一潍北凹陷孔店组三亚段火山岩储层预测

杨永红

(中国石化胜利油田分公司 勘探开发研究院,山东 东营 257015)

一潍北凹陷孔店组三亚段火山岩储层预测

杨永红

(中国石化胜利油田分公司 勘探开发研究院,山东 东营 257015)

针对潍北凹陷孔店组三亚段火山岩非均质性强的特点,结合钻井岩心分析资料,总结火山岩储层特征,研究火山岩储层发育的控制因素,预测火山岩有利储层分布。综合研究认为,潍北凹陷孔店组三亚段火山岩储层岩性主要包括气孔状安山玄武岩、玄武岩、安山岩,其中气孔状安山玄武岩是研究区内分布最广泛的岩石类型。火山岩储层为中孔低渗储层,储集空间为原生气孔与构造裂缝。火山岩储层发育的控制因素主要有火山岩相、风化作用、构造活动。火山岩相是储层发育的主导因素。风化作用和构造运动对储层起到一定的改造作用。火山岩顶部的风化壳为有利层段。潍北凹陷中南部的火山口周缘断裂火山岩储层最为发育。

潍北凹陷;孔店组三亚段;火山岩;火山岩相;储层预测

近年来,国内外相继在火山岩中发现了油气藏,表明火山岩是适合油气聚集重要的储集层。胜利油区针对潍北凹陷孔店组三亚段火山岩储层已开展了勘探研究工作,并在多口探井中获得了工业油流,表明潍北凹陷孔店组三亚段火山岩储集条件较好,具有良好的勘探潜力。但是,由于火山岩非均质性较强,储层控制因素比较复杂,火山岩有利储层如何预测成了勘探成功的关键和难点。前人针对潍北凹陷的火山岩的储集空间与熔岩流单元剖面结构相做了一些研究[1-2],而对于火山岩的储层预测则未曾涉及。为此,笔者通过对研究区的火山岩储层的特征及其有利储层发育控制因素研究的基础上,对有利储层的分布进行预测,以期能对潍北凹陷火山岩勘探提供指导。

1 地质概况

潍北凹陷是郯庐断裂带内的一个裂谷断陷盆地,勘探面积880 km2。主要发育新生代的孔店组、沙河街组四段、馆陶组和明化镇组,孔店组又可以划分为孔店组一亚段、孔店组二亚段、孔店组三亚段。潍北凹陷形成于中生代末期,为一北断南超的箕状凹陷[3]。古—始新世潍北盆地进入张裂强盛期,北缘沉入水下,盆地发生频繁的火山喷溢,形成了厚层的覆盖全盆的孔店组三亚段火山岩地层。孔店组三亚段火山岩分布面积广,且已有油气发现,是研究区特殊岩类油气勘探的重点层系,因此本次研究主要针对孔店组三亚段火山岩展开。

2 火山岩岩性特征

火山岩岩性识别是火山岩储层研究的基础[4]。潍北凹陷孔店组三亚段火山岩岩性为紫色、棕红色、绿色与灰黑色玄武岩、安山质玄武岩、安山岩,火山岩中夹多层泥岩,未见火山碎屑岩。镜下鉴别火山岩的矿物主要为斜长石与辉石。岩心观察的火山岩发育有气孔与杏仁构造,部分气孔被方解石、沸石、绿泥石充填,火山岩中多发育有裂缝。

3 火山岩储层预测

3.1 储层特征

潍北凹陷孔店组三亚段火山岩储层岩性主要包括气孔状安山玄武岩、玄武岩、安山岩,其中气孔状安山玄武岩是研究区内分布最广泛的岩石类型。[5]

潍北凹陷孔店组三亚段火山岩储层的储集空间类型分为三类：一类是原生孔隙,主要是指安山玄武岩和玄武岩中的原生孔隙,杏仁状内孔;二是次生孔隙,主要是斑晶与基质内溶蚀孔隙、杏仁体内矿物的次生溶蚀孔隙;三是裂缝,主要包括构造裂缝、节理裂缝、冷凝收缩缝、风化裂缝等,其中构造缝对储层起主要作用。研究区火山岩储层主要的储集空间为原生孔隙与构造裂缝。

不同火山岩其物性特征有差异,潍北凹陷孔店组三亚段的安山玄武岩、玄武岩和安山岩都具有一定的储集能力(表1),但玄武岩的物性最好,平均孔隙度为19.39%,渗透率为12.23×10-3μm2;安山玄武岩次之,平均孔隙度为14.10%,渗透率为6.64×10-3μm2;安山岩最差,平均孔隙度为13.39%,渗透率为1.01×10-3μm2。

赵澄林[6]结合我国20多个火山岩油气田的资料,建立了火山岩分类和评价标准。按照其孔隙度和渗透率的范围对潍北凹陷内的火山岩储层进行评价,其评价标准及潍北凹陷内孔隙度、渗透率数据如表2所示,孔店组三亚段火山岩储层大部分属于中孔低渗储层。

表1 潍北凹陷孔店组三亚段火山岩不同岩石类型的孔渗特征

表2 潍北凹陷孔店组三亚段火山岩储层评价

3.2 储层发育的控制因素

火山岩储集空间的形成、发展、堵塞和再形成孔、洞的复杂过程受诸多因素的控制,通过研究认为潍北凹陷孔店组三亚段火山岩储层发育的的控制因素主要有火山岩相、风化作用、构造活动。火山岩相对储层的影响占主导作用,是储层发育的前提条件。风化作用和构造运动对储层起到一定的改造作用。

3.2.1 火山岩相

火山岩相决定了储层的原始孔隙的发育,并且为孔隙的后期改造奠定了基础。根据火山作用的机制、火山岩的形成条件和成岩方式,潍北凹陷孔店组火山岩相划分为火山溢流相、火山口-火山通道相、火山爆发相等类型。

火山岩溢流相的岩性为基性玄武岩、玄武质安山岩和安山质玄武岩。火山岩厚度比较大,钻井揭示的厚度为70～140 m。研究区火山岩溢流相主要形成火山熔岩被。在每次喷发的基性熔岩中,顶部常见厚的气孔密集带、底部为灰色的气孔带,中部则多为黑色致密熔岩;在酸性熔岩中,顶部常为泡沫状含角砾岩带,底部多为流纹构造带,中部为致密带。因此,溢流相顶部为储层发育的有利部位。

火山口-火山通道相主要由熔岩和火山碎屑物质及通道壁的岩石崩落而成的碎屑充填的火山通道而成。裂隙式火山通道相的岩石常呈岩墙状产出。火山口-火山通道相主要分布于沂沭断裂带附近和柳疃断裂带,尤其是多条二级断裂发育的交汇处,更是火山岩活动发育的最佳位置,火山口附近可发育有利储层。

火山沉积相是火山喷发和正常沉积作用相互叠加的产物。产生于火山作用的全过程,但以火山作用的低潮期-间隙期为最发育。岩性主要为喷出岩的玄武岩和湖相的深灰色、灰色的泥岩组成,具有单层厚度较小、层数多的特点。由于远离火山岩活动中心,以玄武岩、砂岩、砾岩和暗色泥岩的岩性组合形式进行分布,由于经历了沉积作用,因此也可形成有利储层。

3.2.2 风化作用和构造运动

风化作用和构造运动有利于储层改造,构造活动可以形成构造缝,这对于提高储层渗透率有很大作用;风化作用不但可以使岩石破碎,也可以使岩石的化学成分发生显著变化,使岩石内孔隙增大,增强岩石的渗透性。

潍北凹陷中、南部曾暴露于水上,遭受过风化剥蚀,存在风化淋滤带,发育有利的储层。潍北凹陷广泛发育北西、北东向断裂,这些断裂发育时间长,强度较大,对火山岩储层具有明显的改善作用。

3.3 有利储层预测

3.3.1 孔隙发育区

对火山岩各单元的物性分析发现,火山岩气孔含量剖面与测井曲线间存在良好的吻合关系。熔岩气孔含量与声波时差呈正比关系,熔岩气孔含量越高,其声波时差越高，即声波速度越低。

研究区火山岩按速度可分为“多台阶式”和“单台阶式”。“多台阶式”火山岩上部地层砂岩较发育,速度变化快。表明火山岩沉积时部位较高,风化程度高,顶部火山岩气孔发育,速度较下部厚层火山岩降低明显,形成高速火山岩中的低降速带(图1(a))。

“单台阶式”火山岩上部地层发育厚层泥岩,表明该区火山岩沉积时部位较低,速度比较单一(图1(b)),风化作用较差。

图1 潍北凹陷孔店组三亚段火山岩岩性速度示意图

从昌36井合成记录可以看出火山岩顶底强反射,大段火山岩内部地震弱反射。“多台阶式”火山岩上部由于上部砂岩发育、顶部气孔发育、风化程度高,速度变化复杂,地震形成高频、多相位,长延迟反射特征(图2)。

图2 过潍北凹陷c39-c25井近南北向地震剖面

“单台阶式”火山岩泥岩和均一火山岩形成单一强反射(负极性)(图2)。根据对储层速度和地震反射特征分析,储层预测应“在低频背景中找高频发育区,在高速火山岩中在顶部找低速带”(图2中椭圆形区域内的地震反射)。应用频率属性和速度反演方法预测储层。

潍北凹陷孔店组三亚段厚层火层岩底部强反射中断,说明无稳定泥岩层,顶部火山口陷落,其下地震反射波状不相干,为火山通道亚相反射特征。根据火山岩钻探成果,结合地震相应特征,昌潍地区火山岩横向分布可划分为近火山口亚相与中间带亚相。火山口周缘构造高部位近火山口亚相,该相带地层倾角大,顶部为风化壳,往往被剥蚀,风化作用强,属于储集性能最为优越地区。

根据对火山岩顶部储层速度和地震响应特征分析结果,近火山口亚相储层气孔发育,构造部位高,遭受风化时间长,强度大,速度变化复杂,地震反射为高频-中强振幅反射。而中间带亚相地震反射为低频-强振幅反射。提取火山岩顶部地震反射频率(图3),颜色深浅代表平均瞬时频率的高低,颜色越深则频率越高。火成岩均一致密形成的地震反射频率低,而内部存在越多的孔洞发育带(低速,低密度)形成的地震反射越复杂,频率越高,储层物性越好。颜色值大于25则储层较发育。c11以南的灰色和灰白色区为有利孔隙度发育区,因此潍北凹陷中、南部为储层孔隙有利区。

图3 潍北凹陷孔店组三亚段火山岩顶部平均瞬时频率平面图

3.3.2 裂缝发育区

根据相干分析和地层倾角属性分析,构造活动强烈区与近火山口区[8]同时地层倾角大的地区,火山岩裂缝越发育,渗透率也越高。应用这种方法得到的火山岩裂缝发育强度图(图4)。

图4 潍北凹陷孔店组三亚段火山岩顶部裂缝发育强度

图4为均方根振幅属性和平均瞬时频率属性叠合而成,图中颜色深浅代表属性数值的高低,图中颜色数值介于60～100,则裂缝比较发育。c9井以南的浅灰色、深灰色区为裂缝相对发育区,也就是渗透率相对较好的区域,因此研究区中南部围绕断裂发育带渗透率相对较好。

3.3.3 有利储层预测

裂缝发育区储层渗透性较好,孔隙发育区孔隙度大,综合表征孔隙发育的频率图和表征渗透性的裂缝发育图得到孔店组三亚段有利储层发育区(图5)。图中颜色深浅反映储层物性的好坏,颜色数值介于-5～20则火山岩储层比较发育，c67井以南的浅灰色、深灰色区为储层物性较好的区域。由图5可知,在研究区的中南部断裂的附近火山岩储层物性相对较好。研究区火山岩为裂隙式喷溢为主,中南部围绕断裂的火山口周缘为最有利储层发育区(图5中的浅灰色、深灰色发育区,也是区内断裂发育区)。

图5 潍北凹陷孔店组三亚段火山岩顶部有利储层发育平面图

4 结 论

(1)潍北凹陷孔店组三亚段火山岩储层岩性主要包括气孔状安山玄武岩、玄武岩、安山岩,其中气孔状安山玄武岩是研究区内分布最广泛的岩石类型。

(2)潍北凹陷孔店组三亚段火山岩储层为中孔低渗储层,储集空间为原生气孔与构造裂缝。

(3)潍北凹陷孔店组三亚段火山岩储层发育的控制因素主要有火山岩相、风化作用、构造活动。火山岩相是储层发育的主导因素。风化作用和构造运动对储层起到一定的改造作用。

(4)纵向上,火山岩顶部的风化壳为有利层段。平面上,火山口或断裂式火山口周缘为有利储层发育带,有利储层主要分布在潍北凹陷的中南部的火山口周缘的断裂发育带。

[1] 董冬.火山岩储层中的一种重要储集空间气孔[J].石油勘探与开发,1991(1):89-92.

[2] 董冬,杨申镳.陆上中基性基性熔岩流单元剖面结构相模式初探[J].地质论评,1993,39(1):9-16.

[3] 袁东山,张枝焕,曾艳涛,等.昌潍坳陷潍北凹陷深层孔二段烃源岩有机相[J].石油天然气学报,2006,28(4):211-213.

[4] 崔世凌,杨泽蓉.火山岩储层的综合预测研究[J].石油物探,2007,46(1):36-37.

[5] 杨贵丽,蒋有录,吕希学.济阳坳陷火成岩油气藏成藏特征分析[J].油气地质与采收率,2005,12(1):24-26.

[6] 赵澄林,刘孟惠,胡爱梅,等.特殊油气储层[M].北京：石油工业出版社, 1997：33.

[7] 邹才能,赵文智,贾承造,等.中国沉积盆地火山岩油气藏形成与分布[J].石油勘探与开发,2008,35(3):260-261.

[8] 田海芹,马玉新,赵勇生,等.山东昌乐-临朐火山岩孔隙系统研究[J].岩石学报,2000,16(2):174-181.

[责任编辑] 董大伟

2015-10-10

杨永红(1975—)，男，甘肃静宁人，中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院高级工程师，主要从事油气勘探部署与水文地质研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2015.04.003

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