春光探區石炭系火山巖有效儲層展布特征

逄海明，張 輝，郭軍參，陳 峰，盧 靖，馬寧遠

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

1 勘探概況

春光探區位于準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[1-2]（圖1）。春光探區自下而上發育石炭系、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、白堊系已開發建產，侏羅系獲油氣新發現，石炭系作為一套火山巖發育的基底層系，截至2020 年底，260余口井鉆至石炭系，62 口井鉆遇油氣顯示，證實石炭系具有一定的勘探潛力。

圖1 車排子地區構造位置及石炭系巖性分布

研究區石炭系為一套“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。主體以遠火山口亞相、火山沉積相為主，巖性主要為凝灰巖、沉凝灰巖，局部（春深1 井區）發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，石炭系火山巖發育較為復雜，加強其儲層有效性評價對明確下步潛在有利區至關重要。

2 儲層發育特征

2.1 儲集空間類型

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

2.2 儲層特征

結合實鉆資料分析，春光探區石炭系近火山口亞相的火山角礫巖和溢流相的安山巖儲集物性相對較好，發育孔隙度大于14%、滲透率大于25×10-3μm2的有利儲層。遠火山口亞相的凝灰巖既有孔隙度小于7%、滲透率小于1×10-3μm2的較差儲層，也有孔隙度大于10%、滲透率大于15×10-3μm2較好儲層；火山沉積相的沉凝灰巖儲集物性相對較差，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層非均質性強、不同巖性物性存在差異，但結合微觀特征看，受風化淋濾、溶蝕作用、斷裂活動等作用影響形成了次生孔縫、構造縫，改善了儲集空間。春光探區存在著近火山口亞相的火山機構、長期抬升剝蝕的風化殼、斷裂發育區，為儲集空間的形成提供了地質條件。

2.3 儲層電性組合

雖然春光探區石炭系鉆井較多，但取心資料相對有限，火山巖巖性又比較復雜，對儲層的評價需通過巖心、測井標定建立測井識別巖性圖版，進而建立不同巖性測井對物性的響應特征，借助測井孔隙度、滲透率分析，形成探區內火山巖儲層測井分類識別標準[3-5]。通過鉆井取心校正，對探區內石炭系火山巖巖性與不同測井曲線進行交會后發現，自然伽馬（GR）測井、補償密度（DEN）測井和電阻率(RT) 測井能較好地反映本區火山巖的巖性特征。通過對優選出的測井數據進行定位，結合巖心物性分析、薄片鏡下鑒定以及成像測井等資料，構建了本區火山角礫巖、安山巖以及凝灰巖、沉凝灰巖等火山巖測井識別圖版（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；凝灰巖、沉凝灰巖GR值為60～120 API、DEN值為2.4～2.7 g/cm3、RT值為10～1 000 Ω·m。通過構建火山巖測井識別圖版，能夠在無取心情況下，將其他鉆井揭示的火山巖儲層通過電性組合特征進一步識別，明確了火山角礫巖、安山巖、凝灰巖、沉凝灰巖等儲層的電性特征，在區分不同火山巖巖性的基礎上再評價原生與次生孔縫、構造縫發育的有效儲層分布區。

圖3 春光探區石炭系儲層電性交會分析

3 有效儲層評價

3.1 有效儲層識別

春光探區孔隙型、裂縫-孔隙型和裂縫型三類儲層的形成和分布與火山機構、風化殼、斷裂密切相關[6-8]（圖4）。火山機構控制火山巖巖相的發育，在火山機構附近的近火山口亞相和溢流相形成物性相對較好的儲層，地層水等流體在儲層內進一步充注又可形成次生孔隙從而改善儲集空間[9-10]，東部春深1 井區存在火山機構，原生孔隙、次生孔隙相對較發育，主要發育孔隙型儲層，但分布相對局限，主要受火山巖巖相控制[11-12]。對于遠火山口亞相和火山沉積相，儲層物性較差，有效儲層的形成往往要通過風化淋濾和裂縫改善儲集空間，在風化殼區，石炭系頂部長期遭受風化淋濾作用，裂縫和溶蝕孔隙較發育，多呈“層狀”分布，可形成30～100 m 厚的風化淋濾層，形成裂縫-孔隙型儲層。在石炭系“內幕”斷裂發育區，由于斷層活動，裂縫相對發育，易形成裂縫型儲層，多呈“蜂窩狀”分布。

圖4 春光探區石炭系有效儲層發育模式

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，通過地震儲層預測識別有效儲層難度較大，但鉆遇石炭系的井的測井資料相對豐富，可利用測井資料開展有效儲層識別，即在構建不同火山巖儲層GR、DEN、RT等電性特征差異的基礎上，再結合各儲層內幕的電性差異識別有效儲層，做到定性評價。從有效儲層測井響應看（圖5），孔隙型儲層SP出現幅度差，AC增大，RT、DEN減小，曲線形態多呈箱狀或丘狀，在成像測井上表現為深色不規則斑狀等特點；裂縫型儲層SP明顯減小，AC呈跳躍增大，RT、DEN跳躍減小，在成像測井上表現為深色正弦型條帶；裂縫+孔隙型儲層的測井曲線特征介于兩者之間。

圖5 春光探區石炭系火山巖有效儲層測井響應特征（春17 井）

3.2 有效儲層分布

根據測井曲線上的響應特征，結合巖心物性分析、薄片鏡下鑒定以及成像測井等資料，對該區鉆遇石炭系的井開展有效儲層的識別，按照上述火山巖儲層發育區與儲集空間的關系、儲層物性特征及次生孔縫、構造縫對有效儲層的改善關系，可將春光探區火山巖有效儲層劃分為三類：Ⅰ類儲層為孔隙型儲層，由于原生孔隙發育，加上次生孔隙的改善作用，儲層物性最好；Ⅱ類儲層為裂縫-孔隙型儲層，受風化淋濾及裂縫改造，儲層物性較好；Ⅲ類儲層為裂縫型儲層，受石炭系“內幕”斷層活動控制，儲層物性相對較差。

Ⅰ類儲層主要分布在東部的春深1 井區，處于有利的巖性巖相帶，火山角礫巖、安山巖發育，保留大量的火山巖原生孔隙和次生孔隙，是孔隙型儲層的發育區，儲集條件最好（圖6）；Ⅱ類儲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，風化淋濾作用較強，風化殼附近裂縫和溶蝕孔隙較發育，是裂縫-孔隙型儲層分布區，儲集條件較有利。Ⅲ類儲層主要分布在東北部春79 井區、中西部春22-春4井一帶，是裂縫型儲層的主要分布區，儲集條件相對較差。

圖6 春光探區石炭系有效儲層分布

4 結論

（1）春光探區石炭系火山巖發育，其中，近火山口亞相的火山角礫巖和溢流相的安山巖儲集物性相對較好，遠火山口亞相的凝灰巖經風化淋濾改造或裂縫發育時，儲集物性可以得到有效改善，火山沉積相的沉凝灰巖儲集物性普遍較差。

（2）春光探區石炭系有效儲層分布與火山機構、風化殼、斷裂密切相關，結合原生孔、次生孔、裂縫發育特征，將火山巖儲集空間劃分為孔隙型、裂縫-孔隙型和裂縫型三種類型，按照有效儲層的差異分別劃分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類儲層。

（3）火山機構附近是孔隙型儲層的有利發育區，儲層物性好，但分布相對局限；石炭系頂部長期遭受風化淋濾作用，風化殼附近裂縫和溶蝕孔隙較發育，容易形成裂縫-孔隙型儲層，多呈“層狀”分布，主要受風化淋濾和裂縫發育程度控制。該區石炭系“內幕”的斷裂發育區，由于斷層活動，裂縫相對發育，易形成裂縫型儲層，多呈“蜂窩狀”分布。

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