風(fēng)化火山期次界面識別及控藏作用——以西準噶爾地區(qū)為例

袁述武，趙孟洋，周棟華，楊正兵，何乃祥

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風(fēng)化火山期次界面識別及控藏作用——以西準噶爾地區(qū)為例

袁述武1，趙孟洋1，周棟華1，楊正兵1，何乃祥2

（1.中國石油新疆油田分公司采油二廠，新疆克拉瑪依 834000；2.克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆克拉瑪依 834000）

西準噶爾地區(qū)風(fēng)化火山期次界面分為兩類，Ⅰ類界面自然伽馬值高、電阻率值低、密度值低；Ⅱ類界面自然伽馬值高、電阻率值高、密度值低。界面發(fā)育在火山機構(gòu)的分界線上，地震剖面上具有超覆、強反射的特征。風(fēng)化火山期次界面為流體的運移通道，流體對界面兩側(cè)的巖石產(chǎn)生強烈的風(fēng)化作用，使界面附近巖石內(nèi)部產(chǎn)生微裂縫、溶蝕孔洞，最終使風(fēng)化火山期次界面區(qū)域成為油氣成藏的優(yōu)勢區(qū)域。

西準噶爾；風(fēng)化殼；火山期次；成藏作用

目前，學(xué)術(shù)界研究風(fēng)化火山期次界面主要集中在火山期次和風(fēng)化殼的單項研究上，對風(fēng)化后的火山期次界面研究相對較少。火山期次界面相關(guān)研究有：火山活動強弱交替發(fā)展的周期性變化過程[1–2]，以巖系、旋回、韻律、期次作為火山地層劃分單位[3]，對陸相火山巖區(qū)火山地層單位的確定與劃分[4]。在盆地火山巖的相關(guān)研究中，期次指一個噴發(fā)中心一次相對集中的火山活動，在物質(zhì)成分、噴發(fā)方式及噴發(fā)強度的規(guī)律性變化過程中形成的一套相序上具有成因聯(lián)系的火山巖組合，這些組合之間的界面稱為火山期次界面。本次研究的風(fēng)化火山期次界面是指受到后期風(fēng)化作用影響的火山期次界面。

風(fēng)化火山期次界面的識別包括火山巖期次界面劃分和風(fēng)化標志的識別，地質(zhì)上主要包括地質(zhì)界面風(fēng)化殼、沉積夾層、火山碎屑夾層和火山灰夾層。西準噶爾地區(qū)石炭系火山巖主要發(fā)育在準噶爾盆地西北緣沖斷帶附近，是準噶爾盆地西部的一個二級隆起單元，其東以紅車斷裂與沙灣凹陷西部斜坡區(qū)分界，東北以紅山嘴東側(cè)斷裂與中央隆起帶的中拐為鄰，南以扎依勒山斷裂與中央坳陷分界，西北以達爾布特深大斷裂為邊界。

1 風(fēng)化火山期次界面的分類

風(fēng)化火山期次界面是兩次火山噴溢間隔界面，西準噶爾地區(qū)石炭系火山巖經(jīng)過了較長地質(zhì)歷史演化，期次界面往往經(jīng)歷了后期的風(fēng)化侵蝕，在界面上下的火山巖（熔巖為主）表面往往有風(fēng)化剝蝕面，成分、顏色差異明顯，一般不難辨認。風(fēng)化殼松散易碎，鉆井取心不易獲得，但可通過測井曲線特征識別。風(fēng)化殼成分和厚度因地而異，主要與原巖巖性、氣候和風(fēng)化作用的時間相關(guān)。通常情況下，在一定時限內(nèi)，除去剝蝕作用的影響，經(jīng)歷的風(fēng)化時間越長，風(fēng)化殼的厚度越大。野外露頭揭示及盆內(nèi)鉆井識別的風(fēng)化殼厚度范圍為幾十厘米至幾十米不等。

石炭系火山巖形成時間持續(xù)達10 Ma，而每一期火山機構(gòu)建造時間可能相對較短，但后期改造時間較長。因此，在一定區(qū)域范圍內(nèi)，石炭系火山噴發(fā)間歇期也接受來自遠（異）源噴發(fā)產(chǎn)生的火山灰沉積，夾層為火山灰的風(fēng)化火山期次界面，定義為Ⅰ類界面。火山巖頂部通常存在風(fēng)化殼和沉積夾層等間斷界面，將火山巖中存在沉積夾層的風(fēng)化火山期次界面定義為Ⅱ類界面，這些標志層都可作為期次的劃分界面。

1.1 火山灰類風(fēng)化期次界面

如圖1揭示的風(fēng)化期次界面厚度1.5~3.0 m，界面夾層由火山灰充填；界面下部風(fēng)化殼厚度為1.0~2.0 m，界面上部風(fēng)化殼厚度為0.5~1.5 m；其下為安山巖，其上為安山玄武巖，先后由兩個不同期次的火山噴發(fā)所形成，上下兩期次均存在明顯風(fēng)化現(xiàn)象。石炭系沉積結(jié)束后，火山期次界面作為風(fēng)化淋漓作用的通道強烈影響了界面上下的火山巖的風(fēng)化，使界面上下巖性顏色發(fā)生明顯變化，微觀上產(chǎn)生大量的溶蝕孔和微裂縫，可以作為很好的儲層，同時，風(fēng)化火山期次界面下部火山巖受風(fēng)化作用更強，溶蝕孔和微裂縫也更發(fā)育。

1.2 火山沉積類風(fēng)化期次界面

野外露頭和鉆井巖心觀察過程中，常見大套火山巖段之間夾有薄層沉積巖，其厚度通常為幾厘米到幾米，最大可達幾十米，大多數(shù)情況下發(fā)育火山沉積巖類，也可發(fā)育純沉積巖。它們在成巖方式上基本一致，主要為壓實固結(jié)，在研究中習(xí)慣將其統(tǒng)稱為沉積夾層。

如圖2所示，在長井段連續(xù)取心的火山巖巖心上，可以觀察到火山巖層與沉積夾層的接觸界面。其上為安山巖，其下為流紋巖，上部風(fēng)化安山巖50 cm，下部風(fēng)化流紋巖80 cm，下部風(fēng)化殼厚度大于上部。

圖1 西準噶爾地區(qū)白楊河剖面石炭系火山巖風(fēng)化期次界面

圖2 西準噶爾鉆井連續(xù)取心照片

2 利用測井資料識別風(fēng)化火山期次界面

石油地質(zhì)研究中，測井方法被廣泛用于識別鉆井火山巖巖性、巖相[5–7]。利用測井曲線特征可以較好地對全井段火山巖巖性和巖相進行識別，進一步可以結(jié)合風(fēng)化殼基本特征對風(fēng)化火山期次界面進行識別。

西準噶爾地區(qū)石炭系火山巖巖性、巖相測井識別一般運用識別靈敏度較高的4條曲線，即自然伽馬、深側(cè)向電阻率、補償密度和聲波時差。本文主要選取其中相關(guān)程度較低的三組曲線組合，即自然伽馬、深側(cè)向電阻率和補償密度。電阻率曲線與巖石結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，對于區(qū)分熔巖與碎屑巖的效果較好；密度曲線主要反映巖石致密程度和孔縫特征及充填情況。通常情況下，一套相同巖石組合的測井曲線變化相對穩(wěn)定，在測井曲線出現(xiàn)顯著變化的地方可以劃定出期次的邊界。Ⅰ類界面的凝灰?guī)r夾層顯示特征為高伽馬、高電阻率、高密度，夾層上下存在明顯的風(fēng)化殼（圖3a）。Ⅱ類界面的沉積夾層顯示特征為高伽馬、低電阻率、低密度，夾層上下存在明顯風(fēng)化殼（圖3b）。

圖3 風(fēng)化火山期次界面測井分類特征

西準噶爾地區(qū)石炭系經(jīng)常可以觀察到火山巖層與火山灰夾層的Ⅰ類界面。如圖4揭示的4 230.0~4 235.5 m為火山灰夾層，其上為風(fēng)化殼（角礫熔巖），其下為英安巖風(fēng)化殼，上部風(fēng)化4.0 m，下部風(fēng)化7.0 m，下部風(fēng)化殼厚度大于上部。

圖5揭示的4 241.0~4244.0 m火山巖層與沉積夾層的接觸界面為Ⅱ類界面，其上為風(fēng)化殼（流紋質(zhì)），其下為安山巖風(fēng)化殼，上部風(fēng)化3.0 m，下部風(fēng)化10.0 m，下部風(fēng)化殼厚度大于上部。氣測顯示可見，風(fēng)化期次界面附近含油性最好。

需要特別提醒的是，進行鉆井風(fēng)化火山期次界面的測井識別，需根據(jù)研究區(qū)的實際情況，綜合利用巖心巖屑資料，具體分析總結(jié)本區(qū)已知火山巖段的巖性、巖相及其測井響應(yīng)特征。此外，必須充分考慮流體充填、元素富集、風(fēng)化蝕變等各種因素的影響；還需進行火山機構(gòu)的分析及相鄰井間巖性、巖相的對比分析，以便提高識別的準確度和精度。

圖4 西準噶爾Ⅰ類風(fēng)化火山期次界面測井特征

圖5 西準噶爾Ⅱ類界面測錄井綜合顯示

3 利用地震資料識別風(fēng)化火山期次界面

隨著地震資料精度的不斷提高，地震資料已經(jīng)運用于井間巖性、巖相對比和旋回的詳細劃分，不同的火山巖相具有不同的地震反射特征[8]。利用地震資料劃分風(fēng)化火山期次，也就是在地震剖面上圈定出不同火山期次噴發(fā)的火山巖所組成的火山機構(gòu)。尋找原則是：在西準噶爾地區(qū)沖斷帶附近，在火山巖剖面上尋找石炭系內(nèi)部頂層具有丘狀、穹隆狀或透鏡狀反射特征的區(qū)域，以此為中心向兩側(cè)追蹤終止在地質(zhì)體頂部同相軸的下超點，由此確定的界線就是該期火山巖風(fēng)化火山期次界面。當(dāng)兩個火山機構(gòu)的遠端疊置時，可能找不到下超點，將最薄處認為是火山邊界所在地。據(jù)此方法在過X206–X217–X201井剖面上可識別出一條風(fēng)化火山期次界面（圖6）。

4 風(fēng)化火山期次界面的成藏控制作用

風(fēng)化火山期次界面在油氣成藏中的作用類似于風(fēng)化殼，主要控制油氣運移和優(yōu)質(zhì)儲層的發(fā)育[9–10]，露頭和取心發(fā)現(xiàn)，風(fēng)化火山期次界面兩側(cè)巖性會發(fā)生強烈的風(fēng)化作用，界面附近的氣測值往往呈高幅異常，說明界面在地質(zhì)歷史時期作為流體運移的通道，同時，通道內(nèi)的流體對界面上下的巖石會產(chǎn)生強烈的風(fēng)化作用，使界面附近巖石內(nèi)部產(chǎn)生微裂縫和溶蝕孔洞且彼此連通。因此，風(fēng)化火山期次界面區(qū)域是油氣成藏的優(yōu)勢區(qū)域。

圖6 西準噶爾風(fēng)化火山期次界面地震識別

5 結(jié)論

（1）西準噶爾地區(qū)風(fēng)化火山期次界面分為兩類，Ⅰ類界面是火山灰類風(fēng)化期次界面，Ⅱ類界面是火山沉積類風(fēng)化期次界面。Ⅰ類界面具有高自然伽馬、高電阻率和高密度的特征；Ⅱ類界面具有高自然伽馬，低電阻率和低密度的特征；兩類界面均具有以夾層為中心的上下巖層被風(fēng)化的特征。地震上，風(fēng)化期次界面發(fā)育在火山機構(gòu)的分界線上，地震波具有超覆、強反射的基本特征。

（2）界面在地質(zhì)歷史時期的第一特征是作為流體的運移通道，其次，通道內(nèi)的流體對界面上下的巖石會產(chǎn)生強烈的風(fēng)化作用，使界面附近巖石內(nèi)部產(chǎn)生微裂縫和溶蝕孔洞且彼此溝通，最終使風(fēng)化火山期次界面區(qū)域成為油氣成藏的優(yōu)勢區(qū)。

[1] 侯連華，鄒才能，劉磊，等．新疆北部石炭系火山巖風(fēng)化殼油氣地質(zhì)條件[J]，石油學(xué)報，2012，33（4）：533–540．

[2] 地球科學(xué)大辭典編委會．地球科學(xué)大辭典：基礎(chǔ)科學(xué)卷[M]．北京：地質(zhì)出版社，2006：992．

[3] 區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)地質(zhì)司．火山巖地區(qū)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查方法指南[M]．北京：地質(zhì)出版社，1987：303．

[4] 謝家瑩．試論陸相火山巖區(qū)火山地層單位與劃分[J]．火山地質(zhì)與礦產(chǎn)，1996，17（3/4）：85–93．

[5] 姚衛(wèi)江，黨玉芳，張順存，等．準噶爾盆地西北緣紅車斷裂帶石炭系成藏控制因素淺析[J]．天然氣地球科學(xué)，2010，21（6）：17–23．

[6] 董雪梅，查明，蔣宜勤，等．新疆北部石炭系火山巖儲層特征、演化及成因模式[J]．西安石油大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，28（4）：8–6．

[7] 陳建文，魏斌，李長山，等．火山巖巖性的測井識別[J]．地學(xué)前緣，2000，7（4）：458–462．

[8] 唐華風(fēng)，王璞珺，姜傳金，等．松遼盆地火山巖相地震特征及其與控陷斷裂的關(guān)系[J]．吉林大學(xué)學(xué)報（地球科學(xué)版），2007，37（1）：73–78．

[9] 侯連華，王京紅，鄒才能，等．火山巖風(fēng)化體儲層控制因素研究——以三塘湖盆地石炭系卡拉崗組為例[J]．地質(zhì)學(xué)報，2011，85（4）：557–566．

[10] 宋明水，趙樂強，吳春文，等．準噶爾盆地車排子地區(qū)石炭系頂部風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)及其控藏作用[J]．石油與天然氣地質(zhì)，2016，37（3）：13–21．

Interface identification of weathering volcanic period and reservoir forming control: a case study in the area of western Junggar

YUAN Shuwu1, ZHAO Mengyang1, ZHOU Donghua1, YANG Zhengbing1, HE Naixiang2

(1. No.2 Oil Production Plant of Xinjiang Oilfield Company, PetroChina, Xinjiang, Karamay 834000, China; 2. Karamay Vocational & Technical College, Karamay, Xinjiang 834000, China)

The weathering volcanic sub-interfaces in the area of western Junggar can be divided into two types. Type I interface in well logging has the characteristics of high GR, low resistance and low volume density, while type II interface has the characteristics of high GR, high resistance and high-volume density. By seismic method, the basic feature of the interface is developed on the boundary line of the volcano mechanism, which has the basic characteristics of overlying and strong reflection. The main reservoir formation of the weathering volcanic interface is the migration channel of oil and gas, and the fluid in the interface has a good transformation effect on the upper and lower volcanic rocks of the interface, which will produce micro-cracks and corrosion holes in the rock internal near the interface. Finally, the sub-interface area of weathering volcanic period becomes the dominant area for hydrocarbon accumulation.

western Junggar; weathering crust; volcanic period; reservoir formation

1673–8217（2019）02–0032–05

TE112.222

A

2018–07–09

袁述武，高級工程師， 1972年生，1996年7月 畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東），現(xiàn)從事油藏綜合研究工作。

編輯：蒲洪果