惠州凹陷新生代火山岩储层的分类评价及其石油地质意义

2024-06-21何叶

河南科技 2024年8期

摘要：【目的】珠江口盆地惠州凹陷在中生界基岩之上发育了一套新生代早期火山岩，是富生烃洼陷惠州26洼未来的重要勘探领域之一。火山岩储层储集空间类型多样、非均质性强，其有利储层特征及受控因素复杂，预测难度较大，需要对其加以研究。【方法】在少井地区开展新生代火山岩储层的地质-地球物理综合预测研究，建立了一套火山岩储层的分类评价流程。【结果】首先基于钻井、测井和地震资料联合开展火山岩岩相、机构识别，对火山岩进行初始储层级别的划分；其次通过恢复排烃期火山岩古地貌判断有机酸对火山岩的溶蚀作用强弱，据此升降级火山储层级别；最后通过波阻抗反演及相干-蚂蚁体属性分析孔隙度和裂缝发育条件，进一步对储层级别进行划分。最终获得火山岩储层分类结果。【结论】基于储层分类评价结果指出有利储层发育区及其控制作用，对同类火山岩油气勘探具有借鉴意义。

关键词：惠州凹陷；新生代；火山岩；储层预测；分类评价

中图分类号：P618.13 文献标志码：A 文章编号：1003-5168（2024）08-0092-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.08.018

Classified Evaluationof the Early Cenozoic Volcanic Reservoirs in Huizhou Sag and Its Petroluem Geological Significance

HE Ye

（Shenzhen Branch of CNOOC （China）， Shenzhen 518054， China）

Abstract： [Purposes] The Huizhou Sag in the Pearl River Mouth Basin is developed a set of early Cenozoic volcanic rocks on top of Mesozoic basement rocks， making it one of the significant exploration areas for the hydrocarbon-rich Huizhou 26 Sag.Volcanic rock reservoirs have diverse storage space types and strong heterogeneity， making prediction difficult due to the complexity of controlling factors affecting favorable reservoirs. [Methods] A comprehensive geological-geophysical prediction studies on the Cenozoic volcanic rock reservoirs is conductedin the less-well area， establishing classified evaluation technology for volcanic rock reservoirs.[Findings] Initially， volcanic lithofacies and fabric recognition were carried out based on drilling， logging， and seismic data to delineate the initial reservoir levels of volcanic rocks. Subsequently， by assessing the strength of organic acid dissolution on volcanic rocks through the restoration of the hydrocarbon expulsion period volcanic rock paleogeomorphology， the volcanic reservoir levels were upgraded or downgraded accordingly. Furthermore， utilizing impedance inversion and coherence-ant attribute analysis to porosity and fracture development conditions，the reservoir levels were further refined， ultimately resultinginthe classification of volcanic rock reservoirs. [Conclusions] The results of reservoir classification evaluation indicate the favorable reservoir development zones and their controlling effects， which are of reference significance for oil and gas exploration in similar volcanic rocks.

Keywords： Huizhou sag; cenozoic; volcanic rocks; reservoir prediction; classified evaluation

0 引言

珠江口盆地珠一坳陷惠州凹陷作为典型的富烃凹陷，已经探明较多的油气储量［1-2］。研究表明惠州26洼具有面积大、烃源岩层厚、油气藏叠合连片等特点［3］。40年来，惠州26洼共有6口探井钻遇新生代早期火山岩覆盖于洼内低隆起之上（如图1所示）。其中测录井油气级别较高但是测试产能不理想，揭示了火山岩储层具有极强的非均质性［4］。由于海上勘探成本的限制，火山岩储集体既显示出良好的油气勘探前景，也表明了优质储层预测面临极大挑战。

前人研究认为惠州凹陷新生代早期火山岩以粗安岩、英安岩等中酸性火山岩为主，U-Pb测年为60～56 Ma，形成原因为太平洋板块俯冲后撤，岩石圈拆沉引起地壳伸展、减薄，导致地幔上涌，最终于古新世喷出地表［5-6］。近年来，通过参考陆地含油气盆地火山岩研究成果，形成了一些火山岩成山-成储认识，但是通常依据井震结合精细刻画火山机构、划分火山岩相，结合火山岩成因及构造演化分析，利用优势岩相代指优质储层分布［7-8］。本研究以上述研究为基础，开展地质-地球物理综合预测方法研究，进一步探讨火山岩优质储层主控因素，建立火山岩储层分类评价技术体系，以期识别出有利储层发育区，推动惠州凹陷新生代火山岩勘探进程。

1 火山岩储层地球物理综合预测方法

火山岩储层成因特殊，具有分布广、规模小、初始产量高但递减快等特点。其储集空间类型多样，包括孔、洞、缝等，它们的发育受岩性岩相、风化淋滤、成岩和构造等多种因素的影响，孔隙结构复杂。因此，火山岩有利储层通常具有横向连续性差、变化大、各向异性强等特征［9］。研究区钻井稀少，基于火山岩相-机构的储层描述方法难以满足区域内优质储层评价和预测，本研究利用地震资料对少井地区火山岩储层进行空间刻画和预测方法进行探讨，以期获得最终的综合评价技术。

1.1 基于井-震结合的火山机构-岩相识别

该方法通常基于钻井地质资料包括岩心、井壁取心、岩屑，测井资料包括常规测井和成像测井，以及三维地震资料，以点（单井）、线（剖面）、面（平面）逐级开展研究，形成一套钻井约束地震火山岩相识别技术。

单井火山岩相界面识别主要依据岩心、井壁取心和岩屑样品（薄片）资料，同时结合火山岩相-测井相分析。单井火山岩期次识别核心是期次界面的识别。期次界面识别主要标识为地层不整合界面、沉积夹层、岩性/岩相组合突变界面。通过合成记录将单井划分期次和火山岩相界面进行地震标定；通过分析井旁地震相，对不同岩相的地震反射特征进行分类，并结合常规测井等资料，建立火山岩相的地震-地质识别图版；以火山学为指导在三维地震工区上识别火山机构，建立火山机构和火山岩相的解释模型。最后进行全区火山机构识别，依据火山机构的外部形态和内部结构划分类型，绘制火山机构、火山岩相平面分布及连井的井震对比骨干剖面（如图2至图4所示）。

1.2 基于叠后反演的孔隙发育区预测

研究区火山岩面积广，钻井资料较少且分布不均，目的层埋深过大导致地震资料中、远道有效信号能量不足，叠前反演反而不能有效使用。本研究采用井约束的叠后稀疏脉冲反演方法，根据钻井资料分析不同岩相的声波阻抗特征，建立判别标准，在纵向上约束地震反演结果。火山出露地表遭受风化剥蚀，不同期次火山地层的顶底均为不整合面，是火山岩储层的有利层段，通过期次界面的精细地震解释细化地层格架，可以在横向上约束地震反演结果。

通过多井联合分析不同孔隙度火山岩的波阻抗特征，建立井壁心实测孔隙度与声波阻抗对应关系，协同地震反演生成孔隙度数据体。根据火山岩储层孔隙度标准识别有利储层，制作火山岩有利储层孔隙度平面分布，如图5所示。储层平均孔隙度分布图能较好地反映有利储层的分布特征。火山孔隙物性普遍大于5%，连片性较好。

1.3 基于相干-蚂蚁体的裂缝发育区预测

在火山岩储层中，裂缝主要作用为：沟通孔隙；油气运移的通道；改善储层的物性，增大储层渗透率；增大孔隙，聚存油气；油气产出的通路。

基于成像测井资料及少量钻井地质资料，包括岩心、井壁取心，开展单井火山岩裂缝识别与统计，结合井震标定结果进行裂缝发育区地震属性特征分析。选取方差-蚂蚁体、相干、相干-蚂蚁体及最大似然等目前对裂缝较为敏感的属性，并依据单井裂缝信息及现今构造解释方案对比分析，优选本区火山岩裂缝属性。通过对比分析，本研究相干和相干-蚂蚁体对火山岩裂缝反映较好，其中相干属性对大尺度裂缝反映较好，相干-蚂蚁体属性对小尺度的微裂缝反映较好。因此，利用相干以及相干-蚂蚁体两个属性实现了无井-少井区火山岩期次格架约束下的裂缝识别与评价。

分析表明，火山岩的裂缝发育受断裂、现今构造应力场、火山机构相带和岩浆底侵的影响。在火山岩顶、底界面之间提取相干体-蚂蚁体属性的中值成图，颜色越深即代表裂缝密度越高，虚线内为圈定范围，如图6所示。裂缝发育通常与大断层有关，在边界断裂的上盘地区，由于火山岩地层的旋转翘倾，上盘缓坡区会发育许多对向或背向发育的次级断层，使相对刚性的火山岩发育较多裂缝。南山南侧西部缓坡区域较大，东部缓坡区面积较小，裂缝发育区从研究区西部向东部面积逐渐减小。

1.4 基于古地貌恢复的溶蚀发育区预测

单井溶蚀面孔率统计对比发现，HZ-A井区有机酸溶蚀情况较为普遍，HZ-B井区的有机酸溶蚀现象微弱，HZ-C井区几乎无溶蚀现象。有机酸溶蚀程度差异受烃源岩条件、距离烃源岩的距离，以及油气运移路径控制，依据流体势，有机酸在形成后会向相对较高的位置运移。在惠州26洼生烃早期，大量有机酸沿斜坡进入HZ-A地区是导致该地区有机酸溶蚀较强的主要原因。基于惠州凹陷烃源岩排烃高峰期地貌特征，即拉平T32层序界面后的下文昌顶界面构造形态，判断达到生烃门限后有机酸能够到达的位置。叠合源储配置关系，结合区域沉积相图和单井的溶蚀发育情况，对有机酸溶蚀区范围进行了定性划分，预测结果如图7所示。

一类有机酸溶蚀区位于研究区西部，紧邻高丰度烃源岩，断裂较发育，烃源岩与储层侧向对接，为断裂面和不整合面共同疏导。已钻井HZ-A区为二类有机酸溶蚀区，距离高丰度烃源岩较远，断裂不发育，为不整合面疏导。HZ-B井区陡坡带断阶为三类有机酸溶蚀区，断阶下降盘邻近低丰度烃源岩，陡坡带地层产状不利于油气运移。HZ-C井区为非有机酸溶蚀区，上部不发育深湖相泥岩，距离周缘烃源岩较远。

2 火山岩储层分类评价

2.1 储层分类评价方法

通过对逐张地震剖面刻画火山机构和岩相，得出岩相的平面分布；通过波阻抗反演和相干-蚂蚁体属性分析，得到预测孔隙度和裂缝的平面分布；通过对研究区周缘烃源岩分布与火山岩体之间的时空关系，明确烃源岩溶蚀的强弱分布。本研究尝试将上述四大类控制因素进行归纳和总结，制定一套可行的储层分类评价流程（如图8所示）。

火山岩岩相是影响和控制研究区储集空间发育的基础条件，研究表明火山机构中靠近火山口附近为油气有利聚集区域。首先对岩相进行初始等级划分，分别为Ⅰ类火山通道相+爆发相，Ⅱ类溢流相上部亚相及Ⅲ类侵出相+溢流相下部+火山沉积相，分别赋值为1～3。基于近源、远源相带位置分别赋值为0和1。地层流体来源多样且复杂，研究表明有机酸溶蚀作用是优质储层形成的后天决定性因素。基于溶蚀作用强弱分别赋值一类至三类溶蚀区为-1、0和+1，非溶蚀区不能作为储层，因此不参与评分。

考虑到孔隙度在一定程度上反映了优质储层发育的物性条件，同时裂缝作为流体的运移通道，可以促进溶蚀作用的发生。将孔隙度平均属性图上孔隙度值>5%的区域划分为一类孔隙发育区，孔隙度值<5%的区域划分为二类孔隙发育区。基于裂缝预测结果，裂缝相对密集区为一类裂缝发育区，其他则为二类区。据此分别赋值一类区为0，二类区为+1。

以上4种参数进行叠加运算，获得储层分类数值0～7之间的平面分布图，定义数值为0～2区域为Ⅰ类储层，3为Ⅱ类储层，4以上数值区统一划分为Ⅲ类区。

2.2 评价结果及石油地质意义

通过上述储层评价体系进行火山岩储层分类及分布图绘制。储层发育情况如图9所示。HZ-A-1井位于Ⅱ类储层发育区，其余5口井位于Ⅲ类储层发育区，与实钻结果吻合。HZ-A-1井火山岩油层段测井解释垂深有效厚度超过100 m，但测试产量达不到南海海域油气勘探经济门限。分析其储层条件认为，该井位于裂缝次级发育区带，缺少大尺度裂缝沟通孔隙，且次级的溶蚀作用不足以大幅改造原始储层条件，导致火山岩储层渗透性不佳。

通过分析已钻井储层条件及区域地质背景，综合新生代火山岩的岩相分布、溶蚀作用强弱及孔-缝预测情况，划分有利勘探区带，见图9虚线范围。有利区带1和2均以Ⅰ类储层为主，且受控于北西-南东向和北东-南西向两组断裂带，预测发育大量裂缝，同时紧邻惠州26洼烃源岩，预测储层改造作用强，整体勘探潜力大。

3 结论

本研究在少井地区开展新生代火山岩储层评价及分类研究。首先建立单井-连井火山岩相解释模型，形成火山岩“岩性-岩相-期次”划分技术序列；其次开展火山岩优质储层地质-地球物理综合预测，明确优储发育主控因素，建立储层分类评价技术体系；最后通过已钻井标定评价结果，优选火山岩有利勘探区带。

本套评价方法适用于无井-少井地区有效利用地震资料，定性评价埋深大、资料少的火山岩储层条件，形成了一套成熟的地质-地球物理综合评价体系，为同类火山岩储层评价提供了参考。

参考文献：

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