準噶爾盆地西北緣火山巖相及儲層特征

邱子剛，周 陽，趙 蕾 高 陽，盧志遠 （中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依834000）

準噶爾盆地西北緣火山巖相及儲層特征

邱子剛，周 陽，趙 蕾 高 陽，盧志遠 （中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依834000）

準噶爾盆地西北緣石炭系－二疊系發(fā)現(xiàn)了一批火山巖油藏，成為油田勘探開發(fā)中不可忽視的目的層之一。利用大量巖心分析、開發(fā)動態(tài)、鉆井、測井、試油等資料，對火山巖相及儲層特征進行了研究，結(jié)果表明準噶爾盆地西北緣火山活動嚴格受斷裂控制，火山巖沿斷裂兩側(cè)分布，火山巖巖性受火山噴發(fā)方式和火山巖相的控制。火山巖儲層的形成經(jīng)歷了長期演化，是在構(gòu)造、風(fēng)化、蝕變作用等多種因素的影響下，形成的以多種成因孔隙和裂縫為儲集空間的復(fù)雜儲集層。

準噶爾盆地；火山巖相；儲層特征；裂縫分布

準噶爾盆地西北緣沖斷帶是盆地內(nèi)迄今為止勘探程度最高的主要含油氣區(qū)。它呈NE向展布，長約300km，寬20～30km，屬于薄殼推覆構(gòu)造，是以晚石炭世、二疊紀至中侏羅世長期發(fā)育起來的，由一系列舌狀滑脫體組合而成，隱伏在上侏羅統(tǒng)、白堊系之下。平面上斷裂呈辮狀分布，弧形延展，剖面上呈疊瓦狀，推覆最大距離可達9～25km。主要斷裂上下盤地層明顯不同，上盤地層厚度薄，層位缺失多，下盤地層厚度大，層位全，斷裂呈明顯的同沉積性。該沖斷帶又可分為3個次級構(gòu)造單元：克－夏斷階、紅－車斷階、車排子凸起。西北緣沖斷帶的構(gòu)造模式可分為4部分：推覆體主部，由上石炭統(tǒng)－下二疊統(tǒng)的火山巖、變質(zhì)巖組成，多形成裂縫性基底油藏；前緣斷塊，由二疊系、三疊系－侏羅系砂巖、礫巖、泥巖、火山巖組成，多形成斷塊油藏；下盤掩伏斷褶帶，由二疊系、三疊系－侏羅系礫、砂、泥巖組成，多形成斷裂遮擋的單斜或背斜巖性－構(gòu)造油藏；上盤超覆尖滅帶，由三疊系－侏羅系、白堊系砂、泥巖組成，多形成淺層稠油地層超覆油藏。

我國在不少盆地都陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一批火成巖、變質(zhì)巖儲集層油氣田［1～4］，如準噶爾、渤海灣、二連、四川、江漢等盆地。因此，研究該類火山巖相及儲層特征，對這類油藏的勘探開發(fā)就顯得十分重要。

1 火山巖主要類型及特征

區(qū)內(nèi)主要為玄武巖、玄武質(zhì)角礫熔巖，其次為安山巖和火山碎屑巖，流紋巖、粗面巖、石英斑巖等巖石僅在局部地區(qū)分布。

1.1 熔巖類

1）玄武巖深灰色、灰黑色為主，氣孔 （或杏仁）構(gòu)造，一般為斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為間粒結(jié)構(gòu)、間隱結(jié)構(gòu)、玻晶結(jié)構(gòu)。巖石主要成分為斜長石、輝石、磁鐵礦組成，具有綠泥石化、沸石化、方解石化。玄武巖中普遍含有角礫、形成角礫熔巖，角礫與熔巖因結(jié)晶程度、顏色、氣孔含量不同，表現(xiàn)出差異性。二者成分基本相同。

2）安山巖顏色為深灰 （圖1（a））、棕紅色、塊狀，氣孔、杏仁構(gòu)造。鏡下巖石為斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)一般為玻晶交織結(jié)構(gòu)、微晶結(jié)構(gòu)。斑晶為斜長石和輝石，基質(zhì)由玻璃質(zhì)、長石、輝石、磁鐵礦組成，巖石多具有綠泥石化、絹云母化。

圖1 準噶爾盆地西北緣石炭系火山巖巖心照片

3）流紋巖呈淺灰色，流紋構(gòu)造。巖石為斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。斑晶為透長石、石英，基質(zhì)主要為玻璃質(zhì)。

4）粗面巖巖石具斑狀結(jié)構(gòu)、粗面結(jié)構(gòu)，斑晶為正長石，基質(zhì)為針狀、束狀堿性長石和玻璃質(zhì)。

1.2 火山碎屑巖類

主要為玄武質(zhì)火山角礫巖、安山質(zhì)凝灰角礫巖、流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、晶屑玻屑凝灰?guī)r?；鹕浇堑[巖成分單一，角礫形態(tài)各異，大小不一，以剛性碎屑為主，壓緊膠結(jié)。凝灰?guī)r種類較多 （圖1（b）），成分復(fù)雜，除上述外，還有玻屑凝灰?guī)r、巖屑凝灰?guī)r等巖石類型。

1.3 次火山巖類和脈巖

次火山巖主要代表巖性是輝綠巖，呈黑綠色，斑狀結(jié)構(gòu)，有較大的自形斜長石斑晶，具典型的輝綠結(jié)構(gòu)。脈巖有石英斑巖、石英閃長斑巖，均呈淺灰色、灰白色，細晶結(jié)構(gòu)，石英、長石呈他形粒狀。二類巖石呈薄層狀產(chǎn)于火山巖或沉積巖中。

2 火山巖相特征

火山堆積方式與沉積作用有明顯不同，火山產(chǎn)物分布受火山噴發(fā)方式、噴發(fā)強度、巖漿性質(zhì)等因素影響?？耍瓰跄嫜跀嗔褞媳P石炭系火山巖巖性變化反映出火山活動由強→弱→平息這樣一個完整過程。早期火山活動表現(xiàn)為溢流作用與爆發(fā)作用交替進行，形成安山巖、玄武巖和安山質(zhì)角礫巖、巖屑晶屑凝灰?guī)r和玄武質(zhì)火山角礫巖組合。分布在克拉瑪依油田三區(qū)、七區(qū)和九區(qū)的前緣斷塊中，屬裂隙式噴發(fā)。一區(qū)與上述各區(qū)有所不同，火山活動以溢流作用為主，形成玄武巖、玄武質(zhì)角礫熔巖、火山角礫巖，屬中心式火山噴發(fā)。中期的火山作用明顯減弱，屬孤立的中心式噴發(fā)，以溢流作用為主，形成玄武巖、安山巖和少量的火山角礫巖。分布于九區(qū)中部古54井—古55井一帶。晚期火山作用明顯減弱，僅在局部地區(qū)出現(xiàn)薄層玄武巖和侵出巖體及沉凝灰?guī)r。

斷裂下盤佳木河下亞組為溢流作用形成的一套玄武巖、玄武質(zhì)角礫熔巖，分布在五區(qū)靠斷裂附近，屬中心式火山噴發(fā)。佳木河上亞組表現(xiàn)出火山活動為溢流作用與爆發(fā)作用交替進行。爆發(fā)作用形成流紋質(zhì)火山角礫凝灰?guī)r、熔結(jié)凝灰?guī)r、玄武質(zhì)火山角礫巖，溢流作用則形成流紋巖、玄武巖和粗面巖，分布于八區(qū)。

綜上可以看出，準噶爾盆地火山活動嚴格受斷裂控制，火山巖沿斷裂兩側(cè)分布。隨著與斷裂距離的增大，火山巖逐漸為沉積巖所代替?；鹕綆r巖性受火山噴發(fā)方式和火山巖相的控制。在平面上圍繞著火山口，不同的火山巖相帶的組合呈環(huán)帶狀分布。縱向上，早期的火山活動表現(xiàn)為溢流與爆發(fā)方式交替進行，形成安山巖、玄武巖和安山角礫巖，巖屑、晶屑凝灰?guī)r和玄武質(zhì)火山角礫巖組合；中期的火山活動明顯減弱，屬孤立的中心式噴發(fā)，以溢流方式為主，形成玄武巖、安山巖和少量的火山角礫巖；晚期的火山活動進一步減弱，僅在局部地區(qū)形成薄層的玄武巖、安山巖及凝灰?guī)r。

火山巖相劃分主要考慮火山地質(zhì)作用本身的特點，根據(jù)火山噴發(fā)類型、火山物質(zhì)搬運方式和定位環(huán)境，將火山巖相劃分為爆發(fā)相、溢流相、火山通道相、次火山相和噴發(fā)－沉積相5種基本巖相。并根據(jù)火山產(chǎn)物的性質(zhì)及其在火山機構(gòu)中所處的部位劃分出近火山口相帶、過渡相帶和遠火山口相帶 （圖2）。

圖2 一區(qū)石炭系火山巖機構(gòu)圖

3 火山巖儲層特征

火山巖體主要由基性、中性和酸性火山巖組成，主要巖性分為熔巖、火山角礫巖和凝灰?guī)r3種類型。熔巖類有玄武巖、安山巖、流紋巖、英安巖、石英斑巖；火山角礫巖類有熔結(jié)角礫巖、熔結(jié)集塊巖、凝灰角礫巖等；凝灰?guī)r類有玄武質(zhì)凝灰?guī)r、安山質(zhì)凝灰?guī)r、含角礫凝灰?guī)r等。各類巖石的物性參數(shù)見表1。

表1 巖石物性參數(shù)表

火山巖儲層的形成經(jīng)歷了長期演化，是在構(gòu)造、風(fēng)化、蝕變作用等多種因素的影響下，形成的以多種成因孔隙和裂縫為儲集空間的復(fù)雜儲集層。無論在宏觀分布，還是在微觀結(jié)構(gòu)上，都具有很強的非均質(zhì)性，其主要特點是：總體上為一套孔喉細小、中低容量、低至特低滲透性、非均質(zhì)極強的儲集層；基巖致密，成巖后生作用使基質(zhì)中的原生孔隙和原生縫均被次生礦物所充填，幾乎無任何孔隙性。在裂縫發(fā)育的火山巖體內(nèi)，儲層類型以裂縫孔隙為主，儲集空間多為溶蝕孔、晶間孔、殘留孔、縫中縫等次生孔隙，且與裂縫有關(guān)，是一種非典型的雙重介質(zhì)型儲集層。

準噶爾盆地已發(fā)現(xiàn)火山巖油藏主要分布于克－烏逆掩斷裂帶內(nèi)，克－烏斷裂帶為一兼具壓扭性的巨型推覆構(gòu)造，由多次構(gòu)造運動疊加而成。在多期構(gòu)造應(yīng)力作用下，石炭系 （C）－二疊系 （P）火山巖發(fā)育了多期裂縫，形成高產(chǎn)的裂縫性儲集層。西北緣推覆構(gòu)造帶內(nèi)裂縫發(fā)育強度由強至弱依次為：前緣斷塊帶、推覆體主部、前麓體主部、前麓斷褶帶、下盤掩伏帶 （見表2、圖3）。

圖3 克—烏斷裂帶構(gòu)造及斷裂帶裂縫分布模式示意圖

裂縫成因類型，主要有巖漿冷卻時的收縮縫，風(fēng)化縫以及后期的構(gòu)造縫。裂縫產(chǎn)狀多樣，高、中、低傾角皆有，總體上以中、高角度 （＞60°）為主。高角度的裂縫多為寬大平直的構(gòu)造縫，低角度的裂縫多為風(fēng)化縫，以微裂縫為主。裂縫方向多變，主要表現(xiàn)在平面上不同部位的裂縫方向受應(yīng)力條件的變化而變化；縱向上，因不同時期的應(yīng)力方向不同，造成構(gòu)造縫在不同深度上方向多變。裂縫多期產(chǎn)生，相互切割形成裂縫網(wǎng)絡(luò)。裂縫充填程度高，充填系數(shù)達0.8以上。充填物按自生礦物的序列分為早期的綠泥石充填，中期的沸石充填和晚期的方解石充填。裂縫密度變化大，分布范圍為10～500條/m，裂縫密度對巖石的儲滲能力影響很大。

表2 不同構(gòu)造帶裂縫發(fā)育特征統(tǒng)計表

根據(jù)火山巖儲層的成因規(guī)律和儲集空間結(jié)構(gòu)特征的因果關(guān)系，將火山巖儲層歸納為5種類型：

1）斷層碎屑帶儲集層 由于斷裂活動，在斷裂帶內(nèi)，巖體破碎形成了各種粒級的構(gòu)造巖。斷層角礫巖、碎裂巖孔隙及裂縫發(fā)育，具有良好的儲集性，這類儲層多分布于斷裂活動強烈的前緣斷塊帶。如克拉瑪依油田七區(qū)佳木河組火山巖油藏。

2）裂縫密集帶儲集層 由多期規(guī)模不等、走向各異的裂縫帶相互切割，組合到一起，巖石基本保持原有的結(jié)構(gòu)，該類儲集體的滲透性、連通性好，常呈一定方向展布，多分布在斷裂活動強烈的基巖斷塊帶。如石西油田石炭系火山巖油藏。

3）氣孔狀中基性溶巖儲集層 巖體內(nèi)部氣孔十分發(fā)育，原生孔隙保存較好或充填程度低，形成高孔、中滲的孔隙性儲層，這類儲層多分布于火山口附近。如克拉瑪依油田一區(qū)石炭系火山巖油藏。

4）復(fù)合型儲集層 這類儲層裂縫和基質(zhì)孔隙不發(fā)育，儲集層內(nèi)部儲滲性能差，主要受裂縫控制，在空間上的分布規(guī)律差。如車排子油田車30井區(qū)石炭系火山巖油藏。

5）酸性凝灰?guī)r儲集層 屬酸性火山巖過渡帶中爆發(fā)相產(chǎn)物，多為流紋質(zhì)凝灰?guī)r，裂縫不發(fā)育，但基質(zhì)的溶孔十分發(fā)育，形成高孔、低滲儲集層。這類儲層受巖性控制，只在局部地區(qū)有分布。

4 結(jié) 論

1）準噶爾盆地西北緣火山巖主要為玄武巖、玄武質(zhì)角礫熔巖，其次為安山巖和火山碎屑巖，流紋巖、粗面巖、石英斑巖等巖石僅在局部地區(qū)分布。

2）準噶爾盆地西北緣火山巖由基性、中性和酸性火山巖組成，以基性、中性火山巖為主?；鹕綆r具有多期多旋回噴發(fā)的特點，爆發(fā)作用與溢流作用交替進行，火山巖體展布受區(qū)域性構(gòu)造斷裂控制。

3）根據(jù)火山噴發(fā)類型、火山物質(zhì)搬運方式和定位環(huán)境，火山巖相劃分為爆發(fā)相、溢流相、次火山巖相、火山通道相、噴發(fā)－沉積相等5種基本類型。對于中－基性火山巖，由火山口向外依次劃分為近火山口相帶、過渡相帶、遠火山口相帶。

4）準噶爾盆地火山巖儲層類型有裂縫－孔隙型、孔隙型兩種。以裂縫－孔隙型儲層為主，裂縫為油氣滲流的主要通道，次生孔隙構(gòu)成了油氣儲集的主要空間?；鹕綆r儲集層模式分為：斷層破碎帶儲集層、裂縫密集帶儲集層、氣孔狀中基性熔巖儲集層、復(fù)合型儲集層和酸性凝灰?guī)r儲集層5種類型。

［1］袁士義，宋新明，冉啟全.裂縫性油藏開發(fā)技術(shù) ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2004.

［2］匡立春，呂煥通，齊雪峰.準噶爾盆地巖性油氣藏勘探成果和方向 ［J］.石油勘探與開發(fā)，2005，32（6）：32～37.

［3］趙白.準噶爾盆地的基底性質(zhì) ［J］.新疆石油地質(zhì)，1992，13 （2）：95～99.

［4］王璞珺，陳樹民，劉萬洙，等.松遼盆地火山巖相與火山巖儲層的關(guān)系 ［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2003，24（1）：18～27.

Volcanic－rock Facies and Reservoir Characteristics in the Northwest of Junggar Basin

QIU Zi－gang，ZHOU Yang，ZHAO Lei，GAO Yang，LU Zhi－yuan（First Author's Address：Research Institude of Petroleum Exploration and Development，Xinjiang Oilfield Company，PetroChina，Karamay834000，Xingjiang，China）

A number of volcanic－rock reservoirs were found in the Carboniferous－Permian system in the northwestern margin of Junggar Basin，they were one of the targets and assignable strata for oilfield exploration and development.By using a large number of data of core analysis，dynamic development data，well drilling，well logging and oil test data，the volcanic－rock facies and reservoir characteristics were studied.The results show that the volcanic activity is strictly controlled by faults in the northwest of Junggar Basin，volcanic rocks are distributed along the both sides of the faults and the lithology of volcanic rocks is controlled by the modes of volcanic eruption and volcanic facies.The formation of volcanic－rock reservoir has experienced a long－term evolution.Influenced by structure，weathering and erosion，the complex reservoirs with pores and cracks of the various causes of reservoir space are formed.

Junggar Basin；volcanic－rock facies；reservoir characteristics；fracture distribution

TE122.222

A

1000－9752（2012）08－0034－05

2012－03－02

邱子剛 （1967－），男，1988年大學(xué)畢業(yè)，碩士，高級工程師，現(xiàn)主要從事石油與天然氣工程方面的研究工作。

［編輯］ 宋換新