辽河坳陷大洼地区玄武质火山角砾岩储层成因分析

郭鹏超

（中国石油辽河油田分公司勘探开发研究院，辽宁盘锦 124010）

火山岩在辽河坳陷分布广泛，西部凹陷和东部凹陷均有火山岩油藏分布[1]，东部凹陷火山岩油藏主要分布在沙三段，储层岩性为粗面岩；西部凹陷火山岩油藏主要分布在中生界，储层岩性为流纹岩和凝灰岩[2]。一般认为，辽河坳陷基性火山岩蚀变程度大，大部分蚀变泥化或被碳酸盐交代，储集性能差，含油性差，不具有工业产能。近年来，在辽河西部凹陷大洼油田洼2、洼604、洼606等井，原来认为的中生界Ⅰ段的基性火山岩中发现了一定规模的油气储量。火山岩油藏非均质强，勘探难度大，不同的火山岩类型，有不同的赋存条件[3]，因此，对基性火山岩储层成因研究尤为重要。只有在精准的岩性鉴定基础上总结储层的形成环境、认识储层特征，才能更有效地指导下一步勘探，实现基性火山岩勘探的突破。

1 岩性特征

大洼地区位于西部凹陷南段（图1），地层自下而上依次为太古界，中生界，新生界古近系沙河街组沙三段、沙一段、东营组，新近系馆陶组、明化镇组和第四系[4-5]。太古界结晶基底为一套变质岩系，中生界出现了强烈的构造变形与火山活动，相伴生地形成了山间沉积，包括广泛分布的红色及杂色角砾岩和砂砾岩，以及多期次发育的火成岩。以前把中生界分为三段：下段为角砾岩、砂砾岩，物性差；中段以中性熔岩为主，夹酸性熔岩，主要岩性为安山岩、流纹质凝灰岩，气孔、溶蚀孔发育，为优质储层；上段以基性火山岩为主，包括玄武岩、玄武质火山角砾岩[6-9]。

图1 大洼油田构造位置

通过岩石化学分析建立了火山岩TAS图解（图2），原认为的中生界上段基性火山岩段的样品主要集中在玄武岩区，少量位于粗面玄武岩区和玄武安山岩区，部分样品蚀变，改变了原岩的化学成分，投点在碱玄岩区。结合岩石薄片鉴定结果，认为该区火山岩主要为玄武质火山角砾岩、杏仁状玄武岩、板状玄武岩。

2 玄武质火山角砾岩储层成因分析

2.1 储层形成环境

图2 研究区火山岩TAS图解

依据岩性特征推断大洼地区玄武质火山角砾岩的成因为玄武岩水下喷发，熔浆与水体接触或侵入到含水的松散沉积物中，经淬火碎裂后快速堆积而成[10-13]，证据如下：①玄武质火山角砾岩的角砾与藻团块、鲕粒、砂屑等内碎屑共生，内碎屑的存在说明存在湖盆的水体环境；角砾以玄武岩块为主，部分被碳酸盐交代；角砾间填隙物为热液作用产物，成分为碳酸盐、沸石、硅质等。②玄武质火山角砾岩边缘存在玻璃质冷凝边，表明角砾形成时经历了快速冷却，边缘来不及结晶；此外还见到大量大块的玻璃质碎屑，也说明了熔浆与水体发生了接触，玻璃质淬火炸碎后与其他沉积物混杂原地堆积。③玄武质火山角砾岩上下泥岩隔层颜色多为灰色、深灰色、灰绿色等，也说明了玄武质火山角砾岩形成时期存在水体环境。

2.2 储集空间成因及物性特征

大洼地区玄武质火山角砾岩主要发育残余角砾间孔，局部见少量气孔、溶蚀孔、裂缝。残余角砾间孔属于原生孔隙，是玄武岩水下喷发形成的角砾在埋藏成岩过程中，粒间孔隙被填隙物部分充填改造后保存下来的。气孔多为碳酸盐、沸石等充填后的残余孔隙。裂缝多属于构造成因，本区数量不多，但能连通气孔，对于储层物性有着很大的改善作用。

玄武质火山角砾岩储层孔隙度以 20%～25%为主，15%～20%与25%～30%次之；渗透率以1.0×10-3～10.0×10-3μm2为主， 0.1×10-3～1.0×10-3μm2与 10.0×10-3～50.0×10-3μm2次之。由此表明，玄武质火山角砾岩孔隙以Ⅰ类为主、少量Ⅱ类，渗透率以Ⅱ、Ⅲ类为主。

3 玄武质火山角砾岩的地层归属

玄武质火山角砾的水下喷发成因说明其形成时期存在持续时间较长的大规模水体，而中生代大洼地区不具备如此环境条件[14-15]。另外中生代火山喷发一般从中性（局部基性）开始到酸性结束，而顶部的玄武岩是又一个喷发序列的基性开始。这两方面都对目前中生界的地层分层提出了质疑，因此本文对该套地层的归属进行了分析。

通过对该套玄武质火山角砾岩顶部、底部及中间所夹泥岩进行古生物分析，在洼127、洼39、洼606、洼603、洼32井中发现了沙三段藻类、孢粉化石组合，孢粉组合以裸子植物和被子植物花粉为主，少量蕨类孢子；另见到光面渤海藻、粒面渤海藻、粗糙渤海藻等沙河街组三段中下部标志性化石，因此判断该段层位为沙河街组三段中下部地层。沙三段是湖盆深陷期，存在玄武岩喷发的构造基础，同时也有巨大的水体环境，可为玄武岩水下喷发形成玄武质火山角砾岩提供环境基础。

4 结论

大洼地区玄武质火山角砾岩为玄武岩水下喷发，经淬火碎裂后快速堆积而成；储集空间类型主要是残余角砾间孔，次为气孔、溶蚀孔、裂缝等；属于中高孔、中低渗型储层；该玄武质火山角砾岩地层应归属新生界沙河街组三段，形成于湖盆深陷期，存在巨大的水体环境，为玄武岩水下喷发形成玄武质火山角砾岩提供了环境基础。