程岳宏,趙厚祥,于 水,趙汝敏,周浩瑋
(中海油研究總院,北京 100028)
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緬甸Shwebo次盆島弧帶儲(chǔ)層特征與主控因素分析
程岳宏,趙厚祥,于 水,趙汝敏,周浩瑋
(中海油研究總院,北京 100028)
針對(duì)火山碎屑巖儲(chǔ)層組分復(fù)雜、礦物易于轉(zhuǎn)化及孔隙演化過(guò)程復(fù)雜等問(wèn)題,應(yīng)用測(cè)井、錄井、薄片和掃描電鏡等多手段綜合分析方法,對(duì)緬甸Shwebo次盆中央島弧帶古—始新統(tǒng)儲(chǔ)層特征與主控因素進(jìn)行分析。研究表明:島弧帶整體為三角洲—淺海沉積,潛在儲(chǔ)層為凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖與砂巖;孔隙類型以次生溶蝕孔、微裂隙溶蝕孔為主,殘余粒間原生孔隙次之,孔隙度為4%~14%;火山活動(dòng)、凝灰質(zhì)組分含量及成巖壓實(shí)與膠結(jié)作用是控制該區(qū)儲(chǔ)層質(zhì)量的主要因素。該研究為下一步勘探提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。
儲(chǔ)層特征;火山碎屑巖;凝灰質(zhì)砂巖;成巖作用;緬甸Shwebo次盆
緬甸陸上從西至東發(fā)育有印緬山脈、中央盆地、中緬山脈和禪邦臺(tái)地4個(gè)構(gòu)造單元,其中Shwebo次盆位于中央盆地的東北部,為中—新生代盆地,具有“東西分帶,南北分塊”的構(gòu)造特征[1-3]。Shwebo盆地充填了晚白堊世—古近紀(jì)—新近紀(jì)碎屑巖系沉積,晚白堊世—始新世早期,Shwebo次盆與Chindwin次盆基本上為統(tǒng)一的盆地,島弧帶處于建造、發(fā)展期,未形成明顯的弧前、弧后盆地格局;漸新世晚期,島弧帶構(gòu)造定型、抬升,地層強(qiáng)烈剝蝕,形成弧前、弧后沉積盆地格局;中新世—上新世區(qū)域再次沉降,發(fā)育大規(guī)模河流—三角洲粗碎屑沉積;上新世晚期,區(qū)域隆起剝蝕,形成目前隆坳相間的構(gòu)造格局。由于受多期構(gòu)造碰撞與火山活動(dòng)的影響以及4口探井鉆探效果不理想的影響,有學(xué)者認(rèn)為島弧帶及周緣古新—始新統(tǒng)碎屑巖儲(chǔ)層質(zhì)量差,非均質(zhì)性強(qiáng),空間展布規(guī)律復(fù)雜,嚴(yán)重制約著中央島弧帶的下一步勘探。因此,結(jié)合鉆井、測(cè)井,巖石薄片以及分析化驗(yàn)資料對(duì)島弧帶火山碎屑巖儲(chǔ)層特征進(jìn)行總結(jié),明確了Shwebo次盆島弧帶東南隆起為下一步有利勘探區(qū)。
1.1 火山碎屑巖
該區(qū)火山碎屑巖主要發(fā)育晶屑巖屑凝灰?guī)r和玻屑凝灰?guī)r,前者主要由巖屑和晶屑組成,巖屑含量為30%~80%,其中塑性巖屑多為次圓狀、扁長(zhǎng)狀,可見(jiàn)假流紋—斑雜構(gòu)造,剛性巖屑以安山巖為主,有少量火山角礫巖產(chǎn)出,并見(jiàn)港灣狀的熔蝕;晶屑含量為10%~30%,以石英為主,少量斜長(zhǎng)石,凝灰結(jié)構(gòu),石英多為棱角狀,表面較光潔、鮮亮,可見(jiàn)表面裂開紋;部分玻屑已脫玻化重結(jié)晶,火山灰普遍綠泥石化和褐鐵礦化,少量顆粒被鐵方解石交代氧化。玻屑凝灰?guī)r主要由玻屑與泥級(jí)的火山灰組成,少量晶屑和巖屑,表面光潔,玻屑可見(jiàn)脫?;亟Y(jié)晶,火山灰被綠泥石化和褐鐵礦化,凝灰結(jié)構(gòu),孔隙不發(fā)育,不能作為儲(chǔ)層。
1.2 火山—沉積碎屑巖
(1) 沉凝灰?guī)r。為火山碎屑巖與沉積巖的過(guò)渡類型,具有一定的沉積結(jié)構(gòu)和構(gòu)造,距離火山口相對(duì)較遠(yuǎn),主要發(fā)育于上白堊統(tǒng)與古新統(tǒng)下部地層。鏡下巖屑含量為48%,晶屑為20%,砂質(zhì)為20%,鐵方解石為7%,沉凝灰結(jié)構(gòu),巖屑多為剛性巖屑,以安山巖為主,少量流紋巖巖屑;晶屑主要為石英,表面較光鮮潔凈,形狀多不規(guī)則或棱角狀,可見(jiàn)其表面不規(guī)則裂開,裂縫被硅質(zhì)交代。
(2) 凝灰質(zhì)砂巖。在迎春構(gòu)造古新統(tǒng)和始新統(tǒng)較發(fā)育,從北至南砂層逐漸減少、減薄,巖屑主要為安山巖巖屑,礦物成分以石英、長(zhǎng)石為主,可見(jiàn)云母,分選中等,次棱角狀—次圓狀,火山灰綠泥石化與鐵化現(xiàn)象嚴(yán)重,見(jiàn)黃鐵礦富集帶,火山灰雜基和方解石膠結(jié)物,較致密。
1.3 孔隙類型與結(jié)構(gòu)特征
由于受火山活動(dòng)的影響,該區(qū)儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型比較復(fù)雜[4]。根據(jù)鑄體薄片和掃描電鏡等資料,結(jié)合其成因機(jī)理和形態(tài)特征,認(rèn)為凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)砂巖孔隙類型主要為次生溶蝕粒間孔、裂縫、微裂隙溶蝕孔,多呈港灣狀和窄條帶狀,不均勻分布,原生粒間孔次之(圖1)。對(duì)凝灰質(zhì)砂巖孔隙度統(tǒng)計(jì)認(rèn)為,始新統(tǒng)孔隙度主要分布于8%~14%,古新統(tǒng)與上白堊統(tǒng)孔隙度普遍低于4%,滲透率低于1×10-3μm2,屬于低孔、低滲—特低滲儲(chǔ)層,局部可見(jiàn)中孔、低滲—特低滲儲(chǔ)層;始新統(tǒng)晶屑巖屑凝灰?guī)r孔隙度低于6%,迎春2井在8%~20%均有分布;古新統(tǒng)與上白堊統(tǒng)孔隙度低,普遍低于2%,屬于低孔、低滲—特低滲儲(chǔ)層。
圖1 中央島弧帶儲(chǔ)層孔隙類型
火山巖巖相是儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的一個(gè)重要指標(biāo),包括巖石形成條件和巖石特征,是火山噴發(fā)類型的真實(shí)記錄,是火山作用最本質(zhì)、最重要的地質(zhì)實(shí)體,其反映了火山噴發(fā)類型、搬運(yùn)介質(zhì)及方式、堆積環(huán)境等地質(zhì)特征[4-5]。晚白堊世早期,緬甸中央盆地屬于統(tǒng)一的大陸邊緣盆地,隨著印度板塊向緬甸陸塊的俯沖,火山活動(dòng)強(qiáng)烈,導(dǎo)致火山帶發(fā)展并定型。晚白堊世和始新世發(fā)育的巖石多為火山碎屑巖,主要為凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)沉積巖;古新世發(fā)育薄層凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)沉積巖和正常沉積巖,進(jìn)一步說(shuō)明火山灰降落與正常陸源碎屑混雜堆積,在機(jī)械分異作用下形成層狀沉積巖,并與凝灰質(zhì)砂、泥巖互層構(gòu)成韻律層,側(cè)向穩(wěn)定,地震同相軸連續(xù)性好,主要為火山碎屑巖相、沉火山巖相、濱淺海—三角洲相??v向上,火山碎屑巖在晚白堊世和始新世最發(fā)育,古新世不太發(fā)育,反映了火山活動(dòng)強(qiáng)—弱—強(qiáng)的過(guò)程;橫向上,始新世迎春3井區(qū)凝灰?guī)r最發(fā)育,凝地比可達(dá)61%,向北、向南均減薄,白堊系—古新統(tǒng)呈現(xiàn)北厚南薄的趨勢(shì),向南凝灰?guī)r厚度變薄,層數(shù)變少,證實(shí)了不同時(shí)期火山活動(dòng)范圍不同,巖性分布規(guī)律多受控于火山活動(dòng)強(qiáng)度、離火山口距離和所處沉積環(huán)境。
3.1 火山活動(dòng)對(duì)儲(chǔ)層的影響
在該區(qū)上白堊統(tǒng)—古新統(tǒng)—始新統(tǒng)沉積與火山旋回對(duì)比的基礎(chǔ)上,認(rèn)為地層格架內(nèi)火山旋回與沉積相都影響該區(qū)的儲(chǔ)層質(zhì)量。而理想的火山旋回是指火山活動(dòng)強(qiáng)弱交替發(fā)展的變化過(guò)程,一般火山總遵循開始噴發(fā)—強(qiáng)烈噴發(fā)—平靜溢流—蒸汽涌流—火山活動(dòng)寧?kù)o的規(guī)律,稱之為一個(gè)火山噴發(fā)旋回[5-6]?;鹕絿姲l(fā)強(qiáng)度控制凝灰質(zhì)含量及凝灰?guī)r厚度,上白堊統(tǒng)與始新統(tǒng)火山活動(dòng)強(qiáng)烈,研究區(qū)表現(xiàn)為厚層凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r夾薄層凝灰質(zhì)砂巖、泥巖的巖性組合,厚度穩(wěn)定,橫向?qū)Ρ群?,具有多旋回性,反映了不同旋回火山活?dòng)以及火山活動(dòng)由強(qiáng)到弱火山灰降落堆積的過(guò)程,其中凝灰質(zhì)砂巖儲(chǔ)層質(zhì)量比其他巖性均好。古新統(tǒng)火山活動(dòng)處于間歇期,陸源碎屑砂巖與含凝灰砂巖火山碎屑物含量少,儲(chǔ)層物性整體較好。
3.2 凝灰質(zhì)組分的影響
凝灰質(zhì)來(lái)源、成因及物質(zhì)成分等影響著儲(chǔ)層質(zhì)量,中基性火山碎屑更容易形成次生溶蝕孔[7-8]。研究區(qū)晚白堊世—始新世凝灰質(zhì)主要為降落型火山灰,未經(jīng)長(zhǎng)距離的搬運(yùn),火山碎屑物質(zhì)組分保留齊全,晶屑與巖屑顆粒分選為中等—差,多為次棱角狀—棱角狀,碎屑顆粒松散堆積或火山灰分散于砂質(zhì)沉積物中,進(jìn)而使部分化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的易溶組分未經(jīng)風(fēng)化便殘存下來(lái),這為后期成巖過(guò)程中的溶蝕次生孔隙提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。雖然研究區(qū)火山灰填隙物以中基性為主,但處于中成巖早期階段,有機(jī)酸作用弱,次生孔隙形成的條件不足,導(dǎo)致火山灰填隙物起著堵塞孔隙的作用,進(jìn)而降低了儲(chǔ)層質(zhì)量。
3.3 成巖作用對(duì)儲(chǔ)層的影響
3.3.1 壓實(shí)作用
島弧帶火山碎屑巖多以降落型為主,火山碎屑物噴出并降落堆積后,一般未經(jīng)搬運(yùn)或只經(jīng)短距離搬運(yùn)后被快速埋藏,在上覆重力作用下經(jīng)過(guò)壓實(shí)固結(jié)而形成。壓實(shí)作用是降低本區(qū)儲(chǔ)層孔隙度的主要原因,隨著深度的增加,凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)砂巖的孔隙度呈降低趨勢(shì)。表現(xiàn)為剛性碎屑顆粒(石英、長(zhǎng)石、晶屑和巖屑)內(nèi)部機(jī)械壓實(shí)作用強(qiáng),脆性破裂發(fā)育,剛性顆粒間以點(diǎn)、線接觸為主(圖1a、b);抗壓性弱的塑性顆粒和礦物多呈凹凸接觸和縫合線接觸而變形,見(jiàn)假流紋構(gòu)造,片狀礦物黑云母被壓彎壓折、碎裂。隨著埋深的增加,壓實(shí)作用逐漸增強(qiáng),剛性顆粒被壓實(shí)而排列緊密時(shí),孔隙變小,顆粒間吼道大大變窄,儲(chǔ)集物性變差。
3.3.2 膠結(jié)作用
研究區(qū)膠結(jié)類型為碳酸鹽膠結(jié)和斜長(zhǎng)石次生加大,呈現(xiàn)環(huán)帶構(gòu)造(圖2)。碳酸鹽膠結(jié)多以方解石、鐵方解石呈孔隙式膠結(jié),其中薄片下茜素紅染色方解石膠結(jié)物呈紫紅色,陰極發(fā)光下可見(jiàn)兩期方解石膠結(jié)、交代碎屑顆粒,后期橘紅色隱晶方解石環(huán)狀交代亮橘黃色細(xì)—中晶方解石(圖2b)。總之,膠結(jié)作用使原生孔隙大幅度減少,堵塞孔隙的喉道,降低孔隙質(zhì)量。
圖2 凝灰質(zhì)細(xì)砂巖膠結(jié)特征
3.3.3 蝕變作用
形成于高溫條件下的火山物質(zhì)進(jìn)入盆地水體中,在這種“水火”交融時(shí)易發(fā)生蝕變作用。蝕變程度除受凝灰質(zhì)自身組分的約束外,還受成巖場(chǎng)流體、溫度和壓力因素影響[7-9]。該區(qū)凝灰質(zhì)在成巖過(guò)程中,隨著時(shí)間、溫度和壓力的變化,脫?;F(xiàn)象明顯,常見(jiàn)泥級(jí)火山灰經(jīng)水解脫?;渲幸徊糠殖煞蛛S孔隙水流失,剩余組分發(fā)生重組、重結(jié)晶作用轉(zhuǎn)化為綠泥石和褐鐵礦,同時(shí)在脫水收縮過(guò)程中易形成微收縮縫隙,改善儲(chǔ)層性能,局部收縮縫常被硅質(zhì)充填,導(dǎo)致儲(chǔ)層連通性降低(圖1d、f)。長(zhǎng)石蝕變?nèi)芪g,轉(zhuǎn)化為片狀云母、高嶺石和伊利石,長(zhǎng)英質(zhì)微粒充填于粒間孔隙儲(chǔ)層質(zhì)量變得更差(圖3)。
圖3 掃描電鏡下凝灰質(zhì)蝕變作用
通過(guò)對(duì)緬甸Shwebo次盆島弧帶儲(chǔ)層特征及控制因素的分析,認(rèn)為島弧帶受多期次火山活動(dòng)的影響,火山碎屑巖發(fā)育且成巖壓實(shí)與膠結(jié)作用使其物性變差,不能作為該區(qū)的有利儲(chǔ)層,而島弧帶東南側(cè)離島弧帶較遠(yuǎn),受火山活動(dòng)影響小,火山碎屑巖不很發(fā)育,正常三角洲砂巖發(fā)育,圈閉發(fā)育且鄰近烴源巖,是下一步有利勘探區(qū)。
(1) 緬甸Shwebo次盆島弧帶晚白堊世—始新世儲(chǔ)層以正常陸源砂巖、凝灰質(zhì)砂巖和凝灰?guī)r為主?;鹕交顒?dòng)強(qiáng)烈期凝灰?guī)r及砂巖凝灰質(zhì)含量高,儲(chǔ)層質(zhì)量差,孔隙度普遍小于4%;火山活動(dòng)間隙期,陸源砂巖和凝灰質(zhì)砂巖儲(chǔ)層質(zhì)量相對(duì)較好,孔隙度為8%~12%。
(2) 儲(chǔ)層質(zhì)量的好壞主要受控于同沉積火山作用與后期成巖作用,火山灰填隙物和火山碎屑沉積堆積,粘結(jié)在一起,為儲(chǔ)層質(zhì)量變差奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。且研究區(qū)處于中成巖早期,壓實(shí)作用強(qiáng),方解石膠結(jié)作用嚴(yán)重,中基性火山灰填隙物或碎屑沒(méi)有發(fā)生強(qiáng)烈的溶蝕,多發(fā)生蝕變,即脫?;?、綠泥石化和褐鐵礦化嚴(yán)重,使儲(chǔ)層孔隙變小變窄,降低了儲(chǔ)層質(zhì)量,進(jìn)而導(dǎo)致該區(qū)儲(chǔ)層為低孔、低滲—特低滲儲(chǔ)層。
(3) 針對(duì)火山碎屑巖油氣勘探,需重視火山巖巖性以及后期成巖條件能否形成大量次生孔隙和裂縫,同時(shí),明確Shwebo次盆島弧帶東南隆起為下一步有利勘探區(qū)。
[1] 謝楠,姜燁,朱光輝,等.緬甸Sagaing走滑斷裂及對(duì)睡寶盆地構(gòu)造演化的控制和影響[J].現(xiàn)代地質(zhì),2010,24(2):268-272.
[2] 謝楠,趙汝敏.緬甸Shwebo盆地油氣地質(zhì)特征及勘探潛力[J].天然氣地球科學(xué),2014,25(4):558-564.
[3] VIGNY C, SOCQUET A, RANGIN C, et al. Present-day crustal deformation around Sagaing fault, Myanmar[J]. Journal of Geophysical Research, 2003,18(B11):2533-2543.
[4] 鄒才能,陶士振,候連華,等.非常規(guī)油氣地質(zhì)[M].北京:地質(zhì)出版社,2011:192-231.
[5] 李光云.三塘湖盆地馬朗凹陷上石炭統(tǒng)火山巖油藏形成條件與主控因素[D].北京:中國(guó)地質(zhì)大學(xué),2010.
[6] 郝彬.火山旋回劃分方案對(duì)比及在儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的意義[J].特種油氣藏,2014,21(2):70-74.
[7] 王宏語(yǔ),樊太亮,肖瑩瑩,等.凝灰質(zhì)成分對(duì)砂巖儲(chǔ)集性能的影響[J].石油學(xué)報(bào),2010,31(3):432-439.
[8] 李向博,王建偉.煤系地層中砂巖火山灰填隙物的成巖作用特征——以鄂爾多斯盆地天然氣儲(chǔ)層為例[J].巖石礦物學(xué)雜志,2007,26(1):42-48.
[9] 余衛(wèi)衛(wèi),武群虎.樁海中生界火成巖儲(chǔ)層特征及有利區(qū)分析[J].特種油氣藏,2014,21(6):52-56.
編輯 朱雅楠
10.3969/j.issn.1006-6535.2016.01.016
20150629;改回日期:20151107
國(guó)家科技重大專項(xiàng)“亞太地區(qū)油氣資源評(píng)價(jià)及未來(lái)戰(zhàn)略發(fā)展方向”(2011ZX05028-006)
程岳宏(1985-),男,工程師,2008年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)資源勘查專業(yè),2011年畢業(yè)于該校礦產(chǎn)與普查勘探專業(yè),獲碩士學(xué)位,現(xiàn)主要從事沉積學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)方面研究工作。
TE122.2
A
1006-6535(2016)01-0072-04