安達(dá)凹陷深部火山巖氣藏控制因素及勘探方法

肖利梅

（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，黑龍江 大慶 163712）

1 區(qū)域概況

安達(dá)凹陷位于松遼盆地徐家圍子斷陷北部（見(jiàn)圖1），整體為一向斜，東部為西傾斜坡區(qū)，其下伏沙河子組地層烴源巖厚度大，有機(jī)質(zhì)豐度高，達(dá)高成熟—過(guò)成熟，具有較好的成藏物質(zhì)基礎(chǔ)［1-2］。營(yíng)城組頂面構(gòu)造格局為南北向的凹陷帶，西側(cè)為古中央隆起帶，中部為安達(dá)向斜，東側(cè)為斜坡區(qū)，西北部為一個(gè)寬緩的鼻狀構(gòu)造［3］，勘探面積950 km2。斷陷期地層發(fā)育較全，自下而上主要發(fā)育火石嶺組、沙河子組、營(yíng)城組地層。營(yíng)城組以營(yíng)三段地層為主，地層厚度70～700 m，頂面埋深2 500～3 100 m。凹陷主體營(yíng)三段火山巖連續(xù)分布，爆發(fā)相、溢流相火山巖內(nèi)儲(chǔ)層均較發(fā)育，整體成藏條件有利。2013年以前，由于對(duì)氣藏形成的主控因素和分布規(guī)律認(rèn)識(shí)不清楚，火山巖氣藏勘探以凹陷西部營(yíng)城組頂面爆發(fā)相火山巖為主要目標(biāo)。為充分發(fā)掘安達(dá)凹陷火山巖氣藏勘探潛力，本文依據(jù)火山巖氣藏勘探理論，結(jié)合探井測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，分析了氣藏形成的控制因素，同時(shí)運(yùn)用水平井技術(shù)，以促進(jìn)安達(dá)凹陷不同相帶火山巖氣藏勘探取得新進(jìn)展。

圖1 松遼盆地北部深層區(qū)域構(gòu)造分區(qū)

2 安達(dá)凹陷火山巖分布特征

利用相干體和地震反射特征分析技術(shù)，以火山巖噴發(fā)模式為指導(dǎo)，對(duì)火山機(jī)構(gòu)和相帶的展布進(jìn)行了預(yù)測(cè)［3-4］。從預(yù)測(cè)結(jié)果分析得出，與基底斷裂溝通的次級(jí)斷裂帶控制了安達(dá)地區(qū)營(yíng)城組火山巖的分布，火山機(jī)構(gòu)受2組斷裂帶控制，火山活動(dòng)西部強(qiáng)，在凹陷東部明顯較弱。

從現(xiàn)今厚度看，火山巖沉積最厚處主要沿西側(cè)的一系列火山機(jī)構(gòu)發(fā)育，向側(cè)翼減薄，整體上西部厚、向東部逐漸減薄，火山活動(dòng)具有西強(qiáng)東弱的特征。西部火山規(guī)模大，火山口數(shù)量多，厚度大，火山巖分布與徐西斷裂密切相關(guān)，火山巖噴發(fā)面積大，分布范圍廣，以火山口、近山火口多種相帶疊合區(qū)為主，火山巖在中央深斷陷帶厚度最大。東部火山巖相平面分布受徐東斷裂帶控制，火山噴發(fā)規(guī)模相對(duì)較小，以大面積溢流相火山巖分布為主，近火山口爆發(fā)相分布受到局限，厚度相對(duì)較小。遠(yuǎn)火山口及火山沉積相區(qū)分布在凹陷東西兩側(cè)及北部［5-6］（見(jiàn)圖 2）。

安達(dá)凹陷中西部火山巖厚度大（500 m左右）、爆發(fā)相特征明顯，在地震常規(guī)剖面上多表現(xiàn)為丘狀或透鏡狀反射、中—弱振幅、雜亂反射、弱相干等特征；東部火山巖厚度200 m左右，以大面積中基性火山巖為主連續(xù)分布，在地震常規(guī)剖面上主要表現(xiàn)為板狀、中—強(qiáng)振幅、較連續(xù)—連續(xù)、強(qiáng)相干等特征（見(jiàn)圖3）。中基性火山巖噴發(fā)模式?jīng)Q定了位于火山口爆發(fā)相的火山機(jī)構(gòu)物性較好，但規(guī)模相對(duì)較小，呈點(diǎn)狀分布；溢流相厚度薄、物性較差，卻全區(qū)大面積分布，儲(chǔ)層錯(cuò)疊連片。

圖2 安達(dá)凹陷營(yíng)城組火山巖相區(qū)分布

圖3 安達(dá)凹陷東西向地震剖面

3 火山巖氣藏成藏主控因素分析

國(guó)內(nèi)外火山巖氣藏的勘探實(shí)踐證實(shí)，烴源巖、儲(chǔ)集層和斷裂共同控制火山巖氣藏的分布。烴源巖、火山巖都發(fā)育且配置關(guān)系良好，并具有一定構(gòu)造背景的區(qū)帶為油氣成藏有利區(qū)［7-10］。通過(guò)烴源巖、構(gòu)造以及火山噴發(fā)間歇期不整合面、儲(chǔ)集層4個(gè)方面綜合研究，探討松遼盆地北部安達(dá)凹陷白堊系營(yíng)城組火山巖氣藏成藏主控因素，通過(guò)對(duì)氣藏富集規(guī)律的認(rèn)識(shí)指導(dǎo)勘探。

3.1 成熟烴源巖

通過(guò)對(duì)松遼盆地深層天然氣藏統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，沙河子組是深層氣藏形成的主力烴源巖［9］。安達(dá)凹陷內(nèi)共有17口井鉆遇沙河子組暗色泥巖，厚度分布在17.0～392.5 m，平均148.4 m。有6口井鉆遇煤層，厚度分布在 1.0～105.0 m，平均 20.0 m。

SS2井揭示沙河子組濱淺湖、沼澤相暗色泥巖厚度達(dá)189.0 m。DS1井沙河子組暗色泥巖厚337.5 m，3層煤線厚4.5 m。凹陷內(nèi)沙河子組地層厚度200～2 300 m，有效烴源巖分布面積688 km2，全部被上部營(yíng)城組950 km2火山巖儲(chǔ)層垂向覆蓋。有效烴源巖一般厚度300～600 m，越靠近凹陷內(nèi)部厚度越大。在有效烴源巖分布范圍內(nèi)，有儲(chǔ)層就能形成氣藏。

火山巖氣藏獲得工業(yè)氣流的井90%分布在有效烴源巖厚度大于100 m的范圍。通過(guò)數(shù)據(jù)分析對(duì)比，越靠近凹陷內(nèi)部，總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與鏡質(zhì)體反射率值Ro越高，烴源巖品質(zhì)越好。干酪根類(lèi)型以Ⅲ型為主，有機(jī)質(zhì)豐度均達(dá)到中等—好標(biāo)準(zhǔn)，斷陷期地層埋藏深度大于3 000 m，烴源巖達(dá)到高成熟或過(guò)成熟（Ro值1.71%～2.43%）大量生氣階段（見(jiàn)表1），具有較強(qiáng)的生烴潛力?；鹕綆r圈閉形成早于大量排烴期。安達(dá)凹陷主體生氣量為1.9×1012m3，有豐富的油源作為形成火山巖氣藏的物質(zhì)基礎(chǔ)。

表1 安達(dá)凹陷沙河子組烴源巖地化分析指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

3.2 構(gòu)造高部位

當(dāng)火山巖體處于繼承性發(fā)育的構(gòu)造高點(diǎn)時(shí)，儲(chǔ)層物性一般都比較好。構(gòu)造高點(diǎn)也是油氣運(yùn)移的最優(yōu)指向部位，為油氣聚集的有利地帶。營(yíng)城組沉積時(shí)期，西太平洋板塊由斜向俯沖逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎蚋_，徐家圍子斷陷處于擠壓應(yīng)力環(huán)境，凹陷內(nèi)地層受到局部擠壓作用，形成局部擠壓構(gòu)造高部位［10-13］。獲得工業(yè)氣流的14口井中，有8口井位于鼻狀構(gòu)造、局部低隆起構(gòu)造上，如 DS3，DSx5，DS12，DS2 井等。

3.3 火山噴發(fā)間歇期不整合面

火山噴發(fā)間歇期不整合面往往是風(fēng)化作用剝蝕面。風(fēng)化剝蝕作用形成的后生儲(chǔ)集空間是良好的儲(chǔ)集體［14］?；鹕綆r中原生氣孔發(fā)育，又經(jīng)風(fēng)化剝蝕改善了儲(chǔ)集性能。分析安達(dá)凹陷營(yíng)城組各期次火山巖孔隙度與距期次頂面距離的關(guān)系（見(jiàn)圖4）發(fā)現(xiàn)，巖心分析孔隙度大于10%的火山巖儲(chǔ)層主要位于距離火山巖期次頂面150 m以內(nèi)范圍，距離火山巖期次頂面距離大于150 m的火山巖儲(chǔ)層巖心分析孔隙度相對(duì)較低；同時(shí)，侵蝕不整合面還是油氣運(yùn)移通道，利于形成不整合面之下的火成巖體上傾圈閉油氣藏。已鉆井產(chǎn)能測(cè)試和測(cè)井綜合解釋揭示，60%以上的氣層分布在火山噴發(fā)期次的頂部。

圖4 距期次頂面距離與各期次火山巖孔隙度的關(guān)系

3.4 不同火山巖相帶儲(chǔ)層的差異

根據(jù)火山巖巖性劃分的巖相，尤其是亞相，能準(zhǔn)確刻畫(huà)出儲(chǔ)層物性變化［15-19］。安達(dá)凹陷西部以大面積爆發(fā)相火山巖為主，多期疊合。已鉆探井揭示，安達(dá)凹陷內(nèi)的爆發(fā)相火山巖儲(chǔ)層發(fā)育大量原生孔隙和裂縫；儲(chǔ)層厚度較大，一般在40～120 m，最厚360 m，儲(chǔ)地比為44.85%；火山巖以玄武質(zhì)角礫巖、玄武巖、安山質(zhì)角礫巖等為主。薄片分析顯示，孔隙類(lèi)型主要有原生氣孔、晶粒間孔、角礫間孔、裂縫等。儲(chǔ)層巖心分析孔隙度分布在0.7%～20.1%，平均11.5%（見(jiàn)圖5a），滲透率主要分布在（0.001～2.012）×10-3μm2，平均 0.340×10-3μm2，為高孔低滲儲(chǔ)層，儲(chǔ)層物性較好，產(chǎn)能高?；鹕綆r儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，橫向變化快，錯(cuò)疊連片但連通性較差，含氣性好，儲(chǔ)集物性一般都比較好，一般上氣下水（見(jiàn)圖6）。 氣藏面積一般為 3～10 km2，厚度一般為 50～300 m，平均149 m。天然氣分布受局部構(gòu)造控制明顯，構(gòu)造高部位氣藏更發(fā)育，厚度大，但沒(méi)有統(tǒng)一的氣水界面，主要為巖性-構(gòu)造氣藏。

安達(dá)凹陷東部火山巖主要為溢流相，巖性以玄武巖、安山巖、粗面巖、粗安巖等為主，平面分布規(guī)模大，厚度較小。薄片分析顯示，孔隙類(lèi)型主要為原生氣孔、巖屑角礫內(nèi)溶蝕孔、長(zhǎng)石晶屑內(nèi)溶蝕孔、基質(zhì)內(nèi)溶孔、裂縫等。儲(chǔ)層厚度一般為20～70 m，最厚90 m，儲(chǔ)地比為30.69%。巖心分析孔隙度分布在2.5%～11.0%，平均為 6.9%（見(jiàn)圖 5b），滲透率主要分布在（0.009～1.268）×10-3μm2，平均為 0.068×10-3μm2，為中孔、低滲儲(chǔ)層。 儲(chǔ)層分布連續(xù)、穩(wěn)定，但連通性差，孔滲條件相對(duì)較差，儲(chǔ)層物性相對(duì)較差，產(chǎn)能偏低。氣藏主要控制因素為火山巖儲(chǔ)層和烴源巖厚度。氣藏面積一般5～30 km2，儲(chǔ)層厚度一般20～100 m，平均厚度42 m。氣藏?zé)o明顯邊界，以儲(chǔ)層物性標(biāo)準(zhǔn)為界。構(gòu)造對(duì)天然氣分布沒(méi)有明顯的控制作用，構(gòu)造低部位也能發(fā)育多層的氣藏，主要為巖性氣藏（見(jiàn)圖6）。

圖5 安達(dá)凹陷東、西部營(yíng)城組火山巖孔隙度分布

圖6 安達(dá)凹陷營(yíng)城組東西向典型氣藏剖面

4 安達(dá)凹陷勘探方法

由于安達(dá)凹陷東、西部火山機(jī)構(gòu)類(lèi)型和火山巖相的不同，氣藏特征存在明顯差別，決定其勘探方式也截然不同。

凹陷西部以近火山口爆發(fā)相火山巖為主，儲(chǔ)層物性較好，單個(gè)氣藏厚度大，產(chǎn)能高。目前鉆探且已試氣的井有6口，壓裂后日產(chǎn)氣量41 044～202 190 m3，均獲得工業(yè)氣流。因此，安達(dá)凹陷西部火山巖氣藏勘探以尋找不同期次構(gòu)造相對(duì)高部位、物性較好的爆發(fā)相火山巖目標(biāo)為主。

凹陷東部爆發(fā)相火山巖零星發(fā)育，以遠(yuǎn)火山口多層疊置大面積分布的薄層溢流相火山巖儲(chǔ)層為主。氣藏較致密，但分布面積大。針對(duì)溢流相火山巖儲(chǔ)層鉆探且已試氣的井有5口，壓裂后日產(chǎn)氣量低于30 000 m3，均為低產(chǎn)井（見(jiàn)表2）。提高溢流相火山巖氣藏產(chǎn)能是實(shí)現(xiàn)安達(dá)凹陷東部火山巖氣藏效益勘探的關(guān)鍵。鉆探實(shí)踐證明，東部遠(yuǎn)火山口溢流相氣藏，儲(chǔ)層低孔低滲，直井鉆探僅能獲得低產(chǎn)，需要先直井求產(chǎn)，氣藏發(fā)現(xiàn)后再采用水平井提產(chǎn)能。

2011年在DS302井，針對(duì)氣測(cè)顯示好、儲(chǔ)層平面展布廣的安山巖段進(jìn)行側(cè)鉆，該井直井壓裂后日產(chǎn)氣12 976 m3，僅獲得低產(chǎn)氣流。側(cè)鉆井DSCP302井對(duì)水平裸眼井段實(shí)施分5級(jí)壓裂，日產(chǎn)氣54 545 m3，是直井產(chǎn)量的4倍；DSCP302側(cè)鉆水平井為大面積溢流相儲(chǔ)層效益勘探尋找到了成功的辦法。由此總結(jié)出，在安達(dá)凹陷東部遠(yuǎn)火山口溢流相火山巖，氣藏的勘探方法為，通過(guò)已鉆井揭示儲(chǔ)層進(jìn)行連井對(duì)比分析，結(jié)合儲(chǔ)層反演預(yù)測(cè)技術(shù)，在預(yù)測(cè)儲(chǔ)層發(fā)育有利區(qū)以直井鉆探發(fā)現(xiàn)氣層，再在氣測(cè)顯示好、儲(chǔ)層平面分布面積較大的氣層進(jìn)行開(kāi)窗側(cè)鉆水平井，以提高產(chǎn)量。

綜上所述，根據(jù)安達(dá)凹陷氣藏形成的主控因素和勘探實(shí)踐，火山巖爆發(fā)相應(yīng)采用直井鉆探，溢流相應(yīng)采用先直井求產(chǎn)、油藏發(fā)現(xiàn)后再利用水平井提高產(chǎn)能的“相定井型，先直后平”的效益勘探方法。

表2 安達(dá)凹陷東、西部井產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)

5 結(jié)論

1）與基底斷裂溝通的次級(jí)斷裂帶控制了安達(dá)凹陷營(yíng)城組火山巖的分布，凹陷西部以厚層爆發(fā)相為主，東部以相對(duì)較薄的溢流相火山巖為主。

2）下伏沙河子組地層為營(yíng)城組火山巖氣藏提供豐富的油源，構(gòu)造高部位為油氣運(yùn)聚指向區(qū)，火山噴發(fā)間歇期不整合面提供油氣運(yùn)移通道。

3）火山機(jī)構(gòu)類(lèi)型和相帶決定氣藏類(lèi)型。凹陷西部主要為以爆發(fā)相火山巖為主的構(gòu)造-巖性氣藏，凹陷東部主要為以溢流相火山巖為主的巖性氣藏。

4）實(shí)際勘探表明：凹陷西部爆發(fā)相火山巖儲(chǔ)層采用直井方式鉆探各期次火山巖構(gòu)造相對(duì)高部位，并獲工業(yè)氣流；凹陷東部遠(yuǎn)火山口溢流相儲(chǔ)層采用“相定井型，先直后平”的方式，是該類(lèi)氣藏高效開(kāi)發(fā)的成功勘探方法。

［1］付廣，臧鳳智.徐深大氣田形成的有利地質(zhì)條件［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版，2011，41（1）：14-18.

［2］吳杰.松遼盆地北部徐家圍子斷陷區(qū)深層烴源巖厚度預(yù)測(cè)及分布特征［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2010，36（14）：89-92.

［3］張?jiān)撸悩?shù)民，張爾華，等.徐家圍子斷陷構(gòu)造地質(zhì)特征研究新進(jìn)展［J］.巖石學(xué)報(bào)，2010，26（1）：142-148.

［4］陳憲保，韓信，盧異，等.歧口凹陷形成控制因素與演化特征［J］.斷塊油氣田，2013，20（5）：560-561.

［5］戴世立，姜傳金，張?jiān)?，?徐家圍子斷陷安達(dá)地區(qū)火山巖有效儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法［J］.地質(zhì)科技情報(bào)，2012，31（2）：67-70.

［6］林世國(guó)，趙澤輝，徐淑娟，等.松遼盆地深層火山巖氣藏富集規(guī)律與勘探前景［J］.新疆石油地質(zhì)，2013，34（2）：175-178.

［7］蔡周榮，夏斌，郭峰，等.松遼盆地北部徐家圍子斷陷營(yíng)城組火山巖受控機(jī)制分析［J］.石油學(xué)報(bào)，2010，31（6）：941-944.

［8］付廣，胡明，韓瑩.斷裂對(duì)斷陷盆地火山巖天然氣的成藏與控制作用：以松遼盆地徐家圍子斷陷為例［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版，2012，42（1）：1-7.

［9］朱映康.徐家圍子斷陷火山巖氣藏成藏機(jī)制及有利區(qū)預(yù)測(cè)［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版，2011，41（增刊 1）：69-76.

［10］陳歡慶，胡永樂(lè)，趙應(yīng)成，等.火山巖儲(chǔ)層地質(zhì)研究進(jìn)展［J］.斷塊油氣田，2012，19（1）：75-77.

［11］羅霞，孫粉錦，邵明禮，等.松遼盆地深層煤型氣與氣源巖地球化學(xué)特征［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)，2009，36（3）：339-346.

［12］馮子輝，印長(zhǎng)海，齊景順.大型火山巖氣田成藏控制因素研究：以松遼盆地慶深氣田為例［J］.巖石學(xué)報(bào)，2010，26（1）：21-33.

［13］馮志強(qiáng)，王玉華，雷茂盛，等.松遼盆地深層火山巖氣藏勘探技術(shù)與進(jìn)展［J］.天然氣工業(yè)，2007，27（8）：9-14.

［14］李啟濤.惠民凹陷商河地區(qū)沙一段火山巖儲(chǔ)層成因及分布［J］.斷塊油氣田，2012，19（1）：80-82.

［15］陳歡慶，胡永樂(lè)，冉啟全，等.徐東地區(qū)營(yíng)城組一段火山巖儲(chǔ)層微觀非均質(zhì)性特征［J］.斷塊油氣田，2011，18（1）：9-14.

［16］王英偉，潘保芝，王滿，等.長(zhǎng)嶺地區(qū)營(yíng)城組火山巖儲(chǔ)層參數(shù)分布規(guī)律［J］.斷塊油氣田，2010，17（2）：134-137.

［17］高斌，王偉鋒，衛(wèi)平生，等.三種典型火山巖儲(chǔ)層的特征和綜合預(yù)測(cè)研究［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2013，35（2）：207-212.

［18］王盛鵬，林潼，孫平，等.兩種不同沉積環(huán)境下火山巖儲(chǔ)層成巖作用研究［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2012，34（2）：145-152.

［19］王德喜，陸建林.長(zhǎng)嶺斷陷東部地區(qū)火山巖形成的構(gòu)造控制作用研究［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2010，32（2）：115-119.