惠州凹陷新生代火山巖儲(chǔ)層的分類評(píng)價(jià)及其石油地質(zhì)意義

摘 要：【目的】珠江口盆地惠州凹陷在中生界基巖之上發(fā)育了一套新生代早期火山巖，是富生烴洼陷惠州26洼未來(lái)的重要勘探領(lǐng)域之一?；鹕綆r儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型多樣、非均質(zhì)性強(qiáng)，其有利儲(chǔ)層特征及受控因素復(fù)雜，預(yù)測(cè)難度較大，需要對(duì)其加以研究?！痉椒ā吭谏倬貐^(qū)開(kāi)展新生代火山巖儲(chǔ)層的地質(zhì)-地球物理綜合預(yù)測(cè)研究，建立了一套火山巖儲(chǔ)層的分類評(píng)價(jià)流程?！窘Y(jié)果】首先基于鉆井、測(cè)井和地震資料聯(lián)合開(kāi)展火山巖巖相、機(jī)構(gòu)識(shí)別，對(duì)火山巖進(jìn)行初始儲(chǔ)層級(jí)別的劃分；其次通過(guò)恢復(fù)排烴期火山巖古地貌判斷有機(jī)酸對(duì)火山巖的溶蝕作用強(qiáng)弱，據(jù)此升降級(jí)火山儲(chǔ)層級(jí)別；最后通過(guò)波阻抗反演及相干-螞蟻體屬性分析孔隙度和裂縫發(fā)育條件，進(jìn)一步對(duì)儲(chǔ)層級(jí)別進(jìn)行劃分。最終獲得火山巖儲(chǔ)層分類結(jié)果?！窘Y(jié)論】基于儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)結(jié)果指出有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)及其控制作用，對(duì)同類火山巖油氣勘探具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：惠州凹陷；新生代；火山巖；儲(chǔ)層預(yù)測(cè)；分類評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：P618.13???? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A???? 文章編號(hào)：1003-5168（2024）08-0092-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.08.018

Classified Evaluationof the Early Cenozoic Volcanic Reservoirs in Huizhou Sag and Its Petroluem Geological Significance

HE Ye

（Shenzhen Branch of CNOOC （China）， Shenzhen 518054， China）

Abstract： [Purposes] The Huizhou Sag in the Pearl River Mouth Basin is developed a set of early Cenozoic volcanic rocks on top of Mesozoic basement rocks， making it one of the significant exploration areas for the hydrocarbon-rich Huizhou 26 Sag.Volcanic rock reservoirs have diverse storage space types and strong heterogeneity， making prediction difficult due to the complexity of controlling factors affecting favorable reservoirs. [Methods] A comprehensive geological-geophysical prediction studies on the Cenozoic volcanic rock reservoirs is conductedin the less-well area， establishing classified evaluation technology for volcanic rock reservoirs.[Findings] Initially， volcanic lithofacies and fabric recognition were carried out based on drilling， logging， and seismic data to delineate the initial reservoir levels of volcanic rocks. Subsequently， by assessing the strength of organic acid dissolution on volcanic rocks through the restoration of the hydrocarbon expulsion period volcanic rock paleogeomorphology， the volcanic reservoir levels were upgraded or downgraded accordingly. Furthermore， utilizing impedance inversion and coherence-ant attribute analysis to porosity and fracture development conditions，the reservoir levels were further refined， ultimately resultinginthe classification of volcanic rock reservoirs. [Conclusions] The results of reservoir classification evaluation indicate the favorable reservoir development zones and their controlling effects， which are of reference significance for oil and gas exploration in similar volcanic rocks.

Keywords： Huizhou sag; cenozoic; volcanic rocks; reservoir prediction; classified evaluation

0 引言

珠江口盆地珠一坳陷惠州凹陷作為典型的富烴凹陷，已經(jīng)探明較多的油氣儲(chǔ)量［1-2］。研究表明惠州26洼具有面積大、烴源巖層厚、油氣藏疊合連片等特點(diǎn)［3］。40年來(lái)，惠州26洼共有6口探井鉆遇新生代早期火山巖覆蓋于洼內(nèi)低隆起之上（如圖1所示）。其中測(cè)錄井油氣級(jí)別較高但是測(cè)試產(chǎn)能不理想，揭示了火山巖儲(chǔ)層具有極強(qiáng)的非均質(zhì)性［4］。由于海上勘探成本的限制，火山巖儲(chǔ)集體既顯示出良好的油氣勘探前景，也表明了優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)面臨極大挑戰(zhàn)。

前人研究認(rèn)為惠州凹陷新生代早期火山巖以粗安巖、英安巖等中酸性火山巖為主，U-Pb測(cè)年為60～56 Ma，形成原因?yàn)樘窖蟀鍓K俯沖后撤，巖石圈拆沉引起地殼伸展、減薄，導(dǎo)致地幔上涌，最終于古新世噴出地表［5-6］。近年來(lái)，通過(guò)參考陸地含油氣盆地火山巖研究成果，形成了一些火山巖成山-成儲(chǔ)認(rèn)識(shí)，但是通常依據(jù)井震結(jié)合精細(xì)刻畫火山機(jī)構(gòu)、劃分火山巖相，結(jié)合火山巖成因及構(gòu)造演化分析，利用優(yōu)勢(shì)巖相代指優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布［7-8］。本研究以上述研究為基礎(chǔ)，開(kāi)展地質(zhì)-地球物理綜合預(yù)測(cè)方法研究，進(jìn)一步探討火山巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主控因素，建立火山巖儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)技術(shù)體系，以期識(shí)別出有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)，推動(dòng)惠州凹陷新生代火山巖勘探進(jìn)程。

1 火山巖儲(chǔ)層地球物理綜合預(yù)測(cè)方法

火山巖儲(chǔ)層成因特殊，具有分布廣、規(guī)模小、初始產(chǎn)量高但遞減快等特點(diǎn)。其儲(chǔ)集空間類型多樣，包括孔、洞、縫等，它們的發(fā)育受巖性巖相、風(fēng)化淋濾、成巖和構(gòu)造等多種因素的影響，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜。因此，火山巖有利儲(chǔ)層通常具有橫向連續(xù)性差、變化大、各向異性強(qiáng)等特征［9］。研究區(qū)鉆井稀少，基于火山巖相-機(jī)構(gòu)的儲(chǔ)層描述方法難以滿足區(qū)域內(nèi)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，本研究利用地震資料對(duì)少井地區(qū)火山巖儲(chǔ)層進(jìn)行空間刻畫和預(yù)測(cè)方法進(jìn)行探討，以期獲得最終的綜合評(píng)價(jià)技術(shù)。

1.1 基于井-震結(jié)合的火山機(jī)構(gòu)-巖相識(shí)別

該方法通?；阢@井地質(zhì)資料包括巖心、井壁取心、巖屑，測(cè)井資料包括常規(guī)測(cè)井和成像測(cè)井，以及三維地震資料，以點(diǎn)（單井）、線（剖面）、面（平面）逐級(jí)開(kāi)展研究，形成一套鉆井約束地震火山巖相識(shí)別技術(shù)。

單井火山巖相界面識(shí)別主要依據(jù)巖心、井壁取心和巖屑樣品（薄片）資料，同時(shí)結(jié)合火山巖相-測(cè)井相分析。單井火山巖期次識(shí)別核心是期次界面的識(shí)別。期次界面識(shí)別主要標(biāo)識(shí)為地層不整合界面、沉積夾層、巖性/巖相組合突變界面。通過(guò)合成記錄將單井劃分期次和火山巖相界面進(jìn)行地震標(biāo)定；通過(guò)分析井旁地震相，對(duì)不同巖相的地震反射特征進(jìn)行分類，并結(jié)合常規(guī)測(cè)井等資料，建立火山巖相的地震-地質(zhì)識(shí)別圖版；以火山學(xué)為指導(dǎo)在三維地震工區(qū)上識(shí)別火山機(jī)構(gòu)，建立火山機(jī)構(gòu)和火山巖相的解釋模型。最后進(jìn)行全區(qū)火山機(jī)構(gòu)識(shí)別，依據(jù)火山機(jī)構(gòu)的外部形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分類型，繪制火山機(jī)構(gòu)、火山巖相平面分布及連井的井震對(duì)比骨干剖面（如圖2至圖4所示）。

1.2 基于疊后反演的孔隙發(fā)育區(qū)預(yù)測(cè)

研究區(qū)火山巖面積廣，鉆井資料較少且分布不均，目的層埋深過(guò)大導(dǎo)致地震資料中、遠(yuǎn)道有效信號(hào)能量不足，疊前反演反而不能有效使用。本研究采用井約束的疊后稀疏脈沖反演方法，根據(jù)鉆井資料分析不同巖相的聲波阻抗特征，建立判別標(biāo)準(zhǔn)，在縱向上約束地震反演結(jié)果?；鹕匠雎兜乇碓馐茱L(fēng)化剝蝕，不同期次火山地層的頂?shù)拙鶠椴徽厦?，是火山巖儲(chǔ)層的有利層段，通過(guò)期次界面的精細(xì)地震解釋細(xì)化地層格架，可以在橫向上約束地震反演結(jié)果。

通過(guò)多井聯(lián)合分析不同孔隙度火山巖的波阻抗特征，建立井壁心實(shí)測(cè)孔隙度與聲波阻抗對(duì)應(yīng)關(guān)系，協(xié)同地震反演生成孔隙度數(shù)據(jù)體。根據(jù)火山巖儲(chǔ)層孔隙度標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別有利儲(chǔ)層，制作火山巖有利儲(chǔ)層孔隙度平面分布，如圖5所示。儲(chǔ)層平均孔隙度分布圖能較好地反映有利儲(chǔ)層的分布特征?；鹕娇紫段镄云毡榇笥?%，連片性較好。

1.3 基于相干-螞蟻體的裂縫發(fā)育區(qū)預(yù)測(cè)

在火山巖儲(chǔ)層中，裂縫主要作用為：溝通孔隙；油氣運(yùn)移的通道；改善儲(chǔ)層的物性，增大儲(chǔ)層滲透率；增大孔隙，聚存油氣；油氣產(chǎn)出的通路。

基于成像測(cè)井資料及少量鉆井地質(zhì)資料，包括巖心、井壁取心，開(kāi)展單井火山巖裂縫識(shí)別與統(tǒng)計(jì)，結(jié)合井震標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行裂縫發(fā)育區(qū)地震屬性特征分析。選取方差-螞蟻體、相干、相干-螞蟻體及最大似然等目前對(duì)裂縫較為敏感的屬性，并依據(jù)單井裂縫信息及現(xiàn)今構(gòu)造解釋方案對(duì)比分析，優(yōu)選本區(qū)火山巖裂縫屬性。通過(guò)對(duì)比分析，本研究相干和相干-螞蟻體對(duì)火山巖裂縫反映較好，其中相干屬性對(duì)大尺度裂縫反映較好，相干-螞蟻體屬性對(duì)小尺度的微裂縫反映較好。因此，利用相干以及相干-螞蟻體兩個(gè)屬性實(shí)現(xiàn)了無(wú)井-少井區(qū)火山巖期次格架約束下的裂縫識(shí)別與評(píng)價(jià)。

分析表明，火山巖的裂縫發(fā)育受斷裂、現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)、火山機(jī)構(gòu)相帶和巖漿底侵的影響。在火山巖頂、底界面之間提取相干體-螞蟻體屬性的中值成圖，顏色越深即代表裂縫密度越高，虛線內(nèi)為圈定范圍，如圖6所示。裂縫發(fā)育通常與大斷層有關(guān)，在邊界斷裂的上盤地區(qū)，由于火山巖地層的旋轉(zhuǎn)翹傾，上盤緩坡區(qū)會(huì)發(fā)育許多對(duì)向或背向發(fā)育的次級(jí)斷層，使相對(duì)剛性的火山巖發(fā)育較多裂縫。南山南側(cè)西部緩坡區(qū)域較大，東部緩坡區(qū)面積較小，裂縫發(fā)育區(qū)從研究區(qū)西部向東部面積逐漸減小。

1.4 基于古地貌恢復(fù)的溶蝕發(fā)育區(qū)預(yù)測(cè)

單井溶蝕面孔率統(tǒng)計(jì)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，HZ-A井區(qū)有機(jī)酸溶蝕情況較為普遍，HZ-B井區(qū)的有機(jī)酸溶蝕現(xiàn)象微弱，HZ-C井區(qū)幾乎無(wú)溶蝕現(xiàn)象。有機(jī)酸溶蝕程度差異受烴源巖條件、距離烴源巖的距離，以及油氣運(yùn)移路徑控制，依據(jù)流體勢(shì)，有機(jī)酸在形成后會(huì)向相對(duì)較高的位置運(yùn)移。在惠州26洼生烴早期，大量有機(jī)酸沿斜坡進(jìn)入HZ-A地區(qū)是導(dǎo)致該地區(qū)有機(jī)酸溶蝕較強(qiáng)的主要原因。基于惠州凹陷烴源巖排烴高峰期地貌特征，即拉平T32層序界面后的下文昌頂界面構(gòu)造形態(tài)，判斷達(dá)到生烴門限后有機(jī)酸能夠到達(dá)的位置。疊合源儲(chǔ)配置關(guān)系，結(jié)合區(qū)域沉積相圖和單井的溶蝕發(fā)育情況，對(duì)有機(jī)酸溶蝕區(qū)范圍進(jìn)行了定性劃分，預(yù)測(cè)結(jié)果如圖7所示。

一類有機(jī)酸溶蝕區(qū)位于研究區(qū)西部，緊鄰高豐度烴源巖，斷裂較發(fā)育，烴源巖與儲(chǔ)層側(cè)向?qū)?，為斷裂面和不整合面共同疏?dǎo)。已鉆井HZ-A區(qū)為二類有機(jī)酸溶蝕區(qū)，距離高豐度烴源巖較遠(yuǎn)，斷裂不發(fā)育，為不整合面疏導(dǎo)。HZ-B井區(qū)陡坡帶斷階為三類有機(jī)酸溶蝕區(qū)，斷階下降盤鄰近低豐度烴源巖，陡坡帶地層產(chǎn)狀不利于油氣運(yùn)移。HZ-C井區(qū)為非有機(jī)酸溶蝕區(qū)，上部不發(fā)育深湖相泥巖，距離周緣烴源巖較遠(yuǎn)。

2 火山巖儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)

2.1 儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)方法

通過(guò)對(duì)逐張地震剖面刻畫火山機(jī)構(gòu)和巖相，得出巖相的平面分布；通過(guò)波阻抗反演和相干-螞蟻體屬性分析，得到預(yù)測(cè)孔隙度和裂縫的平面分布；通過(guò)對(duì)研究區(qū)周緣烴源巖分布與火山巖體之間的時(shí)空關(guān)系，明確烴源巖溶蝕的強(qiáng)弱分布。本研究嘗試將上述四大類控制因素進(jìn)行歸納和總結(jié)，制定一套可行的儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)流程（如圖8所示）。

火山巖巖相是影響和控制研究區(qū)儲(chǔ)集空間發(fā)育的基礎(chǔ)條件，研究表明火山機(jī)構(gòu)中靠近火山口附近為油氣有利聚集區(qū)域。首先對(duì)巖相進(jìn)行初始等級(jí)劃分，分別為Ⅰ類火山通道相+爆發(fā)相，Ⅱ類溢流相上部亞相及Ⅲ類侵出相+溢流相下部+火山沉積相，分別賦值為1～3。基于近源、遠(yuǎn)源相帶位置分別賦值為0和1。地層流體來(lái)源多樣且復(fù)雜，研究表明有機(jī)酸溶蝕作用是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成的后天決定性因素?；谌芪g作用強(qiáng)弱分別賦值一類至三類溶蝕區(qū)為-1、0和+1，非溶蝕區(qū)不能作為儲(chǔ)層，因此不參與評(píng)分。

考慮到孔隙度在一定程度上反映了優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的物性條件，同時(shí)裂縫作為流體的運(yùn)移通道，可以促進(jìn)溶蝕作用的發(fā)生。將孔隙度平均屬性圖上孔隙度值>5%的區(qū)域劃分為一類孔隙發(fā)育區(qū)，孔隙度值<5%的區(qū)域劃分為二類孔隙發(fā)育區(qū)?；诹芽p預(yù)測(cè)結(jié)果，裂縫相對(duì)密集區(qū)為一類裂縫發(fā)育區(qū)，其他則為二類區(qū)。據(jù)此分別賦值一類區(qū)為0，二類區(qū)為+1。

以上4種參數(shù)進(jìn)行疊加運(yùn)算，獲得儲(chǔ)層分類數(shù)值0～7之間的平面分布圖，定義數(shù)值為0～2區(qū)域?yàn)棰耦悆?chǔ)層，3為Ⅱ類儲(chǔ)層，4以上數(shù)值區(qū)統(tǒng)一劃分為Ⅲ類區(qū)。

2.2 評(píng)價(jià)結(jié)果及石油地質(zhì)意義

通過(guò)上述儲(chǔ)層評(píng)價(jià)體系進(jìn)行火山巖儲(chǔ)層分類及分布圖繪制。儲(chǔ)層發(fā)育情況如圖9所示。HZ-A-1井位于Ⅱ類儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)，其余5口井位于Ⅲ類儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)，與實(shí)鉆結(jié)果吻合。HZ-A-1井火山巖油層段測(cè)井解釋垂深有效厚度超過(guò)100 m，但測(cè)試產(chǎn)量達(dá)不到南海海域油氣勘探經(jīng)濟(jì)門限。分析其儲(chǔ)層條件認(rèn)為，該井位于裂縫次級(jí)發(fā)育區(qū)帶，缺少大尺度裂縫溝通孔隙，且次級(jí)的溶蝕作用不足以大幅改造原始儲(chǔ)層條件，導(dǎo)致火山巖儲(chǔ)層滲透性不佳。

通過(guò)分析已鉆井儲(chǔ)層條件及區(qū)域地質(zhì)背景，綜合新生代火山巖的巖相分布、溶蝕作用強(qiáng)弱及孔-縫預(yù)測(cè)情況，劃分有利勘探區(qū)帶，見(jiàn)圖9虛線范圍。有利區(qū)帶1和2均以Ⅰ類儲(chǔ)層為主，且受控于北西-南東向和北東-南西向兩組斷裂帶，預(yù)測(cè)發(fā)育大量裂縫，同時(shí)緊鄰惠州26洼烴源巖，預(yù)測(cè)儲(chǔ)層改造作用強(qiáng)，整體勘探潛力大。

3 結(jié)論

本研究在少井地區(qū)開(kāi)展新生代火山巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)及分類研究。首先建立單井-連井火山巖相解釋模型，形成火山巖“巖性-巖相-期次”劃分技術(shù)序列；其次開(kāi)展火山巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層地質(zhì)-地球物理綜合預(yù)測(cè)，明確優(yōu)儲(chǔ)發(fā)育主控因素，建立儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)技術(shù)體系；最后通過(guò)已鉆井標(biāo)定評(píng)價(jià)結(jié)果，優(yōu)選火山巖有利勘探區(qū)帶。

本套評(píng)價(jià)方法適用于無(wú)井-少井地區(qū)有效利用地震資料，定性評(píng)價(jià)埋深大、資料少的火山巖儲(chǔ)層條件，形成了一套成熟的地質(zhì)-地球物理綜合評(píng)價(jià)體系，為同類火山巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)提供了參考。

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收稿日期：2024-04-09

作者簡(jiǎn)介：何葉（1989—），女，碩士，工程師，研究方向：油氣勘探綜合。