徐家围子断陷火山岩天然气盖层差异特征.pdf
第 3 6卷第 1期 专天然乞北 O I L G A S G E 0 L 0 G Y 2 0 1 5年 2月 文章编号 0 2 5 3 9 9 8 5 2 0 1 5 0 1 0 0 0 71 0 d o i 1 0 . 1 1 7 4 3 / o g g 2 0 1 5 0 1 0 2 徐家 围子 断陷火 山岩天然气盖层差异特征 张 雷 , 朱 伦葳 , 卢 双 舫 4 , 张 学 娟 , 申 家 年 , 一 , 王 雅 春 ,。 [ 1 .东北石油大学 地球科学学院, 黑龙江 大庆 1 6 3 3 1 8 ; 2 . 美国德克萨斯农机大学 地质与地球物理系, 德克萨斯州 休斯敦 7 7 8 4 0 ; 3 .东北石油大学 非常规油气成藏与开发省部共建国家重点实验室, 黑龙江 大庆 1 6 3 3 1 8 ; 4 .中国石油大学 华东非常规油气与新能源研究院, 山东 青岛 2 6 6 5 8 0 ] 摘要 通过分析松辽盆地徐家围子断陷营城组火山岩气藏上覆岩层的岩性、 物性、 空间位置及厚度等差异分布规律, 确定 了火山岩 天然气盖层的类型及划分标准 , 探讨了各类型盖层的空间分布规律、 天然气封闭性及其对气藏发育控制作用的差异性。分析结果 表明, 徐家围子断陷营城组火山岩天然气藏盖层具有3种类型 I型为顶部泥岩盖层, Ⅱ型为顶部致密火山岩盖层, Ⅲ型为上部致密 火山岩夹层盖层。其中, Ⅱ型和Ⅲ型盖层岩性均含有火山熔岩及火山碎屑岩两类岩性, 且伽马及密度测井曲线都显示高值特征; 二 者测井响应主要区别在于空间分布位置上的差异, Ⅱ型盖层位于火山岩顶部, 而Ⅲ型盖层则位于火山岩段上部, 其上还覆盖低密度 火山岩段。 Ⅱ型盖层覆盖面积大, 空间连续性好, 排替压力最大可达 8 . 8 M P a , 相同盖层厚度条件下所对应单井日产气量最高, 可达 3 6 . 61 0 m ; I型盖层覆盖面积次之, 且主要发育在断陷边部地 区, 排替压力最大为 6 . 9 MP a , 覆盖范围内单井 日产气量最高为 2 3 . 21 0 m ; 而Ⅲ型盖层分布区域内致密封盖层之间空间连续性较差, 盖层排替压力大部分在4 . 7 5 MP a以内, 单井 日产气量最高 仅为1 2 . 81 0 i n 。Ⅱ型盖层对天然气具有更强的封盖作用, I型盖层次之, Ⅲ型盖层封盖能力最差。各类型盖层封盖能力的差异 性控制着火山岩气藏的形成与富集。 关键词 火山岩; 封盖能力; 盖层; 天然气藏; 徐家围子断陷; 松辽盆地 中图分 类号 T E 1 2 2 . 2 文献标识码 A Di ffe r e n t i a l c ha r a c t e r i s t i c s o f c a p r o c k s o f v o l c a n i c g a s r e s e r v o i r s i n t h e Xu j i a we i z i f a u l t - d e p r e s s i o n, S o n g l i a o B a s i n Z h a n g L e i , Z h u L u n w e i , L u S h u a n g f a n g , Z h a n g X u e j u a n , S h e n J i a n i a n , Wa n g Y a c h u n ’ 。 1 . C o l l e g e o fG e o s c i e n c e s , b k伽t P e t r o l e u m U n i v e r s i t y , D a q i n g, H e i l o n g fi a n g 1 6 3 3 1 8 , C h i n a ; 2 . D e p a r t m e n t of G e o l o g y a n d Geo p h y s i c s , T e x a s AM U n i v e r s i t y , T X 7 7 8 4 0 , U S A; 3 . A c c u m u l a t i o n a n d D e v e l o p me n t of U n c o n v e n t i o nal O i l a n d G a s , S t a t e K e y L a b o r a t o r y C u l t i v a t i o n B ase J o i n t l y c o n s t r u c t e d b y H e i l o n g j i a n g P r o v i n c e a n d t h e Mi n is t r y of S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , N o r t h e a s t P e t r o l e u m U n i v e r s i t y , D a q i n g, H e i l o n g fi a n g 1 6 3 3 1 8 , C h i n a ; 4 . R e s e a r c h I n s t i t u t e of U nco n v e n t i o n a l O i l a n d G a s a n d N e w E n e r g y , C h i n a U n i v e r s i t y of P e t r o l e u m, Q i n g d a o , S h a n d o n g 2 6 6 5 8 0 , C h i n a Abs t r a c t Th r o u g h a n a l y z i ng t h e l i t h o l o g y, p hy s i c a l p r o p e r t i e s a nd s p a t i a l l o c a t i o ns o f t h e r o c k s o v e r l y i ng v o l c a n i c g a s r e s e r v o i r s, t h i s p a p e r i n v e s t i g a t e d t he t y p e s o f c a p r o c k a nd i d e n t i fic a t i o n ma r k s o f e a c h t y p e i n t h e Yi ng c h e n F o r ma t i o n o f X u j i a w e i z i f a u l t D e p r e s s i o n , a n d t h e n d i s c u s s e d t h e s p a t i a l d i s t r i b u t i o n , s e a l i n g a b i l i t y a n d c o n t r o l o n t h e f o rm a t i o n o f g a s r e s e r v o i r s o f e a c h c a p r o c k t y p e. Th e r e s u l t s s h o we d t h a t t h e r e we r e t h r e e t y p e s c a p r o c k s o f v o l c a n i c g a s r e s e r v o i r s i n t he Y i n g c h e n F o r m a t i o n o f X u j i a w e i z i f a u l t - D e p r e s s i o n t y p e I i s m u d s t o n e c a p r o c k o v e r l y i n g j u s t o n t h e t o p o f v o l c a n i c g a s r e s e rvo i r s ; t y p e I I i s c o mp a c t v o l c a n i c c a p r o c k l o c a t e d a t t h e t o p o f v o l c a n i c r e s e r v o i r s ;a n d t y p e m i s c o mp a c t v o l c a n i c c a p r o c k i n t e r b e d d e d wi t h l o o s e v o l c a n i c r o c k s i n t h e u p p e r s e c t i o n o f v o l c a n i c r e s e r v o i r s . T y p e I I a n d t y p e 1 I c a p r o c k s a r e ma i n l y c o n s i s t e d o f v o l c a n i c l a v a a n d p y r o c l a s t i c r o c k . B o t h t y p e 1 1 a n d t y p e m c a p r o c k s s h o w h i g h g a mma - r a y d e - fl e e t i o n s a n d h i g h d e n s i t y . T h e ma i n d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e s e t w o t y p e s o f c a p r o c k s i s s p a t i a l d i s t ri b u t i o n . T h e t y p eⅡ c a p r o c k i s l o c a t e d a t t h e t o p o f v o l c a n i c r e s e r v o i r s , wh i l e t h e t y p e 1 I c a p r o c k i s l o c a t e d a t t h e u p p e r p a rt o f v o l c a n i c r e s - e r v o i r s a n d u s u a l l y c o v e r e d b y v o l c a n i c r o c k s w i t h l o w d e n s i t y . T h e t y p e Ⅱ c a p r o c k h a d t h e w i d e s t d i s t rib u t i o n a r e a a n d b e s t s p a t i a l c o n t i n u i t y t h a n t h e o t h e r s . T h e d i s p l a c e me n t p r e s s u r e s o f t y p e I 1 c a p r o c k w a s u p t o 8 . 8 MP a a n d s i n g l e we l l 收稿 日期 2 0 1 40 81 2 ; 修订 日期 2 0 1 41 01 2 。 第一作者 简介 张雷 1 9 7 9 一 , 男 , 博士、 副教授 , 石油天然气 地质综合研究 。E- ma i l z h l k e y a n 1 6 3 . c o n。 基 金项 目 黑龙 江省 教育厅科学技术研究项 目 1 2 5 2 1 0 6 1 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 石 油 与 天 然 气 地 质 第 3 6卷 d a i l y g a s p r o d u c t i o n i n r e s e r v o i r s w i t h t h i s t y p e o f c a p r o c k s i s t h e h i g h e s t u p t o 3 6 . 61 0 m i n c o mp a r i s o n w i t h t h e o t h e r t wo t y p e s o f c a p r o c k s w i t h t h e s a me t h i c k n e s s . T h e t y p e I c a p r o c k h a s a s ma l l e r d i s t r i b u t i o n a r e a t h a n t y p e I I a n d i t i s ma i n l y d i s t rib ut e d i n t h e e d g e r e g i o n s o f f a u l t d e pr e s s i o n .I t s d i s p l a c e me n t p r e s s u r e s i s u p t o 6. 9 MPa a n d t h e h i g h e s t s i n g l e we l l d a i l y g a s p r o d u c t i o n i n a r e a s wi t h t hi s t y p e o f c a p r o c ks c o u l d r e a c h 2 3 . 2 1 0 m . T he s pa t i a l c o n t i n u i t y o f t y p e 1 1 c a p r o c k w a s p o o r a n d i t s d i s p l a c e me n t p r e s s u r e s w a s u s u a l l y u n d e r 4 。 7 5 MP a, r e s u l t i n g i n t h e h i g h e s t d a i l y g a s p r o d u c t i o n o f o n e w e I I o n l y o f 1 2 . 81 0 m i n t h e d i s t ri b u t i o n a r e a o f t y p e 1 1 c a p r o c k . C o mp r e h e n s i v e a n a l y - s i s s h o w e d t h a t t y p eⅡ c a p r o c k h a d t h e b e s t s e a l i n g a b i l i t y a mo n g a l l c a p r o c k t y p e s . s e a l i n g a b i l i t y o f t y p e 1 I c a p r o c k w a s t h e wo r s t , a n d t h a t o f t y p e 1 I c a p r o c k wa s mo d e r a t e . T h i s d i ff e r e n c e o f s e a l i n g a b i l i t y a mo n g t h r e e t y p e s o f c a p r o c k s c o n t r o l l e d t h e f o r ma t i o n a n d e n r i c h me n t o f v o l c a n i c g a s r e s e r v o i r s . Ke y wo r d s v o l c a n i c r o c k , s e a l i n g a b i l i t y , c a p r o c k , g a s r e s e r v o i r , X u j i a w e i z i f a u l t d e p r e s s i o n , S o n g l i a o B a s i n 松辽盆地北部徐家 围子断 陷是 我 国深层 天然气 勘探 的重点区域 , 受近南北 向的徐 西控 陷断裂 、 近东 西 向的徐 中走 滑 断裂和徐 东 断裂带 的控制 , 断陷构 造总体上具有四周高中间低, 中部宽而深, 南北窄而 浅 的特点 , 呈近南北 向展布 的“ 两坳 三隆 ” 的构 造格 局 - 2 。松辽盆地北部 火山岩储层 天然气储量 占盆 地天然气总探 明储 量 的 9 0 %以上 , 揭示 了火 山岩天 然气藏在 油气 资源 中 的重 要地 位及 勘 探远 景 _ 3 - 4 ] 。 由于天然气具 有较强 的散逸 特性 , 因此上 覆地 层 的 封盖作 用成为 天然气 长期 、 有 效成 藏更为 重要 的条 件之一 , 盖层 分布位 置 和封盖 性都直 接影 响着 天然 气的成藏规模 J 。常见 的盖层有页岩 、 泥岩、 盐岩 、 石膏等 , 而徐 家 围子地 区火 山岩气藏 顶部 盖层 除常 见的泥岩外 , 还存在 规律性分布 的致 密火 山岩盖层 。 徐家围子 断陷 自储 自盖 的火 山岩 盖层与泥 岩盖层混 合分布 , 空间关 系复 杂 , 火 山岩气 藏盖层研究 具有一 定的难度 。前人对 火山岩盖层 的划 分类型及划 分标 准已作 了初 步探讨 , 然而 由于 资料及 研究方 法 的限制 , 目前 对 火 山岩 气 藏盖 层 识别 标 志 、 类 型 划 分 、 分布规模及封盖性 差异的认识并不 完善 , 尚属于 火山岩成 藏研究 中的薄弱环 节 , 急需 不断地 探索 和 完善。因此 , 本文以徐家围子地区营城组为例, 开展 火山岩气 藏盖层 类型 特征及 识别 标志 、 空 间分布 特 征 、 封盖性特征及其 对天然气成藏 的控制 作用研究 , 对于深入认识火山岩气藏成藏 主控 因素 以及 指导火 山岩气藏勘探具有 重要 的理论 和实践意义。 1 火山岩天然气藏盖层类型及识别标志 通过对已发现火 山岩气藏 的精细解剖 , 结合岩心 观察 、 试气数据和各测井系列数据统计分析 , 徐家围子 断陷火山岩气藏的有效盖层 本文所述 “ 有效盖层” 是 指其下覆地层 已发现被封盖的火 山岩气藏的盖层 主 要有泥岩和火山岩两种不同的岩性, 其中火山岩盖 层 为 自储 自盖 的特殊 岩性 盖层 , 因此首先 需要 明确 火 山岩 储 层 与 盖层 之 间 的特 征差 异 及 划分 依 据 。 通过岩心 、 岩性 、 物性及测 井序 列数据 统计分析 , 表 明火 山岩 盖层 与储 层 在 岩石 物性 及测 井 曲线 特 征 上具有较 明显 的差异 图 1 。岩心观察 表 明 , 具 有 天然气封盖作用 的火 山岩 较为致 密 , 且裂缝 具有 后 期胶结充 填 的普 遍 现象 图 1 a ; 作 为储 集 层 的 火 山岩普遍具 有 不 同程 度 的溶蚀 现 象 以及 孔洞 和 裂 缝发育等低密度 特征 图 1 b 。徐家 围子断 陷 已探 明火 山岩气 藏储 层 与 火 山岩封 盖 层 的岩石 密 度平 均值概率 统 计结 果 图 1 C 表 明 , 火 山岩储 层 与 盖 层岩石密 度具 有 明显 的差异 。火 山岩储 层 岩 石 密 度 分 布 在 2 . 2 7 5 2 . 5 5 0 g / c m , 密 度 峰 值 为 2 . 4 2 5 g / c m ; 火 山岩盖 层 岩石 密度 分 布 在 2 . 4 5 2.8 0 g / c m。 ,岩石 密度 峰值 为 2 . 5 7 5 g / c m ; 火 山岩 盖层与储层岩石密度 值分 布 区间重 叠 区域 小 、 概 率 峰值位置 差别 明显 。火 山岩 储 层与 盖层 的声 波 时 差值平均值概率 分 布 均呈 现 双 峰特 征 图 1 d , 火 山岩盖层声波时差值 分布 在 5 3~6 6 tx s / fl , 概率 峰 值在5 8 p , s / fl, 火 山岩 储层 声 波 时差值 分 布在 5 5 7 5 p . s / f t , 主要 概 率 峰值 在 6 0 tx s / f t ; 二者 声 波 时差 概率峰值 重 叠 区域较 大 。因此声 波 时差 不 能 作 为 火山岩盖层与储层划 分标 准 的有效 依据 , 而火 山岩 岩石密度可 作 为 区分火 山岩盖 层 与储层 的有 效识 别标志之 一 。由此可 以从火 山岩 中识别 出火 山 岩 盖层 , 进 而结合气藏其 它岩性 盖层统 一划分火 山岩 天然气 气藏 的盖层类 型 , 开展 火 山岩气 藏盖层 各类 型分布特征 、 封盖性及 对天 然气控制 作用 的差异性 研究 。 通过对研究区火 山岩气藏有效盖层的岩性 、 物性 、 空间位置研究及测井 曲线特征统计分析可知 , 研究 区 火山岩气藏盖层可划分为 3种类型 顶部泥岩盖层 I 型 、 顶部火 山岩盖层 Ⅱ型 及上部火 山岩夹层盖层 1 I 型 。各类盖层分别具有不同的岩性特征 、 空间位 置和测井曲线特征 图 2 。 I 型为顶部泥岩盖层 , 普遍具 有井径增 大、 高声 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 张雷 , 等. 徐家围子断陷火山岩天然气盖层差异特征 表 1 徐家围子断陷营城组火山岩气藏盖层类型 T a b l e 1 C a p r o c k t y p e s o f v o l c a n i c r o c k s o f Y i n g c h e n g F o r ma t i o n i n t h e Xu j i a we i z i f a u l t . d e p r e s s i o n 3 火山岩天然气藏盖层封闭性 3 . 1 盖层厚度 天然气盖层厚度不 仅控制着 盖层空 间展 布范 围 的大小 , 而且还 在一定 程 度上还 影 响着 盖层 的封 闭 质量_ 9 J 。相 同开 发开采 技术 条件下 , 单 井 日产气 量 受储 量丰度 、 储层 物性 等因素影响 , 天然气单井 日产 量 在 一 定 程 度 上 可 以 反 应 气 藏 储 量 丰 度 的 情 况 H J 。各类型盖层厚度概率分布 图 图 5 a 表 明, I型 盖层 厚 度 范 围 主要 分 布在 0~5 i n , 最 大 可 达 5 2 m 徐 深 4 2井 ;Ⅱ型 盖层 厚 度 范 围主要 分 布 在 3~ 2 4 m, 最大可达 8 0 m 徐深 8 , 具有 3个概率 峰 值 , 依次为 5 ~ 6 m、 1 4~1 5 m 和 2 1 2 2 m; 1 I 型盖层 厚度 范围主要分布在 3~1 7 i n , 最 大可达 5 6 m 徐 深 2 8井 , 具有两个 概率峰值 , 依次 为 56 m 和 1 5 1 6 1 1 1 , 1 1 型顶部 致密火 山岩 盖层发育 厚度 总体 上最 大。由各类型盖层 的厚度与对应 的天然气藏单井 E t 产气量关系 图 5 b d 可知 , 随着各类型盖层厚度增 大 , 其对应可达到 的最大单井 日产气量 均增大 , 且 当 盖层达到一定 厚度后 , 盖层厚度 增大对 最大 日产 气 量的影响作用 明显减弱 ; 3种类 型盖层厚度达到2 0 m 左右以后 , 天然气单井 日产量最大值基本稳定。 I 型盖层 厚度 达 到 2 0 m 以后 , 单 井 日产 量 最大 可 达 3 01 0 m 左右 ; 1 1 型盖层厚度达到 2 0 m以后 , 单井 日产量最大可达 4 01 0 m / d左 右 ; Ⅲ型盖 层厚度 达到 2 0 i n以后 , 单井 日产量最 大可达 2 01 0 I T I 左 右 ; 相同盖层厚度条件下 , Ⅱ型盖层所 对应 的气藏最 高单井 日产气量最大 、I型盖层次之 、 Ⅲ型盖层所对 应 的最高 日产气量则最小。 依据研究区内各井盖层厚度解释结果编制 了各类 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 6 石 油 与 天 然 气 地 质 第 3 6卷 p me n t , 2 0 0 6 , 3 3 6 6 6 2 6 6 6 . [ 7 ] 张林晔 , 包友书 , 刘庆, 等. 盖层物性封闭能力与油气流体物 理 性质 关系 探 讨 [ J ] . 中 国科 学 地 球 科 学 , 2 0 1 0, 4 0 1 28 3 3. Z h a n g L i n y e , B a o Yo u s h u, L i u Q i n g , e t a 1 . E ff e c t s o f h y d r o c a r b o n p h y s i c a l p r o p e r t i e s o n c a p r o c k s c a p i ll a r y s e al i n g a b i l i t y [ J ] . S c i c e e n i n C h i n a E a r t h S c i e n c e , 2 0 1 0, 5 3 5 6 6 5 6 7 1 . [ 8 ] 张立含 , 周广胜. 气藏盖层封气能力评价方法 的改 进及应用 以我国 4 6个大中型气 田为例 [ J ] . 沉积学报 , 2 0 1 0 , 2 8 2 3 8 83 9 3 . Z h a n g Li h a n, Z h o u Gu a n g s h e n g . I mp rov e me n t a n d a p p l i c a t i o n o f t h e m e t h o d s o f g a s r e s e r v o i r c a p s e a l i n g a b il i t y [ J ] . A e t a S e d i me n t o l o g i c a S i n i c a , 2 0 1 0 , 2 8 2 3 8 83 9 3 . [ 9 ] 于丹 , 付 晓飞 , 吕延 防, 等 . 徐家 围子断 陷深层天然 气盖层特 征及 封盖性评价 [ J ] . 吉林 大学学报 地球科学版, 2 0 0 9 , 3 9 5 7 7 37 8 0. Yu Dan , Fu Xi a o f e i , L v Ya n f a n g, e t a 1 . Ca p r o c k c h ara c t e r i s t i c a n d s e ali n g abi l i t y e v al u a t i o n o f d e e p Xu j i a w e i z i f a u l t d e p r e s s i o n[ J ] . J o u rnal o f J i l i n U n i v e r s i t y E a r t h S c i e n c e E d i ti o n , 2 0 0 9 , 3 9 5 77 37 8 0. [ 1 O ] 付广 , 胡明 , 于丹. 火 山岩盖层类 型及封气能力. 以松辽盆 地徐家 围子断陷为 例 [ J ] . 吉林 大学 学报 地球 科 学版 , 2 0 1 0, 4 0 2 2 3 72 4 4. F u Gu a n g, Hu Mi n g, Yu Dan . Vo l c a n i c c a p r o c k t y pe a n d e v alu a t i o n o f s e a l i n g g a s abi l i t y A n e x a mp l e o f X u j i a w e i z i D e p r e s s i o n [ J ] . J o u r - n a l o f J i l i n U n i v e r s i t y E a r t h S c i e n c e E d i t i o n , 2 0 1 0 , 4 0 2 2 3 72 4 4. [ 1 1 ] 史集建, 吕延防, 付广 , 等. 松辽盆地徐家 围子断陷火山岩盖层 封 气 能 力 综 合 定 量 评 价 [ J ] .石 油 学 报 , 2 0 1 1 , 3 2 3 4 2 4 43 1. S h i J i j i a n , L v Y a n f ang , F u G u a n g , e t a1. S y n t h e ti c all y a n d q u a n t i t a t i v e l y a s s e s s i n g g as -s e a l i n g a b i l i t y o f v o l c a n i c c a p r o c k s i n t h e X u j i a w e i z i S a g o f t h e S o n g l i a o B a s i n[ J ] . A e t a P e t rol e i S i n i c a , 2 0 1 1 , 3 2 3 4 2 4 4 3 1 . [ 1 2 ] 朱怡翔, 石广仁. 火山岩岩性的支持向量机识别[ J ] . 石油学报, 2 0 1 3 , 3 4 2 3 1 23 2 2 . Zh u Yi x i an g, S h i Gu a n g T e n . I d e n t i f i c a t i o n o f l i r h o l o g i c c h a r a c t e ris t i c s o f v o l c ani c r o c k s b y s u p p o rt v e c t o r m a c h i n e [ J ] . A c t a P e t r o l e i S i n i c a , 2 0 1 3, 3 4 2 3 1 2 - 3 2 2 . [ 1 3 ] 付广 , 庚琪, 王有功, 等. 气藏盖储层压力配置类型及与储量丰 度 的关 系 [ J ] . 吉 林 大 学 学 报 地 球 科 学 版 , 2 0 0 8 , 3 8 4 58 75 9 3. F u G u a n g , G e n g Q i , Wa n g Y o u g o n g , e t a 1 . 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