火山岩作为一种非常规储层，近年来在国内已获得一系列重大突破。2002年以来，在松辽盆地深部白垩系火山岩中发现了徐深气田和长深气田。徐深气田累计探明天然气储量2457.45亿方(冯志强等，2010)，储层主要由火山岩(以流纹岩和凝灰岩储层为主)组成，也有少部分为砾岩(Feng，2008)。长深气田已探明天然气地质储量在740×10⁸m³以上(据冯志强等(2010)、Zhao et al.(2009)的数据估计)。在准噶尔盆地克-百逆冲带和石西地区发现的火山岩油藏累积探明地质储量达到2.2×10⁸吨(Zhao et al., 2009)。在东准噶尔的陆东-五彩湾凹陷石炭系火山岩储层中发现的气藏，探明地质储量超过1000×10⁸m³(Zhao et al., 2009)。截止到2006年底，国内火山岩中发现的探明油气总量达到7.3×10⁸t油当量(Zou et al., 2008)。

新疆北部准噶尔盆地油气资源极为丰富，油气资源量超过百亿吨，然而目前油气探明量只有20多亿吨，还具有很大的开发潜力。精确和较为系统地认识和研究准噶尔盆地滴西地区火山岩油气储层，对于研究区域甚至整个准噶尔盆地的火山岩油气勘探和生产具有启示意义。针对该区域的火山岩，前人从火山岩形成的构造背景(王方正等，2002; 赵霞等，2008; 吴小奇等，2009a)、时代(李涤等，2012; 罗静兰等，2012)、储集特征(王仁冲等，2008; 吴小奇等，2009b; 林向洋等，2011)等诸多方面进行了深入探讨。随着火山岩油气勘探和开发的不断深入，寻找火山岩储层分布的规律也成为当前的重要任务之一。在前期对研究区域火山岩岩性及其分布规律认识(王洛等，2010)、储集空间及主控因素分析(王洛等，2014)等基础上，本文进一步对该区域火山岩储集性能的分布规律进行探讨。

过去火山岩一般指喷出地表的熔岩及火山碎屑岩；现在火山岩的概念已经扩大，除上述之外，现在所称的广义上的火山岩还包括那些与火山活动有关的充填于火山通道的岩石及次火山岩(邱家骧， 1985，1991)。次火山岩特指与火山活动有关的侵入产出的浅成-超浅成岩(邱家骧，1985; 张树业等，1982)。研究区常见的次火山岩主要有正长斑岩、二长斑岩等(王洛等，2010)。如无特别说明或特定的参照对象，本文所提火山岩为广义上的火山岩。由于渗透率的出现常呈指数变化，数值差别大，为避免这种统计学上常说的“大数吞吃小数”现象，本文对渗透率求平均时采用对数平均，即先对渗透率求取对数，然后获取平均值，最后将该平均值进行对数还原。参考SY-T5830-1993标准(火山岩储集层描述方法)采用有效渗透率标准对火山岩储层进行分类的基础上，本文最终采用10为基的分类标准，如下：特低渗(0，1)×10^-3μm²、低渗(1，10)×10^-3μm²、中渗(10，100)×10^-3μm²、高渗(100，1000)×10^-3μm²、特高渗(1000，∞)×10^-3μm²。 2 研究区域概况 2.1 位置及概况

滴西地区位于准噶尔盆地腹部之陆梁隆起东南部的滴南凸起上，如图 1a。准噶尔盆地处于阿尔泰山和天山之间，从构造上来看，该盆地四周与塔里木板块、哈萨克斯坦板块、中蒙古板块、阿尔泰造山带交汇。区域的构造演化长而复杂，目前已提出的构造演化模型大体上可归为以下三类(Xiao et al., 2010)：多地体融合模型(Multiple Terrane Amalgamation Model)，以Xiao et al.(2008)、Windley et al.(2007)等为典型代表；马蹄形弯曲(Oroclinal Bending，山弯构造)和走滑断层模型，典型代表为Şengör et al.(1993)；加里东期复合大陆模型(Caledonian Composite Continent Model)，以Kheraskova et al.(2003)为典型代表。复杂的区域构造史，给准噶尔盆地的深部油气勘探带来了难度。石炭纪发生大规模的火山事件，所形成的火山沉积广泛分布于准噶尔盆地内及其周缘。对油气勘探而言，作为一种非常规储层岩性，火山岩增加了油气勘探和开发的复杂性和不确定性；而其有利的一面是，火山岩进一步丰富了储层岩性，给油气勘探带来新的前景。

图 1

Fig. 1

图 1 滴西地区位置及其构造图(据Li et al., 2009; Yang et al., 2009; 国建英和李志明，2009; 匡立春等，2010; 罗静兰等，2012修改) (a)准噶尔盆地构造格局图；(b)滴西地区石炭系顶面构造图Fig. 1 The location of Dixi area in Junggar Basin and its structural map(after Li et al., 2009; Yang et al., 2009; Guo and Li， 2009; Kuang et al., 2010; Luo et al., 2012)

滴南凸起是在石炭纪末就开始发育的继承性古隆起，是背斜类圈闭发育的有利地区(赖世新等，2009)，至早中二叠世一直处于剥蚀夷平阶段，滴西地区缺失中下二叠统，晚二叠世广泛发育湖相沉积。三叠纪滴西地区接受了较广泛的沉积。早侏罗世，滴西地区沉积了一套河流相、三角洲相和湖相地层；晚侏罗世，滴西地区再次隆升遭受剥蚀，滴西地区缺失侏罗系上统及部分中统。白垩纪，滴西地区主要为滨浅湖沉积(李丕龙等，2010)。地层简表如表 1所示。喜山期发生区域性南倾。

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 准噶尔盆地滴西地区地层简表Table 1 The sketch stratigraphic table of Dixi area，Junggar basin

表 1 准噶尔盆地滴西地区地层简表Table 1 The sketch stratigraphic table of Dixi area，Junggar basin

研究区域可进一步分为4个井区，如图 1b中4个虚线区域所示，自东向西分别为滴西10井区、滴西18井区、滴西14井区和滴西17井区，均隶属克拉美丽气田。从钻孔揭示的石炭系火山岩岩性来看，滴西10井区主要发育二长斑岩、凝灰质砂砾岩和熔结凝灰岩；滴西18井区主要发育正长斑岩和粗面岩；滴西14井区主要发育熔结凝灰岩和玄武岩；滴西17井区主要发育玄武岩和火山角砾岩(王洛，2010)。

2.2 区域地层情况精细划分及综合认识

为进行石炭系储集性能垂向差异的分析及规律的总结，首先对区域的地层情况进行较为精细的综合划分和认识。滴西石炭系火山岩为古埋藏火山岩，埋藏深度一般达到3000m以上。地层古老，多经历复杂的后期改造，火山机构保存不够完整；喷发旋回和期次较为频繁。钻孔等资料所揭示滴西地区的地层情况归纳如表 1所示。

塔木岗组形成于海陆交互环境，在准噶尔盆内以泥岩、凝灰岩为主(解宏伟等，2008)。滴水泉组发育大套暗色泥岩、碳质泥岩、粉砂质泥岩，夹薄煤层(靳军等，2008; 王东良等，2008)。野外露头揭示其厚度达800m以上(王东良等，2008; 新疆地质局区域地质调查大队，1980^①)。而在准噶尔盆内目前认为该套地层的沉积中心位于五彩湾凹陷，由于埋深大，很少有井钻穿该套地层，目前钻遇该套地层厚度最大的为五彩湾凹陷的彩深1井，揭示滴水泉组厚度1450m，其中烃源岩厚度约450m(贺凯等，2010)，而之前认为该地层最大沉积厚度在400m(解宏伟等，2008)到700m左右(徐兴友，2005)。

新疆地质局区域地质调查大队. 1980. 老君庙地质图L-46-XXXI. 北京: 中国地质图制印厂

巴塔玛依内山组主要由一套火山碎屑岩、熔岩、以及少量沉积岩组成，是石炭系主要储层，也是本文研究的目的层位，由于钻孔获取岩心的深度所限，本研究主要针对该组的中上段。除作为储层外，同时巴塔玛依内山组的大套火山岩中也夹有重要的湖沼相烃源岩(贺凯等，2010)。巴塔玛依内山组为克拉美丽气田的主要储层，即使在埋藏更深的盆地坳陷内，巴塔玛依内山组依然有较好的油气显示。目前准噶尔盆地的最深井为中央坳陷内莫索湾凸起的漠深1井，于2007年底完钻，完钻井深7500m(樊洪海等，2008; 朱光有和张水昌，2009; 齐雪峰等，2010)。漠深1井自6840m进入石炭系，钻遇石炭系约700m，见到较为丰富的油气显示，其中7124~7146m井段为灰色晶屑凝灰岩、深灰色流纹质角砾凝灰岩；7332~7364m井段为灰色玻屑凝灰岩、安山质角砾凝灰岩(齐雪峰等，2010)。

目前新疆油田主要采用将巴塔玛依内山组划为上石碳统这一方案，很多文献也持这一观点，但该组的时代划分上仍存在争议。近年谭佳奕等(2009)对准噶尔盆地东部克拉美丽地区巴塔玛依内山组野外露头的粗面安山岩样品进行了SHRIMP锆石U-Pb定年获得350.0±6.3Ma的年龄，并结合其上覆地层石钱滩组和双井子组的牙形石证据(据赵治信等(2000)，其中一些种类最早发现于宾夕法尼亚亚系下部莫洛组下部，属晚石炭世早期地层)，将巴塔马依内山组归为下石炭统。这也与新疆地质局区域地质调查大队(1980)的划分方案一致。据此，本文统一采用将巴塔马依内山组归为下石炭统这一划分方案，滴西地区的滴西14井流纹质凝灰岩获得337.2±4.1Ma的锆石SHRIMP年龄(李涤等，2012)也为这一划分方案增添了新的年代学证据。

区域的钻井和地震资料显示，上二叠统乌尔禾组(陈发景等，2005)为石炭系的主要盖层。

从区域地层情况来看，区域内火山岩埋藏较深，普遍达到3000m以上。目前钻孔主要钻遇巴塔玛依内山组的巴3段(C₁b₃)和巴2段(C₁b₂)，这构成本文研究的重点层段。 3 储集性能垂向分布上的差异及规律

对储集性能进行分布评价常用的方法有裂缝分布评价、孔隙度分布评价等。裂缝的分布评价主要借助岩心观察、成像测井分析、岩心铸体薄片分析结果为基础，进行裂缝类型、大小、分布密度及充填情况的认识，进而获得区域裂缝分布的优劣评价。岩心观察和成像测井分析能够对裂缝识别起到很好的辅助作用，但其只能识别显裂缝，而对识别小于0.1mm的微裂缝则甚为困难。对微裂缝的类型、大小、分布密度及充填情况的认识常常借助铸体薄片，但其观察的点相对较为局部和有限。岩心观察、成像测井分析、岩心铸体薄片分析等这些基于单井的分析，能获得对单井裂缝性能非常直观且确切的认识，但对于平面或空间的裂缝分布预测而言，其精度过于依赖钻井的数量。

为弥补单井裂缝分析对于裂缝平面分布预测的不足，目前常用的做法是借助地震属性，对裂缝分布带进行一定程度的定性分析和预测。利用地震资料进行裂缝预测的常用手段有相干体、曲率体、倾角、方位角等技术。目前研究区使用的地震资料分辨率为20Hz左右，受限于地震资料的分辨率，地震上所能预测的裂缝只能是宽达几十米以上的大裂缝或断裂。在地下存在如此巨大的单条裂缝在实际中自然是很少的，但如果是大量裂缝聚集形成的裂缝条带，则裂缝条带达到几十米的规模是相当容易。裂缝密集带的存在会影响到地震波通过的速度，进而使得通过相关地震属性技术识别裂缝带成为可能。因此以上地震属性技术更有效的是识别大型断裂，虽然其在识别裂缝方面的作用甚微，但在预测裂缝条带上还是能起到一定的作用。如图 2，为滴西地区石炭系顶面的地震相干体切片，图中能较好地识别大型断裂的走向。但除了识别大型断裂之外，其在裂缝密集条带的预测方面难度非常大。原因是多方面的。一方面对储层的储集性能有重要意义的裂缝一般为宽度小于10mm的中缝到微缝。而另一方面由于研究区域地震资料分辨率的限制，信噪比低，另外，跟沉积地层不一样，火山岩内部同相轴连续性差，反射杂乱，很多时候连地层和岩性层的识别都很困难，也就失去了对裂缝密集条带进行定量预测的意义，更谈不上对储集性能有重要贡献的中缝到微缝的预测。地震预测往往用于条件不成熟的区域进行定性分析。在条件较为成熟的区域对钻孔取心段进行储层分布规律的认识很有必要。

图 2

Fig. 2

图 2 滴西地区石炭系顶面地震相干体裂缝带预测(2776ms时间切片)(据中国石油勘探开发研究院廊坊分院，2009①)Fig. 2 Prediction for fracture zone using seismic coherence cube for the top of Carboniferous in Dixi area(time slice at 2776ms)

①中国石油勘探开发研究院廊坊分院.2009.滴西三维地震处理解释和储层预测研究

储层储集性能是孔隙、裂缝等在充填性、连通性等因素综合作用下的结果。除裂缝预测之外，对储集性能进行分布评价还可以考虑孔隙度分布情况，如面孔率的平面分布特征。无论是孔隙还是裂缝，对储集性能的贡献都是间接的，需要受到其它因素制约的；而最直接的手段是渗透率。因此，对储层储集性能的评价最终可落实到渗透率上。渗透率很多时候可视为影响储层储集性能的综合因素作用的最终结果，可作为判断储集性能最直接和最有效的一种手段。而其它间接手段比如有效孔隙度跟渗透率并不一定存在很好的相关性，如研究区域的火山岩储层有效孔隙度跟渗透率的相关性较低(图 3)，这从侧面反映了火山岩储层以裂缝型储层为主导的特征。基于渗透率分析方法的缺点是对实验测量数据的依赖性强，如果测试的样品数不够，则难以反映真实的情况。因此，为避免过于依赖对样品测试，定量分析仍需要参考定性分析的结果，二者结合，避免实验样品数量的不足造成的误差。

图 3

Fig. 3

图 3 研究区域火山岩储层有效孔隙度与渗透率(对数处理)的关系图 据新疆油田提供的物性数据成图，统计岩样总计1058个Fig. 3 The relationship between porosity and permeability of volcanic reservoirs in study area

为分析储集性能在垂向上的分布差异，以取心段实验室测量的渗透率为基准，对取心最优储集性能段、最差储集性能段、厚层熔岩段、薄层熔岩段、火山岩风化壳作为典型案例进行研究。其它如火山碎屑岩因其成岩方式为压实成因，跟普通沉积岩类似，因而未列入本文的研究重点。 3.1 取心段最佳储集性能的分布规律分析

研究区域取心段最佳渗透率之一出现在滴401井第1筒取心(3859.20~3866.90m)处(图 4)。岩心观察、薄片鉴定、全岩地化综合分析为杏仁玄武质粗安岩。

图 4

Fig. 4

图 4 研究区域取心段最优储集性能段的垂向位置 GR/RHOB为利用伽马与密度相除所构建的复合曲线，用以辅助指示火山岩成分，其中指示代码a代表酸性、ia代表中酸性、i代表中性、ib代表中基性、b代表基性，具体划分标准参见王洛等(2010)；其它曲线都为标准曲线，其代码解释及单位也可参见王洛等(2010)中表 2Fig. 4 Vertical position of best performance of reservoir among rock cores from study area

岩心观察在该岩性段的上半部分可见大小2~30mm不等的气孔，面孔率约5%。同时可见大量的杏仁构造，主要为沸石充填。裂缝主要为构造缝，未充填，发育程度良好。为裂缝-孔隙型优质储层。实验分析其平均渗透率(对数平均)达到1.97mD。

岩心观察发现该段岩心的下半部分原生孔隙和次生孔隙均不发育。但发育大量的网状的冷凝收缩微裂缝及少量构造缝，裂缝未充填，裂缝发育程度极优。为裂缝型优质储层。实验分析其平均渗透率(对数平均)高达59.70mD。

分析认为，该岩性段的储集性能主要为成岩阶段受岩相控制所形成，中基性岩溢流相上部亚相和下部亚相的特殊成岩过程使之具有较好的储集性能；同时该岩性段较薄，有利于进一步改善储集性能，参见3.5节，不再赘述。整体上，图 4所示的火山岩段属于 同1个喷发旋回，该旋回内可分为3个喷发期。第1喷发期的第1次喷发阶段产生了巨厚的玄武质粗安岩，厚达30多米，岩性均一；经过一段时间的间歇之后，本期的第2次喷发产生了6m多厚的熔岩，岩性与第1次喷发相同。第一筒取心段就位于第1喷发期的第2次喷发阶段，岩心段的底部为凝灰质砂岩，为喷发间歇期沉积的证据。第2次喷发的熔岩下半部分(溢流相下部亚相)固结成岩过程中由于受到下覆地层的快速冷却作用，发育大量冷凝收缩微裂缝；而由于成岩过程中挥发分的逃逸作用，熔岩上半部分(溢流相上部亚相)发育大量的气孔。由于第1期喷发和第2期喷发的间歇期沉积较薄且没有泥岩沉积，使得孔隙裂缝没有被填充而得以较好保存下来。这些因素使得该取心段的储层物性非常优良 。 3.2 风化壳最优储层段的分布规律 3.2.1 储集性能垂向分布差异

区域内风化壳储层构成一种典型的风化成因火山碎屑岩储层。图 5所示的取心段平均渗透率(对数平均)达到0.906mD，相对较好。从上到下依次发育砂岩、砾岩及风化角砾岩(原位)等，符合风化壳储层垂向分带模式。

图 5

Fig. 5

图 5 研究区域风化壳最优储集性能段的垂向分布Fig. 5 Vertical position of best performance of reservoir among a weathering crust from study area

风化壳具有垂向分带性，因气候、地形、原岩岩性及风化作用的持续时间等的影响，风化壳的规模大小及垂向分带结构具有较大差异。对风化壳具有垂向分带性的研究由来已久。贾振远等(1995)根据野外露头将碳酸盐岩风化壳由上至下至少分为以下4段：风化残积层、垂直渗流带、水平潜流带、岩溶基准面。陈景山等(2007)将发育完整的风化壳岩溶序列分为地表岩溶带、垂直渗流带、水平潜流带和深部缓流带等四个岩溶带。对于火山岩风化壳而言，来自工程地质的研究将其垂向上分为全风化带、强风化带、中风化带、微风化带4个带(杨建吉和王龙军，1999)。来自准噶尔盆地腹部、西北缘和五彩湾等地钻遇的火山岩风化壳的研究认为，风化壳自上而下分为4个带：沉积盖层、风化壳上带、风化壳下带和致密火山岩带(张年富等，1998)。由于分类体系和标准并不一样，对风化壳的垂向上的结构分带不尽相同。以前人的研究为基础，结合野外露头观察结果及井下岩心的特征，本文以风化粘土层、强风化带、中等风化带、弱风化带、未风化带5个部分来描述风化带的垂向结构，如图 6a所示，为一个完整的小型火山岩风化壳。强风化带主要发育风化角砾岩，砾径向对较小；中等风化带发育风化角砾岩和大型风化角砾岩，砾径相应增大；而弱风化带的风化角砾更是能达到巨型级别。

图 6

Fig. 6

图 6 风化壳野外露头垂向分带结构及风化壳标志岩性(准噶尔东北缘东黑山) (a)风化壳垂向分带；(b)原位风化角砾岩(风化壳的标志性岩性之一)Fig. 6 Vertical zoning structure of a weathering crust outcrop and one of the mark lithology of the weathering crust(both from Dongheishan to Northeast Junggar basin)

由于风化壳粘土层和强风化层较易被剥蚀或被沉积碎屑所替代，保存下来的深埋古风化壳一般不完整，或者形式上稍有差异，这在钻井岩心分析时经常碰到。如图 5，为沉积碎屑岩(砂岩、砂砾岩等)上覆于风化角砾岩之上，而无明显的泥岩沉积。而此时除了垂向上分段性的整体把握外，原位风化角砾岩(图 6b)是识别深埋古风化壳的重要标志之一。风化壳强风化带虽然裂缝密集，但大多被粘土物质所充填，不一定能作为优良储层。而中等风化带往往具有良好的储集条件，不但裂缝密集且被充填的比例减少，且发育大量的微裂缝和溶蚀孔。而弱风化带裂缝发育程度较低，储集性能相对较差。图 5第3筒取心段中部的砂砾岩储层发育大量的砾间缝，具有较好的储层渗透率；而下部的原位风化角砾岩，可以划归为中等风化带，其发育非常密集的网状风化缝，储集性能相对较好。 3.2.2 储层风化程度定量评估及对储集性能的影响

对风化壳储层的认识常需要进行风化程度的判断，这里应用一种火成岩风化程度判别的新型工具——W风化指数(Ohta and Arai， 2007)——对区域内火山岩进行风化程度评估。

Ohta and Arai(2007)提供了一种火成岩化学风化程度判别的MFW三角图，该风化程度用W风化指数来衡量。W风化指数利用岩石中的8种主要氧化物SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO、CaO、Na₂O、K₂O，通过分析它们的化学改变从而达到判别岩石化学风化程度的目的。

Ohta and Arai(2007)指出，检测不稳定矿物分解的风化指数的例子有CIA-Chemical Index of Alteration(Nesbitt and Young， 1982)、CIW-Chemical Index of Weathering(Harnois，1988)和PIA-Plagioclase Index of Alteration(Fedo et al., 1995)。CIA指数逻辑地预测长石矿物的转化程度而且长石是地壳中数量最多的成岩矿物组，在这种假设下，CIA指数在以往的研究中被广泛地使用。其它风化指数通过跟踪易变元素的大量转移来评估化学风化程度，如WIP-Weathering Index of Parker方法(Parker，1970)。

通过比较CIA、W和WIP值与风化级别的变化关系(图 7)，可以看出W值与风化级别具有强烈的相关性，另外，W指数的一个重要特点是在完全风化的三氧化二物富集区仍维持指数值与风化级别的良好相关性。

图 7

Fig. 7

图 7 CIA、W和WIP值与风化级别的变化关系图(据Ohta and Arai， 2007) 风化级别达到第5级的完全风化样本根据三氧化二物含量进行了再次细分. 垂向虚线分隔出来的区域试图阐明三氧化二物含量的影响. 注意W值与风化级别具有强烈的相关性Fig. 7 Variation in the CIA，W and WIP values with weathering grade(after Ohta and Arai， 2007)

W风化指数采用MFW三角图来评估火成岩风化程度。MFW三角图的顶点计算公式(Ohta and Arai， 2007)：

(步骤一)

M=-0.395×ln(SiO₂)+0.206×ln(TiO₂)-0.316×ln(Al₂O₃)+0.160×ln(Fe₂O₃)+0.246×ln(MgO)+0.368×ln(CaO^*)+0.073×ln(Na₂O)-0.342×ln(K₂O)+2.266

F=0.191×ln(SiO₂)-0.397×ln(TiO₂)+0.020×ln(Al₂O₃)-0.375×ln(Fe₂O₃)-0.243×ln(MgO)+0.079×ln(CaO^*)+0.392×ln(Na₂O)+0.333×ln(K₂O)-0.892

W=0.203×ln(SiO₂)+0.191×ln(TiO₂)+0.296×ln(Al₂O₃)+0.215×ln(Fe₂O₃)-0.002×ln(MgO)-0.448×ln(CaO^*)-0.464×ln(Na₂O)+0.008×ln(K₂O)-1.374

(步骤二)

封闭操作：C₁₀₀[exp(M)，exp(F)，exp(W)]。其中C₁₀₀()代表归一化组份总和到100。

该风化指数(W指数)由统计的经验公式推导而来。

根据以上方法计算出研究区域的火山岩风化指数如表 2。如图 8a，未风化的火成岩样本点靠近M-F边，铁镁质的岩样点在图形的上方，长英质岩样点在左下方，中性岩样点在中央部位。风化样本点向W点延伸，并且风化程度越强的样本点越接近W点。因此，M点代表铁镁质母岩，F点代表长英质母岩，W点定义岩石的风化程度。从图 8a可以看出，准噶尔盆地火山岩以长英质为主，整体而言其风化程度属于轻微风化，风化值W处于35%以下(图 8b)。这当然跟全岩地化实验时样品的选择有关，大多情况下都挑选了较新鲜的样品。

表 2

Table 2

表 2(Table 2)

表 2 滴西地区石炭系火山岩化学风化程度 Table 2 Chemical weathering degree of Carboniferous volcanic rocks in Dixi area 井号 取芯深度(m) 样品号 岩性 W风化指数 M F W 滴102 3109.36 Y001 玻屑晶屑凝灰岩 2.234139 88.18682 9.579039 滴102 3111.36 Y002 玻屑晶屑凝灰岩 2.394537 86.96228 10.64318 滴102 3111.46 Y003 玻屑晶屑凝灰岩 2.115335 88.44999 9.434673 滴102 3112.56 Y004 玻屑晶屑凝灰岩 1.992321 89.18232 8.825356 滴101 3041.66 Y166 凝灰岩 1.59286 88.42566 9.981479 滴101 3043.21 Y167 凝灰岩 1.830441 90.00988 8.159677 滴101 3043.41 Y168 凝灰岩 1.51737 90.78699 7.695636 滴101 3043.91 Y169 凝灰岩 3.715748 84.6832 11.60106 滴西10 3027.42 Y012 流纹岩 0.595313 90.37515 9.029537 滴西10 3028 Y013 流纹岩 0.266305 86.92065 12.81304 滴西10 3029.02 Y014 流纹岩 0.291333 91.67029 8.038381 滴西10 3093.4 Y015 流纹岩 0.249232 96.89701 2.853761 滴西10 3093.7 Y016 流纹岩 0.215924 97.14 2.644078 滴西10 3094 Y017 流纹岩 1.226562 79.26329 19.51015 滴西14 3602.99 Y026 酸性凝灰岩 0.949204 88.88021 10.17058 滴西14 3604.02 Y027 酸性凝灰岩 1.184426 86.41196 12.40361 滴西14 3605.41 Y028 酸性凝灰岩 0.984621 89.22659 9.788785 滴西14 3668.58 Y029 酸性凝灰岩 0.853332 92.84741 6.299255 滴西14 3669.79 Y030 酸性凝灰岩 0.745494 91.86944 7.385066 滴西14 3839.61 Y031 酸性凝灰岩 1.908815 77.1087 20.98248 滴西14 3840.6 Y032 酸性凝灰岩 3.246006 64.43204 32.32196 滴西14 3959.49 Y033 酸性凝灰岩 0.545179 95.21376 4.241063 滴西5 3652.01 Y034 安山质火山角砾岩 69.28048 12.85605 17.86347 滴西5 3653.36 Y035 安山质火山角砾岩 63.12289 12.43682 24.44029 注：据新疆油田提供的全岩地化数据计算

表 2 滴西地区石炭系火山岩化学风化程度 Table 2 Chemical weathering degree of Carboniferous volcanic rocks in Dixi area

图 8

Fig. 8

图 8 准噶尔盆地石炭系火山岩化学风化程度(判别原理据Ohta and Arai， 2007) (a)化学风化程度MFW三角判别图；(b)火山岩W风化值.全岩地化数据据新疆油田；取样位置：准噶尔盆地石炭系；样品数：174个(其中滴西地区24个，表 2)Fig. 8 MFW ternary plot(a) and W values(b)for igneous rocks from Junggar area

风化淋滤作用可以使岩石发生物理变化，如裂缝的产生和岩石的破碎等；也可以使岩石产生化学成分上的改变，如溶蚀等。风化淋滤作用具有增 加孔隙以及促进孔隙之间的连通性的作用，但风化作用过于强烈时，往往导致原岩轻泥化，失去作为储层的意义。一般轻微到中等风化程度的火山岩，其孔隙和裂缝开启程度较好，而强风化的火山岩往往孔隙和裂缝充填程度高，原岩泥化严重。

通过对准噶尔盆地火山岩进行化学风化程度评估发现，盆内火山岩属于轻微风化，当然这很大因素可能受样品挑选的影响，实际中平均的风化程度可能比表 2或图 8中的稍强。准噶尔盆地火山岩虽然经历长期的强烈风化蚀变作用，但由于其火山岩体较厚，仍留下大量未风化、轻微风化及中等风化的火山岩，这其中不乏形成优质储层的岩性段。另外从不同深度段岩性的化学风化程度来看，并非随着深度接近石炭系顶面而风化程度严格规律性增强(图 9)，而是有多期的旋回特征，显示石炭系火山岩受喷发旋回和期次的控制，具有多期风化的特征。

图 9

Fig. 9

图 9 石004井斜长安山岩深度与化学风化程度的关系(风化指数参考Ohta and Arai， 2007)Fig. 9 Relationship between depth and chemical weathering degree of and esite samples from Shi004 well(after Ohta and Arai， 2007)

滴西1414井第10筒和第11筒岩心归属于同一厚层岩性段，均为含角砾熔结凝灰岩，厚度达18m，为厚层岩性段(图 10)。根据岩心观察的熔结程度判断，该熔结凝灰岩归为熔岩类。通过对岩心渗透率进行实验室测定，该厚层熔岩段的中上部3688~3695m(深度已校正+3m)处(主要为第10筒岩心)平均渗透率(对数平均)为0.013mD，为研究区域取心段储集性能最差的层段之一；而其下部3695~3703m(深度已校正+3m)岩性段(主要为第11筒岩心)储集性能较好，其平均渗透率(对数平均)为1.500mD。

图 10

Fig. 10

图 10 研究区域厚层岩性段储集性能的垂向分布Fig. 10 Vertical distribution of reservoir permeabilities from a thick lava in study area

岩心观察发现两筒岩心的原生孔隙均不发育。而第11筒岩心发育大量溶蚀孔隙，直径0.02~1mm之间，未充填，发育网状缝，发育程度和有效性均为优良，特别是底部，溶蚀孔和裂缝均增多；而第10筒岩心仅底部发育少量溶蚀孔，整体而言孔隙不发育，裂缝发育程度较差且多被方解石等矿物充填。该储层段不属于风化壳成因，因为岩性段的上部溶蚀和裂缝发育程度均比下部差，且裂缝不是风化成因的，而是构造成因的。该储层的形成可能是在后期埋深过程中，下部的沉积岩段进行调整，而至上部的熔结凝灰岩段受力不均而发生破裂，破裂主要发生在大段岩性的下部。熔结凝灰岩跟火山熔岩类似，都是喷出地表冷却后即成岩。跟普通沉积岩不同，沉积岩一般是压实成岩的。而盆地火山岩熔岩一般是在地表成岩之后，再经历后期的埋深压实过程。这种压实过程本身就是对火山岩的改造过程，往往导致业已成岩的火山岩产生大量的构造裂缝。火山熔岩的下覆沉积岩层由于埋深不够，大多比较疏松未固结成岩，在后期埋藏过程中的可调整空间大。这种大空间的调整常常导致业已成岩的上覆火山熔岩的受力不均而破碎。破碎常常优先发生在大段火山熔岩的底部，破碎发生后，火山熔岩由于适应了这种调整变化，使得大段熔岩的中上部位所受的影响相对较小。这使得厚层熔岩的底部储集性能相对较好。同时，由于原生气孔、后期风化作用常作用于顶部，使得大段熔岩的顶部储集性能可能得到改善，这同时也就意味着大段熔岩的中部常沦落为储集性能相对最差的位置。 3.4 薄层熔岩的储层发育模式

除成岩阶段岩相控制所形成的原生孔缝外，构造裂缝对盆地火山熔岩储集性能有着非常重要的影响，除经历与碎屑沉积岩类似的构造作用所导致的构造裂缝外，盆地火山熔岩构造裂缝的产生还有它的特殊之处：火山熔岩一般是地表成岩，此时其下覆沉积地层由于埋深不够，大多比较疏松还未固结成岩；在盆地火山熔岩后期经历的埋深压实过程中，其下伏疏松的沉积地层可压实和调整空间大，从而易导致业已成岩的上覆火山熔岩因受力不均而破碎，产生大量的构造裂缝。

薄层熔岩(特别是与碎屑岩互层的薄层熔岩)在这种后期的埋深压实过程中更容易受构造应力作用而破碎，产生大量的构造缝。构造缝是盆地火山熔岩的主要裂缝类型，岩心观察发现，滴西地区火山岩的构造缝占到90%以上。因此薄层火山熔岩一般可以作为备选的优质储层。裂缝的产生有利于后期溶蚀作用的发生，产生大量的次生溶蚀孔隙。如滴西173井，为薄层熔岩储集性能分布模式的典型实例。 4 储集性能的平面分布和评价

通过对区域内20口取心井1064个岩样的渗透率测试进行统计分析(表 3)，发现滴西173井、滴西401井、滴西25井和滴西22井的石炭系巴塔玛依内山组平均渗透率相对较高(尽管相对较高，但仍然都处于低渗到特低渗的水平)。平均渗透率反映的是钻遇的巴塔玛依内山组储层性能的平均水平，而其中的最优储集性能段的平均渗透率反映的是钻遇的巴塔玛依内山组储层所能达到的最高储集性能。从表 3可知，部分钻井钻遇了中渗层段，个别钻孔还钻遇了高渗储集性能段，这反映火山岩具有形成优质储集性能的潜质。而另外一部分钻孔仅钻遇低渗到特低渗层段。这整体上反映出火山岩储集性能的非均质性极强，储集性能的发育具有较大的随机性。

表 3

Table 3

表 3(Table 3)

表 3 滴西地区火山岩储层渗透率统计分析表 Table 3 Statistical analysis table of reservoir permeability of volcanic rock in Dixi area 滴西20 井名 石炭系 样品测试 其中的最优储层段 样品数 顶深(m) 底深(m) 渗透率平均(mD) 段顶(m) 段底(m) 岩性 储层类型 渗透率平均(mD) 37 3377.29 4268 0.109 3377.29 4268.00 玄武岩等 特低渗 0.109 滴西21 34 2867.7 3630 0.295 2868.40 2869.72 流纹岩 低渗 2.655 滴西22 27 3571 4181.5 0.644 3637.27 3692.00 细砂岩 中渗 10.864 滴西24 30 3940.11 4197 0.200 3940.11 3946.00 砂砾岩 中渗 11.614 滴西25 17 3144 3768 0.845 3144.00 3274.00 凝灰岩 中渗 21.827 滴西181 30 3389 3835 0.121 3579.30 3580.11 粉砂岩 低渗 1.294 滴西184 32 3546.87 3970 0.149 3546.87 3970.00 正长斑岩等 特低渗 0.149 滴西183 96 3504.13 4297 0.035 3504.13 4297.00 正长斑岩等 特低渗 0.035 滴西182 117 3459.5 4160 0.084 3459.50 4160.00 二长斑岩等 特低渗 0.084 滴西18 39 3444.82 4062.05 0.189 4058.80 4062.05 凝灰质砂砾岩 特低渗 0.906 滴西1813 15 3461.26 3677.29 0.116 3461.26 3677.29 正长斑岩等 特低渗 0.116 滴西14 34 3602.59 3962.1 0.475 3605.55 3670.75 熔结凝灰岩 中渗 18.239 滴西1414 271 3689.55 3737.21 0.054 3692.18 3699.73 熔结凝灰岩 低渗 1.500 滴403 44 3611.09 3921 0.614 3816.38 3822.18 凝灰质砂砾岩 高渗 188.365 滴402 21 3691.46 3846.57 0.605 3691.46 3819.69 玄武岩等 低渗 6.839 滴401 58 3809.5 4210 2.723 3856.13 3940.00 流纹岩 中渗 11.143 滴西17 30 3630 4063.5 0.122 3630.00 4063.50 玄武岩 特低渗 0.122 滴西172 90 3481 3744 0.179 3506.05 3521.00 玄武岩 中渗 32.810 滴西173 12 3653.72 3670.24 1.549 3664.71 3670.24 玄武岩 中渗 35.727 滴西171 28 3654.24 3825 0.085 3666.00 3725.00 玄武岩等 低渗 4.797 注：据新疆油田提供的1064个测试样品统计

表 3 滴西地区火山岩储层渗透率统计分析表 Table 3 Statistical analysis table of reservoir permeability of volcanic rock in Dixi area

在此基础上，通过径向基插值方法对巴塔玛依内山组储层的平均渗透率和最优储层段平均渗透率的平面分布进行预测，情况如图 11。

图 11

Fig. 11

图 11 滴西地区火山岩储层渗透率平面分布预测 (a)最优储层段平均渗透率；(b)储层平均渗透率.渗透率的单位采用mD，色标刻度值为对渗透率取10为底的对数后的值Fig. 11 Planar distribution map of reservoir permeability in volcanic rocks in Dixi area

从图 11a可以看出，滴401和滴西173及其邻近区域平均渗透率较高，而滴西183到滴西20井之间的平均渗透率较差。各井最优储集性能段的渗透率以滴西1414到滴西172之间的条带区域最佳，如图 11b。而滴西183到滴西20井之间的区域不仅平均渗透率差，其最优储层段的渗透率也相对偏低。 5 结论

从研究区域取心最佳储集性能段、最差储集性能段、风化壳储集性能分布模式、薄层熔岩储集性能分布模式、厚层熔岩储集性能分布模式等方面总结了滴西地区石炭系储集性能分布的垂向位置规律，同时对其储集性能的平面分布情况进行了分析总结。

火山熔岩储集性能在垂向分布上的差异，成岩阶段主要受岩相的影响。溢流相上部亚相和下部亚相均有可能形成较好的储集性能，如熔岩的上下表层更容易产生冷凝收缩缝，基性、中基性熔岩的上部亚相容易发育气孔等；如果岩性较厚，则中部亚相往往物性较差。如取心段最佳渗透率之一出现在滴401井第1筒取心处，其主要得益于中基性岩成岩阶段的岩相影响，加上薄层等影响因素。

薄层熔岩储集性能分布模式：火山熔岩一般地表成岩，后期经历的埋藏过程中因受力不均而易发生破裂作用；与碎屑岩互层的薄层熔岩段更容易受此影响而发生破碎，形成较多的构造裂缝，这成为薄层熔岩储集性能较好的一个重要因素。裂缝的产生又有利于后期溶蚀作用的发生，产生大量的次生溶蚀孔隙。薄层熔岩储集性能分布模式的典型实例如滴西173井。

厚层熔岩储集性能分布模式：与碎屑岩互层的厚层熔岩段的底部储集性能可能较好，其次是厚层熔岩段的顶部，而中部(或中上部)常沦落为储集性能相对较差的位置。滴西1414井第10筒和第11筒岩心共同组成了同一厚层岩性段，该岩性段较好地反映了厚层熔岩储集性能分布模式。值得一提的是，该厚层岩性段的中上部成为研究区域取心段储集性能最差的层段之一。

区域内风化壳储层构成一种典型的风化成因火山碎屑岩储层，原位风化角砾岩可作为深埋古风化壳的重要判别标志之一。风化壳的风化粘土层、强风化带、中等风化带、弱风化带、未风化带5个垂向分带结构中，中等风化带往往具备相对最佳的储集条件，不但裂缝密集且被充填的比例减少，且发育大量的微裂缝和溶蚀孔。如滴西18井第3筒取心段发育中等风化带，其发育非常密集的网状风化缝，储集性能相对较好。

通过应用一种火成岩风化程度判别的新型工具——W风化指数——对准噶尔盆地火山岩进行风化程度评估显示，盆内火山岩属于轻微风化，当然这很大因素可能受样品挑选的影响，实际中平均的风化程度可能比该结果稍强。另外从不同深度段岩性的化学风化程度来看，并非随着深度接近石炭系顶面而风化程度严格规律性增强，而是有多期的旋回特征，显示石炭系火山岩受喷发旋回和期次的控制，具有多期风化的特征。准噶尔盆地火山岩虽然经历长期的强烈风化蚀变作用，但由于其火山岩体较厚，仍留下大量未风化、轻微风化及中等风化的火山岩，这其中不乏形成优质储集性能的岩性段。

从平面分布来看，研究区域火山岩储集性能具有强烈的各向异性特征。滴401和滴西173及其邻近区域平均渗透率较高，而滴西183到滴西20井之间的平均渗透率较差。各井最优储集性能段的渗透率以滴西1414到滴西172之间的条带区域最佳。而滴西183到滴西20井之间的区域不仅平均渗透率差，其最优储集性能段的渗透率也相对偏低。