利用地震儲層預(yù)測技術(shù)研究準(zhǔn)噶爾盆地瑪東地區(qū)二疊系佳木河組火山巖特征

譚建華 佟瑩 張永波 黃會會 連志剛

摘? 要：瑪東2井區(qū)二疊系佳木河組發(fā)育一套火山巖，在部分探井中發(fā)現(xiàn)了油氣，通過巖心觀察、地震預(yù)測等技術(shù)開展研究區(qū)火山巖特征的研究。研究區(qū)火山巖巖性以玄武巖為主，發(fā)育少量安山巖、凝灰?guī)r。通過巖心觀察、地震儲層預(yù)測等研究，認(rèn)為研究區(qū)發(fā)育火山爆發(fā)相、火山溢流相、火山沉積相及火山通道相4種相帶。研究區(qū)主要發(fā)育3個火山噴發(fā)群，結(jié)合前人對盆地構(gòu)造演化的研究成果認(rèn)為，佳木河組形成時期，盆地處于斷裂擴張期，斷裂活動強烈，極易形成裂隙式噴發(fā)。因此，提出佳木河組發(fā)育裂隙-中心式噴發(fā)模式。

關(guān)鍵詞：準(zhǔn)噶爾盆地;瑪東地區(qū);佳木河組;火山巖;噴發(fā)模式

準(zhǔn)噶爾盆地是我國西部典型的多旋回疊合盆地，發(fā)育多套烴源巖。瑪湖凹陷是準(zhǔn)噶爾盆地主要的生烴凹陷之一，在凹陷周緣已發(fā)現(xiàn)了大量的油氣田，其中，瑪湖砂礫巖油藏的發(fā)現(xiàn)是新疆油田近年來的主要勘探發(fā)現(xiàn)之一[1-2]?，敽餍逼赂卟课幌淖咏直承?、斜坡中部百克斷裂帶在夏子街組、風(fēng)城組均獲得工業(yè)油氣，瑪湖西部的中拐凸起在風(fēng)城組已獲得工業(yè)油氣，顯示出環(huán)瑪湖凹陷中深層良好的成藏條件與勘探前景[3-4]。近年來，在瑪東斜坡地區(qū)也開展了大量的油氣勘探，在瑪東2井區(qū)的二疊系夏子街組、佳木河組均有油氣發(fā)現(xiàn)。隨著砂礫巖油藏的不斷發(fā)現(xiàn)，火山巖油藏也引起了相關(guān)專家的重視。其中，瑪東2井區(qū)二疊系下統(tǒng)佳木河組發(fā)育一套裂縫發(fā)育的火山巖地層，油氣成藏條件優(yōu)越，該區(qū)火山巖油氣儲層研究成果報道較少。本次研究主要針對該火山巖特征開展研究，利用巖心觀察、地震預(yù)測等技術(shù)開展了相關(guān)研究，提出了火山裂隙-中心式噴發(fā)模式，為該區(qū)油氣勘探提供地質(zhì)依據(jù)。

1? 區(qū)域地質(zhì)概況

本次研究的工區(qū)為瑪東2井區(qū)，位于準(zhǔn)噶爾盆地瑪東斜坡，行政隸屬新疆和布克賽爾縣境內(nèi)。大地構(gòu)造位于瑪湖凹陷東斜坡，三個泉凸起西部與夏鹽鼻凸的結(jié)合部，面積約1 260 km2。研究區(qū)地表為固定-半固定的沙丘覆蓋，沙丘相對高差約20～30 m，地面海拔300～450 m。工區(qū)溫差大，夏季干熱，最高氣溫可達40℃以上;冬季寒冷，最低氣溫可達-40℃以下。工區(qū)內(nèi)年平均降水量80 mm，屬大陸干旱性氣候。研究區(qū)構(gòu)造位置具備良好的油氣成藏背景，工區(qū)范圍內(nèi)有鹽北1和夏鹽11兩塊三維地震覆蓋，具備開展研究的基礎(chǔ)條件，且多口探井在工區(qū)內(nèi)的二疊系夏子街組、佳木河組發(fā)現(xiàn)油氣。其中，佳木河組裂縫發(fā)育，發(fā)育有火山巖油藏，測試獲低產(chǎn)，滾動勘探潛力巨大?，敽枷荻B系與石炭系之間為不整合接觸，二疊系自下而上依次發(fā)育佳木河組、風(fēng)城組、夏子街組、下烏爾禾組、上烏爾禾組[5]。

佳木河組? 該區(qū)石炭系巖性主要為凝灰?guī)r及安山巖，為一套噴發(fā)相為主的火山巖地層。佳木河組不整合上覆于石炭系之上，巖性主要為玄武巖、安山巖和少量凝灰?guī)r[6-7]。佳木河組底界是二疊系與石炭系分界面，該界面特征明顯。在錄井料中，界面上下均為雜色火山巖，界面上為大段安山巖、玄武巖組合，界面處不整合特征明顯;在測井曲線資料中，界面上GR曲線為低值，表現(xiàn)為厚層微齒化的箱型特征，界面下為幅度變化較大的齒化曲線。佳木河組厚度整體表現(xiàn)為西厚東薄，全區(qū)沉積中心位于西北部和東南部，其最大地層厚度在400 m左右，東北部瑪201-鹽201一線以東，地層厚度約0～100 m，其頂界面在北部尖滅超覆于石炭系之上。從地震反射特征上看，佳木河組具一套火山巖體（玄武巖）反射特征，具體表現(xiàn)為低頻、連續(xù)、強振幅，不整合面清晰。

夏子街組? 研究區(qū)風(fēng)城組缺失，夏子街組直接上覆于佳木河組之上，底部為一套砂礫巖，上部為砂質(zhì)泥巖。該段整體西南厚東北薄，西南部地層最大厚度約900 m，東北部地層尖滅，地層厚度與佳木河組相比有較大變化。該組的沉積中心出現(xiàn)在全區(qū)西南部，地層厚度大于600 m，同時在研究區(qū)東部瑪東2-瑪224-瑪東3井一線以東其地層厚度介于0～150 m。夏子街組分布范圍較佳木河組小，在東北部地區(qū)尖滅超覆于佳木河組之上

2? 佳木河組火山巖巖相特征

研究區(qū)發(fā)育一套完整的火山噴發(fā)巖相體系，包括火山通道、火山噴發(fā)、火山溢流及火山沉積等巖相類型。

2.1? 佳木河組火山巖巖相分析

瑪東2井區(qū)佳木河組火山巖巖性以玄武巖為主，發(fā)育少量安山巖、凝灰?guī)r，在遠離火山通道區(qū)域發(fā)育泥巖。據(jù)瑪東2、瑪東3、瑪202等井的取心和單井相分析（圖1），在巖心中主要發(fā)現(xiàn)了火山溢流相的黑色玄武巖（圖2-A），含大量氣孔（圖2-B），且部分玄武巖出現(xiàn)層狀或流動性構(gòu)造特征，說明該類巖石凝固前經(jīng)過了流動。巖心中可見凝灰?guī)r（圖2-D），大部分凝灰?guī)r經(jīng)過后期水體搬運，形成火山沉積巖，部分凝灰?guī)r中保留了玄武巖火山彈（圖2-C），為噴發(fā)相成因，保存了較好的噴發(fā)后的形態(tài)，裂縫較發(fā)育。巖心中未見火山通道相。通過文獻調(diào)研發(fā)現(xiàn)，火山通道相裂縫發(fā)育，多發(fā)育火山節(jié)理柱，形成了良好的油氣儲存空間。

研究區(qū)取心及鉆井?dāng)?shù)量有限，故借鑒三維地震資料，結(jié)合波形聚類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對佳木河組沉積進行綜合分析認(rèn)為，佳木河組火山巖發(fā)育火山爆發(fā)相、火山溢流相、火山沉積相及火山通道相4種相帶，火山通道相主要依靠地震資料的識別及平面展布特征判別。

2.2? 佳木河組火山巖儲層物性特征

佳木河組主要為一套火山噴發(fā)巖，巖性以灰、黑色玄武巖為主，局部見少量灰褐色安山巖及凝灰?guī)r，火山巖儲集層物性主要受構(gòu)造裂縫及氣孔和熔孔控制[8-9]。瑪202井和瑪東3井巖心及成像測井顯示，火山巖中垂向裂縫發(fā)育，巖心中能明顯看到玄武巖中多條高角度裂縫（圖2-C），局部裂縫面見褐色原油，油氣味濃，油質(zhì)感強，染手，含油面積30%，部分裂縫被方解石充填（圖2-A）。巖心和成像測井顯示，研究區(qū)火山巖裂縫及氣孔發(fā)育，儲層物性良好，具備油氣成藏的良好條件。由于目的層為火山巖，在孔滲等物性實驗取樣過程中，裂縫和溶孔難于取樣，因樣品為基質(zhì)樣品，孔隙度僅為0.7%～2.0%，滲透率極低，且該類樣品物性不能代表縫洞型油藏的物性，因此，火山巖儲層物性研究以構(gòu)造裂縫及氣孔和熔孔描述為主。

2.3? 佳木河組火山巖地震響應(yīng)特征及預(yù)測

據(jù)對本區(qū)鉆遇佳木河組的6口井（瑪東2、瑪東3、瑪201、瑪202、陸1井、鹽201）測井曲線及地震剖面波組特征的綜合分析，火山巖響應(yīng)以中高頻、中強振幅為主，佳木河組火山巖底部均為中高頻、強振幅特征（圖3）。

通過研究區(qū)內(nèi)鉆穿佳木河組6口井的資料對佳木河組地層開展標(biāo)定分析，制作了相應(yīng)的波阻抗與自然伽馬交會圖版，認(rèn)為研究區(qū)火山巖表現(xiàn)為高阻抗特征。阻抗值大于1 360 Ω為安山巖及玄武巖，可較好的與非火山巖進行區(qū)分，具備開展波阻抗反演的條件。

用鹽北1井三維地震數(shù)據(jù)體對佳木河組進行了疊后波阻抗反演，預(yù)測了波阻抗平面展布特征，結(jié)合均方根振幅及頻率屬性圖的響應(yīng)特征，即工區(qū)東部及北部以中高頻響應(yīng)為主，西部以中低、低頻為主，而本區(qū)完鉆井火山巖響應(yīng)為中高頻特征，綜合分析基本圈定了火山巖分布范圍 （圖4）。

利用地震反演數(shù)據(jù)提取的地震屬性可較好的顯示厚層火山巖分布特征（圖4），通過瑪東2井和瑪202井的取心及錄井?dāng)?shù)據(jù)與地震屬性的對比分析，吻合度較高。從地震屬性顯示的火山巖分布特征來看，瑪東2井西南部發(fā)育一個較大的火山口，火山巖主體分布從瑪東2井向西南方向呈條帶狀分布，另一個較窄的條帶分布于研究區(qū)東南角，研究區(qū)的西北角發(fā)育另一個火山噴發(fā)群，受研究區(qū)地震資料的限制，只能看到該火山噴發(fā)群的一角。因此，通過地震屬性顯示的火山巖分布，認(rèn)為研究區(qū)存在火山通道相。

2.4? 佳木河組火山巖巖相平面分布特征

在取心、錄井、測井資料的分析基礎(chǔ)上，結(jié)合地震剖面和地震反演成果，制作了研究區(qū)火山巖巖相平面分布圖（圖5）。從巖相平面分布圖上可看出，研究區(qū)主要發(fā)育3個火山噴發(fā)群，瑪東2井區(qū)發(fā)育的是位于研究區(qū)中部的火山噴發(fā)群，該群整體呈條帶狀，呈NE方向展布，其長度和寬度均較大，火山通道相以斑點狀和條帶狀為主，中部存在一個較大的火山口。研究區(qū)南部發(fā)育一個較小的火山噴發(fā)群，該群整體呈EW向，長度和寬度均較小，火山通道相以點狀為主。研究區(qū)西北部發(fā)育一個較大的火山噴發(fā)群，面積較大，火山通道相也呈片狀發(fā)育。

3? 佳木河組火山巖形成模式

前人研究認(rèn)為，準(zhǔn)噶爾盆地在晚石炭世到中二疊世發(fā)育了兩期裂谷活動，其中晚石炭世早期為裂谷擴張期，晚石炭世中晚期為拗陷?萎縮期，早二疊世為再次擴張期;中二疊世為盆地拗陷?擴展期，在該構(gòu)造運動期，盆地逐步經(jīng)歷了從殘留陸表海盆地向陸相湖泊盆地演化的完整過程[10-15]。佳木河組發(fā)育于早二疊世第二次擴張期，由于盆地處于斷裂擴張期，斷裂活動強烈，構(gòu)造演化決定火山巖的形成及規(guī)模，斷裂活動期極易形成裂隙式噴發(fā)，通過地震儲層預(yù)測，結(jié)合巖心觀察等成果認(rèn)為，研究區(qū)佳木河組發(fā)育裂隙-中心式噴發(fā)（圖6）。裂隙-中心式噴發(fā)模式是以大型斷裂為火山噴發(fā)活躍區(qū)，并在某些地區(qū)形成長期噴發(fā)的火山口。該類火山口沿斷裂呈條帶狀分布，火山口周緣分布火山噴發(fā)相，噴發(fā)相的周緣及頂部發(fā)育溢流相，火山灰及火山碎屑等經(jīng)過搬運形成火山沉積相?；鹕酵ǖ老唷⒁缌飨?、噴發(fā)相均有大量構(gòu)造裂縫發(fā)育，溢流相和通道相還發(fā)育大量氣孔，火山通道相、溢流相、噴發(fā)相均可形成良好的油氣儲層，研究區(qū)烴源巖發(fā)育，油氣充注充足。因此，在該區(qū)發(fā)育良好蓋層的區(qū)域易于形成油氣藏。

4? 結(jié)論

（1） 瑪東2井區(qū)二疊系佳木河組發(fā)育一套火山巖，巖性以玄武巖為主，發(fā)育少量安山巖、凝灰?guī)r，發(fā)育火山爆發(fā)相、火山溢流相、火山沉積相及火山通道相4種相帶?；鹕綆r地震響應(yīng)以中高頻、中強振幅為主，表現(xiàn)為高阻抗特征，阻抗值大于1 360 Ω為安山巖及玄武巖。因此，利用波阻抗平面展布特征，結(jié)合均方根振幅及頻率屬性圖的響應(yīng)特征，可圈定火山巖分布范圍。

（2） 研究區(qū)主要發(fā)育3個火山噴發(fā)群，結(jié)合前人對盆地構(gòu)造演化的研究認(rèn)為，佳木河組形成時期盆地處于斷裂擴張期，斷裂活動強烈，斷裂活動期極易形成裂隙式噴發(fā)。因此，提出佳木河組發(fā)育裂隙-中心式噴發(fā)模式。

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