屈洋（中石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712）

火山巖作為油氣勘探的新領(lǐng)域，已引起勘探家和地質(zhì)學(xué)家的廣泛關(guān)注［1］。自1887年在美國(guó)加利福尼亞州的圣華金盆地首次發(fā)現(xiàn)火山巖油氣藏以來(lái)，全球100多個(gè)國(guó)家或地區(qū)發(fā)現(xiàn)了160多個(gè)火山巖油氣藏［2］，分布在中新生界，尤其以侏羅系、白堊系、古近系、新近系所占比例較大，其中火山巖油氣總計(jì)超過(guò)50%產(chǎn)于中基性火山巖儲(chǔ)層［3］。但針對(duì)火山巖氣藏的相關(guān)文獻(xiàn)較少，整體研究水平低，相關(guān)開(kāi)發(fā)技術(shù)研究?jī)H能滿足生產(chǎn)需求，未進(jìn)行系統(tǒng)研究形成理論，沒(méi)有可借鑒的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。

2002年以來(lái)，松遼盆地徐家圍子斷陷的深層天然氣勘探取得重大突破［4］，火山巖儲(chǔ)層成為深層氣勘探的主要目標(biāo)。通過(guò)“十一五”科技攻關(guān)，深層天然氣已建產(chǎn)能14×108m3，初步形成了一套較完善的酸性火山巖開(kāi)發(fā)理論及配套技術(shù)。目前，仍有1040×108m3（火山巖占80%）的“低品位、低效益、低產(chǎn)量”儲(chǔ)量未開(kāi)發(fā)，如何對(duì)“三低”火山巖儲(chǔ)量進(jìn)行有效開(kāi)發(fā)是實(shí)現(xiàn)大慶天然氣上產(chǎn)目標(biāo)的關(guān)鍵。未開(kāi)發(fā)儲(chǔ)量中酸性火山巖儲(chǔ)量約500×108m3，應(yīng)用已有研究成果將陸續(xù)投入開(kāi)發(fā)；中基性火山巖儲(chǔ)量近300×108m3，主要分布在安達(dá)凹陷汪深1區(qū)塊［5］，其有效開(kāi)發(fā)技術(shù)還處于研究階段。與酸性火山巖相比，中基性火山巖儲(chǔ)層物性差、氣井產(chǎn)量低、井控動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量小、開(kāi)發(fā)效益較差、有效開(kāi)發(fā)難度大。因此，尋找有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)成為中基性火山巖氣藏開(kāi)發(fā)的主要研究目標(biāo)，加強(qiáng)中基性火山巖儲(chǔ)集空間特征及滲流機(jī)理的研究可為有利儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、氣藏評(píng)價(jià)和井位部署提供必要的依據(jù)。

筆者在鑄體薄片、掃描電鏡觀察的基礎(chǔ)上，結(jié)合常規(guī)與恒速壓汞、核磁共振、CT等試驗(yàn)資料，進(jìn)行中基性火山巖儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征的精細(xì)表征，并根據(jù)毛細(xì)管壓力形態(tài)特征對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行分類，分析儲(chǔ)層滲流特征，歸納不同孔隙結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)層與產(chǎn)能關(guān)系，針對(duì)問(wèn)題提出進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)建議。

1 地質(zhì)概況

汪深1區(qū)塊位于松遼盆地北部深層構(gòu)造單元東南斷陷區(qū)徐家圍子斷陷安達(dá)次洼和汪家屯－宋站低隆起上，主產(chǎn)層為下白堊統(tǒng)營(yíng)城組三段火山巖儲(chǔ)層，由酸性噴發(fā)巖和中基性噴發(fā)巖上下疊置構(gòu)成［6］，分為3個(gè)相帶、5種巖相及15種亞相，火山巖巖性共有8大類17種［7，8］。中基性火山巖主要集中在安達(dá)次洼內(nèi)，巖性可分為火山熔巖和火山碎屑巖2大類［9］：火山熔巖中以玄武巖最發(fā)育占46.8%（體積分?jǐn)?shù)），其次為粗面巖占18.4%（體積分?jǐn)?shù)）和安山巖占15.6%（體積分?jǐn)?shù)）；火山碎屑巖主要為安山質(zhì)火山角礫巖。物性分析及試氣結(jié)果表明：有利儲(chǔ)層巖性為安山質(zhì)火山角礫巖和粗面巖?；鹕綆r相分布以溢流相為主，火山通道相和爆發(fā)相僅在火山口處局部發(fā)育，侵出相少見(jiàn)。有利儲(chǔ)層發(fā)育于火山通道相的火山頸亞相和隱爆角礫巖亞相、爆發(fā)相的熱碎屑流亞相、溢流相上部亞相［10］。

2 儲(chǔ)集空間特征

2.1 物性特征

通過(guò)5口取心井45個(gè)全直徑樣品的巖心物性統(tǒng)計(jì)分析，中基性火山巖孔隙度主要分布于3.0%～10.0%（平均6.9%），滲透率主要分布于0.01～10.00mD（平均2.12mD）。中基性火山巖級(jí)差變化大，分布1～16800（平均2813.8）；突進(jìn)系數(shù)為0.07～36.81（平均5.91）；變異系數(shù)為0.42～1.16（平均0.98），屬于嚴(yán)重非均質(zhì)。綜合認(rèn)為，區(qū)內(nèi)中基性火山巖氣藏屬于低孔、低滲儲(chǔ)層。統(tǒng)計(jì)分析不同巖性的物性差異（圖1），結(jié)果表明：安山質(zhì)火山角礫巖最好，平均孔隙度為17.3%，平均滲透率為0.51mD；粗面巖次之，平均孔隙度為10.1%，平均滲透率為0.1mD；玄武巖及安山質(zhì)玄武巖最差。

圖1 不同巖性的孔隙度及滲透率統(tǒng)計(jì)柱狀圖

2.2 儲(chǔ)集空間類型及影響因素

松遼盆地中基性火山巖儲(chǔ)集空間按形成階段分為原生和次生2大類，前者形成的時(shí)間截止于火山巖固化成巖階段，后者形成于成巖之后，二者依據(jù)其成因及特征細(xì)分為15種［11，12］。中基性火山巖儲(chǔ)層具有裂縫和孔隙雙重介質(zhì)的特征，儲(chǔ)集類型以裂縫－孔隙型和孔隙型為主。通過(guò)多井的巖心觀察、鑄體薄片、掃描電鏡等資料分析，研究區(qū)儲(chǔ)集空間以氣孔、溶孔、微裂縫、構(gòu)造縫為主（圖2）。

圖2 中基性火山巖典型儲(chǔ)集空間類型

其中原生孔隙以氣孔最發(fā)育，是熔漿溢出地表后內(nèi)部揮發(fā)組分溢出后留下的孔隙空間，是區(qū)內(nèi)火山熔巖（玄武巖）的主要儲(chǔ)集空間類型，孔徑大小不等（0.1～2mm）（圖2（a））；次生孔隙以溶孔最為發(fā)育，由巖石在成巖階段和成巖后的溶解作用形成，常見(jiàn)粒內(nèi)溶孔、基質(zhì)溶孔，孔徑在0.01～0.05mm不等（圖2（b）～（d））；次生縫以構(gòu)造縫為主，為巖石形成后在構(gòu)造應(yīng)力作用下形成的縫隙，多具方向性，成組出現(xiàn)，延伸較遠(yuǎn)，切割較深，自身儲(chǔ)集空間不大，但可將其他孔隙連通起來(lái)，常成為火山巖儲(chǔ)層的滲流通道，大大地改善了巖石的儲(chǔ)集性能，縫寬不等（0.01～0.1mm）（圖2（e）、（f））。

影響儲(chǔ)集空間發(fā)育的主要因素有火山噴發(fā)作用、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用和成巖作用。在噴發(fā)作用下中基性火山巖漿通常從火山翼部的裂隙流出，因其黏度低易于流動(dòng)，且在流動(dòng)過(guò)程中攜帶的氣液上升較快，致使巖漿冷凝收縮后在頂部形成較多氣孔和收縮縫，這也是溢流相的上部亞相為有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)的原因之一；構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用導(dǎo)致了構(gòu)造裂縫的形成，是改善火山巖儲(chǔ)集性能的重要作用之一，同時(shí)也是油氣運(yùn)移、聚集的重要通道，研究區(qū)構(gòu)造縫以高角度縫最多，所占比例達(dá)到67%，其次是直立縫，低角度和水平縫少見(jiàn)；成巖作用中的溶解作用及風(fēng)化作用對(duì)儲(chǔ)集空間形成起建設(shè)作用，而壓溶作用、熔漿膠結(jié)作用和充填作用對(duì)儲(chǔ)層破壞程度最大，降低儲(chǔ)集性能及連通性［13，14］。

3 儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征及分類

孔隙結(jié)構(gòu)是影響并決定儲(chǔ)層微觀孔喉內(nèi)流體流動(dòng)和油氣運(yùn)移的重要地質(zhì)條件，通過(guò)研究區(qū)25個(gè)儲(chǔ)層樣品的恒速壓汞、核磁共振、CT試驗(yàn)分析，中基性火山巖在孔隙結(jié)構(gòu)特征上具有孔喉小、分選差、連通性差、排驅(qū)壓力高、最大進(jìn)汞飽和度低的特點(diǎn)，按其特征參數(shù)分為4類（圖3）：Ⅰ類（粗態(tài)）、Ⅱ類（偏粗態(tài)）、Ⅲ類（偏細(xì)態(tài)）、Ⅳ類（細(xì)態(tài)）。

Ⅰ、Ⅱ類孔隙結(jié)構(gòu)百分比不超過(guò)10%，毛細(xì)管壓力曲線形態(tài)表現(xiàn)為排驅(qū)壓力?。?.52～1.55MPa）、汞飽和度中值壓力低、最大汞飽和度高（90.50%～96.25%）、歪度粗、分選較好、孔喉均發(fā)育（表1）。

圖3 研究區(qū)典型毛細(xì)管壓力曲線

表1 孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)

恒速壓汞上（圖4（a）、（b））表現(xiàn)為孔喉發(fā)育好、孔喉半徑比大、分布寬、含水飽和度低。核磁共振上可動(dòng)流體飽和度高（75.4%～78.5%），橫向弛豫時(shí)間τ2截止值低（3.8～5.5ms）。CT圖像上（圖5（a））氣孔、溶洞、裂縫較發(fā)育，連通性好。Ⅰ類、Ⅱ類儲(chǔ)層物性較好，平均孔隙度為12.18%～17.00%，平均滲透率為0.41～0.61mD，主要發(fā)育在安山質(zhì)火山角礫巖、粗面巖中。

Ⅲ、Ⅳ類孔隙結(jié)構(gòu)百分比達(dá)90%以上，毛細(xì)管壓力曲線形態(tài)表現(xiàn)為排驅(qū)壓力大（8.78～20.29 MPa）、汞飽和度中值壓力高、最大汞飽和度低（26.05%～76.95%）、歪度細(xì)、分選較差。恒速壓汞上（圖4（c）、（d））表現(xiàn)為孔喉發(fā)育差、孔喉半徑比小、分布窄、含水飽和度高。核磁共振上可動(dòng)流體飽和度低（18.2%～35.3%），τ2截止值偏高（34.6～49.9ms）。CT圖像上（圖5（b））氣孔、溶洞發(fā)育差，裂縫不發(fā)育，連通性差。Ⅲ類、Ⅳ類儲(chǔ)層物性較差，平均孔隙度為4.47%～6.60%，平均滲透率為0.06～0.09mD，主要發(fā)育在安山巖、安山質(zhì)玄武巖及玄武巖中。

圖4 恒速壓汞試驗(yàn)孔喉關(guān)系

圖5 三維CT掃描圖像

4 氣水滲流特征

儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征控制著氣水滲流特征，影響著氣井的生產(chǎn)能力。在氣驅(qū)水相對(duì)滲透率測(cè)定試驗(yàn)中，中基性火山巖儲(chǔ)層的可流動(dòng)氣飽和度區(qū)間為17.03%～67.31%，束縛水飽和度為32.69%～52.46%，且大于45%的占69.20%，表明其儲(chǔ)層為親水巖石，呈兩相流特征，孔隙度小、孔隙結(jié)構(gòu)差、空氣滲透率低、束縛水飽和度高、兩相滲流范圍小、氣驅(qū)水效率低。

利用核磁共振試驗(yàn)分析儲(chǔ)層基質(zhì)是否具有可動(dòng)流體是評(píng)價(jià)儲(chǔ)層基質(zhì)有效性的一種實(shí)用方法，根據(jù)巖石中各種孔喉的弛豫時(shí)間所表現(xiàn)出的譜峰特征來(lái)判斷孔喉特點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，在τ2譜上，短的弛豫時(shí)間代表細(xì)小的孔喉，以束縛流體體積為主；相對(duì)長(zhǎng)的弛豫時(shí)間代表較大的孔喉，以可動(dòng)流體體積為主。中基性火山巖在核磁共振譜中具有明顯的雙峰特征（圖6），第1峰為束縛部分，基本不可動(dòng)；第2峰為可動(dòng)部分，為較大孔隙。由此表明，其儲(chǔ)層非均質(zhì)性嚴(yán)重，孔隙存在微孔和相對(duì)較大的孔隙，束縛水飽和度高，可達(dá)52%～92%，與孔隙度線性關(guān)系差。

圖6 核磁共振譜圖及樣品說(shuō)明

5 產(chǎn)能分析

區(qū)內(nèi)共有11口井，儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)以Ⅰ、Ⅱ類為主的井僅2口，壓裂前穩(wěn)定產(chǎn)能在4×104m3／d以上或是壓裂后穩(wěn)定產(chǎn)能在10×104m3／d以上，其他井的儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)均為Ⅲ、Ⅳ類，整體物性差、非均質(zhì)性強(qiáng)、裂縫不發(fā)育、單井產(chǎn)能較低、開(kāi)發(fā)效益較差，見(jiàn)表2。個(gè)別井存在自然產(chǎn)能高但產(chǎn)量壓力遞減快或壓后產(chǎn)量高但產(chǎn)量壓力遞減快的現(xiàn)象。

借鑒以往經(jīng)驗(yàn)，徐深氣田酸性火山巖儲(chǔ)層實(shí)施水平井開(kāi)發(fā)后平均無(wú)阻流量是直井的3～4倍，針對(duì)Ⅲ、Ⅳ類孔隙結(jié)構(gòu)為主的中基性火山巖儲(chǔ)層，建議實(shí)施水平井開(kāi)發(fā)，并配給大規(guī)模縫網(wǎng)壓裂改造，提高儲(chǔ)層的改造效果，改善儲(chǔ)層滲流條件，進(jìn)一步提高單井產(chǎn)量和儲(chǔ)量動(dòng)用程度。

表2 儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)與單井產(chǎn)能關(guān)系

6 結(jié)論

1）綜合分析認(rèn)為，徐深氣田中基性火山巖氣藏屬于低孔、低滲儲(chǔ)層，儲(chǔ)集空間以氣孔、溶孔、微裂縫、構(gòu)造縫為主，儲(chǔ)集類型為裂縫－孔隙型和孔隙型，火山噴發(fā)作用、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用及成巖作用是影響儲(chǔ)集空間發(fā)育的主要因素。

2）區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)差，以Ⅲ類偏細(xì)態(tài)型和Ⅳ類細(xì)態(tài)型為主，具有孔喉小、分選差、連通性差的特點(diǎn)。儲(chǔ)層速敏性弱，為親水巖石，呈兩相流特征，氣驅(qū)水效率低。

3）儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)以Ⅲ、Ⅳ類為主的單井產(chǎn)能低，建議采用水平井開(kāi)發(fā)調(diào)整以及完井后的大規(guī)?？p網(wǎng)壓裂改造。

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