潘 虹，李曉山，金 萍，蔣志斌，顧開放

( 1. 中國石油新疆油田分公司 勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000； 2. 中國石油新疆油田分公司 黑油山有限責任公司，新疆 克拉瑪依 834000 )

0 引言

火山巖巖性多樣，儲層受火山活動影響非均質性極強，具有橫向變化大、縱向多期疊置等特點，有利儲層預測為火山巖油藏開發(fā)的重點，儲層預測的精度和準確性為火山巖油藏有效開發(fā)的難點。利用地震資料預測火山巖儲層，已廣泛應用于火山巖油藏的勘探開發(fā)。李明等[1-3]提出結合地震與地質特征開展火山巖分布規(guī)律研究；劉登明等[4-6]提取地震屬性預測火山巖有利儲層；黃玉等[7]利用地震反演技術在有利儲層預測中取得成效；張爾華等[8]提出均方根振幅、瞬時頻率等地震屬性分析方法預測火山巖巖性及物性；劉凱等[9]結合不同巖性的測井響應特征，利用多種機器學習方法識別和預測火山巖巖性?；鹕綆r油藏研究側重于基于地震資料的有利儲層預測方法，高度依賴于地震資料品質及井控程度，缺乏與火山期次、火山噴發(fā)模式的結合。

準噶爾盆地車排子凸起石炭系火山巖形成時間早，受西北緣多期構造運動影響，火山活動多期疊加，增加火山巖巖性平面、縱向的非均質性。早期對車排子凸起火山巖的研究局限于井控程度相對較高、地震反射相對清晰的風化殼一帶，重點在于風化殼頂部300～500 m的儲層，火山巖油藏大多為整體含油的塊狀油藏[10-13]。鉆探證實，車排子凸起火山巖縱向上具有明顯的火山噴發(fā)旋回規(guī)律，平面巖性組合反映明顯的火山噴發(fā)模式特征。車排子凸起火山巖發(fā)育風化殼及內幕結構，由于火山巖內幕埋深大，地震資料品質較差，內幕刻畫依賴于測井資料單井巖性解釋，對內幕火山巖體空間展布規(guī)律的預測缺乏有效的技術方法。根據巖心、測井、地震等資料，筆者分析巖相、測井相、地震相火山巖體表征多屬性特征，利用三相多屬性火山巖體預測技術精確識別火山巖體，實現火山期次背景下的內幕解剖，為車排子凸起火山巖油藏勘探開發(fā)提供指導。

1 地質概況

車排子凸起位于準噶爾盆地西部隆起帶，為石炭系基底之上發(fā)育的繼承性古隆起，西側靠近扎伊爾山，東側緊鄰沙灣凹陷，沙灣凹陷發(fā)育二疊系風城組和烏爾禾組兩套烴源巖，為石炭系油氣成藏提供優(yōu)越的油源條件。受多期構造擠壓抬升的影響，車排子凸起東側形成紅車斷裂帶，并伴生形成次一級逆沖斷裂，為油氣運移提供重要的油源通道。車排子凸起于海西運動期隆升定型，長期保持正向構造形態(tài)[14-15]，為沙灣凹陷油氣運移的有利指向區(qū)(見圖1(a))。

圖1 車排子凸起構造特征、位置及綜合柱狀圖Fig.1 The structural characteristics, location and stratigraphic histogram of Chepaizi Uplift

受多期構造運動的影響，研究區(qū)地層發(fā)育不全。已知井鉆井揭示，三疊系基本剝蝕殆盡，殘存部分二疊系下烏爾禾組，隨石炭系由東向西逐漸抬升，侏羅系也逐漸超覆減薄至尖滅，導致白堊系以角度不整合覆蓋在石炭系之上。自下而上發(fā)育的地層有石炭系、二疊系下烏爾禾組、侏羅系、白堊系、古近系、新近系，缺失三疊系及大部分二疊系。石炭系在車排子全區(qū)及整個車排子凸起有分布，鉆井揭示最大厚度為2 737 m(未鉆穿)，根據地震資料推測，厚度超過5 000 m[16]。結合電測井曲線及取心資料，石炭系自下而上發(fā)育玄武巖—安山巖和火山角礫巖巖性旋回組合(見圖1(b))。

2 火山巖體識別

2.1 巖相特征

結合取心觀察、薄片鑒定，根據火山噴發(fā)模式及火山物質搬運方式，將研究區(qū)石炭系火山巖巖相劃分為火山通道相、爆發(fā)相、溢流相、火山沉積相4個相，進一步細分為熔巖碎屑亞相、崩落堆積亞相、空落堆積亞相、復式流亞相、含外碎屑亞相5類亞相?；鹕酵ǖ老嘈纬捎诨鹕絿姲l(fā)中后期，位于火山機構中心部位，受冷凝作用影響，固結火山角礫而形成角礫熔巖(見圖2(a))。爆發(fā)相形成于火山噴發(fā)能量最強階段[17]，以發(fā)育火山碎屑巖為主，粒徑大小不等的火山碎屑物在不同環(huán)境形成不同的火山碎屑巖，根據堆積方式可分為崩落堆積亞相和空落堆積亞相。崩落堆積作用于近火山口一帶，火山碎屑由集塊到火山灰同時快速混雜堆積，磨圓分選差，巖性主要為火山角礫巖(見圖2(b))，鏡下可見粒內溶孔、半充填縫(見圖2(c))。空落堆積亞相的火山碎屑物為更細膩的火山灰，經過緩慢沉降在距火山口較遠一帶堆積而形成，主要巖性以凝灰?guī)r為主(見圖2(d))，鏡下可見凝灰質結構，孔縫不發(fā)育(見圖2(e))。溢流相形成于火山噴發(fā)中期，巖漿自地下沿火山通道從火山口向外溢流形成各類熔巖，根據巖石礦物成分分為安山巖和玄武巖，巖心呈塊狀構造，氣孔、微裂縫發(fā)育，鏡下可見原生半充填氣孔、斑晶溶孔，儲集空間相對較發(fā)育(見圖2(f-i))。火山沉積相為火山巖和沉積巖的過渡相[18-20]，在距離火山口較遠相帶沉積，多以火山礫石混雜堆積形成，主要發(fā)育沉凝灰質砂礫巖，巖心可見礫石粒序結構(見圖2(j))，鏡下可見砂礫狀結構，發(fā)育晶間孔、粒內溶孔(見圖2(k))。

圖2 車排子凸起石炭系火山巖巖相特征Fig.2 Characteristics of the Carboniferous volcanic reservoirs of Chepaizi Uplift

2.2 測井相特征

以取心段火山巖相標志標定測井曲線，建立火山巖相測井響應特征?；鹕酵ǖ老嘁园l(fā)育過渡性熔巖為主，主要巖性為角礫熔巖，測井曲線表現為中低電阻率，曲線形態(tài)呈鋸齒狀(見圖3(a))。爆發(fā)相測井曲線形態(tài)總體表現為齒化箱狀外形或漏斗—鐘狀復合形態(tài)，爆發(fā)相內部亞相測井曲線呈現不同特征，崩落堆積亞相主要發(fā)育火山角礫巖，曲線整體呈齒化箱狀外形特征，表現為低自然伽馬、中低電阻率、中低密度的特征(見圖3(b))；空落堆積亞相多見凝灰?guī)r，黏土礦物發(fā)育，表現為高自然伽馬(見圖3(c))。溢流相測井曲線變化幅度相對較小，整體較為平滑，由于巖石相對致密，總體表現為低聲波時差、高密度、低中子和高電阻率的特征[21]，復式流亞相發(fā)育玄武巖和安山巖，其中玄武巖為基性礦物，自然伽馬低，曲線呈弱齒化箱形(見圖3(d))；安山巖以中性礦物為主，自然伽馬和中子相對玄武巖的略高，曲線呈齒化箱形和鐘形特征(見圖3(e))?；鹕匠练e相主要發(fā)育凝灰質砂礫巖，儲層物性相對較好，總體表現為高伽馬、低電阻率、高聲波時差、低密度、高中子，電阻率與自然伽馬呈鏡像特征，曲線以齒化弱幅度箱形為主，局部可見指狀特征(見圖3(f))。

圖3 車排子凸起石炭系火山巖巖相測井相應特征Fig.3 The characters of lithofacies logging response of the Carboniferous volcanic reservoirs of Chepaizi Uplift

2.3 地震相特征

火山噴發(fā)各階段能量的差異造成巖性的多樣性和堆積結構的復雜性，在地震剖面上形成較強的反射振幅，不同火山巖巖性具有不同的反射振幅，測井響應特征也不相同。車排子地區(qū)經歷多期次的火山活動，火山巖縱向上呈疊置關系，火山巖體之間地震反射特征表現為振幅強弱、頻率高低及同相軸的連續(xù)性，巖體界面主要通過同相軸的尖滅、錯斷或能量突變表征[22]。以單井巖相分析為基礎，以火山巖相主要巖性為標志，利用單井精細標定，采用地震“相面法”[23]，結合不同深度地震切片特征、地震屬性分析，識別縱向疊置的多套火山巖體形態(tài)特征。結合測井響應特征進行測井相與地震相的綜合標定，分析典型的火山巖體巖相、測井相、地震相表征特征。在地震剖面上，火山通道相與圍巖地震同相軸表現為低能低頻的反射特征，形態(tài)一般呈直立的條帶狀分布，位于火山機構中心部位，發(fā)育角礫熔巖，測井曲線表現為中低電阻、箱狀外形、局部齒化。爆發(fā)相內部以中低頻雜亂反射為主，同相軸連續(xù)性差，呈分叉—斜列雜亂強振幅的反射特征，多具有楔狀外形特征，通常頂部振幅反射強，內部反射弱，測井曲線呈箱狀外形、嚴重齒化特征。溢流相表現為低頻連續(xù)強振幅的反射特征，巖體內部呈平行—亞平行反射結構，外部形態(tài)主要為透鏡狀、層狀，與圍巖有明顯的反射界面，測井曲線呈中高電阻、齒化鐘狀外形特征?；鹕匠练e相以層狀外形為主，內部沉積巖具有較好的分選性，地震剖面上表現為平行—亞平行特征，同相軸相對連續(xù)，具有中高頻率、中等振幅的反射特征，測井曲線呈嚴重齒化尖峰狀特征(見圖4)。

圖4 車排子凸起石炭系火山巖巖相、測井相、地震相響應特征Fig.4 Corresponding characteristics of lithofacies, logging facies and seismic facies of Carboniferous volcanic rocks in Chepaizi Uplift

3 火山巖體解剖

3.1 期次劃分

火山機構內多相帶與復雜巖性組合及其橫向與縱向延伸規(guī)模差異，限制不同巖性巖相的分布和儲層發(fā)育的有效性[24]。車排子凸起經歷多期次火山噴發(fā)作用，形成的火山巖體縱向上疊置[25]，導致火山巖內幕結構特征復雜，而火山期次劃分是解剖火山巖內幕特征的基礎。火山噴發(fā)能量由強變弱，火山巖巖性由基性向偏中性過渡，火山巖巖相序列由火山通道相、爆發(fā)相、溢流相、火山沉積相的全部或部分組成，測井響應特征及地震反射特征發(fā)生變化。火山噴發(fā)旋回主要由噴發(fā)期火山巖及間歇期火山沉積巖構成，呈多種巖性的韻律組合規(guī)律，反映火山噴發(fā)能量的強弱變化[26]。根據車排子凸起石炭系火山巖巖性、巖相組合、火山噴發(fā)旋回規(guī)律，通過井震資料結合，火山期次的巖性、電性與地震反射特征具有較好的一致性，測井響應特征存在明顯測井旋回界面特征，通常以火山噴發(fā)間歇期的沉積巖為界面，表現為高自然伽馬、低電阻率。地震反射特征界限特征明顯，上部同相軸整體表現為中強振幅中等連續(xù)特征，中部以強振幅中高連續(xù)特征為主，下部表現為弱振幅低連續(xù)特征。結合測井巖性、電性特征及地震剖面聚類分析，確定車排子凸起石炭系發(fā)生三期火山噴發(fā)，由深到淺依次為C1、C2、C3期(見圖5)。

圖5 車排子凸起石炭系火山期次劃分與井震結合對比Fig.5 Phase division and well seismic combination of Carboniferous volcanic rocks in Chepaizi Uplift

研究區(qū)每個噴發(fā)旋回底部以中性安山巖或基性玄武巖噴發(fā)開始，曲線形態(tài)多為齒化箱狀，測井響應特征具有高電阻率、低聲波、高密度的特征，火山噴發(fā)能量自下而上由強變弱，以火山噴發(fā)間歇期火山沉積巖結束，形成下粗上細的正韻律旋回。旋回界面中沉積巖具有低電阻、低密度的特點，曲線形態(tài)多為齒化指狀。車排子凸起石炭系火山巖形成于海西運動末期由西向東的推覆作用[27]，呈西低東高的構造格局，C2、C3期火山巖部分被剝蝕，南部CH3035井區(qū)遭受嚴重剝蝕，C1期火山巖保存相對完整(見圖6)。

3.2 火山巖體分布

根據單井巖相、巖性特征、地震同相軸反射特征，研究區(qū)石炭系火山巖發(fā)育7個火山巖體、2個火山通道。自下而上C1期發(fā)育2個火山通道，形態(tài)呈直立條帶狀，與周邊圍巖呈角度不整合接觸；發(fā)育3個爆發(fā)相火山巖體，地震剖面表現為中低頻雜亂發(fā)射特征。C2期發(fā)育4個溢流相火山巖體，外形呈小型丘狀，內部表現為低頻較連續(xù)強振幅反射特征。車排子凸起石炭系火山噴發(fā)模式呈中心式噴發(fā)特征，以火山通道為中心，C1期火山噴發(fā)主要發(fā)育爆發(fā)相火山巖體，自西向南火山噴發(fā)能量變弱，由爆發(fā)相向溢流相轉變，火山通道以西主要為溢流相火山噴發(fā)；C2期火山噴發(fā)能量減弱，發(fā)育溢流相火山巖體，沿背斜側翼溢流，越靠近紅車斷裂遭受剝蝕越嚴重(見圖7)。車排子凸起石炭系火山巖巖體埋藏深度為2.4～3.0 km，主要分布在2.5 km左右，縱向上火山巖體互相疊置，以不同期次、不同巖性、不同巖相為界面。平面上，沿紅車斷裂呈串珠狀疊加連片分布，面積為1.5～13.6 km2，形成近50.0 km2的火山巖分布區(qū)，是研究區(qū)石炭系火山巖油藏的主要聚集區(qū)。

圖7 車排子凸起石炭系火山巖油藏火山噴發(fā)模式Fig.7 Volcanic eruption model of Carboniferous volcanic reservoir of the Chepaizi Uplift

3.3 巖相平面展布

研究區(qū)石炭系頂部構造為受兩條近南北向逆斷層控制的東傾單斜構造，石炭系三期火山活動的構造特征具有一定繼承性。C1期火山活動頂面構造表現為大型的單斜特征，火山通道位于研究區(qū)東部，沿紅車斷裂分布于單斜的軸部，以火山通道為中心發(fā)育的CH3036、CH3035井爆發(fā)相巖體分布于單斜的軸部，火山噴發(fā)能量自東向西變弱，鉆探證實高產油流井多分布于單斜相對高部位及背斜軸部；C2期火山巖構造發(fā)育具有一定的繼承性，表現為大型的單斜特征，火山噴發(fā)能量變弱，以溢流相巖體為主，構造高點及單斜軸部對有利含油火山巖體具有一定的指向性。受構造自東向西擠壓抬升作用影響，車排子凸起在石炭系末期垂向隆升，C3期火山噴發(fā)后遭受強烈剝蝕，僅在凸起西部殘存部分C3期地層，自下而上，火山口受構造擠壓作用影響而自東向西發(fā)生遷移；火山噴發(fā)能量呈東強西弱的特征，巖相平面展布以火山口為中心，自東向西由爆發(fā)相向溢流相過渡，形成爆發(fā)相—溢流相—火山沉積相平面組合模式，距離火山口越近，物性越好，優(yōu)勢巖相越發(fā)育(見圖8)。

圖8 車排子凸起石炭系火山巖優(yōu)勢巖相平面分布Fig.8 The distribution of dominant lithofacies of Carboniferous volcanic reservoir of the Chepaizi Uplift

沿紅車斷裂帶上盤，爆發(fā)相集中分布于單斜軸部，其中角礫巖為爆發(fā)相中優(yōu)勢巖性，凝灰?guī)r距離火山口相對較遠，物性和含油性相對較差。研究區(qū)西北部發(fā)育大量溢流相火山巖體，呈條帶狀連片分布于單斜翼部，玄武巖為溢流相中優(yōu)勢巖性，研究區(qū)北部發(fā)育一定規(guī)模的火山沉積相，主要發(fā)育沉凝灰?guī)r，可作為良好的蓋層封堵油氣。

4 結論

(1)車排子凸起石炭系發(fā)生三期火山噴發(fā)，由深到淺依次為C1、C2、C3期，每個噴發(fā)旋回底部以中性安山巖或基性玄武巖噴發(fā)開始，以火山噴發(fā)間歇期火山沉積巖結束，形成下粗上細的正韻律旋回。

(2)研究區(qū)石炭系火山巖發(fā)育7個火山巖體、2個火山通道?；鹕絿姲l(fā)以中心式噴發(fā)模式為主，C2期主要發(fā)育溢流相火山巖體，C1期發(fā)育爆發(fā)相火山巖體，C3期遭受剝蝕嚴重，不同噴發(fā)期次形成的火山巖體縱向上互相疊置，平面上沿紅車斷裂呈串珠狀連片疊加分布。

(3)研究區(qū)火山噴發(fā)能量自東向西逐漸變弱，火山口受構造擠壓作用影響而自東向西發(fā)生遷移，形成爆發(fā)相—溢流相—火山沉積相平面組合模式，距離火山口越近，物性越好，優(yōu)勢巖相越發(fā)育，在單斜軸部及構造高點發(fā)育角礫巖、玄武巖優(yōu)勢巖相。