埕海6區塊火成巖類型及分布規律研究

張靜蕾,劉文鈺,李 寧,牟曉慧,唐和軍

(中國石油大港油田分公司，天津 300280)

0 引 言

黃驊坳陷第三系廣泛發育火成巖，巖漿噴發期為孔二段—孔一段、沙三段、沙一段、東三段、東一段—館陶組和明化鎮組，而灘海區在館陶—明化鎮時期較為活躍，呈現出由南向北發育時期由老變新的趨勢[1]。從火成巖產狀來看，主要為噴發相的玄武巖，同時伴有安山巖。前人研究表明，火成巖與油氣有著緊密的聯系，既可促進烴源巖中有機質向油氣轉化，也可使局部烴源巖遭受微破壞，且伴隨構造運動，促進了油氣的運移與聚集。通過多年的勘探開發，在埕海6區塊逐步發現了埕海6、埕海8以北、埕海16以南為代表的多個小火山巖體。火成巖識別及刻畫直接決定著研究區塊砂巖儲層分布范圍，意義重大。目前火成巖勘探技術主要為綜合物探法、測井地震標定法、地震屬性法等[2-4]，由于埕海6區塊前期勘探獲取資料限制，無法應用綜合物探法，且勘探初期井數較少，而基于神經網絡的波阻抗反演在反映巖性的變化方面誤差較大，因此，前2種方法在埕海6區塊應用效果均不理想。地震屬性法能夠較好地刻畫火成巖的產狀、形態，但刻畫精度不足。因此，在地震屬性法的基礎上，結合巖心、鏡下鑒定、測井、錄井等資料，通過開展研究區火成巖類型、錄井響應特征、測井響應特征、地震響應特征、噴發期次、平面分布特征等研究，明確火成巖分布規律，落實其與油氣的關系，為研究區高效開發提供技術保障。

1 區域地質概況與火成巖類型

埕海6區塊位于大港油田南部灘海地區，地理位置位于河北省黃驊市關家堡村以東海域灘涂水深5m的極淺海區。西與埕海一區相鄰，北鄰張東油田，北西為趙東油田，北東至礦區邊界，南為埕寧隆起。通過鉆井與地震結合，發現該區發育多個小火山巖體，構造和儲層較為復雜。

研究區巖相類型主要為火山頸相，產出狀態為圓形，按照深度為標準，研究區屬于淺成相。由火成巖巖性統計結果(表1)可知，火成巖以基性噴出巖為主，主要為火山碎屑沉積巖，有玄武巖、凝灰質泥巖、玄武質泥巖、玄武質砂巖等10余種巖性。縱向上看，從下至上由火山碎塊、火山角礫逐漸變成隱晶質結構的玄武巖和安山巖，反映出巖漿突然噴出地表，在溫度、壓力突變的條件下拋向空中后落下，在火山口周圍堆積成巖，或墜入火山通道中，埕海601、602井沙一段上I油層組(Es1Ⅰ)主要發育低阻火山角礫巖，巖石由火山碎塊組成，火山碎塊由泥化的火山物質和少許火山晶屑組成，埕海602井館陶組(Ng)包括NgⅡ3、NgⅡ2、NgⅡ1、NgⅠ3等，其中，NgⅡ3發育高阻玄武巖以灰黑色為主，具有隱晶質結構，裂縫發育，標本上見白色石英充填，杏仁狀構造，NgⅡ2玄武質砂巖主要由石英和少量長石組成，局部含玄武質較重；而埕海16井NgⅠ3—NgⅡ2發育的低阻玄武巖和安山巖均以斜長石為主，安山巖具隱晶質結構，埕海14、埕海16井在火山沉積巖下伏地層伴有受火山巖漿烘烤和熱液作用而形成的蝕變巖。平面上看，距離火山口較遠的埕海15、埕海21井主要發育火山沉積巖；距離火山口最遠的埕海1201井以低阻凝灰巖為主，反映了離火山口越遠，火山噴發巖會由火山碎塊、火山角礫變為顆粒很小的火山灰和火山塵。

表1 埕海6區塊火成巖巖性類別統計

2 火成巖分布范圍刻畫

由于火成巖的成巖速度大、密度高，自然伽馬曲線和聲波時差的響應特征明顯，采用電阻率可以準確識別噴出巖和沉積巖；結合鉆井資料及測井等信息，在地震資料中也可有效識別火成巖。因此，可綜合利多種信息來定性、定量、交叉驗證，精細識別火成巖[5]。

2.1 火成巖響應特征

2.1.1 火成巖測井響應特征

國內外不同地區火成巖的測井響應特征雖然不統一，但巖石的礦物組成決定其仍有一定規律[6-7]。通過埕海6區塊對數十口井的火成巖段電性、巖性綜合研究，認為埕海6區塊火成巖具有低自然電位、低自然伽馬、高電阻率以及低聲波時差、高密度的特征。以埕海601井為例，結合過地震剖面(圖1)，火成巖自然伽馬曲線API值為110～130，可以區分火成巖和沉積巖；電阻率、聲波、自然電位、密度等測井曲線對玄武巖敏感，電阻率為20～1 000 Ω·m，聲波時差為200～230 μs/m，自然電位偏小，密度相對較低，為2.3～2.5 g/cm3。火成巖邊緣地震呈強反射，內部雜亂，呈空白反射，并具有穿時性，火山通道從下至上特征清楚，底辟刺穿沉積地層，并噴發形成丘狀火山錐，上覆地層披覆在丘狀火山錐之上，易于形成披覆背斜。

圖1 埕海601井火成巖電性、巖性、地震剖面綜合圖

2.1.2 多屬性火成巖范圍刻畫及分析

研究區玄武巖以噴發相與侵入相為主，凝灰巖以沉積相為主，空間展布變化劇烈，波阻抗變化范圍較大，尤其是凝灰巖與砂泥巖速度比較接近，高速礫巖的特征也非常接近玄武巖，因此，可以同時使用多種類型的地震屬性數據體來刻畫火成巖的分布范圍[8]。

基于上述火成巖地震反射特征，明確了地震剖面上強反射軸的地質意義，在研究區Ng44、NgⅠ3、NgⅡ1、NgⅡ2、NgⅡ3、Es1Ⅰ等層的控制下，在地震剖面上對火成巖的范圍進行追蹤與刻畫。從地震剖面Trace1287(圖2)上看，火山通道從上至下特征清楚，火成巖呈強反射，為透鏡狀或蘑菇狀。埕海1201附近發育多個火山口，NgⅡ3時期開始，火成巖規模擴大，NgⅡ2時期規模最大，NgⅠ時期可以看到圓環形的火山錐。

圖2 埕海6區塊Trace1287地震剖面

然后，利用Landmark屬性提取模塊PAL直接對地震數據進行地震屬性提取，PAL能計算瞬時相位、聚類分析、相干體、邊緣檢測等屬性，并以層位的方式輸出，這些結果可在OpenWorks環境下眾多應用軟件中展開協同解釋，識別火成巖主要提取相位類、振幅類、邊緣檢測、相干體屬性，增強對斷層、火成巖特征的綜合理解。

地震屬性可視化分析系統軟件VisualVoxAtTM(簡稱VVA)提供了體屬性、層位屬性、層間屬性多種屬性提取方式。體屬性中相似類屬性對描述地質邊界，如斷層、斷裂顯示明顯。層間屬性中均方根振幅屬性對火成巖識別最為有效。

研究表明，研究區瞬時相位、聚類分析、均方根振幅與邊緣檢測屬性可以與火成巖分布范圍有較好的匹配關系。按各亞段沿層提取了瞬時相位屬性、聚類分析、均方根屬性、邊緣檢測屬性分析可知。火山通道的屬性特征表現為圓形，異于圍巖特征，從上至下具有繼承性。由圖3a可知，瞬時相位屬性描述復相位中實部與虛部之間的角度，火成巖在圖中表現為色彩相間的混亂分布；由圖3b可知，聚類分析屬性可優選出敏感的地震屬性組合[9]，火成巖主要體現為中低能量范圍，邊界清晰；由圖3c可知，均方根屬性適用于地層巖性相變分析，識別特殊巖性，火成巖在研究區表現為低能紅色區，邊緣振幅強，內部振幅弱；由圖3d可知，邊緣檢測屬性識別數字圖像，提取出邊緣區分目標和背景[10-11]，結合地震背景資料，火成巖顯示為雜亂反射，表現為白色、灰色相間的雜色。4種屬性相互驗證，確定火成巖地震響應特征，更加精細地刻畫火成巖分布范圍。

圖3 埕海6區塊多屬性提取技術

2.2 噴發期次

成分相同的巖石組合其測井曲線特征表現穩定，不同火成巖期次下形成的巖石組合物理化學性質必然發生變化，因此，根據錄井、測井等資料開展噴發期次研究[12]。平面上，埕海16井附近發育5個小火山口，埕海1201—埕海601井一帶發育4小火山口，具多期噴發特點,從埕海601的NgⅡ3地層玄武巖發育情況分析可知(圖2b)，泥巖隔層把玄武巖分為2期。

2.3 平面分布規律

火成巖主要沿黃驊坳陷內北東向展布的斷裂分布。化學分析結果顯示，下第三系玄武巖為堿性玄武巖系列，巖漿生成于地下52 km處，由烴源巖的1%～2%部分熔融形成。上第三系玄武巖為偏堿性拉斑玄武巖系列，生成于地下35 km處，由烴源巖的4%～5%部分熔融形成。聯系到埕子口隆起上多處出露于第四系的玄武巖體，和坳陷內中、南區火成巖均分布在靠近埕寧隆起一側的岐南、南皮凹陷中的事實，推測火成巖應是沿著莫霍面隆起邊緣殼斷裂上涌巖漿形成的，在Ng沉積末期噴發，北東向斷裂在巖漿噴發、侵入的過程中起路徑調整的作用，對Ng及Es1油藏起到一定的遮擋作用，同時也使該區的構造和儲層復雜化。

(1) NgⅠ1亞段。在地震剖面上可以看出，從底部噴出的火成巖上涌到NgⅠ亞段較少，從瞬時相位屬性切片(圖4a)上也表現出研究區整體欠發育的火成巖特征，且研究區西部有數個團狀邊緣相位突變響應，內部平緩相位響應或雜亂響應，主要位于埕海15、埕海8、埕海16井附近(圖4b)。

(2) NgⅡ2亞段。在地震剖面上可以看到，火成巖在NgⅡ2時期發育較多，從瞬時相位屬性切片(圖4c)上也表現出研究區北部團狀邊緣相位突變響應，內部平緩相位響應或雜亂響應，在埕海1202井區，火成巖在NgⅡ2時期范圍最大(圖4d)，對油氣起到了一定的封堵作用。

(3) NgⅡ3亞段。在地震剖面上可以看到，火成巖在NgⅡ3時期發育較多，從瞬時相位屬性切片(圖4e)上也表現出在研究區北部及西南部均有相位突變響應，內部平緩相位響應或雜亂響應，在埕海16井區，在NgⅡ3時期火成巖范圍最大(圖4f)，將埕海8井區與埕海1202井區隔開，對油氣起到了一定的封堵作用。其中，西部4個火山通道在該時期形成噴發形成連片狀，面積為7.73 km2，南部形成2個大規模的獨立噴發巖體，面積為1.9～2.3 km2。

(4) Es1Ⅰ亞段。從地震剖面上可以發現，該時期研究區主要發育多個火成巖通道，見圖4g。從相干體屬性切片(圖4h)上也表現出在研究區多處有范圍較小的高相似性響應。其中，西部發育北東—南西向的4個火山通道，呈串珠狀，面積為0.10～0.64 km2，南部發育東西向的6個火山通道，呈散點狀分布，面積為0.15～0.54 km2，整體分布范圍有限。

3 火成巖分布與油氣的關系

由前面論述可知，NgⅠ、NgⅡ、Es1均有較多的火成巖發育，但由于火成巖非均質性強物性差，其上、下圍巖中的砂巖由于埋藏較淺、壓實程度較低，導致孔滲、輸導、聚集能力明顯優于火成巖，使得油氣優先進入砂巖成藏，火成巖降低甚至失去聚集油氣的封蓋條件，這是研究區火成巖雖局部有油氣顯示卻未成藏的主要因素[13]。

首先，火成巖有利于油氣運移。埕海601、埕海602井在Ng和Es底部均發育有火成巖不整合面，且與歧口生油凹陷相接，具有供油的有利條件，火成巖不整合面成為良好的運移通道。其次，火成巖對油氣具有遮擋作用。根據前人研究成果可知，按照火成巖在圈閉三要素中的存在形式不同，將火成巖油藏劃分為3種類型，分別是為火成巖起遮擋作用的火成巖遮擋油藏、火成巖起遮擋與蓋層作用的火成巖遮蓋油藏及火成巖所有作用的火成巖油藏[14]。在此基礎上，將研究區圈閉主要分為2類：一類是以斷鼻構造為主的構造-巖性圈閉，如Es1Ⅰ油藏主要受巖性控制，砂體既是輸導體又是儲集體，油層集中分布在Es1Ⅰ至Es1Ⅱ，埕海15、埕海6、埕海8、埕海801串珠狀的砂體中，形成了多個巖性圈閉；另一類為上傾方向由火成巖遮擋形成的構造圈閉，如Ng油層分布在NgⅡ2、NgⅡ3、受火成巖及構造控制，為火成巖遮擋下的構造油藏。圈閉主要沿北東向構造軸線分布，在平面上成排分布；圈閉面積不一，其中以埕海8井及埕海6井以西2個斷鼻構造圈閉面積較大。

綜上所述，研究區貫穿Es整套地層的火成巖對埕海6區塊各斷塊巖性圈閉的形成主要起到有利油氣運移、阻止油氣逃逸、有利圈閉成藏等重要作用(圖5)。同時由于研究區構造寬緩，具有北斷南超、東西向具有溝梁相間的特點，形成了大型斷鼻群，與埕寧隆起物源配合，在火成巖隔擋作用下，研究區形成了一系列火成巖遮擋的構造-巖性油氣藏。

圖5 埕海油田埕海601—埕海16井油藏剖面

基于以上研究成果，建立研究區成藏模式，優選有利區帶。埕海16井位于羊二莊斷層上升盤，向北通過羊二莊和海4井斷層與歧口生油凹陷相接，Es1砂體北部均與羊二莊斷層相接，歧口凹陷油氣沿羊二莊斷層和Es1不整合面以及內部砂巖疏導層向埕海16井目標區運移，推測在埕海16井北面低部位應存在較好的油氣顯示，后期通過埕海6等井試油獲工業油流。在埕海6井西側部署首口產能評價井埕海6-H1井(圖5)，鉆遇水平段為580 m，油層鉆遇率100%，于2019年1月14日正式試油，采用潛油電泵生產，9 mm油嘴放噴投產，日產油為233 t/d，而后4 mm油嘴持續生產2個月，累計產油1.2×104t，取得良好開發效果。

4 結 論

(1) 研究區火成巖類型以噴出巖和火山碎屑沉積巖為主，巖性以致密玄武巖為主，少量凝灰質砂巖。

(2) 研究區火成巖測井、地震響應明顯，玄武巖具有低自然電位、低自然伽馬、高電阻率以及低聲波時差、高密度的特點，地震上呈強反射，具有穿時性。

(3) 采用多屬性開展火成巖刻畫分析：瞬時相位、聚類分析、邊緣檢測與均方根振幅屬性與火成巖分布范圍有良好的匹配關系，4種屬性相互配合驗證，綜合刻畫火成巖分布范圍。

(4) 研究區火成巖表現為2種巖性、多期噴發的特點：Es1主要發育火山通道，穿切其他巖層；Es1Ⅰ時期研究區主要發育多個火成巖通道，西部發育北東—南西向的4個火山通道，呈串珠狀；南部發育東西向的6個火山通道，呈散點狀，分布范圍有限。NgⅡ3時期火成巖范圍最大，西部噴發形成連片狀，南部形成2個大規模的獨立噴發巖體。

(5) 研究區火成巖有利于形成了一系列火成巖遮擋的構造-巖性油氣藏。