屈洋（中石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712）

火山巖作為油氣勘探的新領(lǐng)域，已引起勘探家和地質(zhì)學(xué)家的廣泛關(guān)注［1］。自1887年在美國加利福尼亞州的圣華金盆地首次發(fā)現(xiàn)火山巖油氣藏以來，全球100多個國家或地區(qū)發(fā)現(xiàn)了160多個火山巖油氣藏［2］，分布在中新生界，尤其以侏羅系、白堊系、古近系、新近系所占比例較大，其中火山巖油氣總計超過50%產(chǎn)于中基性火山巖儲層［3］。但針對火山巖氣藏的相關(guān)文獻較少，整體研究水平低，相關(guān)開發(fā)技術(shù)研究僅能滿足生產(chǎn)需求，未進行系統(tǒng)研究形成理論，沒有可借鑒的開發(fā)經(jīng)驗。

2002年以來，松遼盆地徐家圍子斷陷的深層天然氣勘探取得重大突破［4］，火山巖儲層成為深層氣勘探的主要目標。通過“十一五”科技攻關(guān)，深層天然氣已建產(chǎn)能14×108m3，初步形成了一套較完善的酸性火山巖開發(fā)理論及配套技術(shù)。目前，仍有1040×108m3（火山巖占80%）的“低品位、低效益、低產(chǎn)量”儲量未開發(fā)，如何對“三低”火山巖儲量進行有效開發(fā)是實現(xiàn)大慶天然氣上產(chǎn)目標的關(guān)鍵。未開發(fā)儲量中酸性火山巖儲量約500×108m3，應(yīng)用已有研究成果將陸續(xù)投入開發(fā)；中基性火山巖儲量近300×108m3，主要分布在安達凹陷汪深1區(qū)塊［5］，其有效開發(fā)技術(shù)還處于研究階段。與酸性火山巖相比，中基性火山巖儲層物性差、氣井產(chǎn)量低、井控動態(tài)儲量小、開發(fā)效益較差、有效開發(fā)難度大。因此，尋找有利儲層發(fā)育區(qū)成為中基性火山巖氣藏開發(fā)的主要研究目標，加強中基性火山巖儲集空間特征及滲流機理的研究可為有利儲層預(yù)測、氣藏評價和井位部署提供必要的依據(jù)。

筆者在鑄體薄片、掃描電鏡觀察的基礎(chǔ)上，結(jié)合常規(guī)與恒速壓汞、核磁共振、CT等試驗資料，進行中基性火山巖儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征的精細表征，并根據(jù)毛細管壓力形態(tài)特征對儲層進行分類，分析儲層滲流特征，歸納不同孔隙結(jié)構(gòu)的儲層與產(chǎn)能關(guān)系，針對問題提出進一步的開發(fā)建議。

1 地質(zhì)概況

汪深1區(qū)塊位于松遼盆地北部深層構(gòu)造單元東南斷陷區(qū)徐家圍子斷陷安達次洼和汪家屯－宋站低隆起上，主產(chǎn)層為下白堊統(tǒng)營城組三段火山巖儲層，由酸性噴發(fā)巖和中基性噴發(fā)巖上下疊置構(gòu)成［6］，分為3個相帶、5種巖相及15種亞相，火山巖巖性共有8大類17種［7，8］。中基性火山巖主要集中在安達次洼內(nèi)，巖性可分為火山熔巖和火山碎屑巖2大類［9］：火山熔巖中以玄武巖最發(fā)育占46.8%（體積分數(shù)），其次為粗面巖占18.4%（體積分數(shù)）和安山巖占15.6%（體積分數(shù)）；火山碎屑巖主要為安山質(zhì)火山角礫巖。物性分析及試氣結(jié)果表明：有利儲層巖性為安山質(zhì)火山角礫巖和粗面巖?；鹕綆r相分布以溢流相為主，火山通道相和爆發(fā)相僅在火山口處局部發(fā)育，侵出相少見。有利儲層發(fā)育于火山通道相的火山頸亞相和隱爆角礫巖亞相、爆發(fā)相的熱碎屑流亞相、溢流相上部亞相［10］。

2 儲集空間特征

2.1 物性特征

通過5口取心井45個全直徑樣品的巖心物性統(tǒng)計分析，中基性火山巖孔隙度主要分布于3.0%～10.0%（平均6.9%），滲透率主要分布于0.01～10.00mD（平均2.12mD）。中基性火山巖級差變化大，分布1～16800（平均2813.8）；突進系數(shù)為0.07～36.81（平均5.91）；變異系數(shù)為0.42～1.16（平均0.98），屬于嚴重非均質(zhì)。綜合認為，區(qū)內(nèi)中基性火山巖氣藏屬于低孔、低滲儲層。統(tǒng)計分析不同巖性的物性差異（圖1），結(jié)果表明：安山質(zhì)火山角礫巖最好，平均孔隙度為17.3%，平均滲透率為0.51mD；粗面巖次之，平均孔隙度為10.1%，平均滲透率為0.1mD；玄武巖及安山質(zhì)玄武巖最差。

圖1 不同巖性的孔隙度及滲透率統(tǒng)計柱狀圖

2.2 儲集空間類型及影響因素

松遼盆地中基性火山巖儲集空間按形成階段分為原生和次生2大類，前者形成的時間截止于火山巖固化成巖階段，后者形成于成巖之后，二者依據(jù)其成因及特征細分為15種［11，12］。中基性火山巖儲層具有裂縫和孔隙雙重介質(zhì)的特征，儲集類型以裂縫－孔隙型和孔隙型為主。通過多井的巖心觀察、鑄體薄片、掃描電鏡等資料分析，研究區(qū)儲集空間以氣孔、溶孔、微裂縫、構(gòu)造縫為主（圖2）。

圖2 中基性火山巖典型儲集空間類型

其中原生孔隙以氣孔最發(fā)育，是熔漿溢出地表后內(nèi)部揮發(fā)組分溢出后留下的孔隙空間，是區(qū)內(nèi)火山熔巖（玄武巖）的主要儲集空間類型，孔徑大小不等（0.1～2mm）（圖2（a））；次生孔隙以溶孔最為發(fā)育，由巖石在成巖階段和成巖后的溶解作用形成，常見粒內(nèi)溶孔、基質(zhì)溶孔，孔徑在0.01～0.05mm不等（圖2（b）～（d））；次生縫以構(gòu)造縫為主，為巖石形成后在構(gòu)造應(yīng)力作用下形成的縫隙，多具方向性，成組出現(xiàn)，延伸較遠，切割較深，自身儲集空間不大，但可將其他孔隙連通起來，常成為火山巖儲層的滲流通道，大大地改善了巖石的儲集性能，縫寬不等（0.01～0.1mm）（圖2（e）、（f））。

影響儲集空間發(fā)育的主要因素有火山噴發(fā)作用、構(gòu)造運動作用和成巖作用。在噴發(fā)作用下中基性火山巖漿通常從火山翼部的裂隙流出，因其黏度低易于流動，且在流動過程中攜帶的氣液上升較快，致使巖漿冷凝收縮后在頂部形成較多氣孔和收縮縫，這也是溢流相的上部亞相為有利儲層發(fā)育區(qū)的原因之一；構(gòu)造運動作用導(dǎo)致了構(gòu)造裂縫的形成，是改善火山巖儲集性能的重要作用之一，同時也是油氣運移、聚集的重要通道，研究區(qū)構(gòu)造縫以高角度縫最多，所占比例達到67%，其次是直立縫，低角度和水平縫少見；成巖作用中的溶解作用及風(fēng)化作用對儲集空間形成起建設(shè)作用，而壓溶作用、熔漿膠結(jié)作用和充填作用對儲層破壞程度最大，降低儲集性能及連通性［13，14］。

3 儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征及分類

孔隙結(jié)構(gòu)是影響并決定儲層微觀孔喉內(nèi)流體流動和油氣運移的重要地質(zhì)條件，通過研究區(qū)25個儲層樣品的恒速壓汞、核磁共振、CT試驗分析，中基性火山巖在孔隙結(jié)構(gòu)特征上具有孔喉小、分選差、連通性差、排驅(qū)壓力高、最大進汞飽和度低的特點，按其特征參數(shù)分為4類（圖3）：Ⅰ類（粗態(tài)）、Ⅱ類（偏粗態(tài)）、Ⅲ類（偏細態(tài)）、Ⅳ類（細態(tài)）。

Ⅰ、Ⅱ類孔隙結(jié)構(gòu)百分比不超過10%，毛細管壓力曲線形態(tài)表現(xiàn)為排驅(qū)壓力?。?.52～1.55MPa）、汞飽和度中值壓力低、最大汞飽和度高（90.50%～96.25%）、歪度粗、分選較好、孔喉均發(fā)育（表1）。

圖3 研究區(qū)典型毛細管壓力曲線

表1 孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)統(tǒng)計

恒速壓汞上（圖4（a）、（b））表現(xiàn)為孔喉發(fā)育好、孔喉半徑比大、分布寬、含水飽和度低。核磁共振上可動流體飽和度高（75.4%～78.5%），橫向弛豫時間τ2截止值低（3.8～5.5ms）。CT圖像上（圖5（a））氣孔、溶洞、裂縫較發(fā)育，連通性好。Ⅰ類、Ⅱ類儲層物性較好，平均孔隙度為12.18%～17.00%，平均滲透率為0.41～0.61mD，主要發(fā)育在安山質(zhì)火山角礫巖、粗面巖中。

Ⅲ、Ⅳ類孔隙結(jié)構(gòu)百分比達90%以上，毛細管壓力曲線形態(tài)表現(xiàn)為排驅(qū)壓力大（8.78～20.29 MPa）、汞飽和度中值壓力高、最大汞飽和度低（26.05%～76.95%）、歪度細、分選較差。恒速壓汞上（圖4（c）、（d））表現(xiàn)為孔喉發(fā)育差、孔喉半徑比小、分布窄、含水飽和度高。核磁共振上可動流體飽和度低（18.2%～35.3%），τ2截止值偏高（34.6～49.9ms）。CT圖像上（圖5（b））氣孔、溶洞發(fā)育差，裂縫不發(fā)育，連通性差。Ⅲ類、Ⅳ類儲層物性較差，平均孔隙度為4.47%～6.60%，平均滲透率為0.06～0.09mD，主要發(fā)育在安山巖、安山質(zhì)玄武巖及玄武巖中。

圖4 恒速壓汞試驗孔喉關(guān)系

圖5 三維CT掃描圖像

4 氣水滲流特征

儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征控制著氣水滲流特征，影響著氣井的生產(chǎn)能力。在氣驅(qū)水相對滲透率測定試驗中，中基性火山巖儲層的可流動氣飽和度區(qū)間為17.03%～67.31%，束縛水飽和度為32.69%～52.46%，且大于45%的占69.20%，表明其儲層為親水巖石，呈兩相流特征，孔隙度小、孔隙結(jié)構(gòu)差、空氣滲透率低、束縛水飽和度高、兩相滲流范圍小、氣驅(qū)水效率低。

利用核磁共振試驗分析儲層基質(zhì)是否具有可動流體是評價儲層基質(zhì)有效性的一種實用方法，根據(jù)巖石中各種孔喉的弛豫時間所表現(xiàn)出的譜峰特征來判斷孔喉特點。一般來說，在τ2譜上，短的弛豫時間代表細小的孔喉，以束縛流體體積為主；相對長的弛豫時間代表較大的孔喉，以可動流體體積為主。中基性火山巖在核磁共振譜中具有明顯的雙峰特征（圖6），第1峰為束縛部分，基本不可動；第2峰為可動部分，為較大孔隙。由此表明，其儲層非均質(zhì)性嚴重，孔隙存在微孔和相對較大的孔隙，束縛水飽和度高，可達52%～92%，與孔隙度線性關(guān)系差。

圖6 核磁共振譜圖及樣品說明

5 產(chǎn)能分析

區(qū)內(nèi)共有11口井，儲層孔隙結(jié)構(gòu)以Ⅰ、Ⅱ類為主的井僅2口，壓裂前穩(wěn)定產(chǎn)能在4×104m3／d以上或是壓裂后穩(wěn)定產(chǎn)能在10×104m3／d以上，其他井的儲層孔隙結(jié)構(gòu)均為Ⅲ、Ⅳ類，整體物性差、非均質(zhì)性強、裂縫不發(fā)育、單井產(chǎn)能較低、開發(fā)效益較差，見表2。個別井存在自然產(chǎn)能高但產(chǎn)量壓力遞減快或壓后產(chǎn)量高但產(chǎn)量壓力遞減快的現(xiàn)象。

借鑒以往經(jīng)驗，徐深氣田酸性火山巖儲層實施水平井開發(fā)后平均無阻流量是直井的3～4倍，針對Ⅲ、Ⅳ類孔隙結(jié)構(gòu)為主的中基性火山巖儲層，建議實施水平井開發(fā)，并配給大規(guī)?？p網(wǎng)壓裂改造，提高儲層的改造效果，改善儲層滲流條件，進一步提高單井產(chǎn)量和儲量動用程度。

表2 儲層孔隙結(jié)構(gòu)與單井產(chǎn)能關(guān)系

6 結(jié)論

1）綜合分析認為，徐深氣田中基性火山巖氣藏屬于低孔、低滲儲層，儲集空間以氣孔、溶孔、微裂縫、構(gòu)造縫為主，儲集類型為裂縫－孔隙型和孔隙型，火山噴發(fā)作用、構(gòu)造運動作用及成巖作用是影響儲集空間發(fā)育的主要因素。

2）區(qū)內(nèi)儲層孔隙結(jié)構(gòu)差，以Ⅲ類偏細態(tài)型和Ⅳ類細態(tài)型為主，具有孔喉小、分選差、連通性差的特點。儲層速敏性弱，為親水巖石，呈兩相流特征，氣驅(qū)水效率低。

3）儲層孔隙結(jié)構(gòu)以Ⅲ、Ⅳ類為主的單井產(chǎn)能低，建議采用水平井開發(fā)調(diào)整以及完井后的大規(guī)模縫網(wǎng)壓裂改造。

［1］劉嘉麒，孟凡超.火山作用與油氣成藏［J］.天然氣工業(yè)，2009，29（8）：1～4.

［2］宋維海，王璞珺，張興洲，等.松遼盆地中生代火山巖油氣藏特征［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2003，24（1）：12～17.

［3］Schutter S R.Occurrences of hydrocarbon in and around igenous rocks［M］.London：The Geological Socierty of London，2003.

［4］侯啟軍，趙志魁，王立武，等.松遼盆地深層天然氣富集條件的特殊性探討［J］.大慶石油學(xué)院學(xué)報，2009，33（3）：1～5.

［5］單玄龍，高璇，徐漢梁.松遼盆地安達地區(qū)營城組中基性火山巖成藏主控因素［J］.吉林大學(xué)學(xué)報（地球科學(xué)版），2012，42（5）：1348～1357.

［6］Feng Z Q.Volcanic rocks as prolific gas reservoir：a case study from the Qingshen gas field in the Songliao Basin，NE China［J］.Marine and Petroleum Geology，2008，25（11）：416～432.

［7］劉啟，舒萍，李松光，等.松遼盆地北部深層火山巖氣藏綜合描述技術(shù)［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2005，24（3）：21～23.

［8］Wang P J，Hou Q J，Shu P，et al.Facies－controlled volcanic reservoirs of northern Songliao Basin，NE China［J］.Journal of Geo scientific Research in Northeast Asia，2005，8（1）：72～77.

［9］劉萬洙，王璞珺，門廣田，等.松遼盆地北部深層火山巖儲層特征［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2003，24（1）：28～31.

［10］王成，邵紅梅，洪淑新，等.徐家圍子斷陷火山巖儲層次生孔隙分布及意義［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2010，29（5）：1～5.

［11］楊雙玲，劉萬洙，于世泉，等.松遼盆地火山巖儲層儲集空間特征及其成因［J］.吉林大學(xué)學(xué)報（地球科學(xué)版），2007，36（3）：506～507.

［12］黃玉龍，王璞珺，舒萍，等.松遼盆地營城組中基性火山巖儲層特征及成儲機理［J］.巖石學(xué)報，2010，26（1）：82～92.

［13］舒萍，丁日新，紀學(xué)雁.徐深氣田火山巖儲層儲集空間特征及滲流機理［J］.天然氣工業(yè)，2009，29（8）：82～85.

［14］紀學(xué)雁，舒萍，丁日新，等.徐深氣田火山巖儲層儲集空間特征及影響因素分析［J］.石油鉆采工藝，2010，32（S1）：24～27.