低聲波高光譜特征的火山巖蓋層類型與分布

0下白堊統營城組火山巖徐集子凹陷是松遼盆地北部深層天然氣勘探的重點地區。在構造上，這是由宋西和徐西兩條邊界斷裂控制的傾斜斷裂。低宋站高度和豐樂高度可分為三個局部沉降：大安山坳、杏山尾峰和薄荷臺頭尖角。到目前為止,天然氣勘探已在徐家圍子斷陷下白堊統營城組火山巖中找到了汪家屯、升平、昌德東、肇深8井和徐深大氣田(徐深1井區、徐深7井區、徐深8井區、徐深13井區、徐深12井區、徐深9井區、徐深903井區、徐深23井區、徐深21井區、徐深28井區),充分展示了該斷陷火山巖中天然氣的遠景資源。然而,該斷陷火山巖中的天然氣除了少部分被泥巖蓋層封蓋外,很大一部分是被火山巖自身封蓋。泥巖作為蓋層前人曾做過大量研究工作[1,2,3,4,5,6,7,8,9,11,12,13],已形成了一套研究理論與方法;但對火山巖蓋層,尤其是自儲自蓋型火山巖蓋層類型及封閉特征的研究至今仍是一個薄弱環節。為此,開展徐家圍子斷陷火山巖蓋層類型及其封氣能力研究,對于正確認識火山巖中天然氣成藏機理及分布規律,指導下一步火山巖中天然氣勘探均具重要意義。1巖漿巖層類型和識別標志1.1地層巖性類型通過解剖研究徐家圍子斷陷已發現的火山巖氣藏可以看出,作為火山巖氣藏的火山巖蓋層,其巖性主要有2種類型。一種是火山熔巖蓋層,其巖性主要是流紋巖、凝灰巖和安山巖,少量為粗面巖、火山角礫巖和玄武巖;測井曲線表現為井徑無擴容,電阻率中等;聲波時差值明顯低于火山巖儲層的聲波時差值(圖1a)。另一種為火山碎屑巖,其主要巖性有凝灰巖和火山角礫巖;測井曲線表現為井徑擴容,電阻率減小;聲波時差值高于火山巖儲層的聲波時差值,具有與泥巖聲波時差相似的特征,且分布在泥巖層附近(圖1b)。1.2確定火山火山巖蓋層定量的聲波時差值由上可知,徐家圍子斷陷2種類型火山巖蓋層具有明顯不同的特征,火山碎屑巖蓋層除了巖性不同于火山熔巖蓋層外,其最明顯的特征是具有井徑擴容、電阻率小和高聲波時差,與泥巖具有相似大小的聲波時差特征,據此特征從測井曲線上極易識別。而火山熔巖蓋層,其聲波時差雖然低于火山巖儲層的聲波時差值,但二者的差異并非十分明顯,用肉眼難以識別分辨,故要建立這種火山熔巖蓋層應建立定量的聲波時差值的標準。由該區天然氣勘探實踐可知,如果火山巖的孔隙度大于3%,那么它就具有儲集工業價值天然氣的能力。換句話說,如果火山巖的孔隙度小于或等于3%,那么它就不能成為天然氣的儲集層。然而,當火山巖孔隙度小于或等于3%時,雖不能成為天然氣的儲集層,但它卻可以成為天然氣的封蓋層,故可以將3%作為火山熔巖蓋層孔隙度的下限值。由于火山巖孔隙度值需要通過測試才能獲得,使用起來很不方便。而聲波時差與孔隙度之間存在著正比關系,且聲波時差值較孔隙度值更易獲得,故應用聲波時差值代替孔隙度值來識別火山熔巖蓋層。由圖2可以看出,徐家圍子斷陷火山熔巖聲波時差值與其孔隙度之間具有良好的正比關系,即隨著火山熔巖聲波時差增大,孔隙度增大;反之則減小。另外,由圖2可以得到與孔隙度等于3%對應的聲波時差值約為56μs/ft,即聲波時差值等于56μs/ft可作為火山熔巖蓋層判識的標準:如果火山熔巖聲波時差值小于或等于56μs/ft,那么其便可以成為天然氣的蓋層;反之則不能成為天然氣的蓋層。2火山巖蓋層的發育和分布特征徐家圍子斷陷2種類型火山巖蓋層不僅巖性及特征不同,而且發育及分布特征也不相同。2.1不組成火山巖體內部的碎屑巖火山碎屑巖蓋層之所以具有與泥巖相似的聲波時差特征,是因為其在再沉積成巖過程中所處的泥質沉積環境內含有大量的泥質成分,所以這種火山碎屑巖在該區不會分布在火山巖體的內部,而主要分布在火山巖體的頂部。該區這種火山碎屑巖蓋層主要分布在營一段火山巖體的頂部,而且與泥巖層伴生,共同組成火山巖中天然氣的封蓋層,如圖3所示。由圖4可以看出,徐家圍子斷陷營一段火山巖頂部發育的火山碎屑巖蓋層主要分布在斷陷的南部地區,最大厚度可達180m,主要分布在徐深22井處,僅在徐深301井和徐深10井處出現缺失,由徐深22井向四周火山碎屑巖蓋層厚度逐漸減小。2.2火山巖地層徐家圍子斷陷火山熔巖蓋層主要發育于營一段和營三段中,分布在火山巖體內部,呈局部隔層形式出現;其巖性主要為凝灰巖、安山巖和流紋巖,少量為玄武巖、英安巖和火山角礫巖,橫向分布的連續性差。如圖3中徐深28井和徐深302井下部各出現2層火山熔巖蓋層,徐深28井厚度相對大些,而徐深302井厚度小一些;厚度變化相對較大,最小的只有3.1m,最大可達63.3m,平均為12.78m,如表1所示。3壓汞法與聲波時差法該區2種類型的火山巖蓋層,由于其巖性及特征不同,封閉能力也不相同。由文獻可知,排替壓力是評價蓋層封閉能力的最基本參數。為了獲得火山熔巖蓋層的排替壓力,對其進行取心,利用壓汞法對其排替壓力進行了測試。由于壓汞法測試排替壓力時巖樣孔隙中飽和的是汞介質,而實際地下巖石孔隙中飽和的是水介質,故應對壓汞法獲得的排替壓力按式(1)進行飽和介質轉換,才能反映地下的實際情況:式中:PH為火山巖飽和水排替壓力,Pa;PHg為火山巖壓汞獲得的排替壓力,Pa;σH為烴水界面張力,N/m;σHg為汞-氣界面張力,N/m;QH為烴、水、巖石三相潤濕角,(°);QHg為汞、氣、巖石三相潤濕角,(°)。用由式(1)校正后的壓汞法獲得的火山熔巖蓋層的排替壓力與其對應的聲波時差作圖(圖5)。可以看出,二者之間具有明顯的反比關系:隨著火山熔巖蓋層聲波時差值增大,排替壓力減小;反之則增大。由圖5利用聲波時差資料對徐家圍子斷陷營城組部分火山熔巖蓋層的排替壓力進行了計算,結果如表1所示。由表1可以看出,火山熔巖蓋層排替壓力相對較小,為3.76～6.03MPa,平均為4.30MPa。按照文獻中的等級劃分標準,徐家圍子斷陷營城組火山熔巖蓋層也具有較好的封氣能力。利用相同方法來研究火山碎屑巖蓋層的排替壓力。由圖6可以看出,徐家圍子斷陷火山碎屑巖蓋層排替壓力與聲波時差值之間也具有明顯的反比關系:隨著聲波時差值增大,火山碎屑巖排替壓力減小;反之則增大。由圖6,利用聲波時差值,對徐家圍子斷陷營一段火山巖體頂部火山碎屑巖蓋層的排替壓力進行了計算,結果如圖7所示。可以看出,該區營一段火山碎屑巖蓋層排替壓力最大可達7.5MPa,主要分布在徐深6井、徐深21井、徐深232井、徐深2井和芳深8井處,由5個高值區向其四周火山碎屑巖蓋層排替壓力逐漸減小,在斷陷邊部排替壓力減小為零。按照文獻中的等級劃分標準,徐家圍子斷陷營一段火山碎屑巖蓋層在部分地區具有好和較好封氣能力,僅在斷陷邊部具有中等以下封氣能力。4氣藏成藏類型對成藏關系的解釋通過研究2種類型火山巖蓋層與目前已發現的氣藏之間的空間分布關系可知,徐家圍子斷陷不同類型火山巖蓋層對天然氣成藏與分布所起的作用是不同的。4.1油氣運移的影響火山碎屑巖蓋層與火山熔巖蓋層相比,不僅厚度大、分布廣,而且封氣能力強,是徐家圍子斷陷營一段火山巖的區域性蓋層。下伏沙河子組氣源巖生成排出的天然氣通過斷裂運移進入營一段火山巖體后,由于火山熔巖蓋層分布局限,且封氣能力相對較弱,除少部分天然氣被其封閉聚集外,其余大部分天然氣將向火山巖體頂部運移;當到達火山巖體頂部,遇到分布范圍廣、封氣能力強的火山碎屑巖蓋層時,便停止運移,在其下大規模聚集成藏。由圖8可以看出,這可能是徐家圍子斷陷天然氣主要分布在營一段的緣故。4.2開裂斷口型火山巖氣藏徐家圍子斷陷火山熔巖蓋層僅局部分布在火山巖體內部,既可分布在營一段火山巖體中,又可分布在營三段火山巖體中,且封氣能力相對較弱,只能對下伏沙河子組氣源巖生成排出的天然氣進入火山巖體內后的向上運移過程中起到局部封蓋作用,使天然氣在火山巖體內局部聚集成藏(圖3),形成一些厚度相對較小的氣藏。5火山火山巖蓋層特征(1)徐家圍子斷陷火山巖蓋層主要有火山碎屑巖蓋層和火山熔巖蓋層2種:火山碎屑巖蓋層主要是凝灰巖和火山角礫巖,具有井徑擴容、電阻率小和高聲波時差特征;火山熔巖蓋層主要為流紋巖和安山巖,具有井徑不擴容、電阻率中等和低聲波時差特征。利用