長嶺斷陷火山巖成巖作用與孔隙演化特征

陳 亮

（中國石化股份有限公司勝利油田分公司西部新區研究中心，山東東營 257000）

長嶺斷陷營城組火山巖發育?；鹕綆r作為儲層，從形成到最終定型，孔隙都處于相對動態的演化之中。不同火山巖原生、次生孔隙及其形成機理均有所差異?；鹕綆r儲層孔隙演化主要是指后生成巖作用對原生孔隙及部分早先形成的次生孔隙進行改造的結果，本文著重于長嶺斷陷營城組火山巖在成巖作用下的孔隙演化特征的分析。

1 不同類型火山巖孔隙演化特征

長嶺斷陷營城組主要發育流紋巖、凝灰巖和玄武巖。以下根據具體實例說明這幾類火山巖的孔隙特征。

1.1 流紋巖

圖1為腰深6井的流紋斑巖，后期孔隙演化特征為：成巖形成的原始“杏仁”狀氣孔被成巖期含有玻璃質及基質包體的圓粒狀及雙錐狀石英充填（左圖），現有孔隙主要是粒間、晶間微孔隙、顆粒及方解石膠結物的溶蝕孔隙和構造裂縫（右圖）。

圖2為腰深102井含氣層段流紋巖，圖中最明顯的孔隙變化特征是原始冷凝縫已被膠（凝）結堵塞、后期裂隙已被石英膠結（左圖），現有孔隙主要為基質溶蝕微孔隙，部分長石斑晶被溶蝕（右圖）。

圖3為腰平4井扉細流紋巖，主要孔隙演化特征為原始裂縫被充填；后期成巖溶孔、溶縫發育；在溶孔中形成晚期晶形較好的石英及鈉長石。

圖1 流紋斑巖，YS6井（4164m）

圖2 流紋巖，YS102井（3772.3m）

圖3 扉細流紋巖，腰平4井（3829m）

1.2 凝灰巖

圖4為腰深3井流紋質晶屑凝灰巖，孔隙演化特征：原生斑晶裂隙被硅化、泥化充填、成巖后期產生裂縫（部分壓溶縫）、流體沿孔隙溶蝕，增加了空間，晚期硅化及碳酸鹽化又使部分孔隙充填?，F有孔隙主要為粒間微孔隙、晶屑及基質溶蝕孔隙，溶孔溶縫中可見短柱狀、板狀鈉長石、石英及假六方板狀礦物（綠泥石）充填。

圖5為腰深102井流紋質熔結凝灰巖，原生裂縫及孔隙被成巖作用石英充填（左圖中孔壁為櫛殼狀晶體環繞的部位）而大大減少，晚期構造裂縫發育使孔隙改善（中圖）。鉀長石斑晶多發生溶蝕，溶孔中見片狀礦物伊利石充填?，F有孔隙主要為斑晶溶孔、基質溶孔、交錯的構造縫（右圖）。

圖4 流紋質晶屑凝灰巖，YS3井（3530m）

圖5 流紋質熔結凝灰巖，YS10井（3657m）

1.3 玄武巖

圖6為雙1井杏仁狀玄武巖，從圖6中可以看出，原始杏仁孔已被充填并蝕變成綠泥石，早期的裂縫也被碳酸鹽礦物膠結，僅見少量晶間和粒內溶蝕孔隙。

圖6 杏仁狀玄武巖，雙1井（2407m）

2 不同成巖作用階段孔隙演化特征

2.1 表生作用階段

主要是指火山巖熔（凝）結成巖后暴露地表至淺埋階段前所發生的成巖作用。大氣淡水的淋濾、溶蝕，產生溶蝕孔、洞、縫；同時外來物質也可能發生沉淀或膠結，使原始孔隙減少。

一般而言，巖相不同（如爆發相與溢流相）所產生的結果是不同的。對熔結形成的火山巖，風化、淋濾特別是滲流作用只發生在上部表層（如長時間的風化淋濾、外來物質對表層裂隙的充填）及原生孔隙發育的部位（如溢流相的上亞層可能發生橫向順層滲流，對巖石產生溶解或沉淀）。爆發相如凝灰巖，雖基質顆粒細小、致密，但在滲流階段，地表水可能會對整個巖層有影響，但總體不會發生大的溶蝕作用。圖7為腰深101井熔結凝灰巖，原始孔縫中充填了巖屑和晶屑，可能是風化淋濾階段產物或成巖作用的產物。由于表生作用所發生的風化淋濾現象在后期成巖階段常被改造（溶解、膠結或重結晶等），一般情況難以識別，鏡下特征也不明顯。

圖7 熔結凝灰巖，YS101井（3707m）原生孔縫中填巖屑、晶屑

2.2 淺埋成巖作用階段

火山巖體淺埋于地下，受到埋藏作用和成巖作用的改造，產生方解石、白云石等礦物充填破壞孔隙。淺埋階段爆發相首先要凝結成巖。對熔結類火山巖而言，淺埋的壓實作用并不明顯。但流體的活動對孔隙空間有較大的影響，主要表現在孔隙的溶解和膠結。

圖8為腰深102井流紋質熔結凝灰巖，原始氣孔壁上的鐵質物可能為早期流體溶解、富集并凝結的產物；孔隙壁櫛殼狀石英膠結物應為早中期成巖作用產物。原始孔隙在早期成巖階段受到了溶解和部分充填，相當部分的晶屑、巖屑冷凝收縮縫已被膠結而不具孔滲性。

圖8 流紋質晶屑凝灰巖，YS102井

2.3 構造作用階段

構造應力的作用使火山巖體發生斷裂、破碎，使部分原生孔隙形態大小發生改變，同時產生大量構造裂縫，提高了巖體的滲透性，可使不同部位的孔隙連通；同時為流體運移產生了更為有利的通道?？傮w而言，構造作用對儲層的孔滲性更為有利。如圖9所示，構造裂隙使原生孔隙擴大并相互連通（左上）。

圖9 流紋質火山角礫巖，YS101井

2.4 深埋成巖作用階段

隨著上覆巖層的加載，溫度增高，壓力加大，部分構造薄弱帶的巖石將被壓實、壓溶，使孔隙減少；而深部熱液及酸性流體作用，又會使火山巖中部分物質發生溶解，形成一些深部溶蝕孔、洞、縫；同時，另一些物質也可能發生沉淀充填作用。

如圖5左圖中的壓溶現象、圖2左圖中裂隙被石英充填等現象，使原生及次生孔隙減少；圖3中的溶蝕現象，形成溶孔、溶縫，從而增加了儲層空間。

3 成巖后生作用對孔隙演化的影響

雖然火山巖儲集空間形成、演化非常復雜，但成巖作用造成的孔隙演化結果只有2個：充填和溶解?？紫侗怀涮睿档土藘B性能；溶蝕孔、縫的形成，改善了儲集性能。

長嶺斷陷火山巖儲層孔隙演化所受到的成巖作用主要有：充填作用、脫?；饔谩⒔淮饔?、機械壓實壓溶作用、膠結作用和溶解作用。其中充填作用、機械壓實、壓溶作用、交代作用和膠結作用一般會使火山巖儲層的孔隙減少，降低儲層的孔滲性；而脫?；饔谩⑻貏e是溶解作用會產生新的次生孔隙，增加儲層的孔滲性。

充填作用主要與后生成巖作用階段發生的熱液活動和地下水活動有關，在營城組火山巖中較為常見，主要表現為氣孔充填、裂縫充填、粒間孔充填和溶蝕孔的再充填。如圖7所示，圖7中原杏仁狀孔隙被石英晶屑充填，孔隙減少。

脫?；饔檬腔鹕讲ＡщS時間和溫度、壓力的變化，逐漸轉化為雛晶或微晶的作用。火山玻璃在成巖作用過程中可以轉化為蒙脫石、蛋白石和沸石類礦物。如圖10所示，為腰深3井凝灰巖鑄體薄片，巖片由晶屑、火山塵等組成，火山塵均已脫?；熟榧毥Y構。脫?；饔每梢援a生少量晶間和粒間孔。

圖10 凝灰巖，腰深3井（3532m）

交代作用主要是由后生成巖作用階段地層水或地下熱液對火山巖作用產生的，其作用類型有方解石交代原生顆粒及基質、綠泥石交代長石、濁沸石交代基質等現象。圖11為腰深3井晶屑凝灰巖，其中部分長石斑晶被碳酸鹽礦物所交代；圖12可見孔隙中的長石被綠泥石交代（熱液蝕變）。

圖11 流紋質晶屑凝灰巖，腰深3井（3530m）

圖12 巖屑、晶屑熔結凝灰巖，雙1井

機械壓實壓溶作用在后生成巖作用階段普遍存在，常使原先孔隙減少，巖石致密。但一般而言，壓實作用對火山熔巖的影響并不明顯，而在火山碎屑巖中表現強烈。圖4（左圖）中為壓溶產生的壓溶縫。

膠結作用發生在晚期成巖作用階段埋藏作用期，膠結作用可以使孔隙減少，儲層物性變差。起膠結作用的物質主要為伊利石、綠泥石、方解石和石英。一般而言，孔隙中碳酸鹽礦物的膠結意味著流體酸度降低，溶解于流體中的碳酸鹽析出結晶；而孔隙中自生石英的形成，往往是酸性流體作用的結果。圖2（左圖）、圖8中可見溶孔、裂縫中成巖作用期石英的膠結、充填；圖13則為成巖晚期，孔隙中碳酸鹽膠結、充填現象。

圖13 成巖晚期孔隙中碳酸鹽膠結、充填現象雙1井，2407.19m），玄武巖，上：薄片，下：陰極發光

溶解作用可以產生大量的次生孔隙，在營城組火山熔巖和火山碎屑巖中均見有溶解作用形成的次生孔隙（圖3及圖14）。由于巖石中大量溶蝕孔隙的存在，大大改善了儲層的孔滲性，為長嶺斷陷營城組氣藏的形成提供了有利的儲集條件。腰深101井在3765～3793m流紋巖段發現的高產氣藏，主要可能與相應儲層中好的溶蝕孔隙發育有關（圖4）。

圖14 凝灰巖中溶蝕孔隙，YS101井（3760m）

4 結論

長嶺斷陷營城組主要發育流紋巖、凝灰巖和玄武巖，其儲集空間形成、演化非常復雜，通過對成巖作用及成巖后生作用分析，長嶺斷陷營城組火山巖儲層孔隙類型主要為：殘留的原生孔隙、成巖后期溶蝕孔隙及部分晶間、粒間孔，其中以溶蝕孔隙為主。

［1］張麗華，潘保芝，單剛義.火山巖儲層測井綜合評價方法研究［J］.測井技術，2013，37（1）：53-58.

［2］魯新川，張順存，蔡冬梅.準噶爾盆地車拐地區三疊系成巖作用與孔隙演化［J］.沉積學報，2012，30（6）：1123-1128.

［3］劉為付，王永生，杜剛.松遼盆地徐家圍子斷陷營成組火山巖儲集層特征［J］.特種油氣藏，2004，11（2）：6-11.

［4］徐佑德，肖永軍，劉汝強.松遼盆地長嶺斷陷火山巖儲層識別與預測［J］.合肥工業大學學報，2010，33（8）：1230-1233.

［5］王大華，肖永軍，徐佑德，等.松南長嶺斷陷查干花地區火山巖儲層特征及影響因素［J］.油氣地質與采收率，2010，17（6）：39-42.

［6］劉萬洙，龐彥明，吳河勇，等.松遼盆地深層儲層砂巖中火山碎屑物質在成巖階段的變化與孔隙發育［J］.吉林大學學報：地球科學版，2007，37（4）：698-702.

［7］王擁軍，胡永樂，冉啟全，等.深層火山巖氣藏儲層裂縫發育程度評價［J］.天然氣工業，2007，28（8）：31-34.

［8］時建超，孫衛，張創，等.儲層沉積－成巖作用的物性響應特征［J］.陜西師范大學學報：自然科學版，2013，41（2）：88-93.