春风油田石炭系火山岩油气层综合判识研究

庄圆 杨凤丽

摘  要：火山岩油气藏是一种特殊类型油气藏，受岩性、岩相、储集空间类型等因素影响较大。常规测井仅能对储层进行评价，录井仅能对岩性及油气显示进行评价。利用测录井资料无法快速判识油气层现状，制约了现场完井方式及试油方案的及时决策，并影响钻井周期、成本及对区块的潜力评价。通过岩心描述、镜下薄片储集空间及含油性观察，结合测井解释和试油结果，总结了春风油田石炭系火山岩油藏岩石类型及含油性特征;火山岩储集空间类型、影响因素、识别方法及物性有效性;孔隙、裂缝等储集空间有效性电性识别方法;建立了春风油田石炭系油气层综合判识准则。本次研究可快速对该区石炭系完钻探井进行油气层综合判识，指导现场完井方式决策，提高勘探效益。

關键词：春风油田;石炭系;火山岩;油气层;综合判识

火山岩油气藏是以具储集空间的火山岩为油气储集体的一种特殊类型油气藏，是一种非常复杂的隐蔽式油气藏，其岩体分布形式繁多，储集体非均质性严重，含油性错综复杂[1-4]。准噶尔盆地西缘春风油田石炭系火山岩油藏，是近年勘探成果的重大突破，累计控制石油地质储量6 109×104t，展示出极好的勘探前景[5]。该区石炭系火山岩油藏为新发现油藏，研究程度低，存在着岩性岩相多样、储层横纵向变化大、非均质性强、影响储层发育因素多及含油气复杂等诸多问题，因此，油气层现场判识较困难。通常复杂岩性测井资料仅能对火山岩进行储层评价，对是否为油气层难以准确判识[6]，直接影响钻井现场是否下油层套管、是否进行完井试油等完井工程方案的决策，并影响钻井成本、钻井周期及钻探成效，制约了油气勘探进展。

本文据大量钻井岩心及薄片、录井、测井及试油资料，梳理该区钻遇的火山岩岩石类型、储集空间类型及含油性特征，结合完井试油结果，总结该区火山岩油气层岩性、储集空间及电性等特征，建立油气层综合判识准则，对火山岩储层含油气性评价、现场完井方式及试油方案决策提供了可靠依据。

1  油气藏基本特征

春风油田所在车排子凸起属准噶尔盆地西部隆起的次一级构造单元，东部以红车断裂带为界与昌吉凹陷相接，南部为四棵树凹陷，西部及西北部为扎伊尔山，北部与克-夏断褶带相接。石炭系顶面遭强烈剥蚀，总体呈西北高、东南低的单斜形态。内部被多条NS向、EW向断裂切割，形成众多复杂断块构造。准噶尔盆地西缘石炭系划分为下石炭统和上石炭统，春风油田石炭系自上而下划分为希贝库拉斯组、包古图组和太勒古拉组。

该区火山岩油藏类型为断块油藏，各断块具独立油水系统。火山岩含油性受断裂带控制，油藏储集空间主要为断层活动形成的次级裂缝，远离断层含油性明显变差。火山岩含油性还受不整合面风化淋滤作用控制，离石炭系顶面距离越远含油性越差。统计发现，石炭系顶部400 m内储层物性普遍较好，平均孔隙度10%，平均渗透率25×10-3 μm2，随距离石炭系顶面距离变大，储层物性逐渐变差。该区火山岩油藏原油物性差别较大，20℃原油密度为0.926 4～0.966 5 t/m3，50℃粘度为149～8 968 mPa·s，含硫0.05%～0.2%，属低含硫重质稠油。不同断块原油物性略有差异，从东向西逐渐变稠。

该区火山岩油藏地层压力为9.02～11.2 MPa，压力系数0.96～1.09，油层中部温度33℃～41℃，地温梯度1.78℃/100 m～2.92℃/100 m，为常压低温含油系统。

2  火山岩油气层综合判识

2.1  岩性识别及含油气性判识

不同类型和成因的火山岩具不同的储渗特征，含油气性能差别较大，因此，岩性识别是火山岩油藏评价的前提和基础。该区火山岩岩性识别形成一套较完善的方法和技术，主要有岩心（岩屑）及薄片识别、地球化学、成像测井和重磁震等方法[7]。区域上火山岩识别主要是利用地震及重磁方法，区带上岩性识别主要据钻井岩心资料确定岩性亚类，并结合薄片岩矿鉴定确定岩性。如钻井取心进尺少，成本高，则需采用测井方法及地球化学方法等进行补充[8]。火山岩岩石类型复杂，考虑到现场实用性及测井识别精度，将本区火山岩岩性划分为3大亚类：火山熔岩亚类、火山碎屑岩亚类、沉积岩亚类（图1）[9-10]。火山熔岩亚类主要为安山岩、玄武岩;火山碎屑岩亚类主要为火山角砾岩和凝灰岩;沉积岩亚类主要为凝灰质粉砂岩和凝灰质泥岩。

据岩心、岩屑及薄片资料，对火山岩进行系统的岩性识别及划分，该区主要发育安山岩和凝灰岩，次为火山角砾岩和玄武岩。从含油性与岩性关系看，安山岩含油性最好，次为凝灰岩和火山角砾岩。油层段火山岩岩屑录井显示级别多为油斑级及以上，录井显示级别可作为判识油气层的一个重要因素，特别对稠油油藏参考价值更大。综上认为，该区安山岩、凝灰岩和火山角砾岩等3种火山岩岩性易于形成油气藏，是否为这几种岩性是现场判识油气层的一个重要依据。

2.2  储集空间识别和有效物          性判识

2.2.1  储集空间类型及特点

综合岩心、薄片和测井等资料，本区火山岩储层储集空间主要包括角砾间或晶间孔隙、溶蚀孔隙和裂缝。该区火山角砾岩、安山岩、玄武岩和凝灰岩均具较好的储集性能，不同岩性发育的储集空间类型和组合特征略有差异[11-13]。火山角砾岩主要发育角砾间孔、角砾内斑晶溶孔、角砾内残余气孔及裂缝等;安山岩、玄武岩等火山熔岩发育斑晶溶孔、矿物溶孔及裂缝等;凝灰岩发育角砾间残余孔、溶蚀缝及裂缝等（图2）。

综合该区岩心及薄片资料，区内火山岩以发育裂缝-孔隙型双重介质储层为主。该类储层孔隙以溶蚀孔隙为主，另有粒（砾）间孔、晶间孔和微孔等。孔隙间主要由裂缝沟通，也有部分孔隙喉道，形成孔隙储集、裂缝渗透的储渗配置关系。

2.2.2  储集空间影响因素及判识方法

春风油田石炭系火山岩储集层发育受岩相、断层和不整合面等因素控制，火山岩岩性、岩相决定原生孔隙和裂缝的大小和数量，并影响次生孔隙和裂缝的发育程度[14]。构造运动对储层的控制作用明显，断层附近构造缝大量发育，大大改善火山岩储集性能，长期风化淋滤作用使石炭系顶部不整合面附近溶蚀孔、溶蚀缝发育。春风油田火山岩油气藏主要分布于不整合面下部约400 m处，说明风化淋滤作用对火山岩储集性能有较好的改善。

本区火山岩储层含油性主要与裂缝发育程度有关，裂缝-孔隙发育层段显示储层含油性好，裂缝不发育层段不含油或含油性差。通过荧光薄片观察，油气主要分布在裂缝沟通的溶蚀孔隙及裂缝面内（图3）。说明本区火山岩储层含油性主要受裂缝控制，裂缝一方面对储集物性有重要改善作用，另一方面對油气运移成藏起重要的输导作用。因此，裂缝发育程度及产状决定了地层渗透性和含油性的好坏，裂缝-孔隙型储层是最有利的含油层段。除常规岩心描述、铸体薄片观察外，还可利用多种技术方法对储层储集空间类型进行判识。电成像测井（FMI）通过可视化图像能直观反映井壁四周岩石地质现象，有效识别地层裂缝、溶蚀孔洞、气孔发育情况及分布特征。核磁共振测井可对井下地层进行连续测量，获得孔隙喉道分布和孔隙尺寸，能快速评价储层储集性能。

2.2.3  储集物性有效性判识

本区火山岩常规物性分析样品统计结果表明，油层物性平面上略有差别，孔隙度主要集中在4%～16%，平均12.6%。为获取该区油层物性下限，选取工区内有代表性样品，以有效含油级别（油斑级）作为正累计，非有效含油级别（油斑以下）作为逆累计，对取心井油层和干层物性分析样品进行累计频率统计。通过对449个孔隙度及渗透率样本进行正、逆累积经验统计，确定本区有效储层孔隙度下限为7.0%，渗透率下限为0.1×10-3 μm2。据岩心、薄片资料，结合成像测井、核磁测井资料，可较好判识储层储集性能及含油气性。认为岩心分析孔隙度大于7%、渗透率大于0.1×10-3 μm2的火山岩储层为有效储层，结合岩屑录井及荧光薄片资料，可准确判识储层含油气性。

2.3  利用电性资料对油气层的判识

火山岩地层岩性致密，电阻率高于沉积岩地层，岩性成分复杂，结构、构造差异大。受储层孔隙空间和孔隙结构影响，电阻率变化范围大，一般几十至几百Ω·m，孔隙度越大、渗透性越好，电阻率则越低。

2.3.1  孔隙型储层有效性判识

孔隙型储层孔隙有效性分析，可利用常规测井与核磁测井相结合的方法进行分析评价[15-16]。火山岩基质孔隙空间主要以气孔、溶蚀孔、微裂缝为主，碎屑粒间孔极少见。密度测井对孔隙度变化敏感性好，线性范围大，各尺寸孔隙度均能反映。声波时差测井骨架时差变化不大，仅反映均质孔隙，对各向异性大尺度孔隙反映不敏感。有效火山岩储层，通常大尺寸气孔、溶孔发育，声波测井计算孔隙度通常偏低。因此，可用密度孔隙度减去声波孔隙度反映孔隙直径相对较大的孔隙空间的孔隙度，大孔隙越发育，储层孔隙有效性越好。

核磁测井以氢核与外加磁场的相互作用为基础，只对氢核产生的核磁信号进行观测。由于固体与流体中氢核的核磁共振弛豫性质存在明显差异，核磁测井信号直接来自地层孔隙中的流体，提供的观测结果几乎不受岩石矿物骨架成分影响。核磁横向弛豫时间T2和纵向弛豫时间T1为核磁测井解释和应用提供主要信息。弛豫时间取决于孔径大小分布，大孔径使弛豫时间变长，小孔径使弛豫时间变短，因此，弛豫时间是孔径大小分布的度量。

2.3.2  裂缝型储层有效性判识

该区裂缝型储层具以下测井响应特征（图4）[17-18]：①双侧向电阻率。呈高阻背景下的低电阻率特征，一般低角度裂缝双侧向为负幅度差，高角度缝为正幅度差;②微电阻率。在极板接触裂缝时数值会明显降低，呈显著的低阻尖峰;③三孔隙度。密度值显著降低，中子值增大，声波时差对应高角度裂缝响应特征不明显，但对低角度裂缝，声波时差具增大特征;④电成像。图像上为低阻暗色正弦条纹。

2.3.3  油气层电性综合判识

据确定的有效储层孔隙度下限7.0%及建立的孔隙度与三孔隙度测井间的交会图，判识油气层声波时差下限为61 μs/ft，岩性密度小于2.62 g/cm3，补偿中子下限为14%，深侧向电阻率大于10 Ω.m，含水饱和度小于50%，分区块建立春风油田火山岩储层电阻率-孔隙度交会图油气层识别图版，指导春风油田火山岩油气层判识。

3  应用效果

通过对春风油田石炭系火山岩岩性识别及录井含油级别分析、储集空间类型判识和有效性分析、储层多种电性特征综合分析，总结石炭系火山岩油气层综合判识准则[19]，并对该区完钻的排673、排66等6口井进行油气层综合判识（表1），与完井试油结果进行核对，吻合性较好，证实该套综合判识方法适合该区石炭系油气层快速判识，值得进一步推广应用。

4  结论

（1） 该区主要发育火山熔岩、火山碎屑岩、沉积岩等3大亚类，火山熔岩亚类安山岩、火山碎屑岩亚类火山角砾岩和凝灰岩等岩性易于成藏，是该区火山岩勘探的重点岩石类型。

（2） 火山岩储集空间主要为溶蚀孔洞和裂缝，储集性能受岩性、断层和不整合面等因素控制，不整合面及断裂带附近孔洞及裂缝发育，储集空间好，有利于油气聚集成藏。孔洞和裂缝发育井段，如录井见气测异常或油斑级以上油气显示，且未见明显水浸特征，则可判识为油层。

（3） 火山岩油层在常规测井曲线上主要具低电阻率、高声波时差特点，FMI成像测井图上显示裂缝或溶蚀孔洞发育，核磁测井上，油层T2谱分布范围比水层窄，谱峰幅度明显大于干层，无或弱的差谱信号显示，移谱上T2谱右边界表现为前移趋势。

综上，据火山岩油气层判识准则，对该区完钻的探井进行快速评价，为完井方式及试油方案的及时决策提供了可靠依据，缩短了钻井周期，降低了钻井成本，现场应用成效显著。

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Abstract：Volcanic reservoir is a kind of special type petroleum reservoir，which is influenced by lithology，petrofacies and reservoir space type.Conventional logging only evaluate the reservoir，logging just evaluate the lithology and shows，so it hardly distinguishes the hydrocarbon reservoir status rapidly， restricts the decision of spot completion method and formation testing progect，and influences drilling period，cost and potential evaluation to the block.Based on the core description，the observe of microscopically slice’ s reservoir space and oiliness，combined with well logging interpretation and formation testing result，summarize the rock type and oiliness of Carboniferous Volcanic rock reservoir in Chunfeng oil field，establish the synthesize distinguish criterion of Carboniferous hydrocarbon reservoir.This research can distinguish the reservoir rapidly，direct the spot completion method decision，improve the exploration benefit.

Keywords：Chunfeng oil field;Carboniferous;Volcanic rock;Hydrocarbon reservoir;Synthesize distinguish