遼河油田桃園-大平房地區火山巖儲層特征研究

孫 巍 張天君

(長江大學工程技術學院，湖北 荊州 434020) (青海油田公司澀北作業公司，青海 海西 817000)

遼河油田桃園-大平房地區火山巖儲層特征研究

孫 巍 張天君

(長江大學工程技術學院，湖北 荊州 434020) (青海油田公司澀北作業公司，青海 海西 817000)

對遼河油田桃園-大平房地區火山巖儲層特征進行了研究。研究了該區火山巖巖石學特征和儲層物性，分析了影響火山巖儲集層孔隙發育的因素，探討了研究區火山巖巖相類型，并對火山巖儲層進行了綜合評價。遼河油田桃園-大平房地區沙三段儲層除碎屑巖外，還廣泛分布著大量的火山巖巖體，分布面積約為55km2，厚度100～200m，巖性以玄武巖、安山巖為主；儲集空間可以分為原生、次生2類和7種基本成因類型，其中主要類型為溶蝕孔-縫型；成巖作用及構造運動為影響火山巖儲集層孔隙發育的因素；火山巖巖相可以劃分為爆發相、溢流相、火山沉積相3類，其中溢流相為主要的儲集帶。

儲層；火山巖；儲集空間；成巖作用；巖相

遼河盆地位于遼寧省中南部的下遼河平原，是在古隆起背景上發育起來的新生代大陸裂谷盆地，屬渤海裂谷系的北部分支。它由1個凸起(中央凸起)，3個凹陷(東部、西部與大民屯)和2個斜坡(東部與西部)構成。桃園-大平房地區位于遼河坳陷東部凹陷，南起大37井，北至桃28井，西至二界溝斷裂帶，東至營口-佟二堡斷裂帶，面積約300km2。下面，筆者對遼河油田桃園-大平房地區火山巖儲層特征進行了研究。

1 火山巖巖石學特征

研究區沙三段除碎屑巖以外，還廣泛分布著大量的火山巖巖體，巖性以玄武巖、安山巖為主，伴隨部分粗面巖、凝灰巖、火山碎屑巖等。

1)玄武巖 巖心呈黑、灰黑、綠黑等色，主要發育杏仁構造、氣孔構造，塊狀構造少見，裂縫發育。具斑狀結構、細粒結構，鏡下基質具間粒結構、間隱結構、間粒-間隱結構。斑晶主要為基性斜長石。基質為暗色礦物與基性斜長石。

2)安山巖 巖心呈灰紅色、淺灰色，發育氣孔構造、晶洞構造，杏仁構造較少見，裂縫較發育。結構與玄武巖類似，同具斑狀結構，斑晶為斜長石、堿性長石。基質具交織結構。

3)粗面巖 粗面巖在該區發育較少，巖心呈淺灰色、灰色、灰綠色，塊狀構造，未見明顯氣孔構造、杏仁構造，裂縫不發育。具粗面結構，斑晶主要為堿性長石，包括透長石、歪長石等。

2 火山巖儲層物性

由于火山巖成巖作用的特殊性(侵入與噴發的結晶與冷凝)，除火山碎屑巖外，其他火山巖所發育的晶間、晶內、收縮洞穴、粒間及氣孔等原生孔隙具有分散性，之間不能構成網絡，難以形成儲滲空間。只有在構造作用、風化作用、熱液作用和冷凝作用等外部因素的影響下，火山巖體內才可形成各種孔隙和裂隙，孔、縫、洞交織在一起則可構成油氣的儲集空間[1]。原生儲集空間指熔漿噴出地表和冷卻結晶的過程中產生的一些氣孔和孔洞，包括氣孔、晶(礫)間孔、冷凝收縮裂縫等；次生儲集空間包括各種次生溶蝕孔、構造裂縫、風化裂縫、解理裂縫等(見表1)。構造裂縫往往是微裂縫，或被后期次生礦物充填后殘留的部分微裂縫。當充填的程度不均一時，再經溶蝕作用，可成為有效的儲集空間。風化縫隙往往被后期次生礦物充填或半充填，其儲集意義不大[2-3]。總的來說，桃園-大平房地區火山噴發巖儲集層最重要的孔隙類型是溶蝕孔-縫型。

表1 桃園-大平房地區沙三段火山巖孔隙類型與特征統計表

3 影響火山巖儲集層孔隙發育的因素

富含揮發分的巖漿噴溢流出地表冷凝后可形成含大量原生氣孔的火山巖，但這些原生孔隙往往互不連通，沒有滲透性，不能成為有效儲層。但經過構造運動、成巖作用等一系列地質作用的影響，火山巖儲集空間經過形成、發展、堵塞、再形成等一系列不同階段的演化，使之能夠成為有利的儲集空間[4-8]。

1)成巖作用的影響 影響火山巖儲集層孔隙形成和保存的成巖作用主要有以下3種：①氣體膨脹作用對火山巖儲集層孔隙的影響。不同巖性的火山巖在成巖時氣體膨脹作用的強度是不一樣的，氣體膨脹作用越強，所形成的火山巖的孔隙性就越好。超基性巖漿SiO2含量最低，因此粘稠度較低，受氣體膨脹作用最為強烈，容易形成大量氣孔，而酸性巖漿SiO2含量最高，巖漿濃稠度較高，所以不容易被氣體膨脹作用影響，膨脹系數低，氣孔數量較少。②溶蝕作用對火山巖儲集層孔隙的影響。桃園-大平房地區沙三段火山巖主要以玄武巖和安山巖為主，兩者杏仁構造均較發育，而玄武巖中還發育大量的次生裂縫為碳酸鹽、綠泥石、粘土等物質所填充，而這些孔縫填充物在早期破裂、早期溶蝕和晚期地層中酸性水的溶解下，形成了大量的晶間溶孔和粒內溶孔，是火山巖儲集層的主要儲運空間。③壓實作用對火山巖儲集層孔隙的影響。火山巖骨架較其他巖石堅硬，抗壓實能力也較其他巖石強，因此火山巖在埋藏過程中受機械壓實作用的影響較其他巖石小，使得火山巖的孔隙不易被破壞，比其他巖石更容易保存下來。在一定的深度范圍內，埋藏越深，由于構造力作用，火山巖骨架破裂越易發育裂縫，使孔隙連通性變好，而沙三段碎屑巖卻相反，埋藏越深，其孔隙連通性越差。

2)構造作用的影響 構造運動使得致密的火山巖產生成組、成帶分布的規則或不規則的裂縫(破裂面)，其特點是火山巖越致密脆性越強，構造裂縫越容易形成和保存，也越規則。研究區內火山巖主要為中生代白堊紀火山噴發的產物，在遭受火山口附近強烈的爆發作用、燕山晚期強烈的構造運動等諸多因素的影響下，形成了區內的斷裂和后期裂縫。

4 火山巖巖相

工區內的火山巖巖相類型主要可以分為爆發相、溢流相、火山沉積相[9]，其他相次之。

圖1 桃園-大平房地區沙三段火山巖等厚圖

1)爆發相 具有爆發相的火山巖粒(礫)間孔、氣孔等原生孔隙較發育，另一方面爆發相帶往往位于古構造高部位，是油氣運移的指向部位，加之爆發相往往也是風化淋濾及次生溶蝕孔、縫發育的部位，因此可形成良好的油氣儲集體。研究區紅22井沙三段分布著厚度約500m的火山碎屑巖(圖1)，其中夾雜薄層的泥巖及粉砂質泥巖，但過渡到桃6井，火山巖的厚度僅為100m左右，且巖性已經由火山碎屑巖變為了玄武巖。由此說明該工區爆發相的相帶較窄，巖體規模較小，巖相變化較快，因此難以形成大規模的火山巖儲集體，不是有利的儲集相帶。

2)溢流相 溢流相原生氣孔等儲集空間較發育，特別是溢流相中位于火山斜坡過渡相帶位置，恰好位于油氣運移的有利位置，可形成多種油氣藏。研究區桃6井、桃14井、桃22井、大28井、大43井、大46井火山巖主要以玄武巖、安山巖為主，厚度雖然只有100～200m左右，但分布范圍廣，桃園-大平房地區沙三段火山巖面積就達46km2，所以該區具溢流相火山巖可以視為該區的優良儲集相帶。

3)火山沉積相 發育在熔巖相的外緣，火山爆發物空落在水體中，與陸源碎屑物混雜堆積，或由于重力流作用與陸源碎屑物混雜堆積，形成巖石含有一定數量的泥質，在遭受壓實作用時，原生孔隙易遭到破壞。同時，泥質的大量存在也不利于形成次生孔隙，屬于不利的油氣儲集相帶。

5 火山巖儲層綜合評價

研究區沙三段火山巖儲層是以溢流相產出玄武巖、安山巖、粗面巖及具有噴發相的火山碎屑巖為主要巖石類型，伴有少量的凝灰巖、粗安巖等。火山巖在噴發時殘留了大量的原生孔縫，但多被后期充填形成杏仁構造，故孔縫之間難以連通。但在后期構造應力的作用下火山巖體會發育大的斷層，沿斷層伴生大量構造裂縫。在有機酸的溶蝕作用下，可以產生大量的溶蝕縫，這些裂縫可以成為油氣的滲流通道。同時在火山巖與圍巖接觸帶的地方，受后生作用改造易形成破碎帶，形成有利運移通道。因此該區火山巖的有利儲集空間主要以大量發育的次生溶蝕孔縫為主。而部分未遭受蝕變的火山巖由于原生孔縫系統不發育，巖石結構致密，具有良好的封蓋作用，同時也為深部遭受破壞而運移上來的油氣提供了二次成藏的條件。桃園-大平房地區沙三段火山巖分布面積約為55km2，儲層厚度100～200m。分布廣、厚度大，且次生孔隙發育等諸多因素決定了該區火山巖是良好的儲集體，很有利于油氣的儲存形成油氣藏。

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[2]何琰,伍友佳,吳念勝.火山巖油氣藏研究[J].大慶石油地質與開發,1999,18(4):6-14.

[3]羅靜蘭,邵紅梅,張成立.火山巖油氣藏研究方法與勘探技術綜述[J].石油學報,2003,24(1):31-38.

[4]鄒才能,趙文智,賈承造.中國沉積盆地火山巖油氣藏形成與分布[J].石油勘探與開發,2008,35(3):257-271.

[5]楊雙玲,劉萬洙,于世泉.松遼盆地火山巖儲層儲集空間特征及其成因[J].吉林大學學報(地球科學版),2007,37(3):506-512.

[6]馬乾,鄂俊杰,李文華.黃驊坳陷北堡地區深層火成巖儲層評價[J].石油天然氣地質,2000,21(4):337-340.

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[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.06.010

P618.13

A

1673-1409(2012)06-N031-03