潍北凹陷孔三段火山岩储层控制因素分析及评价

刘 菊

（中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司地质科学研究院，山东东营 257015）

潍北凹陷孔三段火山岩储层控制因素分析及评价

刘 菊

（中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司地质科学研究院，山东东营 257015）

摘 要：孔三段火山岩油藏逐步成为潍北凹陷的一个油气勘探亮点，储层物性是油气富集程度的关键因素。结合测井、录井及地震资料，通过岩心观察、薄片鉴定、测试资料分析等手段对孔三段火山岩储层的控制因素进行了深入分析，认为火山岩相、构造及风化淋滤作用是火山岩储层物性发育的关键影响因素。其中，火山岩相控制了气孔发育带，是储集空间演化的物质基础；构造作用形成裂缝，提高火山岩孔隙的连通性；风化淋滤作用形成风化带有利于油气的运移和聚集成藏。根据三个因素对储层的影响程度，建立了火山岩储层的三角形评价方法，将研究区火山岩储层分为四大类。该研究成果对孔三段火山岩储层的预测具有重要指导价值,其分类评价方法对相似地区的火山岩储层评价也具有较大的借鉴意义。

关键词：孔三段；火山岩；控制因素；评价

Evaluation and Analysis of Reservoir Controlling Factors on the Volcanic Reservoir in Third Member of Kongdian Formation in the Weibei Sag

LIU Ju

（Geological Scientific Research Institute, SINOPEC Shengli Oilfield Company, Dongying 257015, China）

Abstract:The volcanic rock oil reservoir of the third member in Kongdian Formation has become the new bright spot for oil and gas exploration in Weibei sag. The reservoir property is the key factors of hydrocarbon accumulation abundance of the reservoir. Through core observation, slice identification, combined with analysis of testing data, logging and seismic data, the main control factors on the volcanic reservoir of the third member in Kongdian Formation has been analyzed. It is believed that the physical property of reservoir is influenced mainly by the volcanic facies, eluviations and structures. The volcanic facies controlled the band of gas pore, being the material basis for the evolution of the space. The tectonism formed fractures, and it can improve the connectivity of primary pores. The weathering and leaching can form eluvial horizon which is beneficial to hydrocarbon migration and accumulation. Through analysis of the three control factors on the reservoir, a triangle volcanic reservoir evaluation method has been established. The volcanic rock reservoirs in the study area are divided into four categories. The study results are significance in predicting volcanic reservoir in the area, and the classification evaluation method is also significant to volcanic reservoir evaluation in the similar areas.

Keywords:the third member in Kongdian Formation; volcanics; controlling factors; evaluation

潍北凹陷油气勘探一直以孔店组碎屑岩为主要研究层系，并已经上报储量。但是近几年来在潍北凹陷北部，西部钻探碎屑岩井连续失利，使得勘探重点转移到了孔三段火山岩油气藏，孔三段火山岩油藏逐步成为潍北凹陷的一个勘探亮点。通过成藏条件分析，认为储集性能是油气富集高产的重要条件制。正确认识火成岩储层的次生孔隙的岩相类型、储层发育控制因素及分布规律有助于潍北凹陷孔三段火山岩有效储层的评价与预测。但由于火山岩储层的横、纵向非均质性强，控制因素复杂多样，其储层评价相对困难[1,2]。目前国内外对于火山岩储层的控制因素已经相对比

较系统，包括岩性岩相、构造运动和风化淋滤溶蚀作用的共同影响[3]。本文结合潍北凹陷孔三段火山岩储层的具体情况，从三个方面对储层的控制因素的分析入手，提出了一套适合该地区的储层评价方法。

1　区域地质概况

潍北凹陷隶属渤海湾盆地昌潍坳陷次一级负向二级构造单元，面积约880 km2，为北断南超的箕状凹陷。依据地层的沉积和构造特征，可以将潍北凹陷分为北部洼陷带，南部斜坡带，灶户断鼻带以及瓦城断阶带四个次级构造单元[4]（图1）。

图1　潍北凹陷区域构造图

孔三段火山岩地层以灰黑色、灰绿色、暗紫色及棕色基性喷发岩为主，伴有少量的浅灰色砂岩和深灰色的泥岩。目前，潍北凹陷共计有59口井钻遇了孔三段火山岩，6口井钻穿了孔三段火山岩。在平面上孔三段火山岩广泛分布，厚度在100～1 000 m，呈北厚南薄的分布特点，分布面积约700 km2。孔三段有14口井见到不同级别的油气显示，其中5口井试油见油流，显示了潍北凹陷孔三段火山岩具有较好的油气勘探潜力。

2　储层特征分析

潍北凹陷孔三段火山岩的储集空间类型分为3类：原生孔隙、次生孔隙和裂缝[5]。几类储集空间不是均匀分布于同一火成岩储层中，其孔隙结构具有极强的“非均质性”和“双重介质特性”。火成岩储层中，油气的运聚和渗流产出主要不是从孔隙到孔隙，而是以从孔隙到裂缝为主，形成孔缝网络（图2）。

图2　火山岩孔隙与裂缝结构图

3　储层控制因素

通过研究认为潍北凹陷孔三段火山岩储层物性主要受火山岩相、构造及风化作用控制。火山岩相是储集空间演化的物质基础，而构造作用和风化作用是岩性岩相基础上的再造。

3.1 火山岩相对储层的控制作用

潍北凹陷孔三段火山岩主要为溢流相，岩性主要为富气孔、杏仁构造的安山玄武岩和玄武岩，其原生孔隙、杏仁体内孔和冷凝收缩缝等都比较发育[6-8]，是主要的储集层段。溢流相以气孔含量曲线作为绘制单元边界的特征量，用孔型、结构、构造等作为单元剖面辅助特征进行划分，可以划分为上部亚相（U亚相）、中部亚相（M亚相）和下部亚相（L亚相）。

通过潍北凹陷孔三段不同期次火山岩亚相储层物性的统计，建立了火山岩熔岩单元亚相与储层孔隙度、渗透率有关系（图3），熔岩单元由深至浅，储层物性呈有规律的变化，U亚相储层孔隙度和渗透率值较高，M亚相储层物性最差，L亚相储层属于中等。U亚相储层物性与M亚相储层物性的相差较大，一方面说明储层物性的非均质性，另一方面火山岩溢流相熔岩单元亚相对储层物性起到了重要的控制作用，U亚相火山岩储层具有较好的储集性。

3.2 风化作用对储层的控制作用

图3　潍北凹陷火山岩熔岩单元与物性关系图

风化淋滤广泛发育于火山活动的间歇期及构造抬升致使火山岩长期暴露地表的时期[9]。火山岩储层孔隙发育程度与风化淋滤作用有着密切的关系，风化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的变化，如发生矿物的溶解、氧化、水化和碳酸盐化等。溶解作用可使岩石中的易溶物质被带走，使岩石孔隙增大，增强岩石的渗透性[10]。根据构造演化史分析以及岩心观察，认为孔三段火山岩经过了长期风化，风化带的岩石一般比较破碎松散且以红色为主，风化使火山岩产生火山岩比较风化裂缝，并发生矿物蚀变，且风化层顶部常残留红色滞积物。

风化淋滤作用的强弱影响了火山岩储层的物性。通过风化作用和储层物性的关系分析（图4），风化作用强度自上而下逐步减弱，在火山岩顶部风化作用最强；在火山岩下部受上覆地层的遮挡，其风化作用很弱或者无风化作用。通过风化作用与岩相单元比较，风化强度较高为溢流相U亚相单元，岩性颜色主要呈灰红色或棕红色，岩石结构较疏松，风化裂缝较发育，且裂缝内含油性较好；而在M段岩性呈灰绿色，岩石致密，裂缝不发育，物性也变差，未风化的岩石一般呈灰黑色。火山岩的储层物性除了受火山岩溢流相的亚相单元控制之外，风化作用和淋滤作用也影响了储层物性。在火山岩纵向剖面上，火山岩同一期次的储层物性由上至下而逐步变差。

3.3 构造作用对储层的控制作用

图4　风化作用与储层物性关系图

盆地张裂活动发育，活动强度及活动次数越

多，构造微裂缝越发育，空间上构造微裂缝发育于断裂附近。通过火山岩储层物性与断层距离的关系（图5），离断层越近，储层孔隙度越高，渗透率越大；离断层越远，储层孔隙度越低、渗透率越小；说明了断裂活动所形成的构造裂缝对于储层物性的改善和提高具有重要的影响。另外，从已知井的产量来看，距断层越近，产量越高。油气运移之前形成的构造裂缝对油气的运移、储集都非常有利，运移之后形成的构造裂缝对油气再聚集成藏亦起到了重要作用。因此，火山岩断裂发育带不仅提高了火山岩储层储集性，还有利于多种类型圈闭聚集油气形成火山岩油气藏。

图5　潍北凹陷孔三段火山岩储层物性与距断层距离关系图

4　储层评价

火山岩溢流相上部和下部亚相单元发育气孔、杏仁构造，具有较好的储层储集性；断裂作用有利于裂缝发育，提高了火山岩储层的连通性；风化作用可使火山岩形成风化裂缝和次生孔隙，改善储层的储集条件。因此，根据三个地质因素对火山岩储层物性的影响作用的大小，建立了火山岩储层的三角形评价方法（图6）。

（1）I类火山岩储层

火山岩溢流相的上部亚相单元较为发育，且处于断裂构造带或附近，古构造背景位置相对较高，后期的风化淋滤作用较强。I类型区是火山岩岩相、断裂作用和风化作用等三个因素的有利叠合，形成了火山岩良好的储集条件，是属于火山岩储层中的优质储层。

图6　火山岩储层多因素综合评价图版

（2）II类火山岩储层

该种类型主要有两种亚类。

第一种亚类为有利的火山岩岩相、较强的断裂作用和较弱风化淋滤作用的组合，储层物性与I类火山岩储层相比，储层物性稍差，但也是火山岩储层中比较有利的一种类型。

第二种亚类为有利的火山岩岩相、较弱的断裂作用或无断裂作用影响、较强的风化淋滤作用的组合，这种亚类与上述第一种亚类较为相似，其关键点在于断裂作用影响和风化淋滤作用的影响有所侧重。因此，II类型火山岩储层属于火山岩中较好的储层。

（3）III类火山岩储层

该类火山岩储层属于一个因素较好和两个因素较差的组合，如果岩相属于较好，则断裂作用和风化淋滤作用较弱；如果断裂作用较强，则火山岩岩相和风化淋滤作用较差；如果风化作用较好，则火山岩岩相和断裂作用较差。该类储层物性属于中等，含油丰度一般不高，产能较低，试油时仅获少量油或见油花。

（4）VI类火山岩储层

该类储层的岩相由溢流相的中部致密块状火山岩组成，气孔或杏仁构造不发育，同时断裂作用对储层物性改善程度很低，基本上没有经过风化淋滤作用。因此，该类储层是属于三个不利因素的集合，火山岩储层物性较差，不具有形成火山岩油气藏的条件。这种类型在潍北凹陷或济阳坳陷分布很广泛，仍然在该类储层中很难发现油气藏。

5　结论

（1）潍北凹陷孔三段火山岩储层储集空间类型多样，孔隙结构具有极强的“非均质性”和“双重介质特性”。

（2）孔三段火山岩储层主要受火山岩相、构造及风化淋滤等三种地质因素的综合影响。

（3）建立了火山岩储层的三角评价方法，并将潍北凹陷孔三段火山岩储层分为四类进行了评价。

参考文献：

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[10]陈振岩，李军生．辽河坳陷火山岩与油气关系[J]．石油勘探与开发，1996，23（3）：1-5．

作者简介：刘菊，女，1982年生，工程师，主要从事石油地质勘探方面的研究工作。E-mail：13563371642@163.com。

收稿日期：2014-04-18；改回日期：2014-09-06

文章编号：1008-2336（2015）01-0047-05

中图分类号：TE122.2

文献标识码：A DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2015.01.047