准西地区苏13井区石炭系储层发育特征研究

陈 林

(中国石化胜利油田分公司，山东 东营 257061)

0 引 言

目前，准噶尔盆地在火山岩领域取得了丰硕的油气勘探成果[1-3]，累计发现探明油气当量超过3.6×108t[4]，展现了火山岩储层较好的勘探潜力。前人针对火山岩储层的发育特征开展了大量研究[3-18]，对于车排子地区石炭系火山岩储层，目前的研究热点主要集中在勘探成度相对较高的凸起东翼[1，12-15]，很多学者从火山岩的岩相识别、火山旋回期次、储层发育机制以及控制因素等方面开展了较为系统的研究，基本明确了车排子凸起东翼火山岩储层的“三元控储”机制，即有利储层主要受岩性、构造作用及风化淋滤作用3种要素的控制[1，11-15]。而对于车排子凸起的西翼，由于主要为低磁分布区，认为基本不发育火山机构，长期以来没有受到重视。近期钻探也表明，该区石炭系的岩性与车排子凸起东翼具有较大差异，整体发育一套远离火山口的火山-沉积岩地层，并且岩性复杂多变，这种火山-沉积岩储层较典型的火山岩储层和碎屑岩储层在储层发育机制和分布特征等方面更为复杂[17-18]。对于该区此类储层的发育特征以及控制因素研究较少，对储层的形成机制及分布规律认识不清，制约了苏13井区进一步的勘探，因此，急需研究此类储层的发育特征和控制因素，为有利储层分布预测提供依据，为下步的勘探提供指导。

1 区域地质概况

苏13井区位于准噶尔盆地西缘车排子凸起的西翼(图1)，在构造上为准噶尔盆地的西部隆起区，其东面为车排子凸起的核部，西北部紧邻扎伊尔山，南面则以艾-卡西断裂带为界，与四棵树凹陷相邻。该区自晚海西期隆升定型以来，长期保持着正向构造形态，具有非常有利的聚油背景。

图1 研究区构造位置

2011年以来，中国石化胜利油田在车排子凸起东翼排66井区周缘的石炭系火山岩中累计发现了亿吨级的石油地质储量[1]，2016年部署的苏13井首次在车排子凸起西翼的石炭系中获得突破，该井在石炭系钻遇了100多米的油气显示，且中途测试获得高产轻质油流，拉开了车排子凸起西翼石炭系油气勘探的序幕。

该区自下而上主要发育石炭系、新近系和第四系，仅在局部地区残留侏罗系、白垩系和古近系。其中，石炭系厚度在5 000 m以上，自下而上可划分为太勒古拉组(C1t)、包古图组(C1+2b)和希贝库拉斯组(C2x)。其中，C1t主要为一套火山岩地层，其地质年龄约为358.0±4.6 Ma；C1+2b主要为一套火山沉积岩地层，地质年龄约为326.8±3.4 Ma；C2x则主要为一套火山岩地层，地质年龄约为308.8±6.0 Ma。根据古生物、测年以及岩性组合特征等综合分析，认为苏13井区钻井所揭示的石炭系均属包古图组(C1+2b)。

2 储层发育特征

2.1 储层岩石学特征

车排子凸起西翼苏13井区石炭系岩性主要为火山沉积岩类，岩性较为复杂，岩屑录井识别岩性的难度较大，岩性定名的不准确性为后续研究增加了困难。该区石炭系取心井有9口，累计岩心长约为40 m，同时具有大量井壁取心资料。根据取心段的岩心观察分析，结合钻井及井壁取心的镜下薄片鉴定等系统研究，综合厘定了取心井段发育的岩石类型，整体可划分为火山岩类和沉积岩类。火山岩类岩性主要为凝灰岩和沉凝灰岩以及少量分布的玄武岩等；沉积岩类岩性则主要为凝灰质砂岩、凝灰质泥岩以及泥岩等(图2)。

以岩心为标定，结合测井敏感曲线统计，认为密度和深感应测井对研究区石炭系的岩性较为敏感，利用2种测井参数交会，建立了岩性识别图版，进而对研究区石炭系录井资料进行了系统校正。根据校正结果，选取平面分布位置不一、钻遇石炭系厚度较大的9口井，对石炭系岩性发育特征进行了统计。结果表明：凝灰质泥岩的累计厚度占钻遇石炭系总厚度的30.15%，泥岩的累计厚度占钻遇石炭系总厚度的14.96%，沉凝灰岩的累计厚度占钻遇石炭系总厚度的23.86%，凝灰岩的累计厚度占钻遇石炭系总厚度的24.31%，凝灰质砂岩的累计厚度占钻遇石炭系总厚度的5.68%，玄武岩的累计厚度占钻遇石炭系总厚度的1.04%。综上分析可知，车排子凸起西翼石炭系以远火山口相的火山沉积岩为主。

图2 苏13井区石炭系不同岩石类型及对应镜下微观特征

2.2 储集空间类型及储层发育特征

综合根据岩心、铸体薄片、扫描电镜等资料系统观察，结合成像测井资料分析结果，发现研究区石炭系储层储集空间类型以裂缝为主，并在凝灰岩中见大量脱玻化孔，各类岩性的溶蚀作用均相对较弱，溶蚀孔相对较少，基本未见原生孔(图3)。裂缝主要包括构造缝和溶蚀缝等(图3a—d)。其中，构造缝大小不一，有些在岩心上可观察到，缝宽可达0.5～2.0 cm(图3a)，大部分构造缝较小，一般为30～70 μm(图3b—d)，常见裂缝被方解石或沸石等充填，也可见构造缝被充填后沿裂缝发生不完全溶解(图3c)。

而脱玻化孔则主要发育于凝灰岩中(图3b、e、f)，为火山玻璃向晶体转化的过程中(即脱玻化作用)产生，并可见部分脱玻化孔发生溶解，进而形成溶扩孔(图3c)。值得一提的是，脱玻化孔主要呈孤立状分布，如果没有裂缝的沟通，一般难以形成有效的储集空间。正是由于脱玻化孔的存在，在构造裂缝的沟通下，极大地改善了苏13井区凝灰岩储层的储集性能，因此，裂缝和脱玻化孔的并存也是苏13井区石炭系至今能够一直保持稳产的重要原因。

图3 车排子凸起西翼苏13井区石炭系储集空间类型及特征

综合根据车排子凸起西翼石炭系14块岩心样品储集物性测试分析发现，储层孔隙度最高为12%～15%，大多分布在4%～12%，平均为9%左右；储层的渗透率为0.3～6.0 mD。根据春风油田石炭系储集层分类评价标准，车排子凸起西翼石炭系储层整体上属于Ⅱ—Ⅲ类储层，其中，有利储层以Ⅱ类为主。

3 储层发育控制因素

前人通过大量研究，综合建立了车排子凸起东翼石炭系“三元控储”的储层发育模式，即有利储层主要受岩性、风化淋滤作用及构造作用的控制[1，2，11-13]。而对苏13井区石炭系储层的综合分析表明，该区石炭系火山沉积岩储层的发育受构造作用和岩性的控制作用较为明显，而风化淋滤作用对研究区储层的控制作用不明显。

3.1 构造作用的控制

车排子凸起经历了海西、印支、燕山、喜山期等多期、多幕构造运动，这些构造运动使得苏13井区石炭系发育了多期次、多走向的断裂体系，不同期次、不同走向的断层相互切割组合，在平面上形成了网状展布，在这些断裂体系的形成过程中，断裂带周缘必将伴随岩石的变形、破裂，势必会形成大量的构造裂缝。通过对苏13井区以北达尔布特断裂带周缘石炭系野外露头的系统观察以及钻井解剖发现，断裂带附近裂缝较为发育，并且不同走向断裂的交汇处，或者断裂的密集分布区常常为构造裂缝的发育区。根据野外统计及钻井解剖，断裂控制裂缝的发育距离，可以达到2 km左右。同时，构造作用产生的裂缝一方面可以沟通凝灰岩中的脱玻化孔，大大增加有效孔-缝的发育程度；另一方面构造作用产生的断层及构造裂缝网络也可为地表水以及地层流体等提供流动通道，使得这些区域的溶蚀作用得到进一步增强，进而改善了火山-沉积岩的储集性能。

苏13井在石炭系自上而下发育多条断层，井-震标定显示，钻遇上部5条断层，结合测井解释成果发现，垂向上断层发育段为有利储层的主要发育区，进一步证明了断层对储层发育的控制作用。

3.2 岩性的控制

对苏13井区9口井的石炭系测井解释成果及对应岩石类型进行统计发现，各类岩性发育储层的概率具有明显的差异性(图4)，如凝灰岩和凝灰质细砂岩，其Ⅰ、Ⅱ类储层的发育概率相对较高，可达13.0%～15.0%，而其他岩性如凝灰质泥岩、沉凝灰岩和泥岩等，其Ⅰ、Ⅱ类储层的发育概率较低，均小于2.5%(表1)。

表1 车排子凸起西翼不同岩性储层发育概况

上述分析表明，石炭系有效储集空间类型主要为裂缝以及部分裂缝沟通的脱玻化孔，基本不发育原生孔隙。因此，裂缝对储层的发育起到重要控制作用，通过不同岩性的力学实验发现，凝灰质砂岩和凝灰岩抵抗变形的能力明显差于泥岩、沉凝灰岩和凝灰质泥岩，在强应力挤压下，凝灰质砂岩和凝灰岩主要发生刚性破裂，有利于裂缝的形成，而沉凝灰岩、泥岩等岩性在强应力挤压下主要发生塑形变形，难以大量成缝。因此，不同岩性造缝能力差异悬殊是导致岩性控制储层发育的内在原因。

3.3 风化淋滤作用

通过对研究区石炭系发育的岩石类型及成分分析，该区主要发育火山沉积岩类，其中，易溶矿物(如长石)的含量要远低于火山岩储层。以车排子凸起东翼火山岩分析为例，安山岩中长石含量可达66.1%，玄武安山岩中长石含量为55.7%，玄武岩中长石含量相对偏低，为39.5%；喷发相的火山角砾岩中长石含量为50.0%，凝灰岩中的长石含量为29.1%，沉凝灰岩中长石含量为19.4%。而对于研究区苏13井凝灰岩、凝灰质砂岩的X衍射及镜下薄片分析显示，其矿物含量中易溶组分(如长石类)的含量仅在5.5%左右，甚至更低。综上所述，对于车排子凸起西翼石炭系发育的各类岩性中，其易溶组分的含量(主要为长石)均较低，不利于溶蚀作用的进行。

此外，对苏13井石炭系顶部不整合面以下地层的测井解释物性进行分析，发现自不整合面向下200 m左右，其物性没有明显降低的趋势，而有利储层垂向的分布常呈层状的尖峰式分布，这一现象与凸起东翼风化壳储层物性垂向分布特征具有显著差异[1]。

综上所述，由于苏13井区石炭系各类岩性中易溶组分的含量均较少，导致各类岩性发生的溶蚀作用均较弱，因此，风化淋滤作用对该区储层的发育影响不大。

4 储层发育模式

综合上述分析，明确了车排子凸起西翼苏13井区石炭系有利储层主要受岩性和构造作用的控制，进而建立了研究区石炭系火山沉积岩储层的发育模式：有利储层主要发育岩性为凝灰岩和凝灰质砂岩，有效储集空间类型为构造成因的裂缝和裂缝沟通的脱玻化孔，地层及地表流体沿着断层及裂缝渗流，可对裂缝以及脱玻化孔发生进一步溶蚀，而裂缝分布受断裂控制作用强烈，不同走向断裂的交汇处或者断层密集分布区为构造应力的集中区，也是构造裂缝的密集发育区，是有利储层的主要分布区(图4)。

图4车排子西翼石炭系岩-缝主导改造型储层发育模式

5 结 论

(1) 苏13井区石炭系岩性与车排子凸起东翼石炭系岩性具有明显差异，不发育火山机构，主要为一套相对低磁的火山沉积岩，如凝灰岩、凝灰质泥岩、沉凝灰岩、凝灰质细砂岩、泥岩以及少量的玄武岩。

(2) 苏13井区石炭系储层的储集空间类型以裂缝型为主，并在凝灰岩中发现大量脱玻化孔，整体不发育次生溶蚀孔隙。脱玻化孔需要构造裂缝的沟通才能形成有效的储集空间，构造裂缝和脱玻化孔相结合可较好地改善储层的储集性能。

(3) 岩性与构造作用是储层发育的关键因素，凝灰质细砂岩和凝灰岩为有利储层的主要发育岩性，构造控制了断裂及裂缝的发育程度，不同走向断裂的交汇处或断裂密集分布区为裂缝的有利发育区，而风化淋滤作用对储层发育的影响较小。