齊家火山巖油藏特征及勘探潛力分析

高榮杰

(中國石油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124114)

0 引 言

隨著全球常規儲層油氣藏勘探資源逐漸減少，非常規火山巖儲層油氣藏勘探成為油氣資源重要勘探領域之一。美國、日本、俄羅斯、委內瑞拉等國家均有較大型火山巖油氣藏發現[1]。中國在渤海灣盆地、松遼盆地、準噶爾盆地等含油氣盆地均有火山巖油氣藏發現。遼河盆地東部凹陷和西部凹陷發育大量火山巖油藏，逐步成為重要勘探領域。20世紀90年代，遼河盆地東部凹陷相繼發現了歐利坨子、熱河臺火山巖油氣藏，充分說明遼河盆地火山巖有很好的成藏性。齊家火山巖油藏發現于20世紀80年代初，但由于潛山內幕復雜、油藏特征不清，勘探開發進展緩慢。近年來，隨著歡喜嶺油田勘探開發逐步深入，受自然保護區退出礦權影響，探礦權面積銳減，常規儲層油氣藏勘探資源發現難度加大，資源品質降低，儲采比低于0.3，已經嚴重影響了歡喜嶺油田穩產目標。為此，拓展勘探目標，尋找非常規油氣資源迫在眉睫，進而將火山巖油藏勘探納入增儲目標。前期已有研究人員對齊家中生界進行過研究[2-3]，但側重于潛山裂縫成因及分布規律的認識。該文對歡喜嶺油田齊家地區火山巖油藏特征進行綜合研究，系統分析了火山巖油藏勘探潛力，指出了火山巖油藏勘探有利區域。通過開展齊家火山巖油藏特征研究，取得了顯著的階段性成果，部署探井4口，實施探井2口，均獲高產工業油氣流。齊家地區已成為歡喜嶺油田重要勘探潛力區之一。

1 區域概況

遼河坳陷處于郯廬斷裂北段[4]，中生代侏羅紀以來，在太平洋板塊俯沖作用和深部軟流圈大規模上涌活動的影響下，遼河坳陷進入裂陷演化階段，發生強烈的火山噴發，形成一套火山巖地層建造，該建造在遼河盆地東部凹陷和西部凹陷均有發育，鉆井顯示火山巖地層厚度達千米以上[5]。齊家地區火山巖位于遼河盆地西部凹陷南段，地理位置位于遼寧省盤山縣土地村東4 km處，分布面積近18 km2。齊家地區有47口井鉆遇中生界地層，均發現火山巖地層。

2 齊家火山巖巖性特征

圖1為齊家地區火山巖巖性平面分布圖。由圖1可知，玄武巖位于井區中部，分布零散且面積小，凝灰巖沿東北和西部邊界分布，大部分地區為安山巖覆蓋，向南過渡為太古界混合花崗巖。

圖1 齊家地區火山巖巖性分布

縱向上，齊古2井火山巖厚度最大，可達887 m，但仍未鉆穿中生界。依據厚度變化的合理性、巖電電性特征和地震反射特征，將齊家火山巖劃分為3段(圖2)。Ⅰ段由凝灰巖及安山巖組成，Ⅱ段在齊古2井發育一套薄層花崗質角礫巖，Ⅲ段頂部發育一套穩定的玄武巖，中下部主要以凝灰巖及安山巖組成。

3 齊家火山巖油藏特征

3.1 火山巖油藏構造特征

通過對齊家火山巖地震解釋和構造研究發現，齊家火山巖頂面構造形態整體上是一個西高東低、北高南低呈單斜構造的古地貌山，內部被北東向和近東西向斷層進一步復雜化，切割成多個構造斷塊圈閉。最有利圈閉為齊古2圈閉、齊2-6-9圈閉及齊2-12-7圈閉(圖3)。

齊古2圈閉是一個由4條斷層夾持的單斜構造，構造高點在齊古2井北部，深度為1 850.0 m，構造幅度為800 m，構造面積為2.1 km2。齊2-6-9圈閉是一個由3條斷層夾持的單斜構造，構造高點在齊2-6-9井西部，深度為1 850.0 m，構造幅度為550 m，構造面積為0.5 km2。齊2-12-7圈閉是由3條斷層夾持的單斜構造，構造高點在齊2-12-7井北部，深度為2 000.0 m，構造幅度為250 m，構造面積為0.4 km2。

圖2 齊家中生界潛山綜合柱狀圖

3.2 火山巖巖石學特征

3.2.1 巖性特征

根據巖心觀察、薄片鏡下鑒定，齊家地區火山巖巖石類型主要為玄武巖、安山巖及凝灰巖。

凝灰巖呈灰色、灰綠色，發育凝灰結構、塊狀構造，主要由火山灰組成，鏡下見少量晶屑，風化作用強，裂縫及溶蝕孔較發育(圖4a)。安山巖呈灰色、淺紫紅色，發育斑狀結構、基質間粒間隱結構、塊狀構造。鏡下可見斑晶，其成分主要為長石、石英，受構造作用影響強烈，裂縫較發育，但多被方解石充填(圖4b)。玄武巖以灰綠色、灰黑色為主，發育氣孔斑狀結構、輝長結構、斑狀構造，斑晶成分主要為輝石、斜長石，構造改造作用不明顯，裂縫不發育(圖4c)。

圖4 齊家火山巖巖性鏡下薄片

3.2.2 巖相特征

趙澄林等[2]研究認為，遼河油田火山巖噴發模式為夏威夷式，主要發育爆發相、噴溢相和溢流相[3]。根據巖性平面分布特征研究認為：齊家火山巖噴發以溢流相為主，為安山巖組合；爆發相為輔，為凝灰巖組合；噴溢相較少，為玄武巖組合。整體表現為超基性-基性-中性-酸性-火山碎屑巖組合特征。

3.3 火山巖油藏儲集空間特征

經巖心觀察和顯微鏡下觀察可知，齊家火山巖發育孔隙和裂縫2類儲集空間。其中，孔隙分為原生孔隙和次生孔隙，原生孔隙主要為原生氣孔，發育在凝灰巖及玄武巖中，不規則，多被填充，含油性差；次生孔隙主要為暗色礦物溶蝕孔，多發育于風化殼上，含油性好。

裂縫是齊家火山巖儲層主要儲集空間類型，占儲集空間40%～50%，多被油氣充填。根據成因，可分為原生裂縫、卸荷裂縫及構造裂縫。

4口井巖心裂縫發育類型統計表明：構造裂縫達354條，占總裂縫的62.0%；卸荷裂縫為189條，占總裂縫的33.1%；而原生裂縫僅為28條，占總裂縫的4.9%(表1)。可見，構造裂縫為其主要儲集空間。

表1 齊家地區火山巖裂縫類型統計Table 1 The statistics of volcanic fracture types in Qijia Area

3.4 火山巖油藏物性特征

巖心物性測試結果表明，齊家地區火山巖儲層物性較差，平均孔隙度為11.0%，平均滲透率為0.89 mD。但不同巖性物性有較大差異，其中，玄武巖物性最好，安山巖次之，凝灰巖最差(表2)。

表2 齊家地區火山巖物性統計Table 2 The physical property statistics of volcanic rocks in Qijia Area

此外，火山巖儲層物性受風化作用影響明顯[6-19]。根據研究區4口井75個樣品統計分析可知，同一巖性，風化殼頂部孔隙度可達20.4%，但隨風化深度加大，孔隙度明顯降低(圖5)。

圖5 齊家火山巖孔隙度與風化深度關系Fig.5 The relationship between the porosityof volcanic rocks in Qijia Area and the weathering depth

3.5 火山巖油藏油層特征

齊家火山巖油層發育與火山巖儲層物性關系密切，而火山巖儲層物性好壞與風化殼發育厚度相關。齊家地區火山巖油藏受風化作用的改造，發育大量溶蝕孔洞及裂縫，油層縱向上主要分布在火山巖頂面25.0～50.0 m以下風化殼發育帶的儲層中，其下部因裂縫填充嚴重而解釋為干層或差油層，100.0 m以下儲層由于接觸成藏的原因很難形成油層。因此，風化殼是油層發育的主要層段，據20口井統計表明，油層厚度與風化殼厚度成正比(表3)。

表3 風化殼油層厚度統計Table 3 The thickness statistics of weathered crust oil layer

3.6 火山巖油藏測井識別響應

3.6.1 火山巖巖性測井定性識別

齊家地區火山巖巖性以凝灰巖、安山巖、玄武巖為主，不同類型火山巖由于所含礦物成分不同，其測井響應有所差異[4]。

凝灰巖為爆發相，主要為安山質，成分與安山巖相當，暗色礦物較少。測井響應曲線特征表現為中伽馬、中低阻特征。自然伽馬曲線為低幅齒狀，偶有波峰波谷，雙側向曲線為低幅齒化箱狀。

安山巖為噴溢相，主要由長石、石英組成，暗色礦物含量少。測井響應特征表現為中伽馬、中低阻特征。自然伽馬曲線呈中幅齒形，雙側向曲線成峰狀。

玄武巖主要由角閃巖等暗色礦物組成。測井響

應曲線特征表現為低伽馬、高密度、中低阻特征。自然伽馬曲線呈平直狀或者低幅齒狀，雙側向曲線為反向齒化箱形。

3.6.2 火山巖巖性測井定量識別

依據各種造巖礦物的特點、取心及巖屑錄井薄片分析等資料，結合測井曲線，選擇對巖性敏感的自然伽馬(GR)、密度(DEN)測井曲線，建立了不同類型火山巖測井曲線識別標準(表4)。

表4 齊家火山巖巖性測井識別標準Table 4 The identification standardfor lithologic logging of volcanic rocks in Qijia Area

3.6.3 火山巖含油性測井識別

通過對齊家地區火山巖試油試采井出油情況與電性資料進行統計，建立了該區火山巖含油性判定標準。火山巖油層特征為聲波時差大于215 μs/m、電阻率小于30 Ω·m、巖性密度小于2.6 g/cm3(表5)。

表5 齊家地區中生界儲層測井曲線辨識標準Table 5 The identification standard forlogging curves of Mesozoic reservoirs in Qijia Area

4 齊家火山巖油藏勘探潛力分析

4.1 火山巖油藏具有優越的成藏條件

齊家地區火山巖體距第三系生油凹陷較近，部分生油巖直接覆蓋在火山巖體上，易形成新生古儲式油氣藏，油源充足。

齊家地區火山巖儲層空間由原生的氣孔、微觀裂縫及次生的構造縫、溶蝕縫、溶孔、氣孔組成。裂縫是火山巖儲層主要儲集空間類型,占儲集空間的40%～50%。

齊家火山巖上覆第三系沙四段早期泥巖地層，巖性主要為褐灰色油頁巖、灰質頁巖、白云質灰巖、粒屑灰巖、泥晶灰巖與灰色泥巖薄層互層的沉積，具有很好的封堵性，為區域良好蓋層。

齊家地區火山巖巖體表現為巨大的山體古地貌特征，受后期構造作用形成大量斷塊山，發育圈閉。同時，斷裂作用使火山巖體形成較好的單斜地貌山構造，發育構造油氣藏。

齊家火山巖油氣以側向運移為主，斷層及不整合面是油氣運移的主要通道。沙三段、沙四段生油巖大規模生烴后，可以直接運移到火山巖體中。

歡喜嶺油田雖然經歷過多次構造運動，但對深層火山巖油氣圈閉破壞作用有限。由于火山巖斷塊圈閉大多是早期構造運動形成的斷塊山，晚期構造運動難以再次對其改造，因此，火山巖油氣藏大多得以較好保存。

以上要素足以證實齊家火山巖油藏具有優越的油氣成藏條件，有較大的勘探潛力，是歡喜嶺油田后期產能建設接替的重要領域。

4.2 火山巖油藏具備較高產能潛力

齊家地區鉆井揭示火山巖油藏發育且單井產能較高，初期日產油達10 t/d以上，累計產油幾千噸，最高可達萬噸。從投產井生產效果看，產能受火山巖儲層巖性、巖相、裂縫發育程度控制，而與構造位置關系不明顯。根據齊家地區現有5口試油試采獲工業油流井統計分析，齊家地區火山巖油藏產能受火山巖巖性影響較大，產能較高的是安山巖和凝灰巖，安山巖產能要好于凝灰巖(表6)。高產井分布在火山口兩側的噴溢相區，即火山的外前緣以及靠近斷層西側裂縫發育的區域。

表6 齊家火山巖巖性與產能關系Table 6 The relationship between lithology and productivity of volcanic rocks in Qijia Area

4.3 火山巖油藏深化勘探潛力

齊家地區火山巖油藏目前有完鉆井47口，試油試采井12口，有5口井獲得較高產能，其中1口井累計產油達到1×104t以上(齊2-6-9井)。2000年在齊古2圈閉提交探明儲量155×104t。2017年對齊家地區火山巖油藏開展精細地質研究，重新落實有利圈閉5個，部署探井4口(齊古69、齊古70、齊古71、齊古72井)(圖6)，目前已完鉆并投產2口(齊古69、齊古70井)，初期日產油均在10 t/d以上，已累計產油2 600 t。探井的成功實施，更加證實齊家地區火山巖油藏具有深化勘探的潛力，預計新增探明石油地質儲量110×104t。

圖6 齊古中生界探井井位部署

5 結 論

(1) 齊家火山巖油藏巖石類型為玄武巖、安山巖、凝灰巖；巖相以溢流相為主，為安山巖組合；火山巖儲集空間主要以裂縫為主；火山巖儲層物性較差，平均孔隙度為11.0%，平均滲透率為0.89 mD。

(2) 齊家火山巖油藏構造為周邊被斷層封閉、內部復雜化，西高東低的單斜構造和斷鼻構造；火山巖油藏油層厚度與風化殼發育程度相關，風化殼厚度越大，油層厚度越大。

(3) 齊家火山巖油藏具有優越油氣成藏條件，具備較高產能水平，具有深化勘探開發潛力。