春風油田石炭系火山巖油氣層綜合判識研究

莊圓 楊鳳麗

摘 ?要：火山巖油氣藏是一種特殊類型油氣藏，受巖性、巖相、儲集空間類型等因素影響較大。常規測井僅能對儲層進行評價，錄井僅能對巖性及油氣顯示進行評價。利用測錄井資料無法快速判識油氣層現狀，制約了現場完井方式及試油方案的及時決策，并影響鉆井周期、成本及對區塊的潛力評價。通過巖心描述、鏡下薄片儲集空間及含油性觀察，結合測井解釋和試油結果，總結了春風油田石炭系火山巖油藏巖石類型及含油性特征;火山巖儲集空間類型、影響因素、識別方法及物性有效性;孔隙、裂縫等儲集空間有效性電性識別方法;建立了春風油田石炭系油氣層綜合判識準則。本次研究可快速對該區石炭系完鉆探井進行油氣層綜合判識，指導現場完井方式決策，提高勘探效益。

關鍵詞：春風油田;石炭系;火山巖;油氣層;綜合判識

火山巖油氣藏是以具儲集空間的火山巖為油氣儲集體的一種特殊類型油氣藏，是一種非常復雜的隱蔽式油氣藏，其巖體分布形式繁多，儲集體非均質性嚴重，含油性錯綜復雜[1-4]。準噶爾盆地西緣春風油田石炭系火山巖油藏，是近年勘探成果的重大突破，累計控制石油地質儲量6 109×104t，展示出極好的勘探前景[5]。該區石炭系火山巖油藏為新發現油藏，研究程度低，存在著巖性巖相多樣、儲層橫縱向變化大、非均質性強、影響儲層發育因素多及含油氣復雜等諸多問題，因此，油氣層現場判識較困難。通常復雜巖性測井資料僅能對火山巖進行儲層評價，對是否為油氣層難以準確判識[6]，直接影響鉆井現場是否下油層套管、是否進行完井試油等完井工程方案的決策，并影響鉆井成本、鉆井周期及鉆探成效，制約了油氣勘探進展。

本文據大量鉆井巖心及薄片、錄井、測井及試油資料，梳理該區鉆遇的火山巖巖石類型、儲集空間類型及含油性特征，結合完井試油結果，總結該區火山巖油氣層巖性、儲集空間及電性等特征，建立油氣層綜合判識準則，對火山巖儲層含油氣性評價、現場完井方式及試油方案決策提供了可靠依據。

1 ?油氣藏基本特征

春風油田所在車排子凸起屬準噶爾盆地西部隆起的次一級構造單元，東部以紅車斷裂帶為界與昌吉凹陷相接，南部為四棵樹凹陷，西部及西北部為扎伊爾山，北部與克-夏斷褶帶相接。石炭系頂面遭強烈剝蝕，總體呈西北高、東南低的單斜形態。內部被多條NS向、EW向斷裂切割，形成眾多復雜斷塊構造。準噶爾盆地西緣石炭系劃分為下石炭統和上石炭統，春風油田石炭系自上而下劃分為希貝庫拉斯組、包古圖組和太勒古拉組。

該區火山巖油藏類型為斷塊油藏，各斷塊具獨立油水系統。火山巖含油性受斷裂帶控制，油藏儲集空間主要為斷層活動形成的次級裂縫，遠離斷層含油性明顯變差。火山巖含油性還受不整合面風化淋濾作用控制，離石炭系頂面距離越遠含油性越差。統計發現，石炭系頂部400 m內儲層物性普遍較好，平均孔隙度10%，平均滲透率25×10-3 μm2，隨距離石炭系頂面距離變大，儲層物性逐漸變差。該區火山巖油藏原油物性差別較大，20℃原油密度為0.926 4～0.966 5 t/m3，50℃粘度為149～8 968 mPa·s，含硫0.05%～0.2%，屬低含硫重質稠油。不同斷塊原油物性略有差異，從東向西逐漸變稠。

該區火山巖油藏地層壓力為9.02～11.2 MPa，壓力系數0.96～1.09，油層中部溫度33℃～41℃，地溫梯度1.78℃/100 m～2.92℃/100 m，為常壓低溫含油系統。

2 ?火山巖油氣層綜合判識

2.1 ?巖性識別及含油氣性判識

不同類型和成因的火山巖具不同的儲滲特征，含油氣性能差別較大，因此，巖性識別是火山巖油藏評價的前提和基礎。該區火山巖巖性識別形成一套較完善的方法和技術，主要有巖心（巖屑）及薄片識別、地球化學、成像測井和重磁震等方法[7]。區域上火山巖識別主要是利用地震及重磁方法，區帶上巖性識別主要據鉆井巖心資料確定巖性亞類，并結合薄片巖礦鑒定確定巖性。如鉆井取心進尺少，成本高，則需采用測井方法及地球化學方法等進行補充[8]。火山巖巖石類型復雜，考慮到現場實用性及測井識別精度，將本區火山巖巖性劃分為3大亞類：火山熔巖亞類、火山碎屑巖亞類、沉積巖亞類（圖1）[9-10]。火山熔巖亞類主要為安山巖、玄武巖;火山碎屑巖亞類主要為火山角礫巖和凝灰巖;沉積巖亞類主要為凝灰質粉砂巖和凝灰質泥巖。

據巖心、巖屑及薄片資料，對火山巖進行系統的巖性識別及劃分，該區主要發育安山巖和凝灰巖，次為火山角礫巖和玄武巖。從含油性與巖性關系看，安山巖含油性最好，次為凝灰巖和火山角礫巖。油層段火山巖巖屑錄井顯示級別多為油斑級及以上，錄井顯示級別可作為判識油氣層的一個重要因素，特別對稠油油藏參考價值更大。綜上認為，該區安山巖、凝灰巖和火山角礫巖等3種火山巖巖性易于形成油氣藏，是否為這幾種巖性是現場判識油氣層的一個重要依據。

2.2 ?儲集空間識別和有效物 ? ? ? ? ?性判識

2.2.1 ?儲集空間類型及特點

綜合巖心、薄片和測井等資料，本區火山巖儲層儲集空間主要包括角礫間或晶間孔隙、溶蝕孔隙和裂縫。該區火山角礫巖、安山巖、玄武巖和凝灰巖均具較好的儲集性能，不同巖性發育的儲集空間類型和組合特征略有差異[11-13]。火山角礫巖主要發育角礫間孔、角礫內斑晶溶孔、角礫內殘余氣孔及裂縫等;安山巖、玄武巖等火山熔巖發育斑晶溶孔、礦物溶孔及裂縫等;凝灰巖發育角礫間殘余孔、溶蝕縫及裂縫等（圖2）。

綜合該區巖心及薄片資料，區內火山巖以發育裂縫-孔隙型雙重介質儲層為主。該類儲層孔隙以溶蝕孔隙為主，另有粒（礫）間孔、晶間孔和微孔等。孔隙間主要由裂縫溝通，也有部分孔隙喉道，形成孔隙儲集、裂縫滲透的儲滲配置關系。

2.2.2 ?儲集空間影響因素及判識方法

春風油田石炭系火山巖儲集層發育受巖相、斷層和不整合面等因素控制，火山巖巖性、巖相決定原生孔隙和裂縫的大小和數量，并影響次生孔隙和裂縫的發育程度[14]。構造運動對儲層的控制作用明顯，斷層附近構造縫大量發育，大大改善火山巖儲集性能，長期風化淋濾作用使石炭系頂部不整合面附近溶蝕孔、溶蝕縫發育。春風油田火山巖油氣藏主要分布于不整合面下部約400 m處，說明風化淋濾作用對火山巖儲集性能有較好的改善。

本區火山巖儲層含油性主要與裂縫發育程度有關，裂縫-孔隙發育層段顯示儲層含油性好，裂縫不發育層段不含油或含油性差。通過熒光薄片觀察，油氣主要分布在裂縫溝通的溶蝕孔隙及裂縫面內（圖3）。說明本區火山巖儲層含油性主要受裂縫控制，裂縫一方面對儲集物性有重要改善作用，另一方面對油氣運移成藏起重要的輸導作用。因此，裂縫發育程度及產狀決定了地層滲透性和含油性的好壞，裂縫-孔隙型儲層是最有利的含油層段。除常規巖心描述、鑄體薄片觀察外，還可利用多種技術方法對儲層儲集空間類型進行判識。電成像測井（FMI）通過可視化圖像能直觀反映井壁四周巖石地質現象，有效識別地層裂縫、溶蝕孔洞、氣孔發育情況及分布特征。核磁共振測井可對井下地層進行連續測量，獲得孔隙喉道分布和孔隙尺寸，能快速評價儲層儲集性能。

2.2.3 ?儲集物性有效性判識

本區火山巖常規物性分析樣品統計結果表明，油層物性平面上略有差別，孔隙度主要集中在4%～16%，平均12.6%。為獲取該區油層物性下限，選取工區內有代表性樣品，以有效含油級別（油斑級）作為正累計，非有效含油級別（油斑以下）作為逆累計，對取心井油層和干層物性分析樣品進行累計頻率統計。通過對449個孔隙度及滲透率樣本進行正、逆累積經驗統計，確定本區有效儲層孔隙度下限為7.0%，滲透率下限為0.1×10-3 μm2。據巖心、薄片資料，結合成像測井、核磁測井資料，可較好判識儲層儲集性能及含油氣性。認為巖心分析孔隙度大于7%、滲透率大于0.1×10-3 μm2的火山巖儲層為有效儲層，結合巖屑錄井及熒光薄片資料，可準確判識儲層含油氣性。

2.3 ?利用電性資料對油氣層的判識

火山巖地層巖性致密，電阻率高于沉積巖地層，巖性成分復雜，結構、構造差異大。受儲層孔隙空間和孔隙結構影響，電阻率變化范圍大，一般幾十至幾百Ω·m，孔隙度越大、滲透性越好，電阻率則越低。

2.3.1 ?孔隙型儲層有效性判識

孔隙型儲層孔隙有效性分析，可利用常規測井與核磁測井相結合的方法進行分析評價[15-16]。火山巖基質孔隙空間主要以氣孔、溶蝕孔、微裂縫為主，碎屑粒間孔極少見。密度測井對孔隙度變化敏感性好，線性范圍大，各尺寸孔隙度均能反映。聲波時差測井骨架時差變化不大，僅反映均質孔隙，對各向異性大尺度孔隙反映不敏感。有效火山巖儲層，通常大尺寸氣孔、溶孔發育，聲波測井計算孔隙度通常偏低。因此，可用密度孔隙度減去聲波孔隙度反映孔隙直徑相對較大的孔隙空間的孔隙度，大孔隙越發育，儲層孔隙有效性越好。

核磁測井以氫核與外加磁場的相互作用為基礎，只對氫核產生的核磁信號進行觀測。由于固體與流體中氫核的核磁共振弛豫性質存在明顯差異，核磁測井信號直接來自地層孔隙中的流體，提供的觀測結果幾乎不受巖石礦物骨架成分影響。核磁橫向弛豫時間T2和縱向弛豫時間T1為核磁測井解釋和應用提供主要信息。弛豫時間取決于孔徑大小分布，大孔徑使弛豫時間變長，小孔徑使弛豫時間變短，因此，弛豫時間是孔徑大小分布的度量。

2.3.2 ?裂縫型儲層有效性判識

該區裂縫型儲層具以下測井響應特征（圖4）[17-18]：①雙側向電阻率。呈高阻背景下的低電阻率特征，一般低角度裂縫雙側向為負幅度差，高角度縫為正幅度差;②微電阻率。在極板接觸裂縫時數值會明顯降低，呈顯著的低阻尖峰;③三孔隙度。密度值顯著降低，中子值增大，聲波時差對應高角度裂縫響應特征不明顯，但對低角度裂縫，聲波時差具增大特征;④電成像。圖像上為低阻暗色正弦條紋。

2.3.3 ?油氣層電性綜合判識

據確定的有效儲層孔隙度下限7.0%及建立的孔隙度與三孔隙度測井間的交會圖，判識油氣層聲波時差下限為61 μs/ft，巖性密度小于2.62 g/cm3，補償中子下限為14%，深側向電阻率大于10 Ω.m，含水飽和度小于50%，分區塊建立春風油田火山巖儲層電阻率-孔隙度交會圖油氣層識別圖版，指導春風油田火山巖油氣層判識。

3 ?應用效果

通過對春風油田石炭系火山巖巖性識別及錄井含油級別分析、儲集空間類型判識和有效性分析、儲層多種電性特征綜合分析，總結石炭系火山巖油氣層綜合判識準則[19]，并對該區完鉆的排673、排66等6口井進行油氣層綜合判識（表1），與完井試油結果進行核對，吻合性較好，證實該套綜合判識方法適合該區石炭系油氣層快速判識，值得進一步推廣應用。

4 ?結論

（1） 該區主要發育火山熔巖、火山碎屑巖、沉積巖等3大亞類，火山熔巖亞類安山巖、火山碎屑巖亞類火山角礫巖和凝灰巖等巖性易于成藏，是該區火山巖勘探的重點巖石類型。

（2） 火山巖儲集空間主要為溶蝕孔洞和裂縫，儲集性能受巖性、斷層和不整合面等因素控制，不整合面及斷裂帶附近孔洞及裂縫發育，儲集空間好，有利于油氣聚集成藏。孔洞和裂縫發育井段，如錄井見氣測異常或油斑級以上油氣顯示，且未見明顯水浸特征，則可判識為油層。

（3） 火山巖油層在常規測井曲線上主要具低電阻率、高聲波時差特點，FMI成像測井圖上顯示裂縫或溶蝕孔洞發育，核磁測井上，油層T2譜分布范圍比水層窄，譜峰幅度明顯大于干層，無或弱的差譜信號顯示，移譜上T2譜右邊界表現為前移趨勢。

綜上，據火山巖油氣層判識準則，對該區完鉆的探井進行快速評價，為完井方式及試油方案的及時決策提供了可靠依據，縮短了鉆井周期，降低了鉆井成本，現場應用成效顯著。

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Abstract：Volcanic reservoir is a kind of special type petroleum reservoir，which is influenced by lithology，petrofacies and reservoir space type.Conventional logging only evaluate the reservoir，logging just evaluate the lithology and shows，so it hardly distinguishes the hydrocarbon reservoir status rapidly， restricts the decision of spot completion method and formation testing progect，and influences drilling period，cost and potential evaluation to the block.Based on the core description，the observe of microscopically slice’ s reservoir space and oiliness，combined with well logging interpretation and formation testing result，summarize the rock type and oiliness of Carboniferous Volcanic rock reservoir in Chunfeng oil field，establish the synthesize distinguish criterion of Carboniferous hydrocarbon reservoir.This research can distinguish the reservoir rapidly，direct the spot completion method decision，improve the exploration benefit.

Keywords：Chunfeng oil field;Carboniferous;Volcanic rock;Hydrocarbon reservoir;Synthesize distinguish