准噶尔盆地西北缘火山岩相及储层特征

邱子刚，周 阳，赵 蕾 高 阳，卢志远 （中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆 克拉玛依834000）

准噶尔盆地西北缘火山岩相及储层特征

邱子刚，周 阳，赵 蕾 高 阳，卢志远 （中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆 克拉玛依834000）

准噶尔盆地西北缘石炭系－二叠系发现了一批火山岩油藏，成为油田勘探开发中不可忽视的目的层之一。利用大量岩心分析、开发动态、钻井、测井、试油等资料，对火山岩相及储层特征进行了研究，结果表明准噶尔盆地西北缘火山活动严格受断裂控制，火山岩沿断裂两侧分布，火山岩岩性受火山喷发方式和火山岩相的控制。火山岩储层的形成经历了长期演化，是在构造、风化、蚀变作用等多种因素的影响下，形成的以多种成因孔隙和裂缝为储集空间的复杂储集层。

准噶尔盆地；火山岩相；储层特征；裂缝分布

准噶尔盆地西北缘冲断带是盆地内迄今为止勘探程度最高的主要含油气区。它呈NE向展布，长约300km，宽20～30km，属于薄壳推覆构造，是以晚石炭世、二叠纪至中侏罗世长期发育起来的，由一系列舌状滑脱体组合而成，隐伏在上侏罗统、白垩系之下。平面上断裂呈辫状分布，弧形延展，剖面上呈叠瓦状，推覆最大距离可达9～25km。主要断裂上下盘地层明显不同，上盘地层厚度薄，层位缺失多，下盘地层厚度大，层位全，断裂呈明显的同沉积性。该冲断带又可分为3个次级构造单元：克－夏断阶、红－车断阶、车排子凸起。西北缘冲断带的构造模式可分为4部分：推覆体主部，由上石炭统－下二叠统的火山岩、变质岩组成，多形成裂缝性基底油藏；前缘断块，由二叠系、三叠系－侏罗系砂岩、砾岩、泥岩、火山岩组成，多形成断块油藏；下盘掩伏断褶带，由二叠系、三叠系－侏罗系砾、砂、泥岩组成，多形成断裂遮挡的单斜或背斜岩性－构造油藏；上盘超覆尖灭带，由三叠系－侏罗系、白垩系砂、泥岩组成，多形成浅层稠油地层超覆油藏。

我国在不少盆地都陆续发现了一批火成岩、变质岩储集层油气田［1～4］，如准噶尔、渤海湾、二连、四川、江汉等盆地。因此，研究该类火山岩相及储层特征，对这类油藏的勘探开发就显得十分重要。

1 火山岩主要类型及特征

区内主要为玄武岩、玄武质角砾熔岩，其次为安山岩和火山碎屑岩，流纹岩、粗面岩、石英斑岩等岩石仅在局部地区分布。

1.1 熔岩类

1）玄武岩深灰色、灰黑色为主，气孔 （或杏仁）构造，一般为斑状结构，基质为间粒结构、间隐结构、玻晶结构。岩石主要成分为斜长石、辉石、磁铁矿组成，具有绿泥石化、沸石化、方解石化。玄武岩中普遍含有角砾、形成角砾熔岩，角砾与熔岩因结晶程度、颜色、气孔含量不同，表现出差异性。二者成分基本相同。

2）安山岩颜色为深灰 （图1（a））、棕红色、块状，气孔、杏仁构造。镜下岩石为斑状结构，基质一般为玻晶交织结构、微晶结构。斑晶为斜长石和辉石，基质由玻璃质、长石、辉石、磁铁矿组成，岩石多具有绿泥石化、绢云母化。

图1 准噶尔盆地西北缘石炭系火山岩岩心照片

3）流纹岩呈浅灰色，流纹构造。岩石为斑状结构，基质为玻璃质结构、隐晶质结构。斑晶为透长石、石英，基质主要为玻璃质。

4）粗面岩岩石具斑状结构、粗面结构，斑晶为正长石，基质为针状、束状碱性长石和玻璃质。

1.2 火山碎屑岩类

主要为玄武质火山角砾岩、安山质凝灰角砾岩、流纹质熔结凝灰岩、晶屑玻屑凝灰岩。火山角砾岩成分单一，角砾形态各异，大小不一，以刚性碎屑为主，压紧胶结。凝灰岩种类较多 （图1（b）），成分复杂，除上述外，还有玻屑凝灰岩、岩屑凝灰岩等岩石类型。

1.3 次火山岩类和脉岩

次火山岩主要代表岩性是辉绿岩，呈黑绿色，斑状结构，有较大的自形斜长石斑晶，具典型的辉绿结构。脉岩有石英斑岩、石英闪长斑岩，均呈浅灰色、灰白色，细晶结构，石英、长石呈他形粒状。二类岩石呈薄层状产于火山岩或沉积岩中。

2 火山岩相特征

火山堆积方式与沉积作用有明显不同，火山产物分布受火山喷发方式、喷发强度、岩浆性质等因素影响。克－乌逆掩断裂带上盘石炭系火山岩岩性变化反映出火山活动由强→弱→平息这样一个完整过程。早期火山活动表现为溢流作用与爆发作用交替进行，形成安山岩、玄武岩和安山质角砾岩、岩屑晶屑凝灰岩和玄武质火山角砾岩组合。分布在克拉玛依油田三区、七区和九区的前缘断块中，属裂隙式喷发。一区与上述各区有所不同，火山活动以溢流作用为主，形成玄武岩、玄武质角砾熔岩、火山角砾岩，属中心式火山喷发。中期的火山作用明显减弱，属孤立的中心式喷发，以溢流作用为主，形成玄武岩、安山岩和少量的火山角砾岩。分布于九区中部古54井—古55井一带。晚期火山作用明显减弱，仅在局部地区出现薄层玄武岩和侵出岩体及沉凝灰岩。

断裂下盘佳木河下亚组为溢流作用形成的一套玄武岩、玄武质角砾熔岩，分布在五区靠断裂附近，属中心式火山喷发。佳木河上亚组表现出火山活动为溢流作用与爆发作用交替进行。爆发作用形成流纹质火山角砾凝灰岩、熔结凝灰岩、玄武质火山角砾岩，溢流作用则形成流纹岩、玄武岩和粗面岩，分布于八区。

综上可以看出，准噶尔盆地火山活动严格受断裂控制，火山岩沿断裂两侧分布。随着与断裂距离的增大，火山岩逐渐为沉积岩所代替。火山岩岩性受火山喷发方式和火山岩相的控制。在平面上围绕着火山口，不同的火山岩相带的组合呈环带状分布。纵向上，早期的火山活动表现为溢流与爆发方式交替进行，形成安山岩、玄武岩和安山角砾岩，岩屑、晶屑凝灰岩和玄武质火山角砾岩组合；中期的火山活动明显减弱，属孤立的中心式喷发，以溢流方式为主，形成玄武岩、安山岩和少量的火山角砾岩；晚期的火山活动进一步减弱，仅在局部地区形成薄层的玄武岩、安山岩及凝灰岩。

火山岩相划分主要考虑火山地质作用本身的特点，根据火山喷发类型、火山物质搬运方式和定位环境，将火山岩相划分为爆发相、溢流相、火山通道相、次火山相和喷发－沉积相5种基本岩相。并根据火山产物的性质及其在火山机构中所处的部位划分出近火山口相带、过渡相带和远火山口相带 （图2）。

图2 一区石炭系火山岩机构图

3 火山岩储层特征

火山岩体主要由基性、中性和酸性火山岩组成，主要岩性分为熔岩、火山角砾岩和凝灰岩3种类型。熔岩类有玄武岩、安山岩、流纹岩、英安岩、石英斑岩；火山角砾岩类有熔结角砾岩、熔结集块岩、凝灰角砾岩等；凝灰岩类有玄武质凝灰岩、安山质凝灰岩、含角砾凝灰岩等。各类岩石的物性参数见表1。

表1 岩石物性参数表

火山岩储层的形成经历了长期演化，是在构造、风化、蚀变作用等多种因素的影响下，形成的以多种成因孔隙和裂缝为储集空间的复杂储集层。无论在宏观分布，还是在微观结构上，都具有很强的非均质性，其主要特点是：总体上为一套孔喉细小、中低容量、低至特低渗透性、非均质极强的储集层；基岩致密，成岩后生作用使基质中的原生孔隙和原生缝均被次生矿物所充填，几乎无任何孔隙性。在裂缝发育的火山岩体内，储层类型以裂缝孔隙为主，储集空间多为溶蚀孔、晶间孔、残留孔、缝中缝等次生孔隙，且与裂缝有关，是一种非典型的双重介质型储集层。

准噶尔盆地已发现火山岩油藏主要分布于克－乌逆掩断裂带内，克－乌断裂带为一兼具压扭性的巨型推覆构造，由多次构造运动叠加而成。在多期构造应力作用下，石炭系 （C）－二叠系 （P）火山岩发育了多期裂缝，形成高产的裂缝性储集层。西北缘推覆构造带内裂缝发育强度由强至弱依次为：前缘断块带、推覆体主部、前麓体主部、前麓断褶带、下盘掩伏带 （见表2、图3）。

图3 克—乌断裂带构造及断裂带裂缝分布模式示意图

裂缝成因类型，主要有岩浆冷却时的收缩缝，风化缝以及后期的构造缝。裂缝产状多样，高、中、低倾角皆有，总体上以中、高角度 （＞60°）为主。高角度的裂缝多为宽大平直的构造缝，低角度的裂缝多为风化缝，以微裂缝为主。裂缝方向多变，主要表现在平面上不同部位的裂缝方向受应力条件的变化而变化；纵向上，因不同时期的应力方向不同，造成构造缝在不同深度上方向多变。裂缝多期产生，相互切割形成裂缝网络。裂缝充填程度高，充填系数达0.8以上。充填物按自生矿物的序列分为早期的绿泥石充填，中期的沸石充填和晚期的方解石充填。裂缝密度变化大，分布范围为10～500条/m，裂缝密度对岩石的储渗能力影响很大。

表2 不同构造带裂缝发育特征统计表

根据火山岩储层的成因规律和储集空间结构特征的因果关系，将火山岩储层归纳为5种类型：

1）断层碎屑带储集层 由于断裂活动，在断裂带内，岩体破碎形成了各种粒级的构造岩。断层角砾岩、碎裂岩孔隙及裂缝发育，具有良好的储集性，这类储层多分布于断裂活动强烈的前缘断块带。如克拉玛依油田七区佳木河组火山岩油藏。

2）裂缝密集带储集层 由多期规模不等、走向各异的裂缝带相互切割，组合到一起，岩石基本保持原有的结构，该类储集体的渗透性、连通性好，常呈一定方向展布，多分布在断裂活动强烈的基岩断块带。如石西油田石炭系火山岩油藏。

3）气孔状中基性溶岩储集层 岩体内部气孔十分发育，原生孔隙保存较好或充填程度低，形成高孔、中渗的孔隙性储层，这类储层多分布于火山口附近。如克拉玛依油田一区石炭系火山岩油藏。

4）复合型储集层 这类储层裂缝和基质孔隙不发育，储集层内部储渗性能差，主要受裂缝控制，在空间上的分布规律差。如车排子油田车30井区石炭系火山岩油藏。

5）酸性凝灰岩储集层 属酸性火山岩过渡带中爆发相产物，多为流纹质凝灰岩，裂缝不发育，但基质的溶孔十分发育，形成高孔、低渗储集层。这类储层受岩性控制，只在局部地区有分布。

4 结 论

1）准噶尔盆地西北缘火山岩主要为玄武岩、玄武质角砾熔岩，其次为安山岩和火山碎屑岩，流纹岩、粗面岩、石英斑岩等岩石仅在局部地区分布。

2）准噶尔盆地西北缘火山岩由基性、中性和酸性火山岩组成，以基性、中性火山岩为主。火山岩具有多期多旋回喷发的特点，爆发作用与溢流作用交替进行，火山岩体展布受区域性构造断裂控制。

3）根据火山喷发类型、火山物质搬运方式和定位环境，火山岩相划分为爆发相、溢流相、次火山岩相、火山通道相、喷发－沉积相等5种基本类型。对于中－基性火山岩，由火山口向外依次划分为近火山口相带、过渡相带、远火山口相带。

4）准噶尔盆地火山岩储层类型有裂缝－孔隙型、孔隙型两种。以裂缝－孔隙型储层为主，裂缝为油气渗流的主要通道，次生孔隙构成了油气储集的主要空间。火山岩储集层模式分为：断层破碎带储集层、裂缝密集带储集层、气孔状中基性熔岩储集层、复合型储集层和酸性凝灰岩储集层5种类型。

［1］袁士义，宋新明，冉启全.裂缝性油藏开发技术 ［M］.北京：石油工业出版社，2004.

［2］匡立春，吕焕通，齐雪峰.准噶尔盆地岩性油气藏勘探成果和方向 ［J］.石油勘探与开发，2005，32（6）：32～37.

［3］赵白.准噶尔盆地的基底性质 ［J］.新疆石油地质，1992，13 （2）：95～99.

［4］王璞珺，陈树民，刘万洙，等.松辽盆地火山岩相与火山岩储层的关系 ［J］.石油与天然气地质，2003，24（1）：18～27.

Volcanic－rock Facies and Reservoir Characteristics in the Northwest of Junggar Basin

QIU Zi－gang，ZHOU Yang，ZHAO Lei，GAO Yang，LU Zhi－yuan（First Author's Address：Research Institude of Petroleum Exploration and Development，Xinjiang Oilfield Company，PetroChina，Karamay834000，Xingjiang，China）

A number of volcanic－rock reservoirs were found in the Carboniferous－Permian system in the northwestern margin of Junggar Basin，they were one of the targets and assignable strata for oilfield exploration and development.By using a large number of data of core analysis，dynamic development data，well drilling，well logging and oil test data，the volcanic－rock facies and reservoir characteristics were studied.The results show that the volcanic activity is strictly controlled by faults in the northwest of Junggar Basin，volcanic rocks are distributed along the both sides of the faults and the lithology of volcanic rocks is controlled by the modes of volcanic eruption and volcanic facies.The formation of volcanic－rock reservoir has experienced a long－term evolution.Influenced by structure，weathering and erosion，the complex reservoirs with pores and cracks of the various causes of reservoir space are formed.

Junggar Basin；volcanic－rock facies；reservoir characteristics；fracture distribution

TE122.222

A

1000－9752（2012）08－0034－05

2012－03－02

邱子刚 （1967－），男，1988年大学毕业，硕士，高级工程师，现主要从事石油与天然气工程方面的研究工作。

［编辑］ 宋换新