季 嶺，李曉良，王慶魁，張家良，孫 建

(1.中油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083;2.中油大港油田分公司，河北 滄州 061023)

引 言

近年來(lái)，隨著巖性油藏勘探開(kāi)發(fā)工作的深入，火成巖和火山活動(dòng)沉積形成的油氣藏越來(lái)越受到科研人員的重視，但目前火山活動(dòng)沉積背景下的巖性油藏研究還比較薄弱，特別是對(duì)基浪堆積物形成的油氣藏研究還是空白[1]。中國(guó)東部渤海灣新生代盆地中，火山活動(dòng)強(qiáng)烈，形成了大量的巖漿巖，且在噴出巖和侵入巖中均發(fā)現(xiàn)了油氣藏[2]。黃驊坳陷南部X1地區(qū)沙三段為濱淺湖沉積環(huán)境，沙三段時(shí)期火成巖分布廣泛，具備火山活動(dòng)沉積條件，但是儲(chǔ)層識(shí)別難度大，一直處于停滯狀態(tài)。通過(guò)研究，在此區(qū)域發(fā)現(xiàn)了火山活動(dòng)形成的基浪堆積物，并探討了基浪堆積物形成的油藏的分布特征和滾動(dòng)增儲(chǔ)方法。

基浪堆積物是一種特殊的火山碎屑物，主要是巖漿在上升的過(guò)程中與地表水或地下水相作用發(fā)生爆炸，產(chǎn)生巨大的向上沖擊力，造成上覆地層的撓曲、破裂、坍塌等一系列過(guò)程，形成近圓形的低平火山口和基浪堆積物[3-7]。基浪堆積物兼具火山碎屑和沉積巖的特征，儲(chǔ)集空間以原生孔隙為主，后期溶孔為輔，完全有可能成為很好的油氣儲(chǔ)集層[8-10]，具有較高的研究?jī)r(jià)值。

1 地質(zhì)概況

X1地區(qū)位于黃驊坳陷南部滄東—南皮生油凹陷之間，區(qū)內(nèi)發(fā)育一條主控?cái)鄬覻1，為油氣運(yùn)移通道(圖1)。Y1斷層附近，自下向上在中生界、孔店組、沙河街組、館陶組都發(fā)現(xiàn)有油氣聚集，沙三段火山巖中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)油藏。

該區(qū)沙三段時(shí)期是火山活動(dòng)強(qiáng)度最大，范圍最廣的時(shí)期?；鸪蓭r為多個(gè)火山口同時(shí)噴發(fā)形成，主要分布于Y1斷層附近，發(fā)育北、中、南3個(gè)厚度中心，沿Y1斷層北東向延伸，呈串珠狀分布，且厚度自北向南由厚變薄。北部火成巖厚度中心為X77井區(qū)，厚度為200 m;中部厚度中心為X185井區(qū)，厚度為93 m;南部厚度中心為X142井區(qū)，厚度為55 m。其他地區(qū)火成巖厚度一般為20～50 m。

2 基浪堆積物沉積模式

2.1 沉積環(huán)境

從黃驊坳陷沉積背景分析資料看，沙三段為盆地?cái)嘞萜冢诔睗駳夂蛳?，發(fā)育了扇三角洲、近岸水下扇、水下沖積扇和湖泊沉積體系等[2]，X1地區(qū)沙三段以扇三角洲前緣和濱淺湖沉積為主，偶見(jiàn)生物灘堆積。在火山活動(dòng)沉積地層以上發(fā)育一套火山巖，火山巖為基性巖漿噴出形成的爆發(fā)相和溢流相玄武巖體，沿Y1斷層展布。整體來(lái)看，此區(qū)域火山活動(dòng)沉積體沉積環(huán)境為盆地?cái)嘞萜诘臑I淺湖環(huán)境。

圖1 X1地區(qū)區(qū)域構(gòu)造

2.2 沉積模式

基浪堆積物的下伏地層被爆炸力破壞，靠近火山口地層減薄。因?yàn)樵诨鹕娇诟浇纬沙练e中心，基浪堆積物靠近充填了被破壞的下伏地層，形成錐體，在火山口附近基浪堆積物厚度最大，向周圍迅速減薄，呈指數(shù)遞減，與前人研究基本相似[11]。火山口內(nèi)部因?yàn)楹笃诨鹕奖l(fā)沒(méi)有留下基浪堆積物，由玄武巖組成。在平面上，火山口為后期火山噴發(fā)留下的玄武巖相，在火山口半徑10倍的范圍內(nèi)為基浪堆積物相，向外為濱淺湖泥巖相，根據(jù)湖盆大小向外擴(kuò)展，基浪堆積物圍繞火山口成串珠狀分布。

3 基浪堆積物識(shí)別

3.1 測(cè)錄井響應(yīng)特征

根據(jù)基浪堆積物特征及X1地區(qū)鉆井、測(cè)井資料，識(shí)別標(biāo)志主要?dú)w納為2類。一類為巖屑錄井標(biāo)志。特征為棕紅色、灰綠色砂泥同時(shí)出現(xiàn)，并且含大小不等的礫石，部分玄武巖中夾雜生物灰?guī)r。巖石組合代表了當(dāng)時(shí)沉積環(huán)境為湖相水下沉積，而沉積物中夾雜棕色泥巖，沉積物中含大小不等的礫石，證明為快速近物源堆積和特殊的搬運(yùn)方式。另一類為測(cè)井相標(biāo)志。俄羅斯學(xué)者聶魯喬夫(1999)[12]在研究地質(zhì)和生物事件周期性時(shí)發(fā)現(xiàn)與火山噴發(fā)有關(guān)的地層中富含鈾。該段沉積物電性特征為伽馬曲線上有明顯異常，在U和K曲線上表現(xiàn)明顯的高值，表現(xiàn)出富含放射性元素鈾。

基浪堆積物兼具火山碎屑和沉積巖的特征，以自然伽馬曲線異常為對(duì)比標(biāo)志，參考巖石組合特征，進(jìn)行X1地區(qū)井間對(duì)比。通過(guò)已知井對(duì)比(圖2)，X77井200 m井段全部為玄武巖，為火山口所在地，X40-63井基浪堆積物厚度為50 m，X40-65井基浪堆積物厚度為20 m，與基浪堆積物沉積模式剖面圖一致。

圖2 X1地區(qū)基浪堆積物連井對(duì)比剖面

3.2 地震響應(yīng)特征

由于該區(qū)處于火山活動(dòng)頻繁區(qū)域，受火山沉積物影響，地震反射雜亂，通過(guò)井震結(jié)合，精確標(biāo)定基浪堆積物在地震上的頂部和底部位置，在三維地震數(shù)據(jù)體中追蹤基浪堆積物頂部構(gòu)造(圖3)，經(jīng)過(guò)分析，該區(qū)基浪堆積物呈楔形形態(tài)分布，類似于火山口兩側(cè)。

圖3 X1地區(qū)地震剖面

3.3 儲(chǔ)層平面分布

以基浪堆積物沉積模式為指導(dǎo)，通過(guò)井震結(jié)合，在基浪堆積物儲(chǔ)層地震解釋基礎(chǔ)上，結(jié)合測(cè)井單井識(shí)別，描述基浪堆積物儲(chǔ)層發(fā)育情況，形成基浪堆積物平面分布圖(圖4)。

4 儲(chǔ)層特征研究

4.1 巖性特征

基浪堆積物在形成過(guò)程中，已沉積的砂泥巖爆炸后夾雜火山物質(zhì)再次沉積，因此其顏色多變，表現(xiàn)為灰綠色、紫紅色、棕褐色泥巖與淺灰色砂礫巖的互層。砂礫巖成分以石英為主，長(zhǎng)石次之，最大粒徑達(dá)到7 mm，泥質(zhì)含量高，顆粒磨圓呈半棱角狀，分選差，泥質(zhì)膠結(jié)，局部見(jiàn)裂縫，裂縫被泥質(zhì)充填。巖石中可見(jiàn)玄武質(zhì)巖屑和凝灰質(zhì)碎屑等火山物質(zhì)，是區(qū)別于常規(guī)儲(chǔ)層的重要標(biāo)志。

圖4 X1地區(qū)基浪堆積物頂界井位分布圖

4.2 儲(chǔ)層物性特征

根據(jù)資料分析，基浪堆積物儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間以孔隙為主，根據(jù)與該區(qū)正常深度儲(chǔ)層對(duì)比，基浪堆積物儲(chǔ)層孔滲性較高，其中孔隙度最高為35.6%，平均孔隙度達(dá)到28.3%，比正常儲(chǔ)層高9%，滲透率最高為1 198.3 ×10-3μm2，平均為508 ×10-3μm2，比正常儲(chǔ)層高200×10-3μm2，具有較好的孔滲性。

4.3 儲(chǔ)層控制因素

4.3.1 爆炸作用有利于孔縫的發(fā)育

由于巖漿遇冷水發(fā)生爆炸作用，加之原始未固結(jié)的沉積物具有較高的孔滲性，發(fā)生爆炸后，沉積物破碎再次沉積，一方面巖石顆粒之間形成了縫隙;另一方面二次沉積時(shí)火山碎屑顆粒的加入對(duì)儲(chǔ)層巖石顆粒起到支撐作用，在機(jī)械壓實(shí)過(guò)程中使原生孔隙保存較好。

4.3.2 火山物質(zhì)的溶蝕

基浪堆積物儲(chǔ)層中含有火山物質(zhì)，這些火山物質(zhì)在后期成巖作用中，受到地層有機(jī)酸或者來(lái)自地表的酸性溶液的溶蝕，使儲(chǔ)層中形成較好的溶蝕孔隙。火山物質(zhì)的溶解實(shí)際上對(duì)孔隙度的貢獻(xiàn)高達(dá)30%[13]，這也是該區(qū)儲(chǔ)層物性較好的重要原因。

5 成果應(yīng)用研究

5.1 區(qū)塊井位方案研究

在對(duì)基浪堆積物儲(chǔ)層的分布及儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間特征進(jìn)行綜合研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)基浪堆積物火山口附近厚度大，向周圍變薄的發(fā)育特點(diǎn)，以“楔形體”計(jì)算油藏體積，預(yù)測(cè)油層有效厚度為17.8 m，含油面積為0.38 km2，石油地質(zhì)儲(chǔ)量為80×104t。

根據(jù)已知井，在構(gòu)造高部位并靠近火山口處的X40-63井含油性好，最高日產(chǎn)油達(dá)80 t/d，累計(jì)產(chǎn)油5.8×104t;而構(gòu)造低部位的X40-65井全部為水層，井位部署存在一定風(fēng)險(xiǎn)，故先部署評(píng)價(jià)井1口，實(shí)施成功后部署產(chǎn)能井10口。

5.2 方案實(shí)施效果

通過(guò)井位的實(shí)施，部署的評(píng)價(jià)井X38-28井在構(gòu)造低部位鉆遇油層5.5 m，投產(chǎn)后初期日產(chǎn)油為15 t/d。后期投產(chǎn)新井7口，最高部位油層厚度達(dá)到18 m，且地層能量充足，初期總?cè)债a(chǎn)油達(dá)160 t/d，平均單井日產(chǎn)油為23 t/d，含水為10%，新建產(chǎn)能5.2×104t，取得較好的開(kāi)發(fā)效果。

6 結(jié)論

(1)在前人基浪堆積物研究成果的基礎(chǔ)上，建立了該區(qū)基浪堆積物沉積模式，分析了基浪堆積物的測(cè)錄井識(shí)別標(biāo)志和地震識(shí)別方法，通過(guò)測(cè)井地震相結(jié)合在地震剖面上對(duì)基浪堆積物進(jìn)行了刻畫(huà)。

(2)基浪堆積物儲(chǔ)層以含火山碎屑物質(zhì)的砂礫巖和泥巖互層為主，并夾雜玄武質(zhì)的火山物質(zhì)，與鄰區(qū)正常儲(chǔ)層相比，具有較好的孔滲性。分析表明，巖漿遇水的爆炸作用及后期火山物質(zhì)的溶蝕作用是儲(chǔ)集空間改善的主要原因。

(3)根據(jù)基浪堆積物的特征，刻畫(huà)出基浪堆積物儲(chǔ)層發(fā)育形態(tài)，計(jì)算石油地質(zhì)儲(chǔ)量為80×104t，并制訂了井位部署方案，通過(guò)方案的實(shí)施，取得較好效果。

[1]江懷友，鞠斌山，江良冀，等.世界火成巖油氣勘探開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀與展望[J]. 特種油氣藏，2011，18(2):1-6.

[2]肖尚斌.渤海灣盆地火成巖及其相關(guān)油氣藏的分類[J]. 特種油氣藏，1999，6(4):6-10.

[3]金振奎，鄒元榮，等.黃驊坳陷古近系沙河街組湖泊碳酸鹽沉積相[J]. 古地理學(xué)報(bào)，2002，4(3)，11-17.

[4]孫謙，樊祺誠(chéng).火山射氣巖漿噴發(fā)作用研究進(jìn)展[J].巖石學(xué)報(bào)，2005，21(6):1709-1718.

[5]Crowe B M，F(xiàn)isher R V.Sedimentary structures in basesurge deposits with special reference to cross-bedding，Ubehebe Craters，Death valley，California [J].Geology Science American Bulletin，1973，84(2):663-682.

[6]Moore J G，Nakamura K，Alcaraz A.The 1965 eruption of Taal Volcano[J].Science，1966，151(3713):955-960.

[7]杜楊松.對(duì)“大陸地質(zhì)學(xué)研究的若干問(wèn)題思考”一文的討論[J]. 高校地質(zhì)學(xué)報(bào)，1998，4(1):1-2.

[8]劉招君，等.基浪堆積物(巖)地質(zhì)特征及其地質(zhì)意義[J]. 石油與天然氣地質(zhì)，2008，29(1):11-17.

[9]劉祥，向天元.中國(guó)東北地區(qū)新生代火山和火山碎屑堆積物資源與災(zāi)害[M].長(zhǎng)春:吉林大學(xué)出版社，1997:94-105.

[10]劉嘉麒，Negendank J FW，王文遠(yuǎn)，等.中國(guó)瑪珥湖的時(shí)空分布與地質(zhì)特征[J].第四紀(jì)研究，2000，20(1):78-86.

[11]徐德兵，白志達(dá)，張秉良，等.吉林龍崗火山群火山碎屑基浪堆積特征與成因機(jī)理[J].沉積學(xué)報(bào)，2005，23(1):60-66.

[12]聶魯喬夫.顯生宙重大地質(zhì)和生物事件及周期性[J].天然氣地球科學(xué)，2001，12(4-5):11-19.

[13]劉祥，郎建軍，楊清福，等.火山碎屑沉積物是油氣的重要儲(chǔ)層[J].石油與天然氣地質(zhì)，2011，32(6):859-866.