升平氣田火山巖儲(chǔ)層裂縫特征研究

摘 要

摘要：對(duì)火山巖裂縫特征進(jìn)行研究是松遼盆地升平氣田營(yíng)城組火山巖低孔低滲裂縫性氣藏開(kāi)發(fā)地質(zhì)研究的重要內(nèi)容。借助野外地質(zhì)考察、巖心觀察、地震屬性分析以及古地磁研究等多種
摘要：對(duì)火山巖裂縫特征進(jìn)行研究是松遼盆地升平氣田營(yíng)城組火山巖低孔低滲裂縫性氣藏開(kāi)發(fā)地質(zhì)研究的重要內(nèi)容。借助野外地質(zhì)考察、巖心觀察、地震屬性分析以及古地磁研究等多種方法，結(jié)合升平氣田的斷裂發(fā)育特征，從多方面綜合描述了升平氣田火山巖氣藏裂縫發(fā)育情況，并研究了裂縫的有效性。結(jié)論認(rèn)為：①巖心觀摩技術(shù)及測(cè)井裂縫研究技術(shù)能夠?qū)α芽p進(jìn)行定量研究；②研究區(qū)天然氣裂縫發(fā)育，但多數(shù)被充填或半充填；③Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層以氣孔為主，裂縫不發(fā)育，Ⅲ類儲(chǔ)層氣孔不發(fā)育，裂縫較發(fā)育。
關(guān)鍵詞：升平氣田；早白堊世；火山巖；裂縫；儲(chǔ)集層
1 裂縫的觀察
1.1 野外考察
    通過(guò)野外觀察火山巖露頭，松遼盆地儲(chǔ)層火山巖中孔縫發(fā)育的主要規(guī)律：①長(zhǎng)裂縫主要為近南北向，短裂縫主要為近東西向，近火山口相-火山通道相隱爆角礫巖亞相的裂縫方向多變，裂縫寬0.1mm左右，玄武巖中裂縫相對(duì)較寬，介于1～3mm；②裂縫主要是在流紋構(gòu)造細(xì)晶流紋巖、含角礫細(xì)晶流紋巖、角礫熔巖和玄武巖中發(fā)育，巖石比較致密，物性較差；③裂縫主要發(fā)育在噴溢相的下部亞相、火山通道相火山頸亞相、次火山巖亞相和火山通道相。
1.2 巖心觀察
1.2.1巖心的宏觀觀察
本次研究對(duì)研究區(qū)內(nèi)8口取心井目的層的裂縫發(fā)育狀況進(jìn)行了巖心觀察和描述。從研究區(qū)裂縫發(fā)育情況看，研究區(qū)天然裂縫發(fā)育，主要為構(gòu)造縫(張裂縫、網(wǎng)狀縫)，其次為成巖縫(圖1)。
 
    對(duì)137.37m連續(xù)取心井段裂縫進(jìn)行觀察統(tǒng)計(jì)分析：Ⅰ類儲(chǔ)層主要以原生竄珠狀氣孔為主，幾乎未見(jiàn)裂縫或見(jiàn)微量裂縫，裂縫密度平均為0.5條/m，裂縫延伸長(zhǎng)度短，在2～4cm之間；Ⅱ類儲(chǔ)層主要以原生小氣孔為主，裂縫不太發(fā)7育，裂縫密度平均為3.0條/m，裂縫延伸長(zhǎng)度在3～10cm之間；Ⅲ類儲(chǔ)層主要以原生微小氣孔為主，裂縫較發(fā)育，裂縫密度平均為6.2條/m，裂縫延伸長(zhǎng)度長(zhǎng)多大于5cm。非儲(chǔ)層段的含角礫凝灰?guī)r段裂縫不發(fā)育，而非儲(chǔ)層段的致密流紋巖段裂縫非常發(fā)育。
1.2.2巖心的微觀觀察
    觀察了升平開(kāi)發(fā)區(qū)營(yíng)城組巖心薄片資料100余塊。通過(guò)薄片觀察，微裂縫發(fā)育，主要為張裂縫、網(wǎng)狀縫。裂縫為充填-半充填，充填物主要為石英、方解石；裂縫在薄片上延伸較長(zhǎng)；沿裂縫有溶蝕現(xiàn)象。有效儲(chǔ)集空間主要為半充填-未充填裂縫、氣孔、溶蝕孔(洞)。
2 利用古地磁研究斷裂與裂縫
    通過(guò)樣品獲得原生剩磁、次生剩磁和天然剩磁的磁矢量?，F(xiàn)代黏滯剩磁屬于次生剩磁，其水平分量與現(xiàn)代地理北極之間存在一定的磁偏角。因此，在獲得巖樣上黏滯剩磁以后，就可對(duì)巖心及其裂縫進(jìn)行歸位定向[1]。本區(qū)升深更2井裂縫走向123°、傾角75°，這與區(qū)內(nèi)斷層的分布一致，反映了該區(qū)斷裂構(gòu)造對(duì)裂縫分布的控制作用。
3 裂縫的預(yù)測(cè)解釋
3.1 成像測(cè)井解釋裂縫
    成像測(cè)井是通過(guò)圖像上的顏色、形態(tài)來(lái)直接反映裂縫特征(圖2)[2～4]。對(duì)3口井的微電阻率掃描成像測(cè)井資料進(jìn)行了處理分析，結(jié)合巖心觀察對(duì)裂縫線密度在縱向上的分布做了統(tǒng)計(jì)，經(jīng)分析認(rèn)識(shí)巖心觀察線密度與測(cè)井解釋的結(jié)果存在一定差異，其原因?yàn)椋孩俳y(tǒng)計(jì)對(duì)象不同。巖心較直觀，成像測(cè)井資料受處理參數(shù)、成圖質(zhì)量等影響不能完全體現(xiàn)裂縫的分布狀態(tài)。②人為因素。成像測(cè)井解釋裂縫受測(cè)井處理人員的處理經(jīng)驗(yàn)、對(duì)研究區(qū)裂縫的認(rèn)識(shí)等因素影響。③微細(xì)裂縫、充填縫的影響。
 
    對(duì)裂縫方位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可以看出，營(yíng)三段裂縫發(fā)育方位以北西向?yàn)橹?。同時(shí)，通過(guò)成像測(cè)井解釋，認(rèn)為該區(qū)塊鉆井誘導(dǎo)縫較發(fā)育，主要為東西向，在部分井段還發(fā)育有南北向的鉆井誘導(dǎo)縫。
3.2 三維地震資料裂縫預(yù)測(cè)
3.2.1吸收系數(shù)分析
    應(yīng)用地震波能量吸收分析技術(shù)對(duì)三維地震數(shù)據(jù)進(jìn)行能量吸收分析，計(jì)算出吸收系數(shù)數(shù)據(jù)體，包括絕對(duì)和相對(duì)吸收系數(shù)。從過(guò)井吸收系數(shù)剖面分析，測(cè)井解釋有利儲(chǔ)層段與高吸收系數(shù)段對(duì)應(yīng)良好，說(shuō)明該區(qū)地震數(shù)據(jù)的能量吸收數(shù)據(jù)較好地反映了11的層段儲(chǔ)層的裂縫發(fā)育程度及含油氣信息，可作為該區(qū)裂縫儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的一項(xiàng)重要參數(shù)。由吸收系數(shù)屬性沿層平面分布可知，營(yíng)城組吸收強(qiáng)吸收區(qū)主要分布在區(qū)塊中部。與實(shí)鉆井情況對(duì)比，表明有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。同時(shí)對(duì)單井在吸收系數(shù)平面圖上的吸收系數(shù)從裂縫線密度以及試氣結(jié)果方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，符合率均為75%，可見(jiàn)該方法在本區(qū)是有效的。
3.2.2測(cè)井約束反演處理預(yù)測(cè)儲(chǔ)層裂縫
    在波阻抗反演結(jié)果的基礎(chǔ)上，進(jìn)行深淺側(cè)向電阻率測(cè)井約束反演處理，可有效地識(shí)別裂縫，并且對(duì)儲(chǔ)層的含氣性進(jìn)行評(píng)估。
    由圖3看出，區(qū)塊波阻抗與電阻率呈乘冪關(guān)系，波阻抗高值對(duì)應(yīng)電阻率高值，統(tǒng)計(jì)結(jié)果與地質(zhì)認(rèn)識(shí)吻合，擬合的關(guān)系式相關(guān)系數(shù)較高，可以滿足反演處理的要求。區(qū)塊波阻抗與RTC的統(tǒng)計(jì)關(guān)系不是很明顯，所以采用間接方式得到波阻抗與RTC的轉(zhuǎn)換關(guān)系。結(jié)果表明RTC反演與地質(zhì)情況吻合，擬合的相對(duì)關(guān)系式相關(guān)系數(shù)較好，完全能滿足反演處理的要求。
 
    在得到波阻抗數(shù)據(jù)與深側(cè)向電阻率以及深、淺側(cè)向電阻率之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系式后，通過(guò)相應(yīng)的關(guān)系式，轉(zhuǎn)換到RTC數(shù)據(jù)體，整個(gè)處理過(guò)程和波阻抗反演類似。電阻率反演成果與測(cè)井曲線所體現(xiàn)的地質(zhì)情況基本一致，區(qū)塊西北側(cè)與北側(cè)的電阻率值是高值部分偏低，表現(xiàn)為有利區(qū)；RTC反演與測(cè)井曲線計(jì)算值基本一致，區(qū)塊中部、西北側(cè)和北側(cè)RTC值遠(yuǎn)離0，表現(xiàn)為裂縫有利發(fā)育區(qū)。
3.2.3相干分析
對(duì)區(qū)塊的三維地震資料進(jìn)行了沿層地震相干數(shù)據(jù)處理，可見(jiàn)相干系數(shù)低值分布特點(diǎn)與本區(qū)的斷裂和構(gòu)造分布密切相關(guān)。對(duì)于相干圖的解釋可分為兩個(gè)級(jí)別：相干值低，延伸較長(zhǎng)呈條帶狀分布，則解釋為斷層；相干值較低，延伸較短，則解釋為裂縫。由相干處理合平面圖可以看出，相干系數(shù)低值帶沿?cái)嗔褞Х植?，吻合較好(圖4)。
 
3.2.4 MVE應(yīng)力分析
    3D Move軟件進(jìn)行裂縫預(yù)測(cè)是基于一種地質(zhì)成因的方法。它通過(guò)對(duì)地層的構(gòu)造發(fā)育歷史進(jìn)行反演和正演，計(jì)算每期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)地層產(chǎn)生的應(yīng)變量；同時(shí)也能對(duì)解釋方案進(jìn)行檢驗(yàn)。用應(yīng)變量作為主控參數(shù)，考慮地層厚度、巖性、裂縫發(fā)育方向等4項(xiàng)參數(shù)，對(duì)裂縫發(fā)育的相對(duì)富集帶及主要發(fā)育方向進(jìn)行預(yù)測(cè)[5～6]。
    根據(jù)區(qū)塊的構(gòu)造發(fā)育史，營(yíng)城組火成巖天然裂縫的主要形成時(shí)期為晚侏羅世沉積期以及白堊紀(jì)青山口組-姚家組沉積時(shí)期，對(duì)現(xiàn)今裂縫開(kāi)啟性以及裂縫發(fā)育規(guī)模起決定作用的時(shí)期是青山口組-姚家組拉張應(yīng)力場(chǎng)沉積時(shí)期。依據(jù)構(gòu)造發(fā)育歷程，通過(guò)統(tǒng)計(jì)XMAC測(cè)井解釋，在營(yíng)城組內(nèi)四期火成巖頂面構(gòu)造分析基礎(chǔ)上，作出了上述4個(gè)構(gòu)造層頂面地層應(yīng)變量及裂縫開(kāi)啟度分布圖(圖5)。營(yíng)城組火山巖以北西向和近南北向的兩組裂縫最為發(fā)育，裂縫密度較大且開(kāi)啟性好，這與區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育的特點(diǎn)相吻合，說(shuō)明了斷裂對(duì)裂縫發(fā)育及分布的控制作用比較大。單井在預(yù)測(cè)圖上統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)的符合率達(dá)到94%，可見(jiàn)該方法在本區(qū)是有效的。
 
4 結(jié)論與建議
    1) 通過(guò)多種方法對(duì)火山巖裂縫進(jìn)行研究，認(rèn)為巖心觀察技術(shù)及測(cè)井裂縫研究技術(shù)能夠?qū)α芽p進(jìn)行定量研究。對(duì)巖心古地磁的研究可以比較準(zhǔn)確地確定裂縫的發(fā)育方向和傾角。測(cè)井約束反演、吸收系數(shù)裂縫研究、MVE應(yīng)力分析裂縫預(yù)測(cè)和地震屬性儲(chǔ)層裂縫預(yù)測(cè)，均可對(duì)裂縫發(fā)育的宏觀展布規(guī)律進(jìn)行預(yù)測(cè)。為了準(zhǔn)確且全面地認(rèn)識(shí)裂縫的發(fā)育情況，需要運(yùn)用多種方法綜合分析研究區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層裂縫的展布規(guī)律。
    2) 研究區(qū)天然裂縫發(fā)育，主要為構(gòu)造縫(張裂縫、網(wǎng)狀縫)，其次為成巖縫，裂縫多數(shù)被充填半充填。有效儲(chǔ)層段主要以大縫、低角縫以及高角縫為主，有利裂縫發(fā)育帶基本集中在斷層附近及構(gòu)造高部位區(qū)，發(fā)育方向主要為北西向及近南北向，有少數(shù)裂縫發(fā)育方向?yàn)榻鼥|西向。裂縫密度較大且開(kāi)啟性好，與區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育的特點(diǎn)吻合。裂縫影響因素為：裂縫發(fā)育與巖石的化學(xué)成分關(guān)系不大，主要受巖石的脆性影響；熔巖、角礫熔巖中裂隙較發(fā)育；凝灰?guī)r與火山碎屑巖中裂隙不易保存。
    3) 從儲(chǔ)層分類方面分析，認(rèn)為I和Ⅱ類儲(chǔ)層以氣孔為主，裂縫不發(fā)育；Ⅲ類致密儲(chǔ)層段氣孔不發(fā)育，裂縫比較發(fā)育。從火山巖的不同層段分析，認(rèn)為裂縫沿?cái)嗔褞Ц浇l(fā)育，主要發(fā)育層段在營(yíng)三段的上部。
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(本文作者：薛濤1，2 劉英憲3 楊秀芳2 劉繼瑩2 1.內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院；2.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；3.中海石油有限公司天津分公司)