惠民凹陷商河地區(qū)沙一段火山巖儲(chǔ)層成因及分布

李啟濤

（山東勝利職業(yè)學(xué)院油氣勘查與信息工程系，山東 東營(yíng) 257098）

惠民凹陷商河地區(qū)沙一段火山巖儲(chǔ)層成因及分布

李啟濤

（山東勝利職業(yè)學(xué)院油氣勘查與信息工程系，山東 東營(yíng) 257098）

通過(guò)巖心及測(cè)井資料的綜合分析，總結(jié)了火成巖各種巖性在測(cè)井曲線上的響應(yīng)規(guī)律和巖性的測(cè)井識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)。在總結(jié)火成巖與正常沉積巖測(cè)井響應(yīng)差異的基礎(chǔ)上，對(duì)商河地區(qū)沙一段火山活動(dòng)的期次、活動(dòng)類型進(jìn)行了分析。研究認(rèn)為該地區(qū)沙一段火山活動(dòng)可以分為6期，屬淺水水下噴發(fā)。在此基礎(chǔ)上，綜合利用相干數(shù)據(jù)體、三維地震資料的時(shí)間切片及測(cè)井資料解釋，研究了各期次火山巖分布，總結(jié)出火山巖分布模式及有利儲(chǔ)集相帶，認(rèn)為近火山口、遠(yuǎn)火山口亞相是有利儲(chǔ)集相帶，為該區(qū)火山巖儲(chǔ)層油氣勘探提供了必要的地質(zhì)依據(jù)。

火山巖儲(chǔ)層；噴發(fā)形式；分布模式；沙一段；商河地區(qū)

商河地區(qū)古近系火山活動(dòng)頻繁，由火山活動(dòng)形成的火山巖儲(chǔ)層、碳酸鹽巖儲(chǔ)層等成為該區(qū)沙一段主要儲(chǔ)集層類型。但是，由于對(duì)火山活動(dòng)的期次、活動(dòng)形式、活動(dòng)規(guī)模等問(wèn)題認(rèn)識(shí)還不夠清晰，因此對(duì)該區(qū)火山巖儲(chǔ)層的勘探與開發(fā)難度較大［1］，存在一定的盲目性，鉆井成功率不高。

1 地質(zhì)概況

惠民凹陷西部主要發(fā)育有4套斷裂體系：凹陷北緣的陵縣—鄭店大斷裂、中央隆起帶上的臨邑帚狀斷裂體系、臨邑洼陷軸部的營(yíng)子街?jǐn)鄬雍团R邑洼陷南緣的夏口斷裂帶［2］。強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了復(fù)雜多變的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，同時(shí)也為巖漿活動(dòng)創(chuàng)造了條件。該區(qū)第三紀(jì)巖漿活動(dòng)極為頻繁，主要集中在3個(gè)時(shí)期：1）沙三段沉積晚期，臨邑?cái)嗔褟?qiáng)烈活動(dòng)，導(dǎo)致深部巖漿沿著斷層從該地區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力集中區(qū)上涌，侵入到沙三段中期所形成的暗色泥巖中，以基性—超基性巖漿巖為主，伴隨有小規(guī)模的噴發(fā)；2）沙二段沉積末期至東二段沉積早期（濟(jì)陽(yáng)運(yùn)動(dòng)二幕），以廣為分布的多期繼承性火山爆發(fā)為特色，形成了許多大小不一的火山錐，主要集中在臨邑洼陷東部的商河、玉皇廟地區(qū)和西部的肖莊地區(qū)；3）館三段沉積前，以大規(guī)模的火山溢流為特點(diǎn)，在商河地區(qū)形成了面積約2 000 km2的層狀玄武巖。

2 沙一段火山巖巖性特征

研究區(qū)沙一段與火山活動(dòng)相關(guān)的巖類主要有火山角礫巖、凝灰?guī)r、沉火山巖和火山沉積巖及碳酸鹽巖等，可作為儲(chǔ)集巖的主要有火山角礫巖、凝灰?guī)r和碳酸鹽巖。其中，凝灰?guī)r和火山角礫巖顏色主要呈灰黑色、灰綠色、深灰色、淺灰色。

火山角礫巖：具角礫結(jié)構(gòu)，粒徑一般為2.0～50.0 mm，其中以2.0～10.0 mm為主，角礫內(nèi)部常見氣孔、杏仁構(gòu)造，角礫體積分?jǐn)?shù)一般為70%～90%，成分主要為高鋁玄武巖角礫，角礫間、氣孔及裂縫內(nèi)充填物多為碳酸鹽、沸石及蛋白石等礦物。

凝灰?guī)r：具碎屑結(jié)構(gòu)，薄片觀察及分析發(fā)現(xiàn)，凝灰?guī)r中見亮晶方解石膠結(jié)物。凝灰質(zhì)絕大多數(shù)發(fā)生綠泥石化，單偏光下草綠色，正交光下灰黑色；在凝灰?guī)r的多個(gè)薄片中還見到鮞粒。

3 沙一段火山活動(dòng)期次

關(guān)于火山活動(dòng)的期次，人們首先想到的就是同位素年齡測(cè)定，但是由于沙一段的火山噴發(fā)是在該段沉積后期，時(shí)間跨度較小，因此實(shí)驗(yàn)結(jié)果只能給出大致的形成時(shí)間（35.4±0.38 Ma），卻不能給出確切的活動(dòng)期次及時(shí)間間隔。為此，采取巖心與測(cè)井綜合分析來(lái)研究火山活動(dòng)的期次。

測(cè)井響應(yīng)是巖石的成分、結(jié)構(gòu)、熱液蝕變、孔縫發(fā)育程度和含油氣性在電性上的綜合反映［3］。一般而言，常規(guī)火山巖就地降落堆積，放射性物質(zhì)吸附量小，自然伽馬值很低，可以利用自然伽馬曲線將火山巖與正常的砂巖、泥巖相區(qū)分。依據(jù)該區(qū)商74-6、商74-12、商74-13、商58-1、商58-4、商58-5等6口井的巖心觀察及巖-電關(guān)系分析發(fā)現(xiàn)：商741塊的火山巖GR值一般在40～60 API，幅度差一般小于20 API；商58塊的火山巖GR值一般在10～60 API，幅度差一般也小于20 API。其GR值較周邊正常沉積巖低15～30 API；同時(shí)，正常沉積巖的GR曲線幅度差明顯高于火山巖。除此之外，距離火山口越遠(yuǎn)，火山碎屑顆粒變細(xì)，凝灰質(zhì)成分增加，外來(lái)碎屑成分增加，放射性物質(zhì)含量增加，如商74-16井相對(duì)于距離火山口較近的商74-6井而言，GR值偏高10～20 API。但是，白云巖、生物灰?guī)r與火山巖在GR值響應(yīng)相近，很難區(qū)分，必須參考其他類型測(cè)井響應(yīng)。分析對(duì)比發(fā)現(xiàn)，白云巖、生物灰?guī)r與火山巖的電阻率或聲波時(shí)差值差異較大。因此，可以利用GRAC交會(huì)圖［4］或GR-Rt交會(huì)圖識(shí)別。

其次，由于外來(lái)碎屑的摻雜以及成巖后生變化，各種測(cè)井響應(yīng)都會(huì)受到不同程度的影響，利用單一電性響應(yīng)判別巖性將會(huì)存在較大偏差，必須采用多項(xiàng)測(cè)井曲線綜合的判別方法。例如，凝灰?guī)r因外來(lái)碎屑的多少可以表現(xiàn)出低伽馬值和高伽馬值。低伽馬凝灰?guī)r外來(lái)碎屑物質(zhì)少，主要為火山灰就地堆積，測(cè)井響應(yīng)中自然伽馬呈低值，與玄武巖相近；與玄武巖不同的是，凝灰?guī)r聲波時(shí)差較高、密度值低，電阻率呈低阻平緩變化，中子孔隙度較高，變化幅度不大。高伽馬凝灰?guī)r外來(lái)碎屑較多，巖性一般為泥質(zhì)凝灰?guī)r或凝灰質(zhì)泥巖，其測(cè)井響應(yīng)特征介于凝灰?guī)r和泥巖之間；與正常泥巖相比多為低聲波時(shí)差、高電阻率、高密度、低中子孔隙度特征。

綜合以上分析，通過(guò)對(duì)商74-16等井的全面分析認(rèn)為，商河地區(qū)沙一段從早至晚發(fā)生6次噴發(fā)，在縱向上分布有6套火山巖層（見圖1）。

圖1 商741塊火山巖分布模式

4 沙一段火山活動(dòng)模式

由地震剖面可知，研究區(qū)沙一段火山巖在地震剖面上主要呈蘑菇狀、弧形及穹隆狀反射，其頂面反射一般為中強(qiáng)振幅；偶見頂面斷續(xù)下凹反射，是火山死亡后火山口下陷的反映；下部為火山頸，與兩側(cè)正常沉積地層呈突變接觸。火山錐體內(nèi)部反射雜亂，能量也較弱，從單個(gè)反射同相軸來(lái)看，振幅能量與正常沉積巖相差不大。在水平切片上火山錐體表現(xiàn)為環(huán)狀，環(huán)內(nèi)能量變化大、雜亂，無(wú)層次性。單個(gè)火山錐體的規(guī)模一般在0.10～0.20 km2。

研究區(qū)沙一段的火山巖主要屬于水下多期噴發(fā)作用形成（見圖2），而且水體相對(duì)較淺，以淺湖亞相為主。與陸上噴發(fā)形成的火山巖相比，研究區(qū)沙一段的火山巖具有如下4個(gè)特點(diǎn)：

1）火山巖中熔巖含量很少，主要是正常的火山碎屑巖類（如火山角礫巖、凝灰?guī)r等）和沉火山碎屑巖類；

2）巖石主要為灰綠色、灰色、深灰色和灰黑色；

3）火山噴發(fā)間歇期，接受正常沉積，形成如粉細(xì)砂巖、粉砂巖等正常碎屑巖；

4）由于火山噴發(fā)提供了適宜的水深、溫度及豐富的礦物質(zhì)，適合于生物大量繁殖，因此在火山口周圍時(shí)常發(fā)育規(guī)模、厚度不等的生物灰?guī)r。這些生物灰?guī)r在地層水的作用下發(fā)生了較為普遍的白云化作用，形成白云巖。

隨著火山噴發(fā)次數(shù)的增加，火山錐規(guī)模逐漸變大，火山錐有可能露出水面，發(fā)生小范圍的剝蝕。

圖2 火山水下多期噴發(fā)模式示意

5 火山巖巖相分布及有利儲(chǔ)集相帶

為了提高火山巖體邊界的識(shí)別精度，在測(cè)井、巖心等資料分析的基礎(chǔ)上，綜合利用相干數(shù)據(jù)體、三維地震資料的時(shí)間切片等［5-7］，對(duì)火山巖的分布進(jìn)行了研究，編繪出各時(shí)期火山巖分布圖（見圖3）。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)巖性特征及其測(cè)井響應(yīng)，將商河地區(qū)沙一段火山錐體劃分為4種亞相［8-9］：火山通道亞相、近火山口亞相、遠(yuǎn)火山口亞相及火山沉積亞相。

圖3 商58斷塊區(qū)沙一段Ⅳ期火山巖亞相分布

5.1 火山通道亞相

主要為熔結(jié)火山角礫巖和少量的火山熔巖，厚度大，無(wú)明顯旋回性。儲(chǔ)集空間不甚發(fā)育，主要為粒間孔及微裂縫等。但是由于火山口的位置較高，噴發(fā)間歇期可能出露水面，遭受剝蝕、淋濾等，形成溶孔，使之具有一定的孔滲性，成為較有利的儲(chǔ)集相帶。

5.2 近火山口亞相和遠(yuǎn)火山口亞相

巖性主要為火山角礫巖和凝灰?guī)r，夾有薄層的正常沉積，在測(cè)井曲線上反映出多期旋回。其中，近火山口亞相主要為火山角礫巖，孔隙和裂縫均較為發(fā)育，正常沉積較少，裂縫發(fā)育，儲(chǔ)集性能最好。遠(yuǎn)火山口亞相以凝灰?guī)r為主，正常沉積增多，裂縫減少，但孔隙較為發(fā)育，且白云化作用明顯，總體儲(chǔ)集物性較好。

5.3 火山沉積亞相

由火山灰、火山塵等經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)距離搬運(yùn)而在火山錐體外側(cè)沉積形成的，正常沉積的比例明顯增加。受古風(fēng)向和古水流影響，其分布范圍有可能較大，白云化作用減弱，儲(chǔ)集空間以粒間孔隙為主，儲(chǔ)集性能較差，一般不含油。

6 結(jié)論

1）商河地區(qū)沙一段火成巖以灰綠色與灰色火山角礫巖、凝灰?guī)r為主，并伴生多層生物灰?guī)r，鮞粒廣泛分布，綜合分析認(rèn)為是由淺水水下噴發(fā)作用而成。

2）由自然伽馬、聲波、感應(yīng)、電阻率等測(cè)井曲線，以及GR-AC、GR-Rt交會(huì)圖，不僅可以有效識(shí)別火山巖與正常沉積巖，而且將該區(qū)沙一段火山巖形成劃分為6個(gè)期次。

3）根據(jù)火成巖的巖性、測(cè)井響應(yīng)差異等，將該區(qū)火山錐體劃分為火山通道、近火山口、遠(yuǎn)火山口和火山碎屑沉積4個(gè)亞相。綜合巖心及物性分析，認(rèn)為近火山口亞相和遠(yuǎn)火山口亞相是有利儲(chǔ)集相帶，其次是火山通道亞相。

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（編輯 王淑玉）

Genesis and distribution of volcanic reservoir of the first member of Shahejie Formation in Shanghe Region,Huimin Sag

Li Qitao
(Department of Oil and Gas Exploration and Information Engineering,Shandong Shengli Vocational College,Dongying 257098,China)

By analyzing synthetically the core and logging data,this paper summarizes the response law of igneous rocks in logging curve and the logging idebtification criterion of lithology.On basis of the logging difference between the igneous and sedimentary rocks,the times and types of volcanic activity of the first member of Shahejie Formation in Shanghe Region are analyzed.It is considered that the volcanic activity can be divided into six phases in the first member of Shahejie Formation in Shanghe Region, belonging to underwater eruptions in shallow water.On this basis,this paper studies the distribution of volcanic rock in each period, summarizes the distribution mode and advantageous reservoir facies belt by synthetically using the time slice of coherent data volumes,3D seismic data and logging data interpretation.The subfacies of near and far volcanic vents are considered to be favorable reservoir facies belt,which provides the necessary geology basis for oil and gas exploration of volcanic reservoir in Shanghe Region.

volcanic reservoir;form of volcanic eruption;distribution mode;first member of Shahejie Formation;Shanghe Region

TE122.2+22

：A

1005-8907（2012）01-0080-04

2011-06-21；改回日期：2011-12-20。

李啟濤，男，1961年生，副教授，1986年畢業(yè)于華東石油學(xué)院勘探系獲石油地質(zhì)勘查專業(yè)學(xué)士學(xué)位，從事構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、油田開發(fā)地質(zhì)學(xué)的研究與教學(xué)工作。電話：（0546）8521604，E-mail：dylqt@126.com。

李啟濤.惠民凹陷商河地區(qū)沙一段火山巖儲(chǔ)層成因及分布［J］.斷塊油氣田，2012，19（1）：80-83. Li Qitao.Genesis and distribution of volcanic reservoir of the first member of Shahejie Formation in Shanghe Region，Huimin Sag［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（1）：80-83.