Question

火山岩油气藏评价与预测

Answer 1

一、火山岩油气藏评价预测流程

火山岩具有较强磁性、较高电性和较大密度等地球物理特性，重磁电方法在火山岩区域预测中可发挥重要作用，在国内、外火山岩勘探中得到了证实。大面积分布的火山岩并非均能成藏，火山岩风化壳与原生型火山岩相比其地球物理特征发生了较大变化，重磁电方法不能完全解决火山岩油气藏评价预测的难题。以新疆北部石炭系火山岩风化壳地层型油气藏为例，研发了地球物理评价预测方法步骤:①以重磁电为主预测火山岩及岩性区域分布;②井震结合及地震属性、相干体火山岩目标识别和描述;③岩心、测井资料评价火山岩风化壳有利储层，井震结合反演预测有利储层分布;④油气层测井评价、岩性、储层和振幅衰减属性、吸收系数差异结合检测含油气性，确定钻探目标。该方法通过勘探应用证实是可行有效的，其流程见图7-20。

二、火山岩区域预测

重磁电处理解释方法主要有空间时间域方法及波数频率域方法两大类。基于大地电磁法和频率域电磁测深法，结合空间时间域方法的高精度和高分辨率，以及波数频率域方法的计算速度快、定性评价效果好特点，开发了重磁电剥层处理、沿层延拓信号增强反演的火山岩区域预测方法，提高了处理解释精度和有效性。

通过重磁二阶导数异常精细刻画火山岩分布，重磁正演剥层处理，消除了浅层影响，突出了深层目标重磁特征，沿层下延拾取重磁异常，增强了目的层火山岩异常特征。重磁电震综合处理解释减少了多解性，增加了火山岩体识别的可靠性。其中重磁异常增强和电磁反演是火山岩区带预测的关键。

由原始航磁异常分离得到的局部磁异常仍然是由基底内部各磁性体产生的异常叠加的综合反映，利用垂向二阶求导数分离叠加在中下磁性体组合异常上的顶部异常和旁侧叠加异常，能更精细地刻画目的层磁性体的分布和形态特征(图7-21)。重磁正演剥层处理，消除了浅层影响，突出了深层目标的重磁特征，通过建立火山岩以上地层密度模型的重力正演，从原始重力异常中减去中浅层重力异常效应，可消除浅层的影响，突出火山岩地层的重磁特征，沿层下延拾取重磁异常，增强了目的层火山岩异常分布特征。以上处理是从地面上远距离地研究探讨目标，为了近距离精细刻画火山岩勘探目标的重磁异常特征，采用下延方法逼近场源、沿层拾取重磁异常，突出目标的局部细节特征。重磁电震综合处理解释减少了多解性，增加了火山岩体识别的可靠性。任何地质体均具有弹性模量、电阻率、密度等多种属性特征，通常各种方法分别观测的是地质体单一的属性参量，但由于地面观测条件和地下地质构造条件不同，所获得的各种参数均具有一定不确定性，从而造成反演的多解性，因此，充分利用重磁电震进行综合处理解释，可提高火山岩识别的可靠性和精度。

图7-20 火山岩风化壳地层型油气藏地球物理评价预测流程

图7-21 准噶尔盆地重磁二阶导数异常精细刻画火山岩分布

三、火山岩目标识别

火山岩目标受喷发期次和爆发指数控制，其大小和形态差别较大，不同岩性和岩相的地球物理特征不同。原生型火山岩火山机构和形态完整易识别。受风化淋滤改造后的火山岩火山机构和形态不完整，地球物理参数发生了变化，识别难度较大，但其低频特征基本未变，同样可识别。

1.火山岩测井响应特征

火山岩类型不同，其结构、构造、孔隙类型及测井响应特征不同。可综合常规测井、微量元素俘获测井(ECS)、成像测井(FMI)响应特征识别岩性，划分相带，通过分析提取火山岩储层变化的敏感性参数，井震结合识别火山岩目标。一般从基性到酸性火山岩自然伽马值逐渐增大，密度、速度和电阻率逐渐降低，同类火山岩岩性由熔岩、过渡岩类向角砾岩类密度和速度逐渐减小(图7-22)。风化淋滤可导致火山岩放射性减弱，同类火山岩岩性蚀变后放射性明显低于蚀变前;在同样的蚀变环境下，不同类型火山岩蚀变程度不同，由基性到酸性蚀变由弱到强变化;蚀变环境下均伴随裂缝的产生，火山岩发生破裂，孔隙空间增大，导致放射性、密度和速度降低(图7-22)，可通过岩心观察、薄片鉴定和测井解释建立火山岩岩性识别图版，根据敏感参数识别不同岩性。

图7-22 火山岩岩性及蚀变程度识别图版

2.火山岩目标剖面识别

在利用重磁电震宏观识别火山岩体和梳理断裂体系的基础上，建立火山岩测井和地震识别模式，在剖面上识别火山岩目标，平面上根据地震属性和波形分类等划分火山岩岩相，预测火山岩目标。

不同火山岩相带及岩性组合的地震反射特征不同，如振幅、频率、相位及波形特征，外部几何形态如丘状、席状、平行和亚平行等，这些特征是地震识别火山岩目标的基础。由于火山岩产出和侵位方式不同，火山岩岩相多样。不同岩相组合的地震反射特征不同，因火山岩风化淋滤程度、岩相等不同而表现出不同的地震反射特征(表7-7)，可根据其特征识别火山岩目标。如改造较轻的安山岩和角砾岩互层表现为平行连续强反射特征(图7-23a)，改造较严重的安山岩和角砾岩互层呈现亚平行弱连续反射特征(图7-23c)，受构造改造严重的熔结角砾岩和安山岩互层呈现弱连续弱反射特征(图7-23d)，改造严重的流纹岩为弱连续杂乱反射特征(图7-23b)。

表7-7 新疆北部石炭系火山岩目标地震反射特征

续表

图7-23 火山岩目标地震相剖面

3.火山岩目标平面预测

首先根据地震相分析对火山岩相进行定性分类，利用波形分类和多数性聚类分析对火山岩岩相进行半定量评价，利用相干体、分频属性、振幅特征等方法确定火山岩目标平面分布范围。

利用倾角、方位角、振幅、频率信息等多属性相干检测，预测裂缝发育程度。裂缝发育主要受断裂和古构造控制，断裂带、古构造高部位和斜坡带裂缝较发育，古构造斜坡部位裂缝和微裂缝次之，低洼部位裂缝和微裂缝不发育。首先确定同类型岩相分布区，在同类岩相带内根据古构造位置和相干体特征确定裂缝发育区，如古构造和断裂发育处的溢流相分布区相干体检测的裂缝和微裂缝发育，而低洼部位溢流相分布区裂缝和微裂缝不发育。火山岩经受风化淋滤后，储层物性变好，密度和速度变小，导致振幅减弱。新疆北部火山岩储层以风化壳型为主，原生型火山岩一般不能形成有利储层，因此，结合岩相、相干体、振幅属性等参数可确定有利火山岩目标边界，在平面上预测有利火山岩目标的分布。

四、火山岩有利储层评价预测

1.火山岩储层地质预测

完整的火山岩序列自下而上一般由致密熔岩、杏仁-裂缝-气孔熔岩、熔结角砾岩、凝灰岩组成，位于原生型火山岩序列上部的熔结角砾岩和自碎-裂缝-气孔熔岩相储层物性相对较好，但连通性较差，一般不能形成良好的储层。火山喷发时的构造相对高部位一般凝灰岩较薄，经短暂风化淋滤后，表生环境的地表水沿裂缝和微裂缝下渗，对熔结角砾岩和熔岩段进行淋滤，使本身孔隙较发育段的孔隙更加发育，连通性变好，同时受裂缝和微裂缝改造储层物性更好。因此，受短暂风化淋滤的火山岩有利储层一般发育于喷发序列中上部(图7-24)，最有利层段为火山岩序列的熔结角砾岩、自碎熔岩和裂缝-气孔熔岩相。

图7-24 单期次喷发火山岩相模式及特征

裂缝和微裂缝对火山岩有利储层的改造至关重要，新疆北部石炭系火山岩中对有利储层起控制作用的裂缝主要包括喷发时形成的节理缝、热气爆炸缝、冷凝收缩缝，风化淋滤形成的网状缝和受构造运动形成的裂缝。不同(微)裂缝成因机理不同，其产状存在差异，节理缝和热气爆炸缝一般横向沟通，但距离较短，相互沟通较差，成像测井上虽然显示为裂缝发育段，但一般控制的流体渗流半径较短，对渗流能力贡献较小;冷凝缝一般发育于粒间和粒内，单条裂缝延伸距离短，相互沟通较差，成像测井上显示裂缝发育，对有利储层贡献不大;风化淋滤形成的网状裂缝和构造应力形成的裂缝一般延伸距离较长，相互沟通性较好，是有利储层和流体渗流的主要贡献者。

火山岩经风化淋滤后孔隙度可增加10%～200%，而渗透率可增加几倍至上百倍，风化淋滤增加的孔隙和裂缝主要是沟通原生孔隙和裂缝的储集空间，因此，对火山岩有利储层的形成起到至关重要的作用，溶蚀孔隙和裂缝是火山岩有利储层的主要储集渗流空间。

2.火山岩有利储层预测

对火山岩风化壳有利储层的预测主要采用地震反演方法，但对储层参数预测精度不高。进行有利储层预测时，首先通过目标识别和解释，对泥岩、砂砾岩、火山岩的分布段进行预测，在火山岩中利用储层反演预测有利储层分布。火山岩储层预测技术难点表现在火山岩埋藏深，纵向厚度大和横向岩性岩相变化大，岩成层性差，分布规律复杂，地震追踪困难，地震属性分析时窗难以确定，建模难度大。因此，在火山岩有利储层预测时采取分步骤循序逼近的方法，对火山岩有利储层进行预测和描述。

储层反演方法很多，波阻抗反演是储层预测的有效方法之一。如新疆北部石炭系火山岩风化壳储层非均质性极强，相带变化快，常规方法不能有效地进行岩性识别和储层预测，主要采用地震波阻抗方法预测火山岩有利储层，测井曲线归一化处理及子波选取、储层标定及反演初始模型建立是关键。通过储层物性响应特征分析，确定敏感参数，将能够有效地反映储层岩性、物性的特征参数通过“特征曲线声波量纲构建”，构建成声波量纲进行反演，来预测火山岩的有利储层分布。如通过对牛东地区的火山岩有利储层的预测发现，由多次喷发组成的多层叠置火山岩在经受不同时间的沉积间断风化淋滤后，形成了多层叠置的火山岩有利储层(图7-25)。

图7-25 三塘湖盆地多期次喷发火山岩储层预测及测井响应特征

五、火山岩的含油气性预测

由于火山岩地震响应特征的复杂性，叠后和叠前方法均不能完全满足含油气性预测的需要。叠后流体预测通过振幅、频率衰减属性对流体进行定性预测，火山岩储层与非储层波阻抗差异小，传统叠后储层描述效果差，其主要原因在于叠加造成了地震信息损失，降低了流体识别能力。叠前反演通过获得岩性参数，如岩石密度、纵横波速度、纵横波阻抗与泊松比等，使用了未经叠加的地震资料，多道叠加虽然能够改善资料品质，提高信噪比，在增加信息量的同时减小了多解性，提高了流体识别的可靠性和精度，但火山岩埋藏深、岩性变化大、相变快，叠前含油气性的有效预测同样也较困难。

为了有效地预测火山岩的含油气性，采用岩性、储层预测和振幅衰减属性、吸收系数差异预测结合的方法。在以横波波阻抗反演的岩性、储层预测(图7-26a)基础上，通过排除岩性影响的振幅衰减属性与吸收系数差异的纵波波阻抗和泊松比进行预测，二者反演特征存在相反响应特征的为含油气区(图7-26a，b)，通过二者之间的差异对比，可确定含油气性。如准噶尔陆东地区在岩性、储层预测和振幅衰减属性与吸收系数差异预测图上特征相反层段即为含气层段，气藏剖面可以验证其有效性(图7-26c)。利用该方法预测三塘湖牛东地区的含油性，预测结果与试油结果一致(图7-27)。

图7-26 火山岩储层及振幅衰减属性、吸收系数差异性方法结合进行含油气性预测

图7-27 三塘湖盆地牛东地区火山岩含油性预测