齐家火山岩油藏特征及勘探潜力分析

2021-12-08高荣杰

特种油气藏 2021年5期

高荣杰

(中国石油辽河油田分公司，辽宁盘锦 124114)

0 引言

随着全球常规储层油气藏勘探资源逐渐减少，非常规火山岩储层油气藏勘探成为油气资源重要勘探领域之一。美国、日本、俄罗斯、委内瑞拉等国家均有较大型火山岩油气藏发现[1]。中国在渤海湾盆地、松辽盆地、准噶尔盆地等含油气盆地均有火山岩油气藏发现。辽河盆地东部凹陷和西部凹陷发育大量火山岩油藏，逐步成为重要勘探领域。20世纪90年代，辽河盆地东部凹陷相继发现了欧利坨子、热河台火山岩油气藏，充分说明辽河盆地火山岩有很好的成藏性。齐家火山岩油藏发现于20世纪80年代初，但由于潜山内幕复杂、油藏特征不清，勘探开发进展缓慢。近年来，随着欢喜岭油田勘探开发逐步深入，受自然保护区退出矿权影响，探矿权面积锐减，常规储层油气藏勘探资源发现难度加大，资源品质降低，储采比低于0.3，已经严重影响了欢喜岭油田稳产目标。为此，拓展勘探目标，寻找非常规油气资源迫在眉睫，进而将火山岩油藏勘探纳入增储目标。前期已有研究人员对齐家中生界进行过研究[2-3]，但侧重于潜山裂缝成因及分布规律的认识。该文对欢喜岭油田齐家地区火山岩油藏特征进行综合研究，系统分析了火山岩油藏勘探潜力，指出了火山岩油藏勘探有利区域。通过开展齐家火山岩油藏特征研究，取得了显著的阶段性成果，部署探井4口，实施探井2口，均获高产工业油气流。齐家地区已成为欢喜岭油田重要勘探潜力区之一。

1 区域概况

辽河坳陷处于郯庐断裂北段[4]，中生代侏罗纪以来，在太平洋板块俯冲作用和深部软流圈大规模上涌活动的影响下，辽河坳陷进入裂陷演化阶段，发生强烈的火山喷发，形成一套火山岩地层建造，该建造在辽河盆地东部凹陷和西部凹陷均有发育，钻井显示火山岩地层厚度达千米以上[5]。齐家地区火山岩位于辽河盆地西部凹陷南段，地理位置位于辽宁省盘山县土地村东4 km处，分布面积近18 km2。齐家地区有47口井钻遇中生界地层，均发现火山岩地层。

2 齐家火山岩岩性特征

图1为齐家地区火山岩岩性平面分布图。由图1可知，玄武岩位于井区中部，分布零散且面积小，凝灰岩沿东北和西部边界分布，大部分地区为安山岩覆盖，向南过渡为太古界混合花岗岩。

图1 齐家地区火山岩岩性分布

纵向上，齐古2井火山岩厚度最大，可达887 m，但仍未钻穿中生界。依据厚度变化的合理性、岩电电性特征和地震反射特征，将齐家火山岩划分为3段(图2)。Ⅰ段由凝灰岩及安山岩组成，Ⅱ段在齐古2井发育一套薄层花岗质角砾岩，Ⅲ段顶部发育一套稳定的玄武岩，中下部主要以凝灰岩及安山岩组成。

3 齐家火山岩油藏特征

3.1 火山岩油藏构造特征

通过对齐家火山岩地震解释和构造研究发现，齐家火山岩顶面构造形态整体上是一个西高东低、北高南低呈单斜构造的古地貌山，内部被北东向和近东西向断层进一步复杂化，切割成多个构造断块圈闭。最有利圈闭为齐古2圈闭、齐2-6-9圈闭及齐2-12-7圈闭(图3)。

齐古2圈闭是一个由4条断层夹持的单斜构造，构造高点在齐古2井北部，深度为1 850.0 m，构造幅度为800 m，构造面积为2.1 km2。齐2-6-9圈闭是一个由3条断层夹持的单斜构造，构造高点在齐2-6-9井西部，深度为1 850.0 m，构造幅度为550 m，构造面积为0.5 km2。齐2-12-7圈闭是由3条断层夹持的单斜构造，构造高点在齐2-12-7井北部，深度为2 000.0 m，构造幅度为250 m，构造面积为0.4 km2。

图2 齐家中生界潜山综合柱状图

3.2 火山岩岩石学特征

3.2.1 岩性特征

根据岩心观察、薄片镜下鉴定，齐家地区火山岩岩石类型主要为玄武岩、安山岩及凝灰岩。

凝灰岩呈灰色、灰绿色，发育凝灰结构、块状构造，主要由火山灰组成，镜下见少量晶屑，风化作用强，裂缝及溶蚀孔较发育(图4a)。安山岩呈灰色、浅紫红色，发育斑状结构、基质间粒间隐结构、块状构造。镜下可见斑晶，其成分主要为长石、石英，受构造作用影响强烈，裂缝较发育，但多被方解石充填(图4b)。玄武岩以灰绿色、灰黑色为主，发育气孔斑状结构、辉长结构、斑状构造，斑晶成分主要为辉石、斜长石，构造改造作用不明显，裂缝不发育(图4c)。

图4 齐家火山岩岩性镜下薄片

3.2.2 岩相特征

赵澄林等[2]研究认为，辽河油田火山岩喷发模式为夏威夷式，主要发育爆发相、喷溢相和溢流相[3]。根据岩性平面分布特征研究认为：齐家火山岩喷发以溢流相为主，为安山岩组合；爆发相为辅，为凝灰岩组合；喷溢相较少，为玄武岩组合。整体表现为超基性-基性-中性-酸性-火山碎屑岩组合特征。

3.3 火山岩油藏储集空间特征

经岩心观察和显微镜下观察可知，齐家火山岩发育孔隙和裂缝2类储集空间。其中，孔隙分为原生孔隙和次生孔隙，原生孔隙主要为原生气孔，发育在凝灰岩及玄武岩中，不规则，多被填充，含油性差；次生孔隙主要为暗色矿物溶蚀孔，多发育于风化壳上，含油性好。

裂缝是齐家火山岩储层主要储集空间类型，占储集空间40%～50%，多被油气充填。根据成因，可分为原生裂缝、卸荷裂缝及构造裂缝。

4口井岩心裂缝发育类型统计表明：构造裂缝达354条，占总裂缝的62.0%；卸荷裂缝为189条，占总裂缝的33.1%；而原生裂缝仅为28条，占总裂缝的4.9%(表1)。可见，构造裂缝为其主要储集空间。

表1 齐家地区火山岩裂缝类型统计Table 1 The statistics of volcanic fracture types in Qijia Area

3.4 火山岩油藏物性特征

岩心物性测试结果表明，齐家地区火山岩储层物性较差，平均孔隙度为11.0%，平均渗透率为0.89 mD。但不同岩性物性有较大差异，其中，玄武岩物性最好，安山岩次之，凝灰岩最差(表2)。

表2 齐家地区火山岩物性统计Table 2 The physical property statistics of volcanic rocks in Qijia Area

此外，火山岩储层物性受风化作用影响明显[6-19]。根据研究区4口井75个样品统计分析可知，同一岩性，风化壳顶部孔隙度可达20.4%，但随风化深度加大，孔隙度明显降低(图5)。

图5 齐家火山岩孔隙度与风化深度关系Fig.5 The relationship between the porosityof volcanic rocks in Qijia Area and the weathering depth

3.5 火山岩油藏油层特征

齐家火山岩油层发育与火山岩储层物性关系密切，而火山岩储层物性好坏与风化壳发育厚度相关。齐家地区火山岩油藏受风化作用的改造，发育大量溶蚀孔洞及裂缝，油层纵向上主要分布在火山岩顶面25.0～50.0 m以下风化壳发育带的储层中，其下部因裂缝填充严重而解释为干层或差油层，100.0 m以下储层由于接触成藏的原因很难形成油层。因此，风化壳是油层发育的主要层段，据20口井统计表明，油层厚度与风化壳厚度成正比(表3)。

表3 风化壳油层厚度统计Table 3 The thickness statistics of weathered crust oil layer

3.6 火山岩油藏测井识别响应

3.6.1 火山岩岩性测井定性识别

齐家地区火山岩岩性以凝灰岩、安山岩、玄武岩为主，不同类型火山岩由于所含矿物成分不同，其测井响应有所差异[4]。

凝灰岩为爆发相，主要为安山质，成分与安山岩相当，暗色矿物较少。测井响应曲线特征表现为中伽马、中低阻特征。自然伽马曲线为低幅齿状，偶有波峰波谷，双侧向曲线为低幅齿化箱状。

安山岩为喷溢相，主要由长石、石英组成，暗色矿物含量少。测井响应特征表现为中伽马、中低阻特征。自然伽马曲线呈中幅齿形，双侧向曲线成峰状。

玄武岩主要由角闪岩等暗色矿物组成。测井响

应曲线特征表现为低伽马、高密度、中低阻特征。自然伽马曲线呈平直状或者低幅齿状，双侧向曲线为反向齿化箱形。

3.6.2 火山岩岩性测井定量识别

依据各种造岩矿物的特点、取心及岩屑录井薄片分析等资料，结合测井曲线，选择对岩性敏感的自然伽马(GR)、密度(DEN)测井曲线，建立了不同类型火山岩测井曲线识别标准(表4)。

表4 齐家火山岩岩性测井识别标准Table 4 The identification standardfor lithologic logging of volcanic rocks in Qijia Area

3.6.3 火山岩含油性测井识别

通过对齐家地区火山岩试油试采井出油情况与电性资料进行统计，建立了该区火山岩含油性判定标准。火山岩油层特征为声波时差大于215 μs/m、电阻率小于30 Ω·m、岩性密度小于2.6 g/cm3(表5)。

表5 齐家地区中生界储层测井曲线辨识标准Table 5 The identification standard forlogging curves of Mesozoic reservoirs in Qijia Area

4 齐家火山岩油藏勘探潜力分析

4.1 火山岩油藏具有优越的成藏条件

齐家地区火山岩体距第三系生油凹陷较近，部分生油岩直接覆盖在火山岩体上，易形成新生古储式油气藏，油源充足。

齐家地区火山岩储层空间由原生的气孔、微观裂缝及次生的构造缝、溶蚀缝、溶孔、气孔组成。裂缝是火山岩储层主要储集空间类型,占储集空间的40%～50%。

齐家火山岩上覆第三系沙四段早期泥岩地层，岩性主要为褐灰色油页岩、灰质页岩、白云质灰岩、粒屑灰岩、泥晶灰岩与灰色泥岩薄层互层的沉积，具有很好的封堵性，为区域良好盖层。

齐家地区火山岩岩体表现为巨大的山体古地貌特征，受后期构造作用形成大量断块山，发育圈闭。同时，断裂作用使火山岩体形成较好的单斜地貌山构造，发育构造油气藏。

齐家火山岩油气以侧向运移为主，断层及不整合面是油气运移的主要通道。沙三段、沙四段生油岩大规模生烃后，可以直接运移到火山岩体中。

欢喜岭油田虽然经历过多次构造运动，但对深层火山岩油气圈闭破坏作用有限。由于火山岩断块圈闭大多是早期构造运动形成的断块山，晚期构造运动难以再次对其改造，因此，火山岩油气藏大多得以较好保存。

以上要素足以证实齐家火山岩油藏具有优越的油气成藏条件，有较大的勘探潜力，是欢喜岭油田后期产能建设接替的重要领域。

4.2 火山岩油藏具备较高产能潜力

齐家地区钻井揭示火山岩油藏发育且单井产能较高，初期日产油达10 t/d以上，累计产油几千吨，最高可达万吨。从投产井生产效果看，产能受火山岩储层岩性、岩相、裂缝发育程度控制，而与构造位置关系不明显。根据齐家地区现有5口试油试采获工业油流井统计分析，齐家地区火山岩油藏产能受火山岩岩性影响较大，产能较高的是安山岩和凝灰岩，安山岩产能要好于凝灰岩(表6)。高产井分布在火山口两侧的喷溢相区，即火山的外前缘以及靠近断层西侧裂缝发育的区域。

表6 齐家火山岩岩性与产能关系Table 6 The relationship between lithology and productivity of volcanic rocks in Qijia Area

4.3 火山岩油藏深化勘探潜力

齐家地区火山岩油藏目前有完钻井47口，试油试采井12口，有5口井获得较高产能，其中1口井累计产油达到1×104t以上(齐2-6-9井)。2000年在齐古2圈闭提交探明储量155×104t。2017年对齐家地区火山岩油藏开展精细地质研究，重新落实有利圈闭5个，部署探井4口(齐古69、齐古70、齐古71、齐古72井)(图6)，目前已完钻并投产2口(齐古69、齐古70井)，初期日产油均在10 t/d以上，已累计产油2 600 t。探井的成功实施，更加证实齐家地区火山岩油藏具有深化勘探的潜力，预计新增探明石油地质储量110×104t。