徐深气田兴城开发区火山岩储层发育控制因素分析_闫林

基金项目:中国石油勘探开发研究院中青年基金项目(020*********)。收稿日期:2006-08-12

作者简介:闫　林(1978-),男,陕西予长人,博士研究生,从事油气田开发地质研究。

文章编号:1000-3754(2007)02-0009-05

徐深气田兴城开发区火山岩储层

发育控制因素分析

闫　林1

,周雪峰1

,高　涛2

,王拥军

1

(1.中国石油勘探开发研究院,北京　100083;2.大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,黑龙江大庆　163712)

摘要:利用岩心、薄片、分析化验、测井等资料,对徐深气田兴城开发区营城组一段火山岩储层进行

了研究,结果表明:天然气主要产自溢流相的气孔流纹岩和爆发相的流纹质火山碎屑岩中,储集空间以气孔、粒间孔、斑晶溶孔、基质溶孔和构造裂缝为主。综合分析认为,储层的发育状况与构造活动、岩性岩相变化及成岩作用等因素密切相关。构造作用产生构造裂缝,形成有效的疏导体系;岩性

岩相决定了原生孔隙的发育;成岩作用对原生孔缝进行了改造,其中压实、压溶、熔浆胶结和热液充填作用降低了储层的储渗能力,而溶解作用形成了大量次生溶蚀孔隙,使储层物性得到改善。不同岩性,其储层发育的主要控制因素不同。认识清楚储层发育的控制因素,对储层预测及今后气田的有效开发具有重要意义。

关

键

词:徐深气田;火山岩储层;控制因素;构造;岩性岩相;成岩作用

中图分类号:TE122.2

文献标识码:A

St udy on control factors for for m ing volcanic reservoir i n

X ingcheng develop m ent area of Xus hen G as F ield

YAN Li n 1

,ZHOU Xue -feng 1

,GAO Tao 2

,WANG Yong -jun

1

(1.Exploration and Develop m ent Rese arc h Institute of PetroChina ,B eiji n g 100083,Ch i n a ;

2.E xpl o ration and D e velop m e nt Rese arch Institute ofD aqing O ilfield Co m pany Lt d .,Daqing 163712,China )

Abst ract :X ingcheng deve l o p m ent area o fXushen G asF ield lies i n Xu jia we izi Rif.t Its rese r voir is vo lcanic rocks o f first m e m be r of Y ingcheng For m a tion w ith characte ristics of lo w por o sit y and per m eability .The gas is m ain l y pr oduced fro m r hyo lite and vo lcanic r ocks ,and the m ain r eser vo ir space i n cludes sto m a ,intergranu lar po r es ,d isso lved po res in the cr y sta ls o f fe ldspar ,disso l v ed pores in t h e m atrix and struc t u ra l fissu r e .Co m prehensive analysis sho w s t h at the contr o l fac t o rs for f o r m ing volcanic rese r voir include tectonic action ,lithofacies and diagenesis .Tectonic ac tion leads to for m a -tion of str uctural fissure ,wh ich beco m es e ffec tive drainage sy ste m ,litho facies decides the fo r m i n g degree of ori g ina l pores ,and diagenesis m odifies origina l po r es and fissures .Litho logy is different ,and m ain contr o l factor o f rese r voir for m ing is diffe r en.t K ey w ords :Xushen G as F ield ;volcanic rese r voir ;contro l factors ;tec t o nic ac tion ;lit h o facies ;diagenesis 火成岩油气藏储层的研究伴随着该类油气藏勘探开发的深入,经历了20世纪50年代前初步认识,50年代初至60年代末逐渐重视,一直到70年代以来深入研究三个阶段

[1]

。前人对火山岩油气藏的储集空

间类型、储层特征及发育机理等内容(秦都,1992;池秋鄂等,1998;金强等,1998;熊琦华等,1998;张世奇等,1999;Chen et a1.,1999;邱隆伟等,

1999;杨少春等,1999;刘惠民等,2000;吴昌志

等,2003;王璞等,2004;刘为付等,2005)进行了深入的研究,取得了巨大的成就,但有关储层发育机理及控制因素的论述较少。随着松辽盆地兴城、升平、长岭等含气区的发现,松辽盆地深层展示出良好的天然气勘探开发前景,同时也对该类油气藏的储层研究提出了更高的要求。本文利用钻井取心、薄片鉴

9 第26卷 第2期 大庆石油地质与开发　P .G .O .D .D . 2007年4月

定、全岩分析、测井等资料和手段,对徐家围子断陷兴城地区营城组一段火山岩气藏的储层特征及分布特征进行了研究,由现象到本质,从构造、岩性岩相、成岩作用三个方面剖析了其对储层发育的控制作用,总结出了不同岩石类型储层的主要控制因素,对储层预测及今后气田的有效开发具有重要意义。

1　地质背景

1.1　构造背景及地层特征

徐深气田兴城开发区位于松辽盆地北部徐家围子断陷升平-兴城构造带上,构造形态为一鼻状构造;钻揭地层自下而上为上侏罗统火石岭组、下白垩统沙河子组、营城组、登娄库组以及之上的泉头组等地层[2-4]

。储层主要分布在下白垩统营城组一段火山岩和营四段砾岩中,其中以营一段火山岩储层为主。1.2　营一段火山岩储层特征

岩石化学成分分析法是火山岩分类一个较重要的

方法[5]

,7口井77个样品岩石化学分析资料表明样品S i O 2平均含量达74.24%,属于酸性火山岩(图1);74%的样品里特曼指数σ范围为:1.8～3.3,

属于钙碱性岩[6]

。化学分析结果表明营一段火山岩以钙碱性酸性火山岩为主,中基性火山岩为辅。按成因分为火山熔岩和火山碎屑岩两大类,其中65%左右为火山碎屑岩

。

火山熔岩储层储集空间以气孔为主,斑晶溶孔为辅,渗流通道为裂缝和气孔间的空隙,总体以裂缝—孔隙型储层为主;火山碎屑岩储集空间主要有粒间孔、基质溶孔,渗流通道为喉道和裂缝,孔隙型和裂缝—孔隙型储层发育。

营一段火山岩储层具有“埋藏深、岩性特殊、低孔、低渗”的特点,现有井火山岩储层埋深3382～4747m ,平均3928m ;储层岩性以酸性火山岩为主[7]

;岩心物性分析孔隙度0.6%～20.7%,平均6.57%,渗透率0.002×10

-3

～13.6×10

-3

μm 2

,平

均0.43×10-3

μm 2

。

1.3　火山岩相特征

工区火山喷发方式为裂隙-中心式喷发,即以中心式喷发为主,裂隙喷发为辅。岩相发育有5种类型:火山通道相、侵出相、爆发相、溢流相、火山沉积相[8]

。由于酸性流纹岩岩浆具有低温、高黏度的特点,本区火山喷发多为沿宋西断裂的中心式喷发,喷发时能量大、喷发强烈,形成了断裂附近爆发相为主,向两侧过渡为溢流相的岩相分布格局。

2　储层发育控制因素分析

2.1　构造因素的影响

火山喷发与构造活动相辅相成,火山喷发是构造运动的表现形式。构造活动对储层的控制作用主要表现在以下两点:第一,构造运动引发多期次、多火山口火山喷发,使火山岩大面积分布,成为形成火山岩储层的基础;第二,构造运动形成大量构造裂缝,成为天然气的重要渗流通道,同时也是地下水和有机酸的重要通道,对溶解作用发生起了重要作用,是形成次生溶蚀孔隙,改善储层储渗能力的关键[9]

。对工区内13口井火山岩岩心裂缝产状、密度、充填性质等进行了描述统计(表1),结果表明,本区裂缝按产状分类以高角度斜交缝和垂直缝为主;按成因分类则以构造缝为主(78.5%),成岩缝为辅(17.3%),溶蚀缝较少(4.2%);按形成时期和相互切割关系,分为早、中、晚三期裂缝,晚期构造缝以微—小缝为主,大部分未被充填,有效性最好,中期和早期构造缝则多被充填,有效性差。岩石类型不同,裂缝发育程度也不同,流纹岩、熔结凝灰岩和晶屑凝灰岩裂缝发育,裂缝密度分别为5.7条/m 、5.27条/m 、5.23条/m ;其次是火山角砾岩(4.26条/m ),而角砾熔岩(3.46条/m )和熔结角砾岩(3.36条/m )裂缝发育程度低。

2.2　岩性和岩相对原生孔隙和裂缝的控制

火山岩储层的岩性和岩相控制了原生孔隙和裂缝

的种类及发育程度。2.2.1　溢流相

溢流相的岩性主要为流纹岩,其孔隙主要为气

孔、斑晶溶孔,裂缝主要为冷凝收缩缝和构造缝。纵向上孔缝的分布具有明显的分带性,不同的亚相存在较大差异(图2)。

上部亚相:熔岩流与大气接触,温压降低,岩浆中的挥发组分游离聚集,并呈气泡状向压力较小的熔岩上方逸出,从而在熔岩中形成大量孔径大的气孔,同时发育冷凝收缩缝,后期构造运动产生构造裂缝。

10 大庆石油地质与开发　P .G .O .D .D . 第26卷　第2期

表1　兴城开发区营城组一段火山岩裂缝统计

T ab le1　T he frac ture statistics of the FirstM e mb er of Y ingchen g For m ation i n X i ngcheng d evelopm en t area

岩 性岩心长度

/m

总裂缝

/条

构造缝

/条

裂缝密度

/条m-1

所占比例

/%

成岩缝

/条

裂缝密度

/条m-1

所占比例

/%

溶蚀缝

/条

裂缝密度

/条m-1

所占比例

/%

角砾熔岩48.231991673.46383.990.1874.5230.47711.6熔结角砾岩13.6946463.360100000000熔结凝灰岩47.433252505.27176.9681.43420.970.1482.2晶屑凝灰岩30.792201615.23073.2512.65923.280.4693.6火山角砾岩20.64119884.26473.9281.35723.630.1452.5流纹岩9.6568555.69980.9131.34719.1000

合　计170.439777674.50078.51690.99217.3410.2414.

2

溢流相的中部亚相:流纹岩呈致密块状,气孔不发育,冷凝收缩缝不发育,但后期构造裂缝相对发育。

溢流相的下部亚相:熔岩流与下部围岩接触时,下伏围岩近地表的温压较小,因此也可以产生少量气体向下逸出,形成少量孔径较小的气孔,发育一定量的冷凝收缩缝,后期构造运动产生构造裂缝。

溢流相流纹岩的孔缝分布在纵向上表现为明显的“三段式”分布特征(图2),在溢流相上部亚相中气孔最发育、冷凝收缩缝最发育,构造缝较发育;下部亚相气孔较发育、冷凝收缩缝发育,构造缝较发育;中部亚相气孔不发育、冷凝收缩缝不发育,构造缝发育。

2.2.2　爆发相

爆发相的岩性主要有角砾熔岩、熔结角砾岩、熔结凝灰岩、晶屑凝灰岩、火山角砾岩,其原生孔隙主要有砾间孔、微孔、气孔,裂缝主要有构造缝和成岩缝。纵向上孔缝的分布也有较明显的分带性,自上而下为:

热碎屑流亚相:灼热的碎屑物在后续喷出物推动和自身重力的作用下沿地表流动形成,岩石类型有角砾熔岩、熔结角砾岩和熔结凝灰岩。角砾熔岩和熔结角砾岩主要发育的原生孔隙有砾间孔、气孔,裂缝主要是构造缝及冷凝收缩缝,其次是成岩缝;熔结凝灰岩主要发育的原生孔隙为微孔,裂缝以构造缝及冷凝收缩缝为主。

热激浪亚相:气-固-液态多相浊流体系在重力作用下近地表呈悬移质搬运,形成载屑蒸汽流,岩石类型多为晶屑凝灰岩,主要发育微孔,裂缝以构造缝为主。

空落亚相:固态和塑性喷出物作自由落体运动形成,多为火山角砾岩,主要发育的原生孔隙为砾间孔、砾内气孔,裂缝主要是成岩缝,其次是构造缝。

爆发相各亚相中,热碎屑流亚相中的角砾熔岩、熔结角砾岩和熔结凝灰岩是普通火山碎屑岩向熔岩过度的类型,具有熔岩的特性,基本不受压实作用的影响,因此保存下来的原生孔隙最多,裂缝发育程度最高;热激浪亚相次之;空落亚相由于火山角砾、火山灰混杂,分选差,因此受压实作用影响明显,原生孔隙大大减小,裂缝发育程度较低(表1)。

爆发相自下而上孔缝的分布具有较明显的“三段式”分布特征,空落亚相孔缝发育程度低、热激浪亚相较发育,而热碎屑流亚相孔缝最为发育。

2.3　成岩作用因素的影响

成岩作用控制着火山岩储层原生孔隙的保存和次生孔隙的发育与分布。成岩作用分为两大类,一类是使孔隙度降低的成岩作用,另一类是使孔隙度增加的成岩作用。

2.3.1　使孔隙度降低的成岩作用

2.3.1.1　火山碎屑岩

压实及压溶作用是导致火山碎屑岩储集性能大幅

11

　2007年4月 闫　林等:徐深气田兴城开发区火山岩储层发育控制因素分析

度降低的主要因素,其次是熔结作用和充填作用。本区的深层火山碎屑岩,除经历很强的压实作用外,还

有压溶作用发生,在岩心和薄片中均可见到明显的缝合线构造(图3)。强烈的压实及压溶作用使火山碎屑岩的原生砾(粒)间孔和裂缝空间大幅度降低、甚至消失

。

2.3.1.2　火山熔岩

熔岩冷凝固结后,其原生孔隙基本不受压实、压溶作用的影响。火山热液充填作用、表生矿物充填作用对熔岩的储渗性能具有极大的破坏性。熔岩中的气孔被部分或全部充填而成为杏仁孔,早期形成的裂缝也被矿物部分或全部充填。充填在孔缝中的矿物除占据部分孔隙空间外,更主要的是大大降低了储层的渗透性。2.3.2　使孔隙度升高的成岩作用

使孔隙度升高的成岩作用有冷凝收缩作用、挥发分的逸散作用、溶解作用、构造作用、风化作用等。其中溶解作用是火山岩发育大量溶蚀孔缝的主要成岩作用类型,而在火山岩中发育大量溶蚀孔缝,是成为良好储层的重要因素,这些次生溶孔的形成对储层储渗条件的改善具有重要意义

[10]

。

在火山喷发至今的各个地质历史时期都会发生溶解作用形成溶蚀孔(表2)。由于溶解对象、溶解液、疏导体系、温压条件和保存条件的差异,造成了最终次生孔隙生成和保存数量的不同。

综合分析表明,晚埋藏成岩阶段是油气运移的主要时期,烃类与地下水作用生成了大量有机酸性水。有机酸性水通过裂缝,其次是喉道运移,与地层岩石中的易溶组分(长石)发生溶解作用,形成大量次生孔隙(图4);此外晚埋藏成岩阶段作用时间最长,形成的次生孔隙最多,这个时期埋藏虽然深,但由于岩石坚硬,抗压能力强,形成的次生孔隙易保存,不

易被破坏,所以保存下来的次生孔隙最多。

表2　各成岩阶段溶解作用对比

T ab le 2　T he corre l ation of d i ssol u tion i n d ifferen t

d i agenetic stages

成岩阶段溶解液疏导体系溶解强度保存条件同生期大气淡水、地表水收缩缝、喉道较差较差表生期大气淡水、地表水

风化缝、构造缝、喉道较差差早埋藏期地下潜流构造缝、成岩缝、喉道较强好晚埋藏期

有机酸性水

构造缝、成岩缝、喉道

强

好

3　不同岩石类型储层发育主控因素分析

工区火山岩储层主要的岩石类型有流纹岩(18%)、熔结凝灰岩(20.3%)、晶屑凝灰岩(20.8%)、火山角砾岩(15.6%),而熔结角砾岩(13.0%)和角砾熔岩(12.3%)较少,不同的岩石类

型储层发育的主要控制因素不同。

流纹岩储层发育的主控因素是岩性岩相,其次是裂缝的沟通作用。在溢流相上部和下部亚相发育的气孔流纹岩,如气孔特别发育,呈串珠状或蜂窝状连续分布,气孔间相互连通,则可形成有效储层;如气孔为孤立状,相互不连通,则必须有裂缝发育,沟通孤立的气孔,才可形成有效储层。中部亚相的致密流纹岩则难以形成有效储层。

晶屑凝灰岩和熔结凝灰岩储层,其主控因素是裂缝的沟通作用和溶解作用。这两种岩性其本身发育的微孔很难形成有效储层,只有后期裂缝发育,发生溶解作用,产生大量溶蚀孔隙,才能形成有效储层。

火山角砾岩储层发育的控制因素主要是岩性岩相,其次是裂缝的沟通作用和溶解作用。受岩性、岩相控制,火山角砾岩储层自身孔隙和喉道发育,有一定的储渗能力,但一般较差,如有裂缝发育,进一步沟通砾间孔,且有溶解作用发生,产生次生溶蚀孔隙,则可改善该类储层的储渗能力,成为好储层。

12 大庆石油地质与开发　P .G .O .D .D . 第26卷　第2期

4　结　论

徐深气田兴城开发区徐深1区块火山岩气藏储层发育的控制因素有构造、岩性岩相及成岩作用。构造作用产生构造裂缝,形成有效的疏导体系;岩性岩相决定了原生孔缝的发育;成岩作用对原生孔缝进行了改造,其中溶解作用形成了大量次生溶蚀孔隙,使储层物性得到改善,晚埋藏成岩阶段是形成和保存次生孔隙最重要的时期。

不同岩性储层主控因素各异。流纹岩储层主控因素是岩性岩相,其次是裂缝的沟通作用;晶屑凝灰岩和熔结凝灰岩储层主控因素是裂缝的沟通作用和溶解作用;火山角砾岩储层主要控制因素是岩性岩相,其次是裂缝的沟通作用和溶解作用。

认识清楚火山岩储层分布特征及储层发育的控制因素,为气藏储层描述和储层预测奠定了基础,对井位优选和井网部署具有指导意义。参考文献:

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编辑:徐衍彬

CFP (共焦点)技术———地震处理中的新机遇

叠前深度偏移积分法(如K irchhoff 偏移)包括每个地下网格点的双倍求和,该求和表示检波点和震源位置的加权叠加。在CFP 偏移中,双倍求和可以分解成2个单个求和,一个求和在检波器位置上进行(聚焦探测),另一个求和在震源位置上进行(聚焦发射)。

CFP 法的优点是单个求和步骤的输出会产生一种新型道集(CFP 道集),而CFP 道集对资料分析和信息提取非常有效。因此对于每个地下网格点,叠前偏移能写成2个聚焦步骤,即探测聚焦和紧随其后的发射聚焦(Ber khout ,1982,1992,1997;Rie t v e l d ,1995;Tho r becke ,1997和Kabir ,1997)。在第一个聚焦步骤中,每个炮点记录通过考虑聚焦网格点的算子变换为单个地震道(Fresnel 带叠加),那些地震道所确定即为所说的共焦点道集(CFP 道集),每个地震道定位在其相应炮点记录的震源位置上。CFP 道集中的一个同相轴为焦点响应。假如速度模型正确,逆时焦点响应的走时相等(等走时原理)。在第二个聚焦步骤中,聚焦算子将焦点响应考虑为地下界面网格点的地震图像(CFP 叠加)。如果速度模型不正确,就违反了等走时原理,那么第二个聚焦步骤被视为错误的叠加处理。后者为叠前深度偏移的速度灵敏度提出了新的见解。该方法为复杂地震条件下的地震处理提供了新的思路。

13 2007年4月 闫　林等:徐深气田兴城开发区火山岩储层发育控制因素分析