樁海中生界火成巖儲層特征及有利區(qū)帶分析

余衛(wèi)衛(wèi)，武群虎，陸友明，劉少斌，楊啟浩

(中石化勝利油田分公司，山東 東營 257237)

引 言

埕島—樁海地區(qū)位于山東省東營市河口區(qū)東北部極淺?！獪\海水域[1]，勘探面積約為 300 km2。構(gòu)造上屬于埕島、樁西和長堤3個潛山披覆構(gòu)造帶的結(jié)合部，為一大型潛山披覆構(gòu)造為主的前第三系、古近系及新近系多套層系富含油的大型復(fù)式油氣聚集區(qū)。

近年來，隨著勝利油田淺海勘探目標(biāo)地質(zhì)條件日趨復(fù)雜，該區(qū)勘探程度較低的中生界火成巖油藏逐步成為油氣藏勘探的重要領(lǐng)域之一。但由于火成巖儲層形成演化過程中具有巖性、儲集空間類型、成因機(jī)制復(fù)雜以及非均質(zhì)性強(qiáng)等特點(diǎn)[2-3]，對火成巖儲層特征及控制因素等缺乏系統(tǒng)認(rèn)識，制約了下步勘探?；谠搮^(qū)火成巖的研究成果及最新進(jìn)展[4-5]，從巖心觀察和薄片鑒定入手，系統(tǒng)總結(jié)火成巖儲層特征和演化規(guī)律，深入研究各種因素對儲層形成的影響，預(yù)測有利火成巖儲層區(qū)帶，以期指明該區(qū)下步的油氣勘探方向。

1 儲層巖性基本特征

表1 埕島—樁海地區(qū)火成巖巖性類別統(tǒng)計(jì)

2 儲集空間類型

該區(qū)中生界火成巖儲集空間類型有原生儲集空間和次生儲集空間2類。其中，原生儲集空間可細(xì)分為氣孔、殘余氣孔(杏仁內(nèi)孔)、微孔、炸裂縫4種;次生儲集空間包括基質(zhì)內(nèi)溶蝕孔洞、晶簇孔和構(gòu)造縫3種，對油氣的運(yùn)聚具有決定作用。

2.1 原生儲集空間

(1)氣孔。氣孔是指熔漿溢出地表后其內(nèi)組分揮發(fā)所留下的孔隙[6]。巖心可直接觀察到原生氣孔發(fā)育(圖1a)，部分孔隙后期受到了充填式溶蝕作用，但大部分孔隙保留了其原生形態(tài)。該類氣孔在安山巖中最為發(fā)育，其次在熔結(jié)凝灰?guī)r、火山角礫巖中發(fā)育。

圖1 樁98井區(qū)中生界巖心及顯微照片

(2)殘余氣孔。殘余氣孔在研究區(qū)主要以杏仁內(nèi)孔結(jié)構(gòu)發(fā)育(圖1b)，是指氣孔未被石英、長石等礦物完全充填而殘留下的一部分孔隙[7]?？紫兜目讖揭莱涮畛潭炔煌悾讖綖?.5～1.0 mm，個別達(dá)2.0 mm，面孔率為5% ～8%。

(3)微孔。微孔是指火山熔巖基質(zhì)微晶之間、火山灰或火山塵之間未被充填的孔隙[7]。分為晶間微孔和基質(zhì)微孔。其中晶間微孔主要發(fā)育在流紋巖中;基質(zhì)微孔主要發(fā)育在較細(xì)粒火山碎屑物質(zhì)含量較高的巖石中(凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)火山角礫巖等)，在研究區(qū)內(nèi)普遍發(fā)育，孔隙很小，一般小于30 μm(圖1c)。

(4)炸裂縫。炸裂縫是指火山噴發(fā)爆炸時巖漿攜帶的碎屑物質(zhì)受其作用形成的裂縫[8]。該類孔隙的主要特點(diǎn)是在長石和石英內(nèi)部發(fā)育多個方向、彎曲性的短裂縫，在該區(qū)各種火成巖中普遍發(fā)育此類裂縫(圖1d)。

2.2 次生儲集體空間

(1)基質(zhì)內(nèi)溶蝕孔隙。由火成巖基質(zhì)中易溶組分被溶蝕而成[9]，在凝灰?guī)r的火山灰中、安山質(zhì)火山角礫巖的細(xì)火山碎屑物中普遍發(fā)育(圖2a)。在后期的成巖演化過程當(dāng)中，基質(zhì)遭到溶蝕后，把這些原生的氣孔連接了起來，這些溶蝕孔基本上可形成有效孔隙。

圖2 樁98井區(qū)中生界巖心及顯微照片

(2)晶簇孔。主要發(fā)育在安山巖中，在樁98井安山巖段巖性觀察中見到裂縫為方解石結(jié)晶生長，空間未被完全充填的空洞，直徑為1～5 cm，是良好的儲集空間類型(圖2b)。

以往，在我們的國際傳播研究中涉及美國的研究內(nèi)容最為豐富?！耙悦绹鞣?，以西方代世界”的思維定勢明顯，學(xué)者們通常會選取美國的主流媒體做內(nèi)容分析，以此觀察國際輿論的動向。研究美國新聞傳播的最新進(jìn)展情況，預(yù)示傳播的未來發(fā)展方向。在這種研究狀態(tài)下，世界新聞傳播的豐富性被掩蓋。

(3)構(gòu)造縫。是指巖體受構(gòu)造運(yùn)動導(dǎo)致應(yīng)力變化而形成的裂縫[10]。具有多方向性、成組出現(xiàn)、切割深和延伸遠(yuǎn)等特點(diǎn)，該區(qū)發(fā)育高角度縫、垂直縫和水平縫3種類型(圖2c)。

3 儲層物性特征

不同類型火成巖的儲層物性差異較大，安山巖、火山角礫巖儲層物性較好，玄武巖儲層物性較差。通過對研究區(qū)的324個孔隙度、260個滲透率的火成巖巖心測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，該區(qū)火成巖儲層孔隙度主要為1% ～10%，滲透率為0.1×10-3～10.0×10-3μm2，屬于中低孔、低滲、特低滲儲層。儲層的孔隙度與滲透率相關(guān)性差，表明儲層具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性，連通性較差。因此，區(qū)內(nèi)火成巖油藏儲層屬于裂縫性儲層，能形成網(wǎng)狀裂縫發(fā)育區(qū)的構(gòu)造部位是油氣運(yùn)移、聚集的有利區(qū)。

4 儲層成因機(jī)理和控制因素

4.1 儲集空間的形成和演化

火成巖儲集空間的形成復(fù)雜多樣，在原生儲集空間形成后，在地表風(fēng)化溶蝕、埋藏構(gòu)造斷裂、深部流體溶蝕等作用下，極大改善儲層的滲流及儲集空間，其過程分為以下4個階段。

(1)原生儲集空間形成階段。該階段該區(qū)火山巖漿噴出地表，冷凝收縮后主要形成帶有大量氣孔和收縮縫的安山巖、玄武質(zhì)安山巖儲層，該類原生的氣孔、收縮縫等儲集空間主要發(fā)育在熔巖上部。

(2)巖體地表風(fēng)化溶蝕階段。由于火成巖巖體長期出露地表，遭受陽光暴曬、水體沖刷、淋濾、溶蝕等多種物理—化學(xué)風(fēng)化作用，使得巖體破裂，其中大量的易溶礦物被帶走，形成具有大量溶蝕孔、洞、縫的良好儲集空間[11]。從鏡下也可觀察到裂縫附近具有一定程度的溶蝕作用。

(3)巖體埋藏構(gòu)造斷裂階段。從該區(qū)多口井巖心及薄片觀察中發(fā)現(xiàn)，較大的構(gòu)造裂縫中?；煊性瓗r的角礫，反映了巖體遭受埋藏后，發(fā)生較大規(guī)模構(gòu)造活動，受構(gòu)造應(yīng)力的作用，火山巖巖體發(fā)生較大規(guī)模的斷裂和破碎，產(chǎn)生了大量的構(gòu)造裂縫，有效連通了原生孔隙，成為主要滲流通道和儲集空間。

(4)巖體深部流體溶蝕階段。地層進(jìn)入晚成巖階段，該區(qū)烴源巖以沙河街組暗色泥巖為主，有機(jī)質(zhì)進(jìn)入成熟階段，在生成油氣過程中也產(chǎn)生了大量富含有機(jī)酸的流體，受烴源巖排烴壓力作用，這些酸性流體隨油氣沿層間、斷層及裂縫等油氣輸導(dǎo)通道，滲流到烴源巖下伏中生界火成巖體中，巖體遭受酸性流體溶蝕后，進(jìn)一步改善了前3個階段形成的原生氣孔、風(fēng)化溶蝕孔洞、構(gòu)造縫等儲集空間，同時形成大量新的溶蝕縫和溶解孔洞。

特別要指出的是，在火成巖儲集空間形成的4個階段中，熱液蝕變作用自始至終存在于每個階段。從該區(qū)巖心及薄片觀察可以看出，火成巖巖樣的裂縫或溶蝕孔、洞中充填有大量的碳酸鹽巖或方解石礦物，這些熱液蝕變作用的產(chǎn)物，對儲集空間起了很大的破壞作用。

4.2 儲層控制因素分析

(1)巖相是控制儲集性能的關(guān)鍵因素。火成巖相對儲集層的儲集性能具有明顯的控制作用，研究區(qū)主要有爆發(fā)相、溢流相、火山通道相和火山沉積相。不同火成巖相帶，由于其噴發(fā)環(huán)境不同，儲集性能也不一樣[12]。如安山巖體頂部相、邊緣相均好于巖體下部及中央相。從整個統(tǒng)計(jì)的物性數(shù)據(jù)分析可以看出，火成巖主力儲層集中在爆發(fā)相和溢流相之中，其中以爆發(fā)相物性特征最好，老21、老24井均鉆遇了較厚的安山巖，獲工業(yè)油氣流的巖層段均位于溢流相和爆發(fā)相的相變部位，其孔隙度為5% ～10%。

(2)構(gòu)造作用和溶蝕作用有效改善了儲層。研究區(qū)經(jīng)歷了燕山、喜山多期構(gòu)造運(yùn)動，構(gòu)造演化極其復(fù)雜[13]?；鸪蓭r受到斷裂區(qū)帶構(gòu)造應(yīng)力作用，斷裂或破碎形成了大量構(gòu)造裂縫，從該區(qū)火成巖巖心觀察到的高角度裂縫、鏡下觀察到的裂紋均屬于構(gòu)造縫(圖2c)。由于構(gòu)造裂縫為水溶液提供了良好的通道，使得溶蝕孔洞隨著裂縫的發(fā)育而產(chǎn)生，連通了原生儲集空間的氣孔及各種孔、洞、縫，有效地改善了儲集性能。

(3)壓實(shí)作用及充填作用降低了儲集性能[14]。壓實(shí)作用較為明顯地降低了安山巖儲層物性，由于熔巖噴出后，黏度較大、流動性差，使得早期噴溢后快速堆積未完全凝固成巖的安山巖，受到后期噴溢巖石重力壓實(shí)作用，導(dǎo)致安山巖體中心相及巖體下部物性較邊緣相及頂部相變差。宏觀上從巖心觀察常見次生碳酸鹽、方解石、石英等礦物充填安山巖儲層溶蝕孔、洞及構(gòu)造縫(圖3a);而微觀上從鏡下薄片觀察到火成巖晶間孔隙內(nèi)充填絹云母、綠泥石等礦物(圖3b)，均不同程度地降低了儲層儲集性能。

5 有利儲集區(qū)帶分析

5.1 有利相帶和不利相帶邊緣部位控制有利儲層發(fā)育區(qū)

通過勾繪研究區(qū)火成巖巖相和厚度圖可知(圖4)，有利相帶控制有利儲層發(fā)育區(qū)，不利相帶的邊緣部位是有利儲層發(fā)育區(qū)。如在老21井區(qū)火成巖溢流相、爆發(fā)相的相變部位，由于巖體通常厚度較大，且性脆，易于形成裂縫，仍能成為好儲層;在樁98井區(qū)火成巖溢流相、爆發(fā)相的相變部位，雖周圍火成巖發(fā)育面積較小，厚度相對較薄，但同樣處于斷裂帶邊緣部位，也能成為好的儲層。從中生界安山質(zhì)及火山角礫巖的分布中可以看出，處于北區(qū)的老21井區(qū)和南區(qū)的樁98井區(qū)因發(fā)育良好的火成巖儲層成為油氣聚集有利部位。

圖3 樁98井區(qū)中生界顯微照片

5.2 構(gòu)造活躍區(qū)是火成巖有利儲層發(fā)育區(qū)

強(qiáng)烈的構(gòu)造作用誘發(fā)了大量規(guī)模不等斷裂和裂縫的產(chǎn)生，進(jìn)而促進(jìn)了地下流體活動，使表層水、有機(jī)酸及深部熱液對構(gòu)造活躍區(qū)的火成巖進(jìn)行溶蝕改造，易溶物質(zhì)被溶解帶走，形成各種溶蝕孔、洞、縫，成為火成巖發(fā)育區(qū)的優(yōu)質(zhì)儲集空間類型[14-18]。因而，該區(qū)火成巖出油井主要分布在西部斷裂帶附近的構(gòu)造高部位。

圖4 中生界安山質(zhì)火山角礫巖等厚圖

5.3 各期火成巖噴發(fā)間斷形成的不整合面控制有利儲層發(fā)育區(qū)

各期火成巖噴發(fā)間斷形成的不整合面對儲層的發(fā)育有著重要的控制作用，從中生界孔隙度和滲透率距不整合面頂交會圖分析來看，研究區(qū)中生界火成巖各期次之間，形成的不整合面以下0～100 m和距頂大于200 m儲層物性明顯變差，距不整合面以下100～200 m是儲層物性良好發(fā)育帶，其孔隙度、滲透率明顯增加(圖5)。

圖5 中生界火成巖儲層物性與不整合面關(guān)系圖

5.4 單層厚度比較大的火成巖為有利儲層

從該區(qū)火成巖的試油成果統(tǒng)計(jì)來看，區(qū)內(nèi)玄武巖層多為薄層，原生孔隙較少，缺少形成次生儲集空間的條件;而安山巖形成單層厚度大，一般幾十到幾百米，其頂部原生氣孔較發(fā)育，受風(fēng)化剝蝕、構(gòu)造斷裂及深部流體溶蝕等作用，那些可能被碳酸鹽等礦物充填的孔洞內(nèi)，充填物再次被溶蝕，甚至可在安山巖頂部形成幾十米厚的良好儲層段。

6 結(jié)論

(1)埕島—樁海地區(qū)中生界火成巖類型可分為熔巖、淺成侵入巖、火山碎屑巖3大類10種，以中性火成巖為主，其次為基性、凝灰?guī)r及淺成侵入巖。

(2)火成巖的儲集空間類型復(fù)雜多樣，按照形成階段分為原生與次生儲層集體空間2類，可進(jìn)一步細(xì)分為7種，次生儲集空間為研究區(qū)中生界火成巖的主要儲集空間。其中，安山巖、火山角礫巖物性較好，玄武巖儲層物性較差，整體上屬于中低孔、低滲、特低滲儲層。

(3)火成巖儲集空間的形成和演化可分為原生儲集孔隙形成階段、風(fēng)化溶蝕階段、埋藏構(gòu)造斷裂階段和烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟4個階段，這4個階段都對火成巖儲集空間的形成起積極的作用，而貫穿這4個階段始終的熱液蝕變作用又對儲集空間起了很大的破壞作用。

(4)火成巖的儲集性能受巖相、構(gòu)造、溶蝕、次生礦物充填及壓實(shí)作用等綜合影響，其有利儲集區(qū)帶主要發(fā)育在有利相帶和不利相帶邊緣控制區(qū)、構(gòu)造活躍區(qū)、不整合面附近以及單層厚度比較大區(qū)域，這些區(qū)域均為油氣成藏有利區(qū)塊。

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