高郵凹陷北斜坡火成巖對(duì)儲(chǔ)層的影響

薛成剛，李春榮

（中國(guó)石化江蘇油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009）

高郵凹陷為一南斷北超的箕狀凹陷，伴隨構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，巖漿活動(dòng)頻繁；但是，由于對(duì)火成巖影響儲(chǔ)層的認(rèn)識(shí)還不夠清晰：因此，該區(qū)的勘探、開發(fā)難度較大［1］。

1 火成巖對(duì)儲(chǔ)層的影響

當(dāng)火成巖突然侵入未固結(jié)的砂巖時(shí)，首先是引起周圍碎屑顆粒的脆性破裂，爾后隨著溫度的持續(xù)升高，裂縫將逐漸閉合［2］。然而，在持續(xù)的擠壓和高溫作用下，石英顆粒間接觸點(diǎn)處的壓力愈來愈集中，便可發(fā)生壓溶作用，從而造成隨著遠(yuǎn)離侵入巖-砂巖的接觸界限，在石英顆粒之間出現(xiàn)由凸凹接觸和縫合線接觸過渡為點(diǎn)接觸的現(xiàn)象。如果碎屑顆粒以石英為主，則可在侵入巖-砂巖的接觸帶附近形成石英巖［3］。

1.1 熱流體對(duì)膠結(jié)物的影響

高郵凹陷北斜坡砂巖的膠結(jié)物主要為方解石、硅質(zhì)和泥質(zhì)。在埋藏成巖過程中，方解石的溶解度是隨溫度、壓力增大而降低，隨二氧化碳分壓（p（CO2））增大而增大；相反，二氧化硅的溶解度則隨溫度、壓力和pH值增大而增大［4］。在淺埋藏時(shí)，由于溫度和壓力較低，方解石溶解，二氧化硅沉淀，即石英交代方解石；在深埋藏時(shí)，則方解石交代石英，石英顆粒溶解。在火成巖的上覆地層中，方解石體積分?jǐn)?shù)出現(xiàn)高值，這表明在火山熱對(duì)流區(qū)間溫度較高，溫度的增高將使孔隙水中的碳酸離解為CO2和H2O，并促使CO2氣體逸失，p（CO2）降低，引起碳酸鈣的溶解度下降和方解石的沉淀（見圖1），導(dǎo)致儲(chǔ)層物性變差［5］。

氧化硅與方解石之間的相互交代作用除與物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)外，還受體系內(nèi)物理、化學(xué)條件的制約，主要是pH值和溫度，其次是壓力［6］。

圖1 花X16井碳酸鹽膠結(jié)物

1.2 產(chǎn)生低溫變質(zhì)礦物自生云母

火成巖的侵入促使高郵凹陷北斜坡砂巖產(chǎn)生低溫變質(zhì)礦物自生云母，靠近火成巖體的砂巖中自生絹云母和黑云母體積分?jǐn)?shù)較高，遠(yuǎn)離火成巖體逐漸減低［7］。絹云母和黑云母有的以碎屑礦物出現(xiàn)，黑云母多呈板狀分布，而絹云母為斜長(zhǎng)石發(fā)生蝕變而成（見圖2）。有的以自生膠結(jié)物的形式存在，絹云母呈鱗片狀在孔隙中分布。黑云母呈放射狀、纖維狀在碎屑顆粒邊部或孔隙中分布，受熱水溶液的作用可以蝕變?yōu)榫G泥石、白云母和絹云母等其他礦物［8］。

圖2 花X16井變質(zhì)礦物自生云母

1.3 加速成巖

火成巖的侵入引起地溫梯度升高，加速了圍巖的成巖作用進(jìn)程，并且直接或間接地為成巖作用提供了物質(zhì)來源，因而在淺部地層中可發(fā)現(xiàn)深部地層中才可形成的鐵方解石等（見圖3）。

但是在離火成巖巖體較遠(yuǎn)的地層中，為方解石膠結(jié)，不見鐵方解石膠結(jié)和鐵白云石膠結(jié)。加速成巖使儲(chǔ)層物性變差［9］。

圖3 方解石膠結(jié)

1.4 熱烘烤變質(zhì)

在測(cè)井曲線上，火成巖侵入巖體上、下部位變化較大［10］，這是由于火成巖上、下外接觸帶不同程度地發(fā)生了熱接觸變質(zhì)作用，形成了具有一定厚度的蝕變帶。蝕變帶是由高溫熔融的火成巖對(duì)圍巖烘烤變質(zhì)形成的。

火成巖侵入到泥巖層中，泥巖在高溫的烘烤下發(fā)生變質(zhì)形成角巖，大多呈暗灰色、灰黑色，具有變余泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，近巖體的泥巖變得堅(jiān)硬致密；但火成巖侵入到砂巖地層中，一般不會(huì)形成蝕變帶，砂巖中以基質(zhì)重結(jié)晶成絹云母和綠泥石為特征。

2 火成巖對(duì)儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能模式的影響

高郵凹陷北斜坡的花X16井第一次取心在火成巖上覆地層10 m左右，第二次取心在火成巖下伏地層8 m附近。通過對(duì)花X16井巖心觀察發(fā)現(xiàn)，砂巖中鈣質(zhì)體積分?jǐn)?shù)較高，滴鹽酸嚴(yán)重起泡。通過微觀薄片觀察發(fā)現(xiàn)，方解石體積分?jǐn)?shù)較高，孔隙中方解石膠結(jié)嚴(yán)重，且部分顆粒被碳酸鹽交代，孔隙被膠結(jié)殆盡，物性變差［11］。裂縫發(fā)育處，方解石充填，形成方解石脈，能看到明顯的聚片雙晶紋。究其原因，是由于火成巖的侵入使巖石的成巖環(huán)境發(fā)生變化，溫度升高，壓力增大，碳酸鹽溶解度急劇變小，產(chǎn)生大量沉淀；同時(shí)，火成巖侵入帶來的熱能使泥巖發(fā)生角巖化，一部分易溶的組分如硅、鈉、鉀等釋放到孔隙溶液中，加速鄰近砂巖中石英的溶解和后期微晶石英的沉淀。

根據(jù)研究區(qū)砂巖隨著距離火成巖侵入的遠(yuǎn)近所具有的宏觀和微觀特征，可以總結(jié)出火成巖對(duì)砂巖儲(chǔ)層的影響模式（見圖4）。由圖可見，在火成巖接觸帶附近，由于溫度較高，而且流體環(huán)境為堿性溶液，促進(jìn)方解石膠結(jié)和石英溶解；在火成巖影響帶附近，仍然為堿性環(huán)境，易形成枝條狀微晶石英；隨著遠(yuǎn)離接觸帶，濃度分散，流體溫度降低，適宜硅質(zhì)沉淀形成加大邊。

圖4 火成巖影響模式

在火成巖影響帶附近，由于石英的溶解，較大程度地提高了儲(chǔ)層孔隙度，但是孔隙間并不連通，因此對(duì)滲透性貢獻(xiàn)不大［12］。

3 火成巖對(duì)油氣成藏的影響

高郵凹陷北斜坡火成巖主要侵入E1f4至E1f2地層中（見圖5）?；鸪蓭r這種高溫巖漿直接插入生油巖中，對(duì)其鄰近的生油巖中有機(jī)質(zhì)無疑起到增溫效果，促使有機(jī)質(zhì)成熟，對(duì)有機(jī)質(zhì)向烴類轉(zhuǎn)化起到催化作用［13］。

高郵凹陷北斜坡地區(qū)，鏡質(zhì)體反射率Ro≥0.65%，為成熟烴源巖，E1f2烴源巖的門限深度為2 300 m，E1f4烴源巖的門限深度為2 700 m，這是在正常情況下確定的，輝綠巖侵入后情況發(fā)生了變化。由于有機(jī)質(zhì)對(duì)溫度比較敏感，變質(zhì)的泥巖中Ro值都遠(yuǎn)遠(yuǎn)脫離深度與鏡質(zhì)體反射率關(guān)系的正常軌跡。據(jù)樣品資料分析：受火成巖烘烤變質(zhì)成角巖化的泥巖，其Ro平均值大于2.00%；在蝕變帶附近的泥巖，其Ro也明顯高于正常熱演化，Ro平均值1.05%；在火成巖之上50 m范圍內(nèi)Ro大于2.00%，生油巖進(jìn)入過成熟階段。由此可見，火成巖的侵入對(duì)生油巖向烴轉(zhuǎn)化明顯起到促進(jìn)作用［14］。

高郵凹陷北斜坡E1f2，E1f1油藏為原生油藏，油源直接來自E1f2烴源巖；而E1f3油藏是經(jīng)由二次運(yùn)移聚集而成的次生油藏。E1f4，E1f2油源巖的生烴、排烴時(shí)期主要在E2d—Ny期，而這2套火成巖均為三垛事件的產(chǎn)物，即火成巖侵入時(shí)期與油氣運(yùn)移期同步；因此，火成巖的侵入必將破壞早期形成的油藏，使烴類發(fā)生再次運(yùn)移。

沙埝地區(qū)的控油斷層在吳堡期強(qiáng)烈活動(dòng)，而后期活動(dòng)強(qiáng)度不大，由此可見斷層的活動(dòng)時(shí)期早于油氣運(yùn)移期；同時(shí)，E1f1和E1f2的儲(chǔ)集層也具備成藏條件，理應(yīng)形成油氣圈閉，然而工區(qū)內(nèi)卻以E1f3的次生油藏為主：這說明沙埝地區(qū)早期形成的E1f1和E1f2油藏發(fā)生了再運(yùn)移，主要是火成巖在三垛運(yùn)動(dòng)末期的侵入破壞所致。

輝綠巖的侵入對(duì)次生油藏的影響是雙重的：一方面，火成巖的侵入對(duì)E1f4，E1f3烴源巖中的有機(jī)質(zhì)起到增溫作用，加速了有機(jī)質(zhì)成熟；另一方面，由于火成巖侵入的時(shí)間與研究區(qū)油氣運(yùn)聚期同步，對(duì)早期形成的油藏保存十分不利［15］。

圖5 高郵凹陷北斜坡火成巖發(fā)育剖面

4 結(jié)論

1）火成巖在高郵凹陷北斜坡由南向北穿層侵入，南部厚度相對(duì)穩(wěn)定，在北部逐漸減薄至尖滅?；鸪蓭r的侵入造成圍巖附近巖石的組分特征發(fā)生一定變化，如產(chǎn)生與熱流體有關(guān)的自生礦物、加速成巖、產(chǎn)生低溫變質(zhì)礦物和泥巖熱烘烤變質(zhì)等。

2）火成巖侵入體對(duì)儲(chǔ)層的影響主要表現(xiàn)在：供給儲(chǔ)層孔隙水堿性離子，使其周圍地層水變?yōu)閴A性溶液，同時(shí)溫度升高，造成石英局部溶解；但更多的是使碳酸鹽大量沉淀，膠結(jié)孔隙。這對(duì)儲(chǔ)層物性改善弊大于利。

3）火成巖對(duì)北斜坡區(qū)油氣的成藏具有雙重影響。

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