仲偉軍，姚衛(wèi)江，賈春明，關(guān) 鍵，余海濤

(中國石油新疆油田公司勘探開發(fā)研究院地球物理研究所，新疆 烏魯木齊 830013)

中拐凸起石炭系火山巖噴發(fā)模式及其分布規(guī)律

仲偉軍，姚衛(wèi)江，賈春明，關(guān) 鍵，余海濤

(中國石油新疆油田公司勘探開發(fā)研究院地球物理研究所，新疆 烏魯木齊 830013)

準噶爾盆地西部隆起中拐凸起石炭系被斷裂分割為不同斷塊油藏，具有不同的油水界面，均為受斷裂控制的帶底水的塊狀油藏。厚層狀火山巖體，裂縫發(fā)育，雙重介質(zhì)，油水關(guān)系復雜；火山角礫巖及熔巖均可成為良好的火山巖儲集體。鉆探顯示，整個中拐凸起石炭系普遍含油，古隆起高部位油氣更為富集，是目前有利的勘探領(lǐng)域。結(jié)合火山巖巖性巖相展布特征，剖析了火山巖噴發(fā)模式及其分布規(guī)律及主控因素，提出了裂縫式火山噴發(fā)模式、其分布主要受控于火山口及古地貌。

中拐凸起 石炭系 火山巖噴發(fā)模式 準噶爾盆地

近幾來，中拐凸起石炭系完鉆的jinl10井區(qū)獲得高產(chǎn)工業(yè)油流，是油氣富集的有利位置，也是未來油氣勘探的有利方向[1-4]。研究區(qū)石炭系內(nèi)部巖性較為復雜，巖石類型為巖漿巖和沉積巖。以低孔、低滲或特低滲儲層為主，儲層中火山角礫巖和安山巖物性最好，其次是凝灰?guī)r及玄武巖，花崗巖物性最差；石炭系火山巖儲層的孔隙度變化范圍較大，64.29%的樣品的孔隙度在2%～6%之間，最大孔隙度可達14.90%，最小孔隙度為1.1%，平均孔隙度為4.85%。而樣品滲透率普遍較小，50%左右的樣品滲透率分布在0.1×10-3μm2以下，由此認為，石炭系儲層以孔隙為儲集空間，但孔隙較為孤立，連通性較差，若裂縫發(fā)育，則物性會有所改善。因此，該區(qū)石炭系主要儲層為裂縫—孔隙型儲層。為了摸清火山巖儲層的分布特征，預測有利巖性、巖相帶，研究人員首先分析了火山巖的測井響應及巖性、巖相特征。其次，細化了火山巖的地震響應特征，明確火山巖噴發(fā)模式、期次及分布規(guī)律。為目的層火山巖儲層預測提供可靠依據(jù)。

1 火山巖儲層地球物理響應特征

在系統(tǒng)研究了幾種主要火山巖的測井響應特征之后，將中拐凸起火山巖分析資料布置于火山巖分類圖上(圖1)。

圖1 中拐凸起石炭系火山巖巖心TAS分類

從圖1可以看出，中拐凸起火山巖巖性類別分布比較廣泛，以中基性火山巖為主，從玄武安山巖、安山巖到英安巖等也都有分布。

2.1 測井響應特征

在分析巖屑、巖心等錄井資料的基礎(chǔ)上，綜合大量巖礦鑒定數(shù)據(jù)和GR、AC、RT、FMI等測井數(shù)據(jù)，利用巖心標定測井，認為中拐凸起石炭系火山巖測井響應特征主要受火山巖的致密程度、化學成分以及后期發(fā)生蝕變現(xiàn)象等因素的影響[5]。主要火山巖測井響應特征如下：

玄武安山巖自然伽馬數(shù)值低，一般在10～45 API，形態(tài)較平穩(wěn)；電阻率值中等到高值，一般在30～1 000 Ω·m，形態(tài)較平穩(wěn)；密度值高，一般在2.55～2.86 g/cm3；聲波時差較低，一般低于60 μs/ft；成像表現(xiàn)為高阻塊狀特征。

火山角礫巖的電阻率明顯低于熔巖；密度值降低，聲波時差升高，一般在60～70 μs/ft，自然伽馬數(shù)值降低；巖心中見明顯角礫，成像資料中見角礫。

花崗巖自然伽馬數(shù)值中低，一般在40～70 API，形態(tài)較平穩(wěn)；電阻率值高值，一般在100～10 000 Ω·m，形態(tài)較平穩(wěn)；密度值高，一般在2.60～2.70 g/cm3；聲波時差較低，一般低于60 μs/ft；成像表現(xiàn)為高阻、塊狀。

2.2 地震響應特征

通過對中拐凸起已完鉆的jinl6井、jinl10井、jinl11井、jinl101井的石炭系火山巖進行精細標定和對比，沿中拐凸起石炭系火山巖頂界面提取了三種基本地震屬性(振幅屬性、瞬時頻率、瞬時相位)確定了火山巖的平面展布形態(tài)，區(qū)分了火山巖與周邊圍巖明顯的響應差異(圖2)。

圖2中，不同火山巖的基本屬性特征如下：最大振幅屬性顯示了火山巖地層呈現(xiàn)出同相軸不連續(xù)、雜亂反射；瞬時頻率則為火山巖具有低頻特征；而瞬時相位顯示為相位高—不連續(xù)特征。通過紅色—藍色、綠色分布范圍可以粗略勾繪出中拐凸起石炭系火山巖展布范圍。

圖2 中拐凸起石炭系火山巖各類屬性平面

2.3 火山巖巖相特征

中拐凸起縱、橫向分布著規(guī)模較大的中基性火山巖(巖性主要為安山巖、火山角礫巖、凝灰?guī)r[6])，主要發(fā)育火山沉積相、爆發(fā)相，局部發(fā)育火山通道相。主要儲層是以爆發(fā)相、溢流相的火山角礫巖及安山巖為主。其中，安山巖代表的溢流相主要分布于中拐凸起東斜坡帶。通過巖性、巖相劃分認為jinl10-jinl6井區(qū)是石炭系巖性巖相最有利的區(qū)帶。另外，在地震剖面上，花崗巖火山通道相為雜亂反射特征；安山巖、角礫巖爆發(fā)相則為弱—中等連續(xù)性反射特征。通過對jinl13井、jinl10井、jinl11井、jinl12井、jinl14井的連井電阻率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬分析，結(jié)論一致(圖3)。

圖3 石炭系火山巖電阻率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬剖面

3 火山巖噴發(fā)模式及其分布規(guī)律

3.1 火山噴發(fā)模式分析

火山噴發(fā)模式的建立可以有效預測火山巖空間展布和相帶分布規(guī)律，進而尋找有利儲層發(fā)育區(qū)，對勘探目標優(yōu)選具有重要意義[7]。研究區(qū)內(nèi)發(fā)育的兩條走滑斷層(hong3井東側(cè)斷裂、598井斷裂)，為油氣運移提供了通道，沿走滑斷層兩側(cè)有望形成豐富的油氣聚集帶。中拐凸起石炭系形成了在兩條走滑斷裂夾持的背景下，被北東—南西向斷裂分割為階梯狀的3個條帶；其深部石炭系存在一個明顯的火山機構(gòu)，是由中心的火山通道相(局部)及其爆發(fā)相、溢流相、火山沉積相構(gòu)成的多個丘狀火山機構(gòu)復合體。造成多期次發(fā)育火山巖體與周圍沉積巖形成互層。根據(jù)火山巖展布與斷裂特征的關(guān)系、火山機構(gòu)的分布形態(tài)及相互之間的接觸關(guān)系。最終確立了研究區(qū)火山活動為復合式火山噴發(fā)模式，其主要表現(xiàn)為具有復式火山口組合的裂隙—中心式噴發(fā)，即斷裂活動為巖漿向上侵蝕噴發(fā)提供通道，巖體主要沿斷裂走向成帶分布。

3.2 火山噴發(fā)期次探討

通過jinl10井、jinl101井、jinl061井、jinl6井的測井資料與地震資料研究分析，縱向上將石炭系火山巖噴發(fā)分為兩個期次，巖性為角礫和熔巖互層。噴發(fā)期次1上部儲層在油藏范圍內(nèi)以溢流相熔巖為主，若氣孔和裂縫發(fā)育也能成為較好儲層。噴發(fā)期次1的下部爆發(fā)相火山角礫巖為主；上部溢流相熔巖為主；噴發(fā)期次2主要是以爆發(fā)相火山角礫巖為主(圖4)。

圖4 中拐凸起石炭系連井對比

圖5 石炭系火山巖儲層優(yōu)勢巖相屬性平面

綜合以上認為，研究區(qū)石炭系火山巖儲層優(yōu)勢巖相分為上、中、下三套，噴發(fā)期次2儲層以石炭系頂面風化殼和爆發(fā)相角礫巖為主，是較好的儲層。噴發(fā)期次1下部儲層以爆發(fā)相為主是較好的儲層。除jinl10井構(gòu)造位置相對高獲油外，其余井均為鉆遇，且構(gòu)造位置均處于油水界面之下。由此我們可劃分出兩個噴發(fā)期次，中下儲層屬于一個噴發(fā)期次，上儲層為另外一個噴發(fā)期次(圖5)。

3.3 火山巖裂縫發(fā)育預測

石炭系裂縫類型復雜，按其成因主要分為構(gòu)造縫和成巖縫；按其組合形態(tài)可分為斜交縫(jinl11井)和網(wǎng)狀縫(jinl10井、jinl101井等)；按充填情況可分為充填縫、半充填縫和未充填縫；按規(guī)模大小分為大裂縫和小裂縫。其中，構(gòu)造縫的尺度大、地震屬性檢測較為有效，裂縫走向與構(gòu)造應力方向一致，裂縫發(fā)育帶與高曲率區(qū)具有對應性。

在對裂縫的定性、定量研究之后，結(jié)合地震屬性及反演對裂縫平面分布進行預測[8]。通過提取石炭系火山巖的三維曲率體數(shù)據(jù)，利用三維可視化顯示，裂縫發(fā)育帶與高曲率區(qū)具有對應性(圖6)

圖6 中拐凸起石炭系頂界曲率三維圖像

3.4 噴發(fā)期次與裂縫發(fā)育的形成

噴發(fā)期次2：主要為4組構(gòu)造裂縫，方向性明顯，其中，NE和近EW的裂縫比較發(fā)育，其次是NW和近SN，此外還有星點狀不規(guī)則分布、與基質(zhì)孔隙有關(guān)的裂縫。

噴發(fā)期次1上部：裂縫發(fā)育程度降低，僅存在與斷裂相關(guān)、條帶狀分布的構(gòu)造縫。

噴發(fā)期次1下部：裂縫不發(fā)育，呈零星狀分布，說明裂縫在后期成巖作用過程中被充填的程度高(圖7)

圖7 中拐凸起石炭系裂縫預測發(fā)育

圖7中很好得顯示了兩期噴發(fā)期次中，裂縫的發(fā)育強度，其中，噴發(fā)期次2裂縫發(fā)育最強，而噴發(fā)期次1下部最弱。

3.5 火山巖分布特征

火山巖體的地震刻畫常用的方法是依據(jù)地震反射結(jié)構(gòu)的“相面法”，這種方法受到地震資料品質(zhì)、不同火山巖組合和多期次疊置的綜合影響，因此，火山巖體刻畫精度低。盡管火山巖非均質(zhì)性強，但由于裂縫較為發(fā)育，且處于古隆區(qū)，長期暴露于地表，經(jīng)過長期風化、淋濾改造，火山角礫巖及熔巖均可成為良好的火山巖儲集體。在已鉆井所鉆揭的350 m范圍內(nèi)，由上至下大致可分為上、中、下三套儲層，具有似層狀結(jié)構(gòu)，上儲層以爆發(fā)相為主，其中，Ⅰ類儲層位于其頂部風化殼。中部以溢流相為主，下部以爆發(fā)相為主。因此，研究區(qū)石炭系巖性、巖相最有利的區(qū)帶是jinl14井—guai16井—jinl10井jinl6井—guai10井一帶。而火山角礫巖主要分布在西部火山沉積巖和東部安山巖之間，相對而言，玄武巖及花崗巖分布較為局限，花崗巖主要分布在jinl5井—guai26井區(qū)范圍內(nèi)。

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4 油藏主控因素分析

研究區(qū)石炭系古構(gòu)造控制了成藏有利區(qū)，油藏主要受斷裂控制，局部受巖性或地層控制，儲層的優(yōu)劣、油藏的保存條件決定了油氣的富集程度、油藏規(guī)模及油氣水分布的差異[9]。

4.1 構(gòu)造演化與油氣成藏的關(guān)系

石炭紀晚期：受準噶爾—吐魯番陸塊擠壓作用的影響，西北緣與古哈薩克斯坦地塊前緣間強烈碰撞拼合，區(qū)域性的擠壓應力場作用于中拐地區(qū)并造成紅車走滑斷裂帶強烈活動，斷層上下盤的差異抬升形成了中拐鼻狀隆起。

早二疊世晚期:火山活動快速隆升，造成之后沉積的風城組和夏子街組地層尖滅線向東快速后退，在中拐—五八區(qū)大面積缺失風城組和夏子街組沉積。

中二疊世晚期:火山活動間歇期。下烏爾禾組表現(xiàn)為向中拐凸起上超，下烏爾禾組的尖滅線明顯向西方向前進，說明中拐凸起在中二疊世晚期開始發(fā)生大規(guī)模湖進。

晚二疊世:構(gòu)造運動趨于平緩，紅車斷裂帶和hong3井斷裂帶活動強度減弱，中拐凸起開始進入潛伏埋藏階段。到上烏爾禾組沉積時，在中拐凸起發(fā)生大規(guī)模上超，表明該時期斷裂活動明顯減弱。

4.2 古隆起對油氣成藏的影響

圖8 中拐凸起三疊系沉積前石炭系古隆起

圖8中，表明中拐凸起是一個大型繼承型古隆起，南北被兩條大型逆斷裂夾持，二疊系上烏爾禾組直接超覆沉積在石炭系之上，上烏爾禾組穩(wěn)定的泥巖作為良好的蓋層，兩條大斷裂作為油源通道分別溝通兩大主力生烴凹陷，油氣沿斷裂及不整合面向凸起高部位運移，成藏條件極為有利。

4.3 斷裂對油氣成藏的控制作用

在斷裂活動時期，由于應力的釋放，產(chǎn)生大量的微裂縫，斷裂帶的滲透率遠遠大于非斷裂帶的滲透率，是流體優(yōu)先選擇的運移通道。雖然斷裂活動時間有限，仍可以匯聚大量的流體。斷裂作用大大提高巖石孔滲性，火山巖由于斷層剪切破碎，成為高滲透帶。斷裂活動期，碎屑巖及火山巖都可作為油氣運移良好通道。

斷裂作用下巖石破裂而形成的裂縫，是酸性水溶液，有利于產(chǎn)生溶蝕孔隙，使孔隙度增加。

4.4 不整合面對油氣成藏的連通作用

在整個紅車斷裂帶上盤，石炭系火山巖地層頂部普遍發(fā)育大范圍的不整合面，致使石炭系地層直接與上面二疊系、侏羅系和白堊系地層接觸。從東向西，石炭系的上覆地層由老到新。不整合面對油氣藏形成的影響：一方面，油氣由斷裂運移至不整合面后，沿著不整合面向上(西)運行，遇到孔縫發(fā)育的地層，充注其中形成油氣藏；另一方面，位于不整合面附近的火山巖地層，后期受到上覆地層壓實，水溶和泥質(zhì)充填，孔縫特征遭受改造。水溶過程中一方面帶走火山巖內(nèi)可溶礦物，增大孔縫，改善儲滲條件；同時某些孔隙內(nèi)粘土礦物遇水膨脹，使巖石粘土化，使儲層空間減小，形成油氣藏的封蓋層。

綜上所述，中拐凸起在石炭紀—二疊紀經(jīng)歷了強烈的抬升、褶皺和剝蝕，石炭系內(nèi)部斷裂較發(fā)育從而改善了儲層的儲集性能；石炭系油藏為受古火山機構(gòu)和巖性控制的非均質(zhì)塊狀斷塊或斷層—巖性規(guī)模高效油藏。另外，油藏平面上受斷層、火山巖相分布控制；縱向上油藏受古隆起和火成巖噴發(fā)層序控制，主要分布于距石炭系頂面100～400 m范圍內(nèi)。含油性好壞取決于物性、裂縫的匹配，以及與輸油氣斷裂、不整合面的連通性。溶蝕作用形成的溶孔、溶縫致使油藏縱、橫向發(fā)育不均一?；鹕綆r油氣藏受構(gòu)造、巖性等多方面因素影響。

5 結(jié)論

(1)中拐凸起石炭系火山巖儲層巖性主要以大套中基性安山巖及火山角礫巖為主，儲層規(guī)模大。

(2)石炭系主要發(fā)育爆發(fā)相、溢流相、火山沉積相，局部發(fā)育火山通道相。其中，安山巖代表的溢流相主要分布于中拐凸起東斜坡帶；火山角礫巖代表的爆發(fā)相主要分布在西部火山沉積巖和東部安山巖之間。

(3)研究區(qū)油藏類型為受斷裂控制的、帶底水的塊狀油藏。石炭系古構(gòu)造控制了成藏有利區(qū)，油藏主要受斷裂控制，局部受巖性或地層控制，儲層的優(yōu)劣、油藏的保存條件決定了油氣的富集程度、油藏規(guī)模及油氣水分布的差異。

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(編輯 曹征遠)

Volcanic eruption pattern and distribution of carbonifero volcanic rocksin Zhongguai Uplift of Junggar Basin

Zhong Weijun，Yao WeiJiang，Jia Chunming，Guan Jian，Yu Haitao

(GeophysicalDepartment，ResearchInstituteofExplorationandDevelopment，XinjiangOilfieldCompany，CNPC，Urumqi830011，China)

Zhongguai Uplift carboniferous in the western Junggar Basin was segmented by fault into different fault block reservoirs with different oil-water interfaces,which are all massive reservoirs with bottom water controlled by faults.In addition，the thick layered volcanic rock mass，the crack development，the dual medium，the complex oil-water relationship，the volcanic rock and the lava can all become good volcanic reservoir bodies.The drilling showed that the whole Zhongguai Uplift carboniferous system is generally oil-bearing，and the oil and gas in the high part of the paleo uplift is enriched，which is a favorable exploration area.With the combination of volcanic rock lithology and lithofacies distribution characteristics，it was analyzed on the volcanic eruption pattern，its distribution and main controlling factors.The fissure type volcanic eruption pattern was proposed，of which distribution was mainly controlled by the crater and paleo geomorphology.

Zhongguai Uplift；carbonifero；volcanic eruption pattern；Junggar Basin

2015-06-08；改回日期：2015-10-15。

仲偉軍(1966—)，工程師，現(xiàn)從事地震地質(zhì)研究。聯(lián)系電話：0991-4299906，E-mail：zhongwj@petrochina.com.cn。

10.16181/j.cnki.fzyqc.2016.01.003

TE122.2

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