車排子凸起東部石炭系儲(chǔ)層差異性分析

王春偉

（中石化經(jīng)緯有限公司地質(zhì)測(cè)控技術(shù)研究院,山東青島 266000）

2011 年,準(zhǔn)噶爾盆地西部車排子凸起石炭系巖漿巖儲(chǔ)層試獲工業(yè)油流。近年來(lái),車排子凸起東部在石炭系又獲油氣勘探突破,表明車排子凸起東部的石炭系油氣資源潛力大［1-2］。車排子凸起東部石炭系整體勘探程度較低,巖漿巖儲(chǔ)層巖性復(fù)雜多變,而巖性控制有利儲(chǔ)層的發(fā)育。目前在車排子凸起東部的凝灰?guī)r、安山巖、玄武巖、火山角礫巖及花崗巖等石炭系儲(chǔ)層中均見(jiàn)到了良好的油氣顯示,但在P68、P77等井區(qū)鉆探情況與相鄰區(qū)塊存在較大差異,油氣顯示較差［3-4］。為落實(shí)研究區(qū)儲(chǔ)層目標(biāo),為下步勘探指明方向,有必要對(duì)該區(qū)石炭系儲(chǔ)層開(kāi)展分析研究。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

車排子凸起位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起區(qū),區(qū)域構(gòu)造上北鄰扎伊爾山,東部、南部分別以紅車斷裂帶、艾卡斷裂帶與昌吉凹陷、四棵樹(shù)凹陷相通（圖1）。石炭紀(jì)時(shí)期車排子凸起大部分處于海相、海陸交互相沉積環(huán)境,發(fā)育巨厚的巖漿巖并構(gòu)成了上覆地層的基底,多期次、多形式的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng),使巖漿巖儲(chǔ)集層裂縫發(fā)育明顯。目前車排子凸起東部石炭系勘探程度較低,加上地質(zhì)背景復(fù)雜,石炭系地層、儲(chǔ)層橫向變化快［5-6］。

圖1 P68—P77井區(qū)構(gòu)造位置及勘探形勢(shì)圖

2 巖石類型及儲(chǔ)集空間

本次收集了工區(qū)120 余口探井資料,利用已鉆井的巖性、電性、物性、含油性等資料進(jìn)行綜合分析,開(kāi)展儲(chǔ)層研究。

2.1 儲(chǔ)層巖石類型

車排子凸起石炭系儲(chǔ)層的形成與地史時(shí)期的巖漿活動(dòng)有關(guān),分為巖漿巖（73%）和沉積巖（27%）,巖漿巖主要巖性為凝灰?guī)r、安山巖、玄武巖、火山角礫巖、火山集塊巖,沉積巖則主要為沉凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)砂巖,巖石類型多樣（圖2）。

2.2 儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間

通過(guò)巖心觀察、巖石薄片與鑄體薄片鑒定、顯微熒光分析等手段結(jié)合巖漿巖儲(chǔ)層的形成和演化機(jī)制研究認(rèn)為,車排子凸起石炭系巖漿巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間類型按成因可分為原生孔隙、次生孔隙和裂縫三類（圖3）。原生孔隙形成的時(shí)間截止于巖漿巖固結(jié)的成巖階段,次生孔隙形成于巖漿巖成巖之后,裂縫由火山爆發(fā)炸裂作用、冷凝收縮作用和斷裂活動(dòng)作用形成。原生孔隙的發(fā)育是巖漿巖形成有效儲(chǔ)層的基礎(chǔ),但原生孔隙在經(jīng)歷埋藏演化后仍能完整地保存下來(lái)的十分少見(jiàn),多數(shù)都不同程度地發(fā)生了后期的多次填充與溶蝕［8-9］。

圖3 車排子凸起P66井石炭系主要儲(chǔ)集空間類型

2.3 儲(chǔ)層物性

車排子凸起石炭系火山巖儲(chǔ)層孔隙度主要介于3%～10%之間,滲透率主要介于（0.01～0.50）×10-3μm2,整體為低孔低滲儲(chǔ)層,不同巖性孔隙度分布見(jiàn)圖4。

圖4 車排子凸起石炭系不同巖性孔隙度分布

3 石炭系儲(chǔ)層差異性

3.1 縱向差異性

通過(guò)收集鉆至石炭系的井資料,分析石炭系巖電特征。研究認(rèn)為,石炭系自下而上巖電組合特征明顯分為三段,分別對(duì)應(yīng)于太勒古拉組、包谷圖組、希貝庫(kù)拉斯組地層（圖5）。各組具體巖電特征如下所述。

圖5 車排子凸起石炭系典型井（P677井）地質(zhì)剖面

希貝庫(kù)拉斯組巖性為凝灰?guī)r、角礫巖、安山巖、玄武巖；自然伽馬值整體較低,深側(cè)向電阻率曲線變化較劇烈,整體呈“鋸齒”狀中低阻電性特征。

包谷圖組巖性為沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)泥巖；自然伽馬值整體較穩(wěn)定,明顯比上部希貝庫(kù)拉斯組高,深側(cè)向電阻率值從上到下逐漸抬升。從成因上看,它不同于太勒古拉組,是一套遠(yuǎn)基濁流沉積。

太勒古拉組巖性為凝灰質(zhì)砂巖、安山巖、凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r、花崗巖,巖性多樣；電性受不同巖性影響,自然伽馬變化較大,深側(cè)向電阻率曲線整體呈“鋸齒”狀中高阻特征［10-11］。

從車排子凸起石炭系典型井地質(zhì)剖面圖得知,研究區(qū)石炭系上部?jī)?chǔ)層物性明顯好于中下部?jī)?chǔ)層：上部的希貝庫(kù)拉斯組儲(chǔ)層物性好,儲(chǔ)集空間包含原生孔隙、次生孔隙、裂縫,測(cè)井孔隙度基本大于5%,局部大于10%；而中部包谷圖組物性相對(duì)差,儲(chǔ)集空間只有上述三種中的一種或兩種,孔隙度多介于3%～5%之間,底部太勒古拉組物性最差,孔隙度基本小于4%。

3.2 平面差異性

前人分析認(rèn)為,研究區(qū)石炭系由于受擠壓構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響,石炭系頂面發(fā)育一系列逆斷層,造成石炭系頂面儲(chǔ)層具有發(fā)育不均一的特點(diǎn)［12-13］。

通過(guò)對(duì)已鉆井的鉆井、錄井、測(cè)井資料分析,并對(duì)研究區(qū)石炭系頂部的地層及巖性進(jìn)行統(tǒng)計(jì),得到了車排子地區(qū)石炭系頂面地層分布圖（圖6）。研究認(rèn)為,研究區(qū)石炭系頂部地層受到構(gòu)造擠壓作用,發(fā)生褶皺后被剝蝕削平,再沉積侏羅系或白堊系地層,造成了平面上地層的差異性。從研究區(qū)西南部到東北部,太勒古拉組、包谷圖組、希貝庫(kù)拉斯組、包谷圖組地層呈條帶狀相間分布。

圖6 車排子地區(qū)石炭系頂面地層分布

根據(jù)車排子地區(qū)石炭系頂面地層分布圖,結(jié)合不同地層縱向上巖性及儲(chǔ)集性差異,進(jìn)而得到有利儲(chǔ)層在平面上的分布情況（圖7）。研究區(qū)中東部希貝庫(kù)拉斯組發(fā)育,巖性多為凝灰?guī)r、角礫巖,安山巖、玄武巖,儲(chǔ)層物性好,而其他地區(qū)石炭系頂部為包谷圖組、太勒古拉組,巖性主要為沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)泥巖,儲(chǔ)層物性較差。

圖7 車排子地區(qū)石炭系頂面有利儲(chǔ)層平面分布

4 石炭系儲(chǔ)層差異性主控因素

車排子凸起石炭系儲(chǔ)層在縱向上受控于儲(chǔ)層巖相、風(fēng)化淋濾作用及斷裂作用,導(dǎo)致其在縱向上儲(chǔ)層物性分布不均,影響了含油氣性。

4.1 巖相差異

依據(jù)前人的研究成果,按成因機(jī)制、火山產(chǎn)物及其分布特征,將巖漿巖及其相關(guān)巖石劃分為四個(gè)巖相,相同的巖相類型具有相似的儲(chǔ)集性。希貝庫(kù)拉斯組發(fā)育火山爆發(fā)相的凝灰?guī)r、角礫巖,火山溢流相的安山巖、玄武巖；包谷圖組發(fā)育火山沉積相的沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)泥巖；太勒古拉組火山爆發(fā)相、通道相、沉積相都比較發(fā)育。從不同巖相的物性統(tǒng)計(jì)表得知,火山爆發(fā)相、溢流相物性好于火山沉積相,火山通道相較差（表1）。

表1 車排子凸起石炭系巖漿巖巖相物性特征

4.2 風(fēng)化淋濾作用

研究區(qū)經(jīng)歷長(zhǎng)期的風(fēng)化淋濾作用,在石炭系頂部形成厚層風(fēng)化殼,依據(jù)各項(xiàng)分析化驗(yàn)資料,將研究區(qū)石炭系頂部風(fēng)化殼的縱向結(jié)構(gòu)分為黏土層、水解層、淋濾層和原巖帶4 層結(jié)構(gòu),其中前三者物性好,如P667 井距石炭系頂面800 m 物性普遍較好,孔隙度多大于5%,以下則基本小于5%,說(shuō)明石炭系頂部在原來(lái)巖相的基礎(chǔ)上,風(fēng)化淋濾作用對(duì)改善儲(chǔ)層起到了極大的作用。

此外,不同類型的火成巖穩(wěn)定礦物的含量不同,造成其抗風(fēng)化淋濾能力不同,風(fēng)化淋濾對(duì)儲(chǔ)層的改善能力也差別較大。因不同區(qū)域位置儲(chǔ)層物性相差較大,對(duì)不同巖性的風(fēng)化程度難以采用量化數(shù)據(jù)表示,但減弱趨勢(shì)明顯,順序?yàn)椋夯鹕浇堑[巖、火山集塊巖、凝灰?guī)r、玄武巖、安山巖。沉凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)砂巖抗風(fēng)化程度變化范圍大。

4.3 構(gòu)造作用

（1）裂縫帶：車排子凸起石炭系經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng),區(qū)內(nèi)發(fā)育一系列斷層,斷層附近形成了構(gòu)造裂縫的發(fā)育區(qū)。形成的裂縫一方面增大了儲(chǔ)集空間,另一方面方便流體運(yùn)移,從而形成更多次生溶蝕孔隙。從P667井聲波時(shí)差測(cè)井資料看,裂縫帶發(fā)育的位置,儲(chǔ)層的物性明顯好于上下裂縫不發(fā)育的位置［14-17］。

（2）古地貌：儲(chǔ)層在橫向上受控于構(gòu)造擠壓作用,使得具有不同儲(chǔ)層特征的組段在石炭系頂部發(fā)育程度不同,造成其儲(chǔ)集性在橫向上不同。根據(jù)地層分布形態(tài),褶皺軸線方向?yàn)楸蔽鳌蠔|向,受到的地層擠壓應(yīng)力方向?yàn)槟衔鳌睎|向［18-19］。

5 結(jié)論

（1）車排子凸起石炭系儲(chǔ)層巖性主要為凝灰?guī)r、安山巖、玄武巖、火山角礫巖、火山集塊巖、沉凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)砂巖,巖石類型多樣,儲(chǔ)集空間為原生孔隙、次生孔隙和裂縫。

（2）車排子凸起東部石炭系火山巖儲(chǔ)層在縱向及平面上存在明顯的非均質(zhì)性。石炭系頂部（出露希貝庫(kù)拉斯組地層）儲(chǔ)層物性較好,具有較大的勘探潛力,而其它地區(qū)石炭系頂部?jī)?chǔ)層物性較差。

（3）研究區(qū)儲(chǔ)層差異主要受到巖相差異、風(fēng)化淋濾及構(gòu)造作用的影響,有利儲(chǔ)層主要富集在希貝庫(kù)拉斯組發(fā)育的中東部區(qū)域、石炭系頂部以下800 m的火山爆發(fā)、溢流巖相中。