棗園地區(qū)火成巖發(fā)育特征分析及期次劃分

左 毅,王湘君,王延奇，潘文龍

(大港油田勘探開發(fā)研究院,天津 大港 300280)

棗園地區(qū)火成巖發(fā)育特征分析及期次劃分

左 毅,王湘君,王延奇，潘文龍

(大港油田勘探開發(fā)研究院,天津 大港 300280)

棗園地區(qū)火成巖由中性熔巖和部分火山碎屑巖組成，為裂縫-孔隙型儲層，測井響應(yīng)特征呈現(xiàn)出高伽瑪、低電位、高電阻的特點(diǎn)。多期的火山噴發(fā)活動形成南北兩個火山噴發(fā)體，形成的巖體在空間上相互連接疊加構(gòu)成火山噴溢復(fù)合體，根據(jù)測井響應(yīng)特征可以發(fā)現(xiàn)存在四個噴發(fā)期次。對不同噴發(fā)期次射孔生產(chǎn)情況統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，各期次由于儲層的差異具有不同的生產(chǎn)能力，這些結(jié)果對后期的生產(chǎn)射孔具有一定的指導(dǎo)意義。

火成巖; 巖石物性; 孔隙結(jié)構(gòu); 發(fā)育特征 ;期次劃分

棗園地區(qū)火成巖經(jīng)歷了中生代火成巖建造期、孔三段沉積前的風(fēng)化剝蝕期、始新世末期至館陶組沉積前的強(qiáng)烈拱生期，以及晚第三紀(jì)時期的構(gòu)造穩(wěn)定期。在印支期本區(qū)構(gòu)造帶已初具雛形，進(jìn)入燕山期后由于剪切運(yùn)動，使得北西-南東方向的擠壓增強(qiáng)，古隆起頂部拱張破裂，引起巖漿沿破裂通道上升，形成棗園地區(qū)大規(guī)模的火成巖建造?？兹纬练e前，巖體被風(fēng)化淋濾剝蝕，由于大部分長期裸露于地表，形成火成巖的次生裂隙。始新世盆地快速下沉，充填沉積了厚度達(dá)500～700m的孔二段、孔三段碎屑巖，形成棗園地區(qū)火成巖油藏的蓋層及油源層[1]。

1 火成巖微觀特征分析

1.1 巖石物性特征

根據(jù)棗園中生界巖心、巖屑觀察及巖心和巖屑薄片鑒定資料，該區(qū)域主要巖石類型為中性熔巖和部分火山碎屑巖。其中熔巖主要為次黑云母英安巖，火山碎屑巖主要包括火山角礫巖，少量凝灰熔巖和凝灰?guī)r，火山碎屑沉積巖。

次黑云母英安巖[2]：其具有斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶斜長石和黑云母。斜長石表現(xiàn)為較自形-它形的柱狀，有的具有環(huán)帶構(gòu)造。黑云母呈褐色，并具有多色性，有不同程度的熔蝕和暗化，其表面有磁鐵礦析出，有的已磁鐵礦化。此外，可見到含量極少的正長石斑晶，偶見石英斑晶，常熔蝕成港灣狀，斑晶含量較少，一般小于10%，常見聚斑結(jié)構(gòu)?；|(zhì)為交織結(jié)構(gòu)，局部可見微晶結(jié)構(gòu)，基質(zhì)由針狀-小柱狀的隱晶、微晶斜長石組成，部分為少量它形石英充填。

火山角礫巖：火山角礫狀結(jié)構(gòu)，主要由次黑云母英安巖角礫組成，角礫大小相差懸殊，一般大于2mm，最大礫徑可達(dá)3～4cm。鏡下礫徑為1～10mm，巖屑具熔蝕狀、棱角狀和斷裂狀邊緣，可見塑性巖屑呈壓扁拉長狀，膠結(jié)物為更細(xì)的火山碎屑、熔巖及少量泥質(zhì)，裂縫、溶蝕孔及角礫間孔發(fā)育，見圖1。

圖1 中生界火成巖巖石類型

凝灰?guī)r和凝灰熔巖：主要由粒徑<2mm的各種巖屑及少量晶屑組成。膠結(jié)物為鐵泥質(zhì)及更細(xì)的火山碎屑或熔巖物質(zhì)。

1.2 火成巖孔隙結(jié)構(gòu)特征

火成巖儲集空間類型屬于裂縫孔隙型雙重介質(zhì)儲集空間。據(jù)巖芯、巖石薄片、鑄體薄片研究，將火成巖雙重介質(zhì)儲集空間分為孔隙和裂縫兩大類。孔隙分為原生孔隙和次生孔隙，包括氣孔、冷凝收縮孔、溶蝕孔及晶間晶內(nèi)孔；裂縫包括構(gòu)造裂隙與風(fēng)化裂縫，見圖2。

該區(qū)火成巖儲層在鉆井過程中出現(xiàn)泥漿漏失現(xiàn)象，取芯證實(shí)裂縫發(fā)育，同時具有類似砂巖的粒間、晶間孔隙系統(tǒng)。據(jù)壓汞資料統(tǒng)計，喉道半徑中值為0.07～1.07μm，喉道相對較粗，物性測定孔隙度較高，最高可達(dá)22.2%，平均13%。從薄片觀察，其裂縫發(fā)育，是主要滲流通道，儲集層具有裂縫孔隙和次生孔隙雙重介質(zhì)特征。因此，棗園地區(qū)火成巖油藏屬裂縫-孔隙型儲集類型，見圖3。

該區(qū)裂縫以近南北和東西向分布發(fā)育的高角度正交縫為主，北西和北北西向裂縫次之。

圖2 中生界火成巖儲集空間類型

圖3 風(fēng)化店開發(fā)區(qū)中生界火成巖裂縫類型

1.3 火成巖測井響應(yīng)特征

侏羅系頂部以灰黑色火成巖為界，在測井響應(yīng)上表現(xiàn)為高伽馬、低自然電位、高電阻率等特點(diǎn)[3]?；鸪蓭r連片發(fā)育，整體表現(xiàn)為北部厚，向南變薄，鉆井揭示最厚可達(dá)216m。

經(jīng)過統(tǒng)計，研究區(qū)火成巖相帶可劃分為爆發(fā)相、溢流相、火山沉積相和正常沉積相等幾種類型，測井響應(yīng)特征如下：

爆發(fā)相：高伽馬值，曲線齒化-尖齒化，幅度較大；聲波時差中等，呈高幅度鋸齒狀；高電阻率，鋸齒化。

溢流相：中高伽馬值，曲線微齒化；中低聲波時差；自然伽瑪曲線呈現(xiàn)箱狀，中高電阻率，曲線平滑。

火山沉積相：中低伽馬值，曲線平緩；中高聲波時差，呈鋸齒狀；井徑有一定的擴(kuò)徑現(xiàn)象。

正常沉積相：低伽馬值，曲線呈箱型；高聲波時差，曲線呈齒化，幅度高；井徑擴(kuò)徑嚴(yán)重。

2 火成巖期次劃分

2.1 火成巖發(fā)育特征

從區(qū)域上看，中生界火成巖在南北具有不同的火山口，經(jīng)歷了多個期次的噴發(fā)后，由于噴發(fā)強(qiáng)度的不同造成南北兩個地區(qū)火成巖儲層的厚度有較大差異，總體上來說北部地區(qū)火成巖厚度明顯大于南部地區(qū)；越往南部遠(yuǎn)離火山口位置厚度變薄，見圖4。

根據(jù)火成巖體的分布，古地貌特征，巖性、厚度的變化及火山形成的構(gòu)造環(huán)境及噴發(fā)類型的綜合分析認(rèn)為：本區(qū)火山噴發(fā)活動是多期的，噴發(fā)時間和空間不斷變化，并由此形成南北兩個火山噴發(fā)體，形成的巖體在空間上相互連接疊加構(gòu)成火山噴溢復(fù)合體。

圖4 中生界火成巖剖面圖

從區(qū)域上看，中生界火成巖平面上北厚南薄，共有三個火山口噴發(fā)區(qū)，其中北部為第一個噴發(fā)區(qū)，整體火成巖儲層厚度最大，鉆井揭示火成巖厚度最大216m，多數(shù)井未鉆穿火成巖儲層；南部為第二個噴發(fā)區(qū)，火成巖儲層厚度集中在50～90m之間；東部為第三個火成巖噴發(fā)區(qū)，該區(qū)火成巖厚度最薄，往往小于45m，見圖5。

圖5 中生界火成巖厚度圖

2.2 火成巖期次劃分

由于棗園地區(qū)火成巖形成持續(xù)的時間較長，存在四個噴發(fā)期次，而每一期火山噴發(fā)可能在較短的時間內(nèi)完成，多期火山噴發(fā)之間可能間隔很長時間，前期形成火成巖可能遭受改造風(fēng)化剝蝕，或者接受沉積形成沉積夾層等間斷面，或者接受來自遠(yuǎn)緣細(xì)?；鹕交业某练e，這些標(biāo)志層都可以作為期次劃分的地質(zhì)界面(圖6)。風(fēng)化殼與下覆的火成巖往往在顏色上有明顯的差異，在物理狀態(tài)上表現(xiàn)為較松散、破碎(如原地火山角礫巖，它是熔巖風(fēng)化剝蝕的產(chǎn)物)，在測井上表現(xiàn)為低伽瑪、高聲波時差、低密度、低電阻等特征。正常的碎屑沉積巖，也包括火山沉積巖(如沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂/泥巖)，通常為幾米到幾十米厚，這些沉積夾層往往作為噴發(fā)期次的結(jié)束標(biāo)志。

A..巖心分析(期次頂面)； B. 粗砂巖中夾雜紅色泥礫; C.測井響應(yīng)(期次界面)

火山活動的不同階段，火成巖在物質(zhì)成分和噴發(fā)方式上都會產(chǎn)生規(guī)律性的變化。在同一噴發(fā)期次里巖性組合特征通常有一定的規(guī)律：若以熔巖為主，可以根據(jù)熔巖成分變化來劃分，若熔巖成分相同或相近，可以根據(jù)熔巖層的厚薄以及結(jié)構(gòu)構(gòu)造的變化來劃分；若以火山碎屑巖為主，則碎屑一般呈現(xiàn)出向上過度變細(xì)的韻律；若熔巖、火山碎屑巖和沉積巖交替出現(xiàn)，那么期次內(nèi)部巖性組合通常為火山碎屑巖、熔巖、沉積巖，這也是個火山爆發(fā)-溢流-間歇的過程，反應(yīng)火山能量由強(qiáng)到弱的變化趨勢。

巖相的相序變化在火山期次內(nèi)部也有反映，通常在一個期次內(nèi)包含一個或者多個巖相組合序列。一個理想的、完整的巖相序列在縱向上表現(xiàn)為火山通道相-爆發(fā)相-噴溢相-侵出相-火山沉積相。實(shí)際情況下，同一個期次內(nèi)部往往可能只出現(xiàn)2～3種巖相類型，也有可能只出現(xiàn)單一的巖相類型，還有可能某種巖相重復(fù)出現(xiàn)。相序的變化與火山活動的能量和巖性有關(guān)，酸性熔巖一般以爆發(fā)相開始，而中基性熔巖以溢流相開始。侵出相、火山通道相和火山沉積相往往標(biāo)志著一個期次的結(jié)束，歸入到前一個期次里面去。

通過分析區(qū)塊及鄰區(qū)取芯資料、巖性數(shù)據(jù)和曲線特征，結(jié)合前人研究成果，認(rèn)為研究區(qū)火成巖連片發(fā)育，共分四個期次：其中第二期次和第三期次是研究區(qū)火山爆發(fā)的高峰期，火成巖沉積厚度相對較大，見圖7。

圖7 風(fēng)化區(qū)中生界火成巖噴發(fā)期次劃分

3 火成巖期次劃分應(yīng)用

火山活動時期同一噴發(fā)期次里巖性組合特征通常各不相同，具有不同的巖石物性、孔隙結(jié)構(gòu)特征、含油性，因此后期開發(fā)生產(chǎn)中需要針對不同的期次采取不同的開發(fā)方式。下面這口井共劃分了4個期次，符合火山通道相-爆發(fā)相-溢流相、侵出相-火山沉積相的規(guī)律，初期射開二期頂部的侵出相部分，日產(chǎn)油11噸，經(jīng)過分析后射開三、四期，日產(chǎn)油達(dá)到了69噸。由此可見不同期次的火成巖其物性、含油性及生產(chǎn)能力均具有較大的區(qū)別[3]，見圖8。

圖8 棗園地區(qū)單井期次劃分結(jié)果

4 結(jié)論

以火成巖沉積特征、微觀特征為基礎(chǔ)，通過測井響應(yīng)特征的高伽馬、低電位、高電阻特點(diǎn)，細(xì)化期次劃分，針對每一期進(jìn)行詳盡的沉積微相分析，將火山噴溢復(fù)合體的四個噴發(fā)期次及其生產(chǎn)特點(diǎn)分析清楚，對后期的生產(chǎn)射孔具有一定的指導(dǎo)意義。

[1] 冉啟全 ， 胡永樂 ， 任寶生. 火成巖巖性識別方法及其應(yīng)用研究--以大港棗園油田棗35塊火成巖油藏為例[J].中國海上油氣:工程 , 2005 , 17 (1) :25-30.

[2] 諸 奇.礦物巖石學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1980：135-136.

[3] 大港油田科技叢書編委會.棗園高凝高粘中低滲斷塊油田開發(fā)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1999：39.

2017-07-03

左 毅(1974—)，高級工程師，1997年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球物理復(fù)合專業(yè)，現(xiàn)從事油田地震解釋、地質(zhì)建模工作。

P588.1;P618.130.2

A

1008-021X(2017)18-0142-145

(本文文獻(xiàn)格式左毅,王湘君,王延奇，等.棗園地區(qū)火成巖發(fā)育特征分析及期次劃分[J].山東化工，2017，46(18)：142-145.)