松遼盆地南部火山巖優(yōu)質儲層主控因素

趙 靜，白連德

(中國石油吉林油田分公司，吉林 松原 138000)

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松遼盆地南部火山巖優(yōu)質儲層主控因素

趙 靜，白連德

(中國石油吉林油田分公司，吉林 松原 138000)

火山巖作為儲集體，已成為重要勘探領域之一。針對松遼盆地南部火山巖儲集空間類型多樣、結構復雜、物性變化大的特點，從巖性及巖性組合方式、火山機構—巖相分布、儲集空間類型、大型走滑斷裂帶、成巖及表生作用等方面剖析火山巖優(yōu)質儲層形成的主控因素。研究結果表明，火山碎屑巖與沉積巖互層為最佳巖性組合方式；爆發(fā)相、溢流相上部和中部儲層物性好，為有利相帶；流紋巖、角礫熔巖、熔結凝灰?guī)r中存在大量原生氣孔，儲層物性最好；大型走滑斷裂帶附近為最有利區(qū)帶；溶蝕作用、揮發(fā)分逸出、風化淋濾作用使儲層物性變好?；鹕綆r優(yōu)質儲層發(fā)育主控因素的認識有益于今后儲層預測及氣田的有效開發(fā)。

火山巖；優(yōu)質儲層；主控因素；大型走滑斷裂帶；巖性組合方式；松遼盆地

0 引 言

近年來，松遼盆地南部深層天然氣勘探取得了階段性進展，于中部的長嶺斷陷、西部的英臺斷陷、東部的王府斷陷，火山巖氣藏勘探均獲得重大發(fā)現(xiàn)[1-3]。長深1井獲得高產工業(yè)氣流后，火山巖已成為重要勘探領域之一。然而，在松遼盆地南部深層火山巖的勘探過程中，仍有部分井鉆井未成功，主要原因為火山巖儲層規(guī)律性認識還不夠清楚[4-6]。針對松遼盆地南部火山巖氣藏儲集空間結構復雜、物性變化大、非均質性強的特點，利用巖心、地震、測井、地質等多種技術手段，總結勘探生產實踐，開展松遼盆地南部火山巖儲層主控因素研究，以期指導該區(qū)火山巖氣藏勘探部署。

1 地質背景

松遼盆地南部是古生代褶皺基底上發(fā)展起來的大型陸相盆地，經(jīng)歷了中生代以來斷陷期、坳陷期和反轉期的構造演化過程[7-8]。松遼盆地南部深層包括西部、中部和東部3個斷陷帶，共發(fā)育19個斷陷。

松遼地區(qū)縱向上疊置了3個中新生代盆地，即火石嶺—營城組時期的泛東北亞斷陷群，登婁庫組—依安組時期的松遼大型拗陷盆地、新近紀以來的伸展構造盆地。松遼盆地南部中生界指泉頭組泉二段以下地層，包括白堊系下統(tǒng)泉頭組泉一段、泉二段，登婁庫組、營城組、沙河子組以及侏羅系上統(tǒng)火石嶺組，統(tǒng)稱為松遼盆地南部深層[9-11]。其中斷陷期地層包括營城組、沙河子組和火石嶺組，火山巖儲層主要發(fā)育在營城組和火石嶺組。

2 儲層基本特征

2.1 主要巖性及分布特征

根據(jù)已鉆井資料，松遼盆地南部深層火山巖巖性整體上分3類，西部英臺斷陷、長嶺斷陷西部以酸性火山熔巖為主；中部長嶺斷陷東部、王府、德惠、梨樹斷陷以中基性火山熔巖為主；東部榆東、榆西斷陷以酸性火山碎屑熔巖為主。營城組巖性主要為流紋巖，其次為英安巖和流紋質凝灰?guī)r；火石嶺組巖性主要為流紋質、流紋質角礫熔巖、流紋質凝灰熔巖。

2.2 物性特征

統(tǒng)計松遼盆地南部深層69口井575個樣品數(shù)據(jù)，火山碎屑巖孔隙度為0.1%～21.4%，平均為8.9%，滲透率為0.001×10-3～8.500×10-3μm2，平均為0.330×10-3μm2；火山熔巖孔隙度為0.2%～22.4%，平均為8.0%，滲透率為0.001×10-3～2.760×10-3μm2，平均為0.130×10-3μm2?；鹕剿樾紟r儲層物性好于火山熔巖。

3 優(yōu)質儲層主控因素

優(yōu)質火山巖儲層是指孔、縫均發(fā)育，并且連通性好的火山巖儲集體。影響優(yōu)質儲集層形成的因素較多，主要包括巖性及巖性組合方式、火山機構—巖相分布、儲集空間類型、大型走滑斷裂帶和成巖及表生作用等方面。

3.1 巖性及巖性組合方式控制優(yōu)質儲層的形成

松遼盆地南部火山巖巖性類型多，從酸性流紋巖、中性安山巖到基性玄武巖均有發(fā)育，其中以酸性流紋巖儲層物性最好?；鹕綆r巖性組合方式可分為火山碎屑巖與沉積巖互層、火山熔巖與沉積巖互層及多期大套火山熔巖疊置3種。

火山碎屑巖與沉積巖互層。為火山碎屑巖與暗色泥巖互層，形成多個薄層儲層?；鹕交顒虞^弱，以火山物質再次搬運沉積為主，具有沉積巖的某些特征。泥巖夾層中儲層發(fā)育，儲地比一般大于20%。形成機理：火山碎屑巖中火山物質含量高，骨架硬度大，抗壓能力明顯好于沉積巖，因此，在埋深較大時仍能保留一定的原生孔隙。同時，由于與泥巖互層，有機酸優(yōu)先進入火山碎屑巖，形成溶蝕孔隙，為最佳巖性組合方式(圖1a)。

火山熔巖與沉積巖互層?；鹕饺蹘r為薄層，上下為沉積巖夾持，儲層發(fā)育比例大。多期噴發(fā)，中間夾沉積巖，有效儲層多發(fā)育于每一期火山巖頂部，儲地比一般大于20%。形成機理：每一期噴發(fā)頂部由于揮發(fā)分溢出，壓力、溫度降低而使原生氣孔發(fā)育。同時巖漿活動后，進入火山平靜期，風化淋濾等主要發(fā)生于頂部，有機酸進入物性相對好的火山巖，造成了頂部物性好的特征，為較好的巖性組合方式(圖1b)。

圖1 松遼盆地南部火山巖巖性組合方式

多期大套火山熔巖疊置。一般為同一巖漿系列多期疊置形成，儲層主要發(fā)育于頂層。多期連續(xù)噴發(fā)，呈厚層疊置。有效儲層多發(fā)育于火山機構頂部，在某一期次噴發(fā)后，局部可形成薄層儲層，儲地比一般小于20%。形成機理為：由于揮發(fā)分溢出，壓力、溫度降低，形成原生孔隙，同時巖漿活動后，進入火山平靜期，風化淋濾等主要發(fā)生于頂部，有機酸進入物性相對較好的火山巖，綜合多種因素造成了頂部物性好的特征，為較差巖性組合方式(圖1c)。

3.2 火山機構—巖相控制優(yōu)質儲層的空間分布

一個完整的火山機構一般包括火山通道相、溢流相、侵出相、爆發(fā)相和火山沉積相。不同相帶儲集空間類型不同，從松遼盆地南部已鉆井資料揭示(表1)，爆發(fā)相物性最好，儲集空間類型以溶蝕孔和裂縫為主。其次為溢流相，上部可見較多高導縫，氣孔和溶蝕孔較發(fā)育。中部較致密，溶蝕孔和氣孔不發(fā)育，局部層段發(fā)育高阻縫，下部微裂縫發(fā)育，可見，溢流相上部和中部儲層較發(fā)育?；鹕綆r噴發(fā)期次影響溢流相優(yōu)質儲層的發(fā)育，噴發(fā)期次多，不同巖性組合方式多，儲層越發(fā)育。

表1 不同類型火山巖巖相綜合解釋厚度

通過對松遼盆地南部火山巖鉆井綜合解釋結果與火山巖巖相厚度分析表明，溢流相上部亞相成為好儲層的幾率最高，好儲層可達46.4%；中部亞相，好儲層為23.9%；下部亞相好儲層僅為7.8%。爆發(fā)相熱碎屑流亞相成為好儲層的幾率最高，可達21.1%。

3.3 儲集空間類型控制優(yōu)質儲層的儲集能力

統(tǒng)計松遼盆地南部火山巖鑄體薄片，火山碎屑巖(151個樣品)中，溶蝕孔為33.1%，微裂縫為22.5%，晶間微孔為17.2%，粒間孔和基質微孔各為12.6%；火山熔巖(210個樣品)中，溶蝕孔為55.2%，微裂縫為21.4%，晶間微孔為8.6%。火山碎屑巖和火山熔巖都以溶蝕孔和微裂縫為主，溶蝕孔在火山熔巖中的比例大。

流紋巖、角礫熔巖、熔結凝灰?guī)r(長嶺)中可見原生氣孔(圖2a)，物性最好，通常發(fā)育在溢流相上部和下部。火山角礫巖(英臺)中發(fā)育粒間孔(圖2b)，孔隙連通性較好，物性較好。基質內溶孔(德惠和英臺)在火山巖儲層中發(fā)育比較普遍，常見于流紋巖的玻璃基質、火山角礫熔巖及其火山碎屑物、凝灰?guī)r中(圖2c)。后期的構造運動可將這些溶蝕孔溝通，形成有效儲集空間，儲層物性較好。

圖2 松遼盆地南部火山巖儲集層孔隙類型

炸裂縫(圖2d)是火山噴發(fā)爆炸時形成，常發(fā)育在長石和石英晶屑內(王府)，對儲層滲透率改造作用不大，一般為無效縫。構造縫(英臺、德惠)一般為后期構造應力作用，將孔隙連通起來，成為儲層的滲流通道，改善了儲層的儲集性能(圖2e)，也有一部分孔隙被碳酸鹽巖、硅質等充填(圖2f)，使儲層物性變差。

3.4 大型走滑斷裂帶改造控制優(yōu)質儲層的有效性

大型走滑斷裂帶的長期活動有利于深部火山巖儲層裂縫和溶蝕作用的發(fā)生，對儲層物性具有改善作用。德惠斷陷農安萬金塔走滑斷裂帶附近有4口氣井(圖3)。

D17井：2 229～2 231 m，儲層巖性為英安巖，溶蝕孔不發(fā)育，裂縫發(fā)育。井點位于構造高點，地層水不活躍導致儲層溶蝕孔不發(fā)育；井點位于斷裂帶附近，斷層的長期活動對儲層裂隙發(fā)育有促進作用。試氣為5.000 0×104m3/d。

D16井：2 150～2 328 m，儲層巖性為凝灰?guī)r，溶蝕孔發(fā)育，微裂隙不發(fā)育。井點距斷裂帶930 m，斷裂帶附近地層水活躍導致儲層溶蝕孔發(fā)育；井點與斷裂帶之間發(fā)育層間斷層，使走滑應力提前釋放，導致井點儲層裂縫不發(fā)育。試氣為0.140 0×104m3/d。

D11井：2 136～2 530 m，儲層巖性為安山質玄武巖和長石砂巖，溶蝕孔較發(fā)育，微裂隙不發(fā)育。井點距斷裂帶1 715～1 285 m，斷裂帶附近地層水活躍導致儲層溶蝕孔較發(fā)育；井點與斷裂帶之間發(fā)育層間斷層，使走滑應力提前釋放，導致井點火山巖儲層裂縫不發(fā)育。試氣為0.135 0×104m3/d，水為4.8 t/d。

D18井：3 027～3 103 m，儲層巖性為流紋質凝灰?guī)r，溶蝕孔較發(fā)育，微裂隙不發(fā)育。井點距斷裂帶2 875 m，井點距斷裂帶稍遠，地層水不活躍導致儲層溶蝕孔不發(fā)育，走滑應力減弱導致井點儲層裂縫不發(fā)育。試氣為0.098 5×104m3/d，水為9.1 t/d。

對比分析結果表明：儲層距斷裂帶由遠到近，裂縫和溶蝕發(fā)育程度由低變高。斷裂帶附近地層水活躍使儲層被溶蝕的可能性大，導致次生溶蝕孔發(fā)育，改善儲層物性；斷層的長期活動對儲層裂隙發(fā)育有促進作用，儲層距斷裂帶由遠到近，裂縫發(fā)育程度由低變高。

圖3 德惠斷陷大型走滑斷裂帶對儲層影響對比

3.5 成巖及表生作用決定優(yōu)質儲層的發(fā)育程度

松遼盆地南部深層火山巖成巖作用主要有壓實、膠結、交代、溶蝕和重結晶作用?；鹕綆r成巖作用方式與儲層物性密切相關。成巖表生作用主要表現(xiàn)為揮發(fā)分逸散、冷凝收縮、溶蝕溶解、碎裂作用、風化淋濾作用等后期改造作用。

溶蝕作用在長嶺地區(qū)是一種常見的成巖作用，可見晶屑內溶蝕、基質溶蝕，主要發(fā)生在晶屑凝灰?guī)r、火山角礫巖和凝灰熔巖。溶蝕作用是形成次生孔隙最重要的成巖作用。溶蝕作用可將氣孔溶蝕擴大，并將基質溶蝕形成連片的孔隙。溶蝕作用形成的次生孔隙有利于儲層作為油氣的儲集空間。

在長嶺地區(qū)還可見球粒流紋巖發(fā)生晶體重新結晶現(xiàn)象，氣孔隨流紋構造發(fā)育，氣孔均被硅質充填，蝕變強烈，具有硅化、碳酸鹽巖化、綠泥石化。揮發(fā)分逸出主要見于熔巖層頂部，氣孔拉長方向為巖流流動方向，流紋巖巖心可見流紋狀氣孔，揮發(fā)分逸出作用主要產生原生孔隙，是重要的油氣儲集空間。冷凝收縮作用發(fā)生在早成巖階段，火山熔巖冷凝固結時可產生冷凝收縮縫，冷凝收縮縫可增加儲集空間，提高儲集性能。風化淋濾作用是成巖表生作用一種重要類型，對儲層物性具有重要改善作用。

4 結 論

(1) 不同火山巖巖性組合方式的物性不同，按儲層物性好壞，依次為火山碎屑巖與沉積巖互層、火山熔巖與沉積巖互層、多期大套火山熔巖疊置。爆發(fā)相儲集空間類型以溶蝕孔和裂縫為主，為優(yōu)質儲層分布相帶，其次為溢流相上部和中部儲層。不同儲集空間類型儲層的儲集能力相差較大，流紋巖、角礫熔巖、熔結凝灰?guī)r中的原生氣孔，儲層物性最好，其次為基質內溶孔等次生孔隙，被碳酸鹽巖、硅質等充填孔隙和裂縫的儲層物性最差。

(2) 大型走滑斷裂帶的長期活動有利于深部火山巖儲層裂縫和溶蝕作用的發(fā)生，對儲層物性具有改善作用，大型走滑斷裂帶附近為火山巖優(yōu)質儲層最有利區(qū)帶。后期成巖及表生作用對儲層也有一定的控制作用，壓實作用、火山熱液膠結產生的充填作用使儲集空間變小，而溶蝕作用、揮發(fā)分逸出、風化淋濾作用使儲層物性變好。

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編輯 張 雁

20151016；改回日期：20160320

國家重大科技攻關項目“大型特大型巖性地層油氣田/區(qū)形成與分布規(guī)律”(2011ZX05001-002)

趙靜(1975-)，女，高級工程師，1997年畢業(yè)于大慶石油學院石油工程專業(yè)，2008年畢業(yè)于該校油氣田開發(fā)工程專業(yè)，獲博士學位，現(xiàn)從事石油地質綜合研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.03.012

TE121.1

A

1006-6535(2016)03-0052-05