春光探區(qū)石炭系火山巖有效儲(chǔ)層展布特征

逄海明，張 輝，郭軍參，陳 峰，盧 靖，馬寧遠(yuǎn)

（1.中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南 鄭州 450018；2.中國石化東北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，吉林 長(zhǎng)春 130062）

1 勘探概況

春光探區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起車排子凸起的中部，面積1 023.245 km2，東以紅車斷裂帶與昌吉凹陷相接，南面鄰近四棵樹凹陷，處于東、南雙向油源供給的有利區(qū)[1-2]（圖1）。春光探區(qū)自下而上發(fā)育石炭系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系和第四系，地層整體向西北抬升減薄。新近系、古近系、白堊系已開發(fā)建產(chǎn)，侏羅系獲油氣新發(fā)現(xiàn)，石炭系作為一套火山巖發(fā)育的基底層系，截至2020 年底，260余口井鉆至石炭系，62 口井鉆遇油氣顯示，證實(shí)石炭系具有一定的勘探潛力。

圖1 車排子地區(qū)構(gòu)造位置及石炭系巖性分布

研究區(qū)石炭系為一套“島弧”背景的火山沉積，厚度大于5 000 m，與上覆侏羅系、白堊系、古近系、新近系等地層呈角度不整合接觸。主體以遠(yuǎn)火山口亞相、火山沉積相為主，巖性主要為凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r，局部（春深1 井區(qū)）發(fā)育近火山口亞相和溢流相，巖性為火山角礫巖、玄武巖、安山巖及蝕變安山巖。其中，石炭系火山巖發(fā)育較為復(fù)雜，加強(qiáng)其儲(chǔ)層有效性評(píng)價(jià)對(duì)明確下步潛在有利區(qū)至關(guān)重要。

2 儲(chǔ)層發(fā)育特征

2.1 儲(chǔ)集空間類型

根據(jù)熒光薄片、巖心鑄體薄片資料，按照孔隙、裂縫的組合關(guān)系，春光探區(qū)石炭系主要發(fā)育孔隙型、裂縫-孔隙型和裂縫型三種儲(chǔ)集空間。內(nèi)幕發(fā)育原生孔隙和次生孔隙，見粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔等；同時(shí)伴隨多種裂縫類型，以構(gòu)造縫、溶蝕縫為主，見少量壓溶縫（圖2）。

2.2 儲(chǔ)層特征

結(jié)合實(shí)鉆資料分析，春光探區(qū)石炭系近火山口亞相的火山角礫巖和溢流相的安山巖儲(chǔ)集物性相對(duì)較好，發(fā)育孔隙度大于14%、滲透率大于25×10-3μm2的有利儲(chǔ)層。遠(yuǎn)火山口亞相的凝灰?guī)r既有孔隙度小于7%、滲透率小于1×10-3μm2的較差儲(chǔ)層，也有孔隙度大于10%、滲透率大于15×10-3μm2較好儲(chǔ)層；火山沉積相的沉凝灰?guī)r儲(chǔ)集物性相對(duì)較差，孔隙度多小于7%，滲透率小于1×10-3μm2。雖然火山巖不同巖性儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)、不同巖性物性存在差異，但結(jié)合微觀特征看，受風(fēng)化淋濾、溶蝕作用、斷裂活動(dòng)等作用影響形成了次生孔縫、構(gòu)造縫，改善了儲(chǔ)集空間。春光探區(qū)存在著近火山口亞相的火山機(jī)構(gòu)、長(zhǎng)期抬升剝蝕的風(fēng)化殼、斷裂發(fā)育區(qū)，為儲(chǔ)集空間的形成提供了地質(zhì)條件。

2.3 儲(chǔ)層電性組合

雖然春光探區(qū)石炭系鉆井較多，但取心資料相對(duì)有限，火山巖巖性又比較復(fù)雜，對(duì)儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)需通過巖心、測(cè)井標(biāo)定建立測(cè)井識(shí)別巖性圖版，進(jìn)而建立不同巖性測(cè)井對(duì)物性的響應(yīng)特征，借助測(cè)井孔隙度、滲透率分析，形成探區(qū)內(nèi)火山巖儲(chǔ)層測(cè)井分類識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)[3-5]。通過鉆井取心校正，對(duì)探區(qū)內(nèi)石炭系火山巖巖性與不同測(cè)井曲線進(jìn)行交會(huì)后發(fā)現(xiàn)，自然伽馬（GR）測(cè)井、補(bǔ)償密度（DEN）測(cè)井和電阻率(RT) 測(cè)井能較好地反映本區(qū)火山巖的巖性特征。通過對(duì)優(yōu)選出的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行定位，結(jié)合巖心物性分析、薄片鏡下鑒定以及成像測(cè)井等資料，構(gòu)建了本區(qū)火山角礫巖、安山巖以及凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r等火山巖測(cè)井識(shí)別圖版（圖3）。其中，火山角礫巖GR值為60～100 API、DEN值為2.4～2.6 g/cm3、RT值為10～20 Ω·m；安山巖GR值為30～40 API、DEN值為2.6～2.7 g/cm3、RT值為10～100 Ω·m；凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)rGR值為60～120 API、DEN值為2.4～2.7 g/cm3、RT值為10～1 000 Ω·m。通過構(gòu)建火山巖測(cè)井識(shí)別圖版，能夠在無取心情況下，將其他鉆井揭示的火山巖儲(chǔ)層通過電性組合特征進(jìn)一步識(shí)別，明確了火山角礫巖、安山巖、凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r等儲(chǔ)層的電性特征，在區(qū)分不同火山巖巖性的基礎(chǔ)上再評(píng)價(jià)原生與次生孔縫、構(gòu)造縫發(fā)育的有效儲(chǔ)層分布區(qū)。

圖3 春光探區(qū)石炭系儲(chǔ)層電性交會(huì)分析

3 有效儲(chǔ)層評(píng)價(jià)

3.1 有效儲(chǔ)層識(shí)別

春光探區(qū)孔隙型、裂縫-孔隙型和裂縫型三類儲(chǔ)層的形成和分布與火山機(jī)構(gòu)、風(fēng)化殼、斷裂密切相關(guān)[6-8]（圖4）?；鹕綑C(jī)構(gòu)控制火山巖巖相的發(fā)育，在火山機(jī)構(gòu)附近的近火山口亞相和溢流相形成物性相對(duì)較好的儲(chǔ)層，地層水等流體在儲(chǔ)層內(nèi)進(jìn)一步充注又可形成次生孔隙從而改善儲(chǔ)集空間[9-10]，東部春深1 井區(qū)存在火山機(jī)構(gòu)，原生孔隙、次生孔隙相對(duì)較發(fā)育，主要發(fā)育孔隙型儲(chǔ)層，但分布相對(duì)局限，主要受火山巖巖相控制[11-12]。對(duì)于遠(yuǎn)火山口亞相和火山沉積相，儲(chǔ)層物性較差，有效儲(chǔ)層的形成往往要通過風(fēng)化淋濾和裂縫改善儲(chǔ)集空間，在風(fēng)化殼區(qū)，石炭系頂部長(zhǎng)期遭受風(fēng)化淋濾作用，裂縫和溶蝕孔隙較發(fā)育，多呈“層狀”分布，可形成30～100 m 厚的風(fēng)化淋濾層，形成裂縫-孔隙型儲(chǔ)層。在石炭系“內(nèi)幕”斷裂發(fā)育區(qū)，由于斷層活動(dòng)，裂縫相對(duì)發(fā)育，易形成裂縫型儲(chǔ)層，多呈“蜂窩狀”分布。

圖4 春光探區(qū)石炭系有效儲(chǔ)層發(fā)育模式

石炭系火山巖整體埋藏較深，由于巖心資料較少，地震資料分辨率較低，反射雜亂，通過地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)識(shí)別有效儲(chǔ)層難度較大，但鉆遇石炭系的井的測(cè)井資料相對(duì)豐富，可利用測(cè)井資料開展有效儲(chǔ)層識(shí)別，即在構(gòu)建不同火山巖儲(chǔ)層GR、DEN、RT等電性特征差異的基礎(chǔ)上，再結(jié)合各儲(chǔ)層內(nèi)幕的電性差異識(shí)別有效儲(chǔ)層，做到定性評(píng)價(jià)。從有效儲(chǔ)層測(cè)井響應(yīng)看（圖5），孔隙型儲(chǔ)層SP出現(xiàn)幅度差，AC增大，RT、DEN減小，曲線形態(tài)多呈箱狀或丘狀，在成像測(cè)井上表現(xiàn)為深色不規(guī)則斑狀等特點(diǎn)；裂縫型儲(chǔ)層SP明顯減小，AC呈跳躍增大，RT、DEN跳躍減小，在成像測(cè)井上表現(xiàn)為深色正弦型條帶；裂縫+孔隙型儲(chǔ)層的測(cè)井曲線特征介于兩者之間。

圖5 春光探區(qū)石炭系火山巖有效儲(chǔ)層測(cè)井響應(yīng)特征（春17 井）

3.2 有效儲(chǔ)層分布

根據(jù)測(cè)井曲線上的響應(yīng)特征，結(jié)合巖心物性分析、薄片鏡下鑒定以及成像測(cè)井等資料，對(duì)該區(qū)鉆遇石炭系的井開展有效儲(chǔ)層的識(shí)別，按照上述火山巖儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)與儲(chǔ)集空間的關(guān)系、儲(chǔ)層物性特征及次生孔縫、構(gòu)造縫對(duì)有效儲(chǔ)層的改善關(guān)系，可將春光探區(qū)火山巖有效儲(chǔ)層劃分為三類：Ⅰ類儲(chǔ)層為孔隙型儲(chǔ)層，由于原生孔隙發(fā)育，加上次生孔隙的改善作用，儲(chǔ)層物性最好；Ⅱ類儲(chǔ)層為裂縫-孔隙型儲(chǔ)層，受風(fēng)化淋濾及裂縫改造，儲(chǔ)層物性較好；Ⅲ類儲(chǔ)層為裂縫型儲(chǔ)層，受石炭系“內(nèi)幕”斷層活動(dòng)控制，儲(chǔ)層物性相對(duì)較差。

Ⅰ類儲(chǔ)層主要分布在東部的春深1 井區(qū)，處于有利的巖性巖相帶，火山角礫巖、安山巖發(fā)育，保留大量的火山巖原生孔隙和次生孔隙，是孔隙型儲(chǔ)層的發(fā)育區(qū)，儲(chǔ)集條件最好（圖6）；Ⅱ類儲(chǔ)層主要分布在西南部春49-排28 井一帶，西北部和東部的春38-春10-春112-排20 井一帶，風(fēng)化淋濾作用較強(qiáng)，風(fēng)化殼附近裂縫和溶蝕孔隙較發(fā)育，是裂縫-孔隙型儲(chǔ)層分布區(qū)，儲(chǔ)集條件較有利。Ⅲ類儲(chǔ)層主要分布在東北部春79 井區(qū)、中西部春22-春4井一帶，是裂縫型儲(chǔ)層的主要分布區(qū)，儲(chǔ)集條件相對(duì)較差。

圖6 春光探區(qū)石炭系有效儲(chǔ)層分布

4 結(jié)論

（1）春光探區(qū)石炭系火山巖發(fā)育，其中，近火山口亞相的火山角礫巖和溢流相的安山巖儲(chǔ)集物性相對(duì)較好，遠(yuǎn)火山口亞相的凝灰?guī)r經(jīng)風(fēng)化淋濾改造或裂縫發(fā)育時(shí)，儲(chǔ)集物性可以得到有效改善，火山沉積相的沉凝灰?guī)r儲(chǔ)集物性普遍較差。

（2）春光探區(qū)石炭系有效儲(chǔ)層分布與火山機(jī)構(gòu)、風(fēng)化殼、斷裂密切相關(guān)，結(jié)合原生孔、次生孔、裂縫發(fā)育特征，將火山巖儲(chǔ)集空間劃分為孔隙型、裂縫-孔隙型和裂縫型三種類型，按照有效儲(chǔ)層的差異分別劃分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類儲(chǔ)層。

（3）火山機(jī)構(gòu)附近是孔隙型儲(chǔ)層的有利發(fā)育區(qū)，儲(chǔ)層物性好，但分布相對(duì)局限；石炭系頂部長(zhǎng)期遭受風(fēng)化淋濾作用，風(fēng)化殼附近裂縫和溶蝕孔隙較發(fā)育，容易形成裂縫-孔隙型儲(chǔ)層，多呈“層狀”分布，主要受風(fēng)化淋濾和裂縫發(fā)育程度控制。該區(qū)石炭系“內(nèi)幕”的斷裂發(fā)育區(qū)，由于斷層活動(dòng)，裂縫相對(duì)發(fā)育，易形成裂縫型儲(chǔ)層，多呈“蜂窩狀”分布。

（4）Ⅰ類儲(chǔ)層主要分布在探區(qū)春深1 井區(qū)，儲(chǔ)層條件最為有利，但分布范圍較小；Ⅱ類儲(chǔ)層在西南部、西北部、東部發(fā)育，分布較廣，儲(chǔ)層較為有利；Ⅲ類儲(chǔ)層分布在東北部、中西部，物性條件較差。其中Ⅰ類、Ⅱ類儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)是下一步石炭系的增儲(chǔ)潛力區(qū)。