辽河油田桃园-大平房地区火山岩储层特征研究

孙 巍 张天君

(长江大学工程技术学院，湖北 荆州 434020) (青海油田公司涩北作业公司，青海 海西 817000)

辽河油田桃园-大平房地区火山岩储层特征研究

孙 巍 张天君

(长江大学工程技术学院，湖北 荆州 434020) (青海油田公司涩北作业公司，青海 海西 817000)

对辽河油田桃园-大平房地区火山岩储层特征进行了研究。研究了该区火山岩岩石学特征和储层物性，分析了影响火山岩储集层孔隙发育的因素，探讨了研究区火山岩岩相类型，并对火山岩储层进行了综合评价。辽河油田桃园-大平房地区沙三段储层除碎屑岩外，还广泛分布着大量的火山岩岩体，分布面积约为55km2，厚度100～200m，岩性以玄武岩、安山岩为主；储集空间可以分为原生、次生2类和7种基本成因类型，其中主要类型为溶蚀孔-缝型；成岩作用及构造运动为影响火山岩储集层孔隙发育的因素；火山岩岩相可以划分为爆发相、溢流相、火山沉积相3类，其中溢流相为主要的储集带。

储层；火山岩；储集空间；成岩作用；岩相

辽河盆地位于辽宁省中南部的下辽河平原，是在古隆起背景上发育起来的新生代大陆裂谷盆地，属渤海裂谷系的北部分支。它由1个凸起(中央凸起)，3个凹陷(东部、西部与大民屯)和2个斜坡(东部与西部)构成。桃园-大平房地区位于辽河坳陷东部凹陷，南起大37井，北至桃28井，西至二界沟断裂带，东至营口-佟二堡断裂带，面积约300km2。下面，笔者对辽河油田桃园-大平房地区火山岩储层特征进行了研究。

1 火山岩岩石学特征

研究区沙三段除碎屑岩以外，还广泛分布着大量的火山岩岩体，岩性以玄武岩、安山岩为主，伴随部分粗面岩、凝灰岩、火山碎屑岩等。

1)玄武岩 岩心呈黑、灰黑、绿黑等色，主要发育杏仁构造、气孔构造，块状构造少见，裂缝发育。具斑状结构、细粒结构，镜下基质具间粒结构、间隐结构、间粒-间隐结构。斑晶主要为基性斜长石。基质为暗色矿物与基性斜长石。

2)安山岩 岩心呈灰红色、浅灰色，发育气孔构造、晶洞构造，杏仁构造较少见，裂缝较发育。结构与玄武岩类似，同具斑状结构，斑晶为斜长石、碱性长石。基质具交织结构。

3)粗面岩 粗面岩在该区发育较少，岩心呈浅灰色、灰色、灰绿色，块状构造，未见明显气孔构造、杏仁构造，裂缝不发育。具粗面结构，斑晶主要为碱性长石，包括透长石、歪长石等。

2 火山岩储层物性

由于火山岩成岩作用的特殊性(侵入与喷发的结晶与冷凝)，除火山碎屑岩外，其他火山岩所发育的晶间、晶内、收缩洞穴、粒间及气孔等原生孔隙具有分散性，之间不能构成网络，难以形成储渗空间。只有在构造作用、风化作用、热液作用和冷凝作用等外部因素的影响下，火山岩体内才可形成各种孔隙和裂隙，孔、缝、洞交织在一起则可构成油气的储集空间[1]。原生储集空间指熔浆喷出地表和冷却结晶的过程中产生的一些气孔和孔洞，包括气孔、晶(砾)间孔、冷凝收缩裂缝等；次生储集空间包括各种次生溶蚀孔、构造裂缝、风化裂缝、解理裂缝等(见表1)。构造裂缝往往是微裂缝，或被后期次生矿物充填后残留的部分微裂缝。当充填的程度不均一时，再经溶蚀作用，可成为有效的储集空间。风化缝隙往往被后期次生矿物充填或半充填，其储集意义不大[2-3]。总的来说，桃园-大平房地区火山喷发岩储集层最重要的孔隙类型是溶蚀孔-缝型。

表1 桃园-大平房地区沙三段火山岩孔隙类型与特征统计表

3 影响火山岩储集层孔隙发育的因素

富含挥发分的岩浆喷溢流出地表冷凝后可形成含大量原生气孔的火山岩，但这些原生孔隙往往互不连通，没有渗透性，不能成为有效储层。但经过构造运动、成岩作用等一系列地质作用的影响，火山岩储集空间经过形成、发展、堵塞、再形成等一系列不同阶段的演化，使之能够成为有利的储集空间[4-8]。

1)成岩作用的影响 影响火山岩储集层孔隙形成和保存的成岩作用主要有以下3种：①气体膨胀作用对火山岩储集层孔隙的影响。不同岩性的火山岩在成岩时气体膨胀作用的强度是不一样的，气体膨胀作用越强，所形成的火山岩的孔隙性就越好。超基性岩浆SiO2含量最低，因此粘稠度较低，受气体膨胀作用最为强烈，容易形成大量气孔，而酸性岩浆SiO2含量最高，岩浆浓稠度较高，所以不容易被气体膨胀作用影响，膨胀系数低，气孔数量较少。②溶蚀作用对火山岩储集层孔隙的影响。桃园-大平房地区沙三段火山岩主要以玄武岩和安山岩为主，两者杏仁构造均较发育，而玄武岩中还发育大量的次生裂缝为碳酸盐、绿泥石、粘土等物质所填充，而这些孔缝填充物在早期破裂、早期溶蚀和晚期地层中酸性水的溶解下，形成了大量的晶间溶孔和粒内溶孔，是火山岩储集层的主要储运空间。③压实作用对火山岩储集层孔隙的影响。火山岩骨架较其他岩石坚硬，抗压实能力也较其他岩石强，因此火山岩在埋藏过程中受机械压实作用的影响较其他岩石小，使得火山岩的孔隙不易被破坏，比其他岩石更容易保存下来。在一定的深度范围内，埋藏越深，由于构造力作用，火山岩骨架破裂越易发育裂缝，使孔隙连通性变好，而沙三段碎屑岩却相反，埋藏越深，其孔隙连通性越差。

2)构造作用的影响 构造运动使得致密的火山岩产生成组、成带分布的规则或不规则的裂缝(破裂面)，其特点是火山岩越致密脆性越强，构造裂缝越容易形成和保存，也越规则。研究区内火山岩主要为中生代白垩纪火山喷发的产物，在遭受火山口附近强烈的爆发作用、燕山晚期强烈的构造运动等诸多因素的影响下，形成了区内的断裂和后期裂缝。

4 火山岩岩相

工区内的火山岩岩相类型主要可以分为爆发相、溢流相、火山沉积相[9]，其他相次之。

图1 桃园-大平房地区沙三段火山岩等厚图

1)爆发相 具有爆发相的火山岩粒(砾)间孔、气孔等原生孔隙较发育，另一方面爆发相带往往位于古构造高部位，是油气运移的指向部位，加之爆发相往往也是风化淋滤及次生溶蚀孔、缝发育的部位，因此可形成良好的油气储集体。研究区红22井沙三段分布着厚度约500m的火山碎屑岩(图1)，其中夹杂薄层的泥岩及粉砂质泥岩，但过渡到桃6井，火山岩的厚度仅为100m左右，且岩性已经由火山碎屑岩变为了玄武岩。由此说明该工区爆发相的相带较窄，岩体规模较小，岩相变化较快，因此难以形成大规模的火山岩储集体，不是有利的储集相带。

2)溢流相 溢流相原生气孔等储集空间较发育，特别是溢流相中位于火山斜坡过渡相带位置，恰好位于油气运移的有利位置，可形成多种油气藏。研究区桃6井、桃14井、桃22井、大28井、大43井、大46井火山岩主要以玄武岩、安山岩为主，厚度虽然只有100～200m左右，但分布范围广，桃园-大平房地区沙三段火山岩面积就达46km2，所以该区具溢流相火山岩可以视为该区的优良储集相带。

3)火山沉积相 发育在熔岩相的外缘，火山爆发物空落在水体中，与陆源碎屑物混杂堆积，或由于重力流作用与陆源碎屑物混杂堆积，形成岩石含有一定数量的泥质，在遭受压实作用时，原生孔隙易遭到破坏。同时，泥质的大量存在也不利于形成次生孔隙，属于不利的油气储集相带。

5 火山岩储层综合评价

研究区沙三段火山岩储层是以溢流相产出玄武岩、安山岩、粗面岩及具有喷发相的火山碎屑岩为主要岩石类型，伴有少量的凝灰岩、粗安岩等。火山岩在喷发时残留了大量的原生孔缝，但多被后期充填形成杏仁构造，故孔缝之间难以连通。但在后期构造应力的作用下火山岩体会发育大的断层，沿断层伴生大量构造裂缝。在有机酸的溶蚀作用下，可以产生大量的溶蚀缝，这些裂缝可以成为油气的渗流通道。同时在火山岩与围岩接触带的地方，受后生作用改造易形成破碎带，形成有利运移通道。因此该区火山岩的有利储集空间主要以大量发育的次生溶蚀孔缝为主。而部分未遭受蚀变的火山岩由于原生孔缝系统不发育，岩石结构致密，具有良好的封盖作用，同时也为深部遭受破坏而运移上来的油气提供了二次成藏的条件。桃园-大平房地区沙三段火山岩分布面积约为55km2，储层厚度100～200m。分布广、厚度大，且次生孔隙发育等诸多因素决定了该区火山岩是良好的储集体，很有利于油气的储存形成油气藏。

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[2]何琰,伍友佳,吴念胜.火山岩油气藏研究[J].大庆石油地质与开发,1999,18(4):6-14.

[3]罗静兰,邵红梅,张成立.火山岩油气藏研究方法与勘探技术综述[J].石油学报,2003,24(1):31-38.

[4]邹才能,赵文智,贾承造.中国沉积盆地火山岩油气藏形成与分布[J].石油勘探与开发,2008,35(3):257-271.

[5]杨双玲,刘万洙,于世泉.松辽盆地火山岩储层储集空间特征及其成因[J].吉林大学学报(地球科学版),2007,37(3):506-512.

[6]马乾,鄂俊杰,李文华.黄骅坳陷北堡地区深层火成岩储层评价[J].石油天然气地质,2000,21(4):337-340.

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[8]崔勇,栾瑞乐,赵澄林.辽河油田欧利坨子地区火山岩储集层特征及有利储集层预测[J].石油勘探开发,2000,27(5):47-49.

[9]张剑,谯晓容,曹云安.火山岩储集层岩性识别的研究及应用[J].中外能源,2006,11:46-51.

[编辑] 洪云飞

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.06.010

P618.13

A

1673-1409(2012)06-N031-03