低声波高光谱特征的火山岩盖层类型与分布

低声波高光谱特征的火山岩盖层类型与分布

0下白垩统营城组火山岩徐集子凹陷是松辽盆地北部深层天然气勘探的重点地区。在构造上，这是由宋西和徐西两条边界断裂控制的倾斜断裂。低宋站高度和丰乐高度可分为三个局部沉降：大安山坳、杏山尾峰和薄荷台头尖角。到目前为止,天然气勘探已在徐家围子断陷下白垩统营城组火山岩中找到了汪家屯、升平、昌德东、肇深8井和徐深大气田(徐深1井区、徐深7井区、徐深8井区、徐深13井区、徐深12井区、徐深9井区、徐深903井区、徐深23井区、徐深21井区、徐深28井区),充分展示了该断陷火山岩中天然气的远景资源。然而,该断陷火山岩中的天然气除了少部分被泥岩盖层封盖外,很大一部分是被火山岩自身封盖。泥岩作为盖层前人曾做过大量研究工作[1,2,3,4,5,6,7,8,9,11,12,13],已形成了一套研究理论与方法;但对火山岩盖层,尤其是自储自盖型火山岩盖层类型及封闭特征的研究至今仍是一个薄弱环节。为此,开展徐家围子断陷火山岩盖层类型及其封气能力研究,对于正确认识火山岩中天然气成藏机理及分布规律,指导下一步火山岩中天然气勘探均具重要意义。1岩浆岩层类型和识别标志1.1地层岩性类型通过解剖研究徐家围子断陷已发现的火山岩气藏可以看出,作为火山岩气藏的火山岩盖层,其岩性主要有2种类型。一种是火山熔岩盖层,其岩性主要是流纹岩、凝灰岩和安山岩,少量为粗面岩、火山角砾岩和玄武岩;测井曲线表现为井径无扩容,电阻率中等;声波时差值明显低于火山岩储层的声波时差值(图1a)。另一种为火山碎屑岩,其主要岩性有凝灰岩和火山角砾岩;测井曲线表现为井径扩容,电阻率减小;声波时差值高于火山岩储层的声波时差值,具有与泥岩声波时差相似的特征,且分布在泥岩层附近(图1b)。1.2确定火山火山岩盖层定量的声波时差值由上可知,徐家围子断陷2种类型火山岩盖层具有明显不同的特征,火山碎屑岩盖层除了岩性不同于火山熔岩盖层外,其最明显的特征是具有井径扩容、电阻率小和高声波时差,与泥岩具有相似大小的声波时差特征,据此特征从测井曲线上极易识别。而火山熔岩盖层,其声波时差虽然低于火山岩储层的声波时差值,但二者的差异并非十分明显,用肉眼难以识别分辨,故要建立这种火山熔岩盖层应建立定量的声波时差值的标准。由该区天然气勘探实践可知,如果火山岩的孔隙度大于3%,那么它就具有储集工业价值天然气的能力。换句话说,如果火山岩的孔隙度小于或等于3%,那么它就不能成为天然气的储集层。然而,当火山岩孔隙度小于或等于3%时,虽不能成为天然气的储集层,但它却可以成为天然气的封盖层,故可以将3%作为火山熔岩盖层孔隙度的下限值。由于火山岩孔隙度值需要通过测试才能获得,使用起来很不方便。而声波时差与孔隙度之间存在着正比关系,且声波时差值较孔隙度值更易获得,故应用声波时差值代替孔隙度值来识别火山熔岩盖层。由图2可以看出,徐家围子断陷火山熔岩声波时差值与其孔隙度之间具有良好的正比关系,即随着火山熔岩声波时差增大,孔隙度增大;反之则减小。另外,由图2可以得到与孔隙度等于3%对应的声波时差值约为56μs/ft,即声波时差值等于56μs/ft可作为火山熔岩盖层判识的标准:如果火山熔岩声波时差值小于或等于56μs/ft,那么其便可以成为天然气的盖层;反之则不能成为天然气的盖层。2火山岩盖层的发育和分布特征徐家围子断陷2种类型火山岩盖层不仅岩性及特征不同,而且发育及分布特征也不相同。2.1不组成火山岩体内部的碎屑岩火山碎屑岩盖层之所以具有与泥岩相似的声波时差特征,是因为其在再沉积成岩过程中所处的泥质沉积环境内含有大量的泥质成分,所以这种火山碎屑岩在该区不会分布在火山岩体的内部,而主要分布在火山岩体的顶部。该区这种火山碎屑岩盖层主要分布在营一段火山岩体的顶部,而且与泥岩层伴生,共同组成火山岩中天然气的封盖层,如图3所示。由图4可以看出,徐家围子断陷营一段火山岩顶部发育的火山碎屑岩盖层主要分布在断陷的南部地区,最大厚度可达180m,主要分布在徐深22井处,仅在徐深301井和徐深10井处出现缺失,由徐深22井向四周火山碎屑岩盖层厚度逐渐减小。2.2火山岩地层徐家围子断陷火山熔岩盖层主要发育于营一段和营三段中,分布在火山岩体内部,呈局部隔层形式出现;其岩性主要为凝灰岩、安山岩和流纹岩,少量为玄武岩、英安岩和火山角砾岩,横向分布的连续性差。如图3中徐深28井和徐深302井下部各出现2层火山熔岩盖层,徐深28井厚度相对大些,而徐深302井厚度小一些;厚度变化相对较大,最小的只有3.1m,最大可达63.3m,平均为12.78m,如表1所示。3压汞法与声波时差法该区2种类型的火山岩盖层,由于其岩性及特征不同,封闭能力也不相同。由文献可知,排替压力是评价盖层封闭能力的最基本参数。为了获得火山熔岩盖层的排替压力,对其进行取心,利用压汞法对其排替压力进行了测试。由于压汞法测试排替压力时岩样孔隙中饱和的是汞介质,而实际地下岩石孔隙中饱和的是水介质,故应对压汞法获得的排替压力按式(1)进行饱和介质转换,才能反映地下的实际情况:式中:PH为火山岩饱和水排替压力,Pa;PHg为火山岩压汞获得的排替压力,Pa;σH为烃水界面张力,N/m;σHg为汞-气界面张力,N/m;QH为烃、水、岩石三相润湿角,(°);QHg为汞、气、岩石三相润湿角,(°)。用由式(1)校正后的压汞法获得的火山熔岩盖层的排替压力与其对应的声波时差作图(图5)。可以看出,二者之间具有明显的反比关系:随着火山熔岩盖层声波时差值增大,排替压力减小;反之则增大。由图5利用声波时差资料对徐家围子断陷营城组部分火山熔岩盖层的排替压力进行了计算,结果如表1所示。由表1可以看出,火山熔岩盖层排替压力相对较小,为3.76～6.03MPa,平均为4.30MPa。按照文献中的等级划分标准,徐家围子断陷营城组火山熔岩盖层也具有较好的封气能力。利用相同方法来研究火山碎屑岩盖层的排替压力。由图6可以看出,徐家围子断陷火山碎屑岩盖层排替压力与声波时差值之间也具有明显的反比关系:随着声波时差值增大,火山碎屑岩排替压力减小;反之则增大。由图6,利用声波时差值,对徐家围子断陷营一段火山岩体顶部火山碎屑岩盖层的排替压力进行了计算,结果如图7所示。可以看出,该区营一段火山碎屑岩盖层排替压力最大可达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井处,由5个高值区向其四周火山碎屑岩盖层排替压力逐渐减小,在断陷边部排替压力减小为零。按照文献中的等级划分标准,徐家围子断陷营一段火山碎屑岩盖层在部分地区具有好和较好封气能力,仅在断陷边部具有中等以下封气能力。4气藏成藏类型对成藏关系的解释通过研究2种类型火山岩盖层与目前已发现的气藏之间的空间分布关系可知,徐家围子断陷不同类型火山岩盖层对天然气成藏与分布所起的作用是不同的。4.1油气运移的影响火山碎屑岩盖层与火山熔岩盖层相比,不仅厚度大、分布广,而且封气能力强,是徐家围子断陷营一段火山岩的区域性盖层。下伏沙河子组气源岩生成排出的天然气通过断裂运移进入营一段火山岩体后,由于火山熔岩盖层分布局限,且封气能力相对较弱,除少部分天然气被其封闭聚集外,其余大部分天然气将向火山岩体顶部运移;当到达火山岩体顶部,遇到分布范围广、封气能力强的火山碎屑岩盖层时,便停止运移,在其下大规模聚集成藏。由图8可以看出,这可能是徐家围子断陷天然气主要分布在营一段的缘故。4.2开裂断口型火山岩气藏徐家围子断陷火山熔岩盖层仅局部分布在火山岩体内部,既可分布在营一段火山岩体中,又可分布在营三段火山岩体中,且封气能力相对较弱,只能对下伏沙河子组气源岩生成排出的天然气进入火山岩体内后的向上运移过程中起到局部封盖作用,使天然气在火山岩体内局部聚集成藏(图3),形成一些厚度相对较小的气藏。5火山火山岩盖层特征(1)徐家围子断陷火山岩盖层主要有火山碎屑岩盖层和火山熔岩盖层2种:火山碎屑岩盖层主要是凝灰岩和火山角砾岩,具有井径扩容、电阻率小和高声波时差特征;火山熔岩盖层主要为流纹岩和安山岩,具有井径不扩容、电阻率中等和低声波时差特征。利用