二連盆地白堊系火山巖儲層特征及有利儲層預測

朱 超，高先志，楊德相，季漢成，崔俊峰

(1.中油杭州地質研究院，浙江 杭州 310023;2.中國石油大學(北京)，北京 102249;3.中油華北油田分公司，河北 任丘 062550)

引 言

隨著國內外火成巖油氣藏的陸續發現，火山巖儲層作為1種特殊的油氣儲層類型越來越受重視［1－7］。火山巖油氣藏的儲層巖性類型多樣，非均質性嚴重，含油性錯綜復雜，為火山巖儲層研究帶來了很大困難［8－12］。洪浩爾舒特凹陷位于內蒙古自治區錫林郭勒盟西烏旗西南，構造上屬于二連盆地烏尼特坳陷，早白堊世斷陷期火山活動較強，致使下白堊統阿爾善組發育以安山巖為主的火山巖。通過對二連盆地洪浩爾舒特凹陷白堊系火山巖儲層的研究，確定該區火山巖儲集層特征和有利儲集層的分布，為下一步勘探提供重要依據。

1 火山巖儲層特征

1.1 巖性巖相特征

洪浩爾舒特凹陷火山巖巖性類型較少，熔巖主要為安山巖，火山碎屑巖以凝灰巖為主，另有少量火山角礫巖。經巖心觀察和薄片鑒定，識別出洪浩爾舒特凹陷發育的火山巖主要巖相類型為爆發相、噴溢相和噴發沉積相，而次火山巖相、侵出相和火山通道相鉆井尚未鉆遇。爆發相可以形成于火山作用的不同階段，但以早期和噴發高潮時最為發育，巖性多為具有火山角礫結構或凝灰結構的火山碎屑巖。火山碎屑巖常見于阿爾善組下段，火山口相和近火山口相以粒度較粗的火山角礫巖為主，遠離火山噴發中心則以細粒的凝灰巖和沉凝灰巖為主。噴溢相形成于火山噴發旋回的中期，以熔漿形式從火山口噴溢而出，研究區噴溢相又可細分為上部亞相、中部亞相和下部亞相，不同亞相對應的儲集性能有一定差異，上部亞相和下部亞相儲層物性好，中部亞相物性較差。噴發沉積相可以出現在火山活動的各個時期，主要為火山巖穹隆間的碎屑沉積體。火山口相包括侵出相、次火山巖相和火山通道相，均位于火山口附近，統稱為火山口相。

1.2 儲集空間類型

火山巖本身不具備生油條件，只能形成次生或伴生油氣藏，其儲集空間的形成受多種因素的影響和控制，與砂巖明顯不同［13－14］。由于火山巖成巖作用的特殊性，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，不能構成網絡，難以形成儲滲空間。只有在構造、風化、熱液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縫，孔、縫、洞交織在一起則可以構成油氣的儲集空間。按照孔、縫形成機制，可將火山巖孔隙類型分為原生和次生2大類。

1.2.1 原生儲集空間

熔漿噴出地表和冷卻結晶的過程是1個很復雜的物理—化學過程，涉及熱量的散失、揮發氣體的大量逸出、與下伏地層突然接觸時會產生氣流。由于上述因素的存在，火山巖在成巖過程中易產生氣孔和孔洞，特別是中、基性熔巖類。巖漿冷凝與凝縮過程中會形成裂縫和晶間孔隙(圖1a～d)。

圖1 洪浩爾舒特凹陷火山巖鏡下照片

1.2.2 次生儲集空間

火山巖次生孔隙的研究著重于火山巖自身的變化、所經受的蝕變作用程度以及后來的熱水溶液自由對流或受迫對流時對次生孔隙的形成所產生的積極作用。

火山活動使火山物質發生多次間歇性噴發，又經受后期熱液和熱汽等多種因素的蝕變，致使先期形成的火山巖的成分、結構、構造經受一定改造，加之地質時期中進一步的構造運動，造成地層水滲流作用，從而使巖石礦物發生溶解和水解，被溶解的物質部分被帶走，并在原部位形成溶蝕孔隙，使原生孔隙結構發生變化(圖1e～h)。次生儲集空間往往是疊加在原生儲集空間之上，大大改善了火山巖儲層的物性，使火山巖儲集空間類型復雜化，總的變化過程是使次生孔隙在風化剝蝕帶和破碎帶發育更加完善。

1.2.3 裂縫

火山巖受構造應力作用后也可產生一些微裂縫，或被后期次生礦物充填后殘留的部分微裂縫(圖1i～l)。當充填的程度不均一時，再經溶蝕作用，使孔隙進一步加大，所增大的部分往往是有效的儲集空間。

1.3 儲集空間影響因素

火山巖儲集空間發育的影響因素較多，研究認為，其主要因素有3大類:火山巖巖相、成巖后期的構造活動、成巖作用。

1.3.1 巖相對火山巖儲層的影響

在洪浩爾舒特凹陷中，巖相成為火山巖儲層發育的最主要影響因素，具體表現如下:①不同巖相帶火山巖的巖石類型不同，相應的儲集空間類型存在較大差異(表1);②不同火山巖相帶的儲集物性存在差異，以區內阿爾善組下段噴溢相和爆發相物性數據為例，噴溢相的平均孔隙度為11.92%，平均滲透率為4.29×10－3μm2，而爆發相的平均孔隙度為 9.02%、平均滲透率為 3.29×10－3μm2。凹陷內共有7口井在火山巖中獲得工業油氣流，產層均是噴溢相安山巖，進一步證明了火山巖相對火山巖儲層的重要性，凹陷內噴溢相儲層物性好于爆發相，主要是由于爆發相粒間孔發育程度較低，原生孔隙不發育。

表1 爆發相和噴溢相的主要儲集空間類型

1.3.2 構造活動對火山巖儲層的影響

強烈的構造運動使得致密火山巖產生了裂縫，使孤立的原生氣孔得以連通，同時還增大了火山巖的儲集空間(圖1i，k)，使火山巖的儲集性變好。多次的構造運動導致了裂縫的多期性，常常可以見到早期裂縫被晚期裂縫所切割。火山巖裂縫的多期性，為油氣的運移及儲集提供了良好的條件。另外，斷裂是深部酸性流體上升的通道，而酸性流體可以對儲層進行改造，形成溶蝕孔隙。因此，斷裂在一定程度上也促進了溶蝕作用的進行。

1.3.3 成巖作用對火山巖儲層的影響

火山巖在成巖過程中經歷多種成巖作用，不同成巖作用對儲層影響不同。

(1)冷卻成巖作用。冷卻成巖作用主要是針對安山巖而言。伴隨巖漿的冷卻，礦物結晶析出;揮發分逸出或集結成氣泡，冷卻后形成氣孔構造;巖漿冷凝收縮，形成收縮縫。因此，安山巖經過冷卻成巖作用，形成各類原生孔和成巖收縮縫，冷卻成巖作用決定了儲層原生孔隙的發育程度。通過巖心觀察，發現部分井段安山巖中原生氣孔十分發育，在有裂縫連通及未被充填的條件下即可形成良好的儲層。

(2)風化淋濾(溶蝕)作用對火山巖儲集空間的影響。在風化侵蝕帶，巖石堅固性變差，易粉碎。火山巖時代越老，經受的后生作用和構造破壞作用次數越多，孔隙和裂縫就越發育，儲集性能就越好。火山巖在后生作用下，孔隙發育程度與淋濾作用密切相關，淋濾作用不但可以使巖石破碎，也可以使巖石的化學成分發生顯著變化，如發生礦物的溶解、氧化、水化和碳酸鹽化等。溶蝕作用可以使巖石中的易溶物質被帶走，使巖石內孔隙增大，削弱巖石的堅固性，增強巖石的滲透性，如洪38井1 345.2 m處的氣孔杏仁安山巖，由于充填的碳酸鹽巖被溶解，使得原生孔隙增大，儲集性能變好(圖1e～h)。

(3)充填作用對火山巖儲集性的影響。發生在火山巖中的充填作用對火山巖的儲集性具有極大的破壞，充填在氣孔中的自生礦物可以部分充填孔隙，也可以全部堵塞孔隙，因此大大地降低了儲層的儲集性能。充填在裂縫中的礦物具有更大的破壞性，不但占據部分孔隙空間，更重要的是大大地降低了儲層的滲透性。根據鏡下觀察發現，大多數樣品中被礦物充填的孔隙要比剩余的孔隙多。礦物充填還具有分期性，即所填充的礦物可能是一次填充的，也可能是多次填充的結果。

2 火山巖有利儲層預測

地震反演是進行儲層預測的有效方法，針對火山巖儲層非均質較強、常規聲波曲線反演對模型依賴性較大的特點，采用深、淺雙側向電阻率(RLLD、RLLS)參數反演來實現火山巖儲層物性的預測。圖2是研究區阿爾善組下段過洪25井—洪54井的儲層參數反演剖面，火山巖段其儲層發育區的值域范圍為0.3～1.0，非儲層區的值域范圍為0.0～0.3;圖中紅、黃色部分為最有利的儲層發育，值域范圍為0.6～1.0，綠色部分是相對較差儲層發育區，值域范圍為0.3～0.6。圖3是提取的火山巖段的儲層參數反演平面，從圖3上可以看出有利儲層區和非儲層區的界線較為明顯，而且與鉆井資料吻合較好，如洪28、洪42和洪54等井，在安山巖頂部試油均獲得工業流油，預測精度較高。

根據地震反演的有利儲層預測結果，再結合儲集空間影響因素以及鉆井資料的標定，較精細地劃分出了洪浩爾舒特凹陷中洼槽阿爾善組下段火山巖有利儲層的分布情況(圖4)，劃分出了3類區域，分別為較確切的有效儲層分布區、可能的有效儲層分布區以及可能的無效儲層。經分析認為，火山巖儲層受NE向達林東斷裂和烏蘭諾爾斷裂的控制明顯，在2大斷裂的南側地區，火山巖有效儲層發育;在洪42井附近，由于受巴爾鼻狀構造的影響，次級斷層發育，因此，由次級斷裂引起的儲層裂縫和孔隙也很發育，儲層物性較好。

圖2 過洪25—洪54井的儲層參數反演剖面

圖3 阿爾善組下段火山巖儲層參數反演平面(R=︱RLLD－RLLS︱/RLLD)

圖4 洪浩爾舒特凹陷中洼槽阿爾善組下段有效儲層分布

火山巖有效儲層的分布除受斷層控制外，還與火山機構、火山巖相帶等因素有關。因此，在評價火山巖有效儲層時，必須綜合考慮各種因素的影響，對于研究區而言，斷層附近的儲層較有利，火山機構較發育，以噴溢相為主。

3 結論

(1)研究區白堊系火山巖巖性主要為安山巖，其次為凝灰巖和少量火山角礫巖，巖相主要有爆發相、噴溢相、噴發沉積相和火山通道相。

(2)研究區儲集空間類型多樣，儲集空間類型主要為原生氣孔、次生溶孔、裂縫及其組合型，火山巖出油氣井主要以噴溢相為主，其中噴溢相的上部亞相儲層物性較好，總體來說，儲層物性主要受火山巖巖相類型、成巖作用和構造活動影響，其中以巖相和構造影響最為明顯。

(3)火山巖儲層非均質性較強，常規地震儲層預測方法有一定的局限性，儲層參數反演能夠較好地預測出該區火山巖有利儲層的分布范圍，與實鉆井資料吻合度較高。其中，預測出的有利儲層分布區可以作為該區下一步火山巖勘探的目標區。

［1］伊培榮，彭峰，韓蕓，等.國外火山巖油氣藏特征及其勘探方法［J］.特種油氣藏，1998，5(2):65－70.

［2］仇勁濤，羅海炳，王國勇.東部凹陷中段火山巖成藏條件分析［J］.特種油氣藏，2001，8(1):57－62.

［3］Hawlander H M.Diagenesis and resevoir potential of volcanogenic sandstones－ Cretaceous of the Surat Basin，Australia［J］.Sedimentary Geology，1990，66(3/4):181－195.

［4］喻高明，李金珍，劉德華，等.火山巖油氣藏儲層地質及開發特征［J］.特種油氣藏，1998，5(2):60－64.

［5］Kawamoto Tomohisa，Sato Kozo.Geological modelling of a heterogeneous volcanic reservoir by the petrological method［C］.SPE59407，2000:1 －8.

［6］路波，趙萍.火山巖的分布及其對油氣藏的作用［J］.特種油氣藏，2004，11(2):17 －20.

［7］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.

［8］張新榮，王東坡.火山巖油氣儲層特征淺析［J］.世界地質，2001，20(3):272 －278.

［9］謝慶賓，韓德馨，朱筱敏，等.三塘湖盆地火成巖儲集空間類型及特征［J］.石油勘探與開發，2002，29(1):84－86.

［10］張子樞，吳邦輝.國內外火山巖油氣藏研究現狀及勘探技術調研［J］.天然氣勘探與開發，1994，16(1):1－26.

［11］王璞珺，陳樹民，劉萬洙，等.松遼盆地火山巖相與火山巖儲層的關系［J］.石油與天然氣地質，2003，24(1):22－29.

［12］徐正順，王渝明，龐彥明，等.大慶徐深氣田火山巖氣藏儲集層識別與評價［J］.石油勘探與開發，2006，33(5):524－532.

［13］邱家驤，陶奎元，等.火山巖［M］.北京:地質出版社，1996:10－22.

［14］趙澄林，孟衛工，金春爽，等.遼河盆地火山巖與油氣［M］.北京:石油工業出版社，1999:12－25.