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本文作者:李軍1楊光達2方炳鐘2劉兵2李德純2作者單位:1中國礦業大學2中石油遼河油田分公司勘探開發研究院
火成巖勘探配套技術
經過不斷地探索與勘探實踐,逐漸形成了一套較成熟的火成巖油氣藏勘探技術系列,尤其在火成巖巖石學和巖石化學分析、火成巖巖性識別、儲層測井識別、巖相分析、火成巖儲層預測等技術方面有明顯進展。
1火成巖年代學、巖石學、巖石化學研究
火成巖年代學是火成巖分析的基礎,通過同位素的研究,主要包括Rb-Sr、K-Ar、Ar-Ar等法,可以有效地判別不同火成巖體形成時代[9]。火成巖巖石學特征對于解決火成巖分類,研究其巖石學演化、時間與空間分布,搞清成藏控制因素等均具有重要意義。在油田生產中涉及到的巖石化學問題主要有以下幾方面:一是火成巖的化學分類命名,化學分類命名方法很多,目前最簡便、應用最廣的是硅堿法,常用的圖解為硅堿圖、硅堿比例圖、TAS圖等;二是巖石化學特征,通過主量元素、微量元素及稀土元素的分析,來進行火成巖的形成環境及形成機理分析[10],目前已對粗面巖的形成機理進行了探討[11]。東部凹陷火成巖分3大類:熔巖類、脈巖類、火山碎屑巖類。其中熔巖類又包括中性熔巖、基性熔巖。儲層的發育程度與巖性有密切的關系,因此巖性識別是儲層識別評價的基礎。因火成巖巖石礦物的復雜多樣性,準確識別的難度較大,因此如何從巖礦分析入手,加強巖石礦物物理特征研究,是用測井資料準確識別火成巖巖性的有效途徑。
2測井儲層評價技術
火成巖的密度、電阻率以及礦物成分與沉積巖不同,在火成巖中使用的測井方法、測井響應特征和測井評價與沉積巖有所不同。測井方法主要包括自然伽馬、密度測井、聲波測井、電法測井等以及各種綜合方法,特別是測井與地震方法相互結合,更能拓寬火成巖的研究范圍。例如利用測井分析技術,可以識別火成巖的巖性,同時建立火成巖測井上的識別量版;利用測井分析技術可以定量地識別火成巖的物性特征及裂縫的發育程度,尤其近幾年成像測井技術的應用,對火成巖的儲層宏觀規律有了進一步了解。不同的巖性,具有不同的測井響應和曲線特征,綜合這些曲線特征可以有效地將不同類型的火成巖區分開來。因此,通過分析化驗與測井相的綜合分析,使巖石定名更加準確。分析化驗資料結合測井曲線特征識別巖性已經得到了廣泛應用[12]。火成巖儲層屬特殊巖性裂縫-孔隙型儲層,儲層評價是國內外難題,盡管在有關專家的不懈努力下取得了一些成果,并積累了一定經驗,但由于儲層的復雜性及地質狀況、技術發展水平等方面不盡相同,因此在地質認識,勘探開發思路和技術方法上雖然有共同點,但也有各自的特點和差異。
3地震儲層預測技術火
成巖儲集層預測的實踐表明,火成巖的巖石學和測井響應特征及相應的技術系列,是地震儲層預測的基礎。測井信息是火成巖儲層與流體間關系的橋梁。在勘探實踐中,主要結合“巖心相-測井相-地震相”開展火成巖體的地震識別及儲層預測,可以預測火成巖巖性、厚度、物性(主要裂縫)及含油氣性。但由于地震資料品質、巖性、巖相變化快、分析精度較低,盆地沉降-沉積補償間關系不清晰等問題,使該項技術存在一定誤差。同時高品質的地震資料是成功的保障。地震相分析主要用于巖相分析或判別火成巖的形成機制,如噴發或侵入;波阻抗反演主要對火成巖的巖性及分布特征進行宏觀預測。地震屬性預測主要用于巖相分析或油氣檢測,其中平均絕對振幅、弧線長度和能量半衰時梯度3種屬性是較為敏感及實用的屬性[13]。
4火成巖巖相分析技術
通過巖性(巖心觀察及薄片分析)、單井相分析、測井資料和地震資料解釋,在東部凹陷火成巖中識別出爆發空落相、溢流相、基底涌流相、火山碎屑流相、火山泥石流相、次火成巖相、侵出相和火山沉積相等8類火成巖相,這些火成巖相組合成中央、過渡和邊緣3個相帶。中央及過渡相帶,原生氣孔等儲集空間較發育,特別是溢流相中的熔巖流亞相常常位于火山斜坡過渡相帶位置,恰好位于油氣運移的有利位置,可形成多種油氣藏。邊緣相的火山重力流亞相常含有一定數量的泥質,原生孔隙易遭到破壞,也不利于形成次生孔隙,不利于油氣儲集。
5火成巖裂縫預測與綜合評價
火成巖裂縫預測與評價綜合技術是將巖心觀測資料、測井資料和地震資料的分項處理有機地結合在一起,是地質、測井、地震技術的全面應用過程,在實現各技術間相互約束的同時,也包含了各項技術裂縫預測結果的相互比較及印證,地質、測井、地震的裂縫預測結果可以用屬性的概念輸入到3Dmove和3Dstress軟件實現裂縫的可視化,最后結合火成巖圈閉評價的其他系列圖件,實現井位部署。該項技術成功應用于歐利坨子地區的井位部署,但在其他地區應用效果較差。
火成巖油氣藏勘探前景
1坳陷內古近系火成巖
古近系火成巖由于與烴源巖共生,發育多種火成巖儲層類型,并且已發現了多個火成巖體,探明了規模儲量,因而勘探潛力較大。
1)深化古近系主成盆期沙三段油氣藏的勘探
由于東部凹陷歐利坨子-黃沙坨油田的發現而使粗面巖儲層備受關注。粗面巖形成的特殊地質條件,決定其發育程度遠遠不及玄武巖或安山巖。因而其他巖類的勘探顯得尤為重要。如侵入巖油氣藏已在東部凹陷駕掌寺地區和青龍臺地區發現,駕掌寺發育沙一段和沙三段2期輝綠巖。2001年紅16井沙一段輝綠巖重新試油獲工業油氣流(日產油3.5t),黃95井及駕602井、于68井見良好油氣顯示。青龍臺地區發育2期侵入巖,其中沙三中亞段輝綠巖于1999年在龍606井區探明石油地質儲量75×104t,其產狀與地層產狀幾乎一致,連續性差,蚯蚓狀反射,頻率低,追蹤預測巖體面積20km2,該套巖體雖已勘探,仍具一定潛力。沙三上亞段輝綠巖與地層呈30~45°交角,反映了2個截然不同的侵入時期[14]。
2)加強房身泡組及其他層系的勘探
房身泡組時期是玄武巖大規模噴發時期,在西部凹陷、東部凹陷和外圍都見到了零星的出油點,但沒有發現規模油氣儲量。東部凹陷開37井及牛14井等井獲油氣流。沙四段是西部凹陷油頁巖發育有利層系,曙光地區的曙70井在沙四段玄武巖壓裂后日產油7t,烴源巖內的火成巖為有利勘探目標。另外,古近系東營組、沙一段也見到了火成巖油氣藏。如大平房大12-020井東營組玄武巖獲工業油氣流,展示了新層系、新巖性良好的勘探前景。
2中生界火成巖
遼河坳陷內中生界火成巖主要發育于小嶺組地層中,東部凹陷已發現油氣主要位于油燕溝潛山、三界泡潛山和青龍臺3個殘留潛山中,以中-酸性火成巖為主,主要以安山巖為主,其次為玄武巖、流紋巖和凝灰巖。油燕溝潛山榮76井、油38-56井安山巖已獲工業性油氣流,累計生產原油分別為2680、7903t。榮42井等井見油氣顯示。榮50井、油1井在鉆井中發生井漏,說明火成巖具一定的儲集空間,勘探潛力較大。西部凹陷興隆臺地區興213井在中生界獲日產氣80×104m3、油110t的高產工業油氣流。另外,外圍中生代盆地火成巖油氣藏勘探亮點頻現,白10井等井獲工業油氣流,并探明63×104t的石油地質儲量,展示了該區的勘探潛力。
3與火山活動相關的油氣藏
對于火山作用頻繁的沉積盆地來說,火成巖的立體勘探是降低勘探成本的有效方法。廣義的火成巖油氣藏勘探將受到重視。在火成巖勘探的過程中,發現過多個火成巖側向遮擋油氣藏,如歐50井、紅16井等,尤其與火成巖互層的砂巖也有多口井獲高產油氣流。廣義的火成巖勘探包括3個方面:一是火成巖及其伴生的油氣藏,火成巖體附近通常發育眾多的伴生油藏,多目標層系的勘探可降低勘探成本及風險;二是由于火成巖環境與低熟油、或非常規氣藏形成密切相關,增加了其隱蔽油藏的勘探潛力;三是由于遼河裂陷-坳陷雙重結構,深層可能分布大量火成巖體,且巖體物性受埋深影響小,因此,將成為深層重要勘探目標。
火成巖油氣藏勘探面臨的問題
盡管遼河油區火成巖油氣藏的勘探研究工作取得了一定進展,但其油氣儲量所占的比重仍較小,研究程度還需深入,勘探開發中面臨的問題還很多,主要體現在:1)火成巖發育區地震資料品質較差。由于火成巖的屏蔽作用,其下伏地層反射界面不清楚,不僅造成了中深層構造特征認識困難,也造成了地質評價不準和勘探潛力認識不清。如東部凹陷大平房-溝沿地區。2)層位歸屬。由于年代測定誤差較大,因此無法準確或以較小誤差測定火成巖的形成年代,尤其在高度蝕變的情況下。部分地區、部分探井深層所揭露的火成巖體的歸屬有一定爭議,不僅影響火成巖層序地層的研究,同時影響構造演化史分析。3)火成巖巖性、巖相的分類和命名需進一步規范。正確的分類、命名和鑒定,對分析研究火成巖建造具有重要意義。近幾年的研究發現,部分樣品不同單位不同時期的鑒定結果不盡相同,使得研究人員難以判斷。火成巖分類方案必須兼顧油氣勘探的實用性,以及與基礎研究領域的可交流性的雙重需要。4)地震預測技術水平還需加強。目前火成巖油藏的勘探主要由已知推未知,從區域火成巖分布規律及空間展布特征出發,在可能火成巖發育地區結合地震資料來刻畫火成巖體。由于對已知火成巖體的地震上的響應特征總結不夠,往往造成預測的與實際鉆探的結果差異很大。尤其裂縫和巖性預測技術精度不夠,不能有效刻畫裂縫在三維空間的展布。5)火成巖油藏測井評價、裂縫測井識別及定量評價技術有待完善,主要是由測井儀器分辨率低、裂縫測井解釋評價理論存在缺陷等因素造成的。成像測井資料的分辨率與巖心描述的分辨率精度差異大。解決裂縫的測井識別問題需要結合現場資料對測井解釋方法進行深入研究。巖性復雜及儲層非均質性嚴重、孔隙類型的多樣性等造成了儲層測井資料的一次解釋符合率較低。研究探討火成巖巖性、儲層的測井識別及儲層參數的測井評價方法是勘探開發需解決的重要問題。6)火成巖油氣藏成藏機理和分布規律的研究難度較大。通過多學科綜合研究建立和完善火成巖油氣藏的成藏模式,建立正確的、合理的、適合不同階段的成藏模式,搞清不同類型火成巖油氣藏成藏的主控因素,對于深化研究意義重大。
結語
遼河油區火成巖分布受深大斷裂控制呈條帶狀分布,儲層主要為粗面巖、安山巖、火山角礫巖及輝綠巖,厚層火成巖以裂縫-混合孔隙、裂縫-次生孔隙為主要儲集空間;油藏主要發育于中生界和古近系沙三段,除粗面巖油藏外,油藏規模整體偏小,油藏具有與烴源巖共生的火成巖成藏機率高,火成巖物性受埋深影響小、受后期構造改造影響大等特征;成藏的控制因素主要有巖性、巖相、儲集性能和油源、構造條件;初步形成了火成巖巖性識別、地震儲層預測、巖相分析預測技術、儲層測井評價等勘探配套技術系列;火成巖油氣藏還面臨著地震資料攻關、巖體裂縫預測、火成巖成藏機理研究等系列技術難題。總之,遼河油區的火成巖油氣藏勘探方興未艾,隨著技術進步在未來將會全面進入立體勘探階段。