三塘湖盆地哈尔加乌组火山岩致密油藏富集规律研究

2017-12-17林霖

石油地质与工程 2017年6期

关键词：塘湖储集层哈尔

林霖

（中国石油吐哈油田分公司勘探开发研究院，新疆哈密 839009）

三塘湖盆地哈尔加乌组火山岩致密油藏富集规律研究

林霖

（中国石油吐哈油田分公司勘探开发研究院，新疆哈密 839009）

三塘湖盆地马朗凹陷哈尔加乌组致密油藏储集层岩性为中基性火山熔岩及火山碎屑岩，储集空间包括气孔、溶蚀孔、微裂缝等，储层孔隙度低，渗透率差，油藏不受构造控制，分布面积广。哈尔加乌组下段为主要的烃源岩，发育多个生烃中心，油气以近源短距离侧向运聚成藏为主，油藏受烃源岩与火山岩体控制，油层主要发育在火山喷发间歇期形成的淋滤溶蚀带附近，裂缝有效地沟通了储集空间，控制着油气的富集程度，平面上邻近湖沼相的泥坪亚相是油气聚集的有利部位。马中构造带西斜坡紧邻生烃中心且位于有利岩相带，保存条件优越，是下一步有利的勘探区带。

三塘湖盆地；哈尔加乌组；有效烃源岩；火山岩储层

1 区域概况

2006年，三塘湖盆地马朗凹陷钻探的M17井在上石炭统卡拉岗组（C2k）获工业油气流，发现了牛东油田，牛东区块是在三塘湖盆地首次发现的裂缝、孔隙型火山岩风化壳油藏。2015年，在马中构造带钻探的 M67井，经射孔后在上石炭统哈尔加乌组（C2h）试油获最高日产油65.60 m3的工业油流，马朗凹陷致密油藏勘探取得较大突破，本文通过系统分析哈尔加乌组致密油藏特征，搞清烃源岩、有效储集层的发育特征、平面展布规律以及油气富集规律，以期指导下一步三塘湖盆地石炭系的油气勘探。

牛东油田产油层主要在上石炭统卡拉岗组、上石炭统哈尔加乌组，油源对比证实两者油气均来自哈尔加乌组。哈尔加乌组火山岩体与烃源岩叠合，火山岩体顶底附近火山碎屑岩–火山岩储集层发育，多数井在该层系都见到油气显示，其中M36、M361、M67等井均获得了高产工业油流，证实了油层的可靠性[1–5]。勘探实践认为，哈尔加乌组油藏属于致密油藏，火山喷发间歇期的烃源岩与火山岩储集层叠置发育，油气以近源和短距离侧向运聚成藏为特征，油藏不受构造控制，大面积分布[6]。原油密度0.85～0.87 g/cm3，埋深 3 000～3 500 m，油层厚度 5～30 m，储集层孔隙度4%～10%，渗透率0.01×10-3～0.5×10-3μm2，常规试油产量普遍低于2 m3/d，目前主要采用水平井及较大型的酸化、压裂等工艺技术，提高单井产量。

2 烃源岩特征

通常火山活动之间的间歇期所形成的特定地质现象可以用来标定火山岩喷发旋回期次[7]，马朗凹陷哈尔加乌组从火山熔岩到火山碎屑岩主要有两个主旋回，五个次一级的旋回。将哈尔加乌组划分为上、下两段。烃源岩与火山碎屑岩、火山岩交互发育，岩性主要为火山喷发间歇期形成的碳质泥岩、凝灰质泥岩，部分井钻遇少量暗色泥岩、煤岩、白云质泥岩（图1）。烃源岩评价结果显示（表1），有机质丰度总体较高，上段源岩总有机碳0.30%～13.55%，平均3.95%，生烃潜量0.53～94.34 mg/g，平均14.49 mg/g；下段烃源岩总有机碳 0.35%～65.29%，平均 8.16%，生烃潜量0.30～197.41 mg/g，平均34.37 mg/g，下段整体有机质丰度更高；下段总体处于成熟–高成熟阶段，上段埋藏浅，处于低熟–成熟阶段；有机质类型都是以Ⅱ1–Ⅱ2型为主。油源对比反映出原油成熟度较高，与下段烃源岩演化程度一致，哈尔加乌组下段是油藏的主力烃源岩。

表1 马朗凹陷哈尔加乌组烃源岩综合评价表

图1 三塘湖盆地马朗凹陷哈尔加乌组烃源岩特征

3 油气来源确认

“有效烃源岩”的概念是能够生成并排出烃类而形成工业油气藏的烃源岩，是油气藏形成的第一地质条件[8-10]。生烃潜量 S1、氯仿“A”排烃特征法定量分析表明，哈尔加乌组有效源岩TOC下限在4%左右。通过结合实测数据，利用测井资料预测TOC，在纵向上识别出有效烃源岩厚度[11–15]。马朗凹陷哈尔加乌组下段钻遇烃源岩厚度16～142 m，其中有效厚度7～121 m，总体厚度不大，但处在火山岩之间，保存条件较好。哈尔加乌组烃源岩地震反射特征明显，通过井震结合建立有效烃源岩比例系数，利用地震、钻井资料开展有效烃源岩的平面预测，结果表明，马朗凹陷哈尔加乌组有效烃源岩存在多个生烃中心（图2）。

马朗凹陷哈尔加乌组地层埋深整体表现为西南深、东北浅，原油及烃源岩抽提物饱和烃色质参数对比显示（表2），原油的成熟度稍大于本地附近的烃源岩，油气可能来自于西南深部位，运移指标参数也反映油气具有从西南向东北规律性变化的特征。哈尔加乌组致密油藏的油气输导层主要是“火山岩储集层+少量断层”的组合，横向连续性差，不具备长距离运移的可能，且高产井的分布均在生烃中心附近，综合分析认为，马朗凹陷哈尔加乌组的致密油气主要源于本地的烃源岩，源控特征明显，同时也存在由西南向东北的短距离运移的特点。

图2 马朗凹陷哈尔加乌组有效烃源岩厚度分布

4 储集层特征

哈尔加乌组储集层岩性主要由中基性玄武岩、安山岩、凝灰岩以及火山角砾岩构成。储集层孔隙度普遍小于10%，渗透率极低，但含油气段孔隙度普遍有改善，达到10%～18%，属于中低孔、特低渗储集层，埋深与孔隙度相关性较差，储集层受压实作用影响较小（图3）。

早期的研究认为，优质储集层的岩性以凝灰岩为主，且以玻屑凝灰岩储集物性最好，粒度较细且均一，岩屑玻屑凝灰岩粒度较粗，非均质性较强，物性较差[16]。通过钻井、测井资料揭示，哈尔加乌组油藏按岩性可划分为三类储集层：一类储集层岩性以玄武岩为主，特别是与烃源岩紧邻，其接触面易发育构造裂缝及溶蚀改造作用等，当烃源岩有足够的烃类排出，能够在相邻的火山岩中形成致密型油藏。储集空间以溶蚀微孔、构造微裂缝为主，其次为杏仁体内孔和杏仁收缩缝，其中以裂缝–气孔–溶蚀孔型储集层最好，自喷生产、抽汲产量高，稳产期长；二类储集层是与源岩紧邻的凝灰岩储集层，整体致密，原生孔隙不发育，但同样经过次生作用的改造，储集空间以溶蚀孔及构造缝为主，镜下可见少量晶间孔及脱玻化孔（图4）；三类储集层为火山喷发期形成的大套玄武岩、凝灰岩储集层，间歇期改造作用影响小，自身物性差。钻探结果表明，有效储集层类型主要以前两类为主。

表2 马朗凹陷哈尔加乌组饱和烃色质参数对比

图3 三塘湖盆地哈尔加乌组致密储集层物性直方图

5 有效储层控制因素

哈尔加乌组沉积过程受古构造影响，距离火山口较远的构造低部位，由于此时火山活动与烃源岩沉积是同时进行的，受火山活动的影响，烃源岩与火山岩呈互层方式存在；构造相对高的部位，处于中–近火山口的位置，受火山活动影响更大，岩性以火山岩夹薄层凝灰质粉砂岩和凝灰质泥岩为主。

哈尔加乌组火山岩在地震剖面上表现为杂乱丘状反射特征，与火山喷发间歇期所表现的中强振幅、高连续的反射特征存在明显的不同（图5）。目前发现的油藏主要集中在下段烃源岩与火山岩接触面附近，由于水下喷发的火山岩直接入水，易形成冷凝收缩缝，此外，受源岩热成熟作用形成的有机酸的溶蚀改造，在火山活动间歇期形成了相对较为发育的淋滤溶蚀孔隙带。由于火山岩储集层的非均质性，原生及次生孔隙在没有裂缝沟通的情况下难以形成有效的储集层，因此裂缝的发育及其对孔隙的沟通成为优质储集层的关键控制因素，并决定着油气的富集程度。构造作用下的断裂及其诱发的裂缝可有效改善储集层孔缝连通，尤其在气孔发育的储层中，裂缝可连接多个孤立的气孔，使之变为有效孔隙，同时断裂作用是热流体活动的有利通道，促进溶解作用的发生与次生孔隙的形成。从成像测井资料和岩心分析测试结果表明，高产层分布在玄武岩微裂缝及溶蚀孔洞发育段，平面上高产井均分布于断裂–裂缝发育带内，存在明显的断控特性。马朗凹陷哈尔加乌组沉积环境为海陆过渡相，主要发育湖沼、泥坪和砂坪三种沉积相。其中，湖沼相主要发育炭质泥岩，烃源岩厚度较大；泥坪相主要分布在近湖沼相的斜坡区，以凝灰质泥岩与玄武岩互层沉积为主，烃源岩与储集层厚度适中，源储关系良好。与此同时，多期构造和断裂活动在斜坡区形成裂缝，成为沟通玄武岩储集空间的重要渗流通道，使得平面上近湖沼相的泥坪亚相成为油气聚集成藏的有利部位。