克拉美丽气田位于准噶尔盆地陆梁隆起的滴南凸起上，夹持在滴水泉南北断裂之间，呈近东西向展布;向东与克拉美丽山相接，向西延伸与莫北凸起相接，北部与滴北凸起相连，南部紧挨东道海子凹陷和五彩湾凹陷(图5.5)。近年来随着天然气勘探力度的加大，在三南凸起深部石炭系火山岩体中发现了克拉美丽气田，且多口井获高产气流，逐渐形成了三南凸起气田连片分布的局面。由于研究区勘探程度较低，对火山岩体的储层特征以及成藏控制因素方面研究较少，制约了后期勘探的深入。本书通过对滴南凸起石炭系火山岩储层的分析，进而探讨气藏的主控因素，为下一步扩大的勘探提供基础资料。
图5.5 克拉美丽石炭系火山岩大气田分布
5.3.1地质概况
从盆地的形成及演化来看，研究区主要经历了海西、印支、燕山及喜马拉雅四期构造运动。由于各期构造运动在区内表现形式及强弱的不同，造成了地层的分布及构造特征存在一定的差异。通过研究区内钻井资料显示，以及东侧克拉美丽山地层的出露情况来看，本区发育的最古老地层为泥盆系，向上还发育石炭系塔木岗组(C1t)、滴水泉组(C1d)以及巴山组(C2b)，其中滴水泉组野外露头厚度达800m的暗色泥岩、粉砂质泥岩，是石炭系气藏的主要烃源岩层。而石炭系的主要盖层为中二叠统乌尔禾组，形成了以滴水泉组为烃源岩层，火山岩风化壳及火山内幕为储集层，乌尔禾组砂泥岩为盖层的良好生储盖组合。
5.3.2石炭系火山岩储层特征
(1)岩性特征
对研究区钻遇石炭系火山岩井的岩心观察认为，滴南凸起发育的火山岩岩性多样，既有基性喷出岩也有酸性侵入岩和喷出岩。基性喷出岩玄武岩主要发育在三南凸起的西北部;中部发育酸性流纹岩、安山岩以及花岗侵入岩;东部则表现为以发育远火山口相的凝灰岩、层凝灰岩为主。镜下薄片观察玄武岩主要由大小不等的板柱状基性斜长石组成，长石表面具钠化和泥化，已蚀变的半自形粒状辉石及玻璃质脱玻析出的铁质和次生帘石分布于长石格架间。岩石中杏仁发育，含量在12%～25%，外形极不规则，被绿泥石、浊沸石、硅质和方解石充填。花岗斑岩岩石中斑晶成分为碱性斜长石，表面已具有较强的泥化和不均匀的绿泥石化，且局部具溶蚀现象。基质中石英、长石呈显微文象状交生，长石间角闪石多数已蚀变为绿泥石。岩石中发育了约1%的长石晶间孔，并具溶蚀扩大现象，可见少量裂缝，部分已被绿泥石充填、半充填，后期局部被方解石交代。安山岩表现为杏仁状孔隙特征，杏仁体大小0.2～2mm，少数达7mm，岩石的主要成分为斜长石，含量在35%～75%，斜长石斑晶较少，粒径0.5mm，基质具玻基交织结构;个别安山岩薄片中碳酸盐含量可达40%以上，多数充填玉髓及细小粘土类矿物、石英、碳酸盐、绿泥石等，与褐色铁质形成环带。凝灰岩则主要由岩屑、晶屑及火山灰尘组成。岩屑主要由安山岩组成，晶屑主要为长石，而火山灰尘表现为脱玻具不均匀的水云母化，浊沸石化。从岩石的组分来看，研究区火山岩普遍发育次生矿物以及溶蚀交代作用，表明淋滤作用的流体与岩石发生交换作用(曹剑，2005)，这也是孔隙形成的主要原因之一。
(2)储集空间类型
滴南凸起发育的岩石类型有熔岩类和火山角砾岩。熔岩类是研究区广泛发育的岩石类型，以安山岩、玄武岩为主，其次为流纹岩，岩心上表现为微气孔发育，具杏仁状，可见裂缝。火山角砾岩的储集空间为角砾间孔、孔隙组合，孔缝中充填有自生石英脉和方解石脉以及铁泥质物。
研究区火山岩有利储层主要发育在距石炭系顶面风化壳200m层段内。随着距离火山岩顶面的深度加深，火山岩的孔隙度逐渐降低(图5.6)。由于受风化淋滤的作用，顶部火山岩普遍表现出灰褐色破碎状，岩石溶蚀孔发育，部分井段可见溶蚀洞。通过岩心的详细观察结合研究区成像测井手段分析认为，火山岩发育的空间类型有角砾间孔、裂缝、原生气孔、次生溶蚀孔洞以及孔－缝组合。镜下铸体薄片观察，火山岩发育的孔隙类型有晶间孔、杏仁孔、基质溶蚀孔以及晶内溶蚀孔。孔渗分析显示，微裂缝发育的孔缝组合岩石的渗透率比面孔率相近的单纯发育溶蚀孔的岩样高许多。
研究区总体表现出储层岩性多样化。气藏储层在花岗岩、凝灰岩、流纹岩、玄武岩以及安山岩中均有发育且表现出较好的储集性能。以滴西18井为代表的花岗岩储层发育的孔隙类型为次生晶间孔及斑晶溶孔(表5.2，图5.6)，岩心整体表现为破碎状、裂缝发育，与野外图孜阿克内沟露头花岗岩剖面形态特征相似。说明了花岗岩中储集空间的形成主要受地层的抬升而遭受的风化、剥蚀影响，表现出侵入体长期暴露于地表，受风化和地表水的淋滤作用而成破碎状，岩石的可溶物质被流体溶解带走形成次生溶孔;后期地层沉降埋藏，有机酸沿表生阶段发育的溶孔继续溶蚀、扩大，从而使花岗岩发育的孔隙增大，储层物性得到了改善。部分孔隙周围的黑色填充物镜下具荧光显示，说明了早期烃类的充注对后期孔隙的保存具有一定的作用。这一点从薄片中部分无荧光显示的孔隙被绿泥石以及方解石完全填充可以得到进一步的说明。滴西14井凝灰岩储层铸体薄片观察显示，孔隙的类型为角砾内溶蚀孔、基质溶蚀孔以及溶缝(图5.7)。孔隙的形成受交代溶蚀作用影响，表现为含火山角砾玻屑凝灰岩中的角砾被浊沸石交代，后期发生溶蚀;而基质具较强的水云母化，水云母的进一步溶蚀形成了基质溶孔和溶蚀缝，这也是滴西14井凝灰岩储层储集空间形成的主要方式。研究区流纹岩、安山岩主要发育在近火山口爆发相、溢流相中，受断层作用的影响，熔岩成挤压碎裂状，储集空间类型有角砾间孔，少量的原生气孔。玄武岩作为本区的主要岩石类型，孔隙发育以原生气孔为主，多数杏仁孔被绿泥石半充填，储集物性好。研究区产气层位多数位于玄武岩储集体中，在微裂缝发育段，裂缝连通孔隙可形成高产气井。
图5.6 准噶尔盆地三南凸起火山岩孔隙度与风化壳顶部距离关系
表5.2 准噶尔盆地三南凸起不同岩性火山岩气藏发育的孔隙类型及成因
(3)裂缝发育特征
研究区石炭系火山岩产气层段普遍发育有裂缝，裂缝对改善火山岩的储集性能起到了十分重要的作用。
图5.7 准噶尔盆地滴南地区不同火山岩岩性、孔隙发育特征
本次研究通过9口井的成像测井资料，结合常规测井识别出了天然裂缝和诱导裂缝。其中诱导裂缝是后期钻、测井阶段形成的，与储层的形成无关，因此我们在这不作分析。天然裂缝可分为高角度裂缝、低角度裂缝、开启裂缝和充填裂缝。结合试气成果发现，石炭系火山岩的产气层段裂缝都较发育，溶蚀孔洞也十分发育，且孔、缝相连(图5.8)。通过对裂缝的定量计算，统计裂缝发育的角度及倾向分布规律，得出其主要发育走向。通过多口井的分析认为研究区发育的裂缝以高角度缝为主(大于60°)占统计条数65%以上，裂缝的走向为NE—SW向。如滴西14井［图5.9(a)］在3343～3995m井段，识别出有效缝53条，充填缝5条，以高角度缝为主，裂缝面孔率在0.002%～0.380%，玫瑰图显示该井段裂缝走向为NE—SW向［图5.9(b)］。研究区裂缝总体发育情况与滴南凸起近东西走向的区域大断裂相近，表明裂缝的发育受深大断裂的影响明显。由于裂缝的发育极大地改善了火山岩的储集性能，为气藏的形成创造了有利的储集空间和通道。海西—印支期挤压应力作用是造成滴南凸起断裂发育的主要因素，因此通过裂缝的预测寻找该时期石炭系火山岩体中裂缝相关的气藏对指导勘探具有重大的意义。
图5.8 准噶尔盆地滴南凸起孔、缝成像测井特征
5.3.3断层对气藏的控制作用
三南凸起夹持在滴水泉凹陷和东道海子凹陷之间，受北部发育的滴水泉断层和南部的滴水泉南断层影响，整个凸起处于受断层复杂化的构造高部位，断层对气藏的控制作用表现在多个方面。
图5.9 准噶尔盆地滴西14井3343～3995m井段裂缝发育
(1)断层对储层的改善作用
研究区断层对火山岩体的改造作用明显，表现为火山岩体的断块作用，形成了断块油气藏，且断块作用使致密的火山岩体破碎，从而形成有效的储集空间。滴西10井区高产井段，发育以流纹岩为主的溢流相火山岩，地震剖面上显示为断块状。岩心和成像测井都可以明显地看出火山岩的破碎状以及高度裂缝穿过破碎带。这种破碎是受断层的挤压运动造成的，使储层的储集能力大大提高，有利于油气的储集。
(2)油气运移通道作用
由于滴南凸起紧邻滴水泉凹陷和东道海子北凹陷，油气来源具有双源优势。石炭系滴水泉组烃源岩生成的油气通过滴南凸起两侧的深大断裂进入石炭系的圈闭中聚集成藏，同时也可以通过三叠系、侏罗系至白垩系的断裂，继续向上运移进入侏罗系和白垩系的圈闭中聚集成藏(图5.10)。断层起到了沟通烃源层与储层的作用。研究认为滴南凸起地区自身的源岩条件较差，单靠自身的生烃能力无法形成有效的气藏。滴南凸起地区石炭系滴水泉组(C1d)、上二叠统吴家坪组(P3w)、上三叠统白碱滩组(T3b)、下侏罗统八道湾组(J1b)、三工河组(J1s)烃源岩热解分析结果显示，各生油岩层生烃能力均较差，基本不具生烃能力。因此，如果没有有效的运移通道，油气无法从南、北两侧的生烃凹陷运移至滴南凸起而形成有效的气藏。
图5.10 准噶尔盆地三南凸起油气成藏模式
(3)断层对气藏盖层的破坏作用
越来越多的油气工作者认识到了盖层的发育是准噶尔盆地天然气保存的重要条件，并展开了大量的科研工作。滴南地区石炭系火山岩勘探失利原因分析认为，除了储层与气源因素以外，盖层的破坏是造成石炭系失利的主要原因。二叠纪晚期受海西运动作用，滴南凸起发生不均衡抬升，形成早、晚二叠世之间的局部不整合面，缺失大部分下二叠统凤城组和佳木河组，形成直接覆盖于石炭系不整合面上的乌尔禾组区域性盖层。该套盖层在滴南凸起发育上百米厚的泥岩、粉细砂岩，具有良好的封堵能力。然而研究区部分地区石炭系火山岩具有较好的储集空间却未发现气藏，而石炭系上部的二叠系、侏罗系和白垩系则已发现了许多有效的气藏。造成这种现象的主要原因是石炭系气藏盖层的破坏，使油气向上运移至上部地层聚集成藏，断层的断穿作用起到控制作用。地震资料显示，断层不仅沟通了部分烃源岩层，同时也继承性地向上延伸，断穿乌尔禾组盖层。喜马拉雅期掀斜运动，使油气发生再分配，聚集在深层石炭系的高成熟凝析油气向上运移进入侏罗系和白垩系储层，同时中二叠统高成熟气与先期形成的油气藏混合成藏。油气地化分析认为，上部气藏的有机质部分来自石炭系滴水泉组，具有石炭、二叠混源的特征。这些都说明了断裂沟通深部地层使油气发生垂向运移。在部分井区石炭系火山岩储层中还发现了沥青的存在，说明了早期石炭系火山岩中油气藏的存在，在后期遭受破坏使油气发生了调整、运移。滴南凸起部分井白垩系地层水以CaCl2水型为主，与区域上NaHCO3型地层水的水型不一致，也反映出了地层水与深部发生过交换作用，这种过程主要通过石炭系顶部的风化壳汇集油气，再靠断层作为纵向运移通道向浅部有利部位成藏(图5.10)。
5.3.4结论与认识
1)三南凸起发育的火山岩岩石类型多样，不同岩性中发育的孔隙类型以及储集空间成因不同。储集层受风化壳的控制明显，整个区域表现出距风化壳越近孔隙越发育，岩石物性越好的特征。
2)成像测井是识别火山岩结构和裂缝的有效手段。受区域大断裂的影响，研究区火山岩岩体中裂缝发育近东西向。为寻找裂缝型火山岩油气藏提供了指导方向。
3)气藏受断层的控制明显，主要表现为断层对火山岩储集体的改善作用，同时断层沟通了源岩层和储集层，为油气的运移提供了良好通道。断层也表现出对气藏盖层的破坏作用，这也是石炭系火山岩储集层无有效气藏的原因之一。