1、火山岩油藏开发解剖研究 以克拉玛依油田一区石炭系油藏为例提提 纲纲1火山岩火山岩简介简介国内外开发现状23火山岩油藏开发技术4案例分析23 火山岩是指火山爆发喷出地面的炽热气体、液体和固体再落到地面堆积起来的不同形状的小山，由于喷发时喷发出来的岩浆有气体渣、固体岩浆，温度和压力迅速下降，发生了化学变化和物理变化，所以岩浆就变成了火山岩。火山岩简介火山岩简介4火成岩的矿物组成及分类：（1）化学成分：地壳中的九十种天然元素在火成岩中均已发现，但各个元素的含量却极不相同，其中最主要的是O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K。这些元素占火成岩总重量的99以上，尤以氧最多，占总重量的46以上。其余所
2、有元素的重量总和还不到1。它们常用氧化物百分数表示（如表所示）：氧化物氧化物SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMnOMgOCaO重量重量%59.1251.0515.343.083.800.123.495.08氧化物氧化物Na2OK2OH2O+P2O5CO2ErO2Cr2O3其他重量重量%3.843.131.150.300.1020.0390.0550.304火山岩简介火山岩简介5（2）火成岩的矿物成分：火成岩的矿物成分是火成岩分类和鉴别的主要依据，对了解岩石的成因、形成条件、化学成分和物理性质等都有重要意义。火成岩中常见的矿物有十余种，主要矿物平均含量如下：矿物矿物含量（含量（%）矿物
3、矿物含量（含量（%）橄榄石橄榄石2.65%碱性石14.85%黑云母黑云母3.86%石英20.40%角闪石角闪石1.64%白云母3.85%辉石辉石12.90%樨石及钛铁矿1.45%斜长石斜长石35.40%磁铁石3.15%火山岩简介火山岩简介6（3）岩石分类：根据岩石的矿物成分和化学成分，可分为超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩和碱性岩。超基性岩。如橄榄岩，辉石岩、苦橄岩等。基性岩。如辉长岩、辉绿岩和玄武岩等。中性岩。如闪长岩、二长岩、闪长纷岩、安山岩等。酸性岩。如花岗岩、花岗闪长岩、花岗斑岩、流纹岩等。碱性岩。如霞石正长岩、霞石正长斑岩和粗面岩、响岩等。火山岩简介火山岩简介7火成岩相态特征：岩相分
4、为爆发相、溢流相和火山沉积相，其中爆发相是火成岩勘探的有利相带。在每次喷发早期，岩浆积蓄能量较大，主要以爆发作用方式形成的岩相为主；喷发中期，强度减弱，喷发相对平衡，形成大面积的溢流玄武岩；临近结束时，形成火山和正常沉积作用的混合产物。相应地形成一次爆发相溢流相火山沉积相的喷发模式。火山岩简介火山岩简介8（1）油源条件与油气保存由于火成岩自身不具有生油能力，因此火成岩要形成油气藏，其附近必须紧邻烃源岩，火成岩能够就近捕获油气，从而保证形成油气藏的物质基础。（2）岩性与岩相火成岩的岩性和岩相对其储层物性的影响是由于各种火成岩岩性和岩相的孔隙、裂缝和孔缝组合的类型及发育程度不同所造成的。从基性到酸
5、性熔岩，岩石的脆性逐渐升高；熔岩除在喷出地表时会因挥发组分的逃逸作用形成原生气孔外，在构造应力作用下更易碎易裂，形成大量次生孔缝。火成岩油气藏控制因素火成岩油气藏控制因素火山岩简介火山岩简介9(3)成岩作用早期成岩作用是指以冷凝或压实作用为主的成岩作用，为火成岩形成时段，原生孔隙和原生裂缝形成于这一阶段。晚期成岩作用是指火成岩经过早期成岩作用固结成岩后，受到淋滤、构造、埋藏以及地层水等因素的影响所形成的多种成岩作用类型。(4)构造运动由于构造应力作用，储层形成大量规模不等的断裂和裂缝，改善火成岩储层的储集性能，是火成岩储层发育的重要因素。构造裂缝使孤立的孔隙相互连通，明显地增强了孔、渗性，构造
6、裂缝有利于地下流体活动，充填于岩体内的碳酸盐等易溶物质极易被溶解，形成各种溶蚀孔、洞、缝等次生储集空间。火山岩简介火山岩简介10紧邻烃源岩，深大断裂与烃源岩沟通，有利于油气的运移和成藏。火山岩简介火山岩简介11火山岩火山岩油藏油藏储层形成机理储层形成机理及及类型类型深水喷发：由于静水压力大，溶解于岩浆中的挥发组分不容易逃逸，难以形成气孔，故原生气孔极不发育，再加上水体的共同作用，火山岩发生明显的蚀变(绿泥石化)并被充填，原生气孔更加稀少。在浅水环境或陆上喷发形成的火山岩：尤其在喷发时遭遇大气降水，岩浆中的挥发组分大量逃逸形成原生气孔，同时炽热岩浆突遇水体会发生淬火作用，形成大量的原生微裂隙，把
7、原生气孔很好地连通起来，构成良好的储集空间。如冷凝收缩节理缝。后期改造次生：由于后期构造运动形成的大尺度构造缝，暴露溶蚀形成的次生孔等。火山岩简介火山岩简介12火成岩裂缝类型受岩性、构造、早期成岩和晚期成岩作用控制，火成岩中发育不同产状和成因的裂缝。按产状分主要有斜交缝、网状缝、水平缝、直劈缝等。斜交缝是指两组裂缝成共轭或近似共轭发育、多种角度裂缝共存、单条裂缝延伸长度大于1m的裂缝（见图a）；网状裂缝是指多期次发育的多组不同角度裂缝相互交织组成的网状空间系统（见图b）；水平缝是指角度小于30、较单一、横向延伸距离大于2m的裂缝（见图c）；直劈缝是指裂缝角度大于80、较单一、垂向长度大于0.5
8、m的裂缝（见图d）。火山岩油藏裂缝种类及特征火山岩油藏裂缝种类及特征火山岩简介火山岩简介13按裂缝成因分类，主要有自碎缝、收缩缝、溶蚀缝、节理缝、构造缝等自碎缝：是指岩浆冷却过程中形成的、发育于火山岩块内或岩块间的裂缝，单条裂缝延伸长度一般小于20cm，裂缝宽度一般小于2m，裂缝密度较大（见图2a）；收缩缝：是指岩浆冷却或成岩过程中形成的、发育于矿物内或矿物间的裂缝，单条裂缝延伸距离一般小于10cm，裂缝宽度一般小于1m，且裂缝密度较大（见图2b、2c）；溶蚀缝：是指火成岩在表生、深部热液、有机质演化形成的有机酸等环境下形成的裂缝，常与断裂、次生孔隙伴生，裂缝宽度和密度较大（见图2d）；节理缝
9、：是指在岩浆冷却过程中，在近火山口附近形成的近水平或近垂直裂缝，其延伸距离取决于火山爆发指数和喷发规模，一般大于2 m（见图2e）；构造缝：是由构造运动导致的应力变化形成的裂缝，以网状缝为主（见图2f），集中发育于断裂带附近。火山岩简介火山岩简介提提 纲纲1火山岩简介国内外开发现状23火山岩油藏开发技术4案例分析1415国外火山岩油气藏勘探概况国外火山岩油气藏勘探概况早期阶段(20世纪50年代前):大多数火山岩油气藏都是在勘探浅层其他油藏时偶然发现的,认为其不会有任何经济价值,因此未进行评价研究和关注。第二阶段(20世纪50年代初至60年代末):认识到火山岩中聚集油气并非偶然现象,开始给予一定
10、重视,并在局部地区有目的地进行了针对性勘探。1953年,委内瑞拉发现了拉帕斯油田,其单井最高产量达到1828m3/d,这是世界上第一个有目的地勘探并获得成功的火山岩油田,这一发现标志着对火山岩油藏的认识上升到一个新的水平。第三阶段(20世纪70年代以来):世界范围内广泛开展了火山岩油气藏勘探。其中较为著名的是美国亚利桑那州的比聂郝比肯亚火山岩油气藏、格鲁吉亚的萨姆戈里帕塔尔祖里凝灰岩油藏、阿塞拜疆的穆拉德哈雷安山岩及玄武岩油藏、印度尼西亚的258石油勘探与开发油气勘探贾蒂巴朗玄武岩油藏、日本的吉井东柏崎流纹岩油气藏、越南南部浅海区的花岗岩白虎油气藏等。国内外开发现状 16国外火山岩油气藏勘探、
11、研究程度总体较低,虽然发现了众多油气藏,但多为偶然发现或局部勘探,尚未作为主要领域进行全面勘探和深入研究,目前全球火山岩油气藏探明油气储量仅占总探明油气储量的1%左右。地质学中火山岩的研究历史很长,但火山岩油气藏研究还处于起步阶段。国内外开发现状17国国内内火山岩火山岩油气藏勘探概况油气藏勘探概况偶然发现阶段(1957-1990年):主要集中在准噶尔盆地西北缘和渤海湾盆地辽河、济阳等坳陷。局部勘探阶段(1990-2002年):随着地质认识，中国陆上火山岩储量增长与勘探历程图的不断提高和勘探技术的不断进步,开始在渤海湾和准噶尔等盆地个别地区开展针对性勘探。全面勘探阶段(2002年后):截至200
12、6年底,中国石油天然气股份有限公司已提交火山岩探明石油储量47821.3104t,溶解气地质储量229.4108m3;火山岩油气藏探明天然气地质储量1249.2108m3。全国火山岩探明油气当量约为73000104t。国内外开发现状18中国沉积盆地火山岩油气藏于1957年首次在准噶尔盆地西北缘发现,该区火山岩油气藏勘探已历经50余年。目前在渤海湾、松辽、准噶尔、二连、三塘湖等11个含油气盆地发现了火山岩油气藏。国内外开发现状提提 纲纲1火山岩简介国内外开发现状23火山岩油藏开发技术4案例分析1920火山岩开发方式及技术研究（1）天然能量开采 火山岩油藏多为异常高压，部分含有充足的边底水供给，在
13、开采初期，应充分利用天然能量开采。（2）溶解气驱 火山岩裂缝发育,溶解气驱的降压开采将使裂缝闭合,使储集孔隙空间体积有可观的降低,使剩余油气因储集空间减少而减少,使原油的采收率提高；火山岩储层孔隙结构复杂,大缝大洞发育,导致降压开采后期油层中的滞留气饱和度比一般孔隙性砂砾岩油藏的高,原油被滞留油层中的游离气挤出。还有人认为,在降压开采后期的裂缝中可能出现“次生气顶”。这一因素将使火山岩油藏的溶解气驱采收率有较大的提高。（3）注水开发 目前，对于火山岩油藏大多采用注水开发的方式，但是原则上不应注水。国外对火山岩油藏大多采取衰竭式开发,实行注水开发的极少。而国内有不少油田采用注水开发,但是效果不太
14、明显。21（4）水平井的应用 由于裂缝发育，具有一定的展布方向，垂直于裂缝方向打水平井能够有效增大泄油面积，改善驱替效果。（5）采用不规则井网 火成岩油藏通常非均质性比较严重，与常规沉积相储层相比含油分布规律性较差，平面展布上比较复杂，针对含油位置采用不规则井网效果更好。（6）热采、蒸汽吞吐 对于火成岩稠油油藏而言，多采用热采、蒸汽吞吐的开发方式，采用蒸汽吞吐比注热水开发效果要好。（7）酸化、压裂改造措施火山岩开发特征：通常初期产能较高，中后期产量递减较快，压力衰减较快，注入水快速水窜。火山岩开发方式及技术研究22 目前火成岩开发存在的一些问题：目前火成岩开发存在的一些问题：多采用注水开发的方
15、式，但是由于火成岩裂缝发育，裂缝连通很容易造成水窜；储层巨厚块状，无稳定隔层，不利于水驱。目前尚未形成一套科学的成岩开发的体系，国外也大多采用衰竭式开采，面临的问题较多。几点建议：几点建议：（1）初期生产应适当控制生产压差和采油速度；（2）生产过程中尽量减少修井作业，并尽量防止油层伤害；（3）针对水的快速锥进应用排水采油技术 排水采油的主要目的是通过选择高含水井进行排水,以降低周围井油水界面的上升速度,或在单井中实施油管排水、套管采油的采油工艺技术,使油井重新进入低含水阶段或无水采油阶段,从而达到提高采收率的目的。火山岩开发方式及技术研究23 （4）从油藏工程的角度：发展流线追踪技术；准确捕获
16、剩余油的位置。应用流线追踪技术，结合裂缝分布情况，建立适合该块的地质模型，在此基础上，使用水平井进行开发，以及对不同开发方式进行优选，找出最合理的开采方式，达到提高采收率的目的。火山岩开发方式及技术研究提提 纲纲1火山岩简介国内外开发现状23火山岩油藏开发技术4案例分析24 实例分析（新疆一区石炭系基岩潜山油藏开发研究）25油藏油藏地质地质 新疆一区石炭系为克白断裂上盘的潜山油藏，顶面埋深570m-1100m。该油藏紧邻深大断裂，为油气运移的主要通道，纵向上油藏深度跨度较大。原始压力11.89MPa原始压力系数为1.31，属于异常高压；饱和压力8.0MPa，地饱压差3.89MPa，油藏饱和程度
17、67.3%，属于中等饱和油藏。26 （1 1）油藏岩相特征）油藏岩相特征 从岩相特征看出，一区石炭系油藏三个相均发育，在平面上造成了储层存在一定的非均质性。从产能测试层段和油藏剖面图可以看出，在纵向上也存在很大的非均质性。岩相特征反映出一区石炭系油藏纵、横向的非均质性极强 实例分析（新疆一区石炭系基岩潜山油藏开发研究）27（2 2）油藏储层特征油藏储层特征 0246810121 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122232425频率，%分析孔隙度，%(722块岩心样品统计)024681012玄武岩角砾熔岩火山角砾岩熔岩角砾岩蚀变玄武岩孔隙度，%(渗
18、透率，mD)系列1系列2一区石炭系岩心照片一区石炭系储层不同岩性分析孔隙度与分析渗透率比较新疆一区石炭系火山岩储层岩心分析孔隙度分布曲线孔隙度、渗透率表明储层以中低渗为主，裂缝发育 实例分析（新疆一区石炭系基岩潜山油藏开发研究）28油藏开发特征油藏开发特征-试采特征试采特征油藏整体经历3个开发阶段，基本无稳产期，递减大。实例分析（新疆一区石炭系基岩潜山油藏开发研究）29油藏开发特征油藏开发特征-产能特征产能特征新疆一区石炭系火山岩油藏油井初期日产油分布曲线新疆一区石炭系火山岩油藏油井累产油分布曲线一区石炭系高产井自喷稳定生产期间的产量递减统计产能特征：（1）油井初产差别大，高产井分布较零散；（
19、2）油井累计产油量差别大；（3）油井产量递减较大，油藏无稳 产阶段。实例分析（新疆一区石炭系基岩潜山油藏开发研究）30油藏开发特征油藏开发特征-注水特征注水特征可以看出油藏地质条件较好，能够满足注水要求。1985.9-1985.11，转注水井6口（均为开发试验区）；1986.9-1986.10，转注水井8口（围绕试验区外扩）；1987.6-1987.10，转注水井23口（油田主体部位的注水井）；1988.4-1988.8，转注水井10口（边部井及少数水淹井）；1989.4-1989.7，转注水井14口（边部井及少数水淹井）；1990-1992，转注水井13口（少数水淹井及局部井网不完善地带的井
20、）。一区石炭系注水井开井数与日注水平变化曲线一区石炭系1858井注水曲线一区石炭系几口注水井井口注水压力变化曲线 实例分析（新疆一区石炭系基岩潜山油藏开发研究）31油藏开发特征油藏开发特征-开发存在问题开发存在问题注水效果分析：注水见效井少，注水效果差，水窜现象严重。一区石炭系强烈水窜井水窜情况统计表一区石炭系典型水窜井1842井注采对应曲线从表上可以看出，部分井的含水从5-10%左右经过了两到五个月就上升到了50-80%左右，水窜速度很快，注水效果差。实例分析（新疆一区石炭系基岩潜山油藏开发研究）32油藏开发特征油藏开发特征-开发存在问题开发存在问题补孔效果分析：一区石炭系油藏无效与低效的的
21、补孔井合计已占到48.8%，补孔效果总体偏差。一区石炭系1988年至1992年补孔效果统计表 一区石炭系油藏补孔效果较差，分析原因：一是油藏内部局部有低渗透岩体，但无稳定隔层，因此油藏剖面上一般不存在较具规模的未动用油藏；二是油藏压力水平已经很低，这会降低油藏补孔的效果。实例分析（新疆一区石炭系基岩潜山油藏开发研究）进一步开发的工作方向331 1）加强火成岩油藏产液剖面的录取工作）加强火成岩油藏产液剖面的录取工作 加强动态资料的录取工作，特别是产液剖面的测试工作，为剩余油的分布提供参考依据一区石炭系1988年至1992年补孔效果统计表进一步开发的工作方向342 2）加强火成岩油藏储层预测研究工
22、作）加强火成岩油藏储层预测研究工作-裂缝预测技术的应用裂缝预测技术的应用 一区石炭系典型水窜井1842井注采对应曲线AFE裂缝预测平面图1846成像测井图通过裂缝预测研究，注水井尽量保持与裂缝垂直方向部署，增大驱油效率，避免水窜，提高注水效率进一步开发的工作方向352 2）加强火成岩油藏储层预测研究工作）加强火成岩油藏储层预测研究工作-叠前反演储层预测技术叠前反演储层预测技术 地质统计学反演储层预测剖面图地质统计学反演储层预测平面图通过储层预测精细描述地下储层展布特征，从而指导火成岩井网、井位的部署、达到少井高效的目的一区石炭系油藏单井累计产油量图进一步开发的工作方向363 3）开展水平井的攻关试验，提高储层钻遇率，增大泄油面积）开展水平井的攻关试验，提高储层钻遇率，增大泄油面积 37碳酸盐岩缝洞型油藏三维地质建模方法4445全球火山岩大油气田储量统计表全球火山岩大油气田产量统计表461基岩潜山型油气藏这类油气藏主要由于地壳抬升、盆地基岩长时期出露地表遭受风化剥蚀,形成以风化溶蚀的孔洞缝为主的油气藏。这类油气藏数量最多,典型的如新疆的石西石炭系、一区石炭系、六中区石炭系、八区佳木河组等,胜利的王庄变质岩、滨南下第三系火山岩,辽河的东胜堡潜山、齐家潜山、兴隆台潜山,内蒙的哈南潜山,都属于基岩风化壳型油气藏（图2a）。
