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李永刚. 松南气田火山岩致密储层分类及有利目标潜力评价[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(2): 344-354
Li Yonggang. Classification Standard of Dense Volcanic Reservoirs and Potential Evaluation for Exploitation Targets in Songnan Gas Field[J]. Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2017, 47(2): 344-354.
松南气田火山岩致密储层分类及有利目标潜力评价
李永刚     
中石化东北油气分公司勘探开发研究院, 长春 130062
收稿日期: 2016-08-07
作者简介: 李永刚 (1975), 男, 高级工程师, 主要从事油气田开发工作, E-mail:lig508@126.com
基金项目: 国家自然科学基金项目（41430322）
摘要: 松南气田属于致密火山岩气藏。根据松南气田大量火山岩气井产能测试数据，以气井产能为依据进行分类，并分别统计它们的岩性、密度、声波时差、孔隙度、渗透率、阻抗范围，建立松南气田致密火山岩储层的分类标准。在此基础上，利用岩心、铸体薄片和扫描电镜，识别不同类型储层的宏观、微观孔隙-裂缝组合特征，研究不同类型火山岩储层的孔隙-裂缝发育模式。并进一步根据储层类型、地震反演孔渗参数，探讨了大型火山岩气藏潜力目标区优选方法。松南气田火山岩储层可分为Ⅰ类未措施高产、Ⅱ类措施后高产、Ⅲ类未措施不出气、Ⅳ类致密层四类。四类储层对应四种储层发育模式：Ⅰ类储层为原生孔+微裂缝型，Ⅱ类储层为次生孔+微裂缝型，Ⅲ类储层为原生孔+构造裂缝型，Ⅳ类储层为次生孔+构造裂缝型。潜力优选研究表明，YS1断块2号、3号目标体具有一定的开发潜力。储层分类更适合于本区致密储层的实际生产情况。
关键词: 松南气田     火山岩储层     分类评价     有利目标区     开发潜力    
Classification Standard of Dense Volcanic Reservoirs and Potential Evaluation for Exploitation Targets in Songnan Gas Field
Li Yonggang     
Exploration and Development Research Institute of Northeast Oil and Gas Company, SINOPEC, Changchun 130062, China
Supported by the National Natural Science Foundation of China (41430322)
Abstract: The Songnan gas field is mainly composed of compacted volcanic reservoir with low permeability. According to the gas testing results of the Yingcheng Formation, and other data such as porosity, permeability and impedance, a reservoir classification standard was established. Based on the observation of core, thin sections and SEM, developing patterns of vesicle and fissure in four types of reservoirs have been studied. In addition, potential target reservoirs have been described and evaluated. The reservoir in Songnan gas field can be divided into four types:Type Ⅰ is high yield without fracturing operation. Type Ⅱ is high yield after fracturing operation. Type Ⅲ is no yields before fracturing operation. Type Ⅳ is dense layer. Vesicle-fissure pattern corresponding to each reservoir type has been described. Reservoir Ⅰ presents primary vesicle-microfissure reservoir pattern. Reservoir Ⅱ presents secondary vesicle-microfissure reservoir pattern. Reservoir Ⅲ presents primary vesicle-tectonic fissure reservoir pattern. Reservoir Ⅳ presents secondary vesicle-tectonic fissure reservoir pattern. Potential evaluation indicated that the No.2 and No.3 targets in YS1 fault block have great potential for development. This study will benefit the analysis of exploiting potentialities, and the reservoir classification standard is more suitable for the actual production situation of dense volcanic reservoir in this area.
Key words: Songnan gas field     volcanic reservoir     classification & evaluation     favorite targets     potential for exploitation    

0 引言

松南气田位于松辽盆地中央坳陷带长岭断陷内 (图 1a), 是中石化集团公司继川东北地区发现普光气田之后, 在深层取得勘探突破的又一个新区[1]。松南气田揭示三套含气层系, 自下而上分别是营城组 (K1yc) 火山岩含气层系、登娄库组 (K1d) 砂岩含气层系和泉头组 (K1q) 砂岩含气层系[2], 主产层为营城组火山岩[3]。

a.松南气田构造位置; b.松南气田构造特征; c.火山机构剖面划分。 图 1 松南气田构造位置及顶面构造图 Figure 1 Location map, top structure of Songnan gas field
图选项

火山岩致密储层目前没有公认的分类评价标准[4-5], 目前的评价标准包括:储层关键参数权重法[6]; 基于微观孔隙结构的火山岩储层分类方法[7]; 综合利用交会图识别技术、测井曲线特征信息识别、测井信息融合评价技术[8-10]; 基于FMI与ECS的火山岩储层综合评价方法[11]; 自然伽马能谱评价法[12]; 综合录井钻时参数评价储层物性方法[13]。上述每种储层分类评价方法都是针对一类特定的评价指标 (如常规测井曲线、钻时等), 由于没有考虑火山岩的产能特征, 分类标准不一, 给依据储层分类优选有利目标区造成了困难。

本次研究立足于气藏生产的实际需要, 以产能为根本标准, 建立了针对松南气田火山岩储层的分类评价方法。并根据岩心、铸体薄片、扫描电镜等资料, 探讨了不同类型储层的储层地质特征。最后根据储层的分类评价, 研究了潜力目标区优选方法。

1 区域地质概况

松辽盆地属于下断上凹式的复合沉积盆地, 断陷层发育巨厚的火山岩, 并沉积在多个彼此相互独立的次级断陷盆地中[14-16]。松南气田位于松辽盆地长岭断陷达尔罕断凸带北缘, 属于火山-构造复合隆起, 整体发育一个完整的火山-构造背斜, 其东部受达尔罕深断裂控制 (图 1b)[17]。产层下白垩统营城组一段, 岩性以流纹岩、流纹质火山碎屑熔岩为主[18]。目前, 松南气田已经进入开发阶段, 共有YS1、YS101、YS102探井3口, 水平井9口 (图 1b)。通过火山机构精细刻画发现, 火山岩体为不同的火山机构堆叠而成, 对天然气生产影响最大的是上部叠置的4个火山机构 (图 1c)。其中火山机构①和③为熔岩火山机构; 火山机构②和④为碎屑熔岩火山机构 (图 1c)。

2 松南气田火山岩致密储层物性及分类评价标准

松南气田营城组共有3口物性数据取心井 (YS1、YS101、YS102), 孔隙度分析样品279块, 其中有70块样品孔隙度大于6.0%, 平均孔隙度12.8%(图 2), 43块样品渗透率大于0.25×10-3μm2, 平均渗透率4.87×10-3μm2(图 3)。

a.所有样品; b.孔隙度>6.0%的样品。 图 2 孔隙度直方图 Figure 2 Porosity histogram
图选项
a.所有样品; b.渗透率>0.25×10-3μm2的样品。 图 3 渗透率直方图 Figure 3 Permeability histogram
图选项

松南气田营城组火山岩气藏共试气8井12层, 包括8层气层、1层气水同层、1层含气水层、1层干层和1层水层 (表 1)。从试气井段物性统计结果来看, 高产井孔隙度大于8.5%、渗透率大于1.00×10-3μm2, 常规低产、压裂后高产井孔隙度大于6.0%、渗透率大于0.25×10-3μm2, 低于此下限的井未压裂情况下基本不出气。

表 1 松南气田营城组火山岩气藏试气成果表 Table 1 Parameter of production text of the Yingcheng Formation in Songnan gas field
井号 试气井段/
m		 岩性 气/
(104m3/d)		 水/
(m3/d)		 试气结果 密度/
(g/cm3)		 声波时差/
(μs/m)		 孔隙度/
%		 渗透率/
(10-3μm2)		 产能
YS1 3 540~3 749 晶屑熔结凝灰岩 5.73~17.69 0.00 气层 2.32 238 12.6 10.79 高产
YS101 3 745~3 764 角砾化熔岩、晶屑熔结凝灰岩 5.37~14.40 0.00 气层 2.13 260 19.5 40.68 高产
3 824~3 833 紫灰色流纹岩 微量 1.26 干层 2.54 184 5.2 0.13 不出
YS102 3 680~3 726 (压裂) 紫灰色凝灰岩 4.80~7.80 39.60~64.80 气层 2.49 191 6.6 0.35 压裂高产
3 773~3 774 流纹岩 1.88 1.18 气水同层 2.52 187 6.5 0.31 低产
3 813~3 815 紫灰色流纹岩 含气 3.12 水层 2.56 190 5.7 0.18 不出
YP1 3 597~4 287 凝灰岩 11.90~44.20 4.68~8.40 气层 2.27 276 13.2 7.66 高产
YP7 3 758~4 334 流纹岩 18.71~36.06 9.36~18.96 气层 2.40 221 9.6 1.84 高产
YP4 3 910~3 920(压裂) 熔结凝灰岩 7.80 0.00 气层 2.50 199 6.6 0.36 压裂高产
4 150~4 550 晶屑熔结凝灰岩 0.16 30.00 含气水层 2.53 244 15.1 13.80 高产水
YP3 3 655~5 068 凝灰岩、流纹岩 35.00 0.00 气层 2.48 276 15.6 15.90 高产
YP9 3 723~4 590 流纹岩 30.00 0.00 气层 2.37 241 10.7 3.04 高产
注:YP11未测试。
表选项

结合松南气田营城组试气结果 (包括未措施高产、措施后高产、未措施不出气、致密层), 综合孔隙度、渗透率、阻抗等多种信息, 建立了松南气田致密储层的分类标准, 将储层划分为四类 (表 2)。储层分类划分的依据包括了试气层段电性、物性、阻抗性特征等, 为后续研究中挖潜潜力分析奠定了基础。

表 2 松南气田营城组火山岩储层评价标准 Table 2 Classification standard of volcanic reservoir of the Yingcheng Formation in Songnan gas field
储层类型 储层物性参数 地球物理参数 地质要素 产能特征
孔隙度/
%		 渗透率/
(10-3μm2)		 含气饱和度/% 波阻抗/
((m/s)·(g/cm3))		 补偿密度/
(g/cm3)		 时差/
(μs/m)		 电阻率/
Ω		 储集类型 代表岩性 岩相 产能级别
Ⅰ类 > 8.5 > 1.00 > 60 < 13 500 < 2.40 > 195 < 60 气孔、杏仁孔、溶孔、微孔、裂缝 气孔流纹岩 热基浪亚相、喷溢相上部 未措施高产
Ⅱ类 6.0~8.5 0.25~1.00 45~60 13 500~14 500 2.40~2.50 185~195 60~70 气孔-溶孔-裂缝 熔结凝灰岩、气孔流纹岩 热碎屑流亚相、喷溢相上部 措施后高产
Ⅲ类 4.0~6.0 0.05~0.25 30~45 14 500~15 500 2.50~2.55 180~185 70~80 微孔、裂缝 致密流纹岩 喷溢相中部 未措施不出
Ⅳ类 < 4.0 < 0.05 < 30 > 15 500 > 2.55 < 180 > 80 孔隙 致密流纹岩 喷溢相中部、喷溢相下部 致密层
表选项
3 不同类型储层地质特征

松辽盆地火山岩孔隙发育, 类型多样, 常见的孔隙类型主要有原生气孔、次生溶孔、晶间微孔和少量裂缝孔[19-21]。火山岩储层中, 各类孔隙一般不单独存在, 而是以某种组合形式出现[22-24]。本次研究利用岩心、铸体薄片和扫描电镜资料, 分析了不同类型储层的储集空间组合特征。

3.1 Ⅰ类储层

根据岩心、铸体薄片和扫描电镜观察, 我们发现Ⅰ类储层在储集空间类型方面存在一些共同点, 即原生孔隙和基质微裂缝十分发育 (图 4a)。原生孔隙构成了该类储层的主要储集空间, 使该类储层最高孔隙度可达到20%~30%。基质微裂缝沟通孔隙的效果要远远高于构造裂缝, 使该类储层的渗透率可高达 (100~150)×10-3μm2。另外, 该类储层在松南气田中往往发育在一个喷发单元的上部, 由于与空气直接接触, 冷却速度快, 基质结晶程度差, 扫描电镜揭示其基质脱玻化微孔也十分发育 (图 4a)。这些因素共同形成了Ⅰ类储层高孔高渗的物性特征和不经压裂改造就可高产的产能特征。

a.原生孔-微裂缝型储层; b.次生孔-微裂缝型储层; c.原生孔-构造裂缝型储层; d.次生孔-构造裂缝型储层。 图 4 不同类型火山岩储层孔-缝组合特征 Figure 4 Characteristics of vesicle-fissure patterns corresponding to the different types of volcanic reservoirs
图选项
3.2 Ⅱ类储层

Ⅱ类储层为次生孔+微裂缝型。铸体薄片观察表明, 该类储层原生孔隙发育较少, 主要发育次生孔隙和基质微裂缝 (图 4b)。由于原生孔隙较少, 次生溶蚀孔隙多呈较小的筛状离散分布, 因此孔隙间的沟通困难, 连通性较原生孔隙发育的储层差。但由于发育基质微裂缝, 其本身的渗透性又较单纯发育构造裂缝的火山岩好。扫描电镜显示其内部脱玻化微孔隙也较为发育 (图 4b)。因此, 该类储层经过适当改造, 可形成工业产能。

3.3 Ⅲ类储层

该类储层储集空间主要由原生孔隙和构造裂缝组成。铸体薄片观察表明, 该类储层中原生孔隙主要为流纹理间孔 (图 4c)。对比Ⅰ类和Ⅱ类储层, 该类储层孔隙度稍低, 基质微裂缝不发育。由于多位于流动单元中部, 其结晶程度好于Ⅰ类储层和Ⅱ类储层, 因此扫描电镜揭示其基质脱玻化微孔发育程度也较Ⅰ类储层和Ⅱ类储层差 (图 4c)。经过改造, 使不连通的原生孔隙连通后, 一般为低产气层。

3.4 Ⅳ类储层

岩心和铸体薄片观察表明, 该类储层的储集空间主要由零星发育的次生孔隙和构造裂缝组成。扫描电镜揭示其基质脱玻化微孔亦不发育 (图 4d)。因此, 该类火山岩的孔隙度、渗透率均较小。即使次生改造增加了其渗透性, 但由于储集空间不发育, 也不能形成有效产能。

4 有利目标潜力评价

有利目标区潜力评价是气田整体开发后, 不断优化开发方案, 实现气田稳产的重要手段[25]。主要针对Ⅰ、Ⅱ类储层进行目标体刻画和潜力评价。

4.1 有利目标刻画

Ⅰ、Ⅱ类储层剖面上为层状分布, 横向上被断层切割, 纵向上存在物性隔夹层, 互不连通或连通性差, 可进一步精细雕刻, 刻画原则有:① 孔隙度>6%相对独立的透镜体; ② 平面上有一定分布范围; ③ 纵向上厚度>10 m; ④ 构造位置在气水界面以上。

分断块共刻画目标体14个, 其中YS1断块4个, YS102断块1个, YS101断块2个, YP4断块3个, YP7断块2个, YP11断块2个 (表 3)。主火山口YS1井附近储层目标体分布范围广、厚度大、数量多, 两侧储层目标体范围小、厚度薄 (图 5)。目标体总储量169.26亿m3, 主要集中于YS1断块 (123.69亿m3), 占总储量73%, 动用储量106亿m3, 动用程度62%。YS1断块2号、3号目标体无钻遇井、面积大、储量大、与气水界面有一定的距离, 具有一定的开发潜力。

表 3 Ⅰ、Ⅱ类储层目标体储量 Table 3 Reserves of gas in Ⅰ and Ⅱ exploit targets
计算单元 编号 类别 面积/m2 厚度/m 孔隙度/% 饱和度/% 压缩系数 储量/(108m3) 储量合计/(108m3)
YS1 1 Ⅰ 6.17 21.74 10.56 79.79 0.003 5 32.30 85.46
Ⅱ 6.17 74.45 6.83 59.31 0.003 5 53.16
2 Ⅰ 2.42 9.32 10.42 75.94 0.003 5 5.10 8.57
Ⅱ 2.42 12.82 6.77 57.82 0.003 5 3.47
3 Ⅰ 3.73 19.28 11.12 75.49 0.003 5 17.24 26.21
Ⅱ 3.73 21.33 6.70 58.88 0.003 5 8.97
4 Ⅰ 1.40 7.24 10.76 63.87 0.003 5 1.99 3.45
Ⅱ 1.40 11.80 6.60 46.87 0.003 5 1.46
YS102 1 Ⅰ 2.86 10.24 10.35 60.75 0.003 5 5.26 17.34
Ⅱ 2.86 43.89 6.55 51.41 0.003 5 12.08
YS101 1 Ⅰ 0.98 10.52 12.20 77.10 0.003 5 2.77 10.37
Ⅱ 0.98 62.93 7.37 58.52 0.003 5 7.60
2 Ⅰ 0.76 14.35 11.90 73.90 0.003 5 2.74 3.87
Ⅱ 0.76 12.90 7.08 56.96 0.003 5 1.13
YP4 1 Ⅰ 1.07 8.12 6.50 51.45 0.003 5 0.83 0.83
2 Ⅰ 1.00 5.17 10.23 72.81 0.003 5 1.10 3.33
Ⅱ 1.00 20.14 6.87 56.43 0.003 5 2.23
3 Ⅰ 0.43 8.34 10.41 55.33 0.003 5 0.59 0.91
Ⅱ 0.43 8.04 7.03 46.04 0.003 5 0.32
YP7 1 Ⅰ 0.84 11.90 11.89 73.28 0.003 5 2.49 5.40
Ⅱ 0.84 30.47 6.97 57.12 0.003 5 2.91
YP11 1 Ⅰ 0.28 3.94 12.03 79.13 0.003 5 0.30 0.36
Ⅱ 0.28 2.33 5.72 56.24 0.003 5 0.06
2 Ⅰ 1.01 3.72 11.94 70.21 0.003 5 0.90 1.74
Ⅱ 1.01 7.69 6.52 58.05 0.003 5 0.84
3 Ⅰ 0.48 7.73 10.50 62.86 0.003 5 0.70 1.42
Ⅱ 0.48 13.71 6.70 57.11 0.003 5 0.72
表选项
图 5 过YP7-YP11-YP3-YP6-YS1-YP1-YP4井Ⅰ类储层孔隙度剖面 Figure 5 Porosity section of reservoir-Ⅰ (YP7-YP11-YP3-YP6-YS1-YP1-YP4)
图选项
4.2 有利目标潜力评价

有利目标区评价以YS1井断块为例进行阐述。YS1断块2、3、4号目标体无井钻遇。YS1断块4号构造位置低、储量小, 主要潜力在2、3号目标体。2号目标体面积2.42 km2, 高点海拔-3 510 m, 平均厚度20 m, 平均孔隙度9%, 储量8.57×108m3。该有利目标体构造位置高, 距气水界面远, 高部位储层薄, 低部位储层厚度大, 有一定评价潜力 (图 6a、b、c)。3号目标体面积3.73 km2, 高点海拔-3 520 m, 平均厚度39 m, 平均孔隙度9%, 储量26.21×108m3。该目标体背斜形态明显, 构造位置高、物性好, 孔隙度多大于10%, 评价潜力大 (图 6d、e、f)。

图 6 YS1井断块2号、3号目标体刻画 Figure 6 The fine description of No.2 and No.3 exploit target in YS1 fault block
图选项
5 结论

1) 松南气田营城组储层孔隙度大于6.0%的样品其平均孔隙度为12.8%, 渗透率大于0.25×10-3μm2样品其平均渗透率为4.87×10-3μm2, 属于致密储层。

2) 建立松南气田致密储层的分类标准, 将储层划分为4类:Ⅰ类未措施高产、Ⅱ类措施后高产、Ⅲ类未措施不出气、Ⅳ类致密层。

3)4类储层对应四种储层发育模式:Ⅰ类储层为原生孔+微裂缝型、Ⅱ类储层为次生孔+微裂缝型、Ⅲ类储层为原生孔+构造裂缝型、Ⅳ类储层为次生孔+构造裂缝型。

4) 实现了Ⅰ、Ⅱ类储层目标体进行刻画和潜力评价, YS1断块2号、3号目标体具有一定的开发潜力。

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http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.201702102
吉林大学主办、教育部主管的以地学为特色的综合性学术期刊
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文章信息

李永刚
Li Yonggang
松南气田火山岩致密储层分类及有利目标潜力评价
Classification Standard of Dense Volcanic Reservoirs and Potential Evaluation for Exploitation Targets in Songnan Gas Field
吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(2): 344-354
Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2017, 47(2): 344-354.
http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.201702102

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收稿日期: 2016-08-07

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