升平氣田火山巖儲層裂縫特征研究

摘 要

摘要：對火山巖裂縫特征進行研究是松遼盆地升平氣田營城組火山巖低孔低滲裂縫性氣藏開發(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：對火山巖裂縫特征進行研究是松遼盆地升平氣田營城組火山巖低孔低滲裂縫性氣藏開發(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)及測井裂縫研究技術(shù)能夠?qū)α芽p進行定量研究；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類儲層以氣孔為主，裂縫不發(fā)育，Ⅲ類儲層氣孔不發(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；儲集層
1 裂縫的觀察
1.1 野外考察
    通過野外觀察火山巖露頭，松遼盆地儲層火山巖中孔縫發(fā)育的主要規(guī)律：①長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
本次研究對研究區(qū)內(nèi)8口取心井目的層的裂縫發(fā)育狀況進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137.37m連續(xù)取心井段裂縫進行觀察統(tǒng)計分析：Ⅰ類儲層主要以原生竄珠狀氣孔為主，幾乎未見裂縫或見微量裂縫，裂縫密度平均為0.5條/m，裂縫延伸長度短，在2～4cm之間；Ⅱ類儲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，裂縫延伸長度在3～10cm之間；Ⅲ類儲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，裂縫延伸長度長多大于5cm。非儲層段的含角礫凝灰?guī)r段裂縫不發(fā)育，而非儲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
    觀察了升平開發(fā)區(qū)營城組巖心薄片資料100余塊。通過薄片觀察，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；沿裂縫有溶蝕現(xiàn)象。有效儲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，就可對巖心及其裂縫進行歸位定向[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)造對裂縫分布的控制作用。
3 裂縫的預(yù)測解釋
3.1 成像測井解釋裂縫
    成像測井是通過圖像上的顏色、形態(tài)來直接反映裂縫特征(圖2)[2～4]。對3口井的微電阻率掃描成像測井資料進行了處理分析，結(jié)合巖心觀察對裂縫線密度在縱向上的分布做了統(tǒng)計，經(jīng)分析認(rèn)識巖心觀察線密度與測井解釋的結(jié)果存在一定差異，其原因為：①統(tǒng)計對象不同。巖心較直觀，成像測井資料受處理參數(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。成像測井解釋裂縫受測井處理人員的處理經(jīng)驗、對研究區(qū)裂縫的認(rèn)識等因素影響。③微細(xì)裂縫、充填縫的影響。
 
    對裂縫方位進行統(tǒng)計可以看出，營三段裂縫發(fā)育方位以北西向為主。同時，通過成像測井解釋，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
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)對三維地震數(shù)據(jù)進行能量吸收分析，計算出吸收系數(shù)數(shù)據(jù)體，包括絕對和相對吸收系數(shù)。從過井吸收系數(shù)剖面分析，測井解釋有利儲層段與高吸收系數(shù)段對應(yīng)良好，說明該區(qū)地震數(shù)據(jù)的能量吸收數(shù)據(jù)較好地反映了11的層段儲層的裂縫發(fā)育程度及含油氣信息，可作為該區(qū)裂縫儲層評價的一項重要參數(shù)。由吸收系數(shù)屬性沿層平面分布可知，營城組吸收強吸收區(qū)主要分布在區(qū)塊中部。與實鉆井情況對比，表明有良好的對應(yīng)關(guān)系。同時對單井在吸收系數(shù)平面圖上的吸收系數(shù)從裂縫線密度以及試氣結(jié)果方面進行統(tǒng)計，符合率均為75%，可見該方法在本區(qū)是有效的。
3.2.2測井約束反演處理預(yù)測儲層裂縫
    在波阻抗反演結(jié)果的基礎(chǔ)上，進行深淺側(cè)向電阻率測井約束反演處理，可有效地識別裂縫，并且對儲層的含氣性進行評估。
    由圖3看出，區(qū)塊波阻抗與電阻率呈乘冪關(guān)系，波阻抗高值對應(yīng)電阻率高值，統(tǒng)計結(jié)果與地質(zhì)認(rèn)識吻合，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，通過相應(yīng)的關(guān)系式，轉(zhuǎn)換到RTC數(shù)據(jù)體，整個處理過程和波阻抗反演類似。電阻率反演成果與測井曲線所體現(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反演與測井曲線計算值基本一致，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
對區(qū)塊的三維地震資料進行了沿層地震相干數(shù)據(jù)處理，可見相干系數(shù)低值分布特點與本區(qū)的斷裂和構(gòu)造分布密切相關(guān)。對于相干圖的解釋可分為兩個級別：相干值低，延伸較長呈條帶狀分布，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)低值帶沿斷裂帶分布，吻合較好(圖4)。
 
3.2.4 MVE應(yīng)力分析
    3D Move軟件進行裂縫預(yù)測是基于一種地質(zhì)成因的方法。它通過對地層的構(gòu)造發(fā)育歷史進行反演和正演，計算每期構(gòu)造運動對地層產(chǎn)生的應(yīng)變量；同時也能對解釋方案進行檢驗。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項參數(shù)，對裂縫發(fā)育的相對富集帶及主要發(fā)育方向進行預(yù)測[5～6]。
    根據(jù)區(qū)塊的構(gòu)造發(fā)育史，營城組火成巖天然裂縫的主要形成時期為晚侏羅世沉積期以及白堊紀(jì)青山口組-姚家組沉積時期，對現(xiàn)今裂縫開啟性以及裂縫發(fā)育規(guī)模起決定作用的時期是青山口組-姚家組拉張應(yīng)力場沉積時期。依據(jù)構(gòu)造發(fā)育歷程，通過統(tǒng)計XMAC測井解釋，在營城組內(nèi)四期火成巖頂面構(gòu)造分析基礎(chǔ)上，作出了上述4個構(gòu)造層頂面地層應(yīng)變量及裂縫開啟度分布圖(圖5)。營城組火山巖以北西向和近南北向的兩組裂縫最為發(fā)育，裂縫密度較大且開啟性好，這與區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育的特點相吻合，說明了斷裂對裂縫發(fā)育及分布的控制作用比較大。單井在預(yù)測圖上統(tǒng)計預(yù)測的符合率達到94%，可見該方法在本區(qū)是有效的。
 
4 結(jié)論與建議
    1) 通過多種方法對火山巖裂縫進行研究，認(rèn)為巖心觀察技術(shù)及測井裂縫研究技術(shù)能夠?qū)α芽p進行定量研究。對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)測和地震屬性儲層裂縫預(yù)測，均可對裂縫發(fā)育的宏觀展布規(guī)律進行預(yù)測。為了準(zhǔn)確且全面地認(rèn)識裂縫的發(fā)育情況，需要運用多種方法綜合分析研究區(qū)內(nèi)儲層裂縫的展布規(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)育方向為近東西向。裂縫密度較大且開啟性好，與區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育的特點吻合。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) 從儲層分類方面分析，認(rèn)為I和Ⅱ類儲層以氣孔為主，裂縫不發(fā)育；Ⅲ類致密儲層段氣孔不發(fā)育，裂縫比較發(fā)育。從火山巖的不同層段分析，認(rèn)為裂縫沿斷裂帶附近發(fā)育，主要發(fā)育層段在營三段的上部。
參考文獻
[1] 章風(fēng)奇，宋吉水，沈忠悅，等.松遼盆地北部深層火山巖剩磁特征與裂縫定向研究[J].地球物理學(xué)報，2007，50(4)：1167-1173.
[2] 舒萍，曲延明，王國軍，等.松遼盆地火山巖儲層裂縫地質(zhì)特征與地球物理識別[J].吉林大學(xué)學(xué)報：地球科學(xué)版，2007，37(4)：726-733.
[3] 孫加華，肖洪偉，么忠文，等.聲電成像測井技術(shù)在儲層裂縫識別中的應(yīng)用[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2006，25(3)：100-102.
[4] 王玉華.電成像測井在大慶火成巖儲層解釋中的應(yīng)用[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2008，27(6)：128-130.
[5] 方晨，曾利剛，由成才，等.裂縫綜合預(yù)測方法及應(yīng)用研究[J].天然氣工業(yè)，2007，27(增刊A)：443-445.
[6] 劉之的，劉紅歧，代詩華，等.火山巖裂縫測井定量識別方法[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2008，27(5)：132-134.
 
(本文作者：薛濤1，2 劉英憲3 楊秀芳2 劉繼瑩2 1.內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室 南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院；2.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院；3.中海石油有限公司天津分公司)