春光探区石炭系火山岩有效储层展布特征

逄海明，张 辉，郭军参，陈 峰，卢 靖，马宁远

（1.中国石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南 郑州 450018；2.中国石化东北油气分公司勘探开发研究院，吉林 长春 130062）

1 勘探概况

春光探区位于准噶尔盆地西部隆起车排子凸起的中部，面积1 023.245 km2，东以红车断裂带与昌吉凹陷相接，南面邻近四棵树凹陷，处于东、南双向油源供给的有利区[1-2]（图1）。春光探区自下而上发育石炭系、侏罗系、白垩系、古近系、新近系和第四系，地层整体向西北抬升减薄。新近系、古近系、白垩系已开发建产，侏罗系获油气新发现，石炭系作为一套火山岩发育的基底层系，截至2020 年底，260余口井钻至石炭系，62 口井钻遇油气显示，证实石炭系具有一定的勘探潜力。

图1 车排子地区构造位置及石炭系岩性分布

研究区石炭系为一套“岛弧”背景的火山沉积，厚度大于5 000 m，与上覆侏罗系、白垩系、古近系、新近系等地层呈角度不整合接触。主体以远火山口亚相、火山沉积相为主，岩性主要为凝灰岩、沉凝灰岩，局部（春深1 井区）发育近火山口亚相和溢流相，岩性为火山角砾岩、玄武岩、安山岩及蚀变安山岩。其中，石炭系火山岩发育较为复杂，加强其储层有效性评价对明确下步潜在有利区至关重要。

2 储层发育特征

2.1 储集空间类型

根据荧光薄片、岩心铸体薄片资料，按照孔隙、裂缝的组合关系，春光探区石炭系主要发育孔隙型、裂缝-孔隙型和裂缝型三种储集空间。内幕发育原生孔隙和次生孔隙，见粒内溶孔、粒间溶孔等；同时伴随多种裂缝类型，以构造缝、溶蚀缝为主，见少量压溶缝（图2）。

2.2 储层特征

结合实钻资料分析，春光探区石炭系近火山口亚相的火山角砾岩和溢流相的安山岩储集物性相对较好，发育孔隙度大于14%、渗透率大于25×10-3μm2的有利储层。远火山口亚相的凝灰岩既有孔隙度小于7%、渗透率小于1×10-3μm2的较差储层，也有孔隙度大于10%、渗透率大于15×10-3μm2较好储层；火山沉积相的沉凝灰岩储集物性相对较差，孔隙度多小于7%，渗透率小于1×10-3μm2。虽然火山岩不同岩性储层非均质性强、不同岩性物性存在差异，但结合微观特征看，受风化淋滤、溶蚀作用、断裂活动等作用影响形成了次生孔缝、构造缝，改善了储集空间。春光探区存在着近火山口亚相的火山机构、长期抬升剥蚀的风化壳、断裂发育区，为储集空间的形成提供了地质条件。

2.3 储层电性组合

虽然春光探区石炭系钻井较多，但取心资料相对有限，火山岩岩性又比较复杂，对储层的评价需通过岩心、测井标定建立测井识别岩性图版，进而建立不同岩性测井对物性的响应特征，借助测井孔隙度、渗透率分析，形成探区内火山岩储层测井分类识别标准[3-5]。通过钻井取心校正，对探区内石炭系火山岩岩性与不同测井曲线进行交会后发现，自然伽马（GR）测井、补偿密度（DEN）测井和电阻率(RT) 测井能较好地反映本区火山岩的岩性特征。通过对优选出的测井数据进行定位，结合岩心物性分析、薄片镜下鉴定以及成像测井等资料，构建了本区火山角砾岩、安山岩以及凝灰岩、沉凝灰岩等火山岩测井识别图版（图3）。其中，火山角砾岩GR值为60～100 API、DEN值为2.4～2.6 g/cm3、RT值为10～20 Ω·m；安山岩GR值为30～40 API、DEN值为2.6～2.7 g/cm3、RT值为10～100 Ω·m；凝灰岩、沉凝灰岩GR值为60～120 API、DEN值为2.4～2.7 g/cm3、RT值为10～1 000 Ω·m。通过构建火山岩测井识别图版，能够在无取心情况下，将其他钻井揭示的火山岩储层通过电性组合特征进一步识别，明确了火山角砾岩、安山岩、凝灰岩、沉凝灰岩等储层的电性特征，在区分不同火山岩岩性的基础上再评价原生与次生孔缝、构造缝发育的有效储层分布区。

图3 春光探区石炭系储层电性交会分析

3 有效储层评价

3.1 有效储层识别

春光探区孔隙型、裂缝-孔隙型和裂缝型三类储层的形成和分布与火山机构、风化壳、断裂密切相关[6-8]（图4）。火山机构控制火山岩岩相的发育，在火山机构附近的近火山口亚相和溢流相形成物性相对较好的储层，地层水等流体在储层内进一步充注又可形成次生孔隙从而改善储集空间[9-10]，东部春深1 井区存在火山机构，原生孔隙、次生孔隙相对较发育，主要发育孔隙型储层，但分布相对局限，主要受火山岩岩相控制[11-12]。对于远火山口亚相和火山沉积相，储层物性较差，有效储层的形成往往要通过风化淋滤和裂缝改善储集空间，在风化壳区，石炭系顶部长期遭受风化淋滤作用，裂缝和溶蚀孔隙较发育，多呈“层状”分布，可形成30～100 m 厚的风化淋滤层，形成裂缝-孔隙型储层。在石炭系“内幕”断裂发育区，由于断层活动，裂缝相对发育，易形成裂缝型储层，多呈“蜂窝状”分布。

图4 春光探区石炭系有效储层发育模式

石炭系火山岩整体埋藏较深，由于岩心资料较少，地震资料分辨率较低，反射杂乱，通过地震储层预测识别有效储层难度较大，但钻遇石炭系的井的测井资料相对丰富，可利用测井资料开展有效储层识别，即在构建不同火山岩储层GR、DEN、RT等电性特征差异的基础上，再结合各储层内幕的电性差异识别有效储层，做到定性评价。从有效储层测井响应看（图5），孔隙型储层SP出现幅度差，AC增大，RT、DEN减小，曲线形态多呈箱状或丘状，在成像测井上表现为深色不规则斑状等特点；裂缝型储层SP明显减小，AC呈跳跃增大，RT、DEN跳跃减小，在成像测井上表现为深色正弦型条带；裂缝+孔隙型储层的测井曲线特征介于两者之间。

图5 春光探区石炭系火山岩有效储层测井响应特征（春17 井）

3.2 有效储层分布

根据测井曲线上的响应特征，结合岩心物性分析、薄片镜下鉴定以及成像测井等资料，对该区钻遇石炭系的井开展有效储层的识别，按照上述火山岩储层发育区与储集空间的关系、储层物性特征及次生孔缝、构造缝对有效储层的改善关系，可将春光探区火山岩有效储层划分为三类：Ⅰ类储层为孔隙型储层，由于原生孔隙发育，加上次生孔隙的改善作用，储层物性最好；Ⅱ类储层为裂缝-孔隙型储层，受风化淋滤及裂缝改造，储层物性较好；Ⅲ类储层为裂缝型储层，受石炭系“内幕”断层活动控制，储层物性相对较差。

Ⅰ类储层主要分布在东部的春深1 井区，处于有利的岩性岩相带，火山角砾岩、安山岩发育，保留大量的火山岩原生孔隙和次生孔隙，是孔隙型储层的发育区，储集条件最好（图6）；Ⅱ类储层主要分布在西南部春49-排28 井一带，西北部和东部的春38-春10-春112-排20 井一带，风化淋滤作用较强，风化壳附近裂缝和溶蚀孔隙较发育，是裂缝-孔隙型储层分布区，储集条件较有利。Ⅲ类储层主要分布在东北部春79 井区、中西部春22-春4井一带，是裂缝型储层的主要分布区，储集条件相对较差。

图6 春光探区石炭系有效储层分布

4 结论

（1）春光探区石炭系火山岩发育，其中，近火山口亚相的火山角砾岩和溢流相的安山岩储集物性相对较好，远火山口亚相的凝灰岩经风化淋滤改造或裂缝发育时，储集物性可以得到有效改善，火山沉积相的沉凝灰岩储集物性普遍较差。

（2）春光探区石炭系有效储层分布与火山机构、风化壳、断裂密切相关，结合原生孔、次生孔、裂缝发育特征，将火山岩储集空间划分为孔隙型、裂缝-孔隙型和裂缝型三种类型，按照有效储层的差异分别划分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类储层。

（3）火山机构附近是孔隙型储层的有利发育区，储层物性好，但分布相对局限；石炭系顶部长期遭受风化淋滤作用，风化壳附近裂缝和溶蚀孔隙较发育，容易形成裂缝-孔隙型储层，多呈“层状”分布，主要受风化淋滤和裂缝发育程度控制。该区石炭系“内幕”的断裂发育区，由于断层活动，裂缝相对发育，易形成裂缝型储层，多呈“蜂窝状”分布。

（4）Ⅰ类储层主要分布在探区春深1 井区，储层条件最为有利，但分布范围较小；Ⅱ类储层在西南部、西北部、东部发育，分布较广，储层较为有利；Ⅲ类储层分布在东北部、中西部，物性条件较差。其中Ⅰ类、Ⅱ类储层发育区是下一步石炭系的增储潜力区。