張 雷，朱倫葳 ，盧雙舫 ，張學(xué)娟 ,申家年,王雅春

[1.東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318； 2.美國德克薩斯農(nóng)機大學(xué) 地質(zhì)與地球物理系，德克薩斯州休斯敦 77840； 3.東北石油大學(xué) 非常規(guī)油氣成藏與開發(fā)省部共建國家重點實驗室，黑龍江 大慶163318； 4.中國石油大學(xué)(華東) 非常規(guī)油氣與新能源研究院，山東 青島 266580]

徐家圍子斷陷火山巖天然氣蓋層差異特征

張 雷1,2,3，朱倫葳1,3，盧雙舫4，張學(xué)娟1,3,申家年1，3,王雅春1，3

[1.東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318； 2.美國德克薩斯農(nóng)機大學(xué) 地質(zhì)與地球物理系，德克薩斯州休斯敦 77840； 3.東北石油大學(xué) 非常規(guī)油氣成藏與開發(fā)省部共建國家重點實驗室，黑龍江 大慶163318； 4.中國石油大學(xué)(華東) 非常規(guī)油氣與新能源研究院，山東 青島 266580]

通過分析松遼盆地徐家圍子斷陷營城組火山巖氣藏上覆巖層的巖性、物性、空間位置及厚度等差異分布規(guī)律，確定了火山巖天然氣蓋層的類型及劃分標(biāo)準(zhǔn)，探討了各類型蓋層的空間分布規(guī)律、天然氣封閉性及其對氣藏發(fā)育控制作用的差異性。分析結(jié)果表明，徐家圍子斷陷營城組火山巖天然氣藏蓋層具有3種類型：Ⅰ型為頂部泥巖蓋層，Ⅱ型為頂部致密火山巖蓋層，Ⅲ型為上部致密火山巖夾層蓋層。其中，Ⅱ型和Ⅲ型蓋層巖性均含有火山熔巖及火山碎屑巖兩類巖性，且伽馬及密度測井曲線都顯示高值特征；二者測井響應(yīng)主要區(qū)別在于空間分布位置上的差異，Ⅱ型蓋層位于火山巖頂部，而Ⅲ型蓋層則位于火山巖段上部，其上還覆蓋低密度火山巖段。Ⅱ型蓋層覆蓋面積大，空間連續(xù)性好，排替壓力最大可達8.8 MPa，相同蓋層厚度條件下所對應(yīng)單井日產(chǎn)氣量最高，可達36.6×104m3；Ⅰ型蓋層覆蓋面積次之，且主要發(fā)育在斷陷邊部地區(qū)，排替壓力最大為6.9 MPa，覆蓋范圍內(nèi)單井日產(chǎn)氣量最高為23.2×104m3；而Ⅲ型蓋層分布區(qū)域內(nèi)致密封蓋層之間空間連續(xù)性較差，蓋層排替壓力大部分在4.75 MPa以內(nèi)，單井日產(chǎn)氣量最高僅為12.8×104m3。Ⅱ型蓋層對天然氣具有更強的封蓋作用，Ⅰ型蓋層次之，Ⅲ型蓋層封蓋能力最差。各類型蓋層封蓋能力的差異性控制著火山巖氣藏的形成與富集。

火山巖；封蓋能力；蓋層；天然氣藏；徐家圍子斷陷；松遼盆地

松遼盆地北部徐家圍子斷陷是我國深層天然氣勘探的重點區(qū)域，受近南北向的徐西控陷斷裂、近東西向的徐中走滑斷裂和徐東斷裂帶的控制，斷陷構(gòu)造總體上具有四周高中間低，中部寬而深，南北窄而淺的特點，呈近南北向展布的“兩坳三隆”的構(gòu)造格局[1-2]。松遼盆地北部火山巖儲層天然氣儲量占盆地天然氣總探明儲量的90%以上，揭示了火山巖天然氣藏在油氣資源中的重要地位及勘探遠景[3-4]。由于天然氣具有較強的散逸特性，因此上覆地層的封蓋作用成為天然氣長期、有效成藏更為重要的條件之一，蓋層分布位置和封蓋性都直接影響著天然氣的成藏規(guī)模[5-8]。常見的蓋層有頁巖、泥巖、鹽巖、石膏等，而徐家圍子地區(qū)火山巖氣藏頂部蓋層除常見的泥巖外，還存在規(guī)律性分布的致密火山巖蓋層。徐家圍子斷陷自儲自蓋的火山巖蓋層與泥巖蓋層混合分布，空間關(guān)系復(fù)雜，火山巖氣藏蓋層研究具有一定的難度。前人對火山巖蓋層的劃分類型及劃分標(biāo)準(zhǔn)已作了初步探討[9-12]，然而由于資料及研究方法的限制，目前對火山巖氣藏蓋層識別標(biāo)志、類型劃分、分布規(guī)模及封蓋性差異的認(rèn)識并不完善，尚屬于火山巖成藏研究中的薄弱環(huán)節(jié)，急需不斷地探索和完善。因此，本文以徐家圍子地區(qū)營城組為例，開展火山巖氣藏蓋層類型特征及識別標(biāo)志、空間分布特征、封蓋性特征及其對天然氣成藏的控制作用研究，對于深入認(rèn)識火山巖氣藏成藏主控因素以及指導(dǎo)火山巖氣藏勘探具有重要的理論和實踐意義。

1 火山巖天然氣藏蓋層類型及識別標(biāo)志

通過對已發(fā)現(xiàn)火山巖氣藏的精細解剖，結(jié)合巖心觀察、試氣數(shù)據(jù)和各測井系列數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，徐家圍子斷陷火山巖氣藏的有效蓋層(本文所述“有效蓋層”是指其下覆地層已發(fā)現(xiàn)被封蓋的火山巖氣藏的蓋層)主要有泥巖和火山巖兩種不同的巖性，其中火山巖蓋層為自儲自蓋的特殊巖性蓋層，因此首先需要明確火山巖儲層與蓋層之間的特征差異及劃分依據(jù)。通過巖心、巖性、物性及測井序列數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，表明火山巖蓋層與儲層在巖石物性及測井曲線特征上具有較明顯的差異(圖1)。巖心觀察表明，具有天然氣封蓋作用的火山巖較為致密，且裂縫具有后期膠結(jié)充填的普遍現(xiàn)象(圖1a)；作為儲集層的火山巖普遍具有不同程度的溶蝕現(xiàn)象以及孔洞和裂縫發(fā)育等低密度特征(圖1b)。徐家圍子斷陷已探明火山巖氣藏儲層與火山巖封蓋層的巖石密度平均值概率統(tǒng)計結(jié)果(圖1c)表明，火山巖儲層與蓋層巖石密度具有明顯的差異。火山巖儲層巖石密度分布在2.275～2.550 g/cm3，密度峰值為2.425 g/cm3；火山巖蓋層巖石密度分布在2.45～2.80 g/cm3，巖石密度峰值為2.575 g/cm3；火山巖蓋層與儲層巖石密度值分布區(qū)間重疊區(qū)域小、概率峰值位置差別明顯?；鹕綆r儲層與蓋層的聲波時差值平均值概率分布均呈現(xiàn)雙峰特征(圖1d)，火山巖蓋層聲波時差值分布在53～66 μs/ft ，概率峰值在58 μs/ft，火山巖儲層聲波時差值分布在55～75 μs/ft，主要概率峰值在60 μs/ft；二者聲波時差概率峰值重疊區(qū)域較大。因此聲波時差不能作為火山巖蓋層與儲層劃分標(biāo)準(zhǔn)的有效依據(jù)，而火山巖巖石密度可作為區(qū)分火山巖蓋層與儲層的有效識別標(biāo)志之一。由此可以從火山巖中識別出火山巖蓋層，進而結(jié)合氣藏其它巖性蓋層統(tǒng)一劃分火山巖天然氣氣藏的蓋層類型，開展火山巖氣藏蓋層各類型分布特征、封蓋性及對天然氣控制作用的差異性研究。

通過對研究區(qū)火山巖氣藏有效蓋層的巖性、物性、空間位置研究及測井曲線特征統(tǒng)計分析可知，研究區(qū)火山巖氣藏蓋層可劃分為3種類型：頂部泥巖蓋層(Ⅰ型)、頂部火山巖蓋層(Ⅱ型)及上部火山巖夾層蓋層(Ⅲ型)。各類蓋層分別具有不同的巖性特征、空間位置和測井曲線特征(圖2)。

Ⅰ型為頂部泥巖蓋層，普遍具有井徑增大、高聲波時差、高自然伽馬的測井曲線特征，且依據(jù)密度曲線特征可進一步分為高密度和低密度兩類特征(圖2a，b)，此類蓋層厚度普遍不大，蓋層下伏地層為含氣的低密度火山巖。

圖1 火山巖儲層與蓋層巖石學(xué)特征Fig.1 Petrological characteristics of volcano rock reservoirs and cap rocksa.火山巖蓋層裂縫充填及致密特征，徐深8井，埋深3638.47 m;b.火山巖儲層溶蝕現(xiàn)象及低密度特征，徐深8井，埋深3740.04 m; c.火山巖儲層與蓋層巖石密度概率直方圖;d.火山巖儲層與蓋層聲波時差概率直方圖

Ⅱ型為頂部致密火山巖蓋層，普遍具有井徑不變、高自然伽馬的特點，其最明顯的測井曲線特征為高密度值，可分為火山碎屑巖(高聲波時差)和火山熔巖(低聲波時差)兩類(圖2c，d)，此類蓋層上覆砂礫巖或薄層泥巖，蓋層之下為含氣低密度火山巖。

Ⅲ型為上部夾層火山巖蓋層，測井曲線特征與Ⅱ型基本相同，即普遍具有井徑不變、高自然伽馬和明顯的高密度，同樣可分為火山碎屑巖(高聲波時差)和火山熔巖(低聲波時差)兩類(圖2e，f)。此類蓋層與Ⅱ型蓋層的主要區(qū)別在于它并不位于火山巖段的最頂部，而是位于火山巖的上段，與火山巖頂部間隔一定范圍的低密度疏松火山巖，距離范圍在6～76 m，該類型致密火山巖蓋層夾在上下低密度火山巖之間且普遍位于整個火山巖段上部，因此稱其為“上部夾層火山巖蓋層”。

依據(jù)各類型蓋層識別標(biāo)準(zhǔn)，對徐家圍子斷陷內(nèi)在營城組中已鉆遇火山巖儲層及蓋層的115口井的蓋層類型進行劃分(表1)，結(jié)果表明有34口井營城組火山巖氣藏蓋層屬于頂部泥巖蓋層(Ⅰ型)，其中24口井為具有密度變高特征的泥巖蓋層，10口井為具有密度變低特征的泥巖蓋層；52口井營城組火山巖氣藏蓋層屬于頂部致密火山巖蓋層(Ⅱ型)，其中38口井為火山熔巖蓋層，聲波時差值普遍具有變小特征，14口井為火山巖碎屑巖蓋層，聲波時差值具有變大特征；29口井營城組火山巖氣藏蓋層屬于上部火山巖夾層蓋層(Ⅲ型)，其中19口井為火山熔巖蓋層，聲波時差值變小，10口井為火山巖碎屑巖蓋層，聲波時差值普遍變大；此外研究區(qū)內(nèi)還有少部分井不具有儲蓋組合。

2 火山巖天然氣藏蓋層分布特征

徐家圍子斷陷火山巖氣藏蓋層的巖性及空間位置分布關(guān)系較復(fù)雜，但總體上3種類型蓋層在平面上和垂向上的分布都具有一定的規(guī)律性。

2.1 平面分布特征

火山巖氣藏蓋層類型劃分結(jié)果顯示，研究區(qū)內(nèi)各類型蓋層平面分布具有一定的區(qū)域性(圖3a)。類型Ⅰ蓋層主要分布在徐深6—徐深42井區(qū)以及火山巖厚度較小的斷陷邊部；Ⅱ型蓋層主要分布在芳深9—徐深10—徐深19井區(qū)以及達深401—徐深603井區(qū)火山巖較發(fā)育的區(qū)域；Ⅲ型蓋層主要分布在徐深26—徐深901井區(qū)以及斷陷北部的達深1井區(qū)等區(qū)域，其中徐深26—徐深901井區(qū)是火山巖儲層較發(fā)育的區(qū)域。

圖2 火山巖氣藏各類型蓋層測井曲線特征Fig.2 Logging characteristics for all types of cap rocks in volcanic rocks gas reservoirs

需要說明的是，本次研究中各類型蓋層均指直接接觸并封蓋氣藏的蓋層，Ⅱ型蓋層發(fā)育區(qū)有部分泥巖以非直接蓋層的形式覆蓋在其上，這部分泥巖不屬于直接接觸并封蓋氣藏的蓋層，因此Ⅰ型泥巖蓋層的發(fā)育范圍小于火山巖頂部被泥巖覆蓋的實際范圍。綜上所述，徐家圍子斷陷以Ⅱ型頂部致密火山巖蓋層覆蓋面積最廣，且主要分布于火山巖儲層較發(fā)育地區(qū)，Ⅰ型頂部泥巖蓋層分布范圍次之，Ⅲ型上部火山巖夾層蓋層分布面積最小。

2.2 垂向分布特征

由圖4中可知，徐家圍子斷陷不同類型蓋層的垂向相對位置關(guān)系為由上至下依次發(fā)育Ⅰ型蓋層、Ⅱ型蓋層和Ⅲ型蓋層。斷陷兩側(cè)構(gòu)造較高部位泥巖段較發(fā)育，直接覆蓋在火山巖儲層上可形成Ⅰ型蓋層，泥巖段也可向斷陷內(nèi)部延伸覆蓋于頂部致密火山巖蓋層之上；當(dāng)火山巖段頂層表現(xiàn)為高密度致密物性時，其可作為良好的天然氣封蓋層，形成Ⅱ型蓋層，此時上覆泥巖層不視為Ⅰ型蓋層；當(dāng)火山巖段頂層表現(xiàn)為低密度疏松物性時，且其下伏火山巖段具有較連續(xù)分布的致密火山巖夾層，可起到對火山巖氣藏的封蓋作用，則形成Ⅲ型蓋層，但此類連片分布的火山巖夾層之間通常具有一定的橫向不連續(xù)性，研究區(qū)Ⅲ型蓋層上覆疏松火山巖層厚度一般分布在30～40 m。

表1 徐家圍子斷陷營城組火山巖氣藏蓋層類型

3 火山巖天然氣藏蓋層封閉性

3.1 蓋層厚度

天然氣蓋層厚度不僅控制著蓋層空間展布范圍的大小，而且還在一定程度上還影響著蓋層的封閉質(zhì)量[9]。相同開發(fā)開采技術(shù)條件下，單井日產(chǎn)氣量受儲量豐度、儲層物性等因素影響，天然氣單井日產(chǎn)量在一定程度上可以反應(yīng)氣藏儲量豐度的情況[13-14]。各類型蓋層厚度概率分布圖(圖5a)表明，Ⅰ型蓋層厚度范圍主要分布在0～5 m，最大可達52 m(徐深42井)；Ⅱ型蓋層厚度范圍主要分布在3～24 m，最大可達80 m(徐深8)，具有3個概率峰值，依次為5～6 m、14～15 m和21～22 m；Ⅲ型蓋層厚度范圍主要分布在3～17 m，最大可達56 m(徐深28井)，具有兩個概率峰值，依次為5～6 m和15～16 m，Ⅱ型頂部致密火山巖蓋層發(fā)育厚度總體上最大。由各類型蓋層的厚度與對應(yīng)的天然氣藏單井日產(chǎn)氣量關(guān)系(圖5b—d)可知，隨著各類型蓋層厚度增大，其對應(yīng)可達到的最大單井日產(chǎn)氣量均增大，且當(dāng)蓋層達到一定厚度后，蓋層厚度增大對最大日產(chǎn)氣量的影響作用明顯減弱；3種類型蓋層厚度達到20 m左右以后，天然氣單井日產(chǎn)量最大值基本穩(wěn)定。Ⅰ型蓋層厚度達到20 m以后，單井日產(chǎn)量最大可達30×104m3左右；Ⅱ型蓋層厚度達到20 m以后，單井日產(chǎn)量最大可達40×104m3/d左右；Ⅲ型蓋層厚度達到20 m以后，單井日產(chǎn)量最大可達20×104m3左右；相同蓋層厚度條件下，Ⅱ型蓋層所對應(yīng)的氣藏最高單井日產(chǎn)氣量最大、Ⅰ型蓋層次之、Ⅲ型蓋層所對應(yīng)的最高日產(chǎn)氣量則最小。

依據(jù)研究區(qū)內(nèi)各井蓋層厚度解釋結(jié)果編制了各類型蓋層厚度等值線(圖3b)。由圖中可知，Ⅰ型蓋層即直接對天然氣起到封蓋作用的泥巖蓋層，發(fā)育范圍不大且厚度較小，徐深6井向東至徐深42井所在區(qū)域泥巖蓋層厚度相對較大，其余泥巖蓋層發(fā)育區(qū)域均位于斷陷邊部火山巖儲層不發(fā)育地區(qū)，且蓋層厚度相對較小。

圖3 徐家圍子斷陷火山巖天然氣藏各類型蓋層平面分布范圍(a)和厚度等值線(b)Fig.3 Areal distribution (a) and thickness contours(b)of all types of cap rocks in volcanic gas reservoirs in the Xujiaweizi fault-depression

圖4 徐家圍子斷陷營城組火山巖氣藏各類型蓋層垂向分布模式Fig.4 Vertical distribution pattern for all types of cap rocks in volcanic gas reservoirs of the Yingcheng Formation in the Xujiaweizi fault-depression

Ⅱ型頂部致密火山巖蓋層分布面積及厚度相對較大，主要發(fā)育在3個較大的連續(xù)區(qū)域內(nèi)，其中芳深9-朝深7井所在的北西—南東向延伸的連續(xù)區(qū)域為該類型蓋層分布最廣的區(qū)域，在徐深8井附近Ⅱ型蓋層最大厚度可達80 m。

Ⅲ型上部夾層火山巖蓋層分布區(qū)域整體不大，在徐深901井和達深10井所在區(qū)域分布面積及厚度相對較大，其他發(fā)育區(qū)均位于斷陷邊部且發(fā)育面積及厚度均較小。

圖5 各類型蓋層厚度概率分布及蓋層厚度與單井日產(chǎn)氣量關(guān)系Fig.5 Thickness probability distribution and relationship between thickness and single well daily gas production for all types of cap rocksa.各類型蓋層厚度概率分布;b.Ⅰ型蓋層厚度與單井日產(chǎn)氣量關(guān)系;c.Ⅱ型蓋層厚度與單井日產(chǎn)氣量關(guān)系; d.Ⅲ型蓋層厚度與單井日產(chǎn)氣量關(guān)系

3.2 蓋層排替壓力

蓋層之所以具封閉能力，是由于巖性致密、無裂縫、滲透性差，這些性質(zhì)綜合體現(xiàn)為蓋層是否具備較高的排替壓力[5]。本次研究根據(jù)文獻[10]、文獻[15]中實驗數(shù)據(jù)確定的火山巖蓋層(火山碎屑巖及火山熔巖)和泥巖蓋層排替壓力與聲波時差值的數(shù)學(xué)關(guān)系，利用研究區(qū)115口井蓋層段聲波時差曲線對各井火山巖及泥巖蓋層的排替壓力進行計算。由計算所得各類型蓋層排替壓力概率統(tǒng)計分布圖(圖6a)可知，3種蓋層排替壓力概率分布峰值分別為Ⅰ型蓋層5 MPa左右、 Ⅱ型蓋層8 MPa左右、Ⅲ型蓋層3 MPa左右，因此可知Ⅱ型蓋層排替壓力整體相對最高。各類型蓋層排替壓力與氣藏單井日產(chǎn)氣量關(guān)系(圖6b—d)表明，蓋層排替壓力越大所對應(yīng)的氣藏單井日產(chǎn)氣量可達的最大值也越大；研究區(qū)內(nèi)Ⅱ型蓋層排替壓力最大可達8.8 MPa，所對應(yīng)天然氣日產(chǎn)量最高值可達36.65×104m3(圖6c)；Ⅰ型蓋層的排替壓力最大可達6.9 MPa，所封蓋的天然氣日產(chǎn)量最高值可達23.21×104m3(圖7b)；Ⅲ型蓋層的排替壓力相對較小，大部分小于4.9 MPa，所封蓋的天然氣日產(chǎn)量最高值僅為14.81×104m3(圖6d)。

由各井蓋層排替壓力值繪制營城組火山巖天然氣蓋層排替壓力等值線預(yù)測圖(圖7a)，分析表明，位于斷陷內(nèi)徐中斷裂以西的徐深801井、徐深19井、朝深7井所在區(qū)域及斷陷北部達深401井所在區(qū)域，為蓋層排替壓力整體較大的區(qū)域，最大可達8.8 MPa，向斷陷邊部蓋層排替壓力逐漸減小。同時發(fā)現(xiàn)蓋層排替壓力較大區(qū)域與Ⅱ型蓋層所在區(qū)域具有較好的吻合性。按照蓋層等級劃分標(biāo)準(zhǔn)[5]，徐家圍子斷陷營城組火山巖天然氣蓋層具有好和較好封氣能力，僅在斷陷邊部具有中等以下封氣能力。

4 火山巖天然氣藏蓋層對天然氣成藏的控制作用

4.1 垂向控制作用

氣源對比結(jié)果表明，徐家圍子斷陷火山巖蓋層氣藏天然氣主要來自沙河子組(K1sh)煤系源巖[16-17]，由氣源巖排氣史研究可知，其在營城組(K1yc)沉積末期開始向外排氣，在青山口組(K2qn)沉積時期達到排氣高峰，到明水組(K2m)沉積末期排氣量明顯減少。青山口組-嫩江組沉積時期是天然氣成藏關(guān)鍵時期，在這個時期以前，營(營城組)一段頂部火山巖已經(jīng)形成并具備了封蓋能力，因此，火山巖蓋層在時間上對天然氣成藏具有控制作用[11,18-22]。徐家圍子斷陷營城組火山巖含氣面積、營城組火山巖上覆地層[營四段，登(登婁庫組)三、四段及泉(泉頭組)三、四段]含氣面積疊合圖(圖7b)表明，由于營城組火山巖天然氣蓋層的封蓋作用，徐家圍子斷陷深層天然氣主要分布在營城組火山巖儲層中；徐家圍子斷陷內(nèi)部，除了徐中斷裂附近的營四段砂礫巖含天然氣外，營城組火山巖以上各地層(營四段，登三、四段及泉三、四段)均未發(fā)現(xiàn)氣藏；由于營城組火山巖上覆蓋層向斷陷邊部逐漸變薄直至尖滅，斷陷邊部地區(qū)排替壓力較小，其上覆地層均有氣藏發(fā)現(xiàn)(圖7b)。

圖6 各類型蓋層排替壓力概率分布及蓋層排替壓力與天然氣日產(chǎn)量關(guān)系Fig.6 Displacement pressure probability distribution and relationship between displacement pressure and single well daily gas production for all types of cap rocksa.各類型蓋層排替壓力概率分布;b.Ⅰ型蓋層排替壓力與單井日產(chǎn)氣量關(guān)系; c.Ⅱ型蓋層排替壓力與單井日產(chǎn)氣量關(guān)系;d.Ⅲ型蓋層排替壓力與單井日產(chǎn)氣量關(guān)系

綜合分析表明，徐家圍子斷陷營城組火山巖天然氣蓋層具有較好的垂向封蓋作用，對深層天然氣垂向分布具有較強的控制作用。

4.2 平面控制作用

徐家圍子斷陷營城組火山巖蓋層的巖性、物性及空間發(fā)育位置具有較大的差異性，這些差異性綜合體現(xiàn)在對天然氣封蓋作用的差異，因此各類型火山巖蓋層的橫向分布范圍及特征也同樣控制著天然氣的橫向分布規(guī)律。

由蓋層封閉性分析可知，Ⅱ型蓋層的分布位置、厚度及所達到的最大排替壓力等各因素最有利于天然氣藏的封蓋，因此Ⅱ型蓋層分布的范圍內(nèi)排替壓力相對較大、天然氣產(chǎn)量相對也較高(7b)；Ⅰ型蓋層分布范圍內(nèi)排替壓力其次、對應(yīng)的天然氣產(chǎn)量對應(yīng)的也中等；Ⅲ型蓋層上部夾層致密火山巖蓋層，其空間分布連續(xù)性差、排替壓力相對較低，因此其對應(yīng)的天然氣產(chǎn)量最低。綜合分析表明，各類型蓋層的平面分布對天然藏平面分布規(guī)律具有一定的控制作用。

5 結(jié)論

1) 徐家圍子斷陷營城組火山巖蓋層可分為3種類型:Ⅰ型為頂部泥巖蓋層，此類蓋層厚度普遍較小，蓋層下覆地層為含氣藏的低密度火山巖；Ⅱ型為頂部致密火山巖蓋層，最明顯的特征為密度變大，此類蓋層之上為砂礫巖或薄層泥巖，蓋層之下為含氣藏的低密度火山巖；Ⅲ型為上部夾層火山巖蓋層，與Ⅱ型相同都具有巖石密度明顯變大的特征，與Ⅱ型不同的為空間分布特征，Ⅲ型蓋層不是最頂層火山巖，一般位于目的層火山巖的上部。此類蓋層之上總是分布著一段密度明顯變小的疏松火山巖，蓋層之下為含氣藏低密度火山巖。

2) 數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，火山巖儲層與火山巖蓋層的聲波時差值概率分布重疊區(qū)域較大且概率峰值臨近，因此聲波時差值不能作為火山巖儲層與火山巖蓋層的識別標(biāo)志，而巖石密度概率統(tǒng)計表明，火山巖儲層與火山巖蓋層巖石密度概率分布區(qū)域重疊面積較小且峰值不重疊，因此巖石密度參數(shù)可以作為區(qū)分火山巖儲層與火山巖蓋層的主要巖石物理特征。

3) Ⅱ型蓋層分布范圍、發(fā)育厚度、排替壓力均較大，是各類型蓋層中對天然氣封蓋作用最強的蓋層。Ⅰ型頂部泥巖蓋層分布范圍靠近斷陷邊部、厚度較薄、排替壓力中等，對天然氣的封蓋作用其次。Ⅲ型上部夾層火山巖蓋層橫向連續(xù)性差、排替壓力普遍較小，對天然氣的封蓋作用最差。

圖7 徐家圍子斷陷營城組火山巖蓋層排替壓力預(yù)測等值線(a)和天然氣分布(b)Fig.7 Predicted displacement pressure contour for all types of cap rocks in volcanic gas reservoirs (a) and natural gas distribution (b)of the Yingcheng Formation in the Xujiaweizi fault-depression

4) 徐家圍子斷陷營城組火山巖氣藏蓋層對天然氣藏垂向及平面分布規(guī)律具有一定的控制作用。徐家圍子斷陷營城組火山巖天然氣蓋層具有較好的封氣能力，垂向上斷陷內(nèi)部深層天然氣大部分被封蓋在此套蓋層之下；平面上不同蓋層類型對天然氣的控制作用存在差異，Ⅱ型蓋層可控制著較大規(guī)模及儲氣豐度的天然氣藏、Ⅰ型及Ⅲ型蓋層可控制的火山巖天然氣藏的規(guī)模及儲量豐度相對較低。

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(編輯 董 立)

Differential characteristics of cap rocks of volcanic gas reservoirs in the Xujiaweizi fault-depression,Songliao Basin

Zhang Lei1，2，3，Zhu Lunwei1，3，Lu Shuangfang4，Zhang Xuejuan1，3,Shen Jianian1,3,Wang Yachun1,3

(1.CollegeofGeosciences,NortheastPetroleumUniversity,Daqing,Heilongjiang163318,China；2.DepartmentofGeologyandGeophysics,TexasA&MUniversity,TX77840,USA；3.AccumulationandDevelopmentofUnconventionalOilandGas,StateKeyLaboratoryCultivationBaseJointly-constructedbyHeilongjiangProvinceandtheMinistryofScienceandTechnology,NortheastPetroleumUniversity,Daqing,Heilongjiang163318,China； 4.ResearchInstituteofUnconventionalOilandGasandNewEnergy,ChinaUniversityofPetroleum,Qingdao,Shandong266580,China)

Through analyzing the lithology,physical properties and spatial locations of the rocks overlying volcanic gas reservoirs,this paper investigated the types of cap rock and identification marks of each type in the Yingchen Formation of Xujiaweizi fault-Depression,and then discussed the spatial distribution,sealing ability and control on the formation of gas reservoirs of each cap rock type.The results showed that there were three types cap rocks of volcanic gas reservoirs in the Yingchen Formation of Xujiaweizi fault-Depression:typeⅠis mudstone cap rock overlying just on the top of volcanic gas reservoirs;typeⅡ is compact volcanic cap rock located at the top of volcanic reservoirs; and type Ⅲ is compact volcanic cap rock interbedded with loose volcanic rocks in the upper section of volcanic reservoirs.Type Ⅱ and type Ⅲ cap rocks are mainly consisted of volcanic lava and pyroclastic rock.Both type Ⅱ and type Ⅲ cap rocks show high gamma-ray deflections and high density.The main difference between these two types of cap rocks is spatial distribution.The type Ⅱ cap rock is located at the top of volcanic reservoirs,while the type Ⅲ cap rock is located at the upper part of volcanic reservoirs and usually covered by volcanic rocks with low density.The type Ⅱ cap rock had the widest distribution area and best spatial continuity than the others.The displacement pressures of type Ⅱ cap rock was up to 8.8 MPa and single well daily gas production in reservoirs with this type of cap rocks is the highest (up to 36.6×104m3) in comparison with the other two types of cap rocks with the same thickness.The type Ⅰ cap rock has a smaller distribution area than type Ⅱ and it is mainly distributed in the edge regions of fault-depression.Its displacement pressures is up to 6.9 MPa and the highest single well daily gas production in areas with this type of cap rocks could reach 23.2×104m3.The spatial continuity of type Ⅲ cap rock was poor and its displacement pressures was usually under 4.75 MPa,resulting in the highest daily gas production of one weⅡ only of 12.8×104m3in the distribution area of type Ⅲ cap rock.Comprehensive analysis showed that type Ⅱ cap rock had the best sealing ability among all cap rock types,sealing ability of type Ⅲ cap rock was the worst,and that of type Ⅱ cap rock was moderate.This difference of sealing ability among three types of cap rocks controlled the formation and enrichment of volcanic gas reservoirs.

volcanic rock,sealing ability,cap rock,gas reservoir,Xujiaweizi fault-depression,Songliao Basin

2014-08-12;

2014-10-12。

張雷(1979—)，男,博士、副教授，石油天然氣地質(zhì)綜合研究。E-mail:zhlkeyan@163.com。

黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項目(12521061)。

0253-9985(2015)01-0007-10

10.11743/ogg20150102

TE122.2

A