辽河油田东部凹陷中段火山岩油气藏成藏特征

李 辉，李 媛，谢 伟

（1.延长油田股份有限公司永宁采油厂，陕西志丹 717500；2.中国石油大学（华东）地球科学与技术学院）

辽河油田东部凹陷中段火山岩油气藏成藏特征

李 辉1，李 媛1，谢 伟2

（1.延长油田股份有限公司永宁采油厂，陕西志丹 717500；2.中国石油大学（华东）地球科学与技术学院）

在对辽河油田东部凹陷油源条件、储层条件、盖层条件、运移条件、圈闭条件及储盖组合等油气藏成藏条件系统分析的基础上，建立了该地区火山岩油气藏的成藏模式。认为火山岩形成早、临近油源、火山活动时间短及断裂活动强是火山岩油气藏形成的独特条件。研究区火山岩油气藏成藏模式主要有以垂向运移为主、侧向运移为辅的中央断裂背斜带的构造—岩性油气藏模式和以侧向运移为主、垂向运移为辅的驾掌寺断层以东的岩性油气藏模式。

辽河油田；东部凹陷；火山岩油气藏；成藏模式；断裂活动

早在19世纪末20世纪初，日本、古巴、阿根廷、美国和前苏联等先后发现了火山岩油气藏，特别是在缺少规模沉积盆地的日本，火山岩油气藏成为日本的主力油气藏［1-3］。目前，火山岩油气藏作为一种重要的隐蔽岩性油气藏，日益受到国内外的重视。随着科学技术的发展和石油工业的发展，国内外火山岩油气藏的勘探开发日益增多。近年来，我国的大庆油田、胜利油田、辽河油田和克拉玛依油田在玄武岩、粗面岩和辉绿岩等火山岩中钻获高产油气流，国内掀起了火山岩隐蔽油气藏研究和勘探开发的热潮［4-14］。

辽河油田东部凹陷新生代火山岩十分发育，近年来，随着辽河油田东部凹陷中段火山岩勘探上的重大突破，相继在黄沙坨地区和欧利坨子地区发现了高产的火山岩油气藏［15-17］，对东部凹陷的火山岩油气成藏有了新的认识，认识到沙三段火山岩处于生油岩中，油源供给充足，如果存在储集性能较好的有利火山岩体，就有可能成藏。本文在对辽河油田东部凹陷中段火山岩油气藏成藏条件详细分析研究的基础上建立了该地区火山岩油气藏成藏模式，这对东部凹陷火山岩油气藏的勘探具有指导作用。

1 区域地质概况

研究区位于东部凹陷的中段（图1）。东部凹陷位于辽河坳陷的东部，恰是郯庐断裂带通过的部位，处于环渤海湾拉分盆地的东北部，经历了新生代早期的伸展构造运动和后期的走滑拉分作用，形成了复杂的构造格局。

1.1 研究区构造特征

研究区西界以二界沟断层为界，东界以营口—佟二堡断层为界，驾掌寺断层贯穿研究区中部。研究区及邻区的构造格局从西向东依次为：中央凸起、新开-董家岗斜坡带、中央断裂背斜构造带（黄于热断裂背斜构造带）、三界泡潜山披覆构造带、驾掌寺洼陷和东部凸起。

研究区范围内，新开-董家岗斜坡带与热西洼陷和中央断裂背斜构造带之间为二界沟断层，中央断裂背斜构造带与驾东斜坡之间为驾掌寺断层。中央断裂背斜构造带从北向南依次为热河台背斜、于楼背斜和黄金带背斜。在驾掌寺断层以东，界西断层以西为三界泡潜山披覆构造带，以腾鳌断层为界，其以南为驾掌寺洼陷，以北的部分也称驾东斜坡带。驾掌寺洼陷东侧的营口—佟二堡断裂带为研究区的东界，其以东为东部凸起。

1.2 研究区地层特征

研究区自下而上发育古生界、中生界、古近系房身泡组、沙河街组、东营组、新近系馆陶组、明化镇组及第四系平原组。其中古近系沙河街组、东营组为本区的主要含油气层系。在中生界、古近系房身泡组和明化镇组中也获得了工业油气流。本区的火山岩油气藏主要位于沙三段。

2 火山岩油气藏成藏条件

2.1 油源条件

火山岩油气藏形成的前提是该火山岩必须要邻近良好的生油凹陷［9］。本区的火山岩与烃源岩关系密切，主要体现在：该区火山岩分布在生油洼陷的附近和围斜部位，火山岩距油源近；该区火山岩以火山岩位于生油岩系之上、火山岩位于生油气岩之中、火山岩在生油岩之下三种方式与生油岩伴生。由于本区的火山岩常常与烃源岩相伴生，所以油气来源十分充分，位于或被生油岩包围的火山岩存在成藏的最大可能性，这主要因为：①生油凹陷由于远离物源区，砂岩储层往往不发育，而生出的油是现实存在的，那么油气肯定要找空间储存，而火山岩的存在则弥补了缺少砂岩储集层的缺陷。②生油岩由于生烃往往产生异常压力，这使油气进入火山岩成为可能。③生油岩有机质成熟阶段，地层进入晚成岩阶段，与火山岩互邻的暗色泥岩产生的大量有机酸性水沿层间或断裂—裂缝渗透进入到火山岩体中，发生了深部腐蚀作用，产生溶解孔洞和溶蚀缝。④火山岩储层不如砂岩储层连通性那么好，因此只有邻近油源才能较好地吸收油气进入，这也说明火山岩油气藏一般范围不是很大。

图1 研究区构造位置

2.2 储层条件

火山熔岩一般发育气孔，尤其后来又经构造运动和溶蚀作用，大量的构造缝连接气孔和溶孔，并可作为部分储集空间，溶蚀的孔、洞、缝增大了储集空间，形成良好的运聚状态。对于粗面岩类来讲，其原生孔隙不发育，后期的构造和溶蚀作用形成的次生孔隙显得更为重要［17-19］。

火山岩裂缝的主要发育期与重要成油期在时代上相近，是火山岩裂缝含油的有利条件。本区的火山岩裂缝和气孔被方解石和沸石的充填程度较高，也可以认为沸石的充填主要是岩浆后期热液的产物，它主要分布在气孔之中。而方解石的充填主要是地下含钙水溶液长期作用的结果，它主要分布在气孔之中，对于后者，是一个比较漫长的充填过程。如果裂缝形成过程或形成以后很快就有油、气占据这些空洞，则而后的充填物就不易占满这个位置。如在热河台构造，沙一时期的断裂作用，造成沙三期的火山岩发育裂缝，裂缝的形成期与成油期是相近的，因而热河台构造的火山岩裂缝中含油比较普遍。

本区的火山岩储层主要分布在沙三段和沙一段。沙三段的火山岩是本区的主要储层，以粗面岩和辉绿岩为主，其次，沙一段火山岩也是重要储层，以辉绿岩为主。

本区的玄武岩斑晶为斜长石，半自形-自形板状、或长板状，双晶发育，基质为隐晶质间隐结构或间粒结构，即柱状斜长石杂乱分布，暗色矿物辉石呈粒状或短柱状充填其间。基质含量60%左右，基性斜长石无色、长柱状、或板状，有的发育聚片双晶。玄武岩发育构造裂缝，裂缝的孔隙率为5%左右，连通了玄武岩的气孔，提高了火山岩的储集性。

粗面岩从岩心观察总体上颜色比玄武岩要浅一些，呈浅灰色、灰色、灰绿色和深灰色，块状构造，少数有气孔构造。岩石具有斑状结构，基质为粗面结构。裂缝发育，提高了原气孔的连通性，提高了粗面岩的储集性。

辉绿岩是基性侵入岩，抗风化和抗蚀变能力差，因此，极易发生风化蚀变现象，因此，可以形成较好的储集空间，成为较好的储层。

火山岩储层的储集性主要受岩性、岩相控制，同时也与构造作用有关。

（1）粗面岩储层：本区的沙三段粗面岩储层主要分布在热河台、于楼、界13井区等地区，储集空间类型有浸染状微细气孔、气孔、溶蚀孔、溶蚀缝、解理缝及构造缝，以微细孔、溶蚀孔、缝、构造缝为主。在粗面岩顶部构造裂隙发育，常被风化淋滤，溶孔发育，因此粗面岩含油层一般分布在粗面岩的顶部或上部。平面上受岩体的相带和构造位置高低的控制，在构造高部位和岩体的顶部，其储集性能好。

从岩石物性测试结果分析，粗面岩物性较差，不如玄武岩的物性。但粗面岩在构造裂缝发育的条件下，可以成为较好的储层。界13井的粗面岩岩性段的裂缝密度为0.99，热104井粗面岩段的构造裂缝密度为2.60，裂缝密度很好，改善了粗面岩原来较差的物性，因此，具有较高裂缝密度的粗面岩可以成为较好的储层。

（2）辉绿岩储层：辉绿岩储集空间主要为宏观构造缝和溶蚀孔洞，多分布在岩体的顶部底部和围岩的接触变质带处。如驾26井辉绿岩岩心的孔洞中充填褐色原油，局部见干沥青成份，测井解释见裂缝，岩心的构造裂缝统计，也有较高的裂缝密度值0.68，后期试油为低产，证明具有一定的储集性能。

本区的火山岩裂缝比较发育，大多数均被矿物充填，剩下的裂隙空间是比较小的。本区处于逆冲断层系，经历了多期构造运动，构造裂隙非常发育。它们的连通性比较好，一方面，能极大地提高储层渗透率；另一方面，能够促进地下流体活动，致使次生孔隙大量生成从而为油气聚集提供了有利空间。

2.3 盖层条件

本区的盖层主要为泥岩和火山岩，其次是油页岩和泥岩的混合盖层。其中泥岩盖层在本区不同层位均有分布，是本区的主要盖层；火山岩盖层在本区中部和北部以沙一段和沙三段为主，在南部以东营组为主的明显规律。

按盖层在横向上的连续性、稳定性划分，有区域盖层和局部盖层两种。本区仅沙三段下部存在广泛的区域盖层，而沙三上段至东营组局部盖层极为发育。沙三上部和沙一段主要为泥岩局部盖层，东营组除泥岩局部盖层外，还有泥岩与玄武岩组成或由玄武岩构成的局部盖层。

本区火山岩均具有较强的封盖能力。其特征为，岩性致密、坚硬、成层分布，直接或间接覆盖在储集层之上，形成较好的盖层，或与其它岩性（泥岩类）一起形成混合盖层。本区南部的东营组玄武岩为层状分布于砂岩气藏之上，形成了较好的直接性盖层。黄金带和于楼地区发育的沙一段火山岩也是很好的盖层。热河台地区沙三段上的玄武岩位于沙三段中的粗面岩储层之上，岩性致密与上覆泥岩联合形成较好的盖层，直接覆盖在的粗面岩油气藏之上。

本区致密的火山岩可以作为盖层，其岩性有玄武岩、辉绿岩、粗面岩和玄武岩等，封盖性能好。火山岩做盖层分直接盖层（火山岩直接覆盖在下部砂岩或火山岩储层上）和间接盖层（火山岩与砂泥岩等共同成为下部油气藏的上覆盖层）。火山岩做盖层多为裂缝、原生孔隙不发育的致密岩层，压汞曲线显示进汞量低，排驱压力大，中值半径小，明显的细歪度的特征。

2.4 运移条件

中央断裂背斜构造是火山岩成藏主要场所，其原因是由于构造运动的诱导，本区断裂十分发育。从而构成畅通的油气运移通道网络，特别是本区主要受三条大断裂（二界沟断层、驾掌寺断层和营口-佟二堡断层）的挟持，使本区构造相对破碎，同时大断裂又沟通了其深部源岩的联系，这些断层成为重要的油气运移通道，断层将火山岩和生油洼陷联系在一起，因此该区火山岩油气藏较为发育。

断裂在油气运移过程中起到很大的作用，主要是晚期断裂对油气运移作用较大，一般控盆断裂控制了油气藏的区域分布，而次级断层与主断裂的交汇处常发育火山岩体，并有利于油气运移。例如：驾东逆冲断裂带将驾掌寺生油洼陷的油源运移到驾掌寺地区和三界泡地区，从而为火山岩油气成藏创造了有利条件。

2.5 圈闭条件和储盖组合

本区火山岩十分发育，火山岩厚度大，分布广泛，火山岩上下均有较发育较厚的暗色泥岩，其上泥岩为良好盖层，其下泥岩为良好生油层，火山岩又是良好的储层，形成了良好的生储盖组合。

3 火山岩油气藏成藏模式

本区火山岩油气成藏为岩性油气藏和构造-岩性油气藏（图2）。于楼-热河台断裂背斜构造东、西两侧被驾掌寺、二界沟大断层所夹持，内部以背斜构造为背景，多期活动的次级断裂对其产生复杂化作用，形成背斜、断块、断鼻圈闭。由于圈闭规模较大、油气源充足，形成油气富集带，其成藏模式是下伏烃源岩产生的油气主要以断层为通道垂向运移至沙三上段的粗面岩储层内，上部以泥岩和玄武岩为盖层，形成火山岩构造-岩性油气藏。

图2 东部凹陷中段火山岩油气藏成藏模式

在驾掌寺断层东侧，整体为一个西倾的单斜构造，只在驾掌寺断层和驾东断裂带发育一些断层，相对来说，构造比较简单。本区火山岩主要以沙三段的侵入相辉绿岩为主要特点，这些辉绿岩的晶间溶孔发育，成为良好的储层，这些辉绿岩距驾掌寺生油洼陷很近，油气侧向运移到辉绿岩体内，形成火山岩岩性油气藏。

4 结论

（1）火山岩油气藏形成也和其它油气藏形成一样，必须具备生、储、盖、圈等基本条件，并且要求其有机的配合。但作为一种非常规含油地质体，火山岩油气藏的形成对其自身有着更加严格的要求，即早形成，近油源、强改造、短期活动。

（2）研究区火山岩油气藏主要有以垂向运移为主、侧向运移为辅的中央断裂背斜带的构造—岩性油气藏模式和以侧向运移为主、垂向运移为辅的驾掌寺断层以东的岩性油气藏模式。

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Based on systemic analysis of essential factors of hydrocarbon accumulation such as source rock，reservoir，cap rock，hydrocarbon migration，trap and reservoir-seal relationship in Eastern sag，the accumulation models of volcanic rock reservoir of this area was established.It shows that volcanic rock has the characteristics of being formed early，adjacent to source rock，short time of volcanic activity and strong faulting activities，which are special conditions for hydrocarbon accumulation of volcanic rock reservoir.Two main hydrocarbon accumulation models of volcanic rock reservoir in the study area are structural-lithologic reservoir model and lithologic reservoir model.The former is located in the anticlinal zone of median fault belt and dominantly characterized by vertical migration，the later is in the east of Jiazhangsi Fault and dominantly characterized by lateral migration.

05 Hydrocarbon accumulation characteristics of volcanic rock reservoir in middle segment of Eastern sag of Liaohe oilfield

Li Hui et al（Yongning Oil Production Plant of Yanchang Oilfield Corporation Ltd.，Zhidan，Shaanxi，717500）

Liaohe oilfield；Eastern sag；volcanic rock reservoir；hydrocarbon accumulation model；faulting activity

TE112.33

A

2011-03-23；改回日期：2011-05-08

李辉，1984年生，2008年毕业于西安石油大学资源勘查工程，目前从事油田工程开发工作。

吴官生