辽河油田桃园－大平房地区沙三段火山岩储层特征研究

何潇宁 （长江大学工程技术学院，湖北 荆州 434020）

杨波 （长江大学研究生院，湖北 荆州 434023）

辽河油田桃园－大平房地区沙三段火山岩储层特征研究

何潇宁 （长江大学工程技术学院，湖北 荆州 434020）

杨波 （长江大学研究生院，湖北 荆州 434023）

辽河油田桃园－大平房地区沙河街组三段储层除碎屑岩外，还广泛发育了大量的火山岩岩体。结合岩心观察、镜下薄片鉴定及钻井资料分析，对区内火山岩储层特征进行了深入的探讨。结果表明：火山岩岩性以玄武岩、安山岩、粗面岩为主；储集空间主要有原生、次生2大类，经细分可划为7种基本成因类型，其中溶蚀孔－缝型最为发育；成岩作用及构造作用是影响火山岩储层孔隙发育的主要因素；区内火山岩岩相可以划分为，爆发相、溢流相及火山沉积相3类。

辽河油田；沙三段；火山岩；储层特征

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［1］。它由中央凸起，东部、西部及大民屯共3凹陷和东、西2个斜坡带构成。桃园-大平房地区位于辽河坳陷的东部凹陷区。

辽河坳陷从中生界到新近系馆陶组发育了大量的火山岩，近年来，已陆续发现了多个火山岩油气藏［2］。笔者通过对桃园－大平房地区沙河街组三段 （Es3）火山岩储层特征进行分析，深入探讨了火山岩储层的岩石学特征、物性特征及其发育的主控因素，以期为储层的有效预测及目标优选提供理论依据。

1 火山岩岩石学特征

研究区Es3除发育碎屑岩以外，还广泛分布着大量的火山岩岩体，岩性以玄武岩、安山岩、粗面岩为主，伴随少量凝灰岩及火山碎屑岩等。

1）玄武岩 颜色多为黑、灰黑、绿黑色，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，种属主要有培长石、拉长石；呈他形－半自形板柱状、粒状，聚片双晶少见；蚀变程度中－低，主要蚀变矿物为高岭石、方解石、方沸石等。基质为暗色矿物与基性斜长石，暗色矿物主要为辉石，含少量的角闪石、黑云母；多具暗化边结构，蚀变程度中－深，主要蚀变类型为绿泥石化、蛇纹石化等（图1（a）～ （f））。

2）安山岩 颜色多呈灰红、浅灰色，发育气孔构造、晶洞构造，杏仁构造少见，裂缝较为发育。结构与玄武岩类似，具斑状结构，斑晶为斜长石，碱性长石，基质具交织结构。斜长石斑晶多呈板状，发育聚片双晶，具环带结构；碱性长石呈板状，发育卡式双晶。长石斑晶蚀变强烈，溶蚀现象明显，部分长石受挤压发生破碎。基质由长石、石英及少量暗色矿物等组成，长石微晶呈细粒长条状，溶蚀强烈，微晶之间充填有较多的隐晶质，碳酸盐化强烈 （图1（g）、（h））。

3）粗面岩 区内发育较少，颜色多呈浅灰色、灰色、灰绿色，具块状构造，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 （图1（i））。

图1 桃园－大平房地区Es3火山岩岩心及镜下照片

2 火山岩储层物性特征

与沉积岩不同，火山岩储层物性及孔隙结构的研究内容包括：孔隙类型、孔隙结构特征及其形成机制，各类孔隙在火山岩中的分布规律，孔隙结构与火山岩岩石类型及其物理性质间的关系等。

由于火山岩成岩作用具有一定的特殊性，除火山碎屑岩外，其他火山岩储集空间，如晶间孔、晶内孔、粒间孔、收缩洞穴及原生气孔等均具有一定的分散性，相互之间不能构成网络，连通性较差，难以形成良好的储渗空间。但火山岩在经过后期构造作用、热液作用、冷凝作用、风化剥蚀作用等外因的改造后，其内部的各类储集空间则可交织在一起，显著提升储集性能，使之成为优质的储集岩［3，4］。岩浆在喷出地表后含有大量挥发性气体，在冷凝结晶过程中形成的气孔、晶 （砾）间孔、冷凝收缩裂缝等被称之为原生储集空间；而在成岩作用后期，岩石经改造后形成的次生溶蚀孔－缝、构造缝、风化裂缝、解理缝等被称之为次生储集空间 （表1）。区内Es3火山岩中主要发育的储集空间类型为次生作用形成的溶蚀孔－缝。

表1 桃园－大平房地区Es3火山岩储集空间类型及特征统计分析

3 影响火山岩储集层孔隙发育的因素

3.1 成岩作用

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 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，因此黏稠度较低，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，岩浆黏稠度较高，膨胀系数低，故不容易受到气体膨胀作用的影响，气孔数量较少。如区内红22井，基性玄武岩的气孔发育程度就要略高于46井的中性安山岩。

2）溶蚀作用 区内Es3火山岩以玄武岩和安山岩为主，两者杏仁构造均较发育。玄武岩中发育大量的次生裂缝为碳酸盐、绿泥石、黏土等矿物所填充。上述孔、缝填充物在早期破裂、溶蚀和晚期酸性地层水的溶解下，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。如荣14井、红18井玄武岩中均发现了大量的次生溶蚀孔－缝，故溶蚀作用对Es3火山岩储集层孔隙发育影响较大。

3）压实作用 火山岩骨架较沉积岩坚硬，抗压实能力也较强，故埋藏过程中受机械压实作用的影响较小，使得原生孔、缝不易被破坏。但火山岩中又含有大量脆性矿物，一旦超过其压力承受范围，则会发生破裂，形成大量次生裂缝，连通原生孔隙。

3.2 构造作用

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），不但使孤立的原生气孔得以连通，还为油气运移提供有利通道。区内Es3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，形成了区内的断裂期和断裂后期裂缝。

4 火山岩岩相

区内Es3火山岩相主要可以划分为溢流相、爆发相、火山沉积相等3种类型。

1）爆发相 为火山爆发期的产物，多为不规则棱角状，大小分布悬殊，成分较为杂，原生孔隙较为发育。爆发相带往往位于古构造的高部位，是油气运移的指向部位，加之爆发相经风化淋滤作用后往往形成大量的次生溶蚀孔-缝，因此可作为良好的油气储集体。区内红22井Es3分布着厚度约500m的火山碎屑岩 （图2），其中夹杂着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，区内Es3爆发相的相带窄，岩体规模小，岩相变化快，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 溢流相形成于火山喷发旋回的中期，在沿着地表流动的过程中，熔浆逐渐冷凝、固结而成。溢流相在酸性、中性、基性火山岩中均可见到，熔岩在研究区内分布广泛，常形成厚度较大的熔岩流。溢流相原生气孔等储集空间较发育，特别是在火山斜坡过渡带，该带恰好位于油气运移的有利位置，可形成多种类型油气藏。区内桃6井、桃14井、桃22井、大28井、大43井、大46井Es3火山岩主要以玄武岩、安山岩为主，厚度虽仅有100～200m左右，但分布范围广，仅桃园-大平房地区就达46km2。故区内具溢流相的火山岩可视为优质储集岩。

3）火山沉积相 发育在熔岩相的外缘，火山爆发物落在水体中，经重力流作用与陆源碎屑物混杂堆积成岩。形成的岩石含有一定的泥质，在遭受压实作用时，原生孔隙易遭到破坏，属于不利的油气储集相带。

图2 桃园－大平房地区Es3火山岩厚度图

5 结论

1）桃园－大平房地区沙河街组三段 （Es3）火山岩储层是以溢流相产出的玄武岩、安山岩、粗面岩及少量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。

2）区内Es3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，解理缝次之。

3）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，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。

［1］龚丹，秦刚 .大平房－桃园地区沙河街组沙三段的层序地层学 ［J］.海洋地质前沿，2011，27（11）：32～37.

［2］常海燕 .辽河盆地桃园－大平房地区东营组沉积储层特征研究 ［D］.北京：中国地质大学 （北京），2006.

［3］路波，赵萍 .火山岩的分布及其对油气藏的作用 ［J］.特种油气藏，2004，11（2）：17～19.

［4］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.

［5］张家政，赵广珍 .红山嘴油田石炭系火山岩油藏综合研究 ［J］.新疆石油天然气，2008，4（4）：1～9.

［6］汤艳杰，陈福坤，彭澎 .中国盆地火山岩特性及其与油气成藏作用的联系 ［J］.岩石学报，2010，26（1）：185～194.

［编辑］ 邓磊

The Volcanic Rock Reservoir Characteristics of Es3in Taoyuan-Dapingfang Area of Liaohe Oilfield

HE Xiaoning，YANG Bo （First Author' s Address：College of Technology ＆Engineering，Yangtze University，Jingzhou 434020，Hubei，China）

Except for the clastic rocks，a large number of volcanic rock masses were widely developed in the Es3reservoir in Taoyuan-Dapingfang Area of Liaohe Oilfield.Combined with core observation，Microscopic thin section identification and analysis of drilling data，the characteristics of volcanic rock reservoir were deeply studied in the studied area.The result shows that lithology of volcanic rock is mainly basalt，andesite and and trachyte.The types of reservoir space are mainly primary and secondary types，and they can be divided into seven kinds of basic genetic types in detail with the most development of dissolved pores and fractures.Diagenesis and tectonics are the main factors that affect volcanic reservoir porosity development.The main lithofacies in the studied area can be divided into volcanic explosive facies，effusive facies and volcano-sedimentary facies.

Liaohe Oilfield；Es3；volcanic rock；reservoir characteristics

TE122.2

A

1000-9752（2014）04-0034-04

2013-11-20

中国地质调查局地质调查工作项目 （201304-004-003）。

何潇宁 （1992-），男，2010年本科入学，现主要从事沉积相、储层方面的学习与研究。

杨波 （1964-），男，博士，副教授；E－mail：ybby2008＠126.com。