棗園地區火成巖發育特征分析及期次劃分

左 毅,王湘君,王延奇，潘文龍

(大港油田勘探開發研究院,天津 大港 300280)

棗園地區火成巖發育特征分析及期次劃分

左 毅,王湘君,王延奇，潘文龍

(大港油田勘探開發研究院,天津 大港 300280)

棗園地區火成巖由中性熔巖和部分火山碎屑巖組成，為裂縫-孔隙型儲層，測井響應特征呈現出高伽瑪、低電位、高電阻的特點。多期的火山噴發活動形成南北兩個火山噴發體，形成的巖體在空間上相互連接疊加構成火山噴溢復合體，根據測井響應特征可以發現存在四個噴發期次。對不同噴發期次射孔生產情況統計分析發現，各期次由于儲層的差異具有不同的生產能力，這些結果對后期的生產射孔具有一定的指導意義。

火成巖; 巖石物性; 孔隙結構; 發育特征 ;期次劃分

棗園地區火成巖經歷了中生代火成巖建造期、孔三段沉積前的風化剝蝕期、始新世末期至館陶組沉積前的強烈拱生期，以及晚第三紀時期的構造穩定期。在印支期本區構造帶已初具雛形，進入燕山期后由于剪切運動，使得北西-南東方向的擠壓增強，古隆起頂部拱張破裂，引起巖漿沿破裂通道上升，形成棗園地區大規模的火成巖建造。孔三段沉積前，巖體被風化淋濾剝蝕，由于大部分長期裸露于地表，形成火成巖的次生裂隙。始新世盆地快速下沉，充填沉積了厚度達500～700m的孔二段、孔三段碎屑巖，形成棗園地區火成巖油藏的蓋層及油源層[1]。

1 火成巖微觀特征分析

1.1 巖石物性特征

根據棗園中生界巖心、巖屑觀察及巖心和巖屑薄片鑒定資料，該區域主要巖石類型為中性熔巖和部分火山碎屑巖。其中熔巖主要為次黑云母英安巖，火山碎屑巖主要包括火山角礫巖，少量凝灰熔巖和凝灰巖，火山碎屑沉積巖。

次黑云母英安巖[2]：其具有斑狀結構，斑晶斜長石和黑云母。斜長石表現為較自形-它形的柱狀，有的具有環帶構造。黑云母呈褐色，并具有多色性，有不同程度的熔蝕和暗化，其表面有磁鐵礦析出，有的已磁鐵礦化。此外，可見到含量極少的正長石斑晶，偶見石英斑晶，常熔蝕成港灣狀，斑晶含量較少，一般小于10%，常見聚斑結構。基質為交織結構，局部可見微晶結構，基質由針狀-小柱狀的隱晶、微晶斜長石組成，部分為少量它形石英充填。

火山角礫巖：火山角礫狀結構，主要由次黑云母英安巖角礫組成，角礫大小相差懸殊，一般大于2mm，最大礫徑可達3～4cm。鏡下礫徑為1～10mm，巖屑具熔蝕狀、棱角狀和斷裂狀邊緣，可見塑性巖屑呈壓扁拉長狀，膠結物為更細的火山碎屑、熔巖及少量泥質，裂縫、溶蝕孔及角礫間孔發育，見圖1。

圖1 中生界火成巖巖石類型

凝灰巖和凝灰熔巖：主要由粒徑<2mm的各種巖屑及少量晶屑組成。膠結物為鐵泥質及更細的火山碎屑或熔巖物質。

1.2 火成巖孔隙結構特征

火成巖儲集空間類型屬于裂縫孔隙型雙重介質儲集空間。據巖芯、巖石薄片、鑄體薄片研究，將火成巖雙重介質儲集空間分為孔隙和裂縫兩大類。孔隙分為原生孔隙和次生孔隙，包括氣孔、冷凝收縮孔、溶蝕孔及晶間晶內孔；裂縫包括構造裂隙與風化裂縫，見圖2。

該區火成巖儲層在鉆井過程中出現泥漿漏失現象，取芯證實裂縫發育，同時具有類似砂巖的粒間、晶間孔隙系統。據壓汞資料統計，喉道半徑中值為0.07～1.07μm，喉道相對較粗，物性測定孔隙度較高，最高可達22.2%，平均13%。從薄片觀察，其裂縫發育，是主要滲流通道，儲集層具有裂縫孔隙和次生孔隙雙重介質特征。因此，棗園地區火成巖油藏屬裂縫-孔隙型儲集類型，見圖3。

該區裂縫以近南北和東西向分布發育的高角度正交縫為主，北西和北北西向裂縫次之。

圖2 中生界火成巖儲集空間類型

圖3 風化店開發區中生界火成巖裂縫類型

1.3 火成巖測井響應特征

侏羅系頂部以灰黑色火成巖為界，在測井響應上表現為高伽馬、低自然電位、高電阻率等特點[3]。火成巖連片發育，整體表現為北部厚，向南變薄，鉆井揭示最厚可達216m。

經過統計，研究區火成巖相帶可劃分為爆發相、溢流相、火山沉積相和正常沉積相等幾種類型，測井響應特征如下：

爆發相：高伽馬值，曲線齒化-尖齒化，幅度較大；聲波時差中等，呈高幅度鋸齒狀；高電阻率，鋸齒化。

溢流相：中高伽馬值，曲線微齒化；中低聲波時差；自然伽瑪曲線呈現箱狀，中高電阻率，曲線平滑。

火山沉積相：中低伽馬值，曲線平緩；中高聲波時差，呈鋸齒狀；井徑有一定的擴徑現象。

正常沉積相：低伽馬值，曲線呈箱型；高聲波時差，曲線呈齒化，幅度高；井徑擴徑嚴重。

2 火成巖期次劃分

2.1 火成巖發育特征

從區域上看，中生界火成巖在南北具有不同的火山口，經歷了多個期次的噴發后，由于噴發強度的不同造成南北兩個地區火成巖儲層的厚度有較大差異，總體上來說北部地區火成巖厚度明顯大于南部地區；越往南部遠離火山口位置厚度變薄，見圖4。

根據火成巖體的分布，古地貌特征，巖性、厚度的變化及火山形成的構造環境及噴發類型的綜合分析認為：本區火山噴發活動是多期的，噴發時間和空間不斷變化，并由此形成南北兩個火山噴發體，形成的巖體在空間上相互連接疊加構成火山噴溢復合體。

圖4 中生界火成巖剖面圖

從區域上看，中生界火成巖平面上北厚南薄，共有三個火山口噴發區，其中北部為第一個噴發區，整體火成巖儲層厚度最大，鉆井揭示火成巖厚度最大216m，多數井未鉆穿火成巖儲層；南部為第二個噴發區，火成巖儲層厚度集中在50～90m之間；東部為第三個火成巖噴發區，該區火成巖厚度最薄，往往小于45m，見圖5。

圖5 中生界火成巖厚度圖

2.2 火成巖期次劃分

由于棗園地區火成巖形成持續的時間較長，存在四個噴發期次，而每一期火山噴發可能在較短的時間內完成，多期火山噴發之間可能間隔很長時間，前期形成火成巖可能遭受改造風化剝蝕，或者接受沉積形成沉積夾層等間斷面，或者接受來自遠緣細粒火山灰的沉積，這些標志層都可以作為期次劃分的地質界面(圖6)。風化殼與下覆的火成巖往往在顏色上有明顯的差異，在物理狀態上表現為較松散、破碎(如原地火山角礫巖，它是熔巖風化剝蝕的產物)，在測井上表現為低伽瑪、高聲波時差、低密度、低電阻等特征。正常的碎屑沉積巖，也包括火山沉積巖(如沉凝灰巖、凝灰質砂/泥巖)，通常為幾米到幾十米厚，這些沉積夾層往往作為噴發期次的結束標志。

A..巖心分析(期次頂面)； B. 粗砂巖中夾雜紅色泥礫; C.測井響應(期次界面)

火山活動的不同階段，火成巖在物質成分和噴發方式上都會產生規律性的變化。在同一噴發期次里巖性組合特征通常有一定的規律：若以熔巖為主，可以根據熔巖成分變化來劃分，若熔巖成分相同或相近，可以根據熔巖層的厚薄以及結構構造的變化來劃分；若以火山碎屑巖為主，則碎屑一般呈現出向上過度變細的韻律；若熔巖、火山碎屑巖和沉積巖交替出現，那么期次內部巖性組合通常為火山碎屑巖、熔巖、沉積巖，這也是個火山爆發-溢流-間歇的過程，反應火山能量由強到弱的變化趨勢。

巖相的相序變化在火山期次內部也有反映，通常在一個期次內包含一個或者多個巖相組合序列。一個理想的、完整的巖相序列在縱向上表現為火山通道相-爆發相-噴溢相-侵出相-火山沉積相。實際情況下，同一個期次內部往往可能只出現2～3種巖相類型，也有可能只出現單一的巖相類型，還有可能某種巖相重復出現。相序的變化與火山活動的能量和巖性有關，酸性熔巖一般以爆發相開始，而中基性熔巖以溢流相開始。侵出相、火山通道相和火山沉積相往往標志著一個期次的結束，歸入到前一個期次里面去。

通過分析區塊及鄰區取芯資料、巖性數據和曲線特征，結合前人研究成果，認為研究區火成巖連片發育，共分四個期次：其中第二期次和第三期次是研究區火山爆發的高峰期，火成巖沉積厚度相對較大，見圖7。

圖7 風化區中生界火成巖噴發期次劃分

3 火成巖期次劃分應用

火山活動時期同一噴發期次里巖性組合特征通常各不相同，具有不同的巖石物性、孔隙結構特征、含油性，因此后期開發生產中需要針對不同的期次采取不同的開發方式。下面這口井共劃分了4個期次，符合火山通道相-爆發相-溢流相、侵出相-火山沉積相的規律，初期射開二期頂部的侵出相部分，日產油11噸，經過分析后射開三、四期，日產油達到了69噸。由此可見不同期次的火成巖其物性、含油性及生產能力均具有較大的區別[3]，見圖8。

圖8 棗園地區單井期次劃分結果

4 結論

以火成巖沉積特征、微觀特征為基礎，通過測井響應特征的高伽馬、低電位、高電阻特點，細化期次劃分，針對每一期進行詳盡的沉積微相分析，將火山噴溢復合體的四個噴發期次及其生產特點分析清楚，對后期的生產射孔具有一定的指導意義。

[1] 冉啟全 ， 胡永樂 ， 任寶生. 火成巖巖性識別方法及其應用研究--以大港棗園油田棗35塊火成巖油藏為例[J].中國海上油氣:工程 , 2005 , 17 (1) :25-30.

[2] 諸 奇.礦物巖石學[M].北京：石油工業出版社，1980：135-136.

[3] 大港油田科技叢書編委會.棗園高凝高粘中低滲斷塊油田開發[M].北京：石油工業出版社，1999：39.

2017-07-03

左 毅(1974—)，高級工程師，1997年畢業于中國地質大學(北京)地球物理復合專業，現從事油田地震解釋、地質建模工作。

P588.1;P618.130.2

A

1008-021X(2017)18-0142-145

(本文文獻格式左毅,王湘君,王延奇，等.棗園地區火成巖發育特征分析及期次劃分[J].山東化工，2017，46(18)：142-145.)