屈 洋 劉 慶

1.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院 2.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司采油二廠(chǎng)地質(zhì)大隊(duì)

近年來(lái)，我國(guó)松遼、渤海灣、準(zhǔn)噶爾、三塘湖等盆地的火山巖油氣勘探均獲得重大突破，展示出巨大的勘探潛力[1]?；鹕綆r作為一種特殊的油氣儲(chǔ)層類(lèi)型已逐漸引起人們的重視。火山巖油氣藏在美國(guó)、日本、印度尼西亞、俄羅斯、阿根廷等地均有分布，其中日本火山巖氣藏最多、開(kāi)發(fā)規(guī)模較大[2-3]，但中國(guó)火山巖油氣藏與日本相比，在儲(chǔ)集性能、油氣圈閉以及成藏模式上均有差別。

自2002年徐深1井在松遼盆地北部深層天然氣勘探獲得重大突破性進(jìn)展后，隨后的大多數(shù)氣藏產(chǎn)出均來(lái)自酸性火山巖儲(chǔ)層，而中基性火山巖因鉆遇程度低、分布不連續(xù)、物性差異大、產(chǎn)能偏低未能引起重視[4]。2005年在安達(dá)凹陷中西部隆起區(qū)部署的達(dá)深3井和達(dá)深4井獲得了工業(yè)氣流，成為白堊系下統(tǒng)營(yíng)城組中基性火山巖首次產(chǎn)能突破。松遼盆地營(yíng)城組中基性火山巖儲(chǔ)層主要發(fā)育于徐家圍子斷陷安達(dá)次凹和汪家屯—宋站的低隆起上，其下伏地層為白堊系下統(tǒng)沙河子組，發(fā)育深湖一半深湖相暗色泥巖，烴源巖較為發(fā)育?？v向上烴源層與儲(chǔ)層匹配關(guān)系較好，成為此地區(qū)天然氣成藏有利條件之一[5]，但由于儲(chǔ)層埋藏深、構(gòu)造起幅大、非均質(zhì)性強(qiáng)，儲(chǔ)集空間及滲流機(jī)理復(fù)雜[6]，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)中基性火山巖氣藏的難度較大。因此，研究?jī)?chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)及滲流特征對(duì)開(kāi)發(fā)這類(lèi)復(fù)雜氣藏至關(guān)重要。

筆者通過(guò)鏡下觀(guān)察、恒速壓汞、核磁共振、CT等多種巖心實(shí)驗(yàn)，精細(xì)表征中基性火山巖儲(chǔ)層的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)，按照毛細(xì)管壓力形態(tài)及參數(shù)特征進(jìn)行分類(lèi)評(píng)價(jià)，對(duì)比分析不同類(lèi)別的儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)與產(chǎn)能關(guān)系，提出進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)建議。

1 地層概況

松遼盆地北部安達(dá)凹陷營(yíng)城組頂面構(gòu)造整體趨勢(shì)為西傾單斜，南北向?yàn)椤皟砂家煌埂钡陌安刻卣?。縱向上火山巖地層由中基性到酸性的火山噴發(fā)旋回疊置構(gòu)成，上部酸性火山巖地層和下部中基性巖地層均可細(xì)分出4個(gè)小層。酸性火山巖中主要發(fā)育流紋巖，中基性火山巖以玄武巖最發(fā)育，其次為粗面巖、安山巖及安山質(zhì)火山角礫巖?；鹕綆r巖相包括火山通道相、爆發(fā)相、溢流相、侵出相和火山沉積相5種類(lèi)型，其中溢流相和爆發(fā)相為主要類(lèi)型，且大多數(shù)儲(chǔ)層發(fā)育在爆發(fā)相的熱碎屑流亞相、溢流相上部亞相之中[7]。

圖1 安達(dá)凹陷中基性火山巖典型儲(chǔ)集空間類(lèi)型展示圖

2 儲(chǔ)層物性及儲(chǔ)集空間特征

研究區(qū)內(nèi)6口井71個(gè)巖心樣品的物性實(shí)驗(yàn)分析表明，孔隙度峰值分布介于3%～10%，平均值為6.3%；滲透率峰值分布介于0.015～1 mD，平均值為0.16 mD。中基性火山巖的級(jí)差變化大，分布值介于1～14 500，平均為2 623.81；突進(jìn)系數(shù)平均為6.72；變異系數(shù)平均為0.78，表現(xiàn)為嚴(yán)重非均質(zhì)性，綜合評(píng)價(jià)為低孔、低滲儲(chǔ)層。中基性火山巖的儲(chǔ)集類(lèi)型多為孔隙型和裂縫—孔隙型，儲(chǔ)集空間發(fā)育受古地理環(huán)境、火山噴發(fā)方式、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用及成巖演化等多重因素影響[8]，常見(jiàn)有氣孔、溶孔、構(gòu)造縫、微裂縫等（圖1），其中以氣孔、溶孔最發(fā)育，是火山角礫巖、玄武巖的主要儲(chǔ)集空間類(lèi)型，孔徑大小不等，介于0.05～2.3 mm；構(gòu)造縫多具有方向性，成組出現(xiàn)，延伸較遠(yuǎn)，縫寬不等，介于0.01～0.1mm。

3 孔隙結(jié)構(gòu)及滲流特征

可以表征儲(chǔ)層微觀(guān)非均質(zhì)性的參數(shù)很多，包括反映儲(chǔ)層孔喉大小及其分布的參數(shù)和反映孔喉連通性以及滲流特征的參數(shù)[9]?？紫督Y(jié)構(gòu)是指巖石所具有的孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布、連通情況以及孔隙與喉道間的配置關(guān)系等[10-11]。研究區(qū)內(nèi)6口井19個(gè)樣品的恒速壓汞、CT資料表明：中基性火山巖儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)整體較差，表現(xiàn)出孔喉分布不均、連通性差、排驅(qū)壓力高的特點(diǎn)，按排驅(qū)壓力大小、最大汞飽和度值及孔喉半徑比等參數(shù)可分為3類(lèi)：Ⅰ 類(lèi)粗喉型、Ⅱ類(lèi)細(xì)喉型、Ⅲ類(lèi)微喉型（表1）。

表1 安達(dá)凹陷中基性火山巖孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

恒速壓汞實(shí)驗(yàn)及CT成像表明：Ⅰ類(lèi)粗喉型的孔喉發(fā)育較好，排驅(qū)壓力?。ㄆ骄?.64 MPa），最大汞飽和度值高（平均95.43%），孔喉半徑比大，CT成像顯示孔、洞、縫較發(fā)育，連通性較好，以A3井3 312.51 m灰黑色安山質(zhì)角礫巖為典型樣品（圖2-a）；Ⅱ類(lèi)細(xì)喉型和Ⅲ類(lèi)微喉型孔隙結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)樣品百分比約占90%，孔喉發(fā)育差，排驅(qū)壓力大（平均值9.75～21.35 MPa），最大汞飽和度值低（27.06%～80.23%），孔喉半徑比小，CT成像顯示孔、洞、縫不發(fā)育，連通性差，以A3-1井3 156.54 m灰色粗面巖和3 172.55 m灰色玄武巖為例（圖2-b、2-c）。

核磁共振實(shí)驗(yàn)及物性分析表明：Ⅰ類(lèi)粗喉型的可動(dòng)流體飽和度高（平均值76.9%），T2截止值低（平均值4.65 ms）,樣品對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)層物性最好，平均孔隙度14.59%，平均滲透率0.51 mD，主要為安山質(zhì)火山角礫巖、粗面巖；Ⅱ類(lèi)細(xì)喉型和Ⅲ類(lèi)微喉型的可動(dòng)流體飽和度低（平均值15.4%～27.3%），T2截止值高（平均值26.4～47.7 ms），樣品對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)層物性較差，平均孔隙度2.53%～5.18%，平均滲透率0.075～0.25 mD，主要為玄武巖、安山巖、安山質(zhì)玄武巖。

通過(guò)巖心飽和水狀態(tài)下核磁共振T2譜測(cè)試發(fā)現(xiàn)中基性火山巖儲(chǔ)層內(nèi)部發(fā)育著大孔喉和相對(duì)較小的孔喉。以A3井3 312.15 m的安山質(zhì)玄武巖為例（圖3），T2譜上的頻率分布曲線(xiàn)具有明顯的雙峰特征，其中相對(duì)較短的馳豫時(shí)間表征小孔喉，以束縛流體體積為主，相對(duì)長(zhǎng)的馳豫時(shí)間表征大孔喉。

通過(guò)氣驅(qū)水相對(duì)滲透率測(cè)試，中基性火山巖儲(chǔ)層巖心內(nèi)的可流動(dòng)氣飽和度范圍為16.83%～62.51%，束縛水飽和度范圍為34.37%～ 54.76%（圖4）。可見(jiàn)中基性火山巖氣藏儲(chǔ)層的巖石濕潤(rùn)性表現(xiàn)為親水，兩相滲流區(qū)窄，氣驅(qū)水效率低。研究區(qū)內(nèi)中基性火山巖氣藏受構(gòu)造、火山體、巖性巖相及成巖作用控制，屬于構(gòu)造－巖性氣藏組，無(wú)統(tǒng)一的氣水界面。氣藏開(kāi)發(fā)后期底水一旦進(jìn)入儲(chǔ)層后，將極大降低氣相滲透率，且水淹后封閉氣解封阻力大，極易形成水鎖現(xiàn)象，不利于氣藏穩(wěn)產(chǎn)。因此，火山巖氣藏開(kāi)發(fā)時(shí)需合理控制生產(chǎn)壓差和產(chǎn)氣量，最大范圍延長(zhǎng)單井的無(wú)水采氣期，避免氣井過(guò)早水淹。

4 儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)與單井產(chǎn)能對(duì)比分析

基于中基性火山巖儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)分類(lèi)，結(jié)合區(qū)內(nèi)14口井產(chǎn)能進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明：儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)以Ⅰ類(lèi)為主的井?dāng)?shù)有3口，儲(chǔ)集層性能最好，單井穩(wěn)產(chǎn)能力強(qiáng)，初期穩(wěn)定產(chǎn)量均在10×104m3/d以上；儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)以Ⅱ類(lèi)為主的井有7口，初期穩(wěn)定產(chǎn)量均在（4～10）×104m3/d；其余4口井的儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)為Ⅲ類(lèi)，整體儲(chǔ)集性能差，單井穩(wěn)產(chǎn)能力差。

徐深氣田水平井開(kāi)發(fā)先導(dǎo)性試驗(yàn)證明，采用水平井技術(shù)開(kāi)發(fā)酸性火山巖和砂礫巖氣藏增產(chǎn)效果較為明顯。目前已完鉆25口水平井中已投產(chǎn)10口井，平均產(chǎn)氣達(dá)14.8×104m3/d，平均無(wú)阻流量是鄰近直井3.5～5.0倍，已取得較好的開(kāi)發(fā)效果。為了進(jìn)一步提高中基性火山巖氣藏的儲(chǔ)量動(dòng)用程度和單井產(chǎn)量，改善整體開(kāi)發(fā)效果，建議針對(duì)Ⅱ類(lèi)、Ⅲ類(lèi)孔隙結(jié)構(gòu)為主的中基性火山巖儲(chǔ)層實(shí)施水平井開(kāi)發(fā)調(diào)整，通過(guò)縫網(wǎng)壓裂技術(shù)對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行增產(chǎn)改造，有望獲得產(chǎn)能突破。

圖2 三類(lèi)孔喉結(jié)構(gòu)典型樣品的恒速壓汞曲線(xiàn)及巖心CT掃描圖版（1 psi = 6 895 Pa）

5 結(jié)論

1）安達(dá)凹陷中基性火山巖儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)主要以Ⅱ類(lèi)細(xì)喉型和Ⅲ類(lèi)微喉型為主，表現(xiàn)為孔喉分布不均、分選差，孔洞縫不發(fā)育、連通性差，該類(lèi)儲(chǔ)層對(duì)應(yīng)的氣井產(chǎn)能低。

2）鑒于儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)為Ⅱ類(lèi)、Ⅲ類(lèi)的單井產(chǎn)能較低情況，可實(shí)施側(cè)鉆水平井以及大規(guī)模縫網(wǎng)壓裂改造，從而提高單井產(chǎn)量和儲(chǔ)量動(dòng)用程度。

3）中基性火山巖儲(chǔ)層巖石濕潤(rùn)性表現(xiàn)為親水，氣水兩相滲流區(qū)窄，氣驅(qū)水效率低。為了避免開(kāi)發(fā)后期底水進(jìn)入儲(chǔ)層后形成水鎖現(xiàn)象，需合理控制生產(chǎn)壓差和產(chǎn)氣量，避免氣井過(guò)早水淹。

圖3 核磁共振T2譜（A3井，3 312.15m的安山質(zhì)玄武巖）

圖4 中基性火山巖氣水相滲曲線(xiàn)圖

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