徐家围子断陷北部玄武岩储层分布及有利区预测

2019-04-09胡博

世界地质 2019年1期

胡博

大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,黑龙江大庆163712

0 引言

徐家围子断陷是松辽盆地北部深层勘探程度最高的含气断陷[1--3]，气藏类型以营城组火山岩为主。整个断陷以酸性岩为主，基性岩主要在断陷北部比较发育,特别是在安达凹陷，基性岩占有很大比例。基性岩常见岩石类型为玄武岩[4,5]，玄武岩储层也是徐家围子断陷北部最主要的储层类型之一[6]。徐家围子断陷火山岩已探明天然气2 000多亿m3，主要集中在酸性岩气藏。随着勘探的不断深入，以酸性岩为主的火口相即将钻探完毕，剩余区主要为大面积溢流相的中基性岩，特别是规模较大的基性岩，具有较大的勘探潜力。近年来，在徐家围子断陷北部玄武岩中也发现多口工业气流井，水平井压裂后日产气量可达10×104m3，展示了良好的勘探前景。

火山岩储层的非均质性很强，在平面上相距很近的火山岩，其物性条件相差很大[7]。储层的物性条件控制着天然气在火山岩圈闭中的富集程度。因此对玄武岩储层发育特征及有利储层发育区的预测研究尤为重要。

前人对徐家围子断陷火山岩储层特征和发育规律的研究主要集中在酸性岩储层[8--12]，极少涉及玄武岩储层。随着玄武岩勘探取得突破，玄武岩储层特征及发育规律认识不清，制约着徐家围子断陷火山岩下一步的勘探。笔者通过对玄武岩微观孔隙和测井、地震响应特征的分析，结合玄武岩岩性岩相特征，对玄武岩储层发育特征及主控因素开展研究，进而预测玄武岩储层发育的有利区带，为徐家围子断陷火山岩下一步勘探提供参考。

1 储层类型及其特征

对徐家围子断陷北部玄武岩61块岩芯和111块普通薄片和铸体薄片进行观察分析，结果显示，玄武岩储集空间主要为原生孔隙、次生孔隙和构造--溶蚀缝。其中，原生孔隙包括原生气孔、粒间孔和矿物炸裂纹；次生孔隙主要发育溶蚀孔 (表1)。

表1 基性岩储集空间特征Table 1 Characteristics of basite reservoir space

在玄武岩中次生溶蚀孔隙和裂缝是最主要的储集空间类型。与酸性岩相比，玄武岩喷发能量相对较弱，挥发分含量低，导致原生气孔相对不发育。但从喷发模式来看，酸性岩以中心式喷发为主，玄武岩以裂隙式喷发为主，常分布于断裂带两侧，具有薄而广的特点。由于断裂带构造运动较为活跃，切穿火山岩体，既连通原生孔隙，改善储层的储集性能，又可溶蚀孔隙中充填的长石等矿物，形成次生溶孔。通过对该区121块岩芯和井壁取芯的样品物性测试结果显示，区内玄武岩储集层孔隙度普遍为6%～ 12%，渗透率为0.01～1 mD。

2 玄武岩分布特征

2.1 单井测井响应特征

徐家围子断陷钻遇玄武岩探井近30口，玄武岩测井响应特征表现为，自然伽马曲线平直，自然伽马最大值为37.4 API，最小值为22.3 API，平均值为28.9 API。电阻率曲线形态为低幅齿化、曲线平直。电阻率最大值为150.0 Ω·m，最小值为49.8 Ω·m，平均值为95.4 Ω·m(图1)。玄武岩的自然伽马值明显较低，自然伽马值是一种非常有效的识别火山岩岩性的方法[13]。

图1 玄武岩典型测井响应特征(DX302井)Fig.1 Typical logging response of basalt(Well DX302)

2.2 地震反射特征

以距离火山喷发中心远近为原则，结合火山岩地震形态和内部反射结构，将火山相带划分为火口区，近火口区和远火口区(图2)。钻井资料揭示，这3个相带的地震相类型、岩性组合和储集性能都有很明显的差异。火口区主要包括爆发相和火山通道相。在地震剖面上,火口区外部轮廓为丘状或透镜状，内部为杂乱反射结构，中--弱振幅，相干性弱(图2a)。近火口区以溢流相为主。地震反射外部轮廓为板状、席状，内部为平行--亚平行反射结构，连续性较好，相干性强(图2b)。远火口区以火山沉积相为主，地震反射外部轮廓为层状，内部为平行--亚平行反射结构，中--弱振幅，相干性强(图2c)。

2.3 玄武岩分布特征

玄武岩以溢流相最为发育，地震反射连续性较好，在地震剖面上比较容易追踪。根据单井岩性标定结果，结合地震反射特征，对玄武岩进行横向追踪，即可确定玄武岩分布范围(图3)。营城组玄武岩整个断陷北部安达凹陷均有分布，凹陷中部和北部厚度大，平均150～240 m，在DS10井附近厚度最大，厚度可达270 m；凹陷南部厚度较薄，厚度介于60～120 m。全区玄武岩分布面积达到573 km2。

3 玄武岩储层发育控制因素

火山岩储层物性与岩性、岩相紧密相关[14--17]。不同的火山岩相带具有不同的岩性组合，不同的岩性具有不同的结构、构造和成分[18--20]。因而不同岩性、相带的火山岩储层特征可能差异较大。因此，可以在火山岩岩性、相带研究和储层物性特征分析的基础上，找出两者之间的关系，研究火山岩储层的发育特征。

3.1 岩性与储层发育关系

徐家围子断陷基性火山岩主要岩性有玄武岩、玄武质火山角砾岩、玄武质角砾凝灰岩、沉凝灰岩和沉火山角砾岩5种。其中玄武岩分布最广，钻遇累计厚度占基性岩的67.8%，其次是玄武质火山角砾岩(图4f)。

从21口井2 538 m进尺的基性岩综合解释来看(图4)，玄武质火山角砾岩和玄武质角砾凝灰岩成储效率最高。玄武质火山角砾岩气层占29.1%，差气层占35.7%，气水层占6.9%，干层占28.3%；玄武质角砾凝灰岩气层占30.0%，差气层占29.2%，干层占40.8%。玄武岩成储效率次之，气层占8.9%，差气层占33.9%，气水层占0.9%，干层占56.3%。其他基性岩，储层发育较少，多为干层。虽然玄武质火山角砾岩和玄武质角砾凝灰岩成储效率比玄武岩高，但是前两者在安达凹陷分布较少，而玄武岩在研究区分布十分广泛。因此玄武岩是基性火山岩最主要的储层类型。

图2 火山岩相带地震反射特征Fig.2 Seismic reflection characteristics of volcanic facies

图3 徐家围子断陷北部玄武岩分布Fig.3 Distribution of basalt in northern Xujiaweizi fault depression

a.玄武质火山角砾岩；b.玄武质角砾凝灰岩；c.玄武岩；d.沉凝灰岩；e.沉火山角砾岩；f.不同基性岩钻遇厚度比例图4 玄武岩不同岩性综合解释特征图Fig.4 Comprehensive well log interpretation of different lithologies

3.2 相带与储层发育关系

营城组玄武岩的火口区分部局限，占玄武岩的21%，但是火山岩厚度较大。近火口区占玄武岩的41%，为玄武岩最主要的相带；与火口区比较，近火口区火山岩厚度变薄。远火口区占玄武岩的38%，厚度最薄(图5)。

图5 徐家围子断陷北部玄武岩相带--厚度图Fig.5 Map of basaltic facies-thickness isopach in north Xujiaweizi fault depression

玄武岩储集层储集空间类型和物性受火山岩相带的控制。火口区岩性主要有玄武质角砾岩、玄武质角砾凝灰岩，发育粒间孔、溶蚀孔和溶蚀缝、粒间收缩缝，裂缝既可作为储集空间，也起到沟通粒间孔，从而形成良好的储层。从孔隙度分布频数图(图6)上看，火口区孔隙度峰值区间为6%～12%，其次是>12%的部分；渗透率峰值区间为0.05～0.5 mD。火口区良好的储集条件非常有利于天然气的聚集成藏。近火口区岩性主要有玄武岩和气孔玄武岩，孔隙类型以气孔、残余气孔、晶内溶孔和晶间溶孔为主，裂缝主要发育冷凝收缩缝、风化淋滤缝、构造缝和溶蚀缝。从孔隙度分布频数图(图5)上看，储层物性较好，孔隙度峰值区间为3%～6%；渗透率峰值区间为0.01～0.05 mD。远火口区岩性主要有沉凝灰岩和沉火山角砾岩。火山沉积相物性条件最差，孔隙度范围基本上<3%；渗透率<0.01 mD。

火山岩相带与储层发育厚度也有一定相关性。火口区储层厚度一般为60～120 m，东北部的DS10井附近储层最发育，厚度达190 m。近火口区储层厚度相对变薄，储层厚度一般为40～80 m。远火口区钻井揭示基本为干层，很少发育较好的储层。

从21口井2 538 m进尺的基性岩综合解释来看(图7)，火口区成储效率最高，其中气层占30.7%，差气层占38.6%，气水层占4.6%，干层占26.4%。成储效率其次为近火口区，气层占0.6%，差气层占30.2%，干层占69.2%。远火口区成储效率最低，其中干层占86.4%，差气层占13.6%。可见，火山相带既对储层物性有影响，也对玄武岩成储效率有影响。

3.3 储层分布特征

在岩性相同情况下，火山岩储层和岩石密度有很好的相关性。玄武岩储集层密度一般<2.74 g/cm3[21]。在明确玄武岩空间分布的基础上，利用密度反演预测玄武岩储集层空间展布。储层厚度预测结果显示(图7)，全区储层均有分布，厚度范围主要为20～200 m。

图6 徐家围子断陷北部玄武岩储层物性频数分布Fig.6 Diagram of reservoir physical properties in northern Xujiaweizi fault depression

图7 玄武岩不同相带综合解释特征图Fig.7 Comprehensive well log interpretation of different facies

经研究统计发现，火山岩孔隙度和密度之间有较好的线性关系(公式1)[22]。

φ=93.591-35.84*ρ

(1)

式中：ρ为密度，g/cm3；Φ为孔隙度，%。

用波阻抗反演输出密度体，根据公式(1)，即可得到玄武岩储层的孔隙度空间分布[16]。孔隙度预测结果显示，玄武岩储层孔隙度值主要介于6%～10%。西部和东部局部区域孔隙度较高，介于10%～14%(图8)。

图8 徐家围子断陷北部玄武岩有利油气储集区Fig.8 Map of favorable basalt zones for oil and gas accu-mulation in northern Xujiaweizi fault depression

4 有利油气储集区预测

分析玄武岩储层特征及主控因素，玄武岩火口区和近火口区储层广泛发育。凹陷中部和东北部发育火口相火山岩，为主要优势储层发育区。火山口在沉积时期往往是构造高部位，火山岩体受到的物理、风化淋滤作用更强；火山岩储层受到溶蚀改造，储集性能得以改善。近火口相火山岩在凹陷南部、中部及东北部大范围发育，分布范围广，为玄武岩最主要的潜力区。近火口区以溢流相为主，气孔和微裂缝发育，物性较好；与构造裂缝和溶蚀缝配合，即可形成优质储集层。

在利用储层反演进行储集层预测的基础上，以储层厚度、孔隙度为依据，结合火山岩性特征和岩相带发育情况，将玄武岩储层划分为3类有利区(表2)。Ⅰ类区相带主要为火口区，岩性以玄武质火山岩角砾、玄武质角砾凝灰岩和玄武岩为主，孔隙度范围10%～14%，储层厚度>20 m。Ⅰ类区主要分布在安达凹陷中部和东北部，有利区面积50 km2。Ⅱ类区以近火口相带为主，岩性主要为玄武岩，孔隙度范围8%～10%，储层厚度>20 m。Ⅱ类区在安达凹陷中部和东部大范围分布，有利区面积237 km2。Ⅲ类区基本都是远火口相带，岩性以沉凝灰岩和沉火山角砾岩为主，孔隙度<8%，储层厚度<20 m。Ⅲ类区主要分布在凹陷西部和西北部，面积178 km2。其中，Ⅰ类区已基本探明，Ⅱ类储层分布于凹陷南部、中东部和东北部，资源潜力较大，为下部勘探的有利方向(图8)。