樁海中生界火成巖儲層特征及有利區(qū)帶分析

余衛(wèi)衛(wèi)，武群虎，陸友明，劉少斌，楊啟浩

(中石化勝利油田分公司，山東 東營 257237)

引 言

埕島—樁海地區(qū)位于山東省東營市河口區(qū)東北部極淺?！獪\海水域[1]，勘探面積約為 300 km2。構造上屬于埕島、樁西和長堤3個潛山披覆構造帶的結合部，為一大型潛山披覆構造為主的前第三系、古近系及新近系多套層系富含油的大型復式油氣聚集區(qū)。

近年來，隨著勝利油田淺?？碧侥繕说刭|條件日趨復雜，該區(qū)勘探程度較低的中生界火成巖油藏逐步成為油氣藏勘探的重要領域之一。但由于火成巖儲層形成演化過程中具有巖性、儲集空間類型、成因機制復雜以及非均質性強等特點[2-3]，對火成巖儲層特征及控制因素等缺乏系統(tǒng)認識，制約了下步勘探?；谠搮^(qū)火成巖的研究成果及最新進展[4-5]，從巖心觀察和薄片鑒定入手，系統(tǒng)總結火成巖儲層特征和演化規(guī)律，深入研究各種因素對儲層形成的影響，預測有利火成巖儲層區(qū)帶，以期指明該區(qū)下步的油氣勘探方向。

1 儲層巖性基本特征

表1 埕島—樁海地區(qū)火成巖巖性類別統(tǒng)計

2 儲集空間類型

該區(qū)中生界火成巖儲集空間類型有原生儲集空間和次生儲集空間2類。其中，原生儲集空間可細分為氣孔、殘余氣孔(杏仁內孔)、微孔、炸裂縫4種;次生儲集空間包括基質內溶蝕孔洞、晶簇孔和構造縫3種，對油氣的運聚具有決定作用。

2.1 原生儲集空間

(1)氣孔。氣孔是指熔漿溢出地表后其內組分揮發(fā)所留下的孔隙[6]。巖心可直接觀察到原生氣孔發(fā)育(圖1a)，部分孔隙后期受到了充填式溶蝕作用，但大部分孔隙保留了其原生形態(tài)。該類氣孔在安山巖中最為發(fā)育，其次在熔結凝灰?guī)r、火山角礫巖中發(fā)育。

圖1 樁98井區(qū)中生界巖心及顯微照片

(2)殘余氣孔。殘余氣孔在研究區(qū)主要以杏仁內孔結構發(fā)育(圖1b)，是指氣孔未被石英、長石等礦物完全充填而殘留下的一部分孔隙[7]?？紫兜目讖揭莱涮畛潭炔煌?，孔徑為0.5～1.0 mm，個別達2.0 mm，面孔率為5% ～8%。

(3)微孔。微孔是指火山熔巖基質微晶之間、火山灰或火山塵之間未被充填的孔隙[7]。分為晶間微孔和基質微孔。其中晶間微孔主要發(fā)育在流紋巖中;基質微孔主要發(fā)育在較細?；鹕剿樾嘉镔|含量較高的巖石中(凝灰?guī)r、凝灰質火山角礫巖等)，在研究區(qū)內普遍發(fā)育，孔隙很小，一般小于30 μm(圖1c)。

(4)炸裂縫。炸裂縫是指火山噴發(fā)爆炸時巖漿攜帶的碎屑物質受其作用形成的裂縫[8]。該類孔隙的主要特點是在長石和石英內部發(fā)育多個方向、彎曲性的短裂縫，在該區(qū)各種火成巖中普遍發(fā)育此類裂縫(圖1d)。

2.2 次生儲集體空間

(1)基質內溶蝕孔隙。由火成巖基質中易溶組分被溶蝕而成[9]，在凝灰?guī)r的火山灰中、安山質火山角礫巖的細火山碎屑物中普遍發(fā)育(圖2a)。在后期的成巖演化過程當中，基質遭到溶蝕后，把這些原生的氣孔連接了起來，這些溶蝕孔基本上可形成有效孔隙。

圖2 樁98井區(qū)中生界巖心及顯微照片

(2)晶簇孔。主要發(fā)育在安山巖中，在樁98井安山巖段巖性觀察中見到裂縫為方解石結晶生長，空間未被完全充填的空洞，直徑為1～5 cm，是良好的儲集空間類型(圖2b)。

以往，在我們的國際傳播研究中涉及美國的研究內容最為豐富?！耙悦绹鞣剑晕鞣酱澜纭钡乃季S定勢明顯，學者們通常會選取美國的主流媒體做內容分析，以此觀察國際輿論的動向。研究美國新聞傳播的最新進展情況，預示傳播的未來發(fā)展方向。在這種研究狀態(tài)下，世界新聞傳播的豐富性被掩蓋。

(3)構造縫。是指巖體受構造運動導致應力變化而形成的裂縫[10]。具有多方向性、成組出現、切割深和延伸遠等特點，該區(qū)發(fā)育高角度縫、垂直縫和水平縫3種類型(圖2c)。

3 儲層物性特征

不同類型火成巖的儲層物性差異較大，安山巖、火山角礫巖儲層物性較好，玄武巖儲層物性較差。通過對研究區(qū)的324個孔隙度、260個滲透率的火成巖巖心測試數據統(tǒng)計分析，該區(qū)火成巖儲層孔隙度主要為1% ～10%，滲透率為0.1×10-3～10.0×10-3μm2，屬于中低孔、低滲、特低滲儲層。儲層的孔隙度與滲透率相關性差，表明儲層具有較強的非均質性，連通性較差。因此，區(qū)內火成巖油藏儲層屬于裂縫性儲層，能形成網狀裂縫發(fā)育區(qū)的構造部位是油氣運移、聚集的有利區(qū)。

4 儲層成因機理和控制因素

4.1 儲集空間的形成和演化

火成巖儲集空間的形成復雜多樣，在原生儲集空間形成后，在地表風化溶蝕、埋藏構造斷裂、深部流體溶蝕等作用下，極大改善儲層的滲流及儲集空間，其過程分為以下4個階段。

(1)原生儲集空間形成階段。該階段該區(qū)火山巖漿噴出地表，冷凝收縮后主要形成帶有大量氣孔和收縮縫的安山巖、玄武質安山巖儲層，該類原生的氣孔、收縮縫等儲集空間主要發(fā)育在熔巖上部。

(2)巖體地表風化溶蝕階段。由于火成巖巖體長期出露地表，遭受陽光暴曬、水體沖刷、淋濾、溶蝕等多種物理—化學風化作用，使得巖體破裂，其中大量的易溶礦物被帶走，形成具有大量溶蝕孔、洞、縫的良好儲集空間[11]。從鏡下也可觀察到裂縫附近具有一定程度的溶蝕作用。

(3)巖體埋藏構造斷裂階段。從該區(qū)多口井巖心及薄片觀察中發(fā)現，較大的構造裂縫中?；煊性瓗r的角礫，反映了巖體遭受埋藏后，發(fā)生較大規(guī)模構造活動，受構造應力的作用，火山巖巖體發(fā)生較大規(guī)模的斷裂和破碎，產生了大量的構造裂縫，有效連通了原生孔隙，成為主要滲流通道和儲集空間。

(4)巖體深部流體溶蝕階段。地層進入晚成巖階段，該區(qū)烴源巖以沙河街組暗色泥巖為主，有機質進入成熟階段，在生成油氣過程中也產生了大量富含有機酸的流體，受烴源巖排烴壓力作用，這些酸性流體隨油氣沿層間、斷層及裂縫等油氣輸導通道，滲流到烴源巖下伏中生界火成巖體中，巖體遭受酸性流體溶蝕后，進一步改善了前3個階段形成的原生氣孔、風化溶蝕孔洞、構造縫等儲集空間，同時形成大量新的溶蝕縫和溶解孔洞。

特別要指出的是，在火成巖儲集空間形成的4個階段中，熱液蝕變作用自始至終存在于每個階段。從該區(qū)巖心及薄片觀察可以看出，火成巖巖樣的裂縫或溶蝕孔、洞中充填有大量的碳酸鹽巖或方解石礦物，這些熱液蝕變作用的產物，對儲集空間起了很大的破壞作用。

4.2 儲層控制因素分析

(1)巖相是控制儲集性能的關鍵因素?；鸪蓭r相對儲集層的儲集性能具有明顯的控制作用，研究區(qū)主要有爆發(fā)相、溢流相、火山通道相和火山沉積相。不同火成巖相帶，由于其噴發(fā)環(huán)境不同，儲集性能也不一樣[12]。如安山巖體頂部相、邊緣相均好于巖體下部及中央相。從整個統(tǒng)計的物性數據分析可以看出，火成巖主力儲層集中在爆發(fā)相和溢流相之中，其中以爆發(fā)相物性特征最好，老21、老24井均鉆遇了較厚的安山巖，獲工業(yè)油氣流的巖層段均位于溢流相和爆發(fā)相的相變部位，其孔隙度為5% ～10%。

(2)構造作用和溶蝕作用有效改善了儲層。研究區(qū)經歷了燕山、喜山多期構造運動，構造演化極其復雜[13]。火成巖受到斷裂區(qū)帶構造應力作用，斷裂或破碎形成了大量構造裂縫，從該區(qū)火成巖巖心觀察到的高角度裂縫、鏡下觀察到的裂紋均屬于構造縫(圖2c)。由于構造裂縫為水溶液提供了良好的通道，使得溶蝕孔洞隨著裂縫的發(fā)育而產生，連通了原生儲集空間的氣孔及各種孔、洞、縫，有效地改善了儲集性能。

(3)壓實作用及充填作用降低了儲集性能[14]。壓實作用較為明顯地降低了安山巖儲層物性，由于熔巖噴出后，黏度較大、流動性差，使得早期噴溢后快速堆積未完全凝固成巖的安山巖，受到后期噴溢巖石重力壓實作用，導致安山巖體中心相及巖體下部物性較邊緣相及頂部相變差。宏觀上從巖心觀察常見次生碳酸鹽、方解石、石英等礦物充填安山巖儲層溶蝕孔、洞及構造縫(圖3a);而微觀上從鏡下薄片觀察到火成巖晶間孔隙內充填絹云母、綠泥石等礦物(圖3b)，均不同程度地降低了儲層儲集性能。

5 有利儲集區(qū)帶分析

5.1 有利相帶和不利相帶邊緣部位控制有利儲層發(fā)育區(qū)

通過勾繪研究區(qū)火成巖巖相和厚度圖可知(圖4)，有利相帶控制有利儲層發(fā)育區(qū)，不利相帶的邊緣部位是有利儲層發(fā)育區(qū)。如在老21井區(qū)火成巖溢流相、爆發(fā)相的相變部位，由于巖體通常厚度較大，且性脆，易于形成裂縫，仍能成為好儲層;在樁98井區(qū)火成巖溢流相、爆發(fā)相的相變部位，雖周圍火成巖發(fā)育面積較小，厚度相對較薄，但同樣處于斷裂帶邊緣部位，也能成為好的儲層。從中生界安山質及火山角礫巖的分布中可以看出，處于北區(qū)的老21井區(qū)和南區(qū)的樁98井區(qū)因發(fā)育良好的火成巖儲層成為油氣聚集有利部位。

圖3 樁98井區(qū)中生界顯微照片

5.2 構造活躍區(qū)是火成巖有利儲層發(fā)育區(qū)

強烈的構造作用誘發(fā)了大量規(guī)模不等斷裂和裂縫的產生，進而促進了地下流體活動，使表層水、有機酸及深部熱液對構造活躍區(qū)的火成巖進行溶蝕改造，易溶物質被溶解帶走，形成各種溶蝕孔、洞、縫，成為火成巖發(fā)育區(qū)的優(yōu)質儲集空間類型[14-18]。因而，該區(qū)火成巖出油井主要分布在西部斷裂帶附近的構造高部位。

圖4 中生界安山質火山角礫巖等厚圖

5.3 各期火成巖噴發(fā)間斷形成的不整合面控制有利儲層發(fā)育區(qū)

各期火成巖噴發(fā)間斷形成的不整合面對儲層的發(fā)育有著重要的控制作用，從中生界孔隙度和滲透率距不整合面頂交會圖分析來看，研究區(qū)中生界火成巖各期次之間，形成的不整合面以下0～100 m和距頂大于200 m儲層物性明顯變差，距不整合面以下100～200 m是儲層物性良好發(fā)育帶，其孔隙度、滲透率明顯增加(圖5)。

圖5 中生界火成巖儲層物性與不整合面關系圖

5.4 單層厚度比較大的火成巖為有利儲層

從該區(qū)火成巖的試油成果統(tǒng)計來看，區(qū)內玄武巖層多為薄層，原生孔隙較少，缺少形成次生儲集空間的條件;而安山巖形成單層厚度大，一般幾十到幾百米，其頂部原生氣孔較發(fā)育，受風化剝蝕、構造斷裂及深部流體溶蝕等作用，那些可能被碳酸鹽等礦物充填的孔洞內，充填物再次被溶蝕，甚至可在安山巖頂部形成幾十米厚的良好儲層段。

6 結論

(1)埕島—樁海地區(qū)中生界火成巖類型可分為熔巖、淺成侵入巖、火山碎屑巖3大類10種，以中性火成巖為主，其次為基性、凝灰?guī)r及淺成侵入巖。

(2)火成巖的儲集空間類型復雜多樣，按照形成階段分為原生與次生儲層集體空間2類，可進一步細分為7種，次生儲集空間為研究區(qū)中生界火成巖的主要儲集空間。其中，安山巖、火山角礫巖物性較好，玄武巖儲層物性較差，整體上屬于中低孔、低滲、特低滲儲層。

(3)火成巖儲集空間的形成和演化可分為原生儲集孔隙形成階段、風化溶蝕階段、埋藏構造斷裂階段和烴源巖有機質成熟4個階段，這4個階段都對火成巖儲集空間的形成起積極的作用，而貫穿這4個階段始終的熱液蝕變作用又對儲集空間起了很大的破壞作用。

(4)火成巖的儲集性能受巖相、構造、溶蝕、次生礦物充填及壓實作用等綜合影響，其有利儲集區(qū)帶主要發(fā)育在有利相帶和不利相帶邊緣控制區(qū)、構造活躍區(qū)、不整合面附近以及單層厚度比較大區(qū)域，這些區(qū)域均為油氣成藏有利區(qū)塊。

[1]高喜龍.埕島地區(qū)中生界碎屑巖儲層特征及綜合評價[J]. 天然氣地球科學，2011，22(3):391-398.

[2]趙海玲，劉振文，李劍，等.火成巖油氣儲層的巖石學特征及研究方向[J].石油與天然氣地質，2004，25(6):609-613.

[3]楊經綏，吳才來，夏林圻，等.火成巖的10年研究進展和未來的挑戰(zhàn)[J]. 地質論評，2009，55(3):406-416.

[4]李暉，孫凱，張琳琳，等.火成巖研究若干進展[J].地質與勘探，2011，47(2):180-185.

[5]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.

[6]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(fā)，2002，29(1):84-111.

[7]謝慶賓，高霞，夏秋君，等.松遼盆地昌德地區(qū)營城組火成巖氣藏儲層特征及其控制因素[J].地質學報，2012，86(8):1217-1225.

[8]胡文婷，柳成志，趙輝，等.徐家圍子斷陷火山巖成巖作用與儲層質量[J].科學技術與工程，2011，11(6):1176-1180.

[9]郭永峰，羅靜蘭，劉化清，等.渤海灣盆地歧口凹陷中新生代火成巖儲層特征[J].特種油氣藏，2012，19(4):33-36.

[10]王京紅，鄒才能，靳久強，等.火成巖儲集層裂縫特征及成縫控制因素[J].石油勘探與開發(fā)，2011，38(6):708-715.

[11]宋占東，查明，趙衛(wèi)衛(wèi)，等.惠民凹陷陽信洼陷火成巖及其對油氣成藏的影響[J].中國石油大學學報:自然科學版，2007，31(2):1-7.

[12]周動力，董青松.火成巖油氣儲層特征及形成淺析[J]. 巖性油氣藏，2010，22(4):80-84.

[13]程曉敢，唐其升，陳漢林，等.渤海灣南部埕島地區(qū)中生代變形特征及構造演化[J].石油勘探與開發(fā)，2006，33(5):596-599.

[14]張紹輝，王振升，劉玉梅，等.歧口凹陷火成巖巖相與儲集空間特征研究[J].天然氣地球科學，2010，21(4):572-577.

[15]張常久.徐家圍子斷陷沙河子組砂礫巖儲層特征及主控因素[J].大慶石油地質與開發(fā)，2014，33(2):22-26.

[16]趙輝，司馬立強，戴詩華.火成巖巖性測井識別的思路和方法[J].大慶石油地質與開發(fā)，2012，31(4):159-162.

[17]劉清俊，聶保鋒，于炳松，等.火山巖儲層特征及影響因素分析——以新疆三塘湖盆地牛東區(qū)塊為例[J].大慶石油地質與開發(fā)，2011，30(1):25-31.