海拉尔盆地酸性火山岩油气储集空间探究

贾甄甄

（大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆 163712）

1 海拉尔盆地概述

海拉尔盆地位于内蒙古呼伦贝尔盟境内与蒙古国境内塔木察格盆地实属一个盆地，总面积约为80000km2，其中我国境内约占4400km2，是中新生代的火山断陷含油气盆地[1]。

海拉尔盆地周围覆盖着面积约为10×104km2、厚度4000m 的晚终生代火山岩，上库力组酸性火山岩在海拉尔盆地中分布最广，上库力组酸性火山岩的岩性、岩相和火山机构的发育最好，本文将以上库力组酸性火山岩为例对其储集空间类型及其储集能力进行分析。

2 含油酸性火山岩油气储集空间实验分析方法

实验室分析方法作为研究酸性火山岩储存空间微观状态的重要的工具，在对酸性火山岩储存空间的研究中发挥着重要作用，下面对实验室中经常用到的分析方法做简要介绍。

2.1 野外地质调查及室内光学显微镜观察

对海拉尔盆地上库力组含油岩石进行地质剖面研究，可以对火山岩的岩相、岩性以及断层—节理等特征做一个很好的认识。然后对具有代表性的露头进行面积、直径以及有效面孔率进行有效统计，在宏观层面揭示孔缝分布规律[2]。

然后对火山岩石进行样本采集，在采集过程中应遵循：①包含所有岩相、岩性；②储集空间类型要全；③岩石样品中需要包含原油。岩石样品薄片一般为0.03mm，最后在偏光显微镜下对样品进行观察，分析储集空间类型、形态等特征[5]。

2.2 荧光显微镜图像分析

对海拉尔盆地上库力组中岩石中有沥青露出，原油不同程度地填充了储集空间。可以采用荧光显微镜图像分析方法观察不同组分原油的分布规律。原油中不同的组分化合物，这些化合物中有的会包含荧光物质团，在一定波长的UV照射下，会激发出不同的荧光特征（见图1）。利用这些发光特征来辨别不同组分在储集空间的分布特征。

图1 ZEISS Axio Imager M1m 显微荧光图像分析仪样品荧光激发—接收特征

2.3 有效面孔率定量测量

基于荧光显微分析图像，利用彩色图像分析系统对各类岩石样品和储集空间进行了有效面孔率测定。首先对荧光显微分析图像进行饱和度、亮度和色相的扫描，得到单张图像的有效面孔率，然后反复测量多张图像的有效面孔率取平均值。有效面孔率可以有效地反映各类油气储集空间和相应岩石的储集能力[6]。

2.4 扫描电子显微镜观测

酸性火山岩中分布着如脱玻化微孔这样的微米—亚微米级别的储集空间，需要使用扫描电子显微镜进行观察分析。首先，样品直径需要小于25mm，厚度介于0.05～0.01mm 之间，抛光后自然干燥，为保证样品导电率，可在样品表面喷涂碳电膜。镀膜样品同样需要在干燥器中保持干燥，然后采用20kV 加速电压，1×10-8电流，以及1mm测定距离，获取结果以二次电子图像（SEI）为主。

3 酸性火山岩储集空间类型及储集能力分析

酸性火山岩储集空间与其他储集空间相比，储集孔隙类型更丰富、种类更独特，它们形成于不同的成岩阶段，分布于不同的火山岩相和岩性中。而这其中火山岩的成岩作用会对储集空间的储集能力产生一定的影响。目前，国内外对于成岩作用较为主流的分类方法是根据其成因将其分为原生成岩作用或次生成岩作用[3]。本文将从酸性火山岩的成岩作用为切入点，结合酸性火山岩储集空间的实验室分析方法，将酸性火山岩成岩作用对储集空间影响做简要分析。

3.1 原生成岩作用对储集空间的影响

原生成岩作用多发生在岩浆侵入前与岩浆固结之间的阶段，内、外部有能量交换，但不存在物质交换。在成因上主要为压实固结成岩作用、原生碎裂作用以及冷凝固结成岩作用等。

（1）冷凝固结成岩作用形成的油气储集空间。

①球粒内微裂缝：球粒结构常存在于酸性熔岩中，球粒一般由纤维状晶体构成，直径一般介于0.5～20mm 之间，这些球粒一般分布于自碎角砾岩、构造角砾岩等岩石之中，且直径稍大一些的球粒中会有微裂缝。这些微裂缝的内部有效面孔率往往大于30%，是很好的石油储集空间[2]。

②球粒间孔：球粒间孔分布于球粒周围，它是一种多面体孔缝，球粒间孔的直径大于脱玻化微孔和大部分的溶蚀孔，因此具有较好的连通性，里边填充大量的石油，平均有效面孔率为12%。

③溶蚀孔：岩浆喷出地面瞬间，受到地面氧气和压力差的影响，斑晶会局部熔蚀，虽然这些溶蚀孔的孔隙度较高，但它们的渗透率一般较低。

（2）原生碎裂作用形成的油气储集空间。

①流纹层间孔：流纹层间孔普遍发育在中性火山岩和酸性火山岩中，属于透入性构造，流纹层间孔对火山岩储层的影响为：a.本身具有较好的渗透率和有效面孔率，增大储集能力；b.横向距离较长，可作为流体的有效运移通道。

②角砾间孔：岩浆在流动过程中，由于自碎角砾岩化作用而形成角砾间孔。自碎角砾岩层中的角砾杂乱堆砌在一起，其中的孔隙度、渗透率等都较大，可以填充大量石油。此外，其岩化作用使得岩石的比表面积增加，大大提升了储油能力。

（3）压实固结成岩作用：压实固结成岩作用主要表现为火山碎屑物质在成岩阶段发生的压实和胶结作用，压实固结成岩作用总体来看与熔结作用相似，对火山岩油气储层具有不利影响。

3.2 次生成岩作用对储集空间的影响

次生成岩作用多发生于岩浆固结以后的岩石演化阶段，内、外部既有物质交换又有能量交换。在成岩机理上主要分为蚀变作用、水合作用以及次生破裂作用等[3]。

（1）水合作用形成的油气储集空间。珍珠缝：珍珠构造因其外形酷似珍珠而得名，主要存在于玻璃质熔岩中，从形态上来看，珍珠缝可以分为条带状珍珠缝和经典珍珠缝两种类型。珍珠缝玻璃质孔壁在水流体的水合作用、脱玻化和溶蚀作用下孔隙度和渗透率显著增高。总之，珍珠缝是酸性火山岩中重要的储集空间类型之一，珍珠构造发育的玻璃质熔岩通常具有很好的储层物性，有机质能沿着珍珠裂缝进行大面积充注，珍珠裂缝三维建图如图2所示。

图2 珍珠裂缝三维建图

（2）蚀变作用形成的油气储集空间。火山岩在喷发之后都会受到侵蚀，其构造演化过程必须有蚀变作用的参与。当流体进入孔隙空间时，便会发生蚀变，产生各种复杂孔隙，形成有效储集空间。

①溶蚀孔：蚀变作用实际上包括新生矿物相对原生矿物或组分的取代以及次生矿物在开放孔隙空间中的沉淀两个层面。溶蚀作用也取决于溶蚀前岩石中各种原生和次生孔隙的渗透率、流体性质和孔隙度等。由于溶蚀孔与各类原生和次生储集空间高度叠加，其对储层的贡献程度难以定量厘定。

②重结晶晶间孔：晶间孔包含玻璃质脱玻化作用形成的次生孔隙、岩浆冷凝后隐晶质经重结晶作用形成的次生孔隙和岩石结晶过程中在晶体之间形成的原生孔隙三种。研究区流纹岩和火山碎屑岩中分布着重结晶晶间孔，重结晶晶粒粒径在几微米到几十微米不等，堆积一般较为松散，连通性较好[4]。

（3）次生破裂作用形成的油气储集空间。

①淬火缝：淬火缝是由于低温水体与炙热高温熔岩流发生快速接触后的急速冷却固结所形成的次生裂缝。岩浆淬火过程中因急速冷却而产生的热应力作用使固结形成的岩石产生一系列多面体弧形裂缝。裂缝尺度变化和展布方向多样，空间上相互交错连通形成裂缝网。淬火缝开启程度和连通性较好，可形成较好的油气储集空间。

②炸裂缝：炸裂缝由火山口附近未完全固结熔浆中的斑晶或已固结的火山岩发生炸裂而形成的，分为基质炸裂缝和斑晶炸裂缝两类。斑晶炸裂缝是由石英炸裂缝和长石炸裂缝炸裂形成的，原油沿着裂缝注入并随后发生溶蚀。由于酸性火山岩中矿物斑晶含量相对较少，因此，它不是重要的油气储集空间。基质炸裂缝主要分布在角砾集块熔岩和玻璃质熔岩中，原油沿炸裂缝注入并扩散到火山角砾、集块及基质中。不规则炸裂缝的面孔率虽然较小，但它往往是油气运移的良好通道。

以上所述的储集孔洞共同构成了酸性火山岩的储集空间，为酸性火山岩内石油的储集和运移提供了空间和通道，示意图如图3所示。

图3 酸性火山岩的有效油气储集空间体系示意图

4 海拉尔盆地的储集空间体系

本研究区域内原生油气储集空间和次生油气储集空间一般不单独出现，而是由多种孔缝组合类型交织出现。每种组合的孔隙度和渗透率都各不相同。而孔隙与裂缝又是影响储集能力的关键因素，因此，本文将在研究区域内选取4种储集空间的组合进行研究。

（1）球粒内微裂缝+构造节理组合+放射状脱玻化微孔+珍珠缝。这一组合主要发生在球粒直径大于1mm 的球粒流纹岩中，球粒中存在着大量的微裂缝黄

（a）石泡空腔孔；（b）球粒内微裂缝；（c）球粒间孔；（d）流纹层间孔、流纹节理、淬火缝；（e）气孔；（f）角砾间孔；（g）炸裂缝；（h）构造缝；（i）角砾岩伟脱玻化微孔。岩石中分布的珍珠缝和空隙之间互相连通，原生与次生空隙互相连接形成三维空间，进而可以形成优质的储存空间。

（2）球粒间孔+球粒层间缝+构造节理组合。这一组合主要发生在球粒直径小于1mm的球粒流纹岩中，球粒在球粒流纹岩中呈群簇状，球粒间空隙互相连通，球粒间缝隙又将它们互相连接在一起，形成优质的储层[4]。

（3）珍珠缝+淬火缝+流纹层间孔+低温脱玻化微孔。在玻璃质熔岩中比较常见这种孔隙组合，水体与玻璃质熔岩发生淬火作用、水合作用以及低温脱玻化作用，加上流纹层间隙，孔和缝互相交织，形成三维优质储层。

（4）溶蚀孔+构造缝+任意孔缝。海拉尔盆地中最常见的就是这种孔缝组合，侵蚀作用直接作用于原生孔缝发育的岩石，从而形成更加优质的储集空间。如果岩石的原生空隙不发育，则构造缝会遭受溶蚀，同样会提高储集能力。

各类孔缝空间及其组合共同构成了酸性火山岩的有效油气储集空间体系，保障了酸性火山岩的储集能力。

5 总结

本文以海拉尔盆地为例，对酸性火山岩地质情况做了简要概述，并结合酸性火山岩的实验室分析方法，对储集空间类型及成岩作用对储集空间的影响做了详细的介绍，最后结合海拉尔盆地内的4种不同的孔缝空间组合，更加深入地探究了酸性火山岩的储集空间。