張靜蕾,劉文鈺,李 寧,牟曉慧,唐和軍

(中國(guó)石油大港油田分公司，天津 300280)

0 引 言

黃驊坳陷第三系廣泛發(fā)育火成巖，巖漿噴發(fā)期為孔二段—孔一段、沙三段、沙一段、東三段、東一段—館陶組和明化鎮(zhèn)組，而灘海區(qū)在館陶—明化鎮(zhèn)時(shí)期較為活躍，呈現(xiàn)出由南向北發(fā)育時(shí)期由老變新的趨勢(shì)[1]。從火成巖產(chǎn)狀來看，主要為噴發(fā)相的玄武巖，同時(shí)伴有安山巖。前人研究表明，火成巖與油氣有著緊密的聯(lián)系，既可促進(jìn)烴源巖中有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化，也可使局部烴源巖遭受微破壞，且伴隨構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)了油氣的運(yùn)移與聚集。通過多年的勘探開發(fā)，在埕海6區(qū)塊逐步發(fā)現(xiàn)了埕海6、埕海8以北、埕海16以南為代表的多個(gè)小火山巖體?；鸪蓭r識(shí)別及刻畫直接決定著研究區(qū)塊砂巖儲(chǔ)層分布范圍，意義重大。目前火成巖勘探技術(shù)主要為綜合物探法、測(cè)井地震標(biāo)定法、地震屬性法等[2-4]，由于埕海6區(qū)塊前期勘探獲取資料限制，無法應(yīng)用綜合物探法，且勘探初期井?dāng)?shù)較少，而基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的波阻抗反演在反映巖性的變化方面誤差較大，因此，前2種方法在埕海6區(qū)塊應(yīng)用效果均不理想。地震屬性法能夠較好地刻畫火成巖的產(chǎn)狀、形態(tài)，但刻畫精度不足。因此，在地震屬性法的基礎(chǔ)上，結(jié)合巖心、鏡下鑒定、測(cè)井、錄井等資料，通過開展研究區(qū)火成巖類型、錄井響應(yīng)特征、測(cè)井響應(yīng)特征、地震響應(yīng)特征、噴發(fā)期次、平面分布特征等研究，明確火成巖分布規(guī)律，落實(shí)其與油氣的關(guān)系，為研究區(qū)高效開發(fā)提供技術(shù)保障。

1 區(qū)域地質(zhì)概況與火成巖類型

埕海6區(qū)塊位于大港油田南部灘海地區(qū)，地理位置位于河北省黃驊市關(guān)家堡村以東海域?yàn)┩克?m的極淺海區(qū)。西與埕海一區(qū)相鄰，北鄰張東油田，北西為趙東油田，北東至礦區(qū)邊界，南為埕寧隆起。通過鉆井與地震結(jié)合，發(fā)現(xiàn)該區(qū)發(fā)育多個(gè)小火山巖體，構(gòu)造和儲(chǔ)層較為復(fù)雜。

研究區(qū)巖相類型主要為火山頸相，產(chǎn)出狀態(tài)為圓形，按照深度為標(biāo)準(zhǔn)，研究區(qū)屬于淺成相。由火成巖巖性統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表1)可知，火成巖以基性噴出巖為主，主要為火山碎屑沉積巖，有玄武巖、凝灰質(zhì)泥巖、玄武質(zhì)泥巖、玄武質(zhì)砂巖等10余種巖性。縱向上看，從下至上由火山碎塊、火山角礫逐漸變成隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)的玄武巖和安山巖，反映出巖漿突然噴出地表，在溫度、壓力突變的條件下拋向空中后落下，在火山口周圍堆積成巖，或墜入火山通道中，埕海601、602井沙一段上I油層組(Es1Ⅰ)主要發(fā)育低阻火山角礫巖，巖石由火山碎塊組成，火山碎塊由泥化的火山物質(zhì)和少許火山晶屑組成，埕海602井館陶組(Ng)包括NgⅡ3、NgⅡ2、NgⅡ1、NgⅠ3等，其中，NgⅡ3發(fā)育高阻玄武巖以灰黑色為主，具有隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，裂縫發(fā)育，標(biāo)本上見白色石英充填，杏仁狀構(gòu)造，NgⅡ2玄武質(zhì)砂巖主要由石英和少量長(zhǎng)石組成，局部含玄武質(zhì)較重；而埕海16井NgⅠ3—NgⅡ2發(fā)育的低阻玄武巖和安山巖均以斜長(zhǎng)石為主，安山巖具隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，埕海14、埕海16井在火山沉積巖下伏地層伴有受火山巖漿烘烤和熱液作用而形成的蝕變巖。平面上看，距離火山口較遠(yuǎn)的埕海15、埕海21井主要發(fā)育火山沉積巖；距離火山口最遠(yuǎn)的埕海1201井以低阻凝灰?guī)r為主，反映了離火山口越遠(yuǎn)，火山噴發(fā)巖會(huì)由火山碎塊、火山角礫變?yōu)轭w粒很小的火山灰和火山塵。

表1 埕海6區(qū)塊火成巖巖性類別統(tǒng)計(jì)

2 火成巖分布范圍刻畫

由于火成巖的成巖速度大、密度高，自然伽馬曲線和聲波時(shí)差的響應(yīng)特征明顯，采用電阻率可以準(zhǔn)確識(shí)別噴出巖和沉積巖；結(jié)合鉆井資料及測(cè)井等信息，在地震資料中也可有效識(shí)別火成巖。因此，可綜合利多種信息來定性、定量、交叉驗(yàn)證，精細(xì)識(shí)別火成巖[5]。

2.1 火成巖響應(yīng)特征

2.1.1 火成巖測(cè)井響應(yīng)特征

國(guó)內(nèi)外不同地區(qū)火成巖的測(cè)井響應(yīng)特征雖然不統(tǒng)一，但巖石的礦物組成決定其仍有一定規(guī)律[6-7]。通過埕海6區(qū)塊對(duì)數(shù)十口井的火成巖段電性、巖性綜合研究，認(rèn)為埕海6區(qū)塊火成巖具有低自然電位、低自然伽馬、高電阻率以及低聲波時(shí)差、高密度的特征。以埕海601井為例，結(jié)合過地震剖面(圖1)，火成巖自然伽馬曲線API值為110～130，可以區(qū)分火成巖和沉積巖；電阻率、聲波、自然電位、密度等測(cè)井曲線對(duì)玄武巖敏感，電阻率為20～1 000 Ω·m，聲波時(shí)差為200～230 μs/m，自然電位偏小，密度相對(duì)較低，為2.3～2.5 g/cm3?；鸪蓭r邊緣地震呈強(qiáng)反射，內(nèi)部雜亂，呈空白反射，并具有穿時(shí)性，火山通道從下至上特征清楚，底辟刺穿沉積地層，并噴發(fā)形成丘狀火山錐，上覆地層披覆在丘狀火山錐之上，易于形成披覆背斜。

圖1 埕海601井火成巖電性、巖性、地震剖面綜合圖

2.1.2 多屬性火成巖范圍刻畫及分析

研究區(qū)玄武巖以噴發(fā)相與侵入相為主，凝灰?guī)r以沉積相為主，空間展布變化劇烈，波阻抗變化范圍較大，尤其是凝灰?guī)r與砂泥巖速度比較接近，高速礫巖的特征也非常接近玄武巖，因此，可以同時(shí)使用多種類型的地震屬性數(shù)據(jù)體來刻畫火成巖的分布范圍[8]。

基于上述火成巖地震反射特征，明確了地震剖面上強(qiáng)反射軸的地質(zhì)意義，在研究區(qū)Ng44、NgⅠ3、NgⅡ1、NgⅡ2、NgⅡ3、Es1Ⅰ等層的控制下，在地震剖面上對(duì)火成巖的范圍進(jìn)行追蹤與刻畫。從地震剖面Trace1287(圖2)上看，火山通道從上至下特征清楚，火成巖呈強(qiáng)反射，為透鏡狀或蘑菇狀。埕海1201附近發(fā)育多個(gè)火山口，NgⅡ3時(shí)期開始，火成巖規(guī)模擴(kuò)大，NgⅡ2時(shí)期規(guī)模最大，NgⅠ時(shí)期可以看到圓環(huán)形的火山錐。

圖2 埕海6區(qū)塊Trace1287地震剖面

然后，利用Landmark屬性提取模塊PAL直接對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行地震屬性提取，PAL能計(jì)算瞬時(shí)相位、聚類分析、相干體、邊緣檢測(cè)等屬性，并以層位的方式輸出，這些結(jié)果可在OpenWorks環(huán)境下眾多應(yīng)用軟件中展開協(xié)同解釋，識(shí)別火成巖主要提取相位類、振幅類、邊緣檢測(cè)、相干體屬性，增強(qiáng)對(duì)斷層、火成巖特征的綜合理解。

地震屬性可視化分析系統(tǒng)軟件VisualVoxAtTM(簡(jiǎn)稱VVA)提供了體屬性、層位屬性、層間屬性多種屬性提取方式。體屬性中相似類屬性對(duì)描述地質(zhì)邊界，如斷層、斷裂顯示明顯。層間屬性中均方根振幅屬性對(duì)火成巖識(shí)別最為有效。

研究表明，研究區(qū)瞬時(shí)相位、聚類分析、均方根振幅與邊緣檢測(cè)屬性可以與火成巖分布范圍有較好的匹配關(guān)系。按各亞段沿層提取了瞬時(shí)相位屬性、聚類分析、均方根屬性、邊緣檢測(cè)屬性分析可知。火山通道的屬性特征表現(xiàn)為圓形，異于圍巖特征，從上至下具有繼承性。由圖3a可知，瞬時(shí)相位屬性描述復(fù)相位中實(shí)部與虛部之間的角度，火成巖在圖中表現(xiàn)為色彩相間的混亂分布；由圖3b可知，聚類分析屬性可優(yōu)選出敏感的地震屬性組合[9]，火成巖主要體現(xiàn)為中低能量范圍，邊界清晰；由圖3c可知，均方根屬性適用于地層巖性相變分析，識(shí)別特殊巖性，火成巖在研究區(qū)表現(xiàn)為低能紅色區(qū)，邊緣振幅強(qiáng)，內(nèi)部振幅弱；由圖3d可知，邊緣檢測(cè)屬性識(shí)別數(shù)字圖像，提取出邊緣區(qū)分目標(biāo)和背景[10-11]，結(jié)合地震背景資料，火成巖顯示為雜亂反射，表現(xiàn)為白色、灰色相間的雜色。4種屬性相互驗(yàn)證，確定火成巖地震響應(yīng)特征，更加精細(xì)地刻畫火成巖分布范圍。

圖3 埕海6區(qū)塊多屬性提取技術(shù)

2.2 噴發(fā)期次

成分相同的巖石組合其測(cè)井曲線特征表現(xiàn)穩(wěn)定，不同火成巖期次下形成的巖石組合物理化學(xué)性質(zhì)必然發(fā)生變化，因此，根據(jù)錄井、測(cè)井等資料開展噴發(fā)期次研究[12]。平面上，埕海16井附近發(fā)育5個(gè)小火山口，埕海1201—埕海601井一帶發(fā)育4小火山口，具多期噴發(fā)特點(diǎn),從埕海601的NgⅡ3地層玄武巖發(fā)育情況分析可知(圖2b)，泥巖隔層把玄武巖分為2期。

2.3 平面分布規(guī)律

火成巖主要沿黃驊坳陷內(nèi)北東向展布的斷裂分布?；瘜W(xué)分析結(jié)果顯示，下第三系玄武巖為堿性玄武巖系列，巖漿生成于地下52 km處，由烴源巖的1%～2%部分熔融形成。上第三系玄武巖為偏堿性拉斑玄武巖系列，生成于地下35 km處，由烴源巖的4%～5%部分熔融形成。聯(lián)系到埕子口隆起上多處出露于第四系的玄武巖體，和坳陷內(nèi)中、南區(qū)火成巖均分布在靠近埕寧隆起一側(cè)的岐南、南皮凹陷中的事實(shí)，推測(cè)火成巖應(yīng)是沿著莫霍面隆起邊緣殼斷裂上涌巖漿形成的，在Ng沉積末期噴發(fā)，北東向斷裂在巖漿噴發(fā)、侵入的過程中起路徑調(diào)整的作用，對(duì)Ng及Es1油藏起到一定的遮擋作用，同時(shí)也使該區(qū)的構(gòu)造和儲(chǔ)層復(fù)雜化。

(1) NgⅠ1亞段。在地震剖面上可以看出，從底部噴出的火成巖上涌到NgⅠ亞段較少，從瞬時(shí)相位屬性切片(圖4a)上也表現(xiàn)出研究區(qū)整體欠發(fā)育的火成巖特征，且研究區(qū)西部有數(shù)個(gè)團(tuán)狀邊緣相位突變響應(yīng)，內(nèi)部平緩相位響應(yīng)或雜亂響應(yīng)，主要位于埕海15、埕海8、埕海16井附近(圖4b)。

(2) NgⅡ2亞段。在地震剖面上可以看到，火成巖在NgⅡ2時(shí)期發(fā)育較多，從瞬時(shí)相位屬性切片(圖4c)上也表現(xiàn)出研究區(qū)北部團(tuán)狀邊緣相位突變響應(yīng)，內(nèi)部平緩相位響應(yīng)或雜亂響應(yīng)，在埕海1202井區(qū)，火成巖在NgⅡ2時(shí)期范圍最大(圖4d)，對(duì)油氣起到了一定的封堵作用。

(3) NgⅡ3亞段。在地震剖面上可以看到，火成巖在NgⅡ3時(shí)期發(fā)育較多，從瞬時(shí)相位屬性切片(圖4e)上也表現(xiàn)出在研究區(qū)北部及西南部均有相位突變響應(yīng)，內(nèi)部平緩相位響應(yīng)或雜亂響應(yīng)，在埕海16井區(qū)，在NgⅡ3時(shí)期火成巖范圍最大(圖4f)，將埕海8井區(qū)與埕海1202井區(qū)隔開，對(duì)油氣起到了一定的封堵作用。其中，西部4個(gè)火山通道在該時(shí)期形成噴發(fā)形成連片狀，面積為7.73 km2，南部形成2個(gè)大規(guī)模的獨(dú)立噴發(fā)巖體，面積為1.9～2.3 km2。

(4) Es1Ⅰ亞段。從地震剖面上可以發(fā)現(xiàn)，該時(shí)期研究區(qū)主要發(fā)育多個(gè)火成巖通道，見圖4g。從相干體屬性切片(圖4h)上也表現(xiàn)出在研究區(qū)多處有范圍較小的高相似性響應(yīng)。其中，西部發(fā)育北東—南西向的4個(gè)火山通道，呈串珠狀，面積為0.10～0.64 km2，南部發(fā)育東西向的6個(gè)火山通道，呈散點(diǎn)狀分布，面積為0.15～0.54 km2，整體分布范圍有限。

3 火成巖分布與油氣的關(guān)系

由前面論述可知，NgⅠ、NgⅡ、Es1均有較多的火成巖發(fā)育，但由于火成巖非均質(zhì)性強(qiáng)物性差，其上、下圍巖中的砂巖由于埋藏較淺、壓實(shí)程度較低，導(dǎo)致孔滲、輸導(dǎo)、聚集能力明顯優(yōu)于火成巖，使得油氣優(yōu)先進(jìn)入砂巖成藏，火成巖降低甚至失去聚集油氣的封蓋條件，這是研究區(qū)火成巖雖局部有油氣顯示卻未成藏的主要因素[13]。

首先，火成巖有利于油氣運(yùn)移。埕海601、埕海602井在Ng和Es底部均發(fā)育有火成巖不整合面，且與歧口生油凹陷相接，具有供油的有利條件，火成巖不整合面成為良好的運(yùn)移通道。其次，火成巖對(duì)油氣具有遮擋作用。根據(jù)前人研究成果可知，按照火成巖在圈閉三要素中的存在形式不同，將火成巖油藏劃分為3種類型，分別是為火成巖起遮擋作用的火成巖遮擋油藏、火成巖起遮擋與蓋層作用的火成巖遮蓋油藏及火成巖所有作用的火成巖油藏[14]。在此基礎(chǔ)上，將研究區(qū)圈閉主要分為2類：一類是以斷鼻構(gòu)造為主的構(gòu)造-巖性圈閉，如Es1Ⅰ油藏主要受巖性控制，砂體既是輸導(dǎo)體又是儲(chǔ)集體，油層集中分布在Es1Ⅰ至Es1Ⅱ，埕海15、埕海6、埕海8、埕海801串珠狀的砂體中，形成了多個(gè)巖性圈閉；另一類為上傾方向由火成巖遮擋形成的構(gòu)造圈閉，如Ng油層分布在NgⅡ2、NgⅡ3、受火成巖及構(gòu)造控制，為火成巖遮擋下的構(gòu)造油藏。圈閉主要沿北東向構(gòu)造軸線分布，在平面上成排分布；圈閉面積不一，其中以埕海8井及埕海6井以西2個(gè)斷鼻構(gòu)造圈閉面積較大。

綜上所述，研究區(qū)貫穿Es整套地層的火成巖對(duì)埕海6區(qū)塊各斷塊巖性圈閉的形成主要起到有利油氣運(yùn)移、阻止油氣逃逸、有利圈閉成藏等重要作用(圖5)。同時(shí)由于研究區(qū)構(gòu)造寬緩，具有北斷南超、東西向具有溝梁相間的特點(diǎn)，形成了大型斷鼻群，與埕寧隆起物源配合，在火成巖隔擋作用下，研究區(qū)形成了一系列火成巖遮擋的構(gòu)造-巖性油氣藏。

圖5 埕海油田埕海601—埕海16井油藏剖面

基于以上研究成果，建立研究區(qū)成藏模式，優(yōu)選有利區(qū)帶。埕海16井位于羊二莊斷層上升盤，向北通過羊二莊和海4井?dāng)鄬优c歧口生油凹陷相接，Es1砂體北部均與羊二莊斷層相接，歧口凹陷油氣沿羊二莊斷層和Es1不整合面以及內(nèi)部砂巖疏導(dǎo)層向埕海16井目標(biāo)區(qū)運(yùn)移，推測(cè)在埕海16井北面低部位應(yīng)存在較好的油氣顯示，后期通過埕海6等井試油獲工業(yè)油流。在埕海6井西側(cè)部署首口產(chǎn)能評(píng)價(jià)井埕海6-H1井(圖5)，鉆遇水平段為580 m，油層鉆遇率100%，于2019年1月14日正式試油，采用潛油電泵生產(chǎn)，9 mm油嘴放噴投產(chǎn)，日產(chǎn)油為233 t/d，而后4 mm油嘴持續(xù)生產(chǎn)2個(gè)月，累計(jì)產(chǎn)油1.2×104t，取得良好開發(fā)效果。

4 結(jié) 論

(1) 研究區(qū)火成巖類型以噴出巖和火山碎屑沉積巖為主，巖性以致密玄武巖為主，少量凝灰質(zhì)砂巖。

(2) 研究區(qū)火成巖測(cè)井、地震響應(yīng)明顯，玄武巖具有低自然電位、低自然伽馬、高電阻率以及低聲波時(shí)差、高密度的特點(diǎn)，地震上呈強(qiáng)反射，具有穿時(shí)性。

(3) 采用多屬性開展火成巖刻畫分析：瞬時(shí)相位、聚類分析、邊緣檢測(cè)與均方根振幅屬性與火成巖分布范圍有良好的匹配關(guān)系，4種屬性相互配合驗(yàn)證，綜合刻畫火成巖分布范圍。

(4) 研究區(qū)火成巖表現(xiàn)為2種巖性、多期噴發(fā)的特點(diǎn)：Es1主要發(fā)育火山通道，穿切其他巖層；Es1Ⅰ時(shí)期研究區(qū)主要發(fā)育多個(gè)火成巖通道，西部發(fā)育北東—南西向的4個(gè)火山通道，呈串珠狀；南部發(fā)育東西向的6個(gè)火山通道，呈散點(diǎn)狀，分布范圍有限。NgⅡ3時(shí)期火成巖范圍最大，西部噴發(fā)形成連片狀，南部形成2個(gè)大規(guī)模的獨(dú)立噴發(fā)巖體。

(5) 研究區(qū)火成巖有利于形成了一系列火成巖遮擋的構(gòu)造-巖性油氣藏。