惠民凹陷商河地區沙一段火山巖儲層成因及分布

李啟濤

（山東勝利職業學院油氣勘查與信息工程系，山東 東營 257098）

惠民凹陷商河地區沙一段火山巖儲層成因及分布

李啟濤

（山東勝利職業學院油氣勘查與信息工程系，山東 東營 257098）

通過巖心及測井資料的綜合分析，總結了火成巖各種巖性在測井曲線上的響應規律和巖性的測井識別標準。在總結火成巖與正常沉積巖測井響應差異的基礎上，對商河地區沙一段火山活動的期次、活動類型進行了分析。研究認為該地區沙一段火山活動可以分為6期，屬淺水水下噴發。在此基礎上，綜合利用相干數據體、三維地震資料的時間切片及測井資料解釋，研究了各期次火山巖分布，總結出火山巖分布模式及有利儲集相帶，認為近火山口、遠火山口亞相是有利儲集相帶，為該區火山巖儲層油氣勘探提供了必要的地質依據。

火山巖儲層；噴發形式；分布模式；沙一段；商河地區

商河地區古近系火山活動頻繁，由火山活動形成的火山巖儲層、碳酸鹽巖儲層等成為該區沙一段主要儲集層類型。但是，由于對火山活動的期次、活動形式、活動規模等問題認識還不夠清晰，因此對該區火山巖儲層的勘探與開發難度較大［1］，存在一定的盲目性，鉆井成功率不高。

1 地質概況

惠民凹陷西部主要發育有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、臨邑洼陷軸部的營子街斷層和臨邑洼陷南緣的夏口斷裂帶［2］。強烈的構造運動導致了復雜多變的地質結構，同時也為巖漿活動創造了條件。該區第三紀巖漿活動極為頻繁，主要集中在3個時期：1）沙三段沉積晚期，臨邑斷裂強烈活動，導致深部巖漿沿著斷層從該地區的構造應力集中區上涌，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，伴隨有小規模的噴發；2）沙二段沉積末期至東二段沉積早期（濟陽運動二幕），以廣為分布的多期繼承性火山爆發為特色，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、玉皇廟地區和西部的肖莊地區；3）館三段沉積前，以大規模的火山溢流為特點，在商河地區形成了面積約2 000 km2的層狀玄武巖。

2 沙一段火山巖巖性特征

研究區沙一段與火山活動相關的巖類主要有火山角礫巖、凝灰巖、沉火山巖和火山沉積巖及碳酸鹽巖等，可作為儲集巖的主要有火山角礫巖、凝灰巖和碳酸鹽巖。其中，凝灰巖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：具角礫結構，粒徑一般為2.0～50.0 mm，其中以2.0～10.0 mm為主，角礫內部常見氣孔、杏仁構造，角礫體積分數一般為70%～90%，成分主要為高鋁玄武巖角礫，角礫間、氣孔及裂縫內充填物多為碳酸鹽、沸石及蛋白石等礦物。

凝灰巖：具碎屑結構，薄片觀察及分析發現，凝灰巖中見亮晶方解石膠結物。凝灰質絕大多數發生綠泥石化，單偏光下草綠色，正交光下灰黑色；在凝灰巖的多個薄片中還見到鮞粒。

3 沙一段火山活動期次

關于火山活動的期次，人們首先想到的就是同位素年齡測定，但是由于沙一段的火山噴發是在該段沉積后期，時間跨度較小，因此實驗結果只能給出大致的形成時間（35.4±0.38 Ma），卻不能給出確切的活動期次及時間間隔。為此，采取巖心與測井綜合分析來研究火山活動的期次。

測井響應是巖石的成分、結構、熱液蝕變、孔縫發育程度和含油氣性在電性上的綜合反映［3］。一般而言，常規火山巖就地降落堆積，放射性物質吸附量小，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、泥巖相區分。依據該區商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-電關系分析發現：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，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，火山碎屑顆粒變細，凝灰質成分增加，外來碎屑成分增加，放射性物質含量增加，如商74-16井相對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、生物灰巖與火山巖在GR值響應相近，很難區分，必須參考其他類型測井響應。分析對比發現，白云巖、生物灰巖與火山巖的電阻率或聲波時差值差異較大。因此，可以利用GRAC交會圖［4］或GR-Rt交會圖識別。

其次，由于外來碎屑的摻雜以及成巖后生變化，各種測井響應都會受到不同程度的影響，利用單一電性響應判別巖性將會存在較大偏差，必須采用多項測井曲線綜合的判別方法。例如，凝灰巖因外來碎屑的多少可以表現出低伽馬值和高伽馬值。低伽馬凝灰巖外來碎屑物質少，主要為火山灰就地堆積，測井響應中自然伽馬呈低值，與玄武巖相近；與玄武巖不同的是，凝灰巖聲波時差較高、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。高伽馬凝灰巖外來碎屑較多，巖性一般為泥質凝灰巖或凝灰質泥巖，其測井響應特征介于凝灰巖和泥巖之間；與正常泥巖相比多為低聲波時差、高電阻率、高密度、低中子孔隙度特征。

綜合以上分析，通過對商74-16等井的全面分析認為，商河地區沙一段從早至晚發生6次噴發，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 沙一段火山活動模式

由地震剖面可知，研究區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振幅；偶見頂面斷續下凹反射，是火山死亡后火山口下陷的反映；下部為火山頸，與兩側正常沉積地層呈突變接觸。火山錐體內部反射雜亂，能量也較弱，從單個反射同相軸來看，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為環狀，環內能量變化大、雜亂，無層次性。單個火山錐體的規模一般在0.10～0.20 km2。

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

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、凝灰巖等）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）火山噴發間歇期，接受正常沉積，形成如粉細砂巖、粉砂巖等正常碎屑巖；

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

隨著火山噴發次數的增加，火山錐規模逐漸變大，火山錐有可能露出水面，發生小范圍的剝蝕。

圖2 火山水下多期噴發模式示意

5 火山巖巖相分布及有利儲集相帶

為了提高火山巖體邊界的識別精度，在測井、巖心等資料分析的基礎上，綜合利用相干數據體、三維地震資料的時間切片等［5-7］，對火山巖的分布進行了研究，編繪出各時期火山巖分布圖（見圖3）。在此基礎上，根據巖性特征及其測井響應，將商河地區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、遠火山口亞相及火山沉積亞相。

圖3 商58斷塊區沙一段Ⅳ期火山巖亞相分布

5.1 火山通道亞相

主要為熔結火山角礫巖和少量的火山熔巖，厚度大，無明顯旋回性。儲集空間不甚發育，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，成為較有利的儲集相帶。

5.2 近火山口亞相和遠火山口亞相

巖性主要為火山角礫巖和凝灰巖，夾有薄層的正常沉積，在測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育，正常沉積較少，裂縫發育，儲集性能最好。遠火山口亞相以凝灰巖為主，正常沉積增多，裂縫減少，但孔隙較為發育，且白云化作用明顯，總體儲集物性較好。

5.3 火山沉積亞相

由火山灰、火山塵等經過較長距離搬運而在火山錐體外側沉積形成的，正常沉積的比例明顯增加。受古風向和古水流影響，其分布范圍有可能較大，白云化作用減弱，儲集空間以粒間孔隙為主，儲集性能較差，一般不含油。

6 結論

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

2）由自然伽馬、聲波、感應、電阻率等測井曲線，以及GR-AC、GR-Rt交會圖，不僅可以有效識別火山巖與正常沉積巖，而且將該區沙一段火山巖形成劃分為6個期次。

3）根據火成巖的巖性、測井響應差異等，將該區火山錐體劃分為火山通道、近火山口、遠火山口和火山碎屑沉積4個亞相。綜合巖心及物性分析，認為近火山口亞相和遠火山口亞相是有利儲集相帶，其次是火山通道亞相。

［1］孫軍昌，郭和坤，劉衛，等.低滲致密火山巖氣藏微觀孔喉特征［J］.斷塊油氣田，2010，17（5）：548-552. Sun Junchang，Guo Hekun，Liu Wei，et al.Characteristics of micro pore-throat in low permeability volcanic gas reservoir［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2010，17（5）：548-552.

［2］黨龍梅，李行船，孫冬梅．商741塊火成巖構造應力場與裂縫系統研究［J］．特種油氣藏，2003，10（1）：106-117. Dang Longmei，Li Xingchuan，Sun Dongmei.Study on tectonic stress field and fracture system in igneous rocks of block Shang 741［J］. Special Oil&Gas Reservoirs，2003，10（1）：106-117.

［3］操應長，邱隆偉．濟陽坳陷下第三系火成巖儲集層的控制因素［J］．石油勘探與開發，2000，27（5）：44-46. Cao Yingchang，Qiu Longwei.Study on the type and control factor of the igneous reservoir of Lower Tertiary in Jiyang Depression［J］. Petroleum Exploration and Development，2000，27（5）：44-46.

［4］王明健，國景星，盛世鋒，等.商741區沙一段火山巖測井識別［J］.斷塊油氣田，2007，14（6）：31-33. Wang Mingjian，Guo Jingxing，Sheng Shifeng，et al.Well logging recognition of volcanic rock of S1 member in Shang 741 Area［J］. Fault-Block Oil&Gas Field，2007，14（6）：31-33.

［5］陶云光，鄭多明，張聯盟，等.一種新型相干分析技術在火成巖復雜地區的應用［J］.石油天然氣學報，2006，28（1）：58-61. TaoYunguang，ZhengDuoming，ZhangLianmeng，etal.A new correlation analytical technique and its application in complicated igneous rock region［J］.Journal of Oil and Gas Technology，2006，28（1）：58-61.

［6］王元君，王貴重，王建忠，等.地震屬性在英買力地區火成巖描述中的應用［J］.石油物探，2007，46（1）：48-52. Wang Yuanjun，Wang Guizhong，Wang Jianzhong，et al.Application of seismic attributes in describing igneous rock in Yingmaili Area［J］. Geophysical Prospecting for Petroleum，2007，46（1）：48-52.

［7］張延玲，楊長春，賈曙光.地震屬性技術的研究和應用［J］.地球物理學進展，2005，20（4）：1129-1133. Zhang Yanling，Yang Changchun，Jia Shuguang.The application of the seismic attributes［J］.Progress in Geophysics，2005，20（4）：1129-1133.

［8］王靜，國景星，盛世鋒，等.商河油田水下噴發火山巖儲層特征［J］.斷塊油氣田，2008，15（2）：40-42. Wang Jing，Guo Jingxing，Sheng Shifeng，et al. Reservoir characteristics of igneous rock erupted under water in Shanghe Oilfield［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2008，15（2）：40-42.

［9］楊少春，郭智，劉金華，等.商741火成巖區構造應力場模擬及裂縫預測［J］.斷塊油氣田，2011，18（3）：277-280. Yang Shaochun，Guo Zhi，Liu Jinhua，et al.Tectonic stress field simulation and fracture prediction in Shang 741 igneous rock area［J］. Fault-Block Oil&Gas Field，2011，18（3）：277-280.

（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年畢業于華東石油學院勘探系獲石油地質勘查專業學士學位，從事構造地質學、油田開發地質學的研究與教學工作。電話：（0546）8521604，E-mail：dylqt@126.com。

李啟濤.惠民凹陷商河地區沙一段火山巖儲層成因及分布［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.