火山岩油气藏
火山岩油气藏评价
M.Y. Farooqui 古吉拉特邦石油公司(GSPC) 印度古吉拉特邦 Gandhinagar 侯会军 中国北京 李国欣 中国石油勘探与生产分公司 中国北京 Nigel Machin 沙特国家石油公司 沙特阿拉伯宰赫兰 Tom Neville 美国马萨诸塞州坎布里奇 Aditi Pal 印度尼西亚雅加达 Chandramani Shrivastva 印度孟买 王玉华 杨峰平 印长海 赵杰 中国石油大庆油田公司 中国大庆 杨兴旺 中国北京
《油田 新 技术》2009 年春季刊 : 21 卷,第 1 期。 2009 斯伦贝谢版权所有。 DMR,ECS 和 FMI 等是斯伦贝谢公司的商标。 在编写本文过程中得到以下人员的帮助,谨 表 谢 意 :美 国 得 克 萨 斯 州 Sugar Land 的 Martin Isaacs ;北京的金树茂,Brett Rimmer 和杨春胜 ; 美国宾夕法尼亚州匹兹堡大学的 Charles E. Jones, 开罗的 Andreas Laake,以及孟买印度理工学院的 Hetu C. Sheth。
火山岩中也可能含有油气-有时甚至蕴含大量的油气。那些 最初为沉积岩油气藏而开发的岩石物理方法现在正被应用于对这 些非常规油气藏的评价中。
在油气勘探早期,在非沉积岩地 层中获得的油气发现很大程度上都具 有偶然性,这种油气藏被认为是意外 形成的。今天,虽然部分此类油气层 仍然是勘探人员在不经意中发现的, 但地质学家已经明白此类岩石中含有 油气绝非偶然。许多大型含油气区域 内的火成岩(由岩浆凝固而成)中就 含有油气藏,有时火成岩内的油气含 量甚至还在某些油气区域占主导地位。 由于被油气勘探开发界认为质量 较差,火成岩储层常常被忽略,甚至 在勘探开发过程中被避开。然而,火 成岩可通过多种方式形成孔隙和渗透 性 [1]。火成活动并非毫无意义,它能 够影响含油气系统的各个方面-提供 生油岩, 影响流体发育和形成流动通道、 圈闭、储层和盖层 [2]。 勘探人员避开火成岩的原因还包 括: 尽管钻头技术的进步让钻井人员 能够应对坚硬的岩性,但火成岩的硬 度常常极高 [3]。由于火成岩层常常会 阻碍震能深探,因此火成岩也被认为
1. Srugoa P 和 Rubinstein P : “Processes Controlling Po r osity an d P erme a b ility in Vol c ani c Re s erv oi r s from the Austral and Neuquen Basins,Argentina” , AAPG Bulletin ,91 卷,第 1 期(2007 年 1 月) : 115-129。 2. S ch utt er S R : “ Hy dr o c a rb on O cc u rre n ce an d Exploration in and Around Igneous Rocks” ,Petford N 和 McCaffrey KJW( 编 辑 ) : Hydrocarbons in Crystalline Rocks,地质协会专刊 214 ,伦敦 : 地质协会(2003 年) : 7-33。 3. Close F,Conroy D,Greig A,Morin A,Flint G 和 Seale R : “Successful Drilling of Basalt in a West of Shetland Deepwater Discovery” ,SPE 96575, 发 表在 SPE 欧洲海上油气大会暨展览会
上,阿 伯丁,2005 年 9 月 6-9 日。
是影响其下伏沉积岩评估的一个因素。 尽管新的地震方法正朝着解决该问题 的方向发展,但由于火成岩储层具有 强大的折射能力,因此目前仍然难以 对其进行描述 [4]。 在火成岩储层中发现油气后,作 业人员在评估其油气体积和产能方面 会面临一些挑战。要对火成岩储层进 行测井解释通常需要对为其他成岩环 境设计的技术进行改造。在沉积岩勘 探中取得成功的测井仪器和解释技术 能为火成岩评估提供有用的信息,但 常常需要运用一些应用技巧。而且, 由于火成岩的矿物成分变化多端,适 用于某一火山岩区的技术并不一定适 用于另一个火山岩区。在这种情况下, 通常需要运用综合技术。 本文对火山岩储层的复杂特征进 行了描述,并介绍了一些成功描述火 山岩储层的技术。文中先对火成岩的 类型进行了介绍,然后对火成岩的形 成过程对含油气系统的影响进行了分 析。
Salleh S 和 Eckstrom D : “Reducing Well Costs by Optimizing Drilling Including Hard/Abrasive Igneous Rock Section Offshore Vietnam” ,SPE 62777, 发 表在 IADC/SPE 亚太钻井技术大会上, 吉隆坡, 2000 年 9 月 11-13 日。 4. Hill D , Co mbee L 和 Ba c on J : “ O ver / U n der Acquisition and Data Processing : The Next Quantum Leap in Seismic Technology ?”First Break , 24 卷, 第 6 期(2006 年 6 月) : 81-95。 White RS, Smallwood JR, Fliedner MM, Boslaugh B, Mare sh J 和 Fr u eh n J : “ Im a ging an d Regional Distribution of Basalt Flows in the Faeroe-Shetland Basin” ,Geophysical Prospecting ,51 卷, 第 3 期(2003 年 5 月) : 215-231。
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油田新技术
Oilfield Review
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本文通过两个现场实例对火山岩 地层评价方法进行了重点描述。首先通 过中国的天然气储层研究实例介绍了一
烟柱
项将常规测井和成像测井技术与中子俘 获能谱及核磁共振技术相结合的综合 方法。印度的实例研究说明了在对含油
气火山岩进行评价的过程中结合使用井 眼电阻率成像信息的重要性。 火成岩简介 火成岩由岩浆凝固而成。岩浆是一 种由水、溶解气和完全熔化及部分熔化 的岩石组成的混合物。由于火成岩组分 的化学性质千变万化,因而各储层中的 火成岩都各不相同。火成岩由混合了多 种地幔、 地壳和地面物质的岩浆所组成, 这些物质通常为硅氧化合物、 铁、 镁、 钠、 钙和钾。同时,火成岩也具有各种不同 的结构和纹理,导致其具有各种复杂的 孔隙度和渗透率,这些性质主要取决于 火成岩是如何形成的。火成岩形成机制 包括突然性的火山爆发、浓稠的粘性流 动及缓慢的深层地层侵入等。随后的风 化和断裂作用会进
一步增加火成岩的 复杂性。 由于火成岩是在多种条件下形成的, 。在 因此具有多种不同的性质(左图) 地下深处冷却的熔岩形成侵入岩(或深 成岩) 。地下深处岩浆缓慢冷却形成大 块晶体后就变成了粗粒岩。这些地层通 常具有较低的粒间孔隙度及较低的渗透 率,这正是业界对火成岩缺乏兴趣的原 因所在。但裂缝性花岗岩却是个例外, 因为从裂缝性花岗岩中可以产出油气 [5]。 岩浆越接近地面冷却速度越快,从而缩 短了晶体形成的时间,因此晶体的体积 也趋于变小,最终形成细粒结晶岩。 喷发岩(或火山岩)是岩浆喷出地 面形成的。岩浆可能以熔岩的形式流出 地面,冷却后形成晶状火山岩,其粒度 从细粒到极细粒不等。有时,因为冷却 速度太快以致于无法形成晶体,而形成 火山玻璃(如黑曜岩) 。当岩浆包含大 量的水和溶解气时,地下过高压力的积 累会导致火山物质喷发,所喷出的碎屑 (或火山碎屑)尺寸可以小到细火山灰, 大到直径为几十厘米的“火山弹” 。碎 屑喷发后将聚集形成火山碎屑岩。熔岩 流和火山碎屑沉积物的厚度可达几厘米 至几百米, 覆盖面积可达数千平方公里。 这些沉积层的孔隙度和渗透率可能足以 使其成为有开采潜力的油气储集层。
喷发柱 火山灰云 火山碎屑流 圈闭 火山碎屑岩
岩脉
因冲蚀作 用暴露出 来的岩盖
火山 熔岩流
花岗质砂岩
岩脉 岩床 围岩 火成侵入体
岩盖
深成 岩体
基底
^ 火成岩形成机理。地下岩浆冷却后形成的深成岩是发育良好的低孔隙度晶体。火成侵入体和岩盖 (贯入沉积层的膨胀火成岩体)就是其中的两种深成岩。岩浆喷出地面后快速冷却形成的火山岩呈 现出极细的晶体结构,甚至是玻质结构。地下压力积聚可引起火山爆发,导致火山物质碎屑聚集在 火成储集层中。包含火山成因碎屑物的岩石被称为火山碎屑。上述不同成因可使火成岩形成复杂的 孔隙度和渗透率。
构 造 流动构造-当熔岩组织呈平行或波纹状态排列 时则形成流动构造。 枕状构造-熔岩在水下喷发后在熔心周围快速 形成一个冷表皮,形成枕状构造,即成堆的球 状岩石。枕状熔岩通常含有海底沉积物。 斑岩构造-斑晶是最常见的斑岩构造之一,为 嵌入一个有细密纹理、通常为玻璃质的基质内 的 1 - 2 毫米(0.04 - 0.08 英寸)大小的晶体。 安山岩和玄武岩内通常含有橄榄石和辉石斑 晶。 火成碎屑-火成碎屑是火山爆发过程中产生的 一些锐利的岩石碎屑, 其主要成份通常是玻屑。 尖锐碎片表明其由快速掩埋形成,或者其经历 的沉积后再造作用极小。 纹 理
角砾化纹理-大多数直径超过 2 毫
米的棱角颗 粒是火山角砾岩。这些颗粒通常由局部固化的 熔岩运移而成,而非碎屑喷发形成。 玻璃质纹理-快速冷却的熔岩会形成诸如黑曜 岩、英闪岩和松脂岩之类的火山玻璃,这几种 火山玻璃的主要差异在于他们的碱性长石含量 有所不同。 (大约 0.08 英寸) 凝灰质纹理-直径小于 2 毫米 的固化火山碎屑物质被称为凝灰岩。非固化凝 灰物质被称为灰分。凝灰岩和灰分都可能沉积 在远离火山源头的区域。一种常见的外生碎屑 或风化火山储集岩被称为凝灰质砂,凝灰质砂 内再沉积的凝灰岩的体积不超过岩石总体积的 一半。当凝灰岩体积超过岩石体积的一半时, 该沉积物被称为砂质凝灰岩。 多孔纹理-气体在冷却的熔岩中发生膨胀会产 生被称为气泡的孔隙。这些气泡之间通常互不 联通,它们是浮石之类的多孔火山岩虽然可以 浮动,但渗透率却极低的原因。气泡中常常充 满了次生矿物,通常是一些被称为沸石的水合 硅石。与砂岩中的粘土会降低砂岩的孔隙度相 类似,这些被充填的气泡(称为气孔)也会降 低粒间孔隙度。
^ 火山岩的构造和纹理。不同的构造和纹理导 致结晶岩和火山碎屑岩的孔隙度和渗透率有较 大的差异。
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油田新技术
研究人员根据火成岩形成模式的 细粒 玄武岩 安山岩 英安岩 流纹岩 不同(即熔岩要么在地下冷却,要么在 粗粒 橄榄石 辉长岩 闪长岩 花岗闪长岩 花岗岩 地表冷却,或者在火山爆发过程中喷出 100 富钙斜长石 的碎屑发生聚结) 将其划分成两种类型: 石英 80 晶体火成岩和碎屑火成(或火山碎屑) 岩。 钾长石 60 最简单及最常见的晶体火成岩组 富钠斜长石 分分类建立在二氧化硅(SiO2)的重量 40 橄榄石 百分比基础之上。SiO2 重量百分比低于 辉石 52% 的晶体火成岩被归类为碱性,SiO2 20 重量百分比高于 66% 的晶体火成岩被 黑云母 归类为酸性,而那些 SiO2 含量处于两 闪角石 [6] 0 者之间的晶体火成岩则为中性 。 45% 二氧化硅含量增加 75% 另一个类似的分类方法是根据暗 色矿物的重量百分比来划分岩石类型。 钙、镁和铁含量增加 诸如橄榄石和辉石之类的暗色矿物重 钾、钠和铝含量增加 量百分比高于 70% 的岩石被称为镁铁 质火山岩 ; 而暗色矿物含量低于 40%, 1,200°C [2,200°F] 结晶温度增加 700°C [1,300°F] 淡色矿物含量较高的那些岩石如石英 细粒度火成岩和大粒度火成岩虽然成分相似, 但名称却不同。 例如, ^ 按矿物成分对火成岩进行分类。 和长石则被称为硅质火山岩,有时也被 含有石英、钾长石、富钠斜长石和黑云母的岩浆可能在缓慢冷却后形成大粒度的花岗岩。但该岩浆 而只会在地下深
处结晶, 称为长英质火山岩 [7]。镁铁质岩(如玄 如果喷出地面则会形成细粒度的流纹岩。富橄榄石岩浆一般不会喷出地面, 因此只能形成大粒度的岩石。 武岩)一般为碱性,而硅质岩(如花岗 石)一般为酸性。 碎屑或 结晶岩: 另一种不同的分类方法考虑了形 沉积碎屑岩 火山碎屑 晶体尺 火成、变质 成机理、晶体尺寸和矿物成分,该方法 寸,毫米 或沉积岩 将晶状火山岩分成了四大类(右上图) 。 巨砾
矿物成分,体积百分比
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5. 越南海上 Cuu Long 盆地裂缝性花岗岩的原油 概算可采储量为 20 亿桶(3.2 亿米 3)以上。 更 多 信 息, 请 参 见 : Du Hung N 和 Van Le H : “Petroleum Geology of Cuu Long Basin - Offshore Vietnam” ,研究与发现 #10062 号文章 , http:// www. s e a rch an dd is c o ver y. n e t/ d o c u me nts/200 4 / hung/images/hung.pdf(2009 年 4 月 6 日浏览) 。 苏 门 答 腊 南 部 Suban 大 气 田 裂 缝 性 花 岗 岩 的 概 算 储 量 为 5 万 亿 英 尺 3(1400 亿 米 3) 。 更 多 信 息, 请 参 见 : Koning T : “Oil and Gas Production from Basement Reservoirs : Examples f r o m In d on e sia , U S A an d Ve n e zu e la ” , P e tfo rd Hydrocarbons in N 和 McCaffrey KJW( 编 辑 ) : Crystalline Rocks,地质协会专刊 214 ,伦敦 : 地质协会(2003 年) : 83-92。 Lan de s KK , Am o r uso JJ , C h a r l e s w o r t h LJ J r , Heany F 和 Lesperance PJ : “Petroleum Resources in Basement Rocks” ,Bulletin of the AAPG ,44 卷, 第 10 期(1960 年 10 月) : 1682-1691。 6. 酸性岩中的非金属氧化物比例比碱性岩中的 高,溶于水后会形成酸液。碱性岩中的金属 氧化物比例比酸性岩中的高,溶于水后会形 成碱。 7. “镁铁质”一词源自镁和铁,而“长英质” 则源自长石和二氧化硅。 H y n d m a n D W :P e t r o l o g y o f I g n e o u s a n d metamorphic Rocks, 第二版。纽约市 : McGrawHill 高等教育出版公司,1985 年。
粗砾
64
块状和 球状体
极粗粒 极粗晶体
16
中砾
砂砾 火山砾 粗粒 粗晶体
4 2 1 0.5 0.25 0.125
颗粒 极粗砂粒 粗砂 砂岩 中砂 细砂 极细砂粒
中颗
Oilfield Review 粗灰分 Winter 09颗粒 Volcanic Fig. 2 ORWINT09-VOL Fig. 2
中晶体
细粒 细晶体
0.032
粉砂
0.004
极细粒 细灰分 颗粒 泥岩 极细晶体 微晶
粘土
^ 按粒度大小对火成碎屑岩进行分类。与碎屑沉积岩分类相似,研究人员 一般根据粒度大小对火成碎屑岩进行分类。
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阿根廷 Chaitén 烟柱 智利 灰盖层
大
西
洋
从玄武岩到安山岩、英安岩,再到流纹 岩,其矿物成分的含量呈连续变化。 另一方面,与碎屑沉积岩类似,火 山碎屑岩一般都按颗粒大小进行分类。 研究人员利用块状和球状体、火山
砾和 灰分三种粒度种类的相对比例来划分 火山碎屑岩(前一页,下图) 。火山碎 屑岩和晶状火山岩具有不同的纹理和结 构,因而两者的孔隙度和渗透率特征也 各不相同(第 38 页,下表) 。
0 公里 100 0 英里 100
年 5 月 2 日喷发之前一直被认为是一个休眠火山。火山喷发引起的烟柱和蒸汽一直蔓延到 10.7 - 16.8 公里(35000 - 55000 英尺)处的大气层高度。该图像是火山喷发三天后拍摄到的,显示烟柱 向东部延伸 1000 多公里穿越阿根廷,到达大西洋。火山烟柱(白色)与云朵(绿蓝色)是可以区 分开来的。地面到处充满了棕灰色的灰分。 (摘自“智利 Chaiten 火山喷发” ,http://earthobservatory. nasa.gov/IOTD/view.php?id=8725(2009 年 4 月 6 日浏览) ) 。
^ 美国国家航空与航天管理局 Terra 卫星所拍摄到的智利南部 Chaiten 火山的图像。该火山于 2008
火山岩体积 岩石学家通过评估后认为在地壳 浅处存在体积达 3.4 - 9 × 109 公里 3 的 火山岩(由熔岩喷发到地面形成) ,比 沉积岩体积高一个数量级。该估算值 包括海床裂谷带处的火山喷发物,在那 里火山活动导致海洋板块发生断裂并生 成新的地壳。 由于火山活动曾在许多沉积盆地内 或沉积盆地附近发生,因此含油气区域 普遍存在火山岩。火山活动也会对远处 的盆地产生影响 : 大规模的火山活动能 够将火山碎屑流推向 1000 公里(大约 600 英里)以外,而风又可以将火山灰 。这就 带到数千公里以外处(左上图)
Oilfield Review Winter 09 Volcanic Fig. 5 ORWINT09-VOL Fig. 5
与火成岩或火成活 动有关的油气分布
(根据 Schutter 的资料修改,参考文献 36。 ) ^ 含油气火成岩分布图。图中的金色圆点代表火成岩油气苗、油气显示和油气藏的位置。
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油田新技术
是在远离火山源处发现灰分层和凝灰 岩或固结灰分的原因。 全球各地都有从火成岩中开采油 气的实例(前一页,下图) 。最早有文 献记载的发现火山岩中含有原油的油田 可能是日本的 Hara 油田。该油田于 1900 年投产,从三个凝灰质岩层中产油 [8]。 其他早期火成岩开采记录包括 1915 年 投产的位于得克萨斯州的一个油田,该 油田位于奥斯汀白垩岩沉积过程中喷发 的海底火山趋势带上 [9]。从位于 200 多 个火成岩体内的 90 个油田的地下火山 岩地层中产出了 5400 万桶(860 万米 3) 原油。 火山岩 储 层中可能 有大 量的油 气 聚 集。 截 至 1996 年, 从 爪 哇 西 部 Jatibarang 油田火山凝灰岩和相关产层 中共产出了 12 亿桶(1.9 亿米 3)原油和 2.7 万亿英尺 3(760 亿米 3)天然气。据 推测, 该油田的原油储量为 40 亿桶 (6.35 亿米 3) , 天然气储量为 3 万亿英尺 3
(850 3 [10] 亿米 ) 。储层分析结果表明其孔隙 度为 16% - 25%,渗透率达到 10 达西。 该油气藏的火山岩同时又是生油岩。[11] 含油气系统 火山活动可影响到含油气系统的 各个方面-形成独特的生油岩,加速流 体发育,促进流体运移,形成圈闭、储 层和盖层。 生油岩-尽管火山岩中的大多数油 气来自沉积型生油岩,但部分火山岩本 身也是生油岩。夹杂在火山灰流中的植 物可能含有足够多的水分防止其受到火 成岩形成过程中产生的热的损害。陆地 火山作用可能会产生含有富干酪根沉积
杉树状岩盖
穿孔岩盖
^ 岩盖侵入引起的圈闭。位于伊利诺伊州的 Omaha Dome 油田圈闭是由一 个杉树状云母橄榄岩岩盖 (左 ) 侵入石灰岩和砂岩造成的。当穿孔岩盖 (右 ) 沿边界断层举升上覆岩层时,也会造成圈闭(绿色) 。
物的湖泊和沼泽,火山活动在提高这些 盆地水温的同时也促进了营养素的生长, 从而进一步提高了有机物的产量。 发育 -火成岩体通过加热可促进 油气发育。诸如厚岩脉和岩床之类的大 型侵入体的冷却速度较慢,可能会对周 围大量的岩石产生影响,从而造成流体 过分发育 [12]。 火山流冷却速度相对较快, 因此对流体发育影响不大。研究人员可 以通过对含油气系统进行模拟来了解 火成活动对流体发育的影响 [13]。 除了直接加热之外, 受热区域热液 循环也同样可以影响流体发育。例如, 加利福尼亚湾Guaymas盆地曾报道过热 液加热到400° C (752° F)后将会引起有机 物蚀变和生成石油[14]。该过程发展速度 较快,只需数百至数千年的时间,而常 规原油形成则需要数百万年[15]。 运移-在其他区域内生成的油气可 通过几种方式最终被圈闭在火山岩内 : 沉积岩中的油气可通过纵向或横向
●
流动流入在构造上处于较高位置的 火山岩地层中 ; 沉积岩压实作用会迫使油气向下运 移进入火山岩地层 ; 热液可以溶解油气,并使其在火成 岩内沉积下来 ; 火山岩冷却过程中如果蒸汽压力低 到一定程度,油气就有可能被吸入 孔隙空间。 圈闭-侵入周围沉积层的火成岩被 称为围岩,火成岩侵入后通常导致侵入 层内形成封闭结构。美国伊利诺伊盆地 的 Omaha Dome 油田就是由这种类型的 圈闭形成的。该圈闭构造是一个由超镁 [16] 铁侵入岩形成的杉树状盖岩 (上图) 。 该油田于 1940 年被发现,已经从与侵 入岩相接触的砂岩中产出了大约 650 万 桶(100 万米 3)原油。 储层 -火成岩与沉积型储集岩还 有另一个共同的特征,即它们都具有原 生孔隙,有时,还可以发育出次生孔隙。
● ● ●
8. 日本矿业的过去和现在 。日本农业和商业部
矿务局,1909 年。 9. Ewing TE 和 Caran SC : “Late Cretaceous Volcanism in Sout h an d C e nt r al Tex as - St r ati gr a ph i c , Structural,and Seismic Models” ,墨西哥湾沿 岸地质学会专集,32 卷(1982 年) : 137-145。 10. Kartanegara AL, Baik RN 和 Ibrahim MA: “Volcanics Oil Bearing in Indonesia” ,AAPG Bulletin ,80 卷, 第 13 期(1996 年) : A73。 11. Bishop MG : “Petroleum Systems of the Northwest Ja v a P r o v in ce , Ja v a an d Offs h o re Sout he ast Sumatra,Indonesia” ,美国地质调查局公开资 料 报 告 99 - 50R(2000 年 ) 。http://pubs.usgs.
gov/of/1999/ofr-99-0050/OF99-50R/ardj_occr.html (2009 年 4 月 7 日浏览) 。 12. Schutter,参考文献 2。 13. Yurewicz DA,Bohacs KM,Kendall J,Klimentidis RE , K r on m u e ll er K , M e u rer M E , R yan TC 和 Ye a ke l JD : “ Cont r ols on Gas an d Wat er Distribution,Mesaverde Basin-Centered Gas Play, Piceance Basin,Colorado” ,Cumella SP,Shanley KW 和 Camp WK( 编 辑 ) : Understanding, Exploring and Developing Tight-Gas Sands : 2005 Vail Hedberg 大 会 ,AAPG Hedberg 系 列, 第 3 期(2008 年) : 105-136。 14. Simoneit BRT : “Organic Matter Alteration and Fluid Migration in Hydrothermal Systems” ,Parnell J(编
辑 ) : Geofluids : Origin,Migration and Evolution of Fluids in Sedimentary Basins, 地 质 协 会 专 集 78 ,伦敦 : 地质协会(1994 年) : 261-274。 15. Kvenvolden KA 和 Simoneit BRT : “Hydrothermally Derived Petroleum : Examples from Guaymas Basin, Gulf of California,and Escanaba Trough,Northeast Pacific Ocean” , AAPG Bulletin , 74 卷, 第3期 (1990 年 3 月) : 223-237。 16. English RM 和 Grogan RM : “Omaha Pool and MicaPeridotite Intrusives,Gallatin County,Illinois” , Howell JV(编辑) : Structure of Typical American Oil Fields 专刊 14 , 第 3 卷,Tulsa :美 国 石 油 地质家协会(1948 年) : 189-212。
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新玄武岩 风化玄武岩 非玄武岩
新玄武岩 风化玄武岩 植被稀疏的玄武岩 非火山岩沉积 植被
Payun
Payun
0 公里 20 0 英里 20
^ 火山区遥感图。利用可视、近红外、红外和热频带技术采集的卫星数据能够帮助地球物理师在规
划地震勘探采集之前对地形和地表特征进行评价。上图为来自阿根廷的实例。作业人员综合了来自 多个光谱带的卫星测量数据(下 ) ,而为了区分各种不同的地面特征,还将这些数据都标上了各种 不同的颜色。两幅卫星图中新喷发的玄武岩流都用暗红色表示。采集人员利用这些信息判断该地形 是否可以允许震源车或其他设备进入 (上 ) 。 勘探车辆照片显示的是从南部方向拍摄到的 Payun 火山。
但与沉积岩不同,火成岩在压实作用下 孔隙度变化速度极慢。原生孔隙可
以是 粒间孔也可以是泡状孔,泡状孔是因火 成岩中存在泡沫或气泡而形成的。 多孔玄武岩和安山岩的孔隙度可 以高达 50%[17]。次生孔隙对许多火山 岩储层而言都非常重要,有时火山岩 储层内只存在次生孔隙。次生孔隙是 热液蚀变、断裂和后期变质作用(即 火成活动后期出现的变质作用,可改 变早期形成的矿物成分)的结果。岩 床和岩盖也可发展成储层,尤其是当 它们侵入生油岩时更是如此。岩床和 岩盖一旦冷却就可能断裂,从而产生 孔隙度、渗透率和运移通道。 盖层 -火成岩可提供盖层。喷发 岩层在蚀变为粘土之后可充当致密盖 层。而非渗透性侵入岩(如那些形成 圈闭的岩盖)也可能将下部油气层中 的油气封隔起来。
火山岩地区勘探 火成岩及火成岩周围的油气勘探 可能涉及到地质、地球物理和地球化 学方面的多种技术。常规的抬升构造 地表测绘已经揭示了火山沉积层的存 在。例如,在日本,科研人员经通过测 绘构造高点发现了一些流纹岩中含有 大量的油气储量 [18]。此外,作业人员 还可以利用在地表识别油气苗这一常 规技术来勘测更深的储层。有时,油 气还会沿着火成岩和沉积岩之间的接 触面上升到地面。墨西哥东部 Golden Lane 地区的油气苗便与穿透厚富油碳 酸盐岩层的陡倾火成岩有关 [19]。 同时,一些先进的技术也被应用 于火成岩勘探中。如作业人员将卫星 图像技术应用在了被玄武岩覆盖的美 国华盛顿和俄勒冈州的哥伦比亚盆地的 评估作业中 [20]。研究人员对该区域实 施地下水地球化学分析后发现在一个 较大区域内有相当数量的甲烷存在,这
表明哥伦比亚河的玄武岩内可能存在 可经济开采的天然气储量 [21]。 视火山岩的性质而定,重力和磁 力技术有时可以在火山区勘探中发挥一 定的作用。这两项技术是最早应用的地 球物理技术之一。作业人员曾利用这些 技术成功地完成了上文提及的 1915 年 得克萨斯州火山岩远景区的勘探工作。 镁铁质火成岩(其致密和磁性矿物含 量都要高于长英质火成岩)与区域性 沉积岩通常会形成较大的反差,因此可 在重力测量和地磁测量中被容易地识 别出来。航空磁测技术曾在确定澳大利 亚东南部 Otway 盆地镁铁质溢流玄武 岩远景区中发挥了重要的作用 [22]。 在储层勘探中,人们还将大地电 磁法(MT) (通常与其他技术结合使 用) 应用于高电阻率火山岩研究中 (有 关 MT 技术的更多信息,请参见“电 。例如,日 磁法油气勘探” ,第 4 页 ) 本 Yurihara 油 气 田 所 开 展 的 MT 勘 探 作业为产层周围区域的勘探提供了巨 大的帮助 [23]。在某些 MT 测线上电阻 升高的火山岩层被
认为是潜在的远景 区。将 MT 勘探资料与地面地震信息 相结合对产油气玄武岩层内部构造的 描述具有重要的价值。 地震技术在沉积构造的探测中发 挥着极其重要的作用,而其在火山岩地 区勘探中的应用并不总是十分成功。无 内部分层的块状玄武岩的地震质量效果 好,表明地震波不会被其高度吸收,因 此通过这些玄武岩的地震波衰减程度 较低。在界定此类产层顶界和底部时, 地震勘探获得成功的可能性相对较高。 但层状玄武岩,尤其是那些穿插着风化 面的玄武岩却常常会将地震能量分散, 并可能生成质量较差的数据 [24]。为了改 善火山岩区域地震数据的质量,勘探规 划人员利用卫星遥感技术来确定岩性和 地形,并将结果纳入到对勘探后勤、采 [25] 集参数和处理要求的评估中 (左上图) 。 井眼地震勘探技术在对高衰减火 山岩层区域的勘探中展示了其在改善 地震图像分辨率方面的潜力。从阿根 廷 Neuquén 盆 地的一口 4750 米(15600 英尺)深的探井中采集的非零井源距垂 直地震剖面(VSP)便证明了这一点 [26]。
油田新技术
42
在该井场, 覆盖在地表的大约 150 米 (490 英尺)厚的玄武岩层大大减弱了地面 地震的能量。VSP 测量生成了一个比地 面地震结果分辨率更高的图像,并揭 示了地下其他的火成岩体。 在发现含油气火山岩储层后,评 价人员会在储层评价方面遇到一定的 挑战。必须对用于评价沉积岩孔隙度、 渗透率和饱和度的技术进行改造,这 样才能使其适用于火山岩地区的评价。 本文通过中国和印度的研究实例对这 些技术进行了介绍。 中国含气火山岩地层评价实例 1959 年发现的大庆油田是中国最 大的油田,也是全球大型油田之一。该 油 田 已 从 700 - 1200 米(2300 - 3900 英尺)深的沉积层中产出了 100 多亿桶 (16 亿米 3)原油。在钻关键井过程中, 在 3000 - 6000 米 (10000 - 20000 英尺) 深处的火山岩层中钻遇了天然气。钻 关键井是为了了解储层和周围岩层之 间在盆地范围内的关系。由于该地区 开采环境困难且储集岩性质复杂, 因此, 并未立即将这部分储量列为开采目标。 2004 年,中国石油启动了一项涉 及九口井的评价项目,并与斯伦贝谢公 司开展合作,以更好地了解这些深部 火山岩储层。研究区域覆盖 930 公里 2 (360 英里 2) ,所采用的数据包括三维 地震资料以及来自 15 口井的电缆测井、
17. Chen Z,Yan H,Li J,Zhang G,Zhang Z 和 Liu B: “Relationship Between Tertiary Volcanic Rocks and Hydrocarbons in the Liaohe Basin,People’ s Republic of China” ,AAPG Buletin ,83 卷, 第 6 期(1999 年 6 月) : 1004-1014。 18. Ko m atsu N , Fu j ita Y 和 Sato O
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X,000 X,200 X,400 X,600
XS8
XS401
XS4
XS602
XS6
XS601
深度,米
X,800 Y,000 Y,200 Y,400 Y,600 Y,800 0 0 公里 2 英里 2
砾岩 页岩 上部火山岩 沉积岩 下部火山岩 玄武岩
俄罗斯
蒙 古
大庆
北京 中
0 公里 400 0 英里 400
朝 鲜 韩 国
日 本
国
^ 大庆油田营城组火山岩构造。通过地震数据解释确定了营城组火山岩的顶部,将地震数据和测井
数据综合后划分出了上部火山岩、下部火山岩及主要的玄武岩等层序。
井眼成像和岩心分析数据。分析人员 制定了用于评价这些复杂储层和天然 气地质储量的工作流程,以便为开发 决策提供支持 [27]。 工作流程的第一个步骤是根据地
in Colu mb ia R i ver Basalt Aq uif er s : Isoto p i c an d Geohydrologic Evidence for a Deep Coal-Bed Gas Sou rce in t he Colu mb ia Basin , Was h in g ton ” , AAPG Bulletin ,77 卷,第 7 期(1993 年 7 月) : 1192-1207。 22. Gunn P : “Aeromagnetics Locates Prospective Areas and Prospects” ,The Leading Edge ,17 卷, 第 1 期(1998 年 1 月) : 67-69。 23. Mitsu h ata Y , Matsuo K 和 Min eg is h i M : “ Ma g n e tot e llu r i c Su rve y fo r Exp lo r ation of a Volcanic-Rock Reservoir in the Yurihara Oil and Gas Field,Japan” ,Geophysical Prospecting ,47 卷, 第 2 期(1999 年 3 月) : 195-218。 24. Rohrman M : “Prospectivity of Volcanic Basins : Trap Delineation and Acreage De-Risking” ,AAPG Bulletin ,91 卷, 第 6 期(2007 年 6 月 ) : 915939。 25. Laa ke A : “ Rem ot e S e nsin g App li c ation fo r Vibroseis Data Quality Estimation in the Neuquen Basin,Argentina” , 发 表 在 IAPG VI Congreso de Exploración y Desarrollo de Hidrocarburos 上,阿根 廷 Mar del Plata,2005 年 11 月 15-19 日。 Coulson S , G r a b a k O , Cutts A , S wee n e y D ,
震数据建立构造模型。营城组火山岩顶 是一个重要的地震反射体,对该层位的 解释结果为模型提供了主要的构造控制 数据。除营城组火山岩顶之外,地震解 释人员还分辨
出了三个主要的火山岩层
Hinsch R,Schachinger M,Laake A,Monk DJ 和 Towart J : “卫星遥感技术在控制地震勘探风 险中的应用” , 《油田 新 技术》 ,20 卷,第 4 期(2008 年冬季刊) : 40-51。 26. Rodriguez Arias L, Galaguza M 和 Sanchez A: “Look Ahead VSP,Inversion,and Imaging from ZVSP and OVSP in a Surface Basalt Environment : Neuquen Basin,Argentina” ,SPE 107944,发表在 SPE 拉 丁美洲和加勒比海地区石油工程大会上,布 宜诺斯艾利斯,2007 年 4 月 15-18 日。 27. Li G, Wang YH, Yang FP, Zhao J, Meisenhelder J, Neville TJ,Farag S,Yang XW,Zhu YQ,Luthi S, Hou HJ,Zhang SP,Wu C,Wu JH 和 Conefrey M: “Computing Gas in Place in a Complex Volcanic Reservoir in China” ,SPE 103790,发表在 SPE 中 国国际石油天然气大会暨展览会上,北京, 2006 年 12 月 5-7 日。 28. Ba r son D , C hr ist e ns e n R , D ec ost er E , G r au J,Herron M,Herron S,Guru UK,Jordan M, Maher TM,Rylander E 和 White J : “能谱分析 : 快速岩石物理解释方法的关键” , 《油田新技 术》 ,17 卷, 第 2 期(2005 年 夏 季 刊 ) : 1433。
2009 年春季刊
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共深度点号
600 650 700 750 800 850 900
火山碎屑流 火山碎屑坠积 熔岩流
喷发岩
FMI 成像
50
孔隙度
%
0
岩相
熔岩流 凝灰岩 水沉积 火山碎屑流 火山碎屑坠积 火山碎 屑流 间歇流 上部熔岩流 中部熔岩流 下部熔岩流 间歇流 火山碎 屑坠积 外部穹隆火山岩 中部穹隆火山岩 内部穹隆火山岩 侵入岩
^ 火成岩类型与地震数据的对比关系。利用 FMI 成像、NMR T2 分布数据和 ECS 元素含量数据确定了 岩石类型。岩石类型被分为 7 种晶状岩性(绿色、粉色和紫色)和四种火山碎屑岩性(橙色和黄色) 。 典型对比关系图(下 )展示的是从某个火山碎屑为主的层段获得的 FMI 成像资料。利用通过中心井的 一个地震剖面(上 )将岩石类型扩展到整个油田中。利用火山碎屑和晶状岩性的色标将中间井中观察 到的岩石类型展示在井位上。根据中间井外推获得的岩石类型数据以半透明色展示在地震剖面上。
29 . Li GX , Wan g YH , Z h ao J , Yan g FP , Yin CH , N ev ill e TJ , Fa r a g S , Yan g XW 和 Z h u YQ : “ P e t r o ph ysi c al C h a r a c t er ization of a Co mp l ex Volcanic Reservoir” ,SPWLA 第 48 届 测 井 年 会 论文集 , 得克萨斯州奥斯汀, 2007 年 6 月 3-6 日, 论文 E。 30. Freeman JJ,Freedman R,Cao Minh C,Gubelin G, Rawlence D,McGinness T 和 Terry B : “Combining NMR and Density Logs for Petrophysical Analysis in Gas-Bearing Formations” ,SPWLA 第 39 届 测 井 年会论文集 ,美国科罗拉多州 Keystone,1998 年 5 月 26-29 日,论文 II。 3 1 . S h o r t NM S r 和 Blai r R W J r ( 编 辑 ) :
Geomorphology from Space 。美国国家航空与航 天 管 理 局(1986 年 ) ,http://disc.gsfc.nasa.gov/ geomorphology/(2009 年 3 月 3 日浏览) 。
32. Kumar R : Fundamentals of Historical Geology and Stratigraphy of India 。新德里 :新时代国际出 版有限公司,2001 年。 33. N eg i A S , Sa h u SK , T h o m as PD , R a j u DS A N , Chand R 和 Ram J : “Fusing Geologic Knowledge and Seismic in Searching for Subtle Hydrocarbon Tr a p s in In d ia ’ s Ca mb ay Basin ” ,T he L e a d in g Edge ,25 卷, 第 7 期(2006 年 7 月 ) : 872880。 34. Pal A , Ma ch in N , Sin h a S 和 S hr i v ast v a C : “Application of Borehole Images for the Evaluation of Volcanic Reservoirs : A Case Study from the Deccan Volcanics,Cambay Basin,India” ,发表在 AAPG 年会暨展览会上,美国加利福尼亚州长滩, 2007 年 4 月 1-4 日。
序,以及层间和边界的沉积层序(前一 页图) 。构造模型中的每个层序都被划 分成了更小的单元,这些单元后来都被 赋予了各种物理属性。 该储层主要由晶状流纹岩和流纹 岩火山碎屑岩交互层叠而成,但探测到 了各种类型的火山岩,组分从玄武岩到 流纹岩, 而纹理从晶状火成到火山碎屑。 确定各层序中的岩石类型并对其 进行井间对比是一系列难度不小的工 作。大多数类型的岩石的岩性分类是建 立在矿物成分基础之上的,但火山岩中 很常见的颗粒极细或玻质结构的矿物成 分却很难确定。因此研究火山岩的科学 家只好将化学组分作为分类方案的关 键因素。根据 ECS 元素俘获能谱测井仪 获得的化学元素含量信息,解释人员采 用这些建立在化学成分基础上的分类 方案得出了一个连续的岩性描述 [28]。 然而,化学组分也并不是岩石分 类的全部依据。例如,如果某块岩石中 含有流纹岩组分,那么仅仅依靠化学组 分无法判断它是晶状流纹岩还是火山 碎屑流纹岩凝灰岩。从 FMI 全井眼地层 微电阻率成像仪获得的井眼图像的纹理 信息为解释人员区分这些岩石类型提 供了依据,也为解释人员将所有井中的 测井数据结合起来提供了基础。核磁共 振测井的 T2 分布数据为完成岩性分类 提供了更多信息。 地质师通过综合应用所有现有信 息在每口井中确定出了 11 种火成岩的 类型,然后再利用地震数据和其他火山 环境下的概念地质模型在整个油田范围 内对其进行了对比(左上图) 。 对所有类型岩石的岩石物理性质 进行评价具有相当大的难度 [29]。与形成 常规油气储层的碎屑岩和碳酸盐岩相比, 这些火山岩具有这两种岩石所具有的 最难以摸清的属性 : 火山岩矿物成分复 杂,还存在粘土和沸石之类的导电性矿 物,其复杂程度与最难分析的碎屑岩的 矿物成
分复杂程度不相上下 ; 火山岩的 纹理和孔隙结构与最复杂的碳酸盐岩的 纹理和孔隙结构相似。上述这些特征为 火山岩孔隙度、渗透率和流体饱和度的 评价带来了较大的难度。 DMR 密度-磁共振解释方法是一
油田新技术
44
项成熟的、用于评价低孔含气层孔隙度 的技术。该技术不受岩性的影响,综合 应用了体积密度和磁共振孔隙度测量结 果 [30]。从岩心分析获得的基岩密度和 元素含量关系数据被应用于 ECS 结果中, 这样就可以产生一个基岩密度连续记 录。基岩密度为 DMR 程序计算高质量 的孔隙度估算数据及指示每口井的含气 饱和度提供了输入数据。为了将孔隙度 信息外推到远离井的区域,解释人员针 对每种类型岩石获得了孔隙度概率分布, 并将这些分布运用到模型中。 由于火成岩复杂的纹理使研究人 员难以为其推导一个合适的阿尔奇饱和 度方程,因此,天然气饱和度评价对解 释人员而言是一项挑战。解释人员只能 应用毛管压力方法评价含气饱和度。根 据核磁共振测井 T2 分布数据获得了拟 毛管压力曲线,通过岩心压汞毛管压力 测量数据进行了校正。 以这种方法计算出的饱和度值很 大程度上取决于孔隙网络的几何形态。 例如, 岩心测量数据表明空落凝灰岩 (所 占体积比例最大的储集岩类型)是微孔 隙的,其孔喉半径小于 0.5 微米。这些 地层的饱和度剖面显示其过渡带较长, 一直延伸数百米, 跨越了绝大部分储层。 经过利用 DMR 技术获得的天然气指标、 井底流体分析测量结果和生产数据验 证的饱和度分析结果与该储层是只有 一个自由水面的单一压力系统这一假设 相一致。随后利用基于毛管压力的方法 将饱和度值纳入到模型中。 通过将每个模型单元内的天然气 量相加计算出了储层中的天然气地质储 量。 但该油田的储层岩石物性极不均匀。 此外,由于井控受到限制,地震数据在 指导岩石物理性质分布方面有所欠缺。 为了解决上述难题,工程师采用了随机 方法赋予各个单元孔隙度和含气饱和 度值。在该研究区域开展了近 60 种属 性实现研究来评价潜在天然气地质储量, 更好地了解了与油气田产能有关的不确 定性的范围。总体研究结果支持对该油 田进行开发的决定。
中
国
巴
基
斯
坦
尼泊
尔
Cambay 盆地 德干地盾 印 度 孟加拉国
Mahabaleshwar
0 0
公里 500 英里 500
斯里兰卡
^ 印度德干地盾。德干地盾圈闭是一个由大约 40 个玄武岩层组成的层序,覆盖印度中西部部分地区。 由于各玄武岩之间存在差异,有致密或夹杂的砂岩、页岩和石灰岩,因此更容易受到侵蚀,从而形成 复杂的地形(右 ) 。该照片是在 Gh
ats 西部的 Mahabaleshwar 陡坡拍摄的。Cambay 盆地(左 )是一个 被含油沉积岩覆盖的玄武岩下倾地堑。图中玄武岩露头以橙色表示。 (图片由孟买印度理工学院地科 系的 Hetu C. Sheth 博士提供) 。
喷发形成的,目前覆盖印度中西部 50 万公里 2(19 万英里 2)的区域。德干地 盾是以高阻玄武岩层阶地为特征的地形 (上图)[31]。火山活动与印度大陆从非洲 南部断裂同步发生。尽管这些玄武岩侵 位的成因和机制尚未得到定论,但一般 认为它们是在水下喷发后形成的 [32]。解 释人员已经确认了 40 多个这样的玄武 岩层,其中许多都与河成石灰岩和河口 沉积石灰岩、页岩和砂岩相互层叠。部 分区域的圈闭总厚度超过 3000 米。 近 40 年来,已经从 Cambay 盆地 (印度西部最古老的油气远景区之一) 德干高原玄武岩的上覆沉积层中开采 出了一定数量的油气 [33]。直到最近, 印度德干地盾含油火山岩评价实例 火山沉积层顶界还被认为是经济基底, 德干地盾是晚白垩纪溢流玄武岩 在其下部不会发现具有经济开采价值
2009 年春季刊
的油气储层。但近几年却在这些深层 火山岩中发现了原油。 2003 年, 古吉拉特邦石油公司 (GSPC) 在 CB-ONN-2000/1 区块启动了一项包含 6 口井的勘探项目。前 3 口井在火山岩 层发现了油气显示,第 4 口井(PK-2) 于 2004 年被证实含有大量的原油,其 原油的测试产量为 64 米 3/ 日 (400 桶 / 日) 。 在规划第 5 口井过程中,作业人员采用 了一个简化的储层模型,该模型假设位 于最顶部、被 PK-2 井钻透的含油气玄 武岩层横向有一定展布。根据该模型 于 2005 年在距 PK-2 井西南方向 600 米 (1970 英尺)处钻了 PK-6 井,但遗憾的 是,该井并未钻遇油气。这一意外结果 使 GSPC 公司决定通过进一步的数据分 析对储层模型进行更新,并着重考虑岩
45
多孔玄武岩
非多孔玄武岩
火山碎屑岩
PK-2井 玄武岩 A顶
PK-6井
1,775
1,775
1,800
玄武岩 B顶
1,800
1,825
1,825
3 cm
1,850
玄武岩 C顶
1,850
1,875
1,875
1,900
1,900
深度,米
1,925
^ 德干玄武岩相纹理分类。FMI 井眼电阻率成像仪所获得的图像帮助地质学家 确定了三种主要的岩石类型。多孔玄武岩(左 )在图像(上) 、岩石样本(下) 和邻井井壁岩心中都显示存在气孔。非多孔玄武岩(中 )在井眼图像和井壁 岩心内都无此类气孔显示。火山碎屑玄武岩图像(右 )显示了棱角颗粒的精 细分层。 (玄武岩图片由宾夕法尼亚州匹兹堡大学的 Charles E. Jones 提供) 。
火山碎屑 非多孔玄武岩
多孔玄武岩 非风化玄武岩 内的角砾岩层
相和裂缝以及它们与火山岩层内断层之 间的相互关系 [34]。 地质学家首先
开发了一个火山岩 层纹理分类系统,然后利用井眼成像 测井资料、PK-1 井的岩相资料以及玄 武岩手工样本确定了三个主要岩相- 泡状玄武岩、非泡状玄武岩和火山碎 屑岩(左上图) 。 随后再 将 各井的岩 相进 行 对比, 该项工作非常复杂。 熔岩流会相互混合, 而在固化之后还可能会产生其他变化, 如热液蚀变、风化、胶结及结构变形。 可以通过露头识别这些变化,但要想在 地下追踪这些变化却并不容易。解释人 员可以根据岩相和测井曲线特征对关键 井 PK-2 和 PK-6 的三个主要玄武岩层- A、
35. 在没有声波数据和测试数据的情况下,井眼 成像上的联通裂缝被认为是流体可以在其中 流动的裂缝。 36. Schutter SR : “Occurrences of Hydrocarbons in and Around Igneous Rocks” ,Petford N 和 McCaffrey KJW(编辑) : Hydrocarbons in Crystalline Rocks, 地质协会专刊 214 。伦敦: 地质协会 (2003 年) : 35-68。
。 B 和 C -进行对比(右上图) 在对露头开展的研究中,可通过 对各主要和次要元素组分实施地球化 学分析来对火山岩进行对比。在地下, 类似数据可以通过 ECS 仪器获得。玄 武岩层 A、B、C 的硅元素与钙、铝、铁 和钛元素的交会图显示各关键井中位于 上层的玄武岩层 A 在组分上各不相同, 而玄武岩层 B 和 C 在组分上却非常相 似(下一页图) 。这表明这两口井之间 顶部的玄武岩层在横向上并不连续,这 一结论与初始模型中的假设完全不同。 岩相分析结束后,下一阶段研究 是对天然裂缝进行描述。火山层内具 有大量的天然裂缝。产出油气的发现 井 PK-2 的顶部玄武岩岩层较厚,该岩 层包含一个覆盖在一个多孔玄武岩 (井 眼成像显示该多孔玄武岩层截面具有 多条看起来连通的裂缝)上的非多孔 玄武岩层 [35]。联通裂缝和孔隙的存在 会形成高质量、具有双孔隙体系的储
^ 初始井间岩相对比。建立在纹理基础之上的岩 相分类使研究人员得以对 PK-2 和 PK-6 井的三个 玄武岩层进行对比。在 PK-2 井中,玄武岩 A(蓝 色)是产层,但在 PK-6 中却并不是产层。玄武 岩 B 和 C 为非产层。
层。裂缝网络的存在提高了储层的渗 透率。相反,PK-6 井的顶部玄武岩层 较薄, 主要为非多孔玄武岩, 裂缝较少, 因此储层物性较差。 除了岩相类型和裂缝的存在两个 因素之外,裂缝和断层之间的几何关系 在确定油气层方面似乎也发挥着关键 性的作用。PK-2 井中的联通裂缝与一条 地震级断层形成较大的角度,而 PK-6 井中的裂缝则几乎与该断层平行。解释 人员开发了一个概念模型, 采用该模型, 地震级断层可以提供流体流动通道,使 联通裂缝与其相交,从而使油气能够流
入生产井中。与断层并行的裂缝不大可 能与其相交, 因此不太可能使油气流动。 这一概念在新井 PK-2A1 中得到了验证, 该井存在与地震级断层相垂直的联通 裂缝,同时该井也产油。
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油田新技术
深度,米
1,760 1,770 1,780
PK-2井 自然伽马
玄武岩A
岩性
成像 测井
0.15
元素含量,千克/千克
Ca/Si
0.20
Fe/Si
0.15 0.10
1,790
0.10
1,800 1,810 1,820 1,830 1,840 1,850
0 0.10 0 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.05 0.15 0.25 0.35
玄武岩B
0.05 0.05
玄武岩C
0.14 0.12 0.10 0.08
Al/Si
0.06 0.05 0.04 0.03
Ti/Si
0.06
深度,米
1,760 1,770 1,780 1,790 1,800
PK-6井 自然伽马
0.04
0.02 0.01 0 0 0.10 0.20 0.30 0 0.10 0.20 0.30
岩性
0.02 0
玄武岩A
0.15
Ca/Si
0.20
Fe/Si
0.15
1,810 1,820 1,830 1,840 1,850 1,860 1,870
0.10
玄武岩B
0.05
0.10
0.05
0 0.10
0 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0 0.10 0.20 0.30
0.14
Al/Si
0.06
Ti/Si
1,880 1,890 1,900 1,910 1,920 1,930 1,940
0.12 0.10
0.04
玄武岩C
0.08 0.06 0.04 0.02 0 0 0.10 0.20 0.30 0 0 0.10 0.20 0.30 0.02
^ 两口井中的玄武岩层对比图。从 ECS 仪器获得的元素含量(右 )以钙、铁、铝和钛对硅的比值形式表示(Ca/Si、 Fe/Si、Al/Si 和 Ti/Si) 。图中绘制了玄武岩 A(蓝色椭圆) 、B(绿色椭圆)和 C(红色椭圆)的比率。每幅比率图中的 红色和绿色椭圆之间的关系几乎相同,但蓝色椭圆则不相同。例如,在 PK-2 井的 Ca/Si 图中(上 ) ,红色椭圆和绿色 椭圆相邻,而蓝色椭圆却位于红色椭圆的内部。但在 PK-6 井的 Ca/Si 图中,虽然红色椭圆和绿色椭圆也相邻,但蓝 色椭圆却在绿色椭圆的内部。这种排列方式表明井间玄武岩 B 和玄武岩 C 能够进行对比,而玄武岩 A 却不能。
未来的发展 火山岩油气层评价给解释人员提 出了诸多挑战,但那些为沉积型储层而 设计的技术的创新应用正在帮助油气作 业公司更好地描述和开发这些复杂的 油气储层。 井眼电阻率成像与中子俘获能谱 及磁共振测井资料结合已经成为火山储 层评价所采用的新型标准数据系列。随 着对火山岩含油气能力的日益了解,其
2009 年春季刊
他一些公司可能会考虑对原先忽视的一 些火山岩层进行再次评价,以评估这些 火山层的潜在油气产能。 与沉积岩储层不同,人们一直未对 火山岩储层进行系统的研究。除本文所 介绍的一些实例外,已经在全球 100 多 个国家的火成岩内或火成岩周围发现了 油气的存在 [36]。许多实例只记录了一些 油气显示或油气苗,但进一步的勘探或 许会发现可观的油气储量。
一个盆地中存在火山岩层可能并 不会成为对该盆地进行勘探的理论基 础,但规划人员在实施盆地规划时不应 将此类盆地存在可开发的含油气系统 这一可能性排除。尽管部分
作业公司在 钻遇“基岩”后可能停止钻井,但那些 更了解火山岩层潜能的作业公司可能会 像对待其他远景储集岩一样对待这些 火山岩。 - LS
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