測(cè)井識(shí)別精度，將本區(qū)火山巖巖性劃分為3大亞類：火山熔巖亞類、火山碎屑巖亞類、沉積巖亞類（圖1）[9-10]?；鹕饺蹘r亞類主要為安山巖、玄武巖;火山碎屑巖亞類主要為火山角礫巖和凝灰?guī)r;沉積巖亞類主要為凝灰質(zhì)粉砂巖和凝灰質(zhì)泥巖。

據(jù)巖心、巖屑及薄片資料，對(duì)火山巖進(jìn)行系統(tǒng)的巖性識(shí)別及劃分，該區(qū)主要發(fā)育安山巖和凝灰?guī)r，次為火山角礫巖和玄武巖。從含油性與巖性關(guān)系看，安山巖含油性最好，次為凝灰?guī)r和火山角礫巖。油層段火山巖巖屑錄井顯示級(jí)別多為油斑級(jí)及以上，錄井顯示級(jí)別可作為判識(shí)油氣層的一個(gè)重要因素，特別對(duì)稠油油藏參考價(jià)值更大。綜上認(rèn)為，該區(qū)安山巖、凝灰?guī)r和火山角礫巖等3種火山巖巖性易于形成油氣藏，是否為這幾種巖性是現(xiàn)場(chǎng)判識(shí)油氣層的一個(gè)重要依據(jù)。

2.2 ?儲(chǔ)集空間識(shí)別和有效物 ? ? ? ? ?性判識(shí)

2.2.1 ?儲(chǔ)集空間類型及特點(diǎn)

綜合巖心、薄片和測(cè)井等資料，本區(qū)火山巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間主要包括角礫間或晶間孔隙、溶蝕孔隙和裂縫。該區(qū)火山角礫巖、安山巖、玄武巖和凝灰?guī)r均具較好的儲(chǔ)集性能，不同巖性發(fā)育的儲(chǔ)集空間類型和組合特征略有差異[11-13]?；鹕浇堑[巖主要發(fā)育角礫間孔、角礫內(nèi)斑晶溶孔、角礫內(nèi)殘余氣孔及裂縫等;安山巖、玄武巖等火山熔巖發(fā)育斑晶溶孔、礦物溶孔及裂縫等;凝灰?guī)r發(fā)育角礫間殘余孔、溶蝕縫及裂縫等（圖2）。

綜合該區(qū)巖心及薄片資料，區(qū)內(nèi)火山巖以發(fā)育裂縫-孔隙型雙重介質(zhì)儲(chǔ)層為主。該類儲(chǔ)層孔隙以溶蝕孔隙為主，另有粒（礫）間孔、晶間孔和微孔等。孔隙間主要由裂縫溝通，也有部分孔隙喉道，形成孔隙儲(chǔ)集、裂縫滲透的儲(chǔ)滲配置關(guān)系。

2.2.2 ?儲(chǔ)集空間影響因素及判識(shí)方法

春風(fēng)油田石炭系火山巖儲(chǔ)集層發(fā)育受巖相、斷層和不整合面等因素控制，火山巖巖性、巖相決定原生孔隙和裂縫的大小和數(shù)量，并影響次生孔隙和裂縫的發(fā)育程度[14]。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)儲(chǔ)層的控制作用明顯，斷層附近構(gòu)造縫大量發(fā)育，大大改善火山巖儲(chǔ)集性能，長(zhǎng)期風(fēng)化淋濾作用使石炭系頂部不整合面附近溶蝕孔、溶蝕縫發(fā)育。春風(fēng)油田火山巖油氣藏主要分布于不整合面下部約400 m處，說明風(fēng)化淋濾作用對(duì)火山巖儲(chǔ)集性能有較好的改善。

本區(qū)火山巖儲(chǔ)層含油性主要與裂縫發(fā)育程度有關(guān)，裂縫-孔隙發(fā)育層段顯示儲(chǔ)層含油性好，裂縫不發(fā)育層段不含油或含油性差。通過熒光薄片觀察，油氣主要分布在裂縫溝通的溶蝕孔隙及裂縫面內(nèi)（圖3）。說明本區(qū)火山巖儲(chǔ)層含油性主要受裂縫控制，裂縫一方面對(duì)儲(chǔ)集物性有重要改善作用，另一方面對(duì)油氣運(yùn)移成藏起重要的輸導(dǎo)作用。因此，裂縫發(fā)育程度及產(chǎn)狀決定了地層滲透性和含油性的好壞，裂縫-孔隙型儲(chǔ)層是最有利的含油層段。除常規(guī)巖心描述、鑄體薄片觀察外，還可利用多種技術(shù)方法對(duì)儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型進(jìn)行判識(shí)。電成像測(cè)井（FMI）通過可視化圖像能直觀反映井壁四周巖石地質(zhì)現(xiàn)象，有效識(shí)別地層裂縫、溶蝕孔洞、氣孔發(fā)育情況及分布特征。核磁共振測(cè)井可對(duì)井下地層進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，獲得孔隙喉道分布和孔隙尺寸，能快速評(píng)價(jià)儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能。

2.2.3 ?儲(chǔ)集物性有效性判識(shí)

本區(qū)火山巖常規(guī)物性分析樣品統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，油層物性平面上略有差別，孔隙度主要集中在4%～16%，平均12.6%。為獲取該區(qū)油層物性下限，選取工區(qū)內(nèi)有代表性樣品，以有效含油級(jí)別（油斑級(jí)）作為正累計(jì)，非有效含油級(jí)別（油斑以下）作為逆累計(jì)，對(duì)取心井油層和干層物性分析樣品進(jìn)行累計(jì)頻率統(tǒng)計(jì)。通過對(duì)449個(gè)孔隙度及滲透率樣本進(jìn)行正、逆累積經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，確定本區(qū)有效儲(chǔ)層孔隙度下限為7.0%，滲透率下限為0.1×10-3 μm2。據(jù)巖心、薄片資料，結(jié)合成像測(cè)井、核磁測(cè)井資料，可較好判識(shí)儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能及含油氣性。認(rèn)為巖心分析孔隙度大于7%、滲透率大于0.1×10-3 μm2的火山巖儲(chǔ)層為有效儲(chǔ)層，結(jié)合巖屑錄井及熒光薄片資料，可準(zhǔn)確判識(shí)儲(chǔ)層含油氣性。

2.3 ?利用電性資料對(duì)油氣層的判識(shí)

火山巖地層巖性致密，電阻率高于沉積巖地層，巖性成分復(fù)雜，結(jié)構(gòu)、構(gòu)造差異大。受儲(chǔ)層孔隙空間和孔隙結(jié)構(gòu)影響，電阻率變化范圍大，一般幾十至幾百Ω·m，孔隙度越大、滲透性越好，電阻率則越低。

2.3.1 ?孔隙型儲(chǔ)層有效性判識(shí)

孔隙型儲(chǔ)層孔隙有效性分析，可利用常規(guī)測(cè)井與核磁測(cè)井相結(jié)合的方法進(jìn)行分析評(píng)價(jià)[15-16]。火山巖基質(zhì)孔隙空間主要以氣孔、溶蝕孔、微裂縫為主，碎屑粒間孔極少見。密度測(cè)井對(duì)孔隙度變化敏感性好，線性范圍大，各尺寸孔隙度均能反映。聲波時(shí)差測(cè)井骨架時(shí)差變化不大，僅反映均質(zhì)孔隙，對(duì)各向異性大尺度孔隙反映不敏感。有效火山巖儲(chǔ)層，通常大尺寸氣孔、溶孔發(fā)育，聲波測(cè)井計(jì)算孔隙度通常偏低。因此，可用密度孔隙度減去聲波孔隙度反映孔隙直徑相對(duì)較大的孔隙空間的孔隙度，大孔隙越發(fā)育，儲(chǔ)層孔隙有效性越好。

核磁測(cè)井以氫核與外加磁場(chǎng)的相互作用為基礎(chǔ)，只對(duì)氫核產(chǎn)生的核磁信號(hào)進(jìn)行觀測(cè)。由于固體與流體中氫核的核磁共振弛豫性質(zhì)存在明顯差異，核磁測(cè)井信號(hào)直接來自地層孔隙中的流體，提供的觀測(cè)結(jié)果幾乎不受巖石礦物骨架成分影響。核磁橫向弛豫時(shí)間T2和縱向弛豫時(shí)間T1為核磁測(cè)井解釋和應(yīng)用提供主要信息。弛豫時(shí)間取決于孔徑大小分布，大孔徑使弛豫時(shí)間變長(zhǎng)，小孔徑使弛豫時(shí)間變短，因此，弛豫時(shí)間是孔徑大小分布的度量。

2.3.2 ?裂縫型儲(chǔ)層有效性判識(shí)

該區(qū)裂縫型儲(chǔ)層具以下測(cè)井響應(yīng)特征（圖4）[17-18]：①雙側(cè)向電阻率。呈高阻背景下的低電阻率特征，一般低角度裂縫雙側(cè)向?yàn)樨?fù)幅度差，高角度縫為正幅度差;②微電阻率。在極板接觸裂縫時(shí)數(shù)值會(huì)明顯降低，呈顯著的低阻尖峰;③三孔隙度。密度值顯著降低，中子值增大，聲波時(shí)差對(duì)應(yīng)高角度裂縫響應(yīng)特征不明顯，但對(duì)低角度裂縫，聲波時(shí)差具增大特征;④電成像。圖像上為低阻暗色正弦條紋。

2.3.3 ?油氣層電性綜合判識(shí)

據(jù)確定的有效儲(chǔ)層孔隙度下限7.0%及建立的孔隙度與三孔隙度測(cè)井間的交會(huì)圖，判識(shí)油氣層聲波時(shí)差下限為61 μs/ft，巖性密度小于2.62 g/cm3，補(bǔ)償中子下限為14%，深側(cè)向電阻率大于10 Ω.m，含水飽和度小于50%，分區(qū)塊建立春風(fēng)油田火山巖儲(chǔ)層電阻率-孔隙度交會(huì)圖油氣層識(shí)別圖版，指導(dǎo)春風(fēng)油田火山巖油氣層判識(shí)。

3 ?應(yīng)用效果

通過對(duì)春風(fēng)油田石炭系火山巖巖性識(shí)別及錄井含油級(jí)別分析、儲(chǔ)集空間類型判識(shí)和有效性分析、儲(chǔ)層多種電性特征綜合分析，總結(jié)石炭系火山巖油氣層綜合判識(shí)準(zhǔn)則[19]，并對(duì)該區(qū)完鉆的排673、排66等6口井進(jìn)行油氣層綜合判識(shí)（表1），與完井試油結(jié)果進(jìn)行核對(duì)，吻合性較好，證實(shí)該套綜合判識(shí)方法適合該區(qū)石炭系油氣層快速判識(shí)，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

4 ?結(jié)論

（1） 該區(qū)主要發(fā)育火山熔巖、火山碎屑巖、沉積巖等3大亞類，火山熔巖亞類安山巖、火山碎屑巖亞類火山角礫巖和凝灰?guī)r等巖性易于成藏，是該區(qū)火山巖勘探的重點(diǎn)巖石類型。

（2） 火山巖儲(chǔ)集空間主要為溶蝕孔洞和裂縫，儲(chǔ)集性能受巖性、斷層和不整合面等因素控制，不整合面及斷裂帶附近孔洞及裂縫發(fā)育，儲(chǔ)集空間好，有利于油氣聚集成藏?？锥春土芽p發(fā)育井段，如錄井見氣測(cè)異?；蛴桶呒?jí)以上油氣顯示，且未見明顯水浸特征，則可判識(shí)為油層。

（3） 火山巖油層在常規(guī)測(cè)井曲線上主要具低電阻率、高聲波時(shí)差特點(diǎn)，F(xiàn)MI成像測(cè)井圖上顯示裂縫或溶蝕孔洞發(fā)育，核磁測(cè)井上，油層T2譜分布范圍比水層窄，譜峰幅度明顯大于干層，無或弱的差譜信號(hào)顯示，移譜上T2譜右邊界表現(xiàn)為前移趨勢(shì)。

綜上，據(jù)火山巖油氣層判識(shí)準(zhǔn)則，對(duì)該區(qū)完鉆的探井進(jìn)行快速評(píng)價(jià)，為完井方式及試油方案的及時(shí)決策提供了可靠依據(jù)，縮短了鉆井周期，降低了鉆井成本，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用成效顯著。

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Abstract：Volcanic reservoir is a kind of special type petroleum reservoir，which is influenced by lithology，petrofacies and reservoir space type.Conventional logging only evaluate the reservoir，logging just evaluate the lithology and shows，so it hardly distinguishes the hydrocarbon reservoir status rapidly， restricts the decision of spot completion method and formation testing progect，and influences drilling period，cost and potential evaluation to the block.Based on the core description，the observe of microscopically slice’ s reservoir space and oiliness，combined with well logging interpretation and formation testing result，summarize the rock type and oiliness of Carboniferous Volcanic rock reservoir in Chunfeng oil field，establish the synthesize distinguish criterion of Carboniferous hydrocarbon reservoir.This research can distinguish the reservoir rapidly，direct the spot completion method decision，improve the exploration benefit.

Keywords：Chunfeng oil field;Carboniferous;Volcanic rock;Hydrocarbon reservoir;Synthesize distinguish