车排子油田A井区火山岩油藏产能控制因素

孔垂显，巴忠臣，晏晓龙，华美瑞，周阳，史燕玲

（中国石油 新疆油田分公司 勘探开发研究院，新疆 克拉玛依 834000）

A井区石炭系油藏是准噶尔盆地西北缘车排子油田的岩性油藏之一[1-2]。1986年，A井在石炭系火山岩中首获工业气流，揭开了火山岩勘探序幕，随后的评价井——D井也获得工业油气流。在后来近30年的勘探中，在“以断裂为主导”的控藏模式指导下，在A井区石炭系火山岩中一直没有新的发现[3]。直至2015年，结合地震、测井、生产等资料提出了“一体一藏”的油藏模式，查清了A井区石炭系油藏开发井产量差异大的原因，对石炭系火山岩的认识有了新突破，认为该区油气成藏主要受断裂、岩相及不整合面等多方面因素的影响。A井区石炭系火山岩储集层属于孔隙-裂缝型双重介质[4-5]，其油气成藏受断裂、岩相、不整合面、孔隙和裂缝等多方面因素的影响，成藏规律复杂[6]。为此，笔者综合地质、地震、测井、分析化验和试油试采等资料，在分析A井区油气生产特征的基础上，深入研究石炭系火山岩的岩性、岩相、基质物性和裂缝等储集层因素和产能的配置关系，分析研究区石炭系火山岩油藏的产能控制因素，指导下一步的评价部署和有利区开发动用工作，提高A井区产能。

1 区域地质概况

准噶尔盆地西北缘车排子油田位于红车断裂带上盘（图1a），主要目的层为石炭系，是一套时间上多期喷发的、纵向上由不同岩性叠加、平面上具有岩相分带的块状火山岩体[2]。石炭系火山岩油藏类型为构造-岩性复合型油藏，区域断裂决定油气藏的走向，火山岩体控制油气的分布，岩体内部岩性变化与层状叠置导致油层垂向上发育及分布比较杂乱，连通关系十分复杂，上部二叠系稳定泥岩段为区域盖层。

红车断裂带由一系列逆冲断裂构成，断裂走向为近南北方向，向西倾斜，从石炭系到三叠系自东向西逐层超覆[1，5，7-8]。从研究区勘探成果图（图1a）上可以看出，油气藏均沿红车断裂带呈条带状或块状分布。断裂对油藏的控制作用主要体现在以下3个层次[6，9]：一是开启性，即在断裂活动时期，红车断裂带对油气聚集起到运移通道的作用，油气沿断裂运移的方向主要为南北向和垂向；二是封闭性，即在断裂相对静止时期，红车断裂带作为石炭系火山岩油气藏封堵带，对油气聚集起到封闭作用，但构造运动的多期性容易使断裂再次活动，由封闭转为开启，不利于之前形成的断块油气藏的保存，油气藏被破坏，油气再次分配，重新寻找新的有利圈闭，再次成藏；三是断裂衍生的裂缝，在断裂活动期，应力得以释放，断裂进一步剪切破碎，伴随着大量微裂缝的产生，使断裂带的孔渗性提高，形成高渗透带，裂缝成为流体的优先运移通道。此外，微裂缝同样是酸性水和油气的运移通道，溶蚀作用使断裂带储集层物性得到进一步的改善。

红车断裂带上盘自下而上发育石炭系（C）、二叠系下乌尔禾组（P2w）、三叠系克拉玛依组下亚组（T2k1）、侏罗系八道湾组（J1b）、白垩系吐谷鲁群（K1tg）、古近系（E）、新近系（N）和第四系（Q）（图1b）。受红车断裂带的构造影响，除侏罗系较稳定外，其余地层严重缺失，石炭系与二叠系、二叠系与侏罗系、侏罗系与白垩系之间均呈区域不整合接触[10]。目的层石炭系主要发育玄武岩、气孔状玄武岩、火山角砾岩和凝灰质砂砾岩等。根据火山岩体在纵向上的岩性差异及其在地震、测井资料上的响应特征，将石炭系火山岩体自上而下划分为C1岩体、C2岩体（分为段和段）、C3岩体（分为段、段和段）、C4岩体和C5岩体。C1岩体以凝灰岩为主；C2岩体上部发育玄武岩，下部发育气孔状玄武岩；C3岩体以玄武岩为主，夹薄层角砾岩；C4岩体发育火山角砾岩和凝灰质砂砾岩；C5岩体以火山角砾岩为主。底部C5岩体和顶部C1岩体的平面展布和垂向厚度相对较小，储集层物性相对较差；C2岩体、C3岩体和C4岩体纵向厚度大、平面展布广、储集层物性较好，是A井区的主要含油岩体（图1c）。

图1 研究区构造位置（a）、综合柱状图（b）及油藏剖面（c）

2 火山岩油藏生产特征

根据对车排子油田A井区试油试采资料进行综合分析，已开发井的生产特征主要表现在以下4个方面。

（1）产量递减快，产能不落实 A井区试采井18口，于1997年12月全部投产，投产后油井无稳产期，产量递减快，2 a内区块日产油量由投产高峰期的157 t下降到33 t.开井数由16口下降到7口，后期仅有3口井低液生产，产能不落实。

（2）低产井比例高，产量差异大 开发初期单井日产油量为0.10～14.40 t，平均日产油量为5.36 t，产量差异非常大。以设计单井初期日产油量（q0）10.00 t为界，开发井可分为3类：高产井（q0≥10.00 t）、中产井（1.00 t≤q0＜10.00 t）和低产井（q0＜1.00 t）。据此标准，研究区高产井7口，占总井数的38.9%；中产井4口，占总井数的22.2%；低产井7口，占总井数38.9%.显然中、高产井比例较高。按累计产油量算：累计产油量大于1×104t的高产井仅有5口，累计产油量达13.47×104t，占全区累计产油量的84.7%；中产井有2口，累计产油量为1.42×104t，占全区累计产油量的9.0%；低产井11口，占全区累计产油量的6.3%.

（3）一年期累计产油量与初期日产油量成正比 从累计产油量与初期日产油量交会图（图2a）来看，由于每口井生产时间不一致，累计产油量与初期日产油量关系不明显[11]，但从一年期累计产油量与初期日产油量分布图（图2b）来看，初期日产油量越高，一年期累计产油量也越高。

（4）试油阶段气油比较高 A井区石炭系火山岩油藏试油阶段气油比为118～2 797 m3/t，平均气油比为829 m3/t，试油阶段气油比较高。试采井初期均不含气，6口高产井中后期产气，累计气油比为31～100 m3/t，平均气油比为62 m3/t.

3 产能控制因素分析

3.1 岩性及岩相对产能的影响

A井区主要发育玄武岩、气孔状玄武岩、火山角砾岩、凝灰岩、凝灰质砂砾岩和泥岩6种岩性。其中，试采井的射孔段以火山角砾岩、气孔状玄武岩和玄武岩为主，含油性较好，高产层比例较高。A井区石炭系共获得含油显示岩心33.52 m，火山角砾岩取心长度和含油显示长度最大，包括油斑、荧光和油迹级别；玄武岩含油显示包括油斑、荧光和油迹；气孔状玄武岩均为荧光显示。统计试油试采井射孔井段岩性可知，中高产井段岩性主要为火山角砾岩和气孔状玄武岩，其厚度比例分别为58.7%和36.8%；低产井段岩性主要为玄武岩。由此可见，火山角砾岩和气孔状玄武岩为主要含油及高产岩性。

图2 A井区石炭系累计产油量、一年期累计产油量与初期日产油量交会图

火山岩相是控制油气藏的一个重要因素[12]。不同火山岩相的储集层空间分布各异，其结构、构造特征和岩石物理化学特征存在明显差异，构造活动过程中的流体溶蚀和风化淋滤作用，会使各种火山岩相产生特征迥异的孔缝结构和储集空间组合[13]。总体上看，A井区的储集层物性以爆发相最优，溢流相次之，火山沉积相最差。研究区生产井段主要发育靠近火山口爆发通道的爆发相和溢流相，生产效果良好。其中，A井C2岩体主要为溢流相气孔状玄武岩（图3a），C3岩体主要为爆发相火山角砾岩（图3b）。在地震相平面上可见，含油性好、产量高的井位于外缘包络扇形、内部波形杂乱的地震相内，以靠近断裂溢流相（气孔状玄武岩）和爆发相（火山角砾岩）为主。

3.2 基质对产能的影响

基质对产能的影响因素主要包括物性、含油饱和度和有效厚度。

（1）物性对产能的影响 物性对油气分布起主要控制作用[14]。A井区储集层的平均孔隙度为7.77%，平均渗透率为0.081 mD，油层的平均孔隙度为15.37%，平均渗透率为0.477 mD，整体上属于中孔低渗类型。不同岩性的物性特征差别较大，火山角砾岩的物性整体比玄武岩好。无论是火山角砾岩还是玄武岩，其物性越高，含油显示也相应越好。进一步建立试油与物性之间的关系发现，渗透率对产能具有明显的控制作用。由日产油量与孔隙度交会图（图4）分析可见，日产油量与孔隙度呈正相关，孔隙度越大，相对应的初期日产油量越高。因此，整体上物性与产能呈正相关关系。

图3 A井区C2岩体和段的地震波形、火山岩相与产量叠合图

（2）含油饱和度和有效厚度对产能的影响 由日产油量与含油饱和度和有效厚度交会图（图4）分析可见，含油饱和度和有效厚度与日产油量呈正相关，相关系数在0.3左右，含油饱和度越大，有效厚度越大，相对应的初期日产油量越大。

3.3 裂缝对产能的影响

A井区裂缝发育的主要类型有斜交缝、网状缝与直劈缝，且在火山角砾岩与玄武岩中较为常见；充填物主要为方解石和石膏等，以半充填和全充填居多。裂缝对产能的控制主要体现在对油气运移以及储集层渗透性改善作用较大[6]，高产井段一般发育未充填或半充填的有效裂缝，而低产井段多发育被充填的无效裂缝。例如，A井日产油量大于12 t的2 769.16—2 769.44 m井段主要为气孔状玄武岩（图5a），主要发育斜交缝、网状缝（图5b），裂缝半充填方解石、石膏，岩心表面具溶蚀现象。C井的2 647.54—2 648.39 m井段为干层，岩性为火山角砾岩（图5c），虽然裂缝较发育，但是均被方解石充填（图5d）。

图4 A井区石炭系日产油量与孔隙度、含油饱和度和有效厚度交会图

图5 A井区石炭系火山岩特征

裂缝对产能的影响在相干属性和蚂蚁体属性上也有较好的体现[15-16]。利用相干技术来识别不连续性已经是目前应用非常成熟的方法。蚂蚁技术就是其根据蚂蚁算法的正反馈机制，建立利用群体智能进行优化搜索的模型，完成不连续性的追踪和识别[17-18]。相干属性和蚂蚁体属性异常以“团状”为主（图6a，图6b），表明斜交缝和网状缝较为发育，与地层微电阻率扫描成像测井解释结果一致；试油段的取心描述结果也表明，高产层油层段的网状缝较为发育。相干属性和蚂蚁体属性异常指示裂缝主要沿北西—南东向发育。

由初期日产油量与生产井段相干属性、蚂蚁体属性交会结果可见，产量与相干属性呈指数正相关（图6c），而与蚂蚁体属性呈线性正相关（图6d）。交会结果呈正相关说明相干属性和蚂蚁体属性均可以指示裂缝发育程度和裂缝走向，平面上初期日产油量大于8 t的井主要分布在相干属性和蚂蚁体属性异常区内（图6a，图6b）。

图6 A井区石炭系产量与地震属性关系

4 优质储集层分布和高产井层段预测

4.1 高产井电性特征

一般来说，电阻率测井曲线指示岩性与含油性，密度测井曲线指示基质孔隙度，自然电位测井曲线指示渗透性，三者的组合特征能够指示含油性较好、基质物性较高和裂缝对储集层渗透性改造较大的优质储集层，有助于寻找高产层段。通过对A井区老井试油段的电性特征进行对比研究，总结出以下高产井的电性特征：①电阻率升高的同时密度降低，表现为密度—电阻率测井曲线叠合面积大；②自然电位呈现负异常，异常幅度的大小反映储集层物性的好坏。对比A井区的气测高产层（图7），结果显示高产层一般具有一定幅度差。在图7中，A-019井目的层段内同时满足自然电位负异常、密度—电阻率测井曲线具有一定叠合面积的层段较少，试采结果仅有差油层和水层。A-021井和A-022井在自然电位负异常的井段电阻率偏低，密度—电阻率测井曲线叠合面积比较小，试采结果为差油层。A井上、下井段的电性特征变化较大，在自然电位负异常且密度—电阻率测井曲线的叠合面积较大的井段，试采结果为大段高产油层，如2 806—2 833 m井段；在自然电位呈负异常但密度—电阻率测井曲线叠合面积小的井段，如2 635—2 655 m井段，试采结果则为干层。

上修补层后的老井（图8a）和投产的新井（图8b）的试采结果亦证实了高产层具有上述电性特征。在图8a中，A-014井A段岩性为凝灰岩与气孔状玄武岩，电性特征表现为：密度—电阻率测井曲线具一定叠合面积，自然电位具负异常幅度较小，压裂后试油日产油量为2.14 t，日产水量为1.18 t，目前不出油为关井状态，显示该段潜力有限，出油段分析认为下部射孔段出油；A-014井B段岩性为气孔状玄武岩与火山角砾岩，电性特征表现为：密度—电阻率测井曲线具较大的叠合面积，自然电位具负异常幅度较大，压裂后试采日产油量为12.35 t，日产水量为0.64 t.在图8b中，A-1井A段压裂后试油日产油量为15.15 t，日产气量为4.238×104m3，岩屑岩性显示该段有荧光显示，气测显示较好，电性特征表现为自然电位负异常段幅度较大（物性较好），密度—电阻率测井曲线具较大叠合面积。

图7 过试采井A-019井—A-021井—A井—A-022井连井剖面

图8 A井区石炭系单井测井解释成果

4.2 优质储集层分布预测

通过对A井区产量控制因素进行分析，结果表明对于孔隙-裂缝型双重介质的火山岩油藏，岩性和岩相特征、基质物性特征和裂缝特征均对产能有较大的影响，并在电性曲线上具有一定的特征响应。总体上，优势岩相（靠近火山口爆发通道的爆发相、溢流相）内发育有利岩性（火山角砾岩、气孔状玄武岩），同时对应的基质物性好、裂缝发育，在测井曲线上具有高产井电性特征，实际试采结果也显示生产效果较好。因此，以产能特征为主导，结合岩性、岩相、油层厚度、地震波形和地震相干等信息，将各个岩体在平面上划分出3类储集层有利区（表1），Ⅰ类储集层有利区特征最好，Ⅱ类次之，Ⅲ类最差。根据储集层分类标准，分岩体计算Ⅰ类和Ⅱ类储集层有利区储量分别占总储量的38.3%和33.4%.

表1 A井区石炭系火山岩油藏优质储集层分类标准

4.3 高产井层段预测

根据优质储集层有利区分析结果，综合考虑优质储集层厚度、基质与裂缝油层厚度以及单井未射孔井段的自然电位、电阻率、密度测井特征，预测出不同岩体有利区的平面分布。C3岩体发育3个Ⅰ类储集层有利区，分别位于A井北断裂南侧A井周围、A井南断裂南侧C井周围以及A-5井南侧（图9a）；C4岩体在A井南断裂A-2井周围发育一个面积较大的Ⅰ类储集层有利区（图9b）。根据有利区平面分布，有9口老井共14个层段的新综合解释结果为油气层，优选其作为潜力井段进行恢复试油建议。同时建议针对C3岩体和C4岩体部署3口直井、8口水平井，共计11口开发评价井。其中，位于C井北部的1口直井——A-01井的目的层为C3岩体，位于C井南端的2口直井——A-02和A-03井的目的层为C3岩体和C4岩体。此外，在C3岩体和C4岩体上分别部署4口水平井（图9a，图9b）。

5 结论

（1）火山岩性和岩相控制油藏空间分布范围。靠近火山爆发通道的爆发相火山角砾岩、溢流相气孔状玄武岩储集层内，火山岩性和岩相有利，高产井比较集中。

（2）基质物性控制油藏富集程度与储量规模。基质孔隙度高的区域含油性好，对应含油饱和度高、油层厚度厚、储量丰度大。

（3）裂缝与基质物性高的优势岩性匹配程度制约产能。裂缝具备改造储集层条件、影响油藏产能的作用，裂缝与岩性、基质物性的空间匹配程度越好，对油井产能贡献越大，是优选高产区的主要指标。

图9 A井区石炭系火山岩油藏C3岩体和C4岩体开发井位部署

（4）高产井段具有自然电位呈负异常、密度—电阻率测井曲线具一定叠合面积的电性表征，正是优质岩性与岩相、高基质物性和裂缝发育的体现。结合产能特征和产能控制因素划分出的优质储集层类型，指示优质储集层平面分布：C3岩体的Ⅰ类有利区分别位于A井周围、C井周围以及A-5井南侧；C4岩体的Ⅰ类储集层有利区分布在A-2井周围，在此基础上，结合测井特征，建议对有良好油气显示的9口老井恢复试油，并部署11口开发评价井。

［1］ 尹路，潘建国，谭开俊，等.火山岩地震储层学在准噶尔盆地红车断裂带石炭系油气勘探中的应用［J］.岩性油气藏，2010，22（4）：25-30.YIN Lu，PAN Jianguo，TAN Kaijun，et al.Application of volcanic seismic reservoir to oil and gas exploration of Carboniferous in Hon⁃gche fault belt in Junggar basin［J］.Lithologic Reservoirs，2010，22（4）：25-30.

［2］ 姚卫江，党玉芳，张顺存，等.准噶尔盆地西北缘红车断裂带石炭系成藏控制因素浅析［J］.天然气地球科学，2010，21（6）：917-923.YAO Weijiang，DANG Yufang，ZHANG Shuncun，et al.Formation of Carboniferous reservoir in Hongche fault belt，northwestern mar⁃gin of Junggar basin［J］.Natural Gas Geoscience，2010，21（6）：917-923.

［3］ 温雅茹，杨少春，汪勇.火山岩储集空间组合及储油模式——以准西车排子地区石炭系为例［J］.中国矿业大学学报，2016，45（3）：582-590.WEN Yaru，YANG Shaochun，WANG Yong.Combination of volca⁃nic reservoir spaces and hydrocarbon storage modes：a case study on the Carboniferous system in Chepaizi area，west of Junggar basin［J］.Journal of China University of Mining&Technology，2016，45（3）：582-590.

［4］ 陈岩，刘瑞兰，王泽华，等.车排子油田火山岩储层三维裂缝定量模型研究［J］.西南石油大学学报（自然科学版），2008，30（2）：54-56.CHEN Yan，LIU Ruilan，WANG Zehua，et al.3D quantitative frac⁃ture model of igneous rock reservoir in Chepaizi oilfield［J］.Journal of Southwest Petroleum University（Natural Science Edition），2008，30（2）：54-56.

［5］ 刘瑞兰，王泽华，孙友国，等.准噶尔盆地车排子油田火成岩双重介质储集层地质建模［J］.新疆石油地质，2008，29（4）：482-484.LIU Ruilan，WANG Zehua，SUN Youguo，et al.Geological modeling of dual porosity ignerous reservoir in Chepaizi oilfield in Junggar ba⁃sin［J］.Xinjiang Petroleum Geology，2008，29（4）：482-484.

［6］ 潘建国，郝芳，谭开俊，等.准噶尔盆地红车断裂带古生界火山岩油气藏特征及成藏规律［J］.岩性油气藏，2007，19（2）：53-56.PAN Jianguo，HAO Fang，TAN Kaijun，et al.Characteristic and ac⁃cumulation of Paleozoic volcanic rock reservoirs in Hongche fault belt，Junggar basin［J］.Lithologic Reservoirs，2007，19（2）：53-56.

［7］ 董大伟，李理，王晓蕾，等.准噶尔盆地西缘车排子凸起构造演化及断层形成机制［J］.吉林大学学报（地球科学版），2015，45（4）：1 132-1 141.DONG Dawei，LI Li，WANG Xiaolei，et al.Structural evolution and dislocation mechanism of western margin Chepaizi uplift of Junggar basin［J］.Journal of Jilin University（Earth Science Edition），2015，45（4）：1 132-1 141.

［8］ 苏培东，秦启荣，袁云峰，等.红车断裂带火山岩储集层裂缝特征［J］.新疆石油地质，2011，32（5）：457-460.SU Peidong，QIN Qirong，YUAN Yunfeng，et al.Characteristics of volcanic reservoir fractures in upper wall of Hongche fault belt［J］.Xinjiang Petroleum Geology，2011，32（5）：457-460.

［9］ 尚尔杰，金之钧，丁文龙，等.断裂控油的物理模拟实验研究——以准噶尔盆地西北缘红车断裂带为例［J］.石油实验地质，2005，27（4）：414-418.SHANG Erjie，JIN Zhijun，DING Wenlong，et al.Study on physical simulation experiment for the controlling of faults to oil-taking the Hongche faults in the northwest of Junggar basin as an example［J］.Petroleum Geology&Experiment，2005，27（4）：414-418.

［10］ 苗春欣，傅爱兵，关丽，等.车排子地区火山岩储集空间发育特征及有利区带预测［J］.油气地质与采收率，2015，22（6）：27-31.MIAO Chunxin，FU Aibing，GUAN Li，et al.Reservoir space char⁃acteristics and favorable area prediction of volcanic rocks in Che⁃paizi area，Junggar basin［J］.Petroleum Geology and Recovery Effi⁃ciency，2015，22（6）：27-31.

［11］ 刘萍，石新朴，李智，等.基于流动物质平衡的火山岩气藏产能分析方法［J］.新疆石油地质，2011，32（6）：646-649.LIU Ping，SHI Xinpu，LI Zhi，et al.Well performance analysis method for volcanic gas reservoir based on flowing material balance［J］.Xinjiang Petroleum Geology，2011，32（6）：646-649.

［12］ 甘学启，姜懿洋，秦启荣，等.红车断裂带石炭系火山岩油藏储层特征［J］.特种油气藏，2011，18（2）：45-47.GAN Xueqi，JIANG Yiyang，QIN Qirong，et al.Characteristics of the Carboniferous volcanic reservoir in the Hongche fault zone［J］.Special Oil and Gas Reservoirs，2011，18（2）：45-47.

［13］ 廖伟，石新朴，颜泽江，等.克拉美丽气田产能影响因素［J］.新疆石油地质，2009，30（6）：731-733.LIAO Wei，SHI Xinpu，YAN Zejiang，et al.Factors affecting the conductivity of Kelameili gas field［J］.Xinjiang Petroleum Geolo⁃gy，2009，30（6）：731-733.

［14］ 郑振恒，曹文江，王兆峰，等.确定裂缝性火山岩储集层孔隙容积的油藏工程实用方法［J］.新疆石油地质，2008，29（5）：631-634.ZHENG Zhenheng，CAO Wenjiang，WANG Zhaofeng，et al.The practical reservoir engineering methods for determination of porosi⁃ty volumes in fractured volcanic reservoirs［J］.Xinjiang Petroleum Geology，2008，29（5）：631-634.

［15］ 龚洪林，许多年，蔡刚.高分辨率相干体分析技术及其应用［J］.地球物理学进展，2008，13（5）：45-48.GONG Honglin，XU Duonian，CAI Gang.The high resolution co⁃herent volume analytical technology and its application［J］.China Petroleum Exploration，2008，13（5）：45-48.

［16］ 王军，李艳东，甘利灯.基于蚂蚁体各向异性的裂缝表征方法［J］.石油地球物理勘探，2013，48（5）：763-769.WANG Jun，LI Yandong，GAN Lideng.Fracture characterization based on azimuthal anisotropy of ant⁃tracking attribute volumes［J］.Oil Geophysical Prospecting，2013，48（5）：763-769.

［17］ 杨瑞召，李洋，庞海玲，等.产状控制蚂蚁体预测微裂缝技术及其应用［J］.煤田地质与勘探，2013，41（2）：72-75.YANG Ruizhao，LI Yang，PANG Hailing，et al.Prediction technol⁃ogy of micro fractures by occurrence⁃controlled ant body and its ap⁃plication［J］.Coal Geology&Exploration，2013，41（2）：72-75.

［18］ 史刘秀，王静波，张如伟，等.复值相干模量蚂蚁体技术［J］.断开油气田，2015，22（5）：545-549.SHI Liuxiu，WANG Jingbo，ZHANG Ruwei，et al.Ant tracking technology based on multichannel local complex⁃valued coherence［J］.Fault⁃Block Oil&Gas Field，2015，22（5）：545-549.