准噶尔盆地西北缘中拐凸起石炭系火山岩储层特征及主控因素
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・ ：｛２ ・ 石油天然气学报（江汉石油学院学报 ２０１ １年９月第３：｛卷第！）期 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｉｌ ａｎｄ Ｇａｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｊ．ＪＩ Ｉ） Ｓｅｐ．２０ｌ １ Ｖｏ１．３３ Ｎｏ．９
准噶尔盆地西北缘中拐凸起石炭系火山岩
储层特征及主控因素 ，
姚卫江
范存辉
党玉芳
秦启荣
赵 玲 （中石油新疆油田分公司勘探开发研究院地球物理研究所，新疆乌鲁木齐８３００１ ３）
（西南石油大学资源与环境学院，四川成都６１ ０５００）
（中石油新疆油田分公司勘探开发研究院地球物理研究所，新疆乌鲁木齐８３００１ ３）
（西南石油大学资源与环境学院，四川｛成都６１ ｏ５０ｏ）
（中石化西南油气田分公司工程监督甲心，四川德阳６１ ８０００）
［摘要］准喝尔盆地西北缘中拐凸起是在石炭纪至早二叠世挤压应力场作用下形成的宽缓鼻扶古 起，是 油气运移和聚集的有利指向区。工区火山岩岩石类型复杂多样，既有火山熔岩、火ｌｊ』碎橱岩，又有侵入 岩 火Ｌ 碎屑岩包括凝灰岩和火山角砾岩；火ＬｌＪ熔岩主要包括安山岩和玄武岩，侵入岩主要包括花 岩 和辉绿岩。工区火山岩锗层储集空问主要包括次生溶孔、裂缝以及少量原生孔隙（晶间孔、砾间孔、 余气孔等），储 以低孔低渗（或特低渗）储层苟主，储层非均质性强，其中火山角砾 和安山岩船层 物性相对较好，其次是凝灰岩和玄武岩。其储层主控因素包括岩性（岩相）、成岩作用、风化淋滤怍用ｌ砭 断裂构造，其中断裂构造有利干裂缝发育和油气运聚；风化淋滤可以改善储层物性；岩性或岩相决定了 火山岩的储集空间类型和后期演化；成岩作用中冷却收缩作用及溶解作用有利于提高储层物性。 ［关键词］中拐凸起；火山岩；储层特征；主控因素 ［中图分类号］ＴＥｌ２２．２ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１０００—９７５２（２０１１）０９—００３２—０５
中拐凸起位于准噶尔盆地西北缘克一乌断裂带和 红车断裂带的转换部位，由于三面临凹（紧邻玛湖凹
陷、盆ｌ井西凹陷和沙湾凹陷），普遍认为是油气运 移和聚集的有利指向区（图１）【 ］。其主体形态为一
宽缓鼻状古隆起，自红车断裂带沿南东方向向准噶尔 盆地倾没，勘探面积２２００ｋｉｎ 三维地震已覆盖全
区。石炭系是区内主要的含油层系之一，主要储层岩 类为火山岩，到目前为止已发现了多个油气藏和出油
气 量，显示出良好的勘探前景。
１储层发育特征
准噶尔盆地西北缘在石炭系火山岩潜山形成之
后。长期暴露地表，遭受强烈的风化剥蚀和构造作 用，使得区内不仅储集岩种类繁多，而且其储集空间
复杂多样，储层孔隙度与渗透率变化大、非均质性 强 。 图ｌ 中拐凸起构造位置
［收稿日期］２０ｌ１—０４—２９ ［基金项目］国家油气重大专项（２００８ＺＸ０５０ｏ】）。 ［作者简介］姚卫江（１９７：－
；一），男，１９９５年大学毕业，高级工程师，现主要从事火山岩和碎屑岩储层方面的研究。 第３３卷第９期 姚卫江等：准噶尔盆地西北缘中拐凸起石炭系火山岩储层特征及主控因素
中拐凸起石炭系主要岩石类型包括火山熔岩
（安山岩和玄武岩）、火山碎屑岩（火山角砾岩和凝 灰岩）及少量侵入岩（花岗岩）。区内凝灰岩和安山
岩分布最为广泛，其中安山岩主要分布在中拐凸起 中部及东斜坡上，凝灰岩主要分布于安山岩发育区
外围的低缓地带，玄武岩和火山角砾岩主要沿着克一
乌断裂带及红车断裂带呈条带状零星分布，花岗岩 主要分布在金龙５井一拐２６井一带。相对而言，玄武
岩及花岗岩分布较为局限（图２）。 受火山活动、构造运动及风化作用的影响，区
内石炭系火山岩储集空间类型复杂多样（图３）。安
山岩中常发育半充填或未充填气孔，且伴有冷凝收 缩缝。火山角砾岩中常发育粒内溶孔、熔岩气孑Ｌ和
基质孔隙；凝灰岩中由于晶屑、浆屑溶蚀和火山灰 钠长石化、硅化过程中产生较多微孔隙；而玄武岩
中气孔虽然发育，却常被充填物完全填充，导致无
或者极少有效储集空间，花岗岩和辉绿岩由于岩性 致密，其有效储集空间也较少＿３ ；另外，石炭纪之
后的长期风化淋滤和构造运动影响，使得火山岩裂 缝和溶蚀孔隙发育，这些孔、洞、缝多以组合形式 出现，如原生孔隙中的气孑Ｌ（晶问孔、残余气孔等） 往往和裂缝、溶洞相连，而次生的构造缝形成溶蚀一
构造复合缝，使得区内火山岩储层具有裂缝一孔隙双 重介质的特点 ４］。
（ａ）金龙５井，３３５１．３２ｍ，玄武岩中的次生溶孔 图２ 中拐凸起石炭系火山岩优势岩性（岩相）展布图
（ｂ）拐ｌ６井，３４２８．７３ｍ，安山岩中的残余气孔
（ｃ）５９８井，３３６４．２ｍ，凝灰岩中的溶蚀缝及溶孔 （ｄ）拐１０井，２８２９．８ｍ，安山岩裂缝中的方解石溶孔
图３ 中拐凸起石炭系火山岩储层储集空间类型 石油天然气学报（江汉石油学院学报）
２储层物性特征
区内石炭系火山岩储层储集性能普遍较差，主要以低孔一低渗（或特低渗）储层为主，少量Ｌ｛ｌＪ孔一低 渗储层。
表１ 中拐凸起石炭系储层物性一览表
注：（最小值～最大值）／－＇Ｆ均值。
根据对研究区７００余个火山岩储层物性
实测数据的统计表明（表１），石炭系火山岩 储层的孔隙度变化范围较大，９０ 的样品的
孔隙度在２ ～ｌ２ 之问，平均孔隙度仅为 ６．７７ 。从不同岩性统计结果来看，石炭系
火山角砾岩和安山岩孔隙度平均值较高，平 均值分别为１０．６６ 和８．８７ ；其次为凝灰
岩和玄武岩，平均为５．６２ 和７．６２ ；花岗 岩最低，平均值仅为１．６８ ｏＡ。石炭系火山岩
储层渗透率的变化范围较大，８０ 左右的样
品渗透率分布范围为（０．１～１）×１０。 ｍ ， １０ 左右的样品分布范围为（１～ｌＯ）×１０一。 呈
糌
骢
孔隙度
图４ 中拐凸起石炭系火山岩储层子Ｌ隙度与渗透率关系图
肚ｎ 约１０ 左右的样品渗透率大于１０ Ｘ １０一 ｙ．ｍ ；少量样品由于发育裂缝，渗透率值可大于［００×
１０。ｆｆｍ。（如５９８井３３６６ｍ处石炭系安山岩中发育裂缝，经测试其渗透率高达３５４．１４ｘ １０。 ｍ？）。
据不同岩性渗透率的统计结果来看，石炭系火山岩中火山角砾岩和安山岩渗透率最高，其平均值为
１．５４×１０。ｆｆｍ。和１．３２ Ｘ １０ ｙ．ｍ ；其次为凝灰岩和玄武岩，平均值为０．８５×１０ ｍ 和０．６５×１０’
ｆｔｍ ；花岗岩渗透率最低，平均值仅为０．１６×１０。ｆｆｍ。以下。孔渗相关性分析表明（图４），区内 炭 系孑Ｌ渗相关系数为０．４２５７，说明其孔渗相关性不好。由此来说，石炭系火山岩储层以低孔、低渗或特
低渗储层为主，储层非均质性强，其中火山角砾岩和安山岩物性最好，是石炭系最有利的储集岩相，其
次是凝灰岩和玄武岩，花岗岩储集性能最差。
３储层发育主控因素
３．１岩性（岩相）
火山岩的岩性（岩相）决定了孔隙、裂缝的大小和数量，即不同的岩性和岩相，其储集空间的种类 和发育程度有较大差异【＝５］。
中拐凸起石炭系火山岩中，花岗岩及玄武岩多呈致密块状，其基质孔隙的孔径和孑Ｌ喉都很小，其抗 压强度较大，裂缝发育程度较低，且工区分布比较局限，由于缺乏有效裂缝的沟通，其储集性能相对较
差；火山角砾岩砾间孔、晶问孔和次生溶孔比较发育，并且抗压强度较低，相同应力条件下裂缝发育程
度较高，所以其物性相对较好，是研究区物性最好的储层；安山岩主要是残余气孔和次牛溶孔较 发 第３３卷第９期 姚卫江等：准噶尔盆地西北缘中拐凸起石炭系火山岩储层特征及主控因素
育，加之裂缝发育，岩性分布较广，也是研究区物性条件好的储层；凝灰岩岩性致密，粒间孔隙不发 育，其储集物性相对较差，但是其抗风化及溶蚀能力较弱，原生孔隙、溶蚀孔和构造裂缝交错相连，特
别是在局部裂缝比较发育的位置，也可以形成有效的储层。
３．２ 断裂构造 区内断裂构造比较发育，主要形成于海西期、印支期，以逆冲断裂为主ｌ＿６］，断裂在平面组合上有平 行式、斜交式、叠瓦式等类型。根据已有的研究来看，区内断裂主要分为主控断裂和次级断裂，通过典
型油气藏的研究来看，断裂对储层的控制作用主要体现在以下方面：主控断裂纵向上沟通油气源，控制
了油气在横向和纵向上的分布；内部次级断裂使油气沿断裂作垂向运移，并使油气在储层内侧向运移，
同时次级断裂的发育可改善储层物性，提高储集性能。 区内对油气成藏起重要作用的主控断裂主要是五区南断裂和红３井东侧断裂，这两个断裂均是逆断
裂，近东西走向，倾向北，形成于海西期，活动时间至印支、燕山期，纵向上从石炭系断至侏罗系，对 油气起到了很好的沟通作用。目前在五区南断裂及红３井东断裂控制的地区，已发现的５８１、拐１Ｏ、拐
Ｉ６等构造圈闭都具有良好的油气显示。除主控断裂外，中拐凸起内部中小型规模次级断裂比较发育，
这些断裂活动时间短，在活动期间主要起沟通油气沿断裂作垂向运移、在储层内侧向运移的作用，断裂 停止活动后对油气则起到一定程度的封闭作用，是形成断块的关键；同时次级断裂强化了裂缝的发育程
度，对改善储层的储集性能，促进油气富集，提高油气产能具有重要作用。
３．３风化淋滤 在中拐凸起石炭系顶部普遍发育大范围的不整合面，石炭系火山岩在盖层覆盖之前遭受了强烈的挤 压破碎作用和长期的风化剥蚀作用，风化侵蚀带和构造破碎带孔缝发育ｌ＿７］。基底与上覆盖层时差越长，
说明暴露时间越长，遭受风化淋滤作用和破碎构造作用越强，岩石的孔隙裂缝越发育。火山岩的风化程 度与储集物性一般呈正比关系，风化程度自上而下减少，风化微裂缝降低。风化壳的形成与特定的岩
性、气候、时间、古地形、构造活动、后期保存程度等因素密切相关。 中拐凸起石炭系顶面风化壳与储层物性具有密切的关系，孑Ｌ隙度较大的样品主要分布于风化壳附近
或距风化壳较近处。研究结果表明，孔隙度大于１５ 的样品主要分布于距石炭系顶面１５０ｍ以内，孔隙 度在５ ～１５％的样品主要分布于距石炭系顶面１５０．－￣４００ｍ以内。从已有的油气显示来看，试油效果好
的井如５７３井、５６３井、５７４井、红０１９井、红５６Ａ井、红６０井、克１１４井、克０２１井等都位于石炭系 顶面附近；从风化深度来看，基本上位于风化壳中风化残积土带之下的风化角块带或者风化淋滤带。由
此可见，风化淋滤对于油气的运移以及聚集具有重要的作用。油气生成后通过风化面进行横向运移，当 周围岩石物性达到保存条件时便聚集起来，形成油气藏。由此可见，中拐凸起右炭系顶部风化淋滤带是
该区勘探的一个有利目标。 ● ３．４成岩作用 成岩作用控制着火山岩储层原生孔隙的保存和次生孔隙的发育与分布 ］。工区成岩作用分为两大
类，一类是使孑Ｌ隙度增加的成岩作用，另一类是使孔隙度降低的成岩作用。 ３．４．１使孔隙度增加的成岩作用 使孔隙度增加的成岩作用有冷凝（却）收缩作用、挥发分的逸散作用、溶解作用、风化作用等。
１）冷却收缩作用 冷却收缩作用有利于形成火山岩的原生储集空间。熔浆喷出地表冷却过程中， 由于气体来不及散逸，形成原生气孑Ｌ、冷凝收缩缝、晶问孔等。工区玄武岩和安山岩中该类孔隙比较发
育。 ２）溶解作用 溶解作用是火山岩发育大量溶蚀孔缝的主要成岩作用，而在火山岩中发育大量溶蚀
孔缝，是成为良好储层的重要因素。凝灰岩储层其自身发育的基质微孔不能形成有效储层，只有后期裂
