林 霖

（中國(guó)石油吐哈油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆哈密 839009）

三塘湖盆地哈爾加烏組火山巖致密油藏富集規(guī)律研究

林 霖

（中國(guó)石油吐哈油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆哈密 839009）

三塘湖盆地馬朗凹陷哈爾加烏組致密油藏儲(chǔ)集層巖性為中基性火山熔巖及火山碎屑巖，儲(chǔ)集空間包括氣孔、溶蝕孔、微裂縫等，儲(chǔ)層孔隙度低，滲透率差，油藏不受構(gòu)造控制，分布面積廣。哈爾加烏組下段為主要的烴源巖，發(fā)育多個(gè)生烴中心，油氣以近源短距離側(cè)向運(yùn)聚成藏為主，油藏受烴源巖與火山巖體控制，油層主要發(fā)育在火山噴發(fā)間歇期形成的淋濾溶蝕帶附近，裂縫有效地溝通了儲(chǔ)集空間，控制著油氣的富集程度，平面上鄰近湖沼相的泥坪亞相是油氣聚集的有利部位。馬中構(gòu)造帶西斜坡緊鄰生烴中心且位于有利巖相帶，保存條件優(yōu)越，是下一步有利的勘探區(qū)帶。

三塘湖盆地；哈爾加烏組；有效烴源巖；火山巖儲(chǔ)層

1 區(qū)域概況

2006年，三塘湖盆地馬朗凹陷鉆探的M17井在上石炭統(tǒng)卡拉崗組（C2k）獲工業(yè)油氣流，發(fā)現(xiàn)了牛東油田，牛東區(qū)塊是在三塘湖盆地首次發(fā)現(xiàn)的裂縫、孔隙型火山巖風(fēng)化殼油藏。2015年，在馬中構(gòu)造帶鉆探的 M67井，經(jīng)射孔后在上石炭統(tǒng)哈爾加烏組（C2h）試油獲最高日產(chǎn)油65.60 m3的工業(yè)油流，馬朗凹陷致密油藏勘探取得較大突破，本文通過(guò)系統(tǒng)分析哈爾加烏組致密油藏特征，搞清烴源巖、有效儲(chǔ)集層的發(fā)育特征、平面展布規(guī)律以及油氣富集規(guī)律，以期指導(dǎo)下一步三塘湖盆地石炭系的油氣勘探。

牛東油田產(chǎn)油層主要在上石炭統(tǒng)卡拉崗組、上石炭統(tǒng)哈爾加烏組，油源對(duì)比證實(shí)兩者油氣均來(lái)自哈爾加烏組。哈爾加烏組火山巖體與烴源巖疊合，火山巖體頂?shù)赘浇鹕剿樾紟r–火山巖儲(chǔ)集層發(fā)育，多數(shù)井在該層系都見(jiàn)到油氣顯示，其中M36、M361、M67等井均獲得了高產(chǎn)工業(yè)油流，證實(shí)了油層的可靠性[1–5]?？碧綄?shí)踐認(rèn)為，哈爾加烏組油藏屬于致密油藏，火山噴發(fā)間歇期的烴源巖與火山巖儲(chǔ)集層疊置發(fā)育，油氣以近源和短距離側(cè)向運(yùn)聚成藏為特征，油藏不受構(gòu)造控制，大面積分布[6]。原油密度0.85～0.87 g/cm3，埋深 3 000～3 500 m，油層厚度 5～30 m，儲(chǔ)集層孔隙度4%～10%，滲透率0.01×10-3～0.5×10-3μm2，常規(guī)試油產(chǎn)量普遍低于2 m3/d，目前主要采用水平井及較大型的酸化、壓裂等工藝技術(shù)，提高單井產(chǎn)量。

2 烴源巖特征

通?；鹕交顒?dòng)之間的間歇期所形成的特定地質(zhì)現(xiàn)象可以用來(lái)標(biāo)定火山巖噴發(fā)旋回期次[7]，馬朗凹陷哈爾加烏組從火山熔巖到火山碎屑巖主要有兩個(gè)主旋回，五個(gè)次一級(jí)的旋回。將哈爾加烏組劃分為上、下兩段。烴源巖與火山碎屑巖、火山巖交互發(fā)育，巖性主要為火山噴發(fā)間歇期形成的碳質(zhì)泥巖、凝灰質(zhì)泥巖，部分井鉆遇少量暗色泥巖、煤巖、白云質(zhì)泥巖（圖1）。烴源巖評(píng)價(jià)結(jié)果顯示（表1），有機(jī)質(zhì)豐度總體較高，上段源巖總有機(jī)碳0.30%～13.55%，平均3.95%， 生烴潛量0.53～94.34 mg/g，平均14.49 mg/g；下段烴源巖總有機(jī)碳 0.35%～65.29%，平均 8.16%，生烴潛量0.30～197.41 mg/g，平均34.37 mg/g，下段整體有機(jī)質(zhì)豐度更高；下段總體處于成熟–高成熟階段，上段埋藏淺，處于低熟–成熟階段；有機(jī)質(zhì)類型都是以Ⅱ1–Ⅱ2型為主。油源對(duì)比反映出原油成熟度較高，與下段烴源巖演化程度一致，哈爾加烏組下段是油藏的主力烴源巖。

表1 馬朗凹陷哈爾加烏組烴源巖綜合評(píng)價(jià)表

圖1 三塘湖盆地馬朗凹陷哈爾加烏組烴源巖特征

3 油氣來(lái)源確認(rèn)

“有效烴源巖”的概念是能夠生成并排出烴類而形成工業(yè)油氣藏的烴源巖，是油氣藏形成的第一地質(zhì)條件[8-10]。生烴潛量 S1、氯仿“A”排烴特征法定量分析表明，哈爾加烏組有效源巖TOC下限在4%左右。通過(guò)結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，利用測(cè)井資料預(yù)測(cè)TOC，在縱向上識(shí)別出有效烴源巖厚度[11–15]。馬朗凹陷哈爾加烏組下段鉆遇烴源巖厚度16～142 m，其中有效厚度7～121 m，總體厚度不大，但處在火山巖之間，保存條件較好。哈爾加烏組烴源巖地震反射特征明顯，通過(guò)井震結(jié)合建立有效烴源巖比例系數(shù)，利用地震、鉆井資料開(kāi)展有效烴源巖的平面預(yù)測(cè)，結(jié)果表明，馬朗凹陷哈爾加烏組有效烴源巖存在多個(gè)生烴中心（圖2）。

馬朗凹陷哈爾加烏組地層埋深整體表現(xiàn)為西南深、東北淺，原油及烴源巖抽提物飽和烴色質(zhì)參數(shù)對(duì)比顯示（表2），原油的成熟度稍大于本地附近的烴源巖，油氣可能來(lái)自于西南深部位，運(yùn)移指標(biāo)參數(shù)也反映油氣具有從西南向東北規(guī)律性變化的特征。哈爾加烏組致密油藏的油氣輸導(dǎo)層主要是“火山巖儲(chǔ)集層+少量斷層”的組合，橫向連續(xù)性差，不具備長(zhǎng)距離運(yùn)移的可能，且高產(chǎn)井的分布均在生烴中心附近，綜合分析認(rèn)為，馬朗凹陷哈爾加烏組的致密油氣主要源于本地的烴源巖，源控特征明顯，同時(shí)也存在由西南向東北的短距離運(yùn)移的特點(diǎn)。

圖2 馬朗凹陷哈爾加烏組有效烴源巖厚度分布

4 儲(chǔ)集層特征

哈爾加烏組儲(chǔ)集層巖性主要由中基性玄武巖、安山巖、凝灰?guī)r以及火山角礫巖構(gòu)成。儲(chǔ)集層孔隙度普遍小于10%，滲透率極低，但含油氣段孔隙度普遍有改善，達(dá)到10%～18%，屬于中低孔、特低滲儲(chǔ)集層，埋深與孔隙度相關(guān)性較差，儲(chǔ)集層受壓實(shí)作用影響較?。▓D3）。

早期的研究認(rèn)為，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的巖性以凝灰?guī)r為主，且以玻屑凝灰?guī)r儲(chǔ)集物性最好，粒度較細(xì)且均一，巖屑玻屑凝灰?guī)r粒度較粗，非均質(zhì)性較強(qiáng)，物性較差[16]。通過(guò)鉆井、測(cè)井資料揭示，哈爾加烏組油藏按巖性可劃分為三類儲(chǔ)集層：一類儲(chǔ)集層巖性以玄武巖為主，特別是與烴源巖緊鄰，其接觸面易發(fā)育構(gòu)造裂縫及溶蝕改造作用等，當(dāng)烴源巖有足夠的烴類排出，能夠在相鄰的火山巖中形成致密型油藏。儲(chǔ)集空間以溶蝕微孔、構(gòu)造微裂縫為主，其次為杏仁體內(nèi)孔和杏仁收縮縫，其中以裂縫–氣孔–溶蝕孔型儲(chǔ)集層最好，自噴生產(chǎn)、抽汲產(chǎn)量高，穩(wěn)產(chǎn)期長(zhǎng)；二類儲(chǔ)集層是與源巖緊鄰的凝灰?guī)r儲(chǔ)集層，整體致密，原生孔隙不發(fā)育，但同樣經(jīng)過(guò)次生作用的改造，儲(chǔ)集空間以溶蝕孔及構(gòu)造縫為主，鏡下可見(jiàn)少量晶間孔及脫?；?（圖4）；三類儲(chǔ)集層為火山噴發(fā)期形成的大套玄武巖、凝灰?guī)r儲(chǔ)集層，間歇期改造作用影響小，自身物性差。鉆探結(jié)果表明，有效儲(chǔ)集層類型主要以前兩類為主。

表2 馬朗凹陷哈爾加烏組飽和烴色質(zhì)參數(shù)對(duì)比

圖3 三塘湖盆地哈爾加烏組致密儲(chǔ)集層物性直方圖

5 有效儲(chǔ)層控制因素

哈爾加烏組沉積過(guò)程受古構(gòu)造影響，距離火山口較遠(yuǎn)的構(gòu)造低部位，由于此時(shí)火山活動(dòng)與烴源巖沉積是同時(shí)進(jìn)行的，受火山活動(dòng)的影響，烴源巖與火山巖呈互層方式存在；構(gòu)造相對(duì)高的部位，處于中–近火山口的位置，受火山活動(dòng)影響更大，巖性以火山巖夾薄層凝灰質(zhì)粉砂巖和凝灰質(zhì)泥巖為主。

哈爾加烏組火山巖在地震剖面上表現(xiàn)為雜亂丘狀反射特征，與火山噴發(fā)間歇期所表現(xiàn)的中強(qiáng)振幅、高連續(xù)的反射特征存在明顯的不同（圖5）。目前發(fā)現(xiàn)的油藏主要集中在下段烴源巖與火山巖接觸面附近，由于水下噴發(fā)的火山巖直接入水，易形成冷凝收縮縫，此外，受源巖熱成熟作用形成的有機(jī)酸的溶蝕改造，在火山活動(dòng)間歇期形成了相對(duì)較為發(fā)育的淋濾溶蝕孔隙帶。由于火山巖儲(chǔ)集層的非均質(zhì)性，原生及次生孔隙在沒(méi)有裂縫溝通的情況下難以形成有效的儲(chǔ)集層，因此裂縫的發(fā)育及其對(duì)孔隙的溝通成為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的關(guān)鍵控制因素，并決定著油氣的富集程度。構(gòu)造作用下的斷裂及其誘發(fā)的裂縫可有效改善儲(chǔ)集層孔縫連通，尤其在氣孔發(fā)育的儲(chǔ)層中，裂縫可連接多個(gè)孤立的氣孔，使之變?yōu)橛行Э紫叮瑫r(shí)斷裂作用是熱流體活動(dòng)的有利通道，促進(jìn)溶解作用的發(fā)生與次生孔隙的形成。從成像測(cè)井資料和巖心分析測(cè)試結(jié)果表明，高產(chǎn)層分布在玄武巖微裂縫及溶蝕孔洞發(fā)育段，平面上高產(chǎn)井均分布于斷裂–裂縫發(fā)育帶內(nèi)，存在明顯的斷控特性。馬朗凹陷哈爾加烏組沉積環(huán)境為海陸過(guò)渡相，主要發(fā)育湖沼、泥坪和砂坪三種沉積相。其中，湖沼相主要發(fā)育炭質(zhì)泥巖，烴源巖厚度較大；泥坪相主要分布在近湖沼相的斜坡區(qū)，以凝灰質(zhì)泥巖與玄武巖互層沉積為主，烴源巖與儲(chǔ)集層厚度適中，源儲(chǔ)關(guān)系良好。與此同時(shí)，多期構(gòu)造和斷裂活動(dòng)在斜坡區(qū)形成裂縫，成為溝通玄武巖儲(chǔ)集空間的重要滲流通道，使得平面上近湖沼相的泥坪亞相成為油氣聚集成藏的有利部位。

圖4 三塘湖盆地哈爾加烏組致密儲(chǔ)集層孔隙特征

圖5 三塘湖盆地上石炭統(tǒng)哈爾加烏組地震反射特征

6 有利勘探方向

哈爾加烏組油藏成藏條件研究結(jié)果表明，馬中構(gòu)造帶西斜坡緊鄰馬朗凹陷西南部的哈爾加烏組烴源巖，源巖厚度大、分布面積廣，區(qū)帶整體位于近湖沼相的泥坪亞相，與源巖互層的火山巖儲(chǔ)集層發(fā)育且整體埋藏較深，保存條件優(yōu)越，具備致密油規(guī)模成藏的條件。馬中北坡帶緊鄰馬中生烴中心，斷裂發(fā)育，是擴(kuò)展馬中油藏范圍的有利方向。

7 結(jié)論

（1）哈爾加烏組油藏分布面積廣、不受構(gòu)造控制，油藏主體圍繞生烴中心分布，源控特征明顯；油藏受源巖與火山巖體控制，油層主要發(fā)育在水下噴發(fā)巖體與源巖接觸面形成淋濾溶蝕帶附近，裂縫及溶蝕孔洞控制油氣富集程度，平面上鄰近湖沼相的泥坪亞相是油氣聚集的有利部位。

（2）馬中構(gòu)造帶西斜坡緊鄰生烴中心且位于有利巖相帶，保存條件優(yōu)越，是下一步三塘湖盆地石炭系致密油區(qū)域擴(kuò)展勘探的主要方向。

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TE112.3

A

1673–8217（2017）06–0007–05

2017–06–07

林霖，工程師，1984年生，2008年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院地球化學(xué)專業(yè)，現(xiàn)從事石油地質(zhì)綜合研究工作。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“重點(diǎn)盆地致密油資源潛力、甜點(diǎn)區(qū)預(yù)測(cè)與關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用”（2016ZX05046–006）資助。

蒲洪果