利用地震储层预测技术研究准噶尔盆地玛东地区二叠系佳木河组火山岩特征

谭建华 佟莹 张永波 黄会会 连志刚

摘  要：玛东2井区二叠系佳木河组发育一套火山岩，在部分探井中发现了油气，通过岩心观察、地震预测等技术开展研究区火山岩特征的研究。研究区火山岩岩性以玄武岩为主，发育少量安山岩、凝灰岩。通过岩心观察、地震储层预测等研究，认为研究区发育火山爆发相、火山溢流相、火山沉积相及火山通道相4种相带。研究区主要发育3个火山喷发群，结合前人对盆地构造演化的研究成果认为，佳木河组形成时期，盆地处于断裂扩张期，断裂活动强烈，极易形成裂隙式喷发。因此，提出佳木河组发育裂隙-中心式喷发模式。

关键词：准噶尔盆地;玛东地区;佳木河组;火山岩;喷发模式

准噶尔盆地是我国西部典型的多旋回叠合盆地，发育多套烃源岩。玛湖凹陷是准噶尔盆地主要的生烃凹陷之一，在凹陷周缘已发现了大量的油气田，其中，玛湖砂砾岩油藏的发现是新疆油田近年来的主要勘探发现之一[1-2]。玛湖西斜坡高部位夏子街背斜、斜坡中部百克断裂带在夏子街组、风城组均获得工业油气，玛湖西部的中拐凸起在风城组已获得工业油气，显示出环玛湖凹陷中深层良好的成藏条件与勘探前景[3-4]。近年来，在玛东斜坡地区也开展了大量的油气勘探，在玛东2井区的二叠系夏子街组、佳木河组均有油气发现。随着砂砾岩油藏的不断发现，火山岩油藏也引起了相关专家的重视。其中，玛东2井区二叠系下统佳木河组发育一套裂缝发育的火山岩地层，油气成藏条件优越，该区火山岩油气储层研究成果报道较少。本次研究主要针对该火山岩特征开展研究，利用岩心观察、地震预测等技术开展了相关研究，提出了火山裂隙-中心式喷发模式，为该区油气勘探提供地质依据。

1  区域地质概况

本次研究的工区为玛东2井区，位于准噶尔盆地玛东斜坡，行政隶属新疆和布克赛尔县境内。大地构造位于玛湖凹陷东斜坡，三个泉凸起西部与夏盐鼻凸的结合部，面积约1 260 km2。研究区地表为固定-半固定的沙丘覆盖，沙丘相对高差约20～30 m，地面海拔300～450 m。工区温差大，夏季干热，最高气温可达40℃以上;冬季寒冷，最低氣温可达-40℃以下。工区内年平均降水量80 mm，属大陆干旱性气候。研究区构造位置具备良好的油气成藏背景，工区范围内有盐北1和夏盐11两块三维地震覆盖，具备开展研究的基础条件，且多口探井在工区内的二叠系夏子街组、佳木河组发现油气。其中，佳木河组裂缝发育，发育有火山岩油藏，测试获低产，滚动勘探潜力巨大。玛湖凹陷二叠系与石炭系之间为不整合接触，二叠系自下而上依次发育佳木河组、风城组、夏子街组、下乌尔禾组、上乌尔禾组[5]。

佳木河组  该区石炭系岩性主要为凝灰岩及安山岩，为一套喷发相为主的火山岩地层。佳木河组不整合上覆于石炭系之上，岩性主要为玄武岩、安山岩和少量凝灰岩[6-7]。佳木河组底界是二叠系与石炭系分界面，该界面特征明显。在录井料中，界面上下均为杂色火山岩，界面上为大段安山岩、玄武岩组合，界面处不整合特征明显;在测井曲线资料中，界面上GR曲线为低值，表现为厚层微齿化的箱型特征，界面下为幅度变化较大的齿化曲线。佳木河组厚度整体表现为西厚东薄，全区沉积中心位于西北部和东南部，其最大地层厚度在400 m左右，东北部玛201-盐201一线以东，地层厚度约0～100 m，其顶界面在北部尖灭超覆于石炭系之上。从地震反射特征上看，佳木河组具一套火山岩体（玄武岩）反射特征，具体表现为低频、连续、强振幅，不整合面清晰。

夏子街组  研究区风城组缺失，夏子街组直接上覆于佳木河组之上，底部为一套砂砾岩，上部为砂质泥岩。该段整体西南厚东北薄，西南部地层最大厚度约900 m，东北部地层尖灭，地层厚度与佳木河组相比有较大变化。该组的沉积中心出现在全区西南部，地层厚度大于600 m，同时在研究区东部玛东2-玛224-玛东3井一线以东其地层厚度介于0～150 m。夏子街组分布范围较佳木河组小，在东北部地区尖灭超覆于佳木河组之上

2  佳木河组火山岩岩相特征

研究区发育一套完整的火山喷发岩相体系，包括火山通道、火山喷发、火山溢流及火山沉积等岩相类型。

2.1  佳木河组火山岩岩相分析

玛东2井区佳木河组火山岩岩性以玄武岩为主，发育少量安山岩、凝灰岩，在远离火山通道区域发育泥岩。据玛东2、玛东3、玛202等井的取心和单井相分析（图1），在岩心中主要发现了火山溢流相的黑色玄武岩（图2-A），含大量气孔（图2-B），且部分玄武岩出现层状或流动性构造特征，说明该类岩石凝固前经过了流动。岩心中可见凝灰岩（图2-D），大部分凝灰岩经过后期水体搬运，形成火山沉积岩，部分凝灰岩中保留了玄武岩火山弹（图2-C），为喷发相成因，保存了较好的喷发后的形态，裂缝较发育。岩心中未见火山通道相。通过文献调研发现，火山通道相裂缝发育，多发育火山节理柱，形成了良好的油气储存空间。

研究区取心及钻井数量有限，故借鉴三维地震资料，结合波形聚类神经网络技术对佳木河组沉积进行综合分析认为，佳木河组火山岩发育火山爆发相、火山溢流相、火山沉积相及火山通道相4种相带，火山通道相主要依靠地震资料的识别及平面展布特征判别。

2.2  佳木河组火山岩储层物性特征

佳木河组主要为一套火山喷发岩，岩性以灰、黑色玄武岩为主，局部见少量灰褐色安山岩及凝灰岩，火山岩储集层物性主要受构造裂缝及气孔和熔孔控制[8-9]。玛202井和玛东3井岩心及成像测井显示，火山岩中垂向裂缝发育，岩心中能明显看到玄武岩中多条高角度裂缝（图2-C），局部裂缝面见褐色原油，油气味浓，油质感强，染手，含油面积30%，部分裂缝被方解石充填（图2-A）。岩心和成像测井显示，研究区火山岩裂缝及气孔发育，储层物性良好，具备油气成藏的良好条件。由于目的层为火山岩，在孔渗等物性实验取样过程中，裂缝和溶孔难于取样，因样品为基质样品，孔隙度仅为0.7%～2.0%，渗透率极低，且该类样品物性不能代表缝洞型油藏的物性，因此，火山岩储层物性研究以构造裂缝及气孔和熔孔描述为主。

2.3  佳木河组火山岩地震响应特征及预测

据对本区钻遇佳木河组的6口井（玛东2、玛东3、玛201、玛202、陆1井、盐201）测井曲线及地震剖面波组特征的综合分析，火山岩响应以中高频、中强振幅为主，佳木河组火山岩底部均为中高频、强振幅特征（图3）。

通过研究区内钻穿佳木河组6口井的资料对佳木河组地层开展标定分析，制作了相应的波阻抗与自然伽马交会图版，认为研究区火山岩表现为高阻抗特征。阻抗值大于1 360 Ω为安山岩及玄武岩，可较好的与非火山岩进行区分，具备开展波阻抗反演的条件。

用盐北1井三维地震数据体对佳木河组进行了叠后波阻抗反演，预测了波阻抗平面展布特征，结合均方根振幅及频率属性图的响应特征，即工区东部及北部以中高频响应为主，西部以中低、低频为主，而本区完钻井火山岩响应为中高频特征，综合分析基本圈定了火山岩分布范围 （图4）。

利用地震反演数据提取的地震属性可较好的显示厚层火山岩分布特征（图4），通过玛东2井和玛202井的取心及录井数据与地震属性的对比分析，吻合度较高。从地震属性显示的火山岩分布特征来看，玛东2井西南部发育一个较大的火山口，火山岩主体分布从玛东2井向西南方向呈条带状分布，另一个较窄的条带分布于研究区东南角，研究区的西北角发育另一个火山喷发群，受研究区地震资料的限制，只能看到该火山喷发群的一角。因此，通过地震属性显示的火山岩分布，认为研究区存在火山通道相。

2.4  佳木河组火山岩岩相平面分布特征

在取心、录井、测井资料的分析基础上，结合地震剖面和地震反演成果，制作了研究区火山岩岩相平面分布图（图5）。从岩相平面分布图上可看出，研究区主要发育3个火山喷发群，玛东2井区发育的是位于研究区中部的火山喷发群，该群整体呈条带状，呈NE方向展布，其长度和宽度均较大，火山通道相以斑点状和条带状为主，中部存在一个较大的火山口。研究区南部发育一个较小的火山喷发群，该群整体呈EW向，长度和宽度均较小，火山通道相以点状为主。研究区西北部发育一个较大的火山喷发群，面积较大，火山通道相也呈片状发育。

3  佳木河组火山岩形成模式

前人研究认为，准噶尔盆地在晚石炭世到中二叠世发育了两期裂谷活动，其中晚石炭世早期为裂谷扩张期，晚石炭世中晚期为拗陷?萎缩期，早二叠世为再次扩张期;中二叠世为盆地拗陷?扩展期，在该构造运动期，盆地逐步经历了从残留陆表海盆地向陆相湖泊盆地演化的完整过程[10-15]。佳木河组发育于早二叠世第二次扩张期，由于盆地处于断裂扩张期，断裂活动强烈，构造演化决定火山岩的形成及规模，断裂活动期极易形成裂隙式喷发，通过地震储层预测，结合岩心观察等成果认为，研究区佳木河组发育裂隙-中心式喷发（图6）。裂隙-中心式喷发模式是以大型断裂为火山喷发活跃区，并在某些地区形成长期喷发的火山口。该类火山口沿断裂呈条带状分布，火山口周缘分布火山喷发相，喷发相的周缘及顶部发育溢流相，火山灰及火山碎屑等经过搬运形成火山沉积相。火山通道相、溢流相、喷发相均有大量构造裂缝发育，溢流相和通道相还发育大量气孔，火山通道相、溢流相、喷发相均可形成良好的油气储层，研究区烃源岩发育，油气充注充足。因此，在该区发育良好盖层的区域易于形成油气藏。

4  结论

（1） 玛东2井区二叠系佳木河组发育一套火山岩，岩性以玄武岩为主，发育少量安山岩、凝灰岩，发育火山爆发相、火山溢流相、火山沉积相及火山通道相4种相带。火山岩地震响应以中高频、中强振幅为主，表现为高阻抗特征，阻抗值大于1 360 Ω为安山岩及玄武岩。因此，利用波阻抗平面展布特征，结合均方根振幅及频率属性图的响应特征，可圈定火山岩分布范围。

（2） 研究区主要发育3个火山喷发群，结合前人对盆地构造演化的研究认为，佳木河组形成时期盆地处于断裂扩张期，断裂活动强烈，断裂活动期极易形成裂隙式喷发。因此，提出佳木河组发育裂隙-中心式喷发模式。

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