斷塊型沉火山碎屑巖致密氣藏有效儲(chǔ)層控制因素及分布規(guī)律
——以松遼盆地南部王府氣田白堊系沙河子組為例

曾凡成，張昌民，李忠誠(chéng)，張國(guó)一，張 馳,3，王擁軍，孫文鐵，鄧慶杰

(1.長(zhǎng)江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 434100； 2.中國(guó)石油 吉林油田公司 勘探開發(fā)研究院，吉林 松原 138000；3.中國(guó)石油 吉林油田公司 長(zhǎng)春采油廠，吉林 長(zhǎng)春 130000； 4.中國(guó)石油 勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

隨著油氣資源劣質(zhì)化程度加深，致密油氣研究及開發(fā)日益重要。國(guó)內(nèi)各大油氣區(qū)順應(yīng)發(fā)展趨勢(shì)，均開展了大量的致密油氣研究工作，也投入了大量的勘探開發(fā)實(shí)物工作量[1-9]。沉火山碎屑巖是一種特殊的復(fù)雜巖性儲(chǔ)層，國(guó)內(nèi)外許多盆地都發(fā)現(xiàn)了沉火山碎屑巖油氣藏，如美國(guó)Middle Park、新西蘭Northern Taranaki、土耳其East Anatolia等盆地[10-12]，國(guó)內(nèi)的渤海灣、海拉爾、二連等盆地[13-15]，這些盆地的沉火山碎屑巖油氣藏具有較好的儲(chǔ)滲性能和油水(或氣水)關(guān)系，作為常規(guī)油氣資源都取得了較好的勘探開發(fā)效果，但沉火山碎屑巖致密氣作為一種特殊的致密氣藏，目前在國(guó)內(nèi)外的研究程度和勘探開發(fā)程度均比較低。

松遼盆地深層屬于特殊的內(nèi)陸型斷陷湖盆，發(fā)育各種類型致密氣資源，其中沉火山碎屑巖氣藏普遍發(fā)育。已有重大發(fā)現(xiàn)并投入評(píng)價(jià)開發(fā)的英臺(tái)斷陷和王府?dāng)嘞莅l(fā)育典型的扇三角洲或深湖-半深湖再搬運(yùn)成因的沉火山碎屑巖氣藏[16]。其儲(chǔ)層成因、巖石特征與國(guó)內(nèi)外其它沉火山碎屑巖油氣藏具有一定的相似性，但氣藏分布受斷陷湖盆斷塊控制、儲(chǔ)層巖石致密、儲(chǔ)滲性能差、氣水關(guān)系極其復(fù)雜，具有典型的斷陷湖盆斷塊控制的致密氣特征。由于兼具斷塊、沉火山碎屑巖、致密氣藏的復(fù)雜性，難以借鑒其它類型致密氣的研究成果和勘探開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，在沒(méi)有搞清有效儲(chǔ)層成因和發(fā)育控制因素的情況下，氣藏勘探開發(fā)部署及分層系精細(xì)開發(fā)難度極大。

本文針對(duì)松遼盆地王府?dāng)嘞莩粱鹕剿樾紟r致密氣藏的研究和評(píng)價(jià)現(xiàn)狀，擬通過(guò)分析氣田斷塊成因和沉火山碎屑巖儲(chǔ)層特征，揭示氣藏源儲(chǔ)關(guān)系、層間及層內(nèi)非均質(zhì)和微觀成巖作用等對(duì)有效儲(chǔ)層的影響機(jī)制，明確有效儲(chǔ)層發(fā)育主控因素，揭示有效儲(chǔ)層分布規(guī)律。

1 地質(zhì)背景及斷塊特征

王府氣田位于松遼盆地東部斷陷帶南部(圖1a)。氣田從下至上依次發(fā)育下白堊統(tǒng)火石嶺組和沙河子組、營(yíng)城組、登婁庫(kù)組及泉頭組；其中下白堊統(tǒng)沙河子組為斷陷鼎盛時(shí)期，由于盆地快速沉降，水體快速變深，早期火山巖在風(fēng)化作用下轉(zhuǎn)而成為沉積物質(zhì)重要來(lái)源，加上新噴出火山物質(zhì)的不斷加入，沉積了一套深湖-半深湖相背景下的扇三角洲、火山沉積相地層，與下伏地層呈不整合-整合接觸(圖1b)，埋深2 100～2 700 m，厚度400～500 m[17-25]。

王府?dāng)嘞菰谏澈幼咏M沉積時(shí)期受燕山運(yùn)動(dòng)第Ⅱ、Ⅲ幕影響，強(qiáng)烈的隆起作用造成區(qū)域性拉張破裂，派生出一系列北北西走向的張性斷裂，形成東斷西超的箕狀斷陷構(gòu)造格局；斷陷內(nèi)發(fā)育數(shù)量眾多的活動(dòng)性斷塊，形成斷層-巖性圈閉，斷塊的坡度大小和面積控制了沉積相分布，斷塊與烴源巖源的時(shí)空配置關(guān)系則控制了油氣成藏。沙河子組構(gòu)造整體表現(xiàn)為北西低南東高，被近南北向斷層復(fù)雜化，形成壘塹相間的構(gòu)造形態(tài)，發(fā)育多個(gè)斷鼻、斷塊圈閉，構(gòu)造幅度10～50 m(圖1c)。重點(diǎn)氣區(qū)城深6井區(qū)發(fā)育3條東、西傾向的正斷層，延伸長(zhǎng)度4.1～10.9 km、斷距10～150 m。

2 致密氣儲(chǔ)層特征

2.1 沉火山碎屑巖致密氣儲(chǔ)層的特殊性

沉火山碎屑巖特殊的形成機(jī)制導(dǎo)致其致密儲(chǔ)層不同于致密碎屑巖和致密火山熔巖[26-34](表1)。巖石類型包括沉凝灰?guī)r和沉火山角礫巖，巖石成分也同時(shí)具有沉積巖和火山巖的成分特征。沉火山碎屑巖儲(chǔ)層致密化成因復(fù)雜，既有火山成因破壞作用的影響，如弱揮發(fā)分逸散、強(qiáng)焊接、緩慢結(jié)晶、弱溶蝕，也有再搬運(yùn)沉積破壞作用的影響，如壓實(shí)作用、膠結(jié)作用等。同時(shí)，復(fù)雜巖性特征也是致密化重要成因，如泥質(zhì)充填、弱抗壓實(shí)性等。沉火山碎屑巖原生孔縫發(fā)育程度低，儲(chǔ)集空間以沉積巖的粒間(內(nèi))溶孔和火山巖的脫?；⒖住堄鄽饪?、微裂縫為主，孔-喉-縫組合關(guān)系復(fù)雜，喉道發(fā)育微細(xì)孔隙縮小型和微裂縫型兩種，孔喉分選性和連通性極差。因此在相同條件下，沉火山碎屑巖比沉積巖和火山巖更為致密，其孔隙度多小于10%，而基質(zhì)滲透率多小于0.1×10-3μm2。

表1 王府?dāng)嘞莩粱鹕剿樾紟r與其他類型致密儲(chǔ)層特征對(duì)比Table 1 Characteristic comparison of sedimentary pyroclastic rocks with other types of tight reservoirs in the Wangfu Fault Depression

2.2 沉火山碎屑巖儲(chǔ)層特征

研究區(qū)沉火山碎屑巖形成于斷陷湖盆火山活動(dòng)時(shí)期，在湖盆快速沉降下，大量火山物質(zhì)的加入使得儲(chǔ)層分選差、粘土礦物含量高，儲(chǔ)層抗壓實(shí)能力弱并受強(qiáng)膠結(jié)成巖影響，巖石致密。根據(jù)3口井鉆井取心及10口井井壁取心資料，開展了薄片鑒定、掃描電鏡、XRD全巖測(cè)試、物性、壓汞、核磁等多項(xiàng)分析化驗(yàn)項(xiàng)目，分析化驗(yàn)樣品2 065塊，在此基礎(chǔ)上開展儲(chǔ)層特征研究。

2.2.1 儲(chǔ)層巖性特征

取心井資料及大量薄片分析表明，沉火山碎屑巖中火山碎屑物質(zhì)占比50%～90%，正常沉積碎屑物占比小于50%，根據(jù)碎屑大小可劃分為沉集塊巖(粒徑>64 mm)、沉火山角礫巖(粒徑介于2～64 mm)、沉凝灰?guī)r(粒徑小于2 mm)3種[35]，研究區(qū)以灰色安山質(zhì)沉火山角礫巖為主，角礫呈次棱角狀-次圓狀，顆粒定向性不明顯、分選差、顆粒支撐-雜基支撐，雜基多為粗顆粒的凝灰，應(yīng)為近距離搬運(yùn)和快速堆積的產(chǎn)物。

礦物成分主要為石英(18.15%～30.18%，平均25.01%)、鉀長(zhǎng)石(9.05%～15.98%，平均11.83%)、鈉長(zhǎng)石(28.55%～43.25%，平均35.17%)為主，粘土礦物含量高(15.05%～34.25%，平均26.28%)，主要由綠泥石(23%～100%)、伊/蒙混層(50%～65.5%)、伊利石(6%～11.5%)組成(表2)。

表2 王府?dāng)嘞萆澈幼咏M沉火山碎屑巖全巖礦物及粘土礦物成分分析Table 2 Statistics of whole rock mineral analysis and clay mineral composition analysis of sedimentary pyroclastic rocks in the Shahezi Formation,Wangfu Fault Depression

2.2.2 儲(chǔ)集空間類型

通過(guò)巖心宏觀描述和鑄體薄片鏡下鑒定，沉火山角礫巖普遍發(fā)生碳酸鹽交代作用，常見安山巖巖屑綠泥石化、斑晶綠泥石化及凝灰?guī)r巖屑脫?；⒖紫?，少見溶蝕孔、安山巖杏仁微孔隙、流紋巖巖屑脫玻化微孔隙、凝灰?guī)r角礫脫玻化微孔隙、少量微裂隙(圖2)。前人針對(duì)該區(qū)此類儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型做過(guò)詳細(xì)研究[36]，本次不再?gòu)?fù)述。

圖2 王府?dāng)嘞莩巧?井沙河子組沉火山碎屑巖典型巖心照片及鏡下薄片F(xiàn)ig.2 Images showing the typical cores and thin sections of sedimentary pyroclastic rocks in the Shahezi Formation of Well CS 6,Wangfu Fault Depressiona.沉火山角礫巖，埋深2 522.7m；b.沉火山角礫巖，埋深2 524.1 m；c.灰色安山質(zhì)沉火山角礫巖，發(fā)育粒間孔(RIP)、斑晶綠泥石化微孔隙(IP)、碳酸鹽交代晶間微孔、溶蝕孔(DP)，埋深2 522.85 m，10(+)；d.灰色安山質(zhì)沉火山角礫巖，發(fā)育粒間孔(RIP)、凝灰?guī)r巖屑脫玻化微孔隙，埋深2 522.85 m，10(+)；e.灰色安山質(zhì)沉火山角礫巖，見粒間孔(RIP)及安山巖杏仁內(nèi)微孔隙，埋深2 523.50 m，10(+)；f.灰色安山質(zhì)沉火山角礫巖，發(fā)育粒間孔(RIP)及流紋巖巖屑脫?；⒖紫叮裆? 523.50 m，10(+)；g.灰色安山質(zhì)沉火山角礫巖，發(fā)育粒間孔(RIP)及凝灰?guī)r角礫脫?；⒖紫叮裆? 526.75 m，10(+)；h.灰色安山質(zhì)沉火山角礫巖，埋深2 527.75 m，10(+)；i.灰色安山質(zhì)沉火山角礫巖，發(fā)育微裂隙(IF)及粒 間孔(RIP)，埋深2 528.93 m，4(+)；j.灰色安山質(zhì)沉火山角礫巖，埋深2 529.95 m，4(+)

2.2.3 儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)壓汞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，沉火山碎屑巖以微細(xì)孔喉為主，孔喉呈多峰態(tài)分布特征，儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，孔喉直徑分布于0.04～13.2 μm，平均1.73 μm，最大孔喉半徑平均0.71 μm，中值半徑平均0.007 μm；排驅(qū)壓力0.52～9.31 MPa，平均2.84 MPa；中值壓力4.6～112 MPa，平均33.7 MPa；最大進(jìn)汞飽和度25%～72%，平均48%。根據(jù)壓汞曲線反應(yīng)特征將儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3種類型[37-40](圖3)，沉火山碎屑巖儲(chǔ)層以Ⅱ、Ⅲ型孔隙結(jié)構(gòu)為主，分別占比33.3%、66.7%。

圖3 王府?dāng)嘞萆澈幼咏M沉火山碎屑巖壓汞曲線形態(tài)分類Fig.3 Classification of mercury pressure curves of sedimentary pyroclastic rocks in the Shahezi Formation,Wangfu Fault Depression

Ⅱ型孔隙結(jié)構(gòu)：毛細(xì)壓力曲線形態(tài)表現(xiàn)為近45°直線，不發(fā)育平臺(tái)段，表明歪度、分選中等；孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)表現(xiàn)為排驅(qū)壓力較高(1～7.5 MPa)、汞飽和度中值壓力較高(1～10 MPa)、最大汞飽和度值較低的特點(diǎn)；儲(chǔ)集空間以溶蝕孔、晶間孔、粒間孔為主，裂縫較發(fā)育，孔縫組合模式較多，儲(chǔ)滲能力中等；儲(chǔ)層有效性中等，氣井中產(chǎn)但穩(wěn)產(chǎn)能力差。

Ⅲ型孔隙結(jié)構(gòu)：毛管壓力曲線形態(tài)向右上靠攏，凹向左下，無(wú)平臺(tái)段發(fā)育，表明歪度極細(xì)，分選差；孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)表現(xiàn)為排驅(qū)壓力高(>7.5 MPa)、汞飽和度中值壓力高(>105 MPa)、最大汞飽和度值低的特點(diǎn)；儲(chǔ)集空間以微孔、粒內(nèi)孔、基質(zhì)溶孔、粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔為主，裂縫不發(fā)育，孔縫組合模式單一，儲(chǔ)滲能力差；儲(chǔ)層有效性差，氣井低產(chǎn)基本無(wú)穩(wěn)產(chǎn)能力。

2.2.4 儲(chǔ)層物性特征

王府氣田沉火山碎屑巖在覆壓條件下的物性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明，儲(chǔ)層有效孔隙度主要分布于3%～10%，平均6.5%；儲(chǔ)層滲透率主要分布于(0.001～0.5)×10-3μm2，平均滲透率為0.1×10-3μm2，屬于典型的致密儲(chǔ)層(圖4)。

圖4 王府?dāng)嘞萆澈幼咏M沉火山碎屑巖物性分布柱狀圖Fig.4 Histograms showing the distribution of physical properties of sedimentary pyroclastic rocks in the Shahezi Formation,Wangfu Fault Depressiona.孔隙度；b.滲透率

2.2.5 儲(chǔ)層有效性及有效儲(chǔ)層特征

有效儲(chǔ)層是指具有連通孔隙，允許油氣在其中儲(chǔ)存和滲濾的巖層，一般是在低孔隙度、低滲透率背景下物性相對(duì)優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層[41]。從生產(chǎn)角度考慮，有學(xué)者定義在現(xiàn)有工藝技術(shù)條件下能夠采出具有工業(yè)價(jià)值產(chǎn)液量(烴類或與烴類同體積的水)的儲(chǔ)集層為有效儲(chǔ)層[42]。以上兩方面綜合考慮，可以更加準(zhǔn)確定義有效儲(chǔ)層。

根據(jù)研究區(qū)氣藏的資料采集情況，以試氣、試采產(chǎn)能為約束，綜合應(yīng)用巖石物理實(shí)驗(yàn)和測(cè)井資料，采用經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和動(dòng)態(tài)產(chǎn)能約束方法，建立沉火山碎屑巖有效儲(chǔ)層下限標(biāo)準(zhǔn)。如圖5所示，以儲(chǔ)能損失5%為條件[43]，結(jié)合試氣、試采井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)約束法，確定沙河子組沉火山碎屑巖儲(chǔ)層有效儲(chǔ)層基質(zhì)孔隙度下限為4%、基質(zhì)滲透率下限為0.01×10-3μm2。

圖5 兩種方法確定王府?dāng)嘞萆澈幼咏M沉火山碎屑巖有效儲(chǔ)層物性下限Fig.5 Two methods used to determine the lower limit of physical properties of effective reservoirs in sedimentary pyroclastic rocks in the Shahezi Formation,Wangfu Fault Depressiona.基于儲(chǔ)能累積頻率法；b.基于生產(chǎn)動(dòng)態(tài)約束法

3 有效儲(chǔ)層發(fā)育控制因素

有效儲(chǔ)層發(fā)育控制因素是揭示有效儲(chǔ)層成因和分布規(guī)律，預(yù)測(cè)有效儲(chǔ)層分布的基礎(chǔ)[44-45]。由于特殊的源儲(chǔ)關(guān)系和儲(chǔ)層成因特征，沉火山碎屑巖氣藏顯示出不同于常規(guī)構(gòu)造型氣藏和層狀氣藏的特點(diǎn)，表現(xiàn)為復(fù)雜的氣水關(guān)系和有效儲(chǔ)層分布特征。以下主要從宏觀-氣藏級(jí)別、中觀-砂體級(jí)別以及微觀-儲(chǔ)層級(jí)別3個(gè)尺度進(jìn)行分析，主要控制因素包括源儲(chǔ)關(guān)系及成藏要素、層間、層內(nèi)非均質(zhì)和微觀成巖作用3大方面(表3)。

表3 王府?dāng)嘞萆澈幼咏M沉火山碎屑巖氣藏有效儲(chǔ)層發(fā)育控制因素Table 3 Controlling factors of effective reservoirs in sedimentary pyroclastic rocks in the Shahezi Formation,Wangfu Fault Depression

3.1 宏觀-氣藏級(jí)別：成藏要素控制

宏觀成藏要素中，氣源對(duì)有效儲(chǔ)層發(fā)育有控制作用，構(gòu)造是控制有效儲(chǔ)層發(fā)育的核心，時(shí)空配置是控制有效儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)鍵。

首先，王府?dāng)嘞轂樾⌒蛿嘞莺?，烴源巖發(fā)育但是平面變化快，研究區(qū)發(fā)育斷陷深部的火石嶺組、沙河子組和區(qū)域煤層3套烴源巖，城深6井區(qū)處于這3套烴源巖運(yùn)移最有利的指向帶(圖6)(剖面方向見圖1c)。其次，斜坡帶為有利的構(gòu)造背景，為沉火山碎屑巖儲(chǔ)層發(fā)育提供了沉積空間，東部城深2井區(qū)在火石嶺組末期發(fā)育大量爆發(fā)相火山巖，根據(jù)沙河子早期區(qū)域煤層發(fā)育特征，可以證實(shí)后期該區(qū)一直出露地表遭受風(fēng)化作用，提供了沉積物質(zhì)，形成了沉火山碎屑巖儲(chǔ)層。另一方面該區(qū)受到斷層切割形成多個(gè)斷塊、斷鼻構(gòu)造圈閉，為油氣的保存提供了保障。

圖6 王府?dāng)嘞萆澈幼咏M-火石嶺組成藏模式Fig.6 Accumulation pattern of the Shahezi-Huoshiling Formations,Wangfu Fault Depression

根據(jù)氣藏總體發(fā)育特征分析，王府地區(qū)深層發(fā)育源內(nèi)原生致密砂巖氣藏、火山巖單體氣藏和近源次生沉火山碎屑巖致密氣藏。其中源內(nèi)原生氣藏主要分布于烴源巖內(nèi)部的沉積巖儲(chǔ)層，但是鉆井顯示較差，試氣產(chǎn)量低，一般只有(0.5～1.0)×104m3/d。分析原因主要是儲(chǔ)層物性差，孔隙度一般都低于6%，而且儲(chǔ)層主要分布在火石嶺組內(nèi)部和沙河子組中后期，僅能接受單套烴源巖供烴?；鹕綆r單體氣藏儲(chǔ)層基質(zhì)物性更差，一般低于5%，主要依靠部分裂縫和頂部風(fēng)化殼的改善，能夠形成小氣頂型氣藏，試氣產(chǎn)量也較低，一般只有(0.5～1.2)×104m3/d。沉火山碎屑巖屬于近源次生氣藏，有著更加有利的成藏時(shí)空配置?，F(xiàn)今構(gòu)造格架和隆凹分布格局控制了烴類運(yùn)移方向和氣藏的分布。城深6井區(qū)為區(qū)域局部高點(diǎn)，發(fā)育有利的斷塊圈閉，同時(shí)存在有效的儲(chǔ)集空間。沉火山碎屑巖砂體與斷塊有利配置形成圈閉，氣源通過(guò)斷層、地層界面和烴原巖排烴壓力運(yùn)移，最終在該區(qū)形成側(cè)生側(cè)儲(chǔ)、上生下儲(chǔ)氣藏，氣層主要發(fā)育在構(gòu)造的高部位和儲(chǔ)層段的頂部。有利的源儲(chǔ)關(guān)系、成藏要素、成藏過(guò)程中的烴類充注有效改善了儲(chǔ)層，使得致密沉火山碎屑巖儲(chǔ)層也能夠成藏，單井日產(chǎn)量能夠達(dá)到15×104m3以上，從而形成致密儲(chǔ)層下的有效儲(chǔ)層和“甜點(diǎn)”。

3.2 中觀-砂體級(jí)別：儲(chǔ)層沉積控制

中觀儲(chǔ)層沉積對(duì)有效儲(chǔ)層的控制主要包括層間砂體非均質(zhì)性和砂體內(nèi)部非均質(zhì)性，前者控制層間氣水關(guān)系，后者控制層內(nèi)氣水分布的復(fù)雜性。

研究區(qū)發(fā)育斷陷湖盆扇三角洲沉積體系，陡坡帶發(fā)育近岸水下扇，緩坡帶發(fā)育扇三角洲。沉積相帶橫向變化快，導(dǎo)致砂體橫向快速變化、砂體疊置關(guān)系復(fù)雜、連通性差。研究區(qū)沉火山碎屑巖儲(chǔ)層來(lái)源于東部火山巖形成后的再搬運(yùn)或者火山巖體被破壞后的再搬運(yùn)，具有一定分選，物性要遠(yuǎn)好于原生的火山熔巖和火山噴出物直接入湖形成的火山碎屑巖。有利砂體以扇三角洲前緣亞相沉火山碎屑巖為主，向湖盆方向呈樹枝狀發(fā)散分布，同時(shí)受近垂直方向斷層切割，構(gòu)成斷塊型砂體，研究區(qū)共計(jì)發(fā)育5支扇體，控制了儲(chǔ)層在平面上的分布特征，單支扇體面積16～47 km2，扇體的變化控制了層間非均質(zhì)性。

沉積產(chǎn)物的韻律性變化或快速堆積的沉積作用導(dǎo)致有效儲(chǔ)層內(nèi)部顯示出較強(qiáng)的非均質(zhì)性特征，前者控制層間非均質(zhì)性，后者控制層內(nèi)非均質(zhì)性。有效儲(chǔ)層僅僅是儲(chǔ)層的一部分，在氣源不足的條件下選擇性充注導(dǎo)致儲(chǔ)層內(nèi)部含氣性變化快、差異大，有效儲(chǔ)層在砂體內(nèi)部表現(xiàn)出強(qiáng)烈的非均質(zhì)性，氣藏內(nèi)部氣水關(guān)系復(fù)雜，表現(xiàn)為氣層、干層交替出現(xiàn)。研究區(qū)發(fā)育兩種內(nèi)部非均質(zhì)性變化模式(圖7)。模式一為內(nèi)部夾層型，發(fā)育于中-厚層中，整體物性較好，局部砂體疊置部位發(fā)育巖性干層或物性干層；模式二為內(nèi)部改善型，發(fā)育于厚層和巨厚沉火山碎屑巖中，巖石整體致密，局部物性改善形成薄層有效儲(chǔ)層。分析主要受到巖性和成分變化的影響，沉集塊巖和沉凝灰?guī)r的物性稍差一些，沉火山角礫巖粒度適中，分選更好，同時(shí)火山碎屑的成分太高，物性也變差，火山碎屑成分太少，以沉積巖碎屑為主的儲(chǔ)層也變得更加致密，導(dǎo)致儲(chǔ)層內(nèi)部非均性的出現(xiàn)。

3.3 微觀-儲(chǔ)層級(jí)別：儲(chǔ)集巖成巖控制

差異化成巖作用是決定儲(chǔ)層品質(zhì)的微觀控制因素。儲(chǔ)集巖的成巖作用主要是針對(duì)孔隙空間和滲透性的破壞作用和建設(shè)作用，前者以壓實(shí)和硅泥質(zhì)膠結(jié)作用為主，后者以交代、溶蝕和溶解以及微裂縫發(fā)育為主。研究區(qū)沉火山碎屑巖儲(chǔ)經(jīng)歷了揮發(fā)分逸散、炸裂、壓溶、溶蝕、脫?；?、構(gòu)造等成巖作用類型，其中揮發(fā)分逸散和炸裂作用有利于原生氣孔和炸裂縫發(fā)育，溶蝕、構(gòu)造作用有利于次生溶蝕孔和構(gòu)造縫發(fā)育，脫?；饔枚喟l(fā)生在成巖后期，產(chǎn)生脫?；⒖?、增儲(chǔ)不增滲，為建設(shè)性成巖作用；壓溶作用本身反映儲(chǔ)層遭受較強(qiáng)的壓實(shí)作用，但在巖石薄弱面產(chǎn)生的壓溶縫在一定條件下起著滲流通道的作用。沉火山碎屑巖有效儲(chǔ)層發(fā)育特征明顯受成巖作用控制，表現(xiàn)為儲(chǔ)層物性與儲(chǔ)集空間類型及成巖作用有較好的正相關(guān)對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖8所示，沉火山碎屑巖孔、滲交會(huì)圖可以劃分為6個(gè)分布區(qū)間，其中有效構(gòu)造縫發(fā)育的弱溶蝕區(qū)表現(xiàn)為中孔、高滲，通過(guò)面孔率分析在7.6%左右；微裂縫發(fā)育的中-強(qiáng)溶蝕區(qū)表現(xiàn)為中孔、中滲，面孔率分析在8.6%左右；無(wú)裂縫或連通性差的微裂縫中-強(qiáng)溶蝕區(qū)表現(xiàn)為高孔、中低滲，面孔率最高能達(dá)到9.1%；微裂縫發(fā)育的弱溶蝕區(qū)表現(xiàn)為低孔、中滲，面孔率分析在3.8%左右；裂縫不發(fā)育的弱溶蝕區(qū)表現(xiàn)為中低孔、低滲3.0%，無(wú)溶蝕區(qū)表現(xiàn)為低孔、低滲，面孔率極低。

圖8 王府?dāng)嘞莩巧?井沙河子組沉火山碎屑巖有效儲(chǔ)層發(fā)育的成巖作用主控因素分布Fig.8 Main factors controlling the diagenesis for effective reservoir development in sedimentary pyroclastic rocks in the Shahezi Formation of Well CS 6,Wangfu Fault Depressiona.灰色安山質(zhì)沉火山角礫巖，基質(zhì)內(nèi)弱溶蝕孔隙，構(gòu)造縫，埋深2 528.23 m,10(+)；b.微裂縫，埋深2 559.00 m；c.基質(zhì)內(nèi)溶孔不發(fā)育，城深602井，埋深2 670.00 m，再搬運(yùn)；d.灰色安山質(zhì)沉火山角礫巖，粒間孔隙(RIP)、凝灰?guī)r巖屑脫玻化微孔隙，埋深2 522.85 m，10(+)；e.灰色安山質(zhì)沉火山角礫巖，粒間孔(RIP)及安山巖杏仁微孔隙，埋深2 523.50 m，10(+)；f.灰色安山質(zhì)沉火山角礫巖，粒間孔(RIP)及流紋巖巖屑 脫?；⒖紫?，埋深2 523.50 m，10(+)；g.研究區(qū)沉火山碎屑巖有效儲(chǔ)層發(fā)育的成巖作用主控因素分布圖版

從目前研究成果來(lái)看，可以肯定微觀儲(chǔ)集層成巖作用對(duì)有效儲(chǔ)層的控制作用，但受資料數(shù)量局限和采樣點(diǎn)的限制，難以找到其在平面和縱向上的變化特征。基于微裂縫發(fā)育對(duì)有效儲(chǔ)層的建設(shè)性控制作用，可以得出斷塊部位由于構(gòu)造較高、斷裂發(fā)育，儲(chǔ)層微裂縫也明顯發(fā)育，而斜坡部位平緩，斷裂不發(fā)育，儲(chǔ)層微裂縫也不發(fā)育。

4 有效儲(chǔ)層分布規(guī)律及生產(chǎn)應(yīng)用

在有效儲(chǔ)層發(fā)育控制因素認(rèn)識(shí)指導(dǎo)下，形成了宏觀成藏要素、中觀儲(chǔ)層沉積、微觀儲(chǔ)集巖成巖三級(jí)控制有效儲(chǔ)層的認(rèn)識(shí)。

基于宏觀成藏要素上，斷層、構(gòu)造圈閉、成藏模式或源儲(chǔ)關(guān)系研究，揭示研究區(qū)東部緩坡帶由東向西發(fā)育樹枝狀扇三角洲沉火山碎屑巖體，在近南北向斷層切割下，構(gòu)成斷塊型砂體有利儲(chǔ)集空間，同時(shí)與西部烴源巖和自身烴源巖有機(jī)配置，形成了當(dāng)前的氣藏宏觀分布格局。

基于中觀儲(chǔ)層沉積上，砂體及層間、層內(nèi)非均質(zhì)性分析，揭示研究區(qū)有利巖性主要為扇三角洲前緣亞相下的沉火山角礫巖，沉積相帶的橫向快速變化導(dǎo)致砂體間連通性差，砂體內(nèi)部非均質(zhì)性強(qiáng)。在氣源不足的條件下，氣藏內(nèi)部?jī)?chǔ)層具有選擇性充注特征，孔、滲較高的儲(chǔ)層含氣性較好，從而造成氣藏內(nèi)部氣水關(guān)系復(fù)雜。沉積產(chǎn)物的韻律性變化控制層間非均質(zhì)性，快速堆積的沉積作用控制層內(nèi)非均質(zhì)性。

基于微觀儲(chǔ)集巖成巖上，儲(chǔ)層發(fā)育的斷塊高部位壓實(shí)作用相對(duì)較弱，溶蝕作用較強(qiáng)，構(gòu)造斷裂發(fā)育導(dǎo)致裂縫相對(duì)發(fā)育，由高到低發(fā)育程度減弱，形成縱向上的物性反韻律特征；受到斷層影響發(fā)育微裂縫，且烴源巖附近區(qū)域受有機(jī)酸溶蝕物性會(huì)有明顯改善。其中有效構(gòu)造縫及微裂縫發(fā)育、強(qiáng)溶蝕區(qū)主要為有效儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。

基于3個(gè)層次的分布規(guī)律分析，可以將研究區(qū)在平面上進(jìn)一步分為3種類型有利區(qū)，Ⅰ型-北部斜坡型沉火山碎屑巖儲(chǔ)層、Ⅱ型-中部斷塊型、Ⅲ型-南部斷塊-斜坡過(guò)渡型。中部斷塊型是有利儲(chǔ)層發(fā)育最為有利目標(biāo)區(qū)，預(yù)測(cè)有利面積54 km2(圖9)。目前在城深6井區(qū)鉆井及測(cè)試獲得突破，鉆井揭示單井有效儲(chǔ)層厚度一般30～80 m，垂向上儲(chǔ)層頂部有效性好，向下變差，不發(fā)育邊底水；城深6井試氣獲得日產(chǎn)15×104m3高產(chǎn)工業(yè)氣流，已落實(shí)含氣面積20 km2。針對(duì)這一斷塊，連續(xù)部署1口水平井和3口開發(fā)井，也取得較好開發(fā)效果。同時(shí)，該區(qū)塊完成了3口老井復(fù)查的任務(wù)，發(fā)現(xiàn)了多個(gè)Ⅱ型-南部斷塊-斜坡過(guò)渡型潛力層，提出了相應(yīng)的挖潛措施。

圖9 王府?dāng)嘞萆澈幼咏M沉火山碎屑巖有利目標(biāo)區(qū)預(yù)測(cè)及有利儲(chǔ)層分類Fig.9 Prediction of potential target areas and classification of reservoirs in sedimentary pyroclastic rocks,Shahezi Formation,Wangfu Fault Depression

5 結(jié)論

1) 松遼盆地王府?dāng)嘞莩粱鹕剿樾紟r致密氣藏兼具斷塊、沉火山碎屑巖、致密氣藏的復(fù)雜性，儲(chǔ)層巖性以沉火山角礫巖為主，分選較差，填隙物以粘土礦物為主且含量高；儲(chǔ)集空間以基質(zhì)溶孔、脫玻化微孔、粒間殘余孔、構(gòu)造縫、壓溶縫等為主，儲(chǔ)層品質(zhì)取決于溶蝕孔隙和裂縫發(fā)育程度；孔隙結(jié)構(gòu)以Ⅲ型為主，Ⅱ型次之，Ⅰ型不發(fā)育；有效儲(chǔ)層下限為基質(zhì)孔隙度大于4%、基質(zhì)滲透率大于0.01×10-3μm2。

2) 有效儲(chǔ)層發(fā)育受宏觀成藏要素、中觀儲(chǔ)層沉積、微觀儲(chǔ)集巖成巖三級(jí)控制。宏觀上氣源是控制有效儲(chǔ)層發(fā)育的根本，構(gòu)造是控制有效儲(chǔ)層發(fā)育的核心，時(shí)空配置是控制有效儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)鍵。中觀上沉積產(chǎn)物的韻律性變化控制層間非均質(zhì)性，快速堆積的沉積作用控制層內(nèi)非均質(zhì)性。

3) 有效儲(chǔ)層平面上沿緩坡帶由東向西整體呈樹枝狀發(fā)散分布，進(jìn)一步分為中部斷塊型、南部斷塊-斜坡過(guò)渡型、北部斜坡型3種類型。其中中部斷塊型是有利儲(chǔ)層發(fā)育最有利目標(biāo)區(qū)；垂向上儲(chǔ)層頂部有效性好，向下變差，為具有丘狀巖體控制下的塊狀、反韻律分布特征。