安达凹陷深部火山岩气藏控制因素及勘探方法

肖利梅

（中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163712）

1 区域概况

安达凹陷位于松辽盆地徐家围子断陷北部（见图1），整体为一向斜，东部为西倾斜坡区，其下伏沙河子组地层烃源岩厚度大，有机质丰度高，达高成熟—过成熟，具有较好的成藏物质基础［1-2］。营城组顶面构造格局为南北向的凹陷带，西侧为古中央隆起带，中部为安达向斜，东侧为斜坡区，西北部为一个宽缓的鼻状构造［3］，勘探面积950 km2。断陷期地层发育较全，自下而上主要发育火石岭组、沙河子组、营城组地层。营城组以营三段地层为主，地层厚度70～700 m，顶面埋深2 500～3 100 m。凹陷主体营三段火山岩连续分布，爆发相、溢流相火山岩内储层均较发育，整体成藏条件有利。2013年以前，由于对气藏形成的主控因素和分布规律认识不清楚，火山岩气藏勘探以凹陷西部营城组顶面爆发相火山岩为主要目标。为充分发掘安达凹陷火山岩气藏勘探潜力，本文依据火山岩气藏勘探理论，结合探井测试数据统计结果，分析了气藏形成的控制因素，同时运用水平井技术，以促进安达凹陷不同相带火山岩气藏勘探取得新进展。

图1 松辽盆地北部深层区域构造分区

2 安达凹陷火山岩分布特征

利用相干体和地震反射特征分析技术，以火山岩喷发模式为指导，对火山机构和相带的展布进行了预测［3-4］。从预测结果分析得出，与基底断裂沟通的次级断裂带控制了安达地区营城组火山岩的分布，火山机构受2组断裂带控制，火山活动西部强，在凹陷东部明显较弱。

从现今厚度看，火山岩沉积最厚处主要沿西侧的一系列火山机构发育，向侧翼减薄，整体上西部厚、向东部逐渐减薄，火山活动具有西强东弱的特征。西部火山规模大，火山口数量多，厚度大，火山岩分布与徐西断裂密切相关，火山岩喷发面积大，分布范围广，以火山口、近山火口多种相带叠合区为主，火山岩在中央深断陷带厚度最大。东部火山岩相平面分布受徐东断裂带控制，火山喷发规模相对较小，以大面积溢流相火山岩分布为主，近火山口爆发相分布受到局限，厚度相对较小。远火山口及火山沉积相区分布在凹陷东西两侧及北部［5-6］（见图 2）。

安达凹陷中西部火山岩厚度大（500 m左右）、爆发相特征明显，在地震常规剖面上多表现为丘状或透镜状反射、中—弱振幅、杂乱反射、弱相干等特征；东部火山岩厚度200 m左右，以大面积中基性火山岩为主连续分布，在地震常规剖面上主要表现为板状、中—强振幅、较连续—连续、强相干等特征（见图3）。中基性火山岩喷发模式决定了位于火山口爆发相的火山机构物性较好，但规模相对较小，呈点状分布；溢流相厚度薄、物性较差，却全区大面积分布，储层错叠连片。

图2 安达凹陷营城组火山岩相区分布

图3 安达凹陷东西向地震剖面

3 火山岩气藏成藏主控因素分析

国内外火山岩气藏的勘探实践证实，烃源岩、储集层和断裂共同控制火山岩气藏的分布。烃源岩、火山岩都发育且配置关系良好，并具有一定构造背景的区带为油气成藏有利区［7-10］。通过烃源岩、构造以及火山喷发间歇期不整合面、储集层4个方面综合研究，探讨松辽盆地北部安达凹陷白垩系营城组火山岩气藏成藏主控因素，通过对气藏富集规律的认识指导勘探。

3.1 成熟烃源岩

通过对松辽盆地深层天然气藏统计发现，沙河子组是深层气藏形成的主力烃源岩［9］。安达凹陷内共有17口井钻遇沙河子组暗色泥岩，厚度分布在17.0～392.5 m，平均148.4 m。有6口井钻遇煤层，厚度分布在 1.0～105.0 m，平均 20.0 m。

SS2井揭示沙河子组滨浅湖、沼泽相暗色泥岩厚度达189.0 m。DS1井沙河子组暗色泥岩厚337.5 m，3层煤线厚4.5 m。凹陷内沙河子组地层厚度200～2 300 m，有效烃源岩分布面积688 km2，全部被上部营城组950 km2火山岩储层垂向覆盖。有效烃源岩一般厚度300～600 m，越靠近凹陷内部厚度越大。在有效烃源岩分布范围内，有储层就能形成气藏。

火山岩气藏获得工业气流的井90%分布在有效烃源岩厚度大于100 m的范围。通过数据分析对比，越靠近凹陷内部，总有机碳质量分数与镜质体反射率值Ro越高，烃源岩品质越好。干酪根类型以Ⅲ型为主，有机质丰度均达到中等—好标准，断陷期地层埋藏深度大于3 000 m，烃源岩达到高成熟或过成熟（Ro值1.71%～2.43%）大量生气阶段（见表1），具有较强的生烃潜力。火山岩圈闭形成早于大量排烃期。安达凹陷主体生气量为1.9×1012m3，有丰富的油源作为形成火山岩气藏的物质基础。

表1 安达凹陷沙河子组烃源岩地化分析指标统计

3.2 构造高部位

当火山岩体处于继承性发育的构造高点时，储层物性一般都比较好。构造高点也是油气运移的最优指向部位，为油气聚集的有利地带。营城组沉积时期，西太平洋板块由斜向俯冲逐渐转变为正向俯冲，徐家围子断陷处于挤压应力环境，凹陷内地层受到局部挤压作用，形成局部挤压构造高部位［10-13］。获得工业气流的14口井中，有8口井位于鼻状构造、局部低隆起构造上，如 DS3，DSx5，DS12，DS2 井等。

3.3 火山喷发间歇期不整合面

火山喷发间歇期不整合面往往是风化作用剥蚀面。风化剥蚀作用形成的后生储集空间是良好的储集体［14］。火山岩中原生气孔发育，又经风化剥蚀改善了储集性能。分析安达凹陷营城组各期次火山岩孔隙度与距期次顶面距离的关系（见图4）发现，岩心分析孔隙度大于10%的火山岩储层主要位于距离火山岩期次顶面150 m以内范围，距离火山岩期次顶面距离大于150 m的火山岩储层岩心分析孔隙度相对较低；同时，侵蚀不整合面还是油气运移通道，利于形成不整合面之下的火成岩体上倾圈闭油气藏。已钻井产能测试和测井综合解释揭示，60%以上的气层分布在火山喷发期次的顶部。

图4 距期次顶面距离与各期次火山岩孔隙度的关系

3.4 不同火山岩相带储层的差异

根据火山岩岩性划分的岩相，尤其是亚相，能准确刻画出储层物性变化［15-19］。安达凹陷西部以大面积爆发相火山岩为主，多期叠合。已钻探井揭示，安达凹陷内的爆发相火山岩储层发育大量原生孔隙和裂缝；储层厚度较大，一般在40～120 m，最厚360 m，储地比为44.85%；火山岩以玄武质角砾岩、玄武岩、安山质角砾岩等为主。薄片分析显示，孔隙类型主要有原生气孔、晶粒间孔、角砾间孔、裂缝等。储层岩心分析孔隙度分布在0.7%～20.1%，平均11.5%（见图5a），渗透率主要分布在（0.001～2.012）×10-3μm2，平均 0.340×10-3μm2，为高孔低渗储层，储层物性较好，产能高。火山岩储层非均质性强，横向变化快，错叠连片但连通性较差，含气性好，储集物性一般都比较好，一般上气下水（见图6）。 气藏面积一般为 3～10 km2，厚度一般为 50～300 m，平均149 m。天然气分布受局部构造控制明显，构造高部位气藏更发育，厚度大，但没有统一的气水界面，主要为岩性-构造气藏。

安达凹陷东部火山岩主要为溢流相，岩性以玄武岩、安山岩、粗面岩、粗安岩等为主，平面分布规模大，厚度较小。薄片分析显示，孔隙类型主要为原生气孔、岩屑角砾内溶蚀孔、长石晶屑内溶蚀孔、基质内溶孔、裂缝等。储层厚度一般为20～70 m，最厚90 m，储地比为30.69%。岩心分析孔隙度分布在2.5%～11.0%，平均为 6.9%（见图 5b），渗透率主要分布在（0.009～1.268）×10-3μm2，平均为 0.068×10-3μm2，为中孔、低渗储层。 储层分布连续、稳定，但连通性差，孔渗条件相对较差，储层物性相对较差，产能偏低。气藏主要控制因素为火山岩储层和烃源岩厚度。气藏面积一般5～30 km2，储层厚度一般20～100 m，平均厚度42 m。气藏无明显边界，以储层物性标准为界。构造对天然气分布没有明显的控制作用，构造低部位也能发育多层的气藏，主要为岩性气藏（见图6）。

图5 安达凹陷东、西部营城组火山岩孔隙度分布

图6 安达凹陷营城组东西向典型气藏剖面

4 安达凹陷勘探方法

由于安达凹陷东、西部火山机构类型和火山岩相的不同，气藏特征存在明显差别，决定其勘探方式也截然不同。

凹陷西部以近火山口爆发相火山岩为主，储层物性较好，单个气藏厚度大，产能高。目前钻探且已试气的井有6口，压裂后日产气量41 044～202 190 m3，均获得工业气流。因此，安达凹陷西部火山岩气藏勘探以寻找不同期次构造相对高部位、物性较好的爆发相火山岩目标为主。

凹陷东部爆发相火山岩零星发育，以远火山口多层叠置大面积分布的薄层溢流相火山岩储层为主。气藏较致密，但分布面积大。针对溢流相火山岩储层钻探且已试气的井有5口，压裂后日产气量低于30 000 m3，均为低产井（见表2）。提高溢流相火山岩气藏产能是实现安达凹陷东部火山岩气藏效益勘探的关键。钻探实践证明，东部远火山口溢流相气藏，储层低孔低渗，直井钻探仅能获得低产，需要先直井求产，气藏发现后再采用水平井提产能。

2011年在DS302井，针对气测显示好、储层平面展布广的安山岩段进行侧钻，该井直井压裂后日产气12 976 m3，仅获得低产气流。侧钻井DSCP302井对水平裸眼井段实施分5级压裂，日产气54 545 m3，是直井产量的4倍；DSCP302侧钻水平井为大面积溢流相储层效益勘探寻找到了成功的办法。由此总结出，在安达凹陷东部远火山口溢流相火山岩，气藏的勘探方法为，通过已钻井揭示储层进行连井对比分析，结合储层反演预测技术，在预测储层发育有利区以直井钻探发现气层，再在气测显示好、储层平面分布面积较大的气层进行开窗侧钻水平井，以提高产量。

综上所述，根据安达凹陷气藏形成的主控因素和勘探实践，火山岩爆发相应采用直井钻探，溢流相应采用先直井求产、油藏发现后再利用水平井提高产能的“相定井型，先直后平”的效益勘探方法。

表2 安达凹陷东、西部井产量统计

5 结论

1）与基底断裂沟通的次级断裂带控制了安达凹陷营城组火山岩的分布，凹陷西部以厚层爆发相为主，东部以相对较薄的溢流相火山岩为主。

2）下伏沙河子组地层为营城组火山岩气藏提供丰富的油源，构造高部位为油气运聚指向区，火山喷发间歇期不整合面提供油气运移通道。

3）火山机构类型和相带决定气藏类型。凹陷西部主要为以爆发相火山岩为主的构造-岩性气藏，凹陷东部主要为以溢流相火山岩为主的岩性气藏。

4）实际勘探表明：凹陷西部爆发相火山岩储层采用直井方式钻探各期次火山岩构造相对高部位，并获工业气流；凹陷东部远火山口溢流相储层采用“相定井型，先直后平”的方式，是该类气藏高效开发的成功勘探方法。

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