遼河油田桃園－大平房地區(qū)沙三段火山巖儲(chǔ)層特征研究

何瀟寧 （長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，湖北 荊州 434020）

楊波 （長(zhǎng)江大學(xué)研究生院，湖北 荊州 434023）

遼河油田桃園－大平房地區(qū)沙三段火山巖儲(chǔ)層特征研究

何瀟寧 （長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，湖北 荊州 434020）

楊波 （長(zhǎng)江大學(xué)研究生院，湖北 荊州 434023）

遼河油田桃園－大平房地區(qū)沙河街組三段儲(chǔ)層除碎屑巖外，還廣泛發(fā)育了大量的火山巖巖體。結(jié)合巖心觀察、鏡下薄片鑒定及鉆井資料分析，對(duì)區(qū)內(nèi)火山巖儲(chǔ)層特征進(jìn)行了深入的探討。結(jié)果表明：火山巖巖性以玄武巖、安山巖、粗面巖為主；儲(chǔ)集空間主要有原生、次生2大類(lèi)，經(jīng)細(xì)分可劃為7種基本成因類(lèi)型，其中溶蝕孔－縫型最為發(fā)育；成巖作用及構(gòu)造作用是影響火山巖儲(chǔ)層孔隙發(fā)育的主要因素；區(qū)內(nèi)火山巖巖相可以劃分為，爆發(fā)相、溢流相及火山沉積相3類(lèi)。

遼河油田；沙三段；火山巖；儲(chǔ)層特征

遼河盆地位于遼寧省中南部的下遼河平原，是在古隆起背景上發(fā)育起來(lái)的新生代大陸裂谷盆地，屬渤海裂谷系的北部分支［1］。它由中央凸起，東部、西部及大民屯共3凹陷和東、西2個(gè)斜坡帶構(gòu)成。桃園-大平房地區(qū)位于遼河坳陷的東部凹陷區(qū)。

遼河坳陷從中生界到新近系館陶組發(fā)育了大量的火山巖，近年來(lái)，已陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了多個(gè)火山巖油氣藏［2］。筆者通過(guò)對(duì)桃園－大平房地區(qū)沙河街組三段 （Es3）火山巖儲(chǔ)層特征進(jìn)行分析，深入探討了火山巖儲(chǔ)層的巖石學(xué)特征、物性特征及其發(fā)育的主控因素，以期為儲(chǔ)層的有效預(yù)測(cè)及目標(biāo)優(yōu)選提供理論依據(jù)。

1 火山巖巖石學(xué)特征

研究區(qū)Es3除發(fā)育碎屑巖以外，還廣泛分布著大量的火山巖巖體，巖性以玄武巖、安山巖、粗面巖為主，伴隨少量凝灰?guī)r及火山碎屑巖等。

1）玄武巖 顏色多為黑、灰黑、綠黑色，主要發(fā)育杏仁構(gòu)造、氣孔構(gòu)造，塊狀構(gòu)造少見(jiàn)，裂縫發(fā)育。具斑狀結(jié)構(gòu)、細(xì)粒結(jié)構(gòu)，鏡下基質(zhì)具間粒結(jié)構(gòu)、間隱結(jié)構(gòu)、間粒－間隱結(jié)構(gòu)。斑晶主要為基性斜長(zhǎng)石，種屬主要有培長(zhǎng)石、拉長(zhǎng)石；呈他形－半自形板柱狀、粒狀，聚片雙晶少見(jiàn)；蝕變程度中－低，主要蝕變礦物為高嶺石、方解石、方沸石等?；|(zhì)為暗色礦物與基性斜長(zhǎng)石，暗色礦物主要為輝石，含少量的角閃石、黑云母；多具暗化邊結(jié)構(gòu)，蝕變程度中－深，主要蝕變類(lèi)型為綠泥石化、蛇紋石化等（圖1（a）～ （f））。

2）安山巖 顏色多呈灰紅、淺灰色，發(fā)育氣孔構(gòu)造、晶洞構(gòu)造，杏仁構(gòu)造少見(jiàn)，裂縫較為發(fā)育。結(jié)構(gòu)與玄武巖類(lèi)似，具斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶為斜長(zhǎng)石，堿性長(zhǎng)石，基質(zhì)具交織結(jié)構(gòu)。斜長(zhǎng)石斑晶多呈板狀，發(fā)育聚片雙晶，具環(huán)帶結(jié)構(gòu)；堿性長(zhǎng)石呈板狀，發(fā)育卡式雙晶。長(zhǎng)石斑晶蝕變強(qiáng)烈，溶蝕現(xiàn)象明顯，部分長(zhǎng)石受擠壓發(fā)生破碎?；|(zhì)由長(zhǎng)石、石英及少量暗色礦物等組成，長(zhǎng)石微晶呈細(xì)粒長(zhǎng)條狀，溶蝕強(qiáng)烈，微晶之間充填有較多的隱晶質(zhì)，碳酸鹽化強(qiáng)烈 （圖1（g）、（h））。

3）粗面巖 區(qū)內(nèi)發(fā)育較少，顏色多呈淺灰色、灰色、灰綠色，具塊狀構(gòu)造，未見(jiàn)明顯氣孔構(gòu)造、杏仁構(gòu)造，裂縫不發(fā)育。具粗面結(jié)構(gòu)，斑晶主要為堿性長(zhǎng)石，包括透長(zhǎng)石、歪長(zhǎng)石等 （圖1（i））。

圖1 桃園－大平房地區(qū)Es3火山巖巖心及鏡下照片

2 火山巖儲(chǔ)層物性特征

與沉積巖不同，火山巖儲(chǔ)層物性及孔隙結(jié)構(gòu)的研究?jī)?nèi)容包括：孔隙類(lèi)型、孔隙結(jié)構(gòu)特征及其形成機(jī)制，各類(lèi)孔隙在火山巖中的分布規(guī)律，孔隙結(jié)構(gòu)與火山巖巖石類(lèi)型及其物理性質(zhì)間的關(guān)系等。

由于火山巖成巖作用具有一定的特殊性，除火山碎屑巖外，其他火山巖儲(chǔ)集空間，如晶間孔、晶內(nèi)孔、粒間孔、收縮洞穴及原生氣孔等均具有一定的分散性，相互之間不能構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，連通性較差，難以形成良好的儲(chǔ)滲空間。但火山巖在經(jīng)過(guò)后期構(gòu)造作用、熱液作用、冷凝作用、風(fēng)化剝蝕作用等外因的改造后，其內(nèi)部的各類(lèi)儲(chǔ)集空間則可交織在一起，顯著提升儲(chǔ)集性能，使之成為優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)集巖［3，4］。巖漿在噴出地表后含有大量揮發(fā)性氣體，在冷凝結(jié)晶過(guò)程中形成的氣孔、晶 （礫）間孔、冷凝收縮裂縫等被稱(chēng)之為原生儲(chǔ)集空間；而在成巖作用后期，巖石經(jīng)改造后形成的次生溶蝕孔－縫、構(gòu)造縫、風(fēng)化裂縫、解理縫等被稱(chēng)之為次生儲(chǔ)集空間 （表1）。區(qū)內(nèi)Es3火山巖中主要發(fā)育的儲(chǔ)集空間類(lèi)型為次生作用形成的溶蝕孔－縫。

表1 桃園－大平房地區(qū)Es3火山巖儲(chǔ)集空間類(lèi)型及特征統(tǒng)計(jì)分析

3 影響火山巖儲(chǔ)集層孔隙發(fā)育的因素

3.1 成巖作用

影響火山巖儲(chǔ)集層孔隙形成和保存的成巖作用主要有以下3種：

1）氣體膨脹作用 不同巖性的火山巖在成巖時(shí)氣體膨脹作用的強(qiáng)度是不一樣的，氣體膨脹作用越強(qiáng)，所形成的火山巖的孔隙性就越好。超基性巖漿SiO2含量最低，因此黏稠度較低，受氣體膨脹作用最為強(qiáng)烈，容易形成大量氣孔；而酸性巖漿SiO2含量最高，巖漿黏稠度較高，膨脹系數(shù)低，故不容易受到氣體膨脹作用的影響，氣孔數(shù)量較少。如區(qū)內(nèi)紅22井，基性玄武巖的氣孔發(fā)育程度就要略高于46井的中性安山巖。

2）溶蝕作用 區(qū)內(nèi)Es3火山巖以玄武巖和安山巖為主，兩者杏仁構(gòu)造均較發(fā)育。玄武巖中發(fā)育大量的次生裂縫為碳酸鹽、綠泥石、黏土等礦物所填充。上述孔、縫填充物在早期破裂、溶蝕和晚期酸性地層水的溶解下，形成了大量的晶間溶孔和粒內(nèi)溶孔，是火山巖儲(chǔ)集層的主要儲(chǔ)運(yùn)空間。如榮14井、紅18井玄武巖中均發(fā)現(xiàn)了大量的次生溶蝕孔－縫，故溶蝕作用對(duì)Es3火山巖儲(chǔ)集層孔隙發(fā)育影響較大。

3）壓實(shí)作用 火山巖骨架較沉積巖堅(jiān)硬，抗壓實(shí)能力也較強(qiáng)，故埋藏過(guò)程中受機(jī)械壓實(shí)作用的影響較小，使得原生孔、縫不易被破壞。但火山巖中又含有大量脆性礦物，一旦超過(guò)其壓力承受范圍，則會(huì)發(fā)生破裂，形成大量次生裂縫，連通原生孔隙。

3.2 構(gòu)造作用

構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得致密的火山巖產(chǎn)生成組、成帶分布的規(guī)則或不規(guī)則的裂縫 （破裂面），不但使孤立的原生氣孔得以連通，還為油氣運(yùn)移提供有利通道。區(qū)內(nèi)Es3火山巖主要為中生代白堊紀(jì)火山噴發(fā)的產(chǎn)物，在遭受火山口附近強(qiáng)烈的爆發(fā)作用、燕山晚期強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等諸多因素的影響下，形成了區(qū)內(nèi)的斷裂期和斷裂后期裂縫。

4 火山巖巖相

區(qū)內(nèi)Es3火山巖相主要可以劃分為溢流相、爆發(fā)相、火山沉積相等3種類(lèi)型。

1）爆發(fā)相 為火山爆發(fā)期的產(chǎn)物，多為不規(guī)則棱角狀，大小分布懸殊，成分較為雜，原生孔隙較為發(fā)育。爆發(fā)相帶往往位于古構(gòu)造的高部位，是油氣運(yùn)移的指向部位，加之爆發(fā)相經(jīng)風(fēng)化淋濾作用后往往形成大量的次生溶蝕孔-縫，因此可作為良好的油氣儲(chǔ)集體。區(qū)內(nèi)紅22井Es3分布著厚度約500m的火山碎屑巖 （圖2），其中夾雜著薄層的泥巖及粉砂質(zhì)泥巖，但過(guò)渡到桃6井，火山巖的厚度僅為100m左右，且?guī)r性已經(jīng)由火山碎屑巖變?yōu)榱诵鋷r。由此說(shuō)明，區(qū)內(nèi)Es3爆發(fā)相的相帶窄，巖體規(guī)模小，巖相變化快，難以形成大規(guī)模的火山巖儲(chǔ)集體，不是有利的儲(chǔ)集相帶。

2）溢流相 溢流相形成于火山噴發(fā)旋回的中期，在沿著地表流動(dòng)的過(guò)程中，熔漿逐漸冷凝、固結(jié)而成。溢流相在酸性、中性、基性火山巖中均可見(jiàn)到，熔巖在研究區(qū)內(nèi)分布廣泛，常形成厚度較大的熔巖流。溢流相原生氣孔等儲(chǔ)集空間較發(fā)育，特別是在火山斜坡過(guò)渡帶，該帶恰好位于油氣運(yùn)移的有利位置，可形成多種類(lèi)型油氣藏。區(qū)內(nèi)桃6井、桃14井、桃22井、大28井、大43井、大46井Es3火山巖主要以玄武巖、安山巖為主，厚度雖僅有100～200m左右，但分布范圍廣，僅桃園-大平房地區(qū)就達(dá)46km2。故區(qū)內(nèi)具溢流相的火山巖可視為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集巖。

3）火山沉積相 發(fā)育在熔巖相的外緣，火山爆發(fā)物落在水體中，經(jīng)重力流作用與陸源碎屑物混雜堆積成巖。形成的巖石含有一定的泥質(zhì)，在遭受壓實(shí)作用時(shí)，原生孔隙易遭到破壞，屬于不利的油氣儲(chǔ)集相帶。

圖2 桃園－大平房地區(qū)Es3火山巖厚度圖

5 結(jié)論

1）桃園－大平房地區(qū)沙河街組三段 （Es3）火山巖儲(chǔ)層是以溢流相產(chǎn)出的玄武巖、安山巖、粗面巖及少量具有噴發(fā)相的火山碎屑巖為主要巖石類(lèi)型，伴有少量的凝灰?guī)r、粗安巖等。

2）區(qū)內(nèi)Es3火山巖的有利儲(chǔ)集空間主要以大量發(fā)育的次生溶蝕孔－縫為主，解理縫次之。

3）部分未遭受蝕變的火山巖由于原生孔、縫系統(tǒng)不發(fā)育，巖石結(jié)構(gòu)致密，具有良好的封蓋作用，為深部遭受破壞而運(yùn)移上來(lái)的油氣提供了二次成藏的條件。

［1］龔丹，秦剛 .大平房－桃園地區(qū)沙河街組沙三段的層序地層學(xué) ［J］.海洋地質(zhì)前沿，2011，27（11）：32～37.

［2］常海燕 .遼河盆地桃園－大平房地區(qū)東營(yíng)組沉積儲(chǔ)層特征研究 ［D］.北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué) （北京），2006.

［3］路波，趙萍 .火山巖的分布及其對(duì)油氣藏的作用 ［J］.特種油氣藏，2004，11（2）：17～19.

［4］何琰，伍友佳，吳念勝 .火山巖油氣藏研究 ［J］.大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，1999，18（4）：6～14.

［5］張家政，趙廣珍 .紅山嘴油田石炭系火山巖油藏綜合研究 ［J］.新疆石油天然氣，2008，4（4）：1～9.

［6］湯艷杰，陳福坤，彭澎 .中國(guó)盆地火山巖特性及其與油氣成藏作用的聯(lián)系 ［J］.巖石學(xué)報(bào)，2010，26（1）：185～194.

［編輯］ 鄧?yán)?/p>

The Volcanic Rock Reservoir Characteristics of Es3in Taoyuan-Dapingfang Area of Liaohe Oilfield

HE Xiaoning，YANG Bo （First Author' s Address：College of Technology ＆Engineering，Yangtze University，Jingzhou 434020，Hubei，China）

Except for the clastic rocks，a large number of volcanic rock masses were widely developed in the Es3reservoir in Taoyuan-Dapingfang Area of Liaohe Oilfield.Combined with core observation，Microscopic thin section identification and analysis of drilling data，the characteristics of volcanic rock reservoir were deeply studied in the studied area.The result shows that lithology of volcanic rock is mainly basalt，andesite and and trachyte.The types of reservoir space are mainly primary and secondary types，and they can be divided into seven kinds of basic genetic types in detail with the most development of dissolved pores and fractures.Diagenesis and tectonics are the main factors that affect volcanic reservoir porosity development.The main lithofacies in the studied area can be divided into volcanic explosive facies，effusive facies and volcano-sedimentary facies.

Liaohe Oilfield；Es3；volcanic rock；reservoir characteristics

TE122.2

A

1000-9752（2014）04-0034-04

2013-11-20

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查工作項(xiàng)目 （201304-004-003）。

何瀟寧 （1992-），男，2010年本科入學(xué)，現(xiàn)主要從事沉積相、儲(chǔ)層方面的學(xué)習(xí)與研究。

楊波 （1964-），男，博士，副教授；E－mail：ybby2008＠126.com。