二连盆地白垩系火山岩储层特征及有利储层预测

朱 超，高先志，杨德相，季汉成，崔俊峰

(1.中油杭州地质研究院，浙江 杭州 310023;2.中国石油大学(北京)，北京 102249;3.中油华北油田分公司，河北 任丘 062550)

引 言

随着国内外火成岩油气藏的陆续发现，火山岩储层作为1种特殊的油气储层类型越来越受重视［1－7］。火山岩油气藏的储层岩性类型多样，非均质性严重，含油性错综复杂，为火山岩储层研究带来了很大困难［8－12］。洪浩尔舒特凹陷位于内蒙古自治区锡林郭勒盟西乌旗西南，构造上属于二连盆地乌尼特坳陷，早白垩世断陷期火山活动较强，致使下白垩统阿尔善组发育以安山岩为主的火山岩。通过对二连盆地洪浩尔舒特凹陷白垩系火山岩储层的研究，确定该区火山岩储集层特征和有利储集层的分布，为下一步勘探提供重要依据。

1 火山岩储层特征

1.1 岩性岩相特征

洪浩尔舒特凹陷火山岩岩性类型较少，熔岩主要为安山岩，火山碎屑岩以凝灰岩为主，另有少量火山角砾岩。经岩心观察和薄片鉴定，识别出洪浩尔舒特凹陷发育的火山岩主要岩相类型为爆发相、喷溢相和喷发沉积相，而次火山岩相、侵出相和火山通道相钻井尚未钻遇。爆发相可以形成于火山作用的不同阶段，但以早期和喷发高潮时最为发育，岩性多为具有火山角砾结构或凝灰结构的火山碎屑岩。火山碎屑岩常见于阿尔善组下段，火山口相和近火山口相以粒度较粗的火山角砾岩为主，远离火山喷发中心则以细粒的凝灰岩和沉凝灰岩为主。喷溢相形成于火山喷发旋回的中期，以熔浆形式从火山口喷溢而出，研究区喷溢相又可细分为上部亚相、中部亚相和下部亚相，不同亚相对应的储集性能有一定差异，上部亚相和下部亚相储层物性好，中部亚相物性较差。喷发沉积相可以出现在火山活动的各个时期，主要为火山岩穹隆间的碎屑沉积体。火山口相包括侵出相、次火山岩相和火山通道相，均位于火山口附近，统称为火山口相。

1.2 储集空间类型

火山岩本身不具备生油条件，只能形成次生或伴生油气藏，其储集空间的形成受多种因素的影响和控制，与砂岩明显不同［13－14］。由于火山岩成岩作用的特殊性，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，不能构成网络，难以形成储渗空间。只有在构造、风化、热液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缝，孔、缝、洞交织在一起则可以构成油气的储集空间。按照孔、缝形成机制，可将火山岩孔隙类型分为原生和次生2大类。

1.2.1 原生储集空间

熔浆喷出地表和冷却结晶的过程是1个很复杂的物理—化学过程，涉及热量的散失、挥发气体的大量逸出、与下伏地层突然接触时会产生气流。由于上述因素的存在，火山岩在成岩过程中易产生气孔和孔洞，特别是中、基性熔岩类。岩浆冷凝与凝缩过程中会形成裂缝和晶间孔隙(图1a～d)。

图1 洪浩尔舒特凹陷火山岩镜下照片

1.2.2 次生储集空间

火山岩次生孔隙的研究着重于火山岩自身的变化、所经受的蚀变作用程度以及后来的热水溶液自由对流或受迫对流时对次生孔隙的形成所产生的积极作用。

火山活动使火山物质发生多次间歇性喷发，又经受后期热液和热汽等多种因素的蚀变，致使先期形成的火山岩的成分、结构、构造经受一定改造，加之地质时期中进一步的构造运动，造成地层水渗流作用，从而使岩石矿物发生溶解和水解，被溶解的物质部分被带走，并在原部位形成溶蚀孔隙，使原生孔隙结构发生变化(图1e～h)。次生储集空间往往是叠加在原生储集空间之上，大大改善了火山岩储层的物性，使火山岩储集空间类型复杂化，总的变化过程是使次生孔隙在风化剥蚀带和破碎带发育更加完善。

1.2.3 裂缝

火山岩受构造应力作用后也可产生一些微裂缝，或被后期次生矿物充填后残留的部分微裂缝(图1i～l)。当充填的程度不均一时，再经溶蚀作用，使孔隙进一步加大，所增大的部分往往是有效的储集空间。

1.3 储集空间影响因素

火山岩储集空间发育的影响因素较多，研究认为，其主要因素有3大类:火山岩岩相、成岩后期的构造活动、成岩作用。

1.3.1 岩相对火山岩储层的影响

在洪浩尔舒特凹陷中，岩相成为火山岩储层发育的最主要影响因素，具体表现如下:①不同岩相带火山岩的岩石类型不同，相应的储集空间类型存在较大差异(表1);②不同火山岩相带的储集物性存在差异，以区内阿尔善组下段喷溢相和爆发相物性数据为例，喷溢相的平均孔隙度为11.92%，平均渗透率为4.29×10－3μm2，而爆发相的平均孔隙度为 9.02%、平均渗透率为 3.29×10－3μm2。凹陷内共有7口井在火山岩中获得工业油气流，产层均是喷溢相安山岩，进一步证明了火山岩相对火山岩储层的重要性，凹陷内喷溢相储层物性好于爆发相，主要是由于爆发相粒间孔发育程度较低，原生孔隙不发育。

表1 爆发相和喷溢相的主要储集空间类型

1.3.2 构造活动对火山岩储层的影响

强烈的构造运动使得致密火山岩产生了裂缝，使孤立的原生气孔得以连通，同时还增大了火山岩的储集空间(图1i，k)，使火山岩的储集性变好。多次的构造运动导致了裂缝的多期性，常常可以见到早期裂缝被晚期裂缝所切割。火山岩裂缝的多期性，为油气的运移及储集提供了良好的条件。另外，断裂是深部酸性流体上升的通道，而酸性流体可以对储层进行改造，形成溶蚀孔隙。因此，断裂在一定程度上也促进了溶蚀作用的进行。

1.3.3 成岩作用对火山岩储层的影响

火山岩在成岩过程中经历多种成岩作用，不同成岩作用对储层影响不同。

(1)冷却成岩作用。冷却成岩作用主要是针对安山岩而言。伴随岩浆的冷却，矿物结晶析出;挥发分逸出或集结成气泡，冷却后形成气孔构造;岩浆冷凝收缩，形成收缩缝。因此，安山岩经过冷却成岩作用，形成各类原生孔和成岩收缩缝，冷却成岩作用决定了储层原生孔隙的发育程度。通过岩心观察，发现部分井段安山岩中原生气孔十分发育，在有裂缝连通及未被充填的条件下即可形成良好的储层。

(2)风化淋滤(溶蚀)作用对火山岩储集空间的影响。在风化侵蚀带，岩石坚固性变差，易粉碎。火山岩时代越老，经受的后生作用和构造破坏作用次数越多，孔隙和裂缝就越发育，储集性能就越好。火山岩在后生作用下，孔隙发育程度与淋滤作用密切相关，淋滤作用不但可以使岩石破碎，也可以使岩石的化学成分发生显著变化，如发生矿物的溶解、氧化、水化和碳酸盐化等。溶蚀作用可以使岩石中的易溶物质被带走，使岩石内孔隙增大，削弱岩石的坚固性，增强岩石的渗透性，如洪38井1 345.2 m处的气孔杏仁安山岩，由于充填的碳酸盐岩被溶解，使得原生孔隙增大，储集性能变好(图1e～h)。

(3)充填作用对火山岩储集性的影响。发生在火山岩中的充填作用对火山岩的储集性具有极大的破坏，充填在气孔中的自生矿物可以部分充填孔隙，也可以全部堵塞孔隙，因此大大地降低了储层的储集性能。充填在裂缝中的矿物具有更大的破坏性，不但占据部分孔隙空间，更重要的是大大地降低了储层的渗透性。根据镜下观察发现，大多数样品中被矿物充填的孔隙要比剩余的孔隙多。矿物充填还具有分期性，即所填充的矿物可能是一次填充的，也可能是多次填充的结果。

2 火山岩有利储层预测

地震反演是进行储层预测的有效方法，针对火山岩储层非均质较强、常规声波曲线反演对模型依赖性较大的特点，采用深、浅双侧向电阻率(RLLD、RLLS)参数反演来实现火山岩储层物性的预测。图2是研究区阿尔善组下段过洪25井—洪54井的储层参数反演剖面，火山岩段其储层发育区的值域范围为0.3～1.0，非储层区的值域范围为0.0～0.3;图中红、黄色部分为最有利的储层发育，值域范围为0.6～1.0，绿色部分是相对较差储层发育区，值域范围为0.3～0.6。图3是提取的火山岩段的储层参数反演平面，从图3上可以看出有利储层区和非储层区的界线较为明显，而且与钻井资料吻合较好，如洪28、洪42和洪54等井，在安山岩顶部试油均获得工业流油，预测精度较高。

根据地震反演的有利储层预测结果，再结合储集空间影响因素以及钻井资料的标定，较精细地划分出了洪浩尔舒特凹陷中洼槽阿尔善组下段火山岩有利储层的分布情况(图4)，划分出了3类区域，分别为较确切的有效储层分布区、可能的有效储层分布区以及可能的无效储层。经分析认为，火山岩储层受NE向达林东断裂和乌兰诺尔断裂的控制明显，在2大断裂的南侧地区，火山岩有效储层发育;在洪42井附近，由于受巴尔鼻状构造的影响，次级断层发育，因此，由次级断裂引起的储层裂缝和孔隙也很发育，储层物性较好。

图2 过洪25—洪54井的储层参数反演剖面

图3 阿尔善组下段火山岩储层参数反演平面(R=︱RLLD－RLLS︱/RLLD)

图4 洪浩尔舒特凹陷中洼槽阿尔善组下段有效储层分布

火山岩有效储层的分布除受断层控制外，还与火山机构、火山岩相带等因素有关。因此，在评价火山岩有效储层时，必须综合考虑各种因素的影响，对于研究区而言，断层附近的储层较有利，火山机构较发育，以喷溢相为主。

3 结论

(1)研究区白垩系火山岩岩性主要为安山岩，其次为凝灰岩和少量火山角砾岩，岩相主要有爆发相、喷溢相、喷发沉积相和火山通道相。

(2)研究区储集空间类型多样，储集空间类型主要为原生气孔、次生溶孔、裂缝及其组合型，火山岩出油气井主要以喷溢相为主，其中喷溢相的上部亚相储层物性较好，总体来说，储层物性主要受火山岩岩相类型、成岩作用和构造活动影响，其中以岩相和构造影响最为明显。

(3)火山岩储层非均质性较强，常规地震储层预测方法有一定的局限性，储层参数反演能够较好地预测出该区火山岩有利储层的分布范围，与实钻井资料吻合度较高。其中，预测出的有利储层分布区可以作为该区下一步火山岩勘探的目标区。

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