歧口凹陷沙河街组火山岩成岩作用及对储集性能的控制

王乃军, 罗静兰, 刘华清, 李双文, 邵红梅, 郭永峰, 姚 军

1)西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室, 陕西西安 710069;2)西安石油大学油气资源学院, 陕西西安 710065;3)中国石油勘探开发研究院西北分院, 甘肃兰州 730022;4)大庆油田有限责任公司勘探开发研究院, 黑龙江大庆 163712

歧口凹陷沙河街组火山岩成岩作用及对储集性能的控制

王乃军1,2), 罗静兰1)*, 刘华清3), 李双文3), 邵红梅4), 郭永峰1), 姚 军3)

1)西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室, 陕西西安 710069;2)西安石油大学油气资源学院, 陕西西安 710065;3)中国石油勘探开发研究院西北分院, 甘肃兰州 730022;4)大庆油田有限责任公司勘探开发研究院, 黑龙江大庆 163712

根据岩心观察资料, 利用偏光显微镜、扫描电镜等对歧口凹陷沙河街组火山岩的成岩作用进行了详细地研究, 把成岩作用类型分为早期和晚期两个阶段、13种成岩作用类型。根据成岩作用阶段划分依据, 结合盆地埋藏-热演化史和烃类充注史等资料, 将歧口凹陷沙河街组火成岩成岩作用阶段划分为早期和晚期两个阶段。火成岩共发生了3期溶蚀作用、2期构造作用、2期油气充注作用, 以及绿泥石、硅质、碳酸盐等胶结作用。主要成岩序列为溶蚀作用I→构造作用I→栉壳状绿泥石→细纤维状绿泥石→硅质I→较粗纤维状绿泥石→烃类充注 I→硅质充填Ⅱ→亮晶方解石Ⅰ→构造作用Ⅱ→溶蚀作用Ⅱ→烃类充注Ⅱ→亮晶方解石Ⅱ→铁方解石→硅质充填Ⅲ→溶蚀作用Ⅲ。成岩作用对储集性能的控制具有改善和破坏的双重作用, 对储集性能具有改善作用的成岩作用类型有挥发分逸出作用、熔蚀作用、冷凝收缩作用、脱玻化作用、机械压实破裂作用、风化淋滤溶蚀作用、次生溶蚀作用。对储集性能具有破坏作用的成岩作用类型有熔结作用、充填作用、机械压实压溶作用、胶结作用。

成岩作用; 储集性能; 火山岩; 沙河街组; 歧口凹陷

国外火山岩油气勘探已有 100多年的历史,1887年, 美国加利福尼亚州的圣华金盆地发现了世界上第一个火山岩油气藏, 之后印度尼西亚、格鲁吉亚、日本、越南、墨西哥、委内瑞拉、俄罗斯等国相继发现了火山岩油气藏(Seemann et al., 1984;张子枢等, 1994; Galushkin et al., 1997)。我国的火山岩油气勘探始于20世纪70年代初, 1971年在渤海湾盆地黄骅坳陷 G3井沙三段钻遇玄武岩油层, 揭开了我国火山岩找油的序幕(张绍辉等, 2010)。近年来, 随着石油工业的发展和勘探技术的提高, 先后在渤海湾盆地、二连盆地、准噶尔盆地、塔里木盆地、松辽盆地、苏北盆地、四川盆地等地发现了火山岩油气储层(罗静兰等, 2003)。随着我国中、新生代含油气盆地中火山岩油气藏的不断发现及各油区勘探程度的进一步提高, 构造油气藏、碎屑岩油气藏的勘探开发难度和风险日益增大, 而火山岩油气藏作为油气勘探的一个重要领域, 越来越受到重视。

歧口凹陷新生界地层中火山岩分布广泛, 区内100多口井钻遇火山岩。但勘探至今, 歧口凹陷只发现了一些出油井点, 一直没有重大突破, 没有发现大规模的火山岩油气藏(张建龙等, 2007; 张永忠等,2008)。这主要是因为火山岩油气藏成藏条件复杂,特别是储层条件复杂。由于火山岩中存在大量的不稳定造岩矿物, 尤其在中、基性火山岩中。这些不稳定矿物自形成之后, 就不断发生各种物理和化学变化, 改变着储层条件。火山岩作为一类特殊的岩石, 在成岩作用方面与沉积岩存在一定差别。与沉积岩相比, 火山岩成岩作用研究相对薄弱。因此, 深入研究火山岩成岩作用及对储集性能的控制, 对指导火山岩油气勘探具有重要意义。

1 火山岩岩性与岩相特征

歧口凹陷位于渤海湾盆地黄骅坳陷中北部, 主要由歧口主凹和北塘、板桥、歧北、歧南等次凹陷组成, 是黄骅坳陷最大的生油凹陷, 油气资源丰富(见图1)(杜旭东等, 1999)。歧口凹陷新生界火山岩分布广泛, 主要分布在沙河街组、东营组、馆陶组, 明化镇组也有零星分布, 本次研究的目的层位为沙河街组。

1.1 火山岩岩性特征

图1 歧口凹陷构造区划图Fig. 1 Geological map of Qikou depression

图2 歧口凹陷沙河街组火山岩TAS分类图及SiO2-K2O图Fig. 2 Maps of TAS and SiO2-K2O of volcanic rocks in Shahejie Formation of Qikou depression

通过歧口凹陷40口井的岩心观察, 1800片普通薄片及铸体薄片显微镜下观察鉴定, 结合火成岩全岩化学分析(如图2), 认为歧口凹陷沙河街组火成岩表现为钙碱性和高钾钙碱性以及橄榄玄粗岩系列岩石共存, 但主要以碱性系列的基性岩为主, 部分为亚碱性系列基性岩类岩石, 岩石类型按成因可分为火山熔岩、火山碎屑熔岩、火山碎屑岩、沉积火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩、浅成侵入岩 6大类, 近20种岩石类型(王璞军等, 2008)。

歧口凹陷沙河街组火山岩以玄武质火山熔岩(如图 3a)占绝对优势, 其次是浅成侵入辉绿岩(如图3b), 沉积火山碎屑岩和火山碎屑沉积岩类也占有较大比例, 火山碎屑熔岩和火山碎屑岩类较少, 分布也较局限。沉积火山碎屑岩类以沉凝灰岩(如图 3c)和沉火山角砾凝灰岩为主, 少量沉火山角砾岩。火山碎屑沉积岩类以凝灰质含砾砂岩(如图 3d)和凝灰质砂岩为主, 火山碎屑熔岩类主要为玄武质火山角砾熔岩(如图 3f), 火山碎屑岩类主要为火山凝灰岩(如图3e)和玄武质火山角砾岩。

1.2 火山岩岩相特征

火山岩岩相指火山活动环境(包括喷发时的地貌特征、堆积时有无水体、距火山口远近及岩浆性质)及该环境下形成的火山产物特征总和。根据火山活动特点, 火山产物的产状、厚度、岩石类型与特征以及距火山口的远近和空间分布规律, 将歧口凹陷沙河街组火山岩及其相关岩石分布区划分为四个岩相带, 即火山爆发相、火山溢流相、火山沉积相、浅成侵入相。其中以火山溢流相为主, 其次为浅成侵入相, 少量火山爆发相和火山沉积相(如图 4)(谷俐等, 2000)。

2 成岩作用类型及特征

根据岩心观察资料, 利用偏光显微镜、扫描电镜等对歧口凹陷沙河街组火山的成岩作用进行了详细的研究, 最终把歧口凹陷沙河街组火山岩成岩作用类型分为早期和晚期两个阶段, 13种成岩作用类型(高有峰等, 2007; 雷海艳等, 2011; 邱隆伟等,2000)。

2.1 早期成岩作用阶段成岩作用类型及特征

早期成岩作用阶段主要为冷凝固结成岩作用和岩浆期后热液作用。冷凝固结成岩作用指由熔融的岩浆喷出地表或侵入地下直到冷凝固结成岩阶段,该阶段包括火山岩中挥发分逸出作用、高温低压下的熔结作用与熔蚀作用、冷凝固结成岩作用和脱玻化作用等。岩浆期后热液作用阶段主要包括岩浆期后热液沉淀充填作用和蚀变作用。

挥发分逸出作用: 是指岩浆中所含的水、二氧化碳、氟、氯等易挥发的组分从岩浆中逸出的作用。逸出的挥发分物质可使熔岩流表面形成气孔构造(如图 5a), 气孔是火山熔岩中数量最多, 最重要的原生孔隙。

熔蚀作用: 是指深部岩浆喷出地表, 压力突然降低, 温度瞬时升高, 从而使已经形成的斑晶遭到局部熔蚀。熔蚀作用使岩浆中斑晶呈残缺不全的港湾状和残晶状, 常见晶内熔孔。研究区玄武岩中斑晶普遍发育熔蚀构造(如图5b)。

熔结作用: 常发生在熔结火山碎屑岩中, 载有大量塑性玻屑、浆屑以及刚性碎屑的火山物质涌出火山口后形成沿山坡流动的火山灰流, 在平缓地带迅速堆积, 受热力和重荷的影响, 玻屑和浆屑被压扁拉长, 绕过刚性碎屑呈平行排列并彼此熔结。塑性碎屑与刚性碎屑间形成的“假流纹构造”是熔结作用发生的主要标志。BH9井4687 m井段的熔结玻屑凝灰岩是研究区熔结作用的典型代表(如图5c)。

冷凝收缩作用: 火山熔岩冷凝固结时随着岩石体积收缩, 可产生多种冷凝收缩缝。这些收缩缝的形成可增加储集空间, 提高岩石的储集性能, 有利于储层形成。研究区J21-23井1583.3 m井段玄武岩中可见早期形成的杏仁体收缩形成的收缩缝(如图5d)。

图3 歧口凹陷沙河街组火成岩岩性照片Fig. 3 Lithologic photographs of volcanic rocks in Shahejie Formation of Qikou depression

脱玻化作用: 是指火山岩中的火山玻璃随时间、温度和压力的变化, 逐渐转化为雏晶或微晶的作用。火山玻璃在成岩作用过程中可以转化为蒙脱石、蛋白石和沸石类矿物, 也可以脱玻化形成石英和长石类矿物。研究区X6井1790.3 m的沉积火山碎屑岩中的玻屑发生了强烈的脱玻化作用, 已转变为微晶石英和长石(如图5e)。

图4 歧口凹陷沙河街组火山岩岩相图Fig. 4 Facies map of volcanic rocks in Shahejie Formation of Qikou depression

岩浆期后热液沉淀充填作用: 是形成火山熔岩中杏仁体的主要原因, 在火山熔岩冷凝固结前, 热液活动普遍, 含有大量Fe2+、Mg2+、Si4+等离子的岩浆期后热液进入气孔等原生储集空间中, 随着温度的逐渐降低沉淀结晶, 形成自生绿泥石、石英、方解石、沸石等岩浆期后充填产物, 使孔隙有所减小。岩心观察可见火山岩中的部分气孔中或气孔壁上常常生长石英、方解石、绿泥石等矿物, 形成残余气孔或杏仁体(如图5f)。

岩浆期后热液蚀变作用: 指在流体(热流体或冷流体包括气体)作用下岩石发生矿物成分与结构的变化。蚀变作用是火山岩结构演化的不可分割的一部分, 可以伴随着熔浆喷出之后所发生的所有作用过程中(Moon, 1993)。区别热液蚀变矿物与埋藏成岩自生矿物有一定难度。但蚀变矿物往往是在交代原生矿物的基础上形成的, 因此, 保留原矿物的一部分残余或为原矿物的假象, 或充填在矿物的孔隙及晶洞中, 或熔岩的气孔中。

2.2 晚期成岩作用阶段成岩作用类型及特征

晚期成岩作用指火山岩固结成岩后与周围沉积岩一同进入盆地埋藏-成岩演化过程中所经历的各种物理的和化学的变化。歧口凹陷沙河街组火山岩受到淋滤、构造、热液以及地层水在不同时期的影响, 导致其晚期成岩作用阶段发育多种成岩作用类型, 主要包括机械压实压溶作用、充填作用、胶结作用、交代作用, 以及火山喷发间歇期与盆地抬升期火山岩位于地表和近地表遭受风化淋滤溶蚀作用。

机械压实压溶作用: 压实作用指火山碎屑物质在上覆地层压力下压实固结成岩之作用; 当上覆地层压力或构造应力超过孔隙水所能承受的静水压力时, 引起颗粒接触点处溶解之作用称为压溶作用。通过对歧口凹陷中新生代火山岩钻井岩心资料观察和岩石薄片鉴定发现, 压实作用对火山熔岩的影响并不明显, 主要发生在火山碎屑岩与火山碎屑沉积岩类中。机械压实作用使火山岩中的碎屑颗粒发生碎裂(如图5g)。

充填作用: 主要与岩浆期后与埋藏-成岩作用阶段发生的热液活动和地下水活动有关。充填作用在歧口凹陷沙河街组火山岩中较为常见, 主要表现为气孔充填、裂缝充填、粒间孔充填和溶蚀孔的再充填。充填作用分为多期, 充填矿物主要为火山岩埋藏阶段地层水沉淀、火山玻璃改造形成的石英、绿泥石、方解石、沸石类矿物等。不同期次的充填物可以是不同的矿物, 也可以是不同产状的同种矿物。如BH9井4605 m的杏仁玄武岩, 气孔分5期充填: 第一期为皮壳状绿泥石, 第二期为细纤维状绿泥石, 第三期为粗纤维状绿泥石, 第四期为硅质,第五期为方解石(如图5h)。

胶结作用: 指埋藏成岩期火成岩中由孔隙流体通过化学沉淀作用形成的各类胶结物, 如粘土矿物、硅质与次生石英加大、碳酸盐类、沸石类等。随着埋深的增大与地温的不断增高, CO2含量的增高使pH值持续降低, 自生绿泥石、高岭石、伊利石、粒状微晶石英大量形成。高岭石的稳定性逐渐变弱,在介质水中富K+和Al3+时转化为伊利石, 在富Mg2+和Al3+时, 则变为绿泥石(如图5i)。高岭石的地开石化、水云母脱水、绢云母化也主要发生在该阶段, 同时由于晚期高岭石大量存在和孔隙水中SiO2过饱和,造成一些它形石英、自形晶柱形石英大量析出。当古地温达到 100℃～130℃时, 则主要形成含铁碳酸盐与白云石、粒状与片状石英, 少量绿泥石和伊利石。

交代作用: 主要是由地层水与火山岩的水-岩作用产生的, 其作用类型有方解石、绿泥石交代原生颗粒及基质、方解石交代绿泥石充填物、浊沸石交代基质等。在歧口凹陷新生代火山岩中交代作用非常发育, 如K34井2140.2 m绿泥石交代辉石颗粒(如图 5j), T28-1井 2918 m绿泥石交代辉绿岩基质,J21-23井1612.97 m方解石交代气孔中充填的绿泥石等。

风化淋滤溶蚀作用: 是指在火山喷发间歇期、火山岩随盆地抬升至位于地表或近地表环境, 在大气降水的淋滤作用下, 火成岩中的易溶组分如长石斑晶或晶屑、火山凝灰基质等, 以及先期形成的方解石、沸石等充填物或胶结物遭受溶蚀形成次生溶蚀孔隙(如图5k)。

图5 歧口凹陷沙河街组火山岩成岩作用照片Fig. 5 Diageneic photographs of volcanic rocks in Shahejie Formation of Qikou depression

次生溶蚀作用: 火山岩次生溶蚀作用机理类似于砂岩中的溶蚀作用, 也是酸性水(有机酸和无机酸)溶解不稳定组分形成次生孔隙。研究区火成岩脆性较大, 容易在构造应力下产生裂隙, 为酸性溶液运移、溶蚀提供了通道。火山岩中气孔、收缩缝等原生孔缝发育, 当其与构造裂缝连通时, 也可以作为酸性溶液运移的通道, 并且扩大了溶蚀的空间。另外, 火山岩中含有较多的不稳定组分, 为溶蚀作用奠定了物质基础。研究区火山熔岩和火山碎屑岩中均见有大量溶蚀作用形成的次生孔隙, 主要表现在熔岩中斑晶的溶蚀、气孔裂缝中充填物的溶蚀、基质的溶蚀等(如图5l)。

3 成岩作用阶段划分

火山岩作为一类特殊的岩石, 其成岩演化与成岩作用阶段和碎屑岩存在一定差异。同时, 火山岩作为盆地充填过程中的产物, 和围岩具有相同的成岩演化环境。因此, 火山岩成岩阶段的划分可以借鉴碎屑岩。本次火成岩成岩阶段划分主要依据有镜质体反射率(Ro)、古地温、流体包裹体均一温度、火山岩的结构构造、自生矿物类型及产状、孔隙类型等。

根据划分依据, 结合盆地埋藏-热演化史和烃类充注史等资料, 将歧口凹陷沙河街组火成岩成岩作用阶段划分为早期成岩作用阶段和晚期成岩作用阶段。其中, 早期成岩作用阶段划分为冷却成岩亚阶段和岩浆期后热液作用亚阶段, 晚期成岩作用阶段指埋藏-成岩作用阶段, 划分为浅埋成岩作用亚阶段和风化剥蚀淋滤与深埋成岩亚阶段(如表 1)(戴亚权等, 2007; 李伟等, 2010; 刘成林等, 2008)。

总体上, 歧口凹陷火成岩发生了3期溶蚀作用、2期构造作用、2期油气充注作用, 以及绿泥石、硅质、碳酸盐等胶结作用。主要成岩序列为溶蚀作用I→构造作用 I→栉壳状绿泥石→细纤维状绿泥石→硅质I→较粗纤维状绿泥石→烃类充注I→硅质充填Ⅱ→亮晶方解石Ⅰ→构造作用Ⅱ→溶蚀作用Ⅱ→烃类充注Ⅱ→亮晶方解石Ⅱ→铁方解石(白云石)→硅质充填Ⅲ→溶蚀作用Ⅲ(如图6)。

3.1 冷却成岩亚阶段

指由熔融的岩浆喷出地表直至冷凝固结成岩阶段, 时间约为距今43～32.6 Ma之间, 沙河街组沉积期。该阶段处于盆地演化的第Ⅰ沉降期、第Ⅰ裂陷期。火山岩经历的主要成岩作用包括火山岩挥发分的逸出、熔结作用、熔蚀作用、冷凝结晶作用、脱玻化作用等。

3.2 岩浆期后热液作用亚阶段

时间约为距今38～32.6 Ma之间, 为沙一段与沙二段沉积期。该阶段处于盆地演化的第Ⅰ沉降期、第Ⅰ、Ⅱ裂陷期。火山岩成岩作用以各种热液蚀变交代作用、水化作用、杏仁体的充填与形成作用为主。

3.3 浅埋成岩亚阶段

时间约为距今32.6～28 Ma之间, 为东营组沉积期,埋深一般小于2000 m, 地温小于85℃, 可划分为A期和B期。该阶段处于盆地演化的第Ⅰ沉降期、第Ⅱ裂陷期, 有机质开始成熟并排烃, 处于第Ⅰ烃类充注期。火成岩经历的成岩作用主要包括机械压实压溶作用、渗滤蒙脱石、泥晶碳酸盐岩胶结物、弱石英加大与微晶硅质、栉壳状绿泥石等的形成。

3.4 风化剥蚀淋滤与深埋成岩亚阶段

时间约为距今28～2 Ma之间, 为东营组末至明化镇组沉积期, 埋藏深度大于 2000 m, 地温在85℃～220℃之间, 可划分为 A期、风化剥蚀淋滤作用期、B期、C期。该阶段经历了东营组末期的整体抬升剥蚀事件、第Ⅱ、Ⅲ沉积期、第Ⅱ裂陷期、盆地坳陷期、第Ⅱ烃类充注期。火山岩成岩作用类型主要包括风化剥蚀淋滤、充填作用、胶结作用、交代作用、溶蚀作用等。

表1 歧口凹陷沙河街组火山岩成岩作用阶段划分及其标志Table 1 Stages and markers of diagenesis of volcanic rocks in Shahejie Formation of Qikou depression

图6 歧口凹陷沙河街组火成岩埋藏-烃类充注-构造-成岩演化图Fig. 6 Map of burial-hydrocarbon filling-structure-diagenetic evolution of volcanic rocks in Shahejie Formation of Qikou depression

4 成岩作用对储集性能的控制

成岩作用对储集性能的控制主要表现在两个方面, 一是对储集性能有改善作用, 另一个是对储集性能有破坏作用(卢继平, 2009; 杨艳芳, 2011; 陈建林等, 2009)。

4.1 成岩作用对储集性能的改善

早期成岩作用阶段, 挥发分逸出, 在火山岩的上部和下部形成大量气孔(如图 5a), 这是火山岩非常重要的原生孔隙。熔蚀作用使斑晶遭到局部熔蚀,常可形成晶内熔蚀孔隙(如图 5b)。火山岩的冷凝收缩与破碎作用形成的收缩缝、破碎带不仅可以作为有效的储集空间(如图 5d), 更主要的是连通了各孔隙, 形成良好的孔缝组合, 极大地提高了火山岩的渗透率, 对储集性能起了改善作用。脱玻化作用与重结晶作用可以形成少量原生孔隙, 形成的孔隙主要为基质内微孔隙, 虽然孔径小, 但分布面积大,加之其与长石溶孔、构造裂缝结合在一起, 使孔隙间的连通性变好, 一般脱玻化孔发育的储层其物性较好。

晚期成岩作用阶段机械压实作用可以使火山岩中的碎屑颗粒发生破碎(如图 5g), 可有效地改善储层。长期暴露于地表的火山岩在风化带表生作用的影响下, 易发生破碎、溶蚀等作用, 形成裂缝、溶孔等储集空间(如图 5k)。歧口凹陷火成岩的实测孔隙度、渗透率与地层顶部古剥蚀不整合面之关系的对比发现, 火成岩的储集性能在一定程度上受古风化剥蚀不整合面的控制。沙河街组顶部与馆陶组顶部剥蚀深度0～200 m范围内的火成岩, 特别是辉绿岩与玄武岩的孔隙度与渗透率值明显高于远离风化剥蚀面的同类岩石(如图7)。次生溶蚀作用是火山岩储集性能改善的非常重要的因素, 溶蚀作用过程中斑晶、孔缝中充填物和基质等受到溶蚀, 可形成大量的次生孔隙(仲维维等, 2010; 周动力等, 2010)(如图5l)。

4.2 成岩作用对储集性能的破坏

早期成岩作用阶段, 熔结作用过程中, 玻屑和浆屑被压扁拉长, 呈平行排列, 具熔结结构(如图5c), 原生储集空间遭到破坏。热液蚀变作用可以改变火山岩的矿物成分与结构特点, 可使较大的原生储集空间变小, 同时降低火山岩的渗透率。晚期成岩作用阶段, 充填、胶结作用过程中, 自生绿泥石、硅质、碳酸盐等矿物在气孔、熔蚀孔、收缩缝、解理缝等原生储集空间中大量沉淀(如图 5h), 使一部分储集空间堵塞或变小, 原生孔隙大量变少, 降低了储层的储集性能。随着埋藏深度的增加, 在上覆地层压力的作用下, 机械压实压溶作用使火山碎屑颗粒排列紧密, 从而破坏了大量的原生孔隙。总体上, 储层的孔隙度随埋藏深度的增加而变小(如图 8)。

5 结论

1)歧口凹陷沙河街组火山岩成岩作用主要经历了早期成岩作用阶段和晚期成岩作用阶段。早期成岩作用阶段包括挥发分逸出作用、熔蚀作用、熔结作用、冷凝收缩作用、脱玻化作用、岩浆期后热液沉淀充填作用、岩浆期后热液蚀变作用。晚期成岩作用阶段包括机械压实压溶作用、充填作用、胶结作用、交代作用、风化淋滤溶蚀作用、次生溶蚀作用。

图7 歧口凹陷沙河街组火山岩储层物性与古风化剥蚀面的相关图Fig. 7 Diagram of weathering erosion surface and physical property of volcanic rocks in Shahejie Formation of Qikou depression

图8 歧口凹陷沙河街组火山岩孔隙度与深度关系图Fig. 8 Diagram of depth and porosity of volcanic rocks in Shahejie Formation of Qikou depression

2)歧口凹陷沙河街组火成岩成岩作用阶段划分为早期成岩作用阶段和晚期成岩作用阶段。火成岩发生了3期溶蚀作用、2期构造作用、2期油气充注作用, 以及绿泥石、硅质、碳酸盐等胶结作用。主要成岩序列为溶蚀作用I→构造作用I→栉壳状绿泥石→细纤维状绿泥石→硅质 I→较粗纤维状绿泥石→烃类充注 I→硅质充填Ⅱ→亮晶方解石Ⅰ→构造作用Ⅱ→溶蚀作用Ⅱ→烃类充注Ⅱ→亮晶方解石Ⅱ→铁方解石(白云石)→硅质充填Ⅲ→溶蚀作用Ⅲ。

3)成岩作用对储集性能的控制具有改善和破坏的双重性。对储集性能具有改善作用的成岩作用类型有挥发分逸出作用、熔蚀作用、冷凝收缩作用、脱玻化作用、机械压实破裂作用、风化淋滤溶蚀作用、次生溶蚀作用。对储集性能具有破坏作用的成岩作用类型有熔结作用、充填作用、机械压实压溶作用、胶结作用。

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Diagenesis of Volcanic Rocks in Shahejie Formation of Qikou Depression and Its Control over Reservoir Performance

WANG Nai-jun1,2), LUO Jing-lan1), LIU Hua-qing3), LI Shuang-wen3), SHAO Hong-mei4),GUO Yong-feng1), YAO Jun3)
1)State Key Laboratory of Continental Dynamics, Department of Geology, Northwest University, Xi'an, Shaanxi710069;2)School of Petroleum Resources, Xi’an Petroleum University, Xi’an, Shaanxi710065;3)Research Institute of Exploration and Development, Northwest Branch, Petrochina, Lanzhou, Gansu730022;4)Exploration and Development Research Institute, PetroChina Daqing Oil Field Company Limited,Daqing, Heilongjiang163712

Based on the micro-examination of core observation data by means of polarization microscope and scanning electron microscope, the authors systematically studied the diagenesis of Shahejie Formation vocalic rocks in Qikou depression, and divided the diagenesis system of volcanic rocks into early diagenetic phase and late diagenetic phase as well as thirteen diagenetic types. According to the evidence of diagenetic division stages in combination with the data of basin burial-thermal evolution history and hydrocarbon charging history, the early diagenetic stage and the late diagenetic stage were recognized in Shahejie Formation of Qikou depression. The diagenesis of volcanic rocks has undergone three stages of dissolution, two stages of tectonism, two stages of hydrocarbon charging and chlorite cementation, siliceous cementation and carbonate cementation. The main diagenetic sequences are dissolution I→structure movement I→pectinate texture chlorite→fine fibrous chlorite→silicic I→coarse fibrous chlorite→hydrocarbon charging→silicic fillingⅡ→sparry calcite Ⅰ→tectonism Ⅱ→dissolutionⅡ→hydrocarbon chargingⅡ→sparry calciteⅡ→ferrocalcite→silicic filling Ⅲ→dissolution Ⅲ.Studies indicate that diagenesis has played dual functions of improving and destroying on the reservoir physical property. The diageneses which are constructive to the reservoirs are mainly volatile and escaping action,dissolution, condensation and contraction, diversification, mechanical compaction, weathering-leaching dissolution, and corrosion. The diageneses which are destructive to the reservoirs are mainly clinkering action and filing action, mechanical compaction and pressure solution, and cementation.

diagenesis; reservoir performance; volcanic rocks; Shahejie Formation; Qikou depression

TE122.221; P588.14; P588.211

A

10.3975/cagsb.2012.03.10

本文由国家自然科学基金项目(编号: 40872083)、国家科技重大专项(编号: 2008ZX05001-003-004; 2011ZX05001-002-008)、中国石油天然气股份公司重大科技专项(编号: 2008-030504)和西安石油大学青年科技创新基金项目(编号: 2010QN006)联合资助。

2012-01-11; 改回日期: 2012-04-12。责任编辑: 张改侠。

王乃军, 男, 1980年生。博士研究生, 讲师。长期从事油气成藏、非常规油气藏研究。通讯地址: 710065, 陕西省西安市雁塔区电子二路18号西安石油大学油气资源学院。E-mail: 30765876@qq.com。

*通讯作者: 罗静兰, 女, 1957年生。教授。主要从事储层沉积学、火山岩油气藏岩性与岩相学、储层特征及成岩作用研究。E-mail:jlluo@nwu.edu.cn。