火山岩孔隙–裂缝型储层特征与渗流叠加效应——以准噶尔盆地西缘排66地区为例 Characteristics and Seepage Additive Effect of Volcanic Rock Pore-Fracture Type Reservoir——A Case Study of Pai 66 Area in the West Edge of Junggar Basin

doi:10.12677/AG.2014.41004

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Advances in Geosciences 地球科学前沿, 2014, 4, 22-28

http://dx.doi.org/10.12677/ag.2014.41004 Published Online February 2014 (http://www.hanspub.org/journal/ag.html)

Characteristics and Seepage Additive Effect of Volcanic Rock

Pore-Fractur e Type Reservoir

—A Case Study of Pai 66 Area in the West Edge of Junggar Basin

Xuezhong Wang

Shengli Oilfield Company, Sinopec, Dongying

Email: wxzxlywlt@sina.com

Received: Jan. 4th, 2014; revised: Feb. 2nd, 2014; accepted: Feb. 10th, 2014

stricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the origin al work is properly cited. In accordance of th e Creative Commons At-

guarded by law and by Hans as a guardian.

Abstract: Chunfeng Oilfield was located in the West Edge of Junggar Basin, with 17 exploratory wells drilled in pore-

fracture type reservoirs of Volcanic Rock, among which 4 exploratory wells obtained industrial oil flow. To expand explo-

ration resu lts, high yield mechanis m research is developed. Research shows that, the advantages for high yield conditions

of Volcanic Rock in Chunfeng Oilfield ar e: volcanic tuff reservoir, core oil grade with oil spot, reservoir fractures an d

lower underground oil viscosity. In this process, pore-fracture seepage additive effect has been discovered. Pore-fracture

produced better development effect than both simple pore and fracture. Pore-fracture additive permeability is many

times the log interpretation permeability, and it provides theoretic al basis for hori zont al w ell and l ong cha nne l fra cturi ng.

Keywords: Pore-Fracture Type; Reservoir Characteristics; Volcan ic Rock; Seepage Additive Effect; High Y ield

Mechanism; The West Edge of Junggar Basin

火山岩孔隙–裂缝型储层特征与渗流叠加效应

—以准噶尔盆地西缘排 66 地区为例

王学忠

中国石化股份有限公司胜利油田分公司，东营

Email: wxzxlywlt@sina.com

收稿日期：2014 年1月4日；修回日期：2014 年2月2日；录用日期：2014 年2月10 日

摘要：春风油田位于准噶尔盆地西缘，17 口探井钻遇孔隙–裂缝型火山岩油藏，其中 4口探井获得了工业油

流，为扩大勘探成果，开展了高产机理研究。研究发现，春风油田石炭系火山岩高产有利条件为：储层为火山

凝灰岩，岩心含油级别为油斑级，储层裂缝发育，地下原油黏度较低。在分析高产原因的过程中，发现了孔隙

–裂缝渗流叠加效应。即孔隙–裂缝沟通后，产生了由于优于单纯孔隙型储层或单纯裂缝型储层的开发效果。

孔隙–裂缝叠加渗透率是测井解释储层渗透率的多倍，为采用水平井和长井段压裂提供了理论依据。

关键词：孔隙–裂缝型；储层特征；火山岩；渗流叠加效应；高产机理；准噶尔盆地西缘

1. 引言

春风油田位于准噶尔盆地西缘车排子凸起北部

胜利油区，17 口井钻遇到石炭系火山岩储层，4口获

工业油流井均钻遇到火山凝灰岩孔隙–裂缝油层，其

OPEN ACCESS

火山岩孔隙–裂缝型储层特征与渗流叠加效应

中排 66 井955~1366 m钻遇油斑 18 m/7 层，初期日产

油15 t/d，含水率 10%，50℃脱气原油黏度 154 mPa·s，

累产油 5789 t，展示了其开发潜力。进一步研究发现

该区高产有利条件为：储层为火山凝灰岩、岩心含油

级别为油斑级、储层裂缝发育、油层原油黏度较低。

笔者应用试井成果更深入研究发现其中蕴含一个重

要规律，即孔隙与裂缝联合作用产生的渗流叠加效应

是重要的高产要素。

2. 油藏概况

春风油田构造上位于红车断裂带上盘区，二叠系、

三叠系全部缺失，侏罗系地层部分缺失，白垩系直接

覆盖在石炭系之上，为由东南向西北抬升的单斜，因

而发育埋深较浅的石炭系地层[1](图1)。2003 年，在二

维地震基础上部署的排 1钻遇到 50 m石炭系地层。

2010 年以来，工区被三维地震覆盖，地震面元 10 m ×

20 m，已有 16 口井钻遇到石炭系火山岩储层(表1、

图2)。该区火山岩油藏属于常压偏低温油藏，压力系

数1.04，油藏压力介于 7.3~14.5 MPa；地温梯度为 2.7℃

/100 m，油藏温度 30℃~50℃。溶解气油比 23 m3/m3，

50℃脱气原油黏度 228 mPa·s。该区石炭系储层具有

亲水特征。

3. 优质储层特征

3.1. 优质储层描述

基于春风油田火山岩储层现有资料和认识，认为

能够用常规技术手段获得稳定工业油流的储层为优

质储层。春风油田火山岩优质储层以孔隙–裂缝型储

层为主。裂缝发育，一般缝长为 50~400 mm，缝宽0.5~2

mm，最高裂缝密度可达 15 条/m；孔隙度 10%左右，

渗透率 9 × 10−3 μm2左右，原始含油饱和度55%左右，

地面原油黏度低于 400 mPa·s。排 66 井、排 61 井、

排661、排 665 和排 667 井获得了6~20 t/d 工业油流，

出油段，岩性均为火山凝灰岩(图3)，且均在裂缝段获

得了工业油流。

排61 井855~949 m储层发育不好但获得了工业

Figure 1. Exploration situation map of the west edge of Junggar Basin

图1. 准噶尔盆地西缘勘探形势图

OPEN ACCESS 23

火山岩孔隙–裂缝型储层特征与渗流叠加效应

Table 1. The statistical table of Chunfeng Oilfield volcanic rock exploratory wells

表1. 春风油田火山岩探井统计表

井号完钻时间石炭系火山岩

井段

富含油油斑荧光测井解释

油层

日产油

含水率

累产油

℃脱气原油

黏度

/mPa·s

排61 2011 879~1284 22 m/3 层 21 m/1层 39 m/5 层 12 1 333 390

排66 2012 962~1504 14 m/4 层 76 m/10 层 42 m/8层 15 10 5789 154

排661 2012 1060~1250 / 3 m/2 层 34 m/10 层 19 0 518 149

排662 2012 1158~1722 / 15 m/5 层 17 m/12 层

排1-1 2012 982~1254 / 7 m/2 层 10 m/5层水 / /

排701 2012 663~698 / / / 油花 / /

排67 2012 无油气显示 / / / / / / /

排663 2013 928~1031 / 4.8 m/2 层 9.8 m/5 层 15 4 999

排664 2013 866~1096 / 0.4 m/1 层 9 m/4 层 0.7 3

排665 2013 781~999 / 8 m/2 层 22 m/10层 15 6 170

排666 2013 922~1030 / 27.6 m/14 层 85.5 m/9层 7 0 279

排667 2013 960~1143 / 5.9 m/2层 0.25/1层 7.1 15.4 15

排668 2013 972~1136 / 4.4 m/1 层

排669 2013 989~1210 / 3 m/1 层

排66-1 2013 1033~1268 2 m/1 层 26 m/7层 17 m/5 层 55.9 m/17层 1.3 68 245

排66-2 2013 920~1162 / / / 33.0 m/11 层 / / /

排671 2013 866~868 1.9 m/1层

Figure 2. Structure well location graph of carboniferous of Chunfeng Oilfield

图2. 春风油田石炭系构造井位图

OPEN ACCESS

火山岩孔隙–裂缝型储层特征与渗流叠加效应

2012/10/12013/1/92013/4/19 2013/7/28 2013/11/5

生产日期

日产液

日产油

含水

P66井试采动态

Figure 3. Pr oduction curve of Pai 66 well

图3. 排66 井生产曲线

油流，检测表明该段裂缝很发育，得到了取芯和岩心

核磁共振成像验证。该井 2011 年8月试采 855~949 m，

日产油 12 t/d，含水 10%，2011 年12月31 日不供液

关井，累产油 333 t。试井解释表皮系数为 0，平均地

层压力 3.7 MPa ，关井时井底流压 1.5 MPa。该井油层

测井解释孔隙度 6.0%，渗透率为 0.5 × 10−3 μm2；908.4

m岩性为灰色油斑凝灰岩，岩心核磁共振成像解释孔

隙度 0.36%，渗透率小于 0.01 × 10−3 μm2；其出油井

段岩心常规分析解释孔隙度12.8%，渗透率0. 09 × 10−3

μm2。纵裂缝、斜裂缝和横裂缝的缝长为 80~200 mm，

缝宽 2~7 mm，最高裂缝密度可达 10 条/m。

排66 井钻遇油斑19.8 m/3 层，油斑段岩性为火

山凝灰岩，测井解释孔隙度 3.1%~16.2%，平均为6.4%；

渗透率(0.3~19.3) × 10−3 μm2，平均为11.2 × 10−3 μm2。

核磁共振岩心技术纵向分辨能力较高(5 mm)，是常规

测井分辨率的100 倍[2]，能够有效地反映火山岩的孔

隙结构。从核磁共振成像解释看，排66 井1208.7 ~

1210.2 m为灰色油斑凝灰岩，基质孔渗性差，但含油

饱和度高达 80%(表2)。排 66 井纵裂缝、斜裂缝和横

裂缝的缝长为 100~500 mm，缝宽 1~15 mm，裂缝密

度20 条/m，裂缝面被泥质、石英、方解石充填或无

充填物，裂缝面及充填物可见溶蚀孔洞，微细裂缝发

育，原油沿裂缝面和溶蚀孔洞分布。成像测井显示，

排66块裂缝主要发育倾角为 20˚~80˚的中–高角度裂

缝，主要为半充填裂缝。

3.2. 优质储层识别标准

在岩心、录井、荧光薄片含油性显示的基础上，

通过成像测井、核磁测井、常规测井曲线特征等方面

的研究，形成了春风油田石炭系火山岩储层识别标准：

1) 油气显示段。①岩心剖面——含油性在油斑以上；

②录井剖面——含油性在荧光以上。2) 孔隙–裂缝发

育段：①成像测井图上有裂缝等次生孔隙发育；②核

磁测井标准 T2 谱图显示有长弛豫时间的谱峰，一般

弛豫时间大于 20 ms；③有效储层相对于致密储层常

规测井曲线有“两低一高”的特征，即低电阻率、低

密度、高声波，井径或出现扩径现象。火山凝灰岩声

波时差曲线呈极低值特征，为 50~70 μs/ft；岩石密度

为2.6~2.7 mg/c m3，补充中子为 10%~20%。④测井解

释孔隙度大于 9%，渗透率大于 4 × 10−3 μm2。

3.3. 优质储层描述技术

3.3.1. 地震资料小波高分辨率处理技术

针对春风油田火山凝灰岩储层地震反射杂乱，解

释难度大，构造体系认识不清的难题，围绕改善三维

地震资料品质，采取了地震资料小波高分辨率处理技

术。方法原理是，利用小波变换的多分辨功能和优良

的“数学显微镜”特性，将时空域中的地震记录转换

到小波域。同时在小波分频域进行信噪比增强和提高

分辨率的处理，使那些在小波域观察到的隐蔽特征，

在重构后的时空域中仍能够得到较好的分辨，提高地

震记录的质量和分辨能力。实现步骤是，一是在不同

尺度因子上对地震信号进行分频处理，二是对每个尺

度作能量标定以确定最佳重构系数，三是重构地震信

号以获得更好品质。从处理效果看，主频由 40 Hz提

高到了 50 Hz，噪音被压制、连续性增强、同相轴关

OPEN ACCESS 25

火山岩孔隙–裂缝型储层特征与渗流叠加效应

Table 2. The result table of Pai 66 well core NMR logging

表2. 排66 井火山岩岩心核磁共振成像解释结果

井深(m) 孔隙度(%) 渗透率(10−3 μm2) 含油饱和度(%)

可动流体饱和度(%) 岩样描述

1209.1 9.53 0.07 21.07 3.02 褐红色油斑凝灰岩

1209.27 9.35 0.09 25.78 1.24 褐红色油斑凝灰岩

1209.43 11.11 0.14 23.13 0.7 褐红色油斑凝灰岩

1209.6 0.59 0 88.3 5.83 灰色油斑凝灰岩

1209.76 0.55 0 61.87 5.98 灰色油斑凝灰岩

1209.93 0.77 0 88.85 5.71 灰色油斑凝灰岩

1210.2 0.53 0 79.53 5.78 灰色油斑凝灰岩

系明显，弱信号得到增强、复波分离，分辨率和信噪

比提高。

3.3.2. 小波分频多尺度裂缝检测技术

春风油田主要发育近南北向主断层及伴生次断

层，形成区域内主要裂缝发育区。围绕精准识别裂缝，

采取了小波分频多尺度裂缝检测技术。方法原理是，

借用图像处理的多维边缘检测算法，对低序级断层进

行识别。实现步骤是，一是构造小波函数，对三维地

震属集体进行二维小波变换至小波域；二是分析小波

尺度因子与边缘尺度之间的关系，通过合理选值提高

边缘识别的精度；三是建立地震振幅边缘与低序级断

层的非线性关系，进而实现图像边缘与低序级断层的

空间映射。应用小波分频多尺度裂缝检测技术绘制了

工区裂缝发育预测图。

4. 渗流叠加效应

排66井2012年8月采用割缝筛管完井，试采 955~

1062 m，日产油14.2 t/d，含水率10%，50℃脱气原油

黏度 154 mPa·s，2011 年12 月31 日不供液关井，累

产油 333 t。2012 年10 月投产，已正常生产13 个月(表

3)。

为了解释排 66 井高产原因，学习借鉴了国内外

研究成果。国内外火山岩开发方面积累了经验，美国

Monroe Uplift 盆地 Richland 油田储层埋深3000 m，

岩性为凝灰岩，已探明天然气地质储量 399 × 108 m3[3]；

格鲁吉亚 Samgori 油田储层岩性为凝灰岩，已探明石

油地质储量 2877 × 104 t，日产油 411 t/d；古巴 North

Cuba 盆地Cristales 油田储层岩性为凝灰岩，日产油

3425 t/d。国内高效开发了准噶尔盆地克拉美丽大气田、

牛东油田和松辽盆地北部徐家围子大气田。克拉玛依

油田古 3井日产油177 t/d，红 80 井火山凝灰岩日产

油70 t/d。红 116 井日产油13 t。红车断裂带探明和控

制储量 8000 × 104 t[4]。中拐五八区位于石炭系火成岩

裂缝发育区的 H019 井油藏埋深 2460 m，日产油 106

t/d。Richland 油田 2000 年钻探了第一口水平井投入开

发，15 口井压裂改造后日产气量增加 252%；吐哈油

田三塘湖盆地石炭系火成岩 F24 井生产井段

1582~1610 m，压裂施工压力 65 MPa，日产油由 0到

25.1 t/d[5]。可见，水平井和压裂改造油层是改善火山

岩开发效果的重要手段。董家辛教授研究了火山岩气

藏不同储渗模式下的非线性渗流机理[6]，建立的火山

岩气藏多重介质的“接力”排供气机理概念模型，启

发了笔者开展春风油田火山岩油藏渗流规律研究。笔

者猜想，孔隙、裂缝沟通后，有助于形成有效压差，

从而提高储层的导流能力。低渗透油藏具有特殊的渗

流机理，流体由静态到动态存在启动压力梯度，即大

于启动压力梯度后，才能使地层流体保持连续流动[7-9]。

排66 井日产油一直稳定在 15 t/d，含水20%左右

(图3)，根据试油结果，预测试采井底流压曲线，符合

试井认识(图4)。排 66井综合压缩系数 10 × 10−4/MPa，

试井解释试采末表皮系数为 0，解释空气渗透率为

(60~70) × 10 −3 μm2，是测井解释空气渗透率的 6倍。

笔者经过认真分析，认为这不是单纯的方法不同造成

的差别，而是蕴含着一条重要的驱油机理，即孔隙–

裂缝沟通后，产生了远优于单纯孔隙型储层或单纯裂

缝型储层的开发效果，1 + 1 > 6。

进一步研究，证实了这一观点(表4)。由于渗透性

改善，产能成倍增加。从而找到了孔隙–裂缝型火山

OPEN ACCESS

火山岩孔隙–裂缝型储层特征与渗流叠加效应

Table 3. The statistical table of Pai 66 well production statistical

表3. 排66 井生产情况统计表

年月生产时间/d 泵径/mm 泵深/m 冲程冲次套压/MPa 动液面/m 日产油/t/d 含水率/% 累产油/t 累产水/m3

201210 14 70 877 3.7 2 0 5.4 43.6 168 13

201211 30 70 877 3.7 2.1 0 16.3 27.4 656 314

201212 30 70 801 3.7 2.3 0 731 13.8 17.5 1084 405

201301 31 70 801 3.8 2.5 0 16 21.6 1581 542

201302 28 70 801 3.8 2.5 0 16 18.1 2028 641

201303 30 70 801 3.8 2 0 745 15.2 13.7 2499 716

201304 30 70 801 3.8 2 0 704 15.4 11.5 2960 776

201305 30 70 801 3.8 2 0 704 15.4 13.6 3436 851

201306 28 70 801 3.5 2.6 2.3 509 15.1 13.2 3889 920

201307 30 70 801 3.5 2.6 1.6 14.2 18.4 4328 1019

201308 30 70 801 4.1 2.6 1.5 529.9 14.8 16.1 4787 1107

201309 29 70 801 4 0.8 3.95 658 8.2 34.5 5032 1236

201310 31 70 801 4 0.8 4.5 681 9.9 12 5339 1278

201311 29 70 801 4 0.8 4.2 772 8.5 26.4 5593 1369

201312 31 70 801 4 0.8 3.6 6.3 45.4 5789 1532

Table 4. Volcanic rock pore-fracture permeability additive of Chunfeng Oilfield

表4. 春风油田火山岩孔隙–裂缝叠加渗透率

井号井段/m 含油级别测井解释孔隙–裂缝

叠加渗透率

日产油

含水率

累产油

累产水

/m3

孔隙度% 渗透率/10−3 μm2

排61 924~931 油斑 3.1 m 12.3 11 .1 40 12 10 333 5

排66 1054~1055 油斑1.0 m 16.2 35.5 60 15 10 5789 1532

排661 1119~1125 油斑0.4 m 5.6 0.5 100 19.1 3 19 0.8

排663 928~1031 油斑 1.4 m 600 25 4 236 43

排665 846~855 油斑5.4 m 6.8 0.8 350 21 58 44 63

排666 1060~1068 油斑6.1 m 6.7 0.8 40 6.2 0 28 0

Pwf50/MPa

080160 240320 400 480

生产时间/d

Pwf/MPa

Figure 4. Flowing bottom hole pressure curve of Pai 66 well

图4. 排66 井井底流压曲线

OPEN ACCESS 27

火山岩孔隙–裂缝型储层特征与渗流叠加效应

岩储层改造增产的新思路，即通过有效沟通孔隙和裂

缝达到增产目的，与压裂的不同之处在于，压裂主要

考虑增加有效裂缝，而没有充分考虑到孔隙的价值。

由此可见，酸化由于作用范围小，不是改善孔隙–裂

缝型火山岩储层的有效手段，而水平井和长井段压裂

是有效手段。2013 年11 月，排666 井压裂改造后，

日产油由 2 t/d 提高到 12 t/d。笔者进一步推敲认为，

排66井未进行压裂，孔隙与裂缝也实现了有效沟通，

可见只要有压降漏斗或生产压差，就可能产生孔隙–

裂缝渗透率放大效应。

5. 结论

1) 春风油田石炭系火山凝灰岩埋深适中，原油黏

度较低，常规试采效果较好，开发优势明显。获得高

产的有利条件为：储层为火山凝灰岩，岩心含油级别

为油斑级，储层裂缝发育，油层原油黏度较低。

2) 在分析高产原因的过程中，发现了孔隙–裂缝

渗流叠加效应。即孔隙–裂缝沟通后，产生了远优于

单纯孔隙型储层或单纯裂缝型储层的开发效果。孔隙

–裂缝叠加渗透率是测井解释储层渗透率的多倍。

3) 发现孔隙–裂缝渗流叠加效应的意义在于，找

到了改造先天条件较弱储层的有效途径，为采用水平

井和长井段压裂改造储层提供了理论依据。从而解放

了大部分差油层，为规模开发春风油田火山岩油藏提

供了技术支撑。

基金项目

国家科技重大专项《准噶尔盆地碎屑岩层系大中

型油气田形成规律与勘探方向》(2011ZX05002-002)；

胜利油田科技项目：“准噶尔盆地西缘油气成藏规律

及勘探目标研究”(YKK0808)。

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OPEN ACCESS