惠民凹陷商741區(qū)沙一段火山巖儲(chǔ)層特征

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(1.山東科技大學(xué) 山東省沉積成礦作用與沉積礦產(chǎn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266590; 2.山東科技大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590;3.山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250013)

惠民凹陷商741區(qū)沙一段火山巖儲(chǔ)層特征

韓作振1，2，李昊1，2，尉鵬飛3，韓梅1，2，韓超1，2，高麗華1，2

(1.山東科技大學(xué) 山東省沉積成礦作用與沉積礦產(chǎn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266590; 2.山東科技大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590;3.山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250013)

惠民凹陷商741區(qū)沙一段存在多層火山巖，通過對(duì)其4口取芯井巖芯的觀察、描述和54張巖石薄片的鑒定，認(rèn)為研究區(qū)沙一段火山巖以火山碎屑巖中的火山角礫巖和凝灰?guī)r為主，儲(chǔ)集空間類型主要有原生氣孔、粒間孔，溶蝕作用形成的粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔，以及構(gòu)造裂縫、成巖收縮裂縫等類型。巖芯物性及測(cè)井資料解釋，研究區(qū)火山巖儲(chǔ)層具有孔隙度較高、滲透率差別較大，非均質(zhì)性較強(qiáng)的特點(diǎn)；在垂向上，第Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ期的火山巖儲(chǔ)層物性較好，第Ⅱ、Ⅲ期次之，第Ⅰ期的物性最差。從成巖作用方面探究其原因，認(rèn)為溶蝕作用改善了儲(chǔ)集性能。

惠民凹陷；商741區(qū)；沙一段火山巖；儲(chǔ)集空間；物性特征；噴發(fā)期次

隨著近年國(guó)內(nèi)外火山巖油氣藏的發(fā)現(xiàn)逐漸增多，火山巖油氣藏引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。火山巖作為一類特殊儲(chǔ)層，其巖性劃分、儲(chǔ)集空間類型、組合方式以及儲(chǔ)層發(fā)育等控制因素逐漸成為熱點(diǎn)研究問題。火山巖油氣藏在國(guó)外已有多年的勘探歷史，我國(guó)先后在松遼、準(zhǔn)噶爾、三塘湖、渤海灣、二連、塔里木和四川等盆地都取得了突破性進(jìn)展[1-5]。渤海灣盆地濟(jì)陽坳陷惠民凹陷商741區(qū)發(fā)育典型的火山巖油藏，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)該區(qū)火山巖儲(chǔ)層進(jìn)行過不同程度的研究。劉惠民等[6-7]對(duì)惠民凹陷商741區(qū)火成巖油藏進(jìn)行較為詳細(xì)的分析，并對(duì)火成巖巖相類型進(jìn)行深入探討，提出了火成巖儲(chǔ)層的斷裂、巖相和巖層彎曲變形元的三元評(píng)價(jià)原則。操應(yīng)長(zhǎng)等[8-9]通過對(duì)商741區(qū)火山巖儲(chǔ)層的形成機(jī)理及儲(chǔ)集空間類型的分析，認(rèn)為火山通道周緣發(fā)育原生孔隙、構(gòu)造裂縫和收縮裂縫，為有利勘探區(qū)域。徐剛等[10]總結(jié)了商741區(qū)火山巖體地震反射特征，并確定火山巖的形成期次及年齡(35.4±0.38 Ma)，認(rèn)為巖相對(duì)儲(chǔ)集層發(fā)育有控制作用。王金友等[11]根據(jù)巖芯資料分析沙一段火山巖儲(chǔ)層特征并預(yù)測(cè)有利儲(chǔ)集相帶，認(rèn)為有利儲(chǔ)集相帶位于火山碎屑流相中上部及爆發(fā)坍落相頂部的火山碎屑巖儲(chǔ)集空間中。上述研究對(duì)該區(qū)早期油氣勘探開發(fā)提供了科學(xué)依據(jù)。商741區(qū)火山巖是水下多次噴發(fā)形成的火山椎體，隨著油田開發(fā)的持續(xù)推進(jìn)，需要對(duì)其儲(chǔ)層物性、分布特征、垂向物性差異及火山活動(dòng)的期次、形式和規(guī)模等進(jìn)行深入研究，以減少在勘探層位上的盲目性從而提高勘探開發(fā)效率。因此，本文擬通過對(duì)巖芯、巖石薄片、鑄體薄片的觀察，結(jié)合物性、測(cè)井等分析，對(duì)商741區(qū)火山巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間發(fā)育的類型及其物性特征進(jìn)行刻畫，以單井識(shí)別成果為基礎(chǔ)，分析火山巖儲(chǔ)層物性的垂向差異，并通過火山巖儲(chǔ)集性能的分析，預(yù)測(cè)商741區(qū)火山巖儲(chǔ)層的勘探有利層位。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

惠民凹陷處于渤海灣盆地南部，濟(jì)陽坳陷的西側(cè)，魯西隆起北側(cè)，屬于中、新生代走向?yàn)楸北睎|向的次級(jí)斷陷盆地，是在華北克拉通內(nèi)發(fā)育的新生代斷陷盆地[12-13](圖1)。凹陷內(nèi)部自南往北為南部斜坡帶、臨邑洼陷帶、中央隆起帶、滋鎮(zhèn)洼陷帶、陽信洼陷帶和北部的陡坡帶等次級(jí)構(gòu)造單元。中央構(gòu)造帶位于惠民凹陷中部，走向北北東，與凹陷走向趨同，東西方向長(zhǎng)約50 km，南北寬10～20 km。區(qū)內(nèi)發(fā)育了北東向和東西向的棋盤式、帚狀的斷裂體系，斷裂體系形成于燕山運(yùn)動(dòng)的晚期，后經(jīng)古近紀(jì)、新近紀(jì)和第四紀(jì)多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的改造，變得極為復(fù)雜。其中，以北東向斷裂為主斷裂體系，形成于燕山晚期，棋盤式及帚狀斷裂體系為次生構(gòu)造[14]。

圖1 惠民凹陷構(gòu)造簡(jiǎn)圖[14]

研究區(qū)惠民凹陷商741區(qū)位于山東省臨邑縣孟寺鄉(xiāng)和商河縣魏家集鄉(xiāng)境內(nèi)，其構(gòu)造位置屬于惠民凹陷中央隆起帶(臨盤商河斷裂帶)東段商河構(gòu)造南部。商河油田商四區(qū)，屬于孟寺低隆起，臨邑帚狀斷裂帶的尾部，南部緊靠臨邑洼陷，東北部臨近商河古隆起(圖1)。

惠民凹陷商741區(qū)新生界發(fā)育，依次為古近系孔店組、沙河街組、東營(yíng)組，新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組及第四系平原組等，且厚度較大，最厚可達(dá)7 000 m。目的層沙一段巖性主要為灰白色、深灰色、灰褐色泥巖、油泥巖，碳酸鹽巖，油頁巖，火山角礫巖，凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)砂巖等。

2 火山巖巖石學(xué)特征

通過對(duì)研究區(qū)4口取芯井商74-6、商74-9、商74-13、商74-19沙一段巖芯觀察、測(cè)井響應(yīng)、巖石薄片鏡下鑒定等特征分析，認(rèn)為研究區(qū)火山巖是由6期水下噴發(fā)形成的火山碎屑錐體，巖石類型以火山碎屑巖和沉火山碎屑巖兩類為主，且以火山碎屑巖中的火山角礫巖和凝灰?guī)r為主(表1)。

表1 商741區(qū)沙一段火山巖巖石類型表

2.1 火山巖巖石類型

研究區(qū)主要發(fā)育火山碎屑巖中的火山角礫巖、熔結(jié)角礫巖和凝灰?guī)r。其中，火山角礫巖主要發(fā)育于商74-6和商74-13等井，巖石顏色主要呈深褐色、灰綠色、灰色，具角礫結(jié)構(gòu)，顆粒大小不均，分選較差，粒徑最小為2 mm，最大20 mm，一般2～10 mm，角礫間充填火山灰及碳酸鹽礦物，膠結(jié)堅(jiān)硬致密(圖2(a)、2(b))。薄片觀察發(fā)現(xiàn)，火山角礫巖中巖屑占80%，巖屑大小不一，形態(tài)不規(guī)則，角礫間充填方解石顆粒(圖2(c))，具半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，角礫內(nèi)氣孔發(fā)育(圖2(d))。 熔結(jié)角礫巖主要發(fā)育在商74-6，火山碎屑占90%，以塑變碎屑為主。

(a)火山角礫巖，灰綠色，角礫結(jié)構(gòu)，粒徑2～8 mm，商74-9井1 871 m；(b)火山角礫巖，灰色，角礫結(jié)構(gòu)，粒徑3～10mm，商74-13井1 905.5 m；(c)火山角礫結(jié)構(gòu)，巖屑80%，充填方解石顆粒，商74-9井，1 877.5 m；(d)半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，角礫內(nèi)氣孔發(fā)育，商74-6井，1 837.4 m 圖2 火山角礫巖

凝灰?guī)r在所有取芯井中均有發(fā)育，主要為深褐色、灰綠色、深灰色、灰色，成份以火山灰為主，含量大于80%，較疏松，具凝灰結(jié)構(gòu)，火山角礫含量小于20%，見少量次生方解石充填于縫洞之中?？煞譃楹?、油斑、油跡凝灰?guī)r：含油凝灰?guī)r的含油面積在70%以上，含油飽滿、均勻，原油沿縫洞外滲，油脂感較強(qiáng)，可染手，含油部分滴水不滲呈珠狀(圖3(a))；油斑凝灰?guī)r的含油面積20%，含油不均勻，呈斑狀、星點(diǎn)狀分布，不染手，滴水呈珠狀(圖3(b))；油跡凝灰?guī)r含油面積4%，含油不均勻，呈星點(diǎn)狀分布，不染手，含油部分滴水呈饅頭狀(圖3(c))。巖石薄片觀察發(fā)現(xiàn)，凝灰?guī)r成份以火山灰為主，含量大于80%，凝灰結(jié)構(gòu)，巖屑含量小于10%，膠結(jié)物為亮晶方解石，含量約10%(圖3(d))，火山灰多發(fā)生綠泥石化，單偏光下呈草綠色，正交偏光下為灰黑色。氣孔構(gòu)造發(fā)育，可見大量氣孔和杏仁體(圖3(e))。

(a)含油凝灰?guī)r，深灰色，含油面積>70%，油脂感強(qiáng)，可染手，商74-6井，1 831 m；(b)油斑凝灰?guī)r，深褐色，含油面積20%，不染手，商74-6井，1 837.4 m；(c)油跡凝灰?guī)r，深褐色，含油面積4%，不染手, 商74-13井，1 950.5 m；(d)火山灰含量>80%，凝灰結(jié)構(gòu)，亮晶方解石膠結(jié)，含量10%，商74-6井，1 831 m；(e)氣孔、杏仁體發(fā)育，綠泥石化，商74-13井，1 834 m

研究區(qū)沉火山碎屑巖主要為凝灰質(zhì)砂巖，分布于火山錐體邊緣，巖石的顏色呈黃褐色，成份以石英碎屑為主，含量70%，次為火山灰，含量30%，巖石較致密、堅(jiān)硬，分選較好(圖4)。

通過巖芯和薄片觀察可以看出，研究區(qū)沙一段火山巖中，火山熔巖的含量很少，巖性主要為火山碎屑巖類，以火山角礫巖和火山凝灰?guī)r為主；巖石顏色較深，主要為灰綠、灰、深灰和灰黑色；在火山噴發(fā)的間歇期，發(fā)育正常的沉積巖類，常常與火山灰一起沉積，形成如凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)泥巖、凝灰質(zhì)灰?guī)r等沉火山碎屑巖。

2.2 火山錐巖相

噴發(fā)型火山錐體發(fā)育于商74-6井區(qū)沙一段，商74-6井、商74-12分別位于火山錐體中心和翼部，通過對(duì)比兩口井常規(guī)測(cè)井、薄片、巖芯及成像資料發(fā)現(xiàn)，兩口井鉆遇火山巖的厚度由火山口向火山錐體外緣逐漸變薄，且碎屑粒徑變小?；鹕浇堑[巖多存在于火山口中心，粒徑更小的火山凝灰?guī)r則分布于火山錐體外緣。商74-6井與商74-12井的聲波時(shí)差和自然伽馬分別為200～300 μs/m、30～50 API和250～300 μs/m、40～80 API(表2)，根據(jù)測(cè)井響應(yīng)特征可知，聲波時(shí)差的增大反應(yīng)巖石致密程度減小，自然伽馬的增大表示放射性物質(zhì)含量增大，正常沉積物含量增多(表2)。

(a)黃褐色凝灰質(zhì)砂巖，石英碎屑含量70%，商74-13井，1 956 m；(b)黃褐色凝灰質(zhì)砂巖，石英碎屑含量70%，商74-13井，1 961 m

井 號(hào)巖性火山巖厚度/m儲(chǔ)集空間測(cè)井響應(yīng)商74?6火山角礫巖、熔結(jié)火山碎屑巖>100孔隙、裂縫AC：200～300μs/m；GR：30～50API商74?12火山角礫巖、火山凝灰?guī)r<40孔隙、裂縫AC：250～300μs/m；GR：40～80API

根據(jù)前人研究成果[15]，結(jié)合火山巖的厚度變化規(guī)律、巖性及距火山口遠(yuǎn)近等因素將研究區(qū)火山錐體依次劃為火山口亞相、近火山口亞相、遠(yuǎn)火山口亞相和火山沉積亞相等四種亞相類型(表3)。

表3 商741區(qū)沙一段火山巖相帶劃分表

圖5 商741區(qū)沙一段火山錐相帶分布圖

圖6 商74-6井火山巖噴發(fā)期次

結(jié)合表2、圖5可以看出，不同相帶的巖相組合與巖性特征差異很大，火山角礫巖在火山口亞相中含量最高，向外凝灰?guī)r和正常沉積巖成分逐漸增加?；鹕娇趤喯嗪徒鹕娇趤喯嗟暮穸染笥?0 m，遠(yuǎn)火山口亞相厚度區(qū)間在20～60 m，火山沉積亞相一般小于20 m，反映出不同相帶的巖體厚度差異很大。商74-6井位于火山口亞相，鉆遇火山巖厚度最大，大于140 m。

2.3 火山噴發(fā)期次

據(jù)研究區(qū)巖芯資料及測(cè)井資料，研究區(qū)沙一段火山巖由6期水下噴發(fā)形成的火山碎屑椎體。商74-6井位于研究區(qū)沙一段火山錐體中心，為火山口亞相，巖性主要為火山角礫巖和凝灰?guī)r，單期厚度最大達(dá)36 m，6期火山巖發(fā)育齊全(圖6)。

3 儲(chǔ)集空間特征

火山巖作為一種特殊種類的油氣儲(chǔ)層，其儲(chǔ)集空間同碎屑巖、碳酸鹽巖等沉積巖相比，既有相同的特點(diǎn)，也具有其特殊性[16-19]?；鹕綆r含有多種儲(chǔ)集空間類型，通過?？蓜澐譃榭紫缎秃土芽p型，按成因類型可劃分為原生儲(chǔ)集空間和次生儲(chǔ)集空間：原生儲(chǔ)集空間指在成巖作用之前火山巖在巖漿侵入、噴發(fā)、冷卻等過程中形成的孔隙和裂縫，原生孔隙按成因可分為原生氣孔、粒間孔以及晶間孔，原生裂縫主要是指冷凝收縮縫和炸裂縫；次生儲(chǔ)集空間指在火山巖固結(jié)成巖后經(jīng)熱液蝕變、溶蝕、構(gòu)造應(yīng)力、風(fēng)化作用等外力作用形成的各種孔隙和裂縫。其中次生孔隙按結(jié)構(gòu)可分為溶洞、溶孔、晶內(nèi)溶孔、溶蝕微裂縫等，次生裂縫按成因分為構(gòu)造拱張裂縫、構(gòu)造剪切縫、成巖收縮縫、風(fēng)化裂縫等。

通過對(duì)4口取芯井巖芯觀察、32張普通薄片和22鑄體薄片的鑒定，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)沙一段火山巖儲(chǔ)集空間可分為原生孔隙、溶蝕孔隙、裂縫三種類型。

3.1 原生孔隙

原生孔隙主要指原生氣孔、火山角礫間孔等。研究區(qū)沙一段火山巖中原生氣孔多為火山角礫內(nèi)的殘余氣孔，通常呈孤立無序分布，形狀有圓形、橢圓形，碳酸鹽礦物、沸石類礦物充填部分形成一些殘余氣孔，構(gòu)造裂縫切穿氣孔使孤立的氣孔相互連通，局部構(gòu)成縫洞系統(tǒng)，成為較好的儲(chǔ)集空間。火山角礫間孔多為礫間充填后的殘余孔，規(guī)模較小，火山角礫之間常充填方解石、綠泥石等。在商74-6井1 826.5～1 838.8 m井段，發(fā)育大量原生孔隙(圖7(a)、7(b))。

3.2 溶蝕孔隙

溶蝕孔隙指在成巖作用過程中和成巖后由于介質(zhì)條件(如溫度、酸堿度)的變化使火山巖中某些組分溶解而形成的孔隙[16]，可以分為粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、晶內(nèi)溶孔、溶洞等。研究區(qū)沙一段火山巖溶蝕孔隙發(fā)育，熱液作用、有機(jī)酸作用在火山巖形成后導(dǎo)致火山巖體形成規(guī)模不等的溶蝕孔隙，且與原生氣孔、裂縫交匯形成極為復(fù)雜的儲(chǔ)集空間組合。研究區(qū)溶蝕孔隙是指火山角礫內(nèi)氣孔填充物質(zhì)(主要是碳酸鹽礦物)和火山碎屑間充填物經(jīng)過溶解而形成的次生溶蝕孔隙(圖7(c)、圖7(d))。該類孔隙是研究區(qū)重要的儲(chǔ)集空間類型。

(a)圓形、橢圓形原生孔隙大量發(fā)育，商74-6井，1 835.0 m；(b)原生氣孔，充填物質(zhì)為方解石、綠泥石，藍(lán)色為孔隙，與裂縫連通，構(gòu)成縫洞系統(tǒng)，商74-6井，1 837.4 m，鑄體薄片，單偏光；(c)粒間溶孔，商74-9井，1 877.5 m，鑄體薄片，單偏光；(d)粒內(nèi)溶孔，商74-13井，1 805.5 m，鑄體薄片，單偏光

3.3 裂縫

研究區(qū)火山巖儲(chǔ)層的另一主要儲(chǔ)集空間類型為裂縫型。根據(jù)裂縫形成原因，可分為構(gòu)造裂縫和非構(gòu)造裂縫兩大類。非構(gòu)造裂縫又可細(xì)分為成巖裂縫(如收縮縫)、溶蝕縫、壓溶裂縫以及風(fēng)化裂縫等。構(gòu)造裂縫和成巖收縮裂縫是研究區(qū)沙一段火山巖裂縫的主要兩種類型。

1) 構(gòu)造裂縫

構(gòu)造裂縫是指通過構(gòu)造應(yīng)力作用后所形成的微裂縫，多為開啟-半開啟的高角度裂縫。斷層的發(fā)育對(duì)構(gòu)造裂縫的發(fā)育有直接影響，裂縫不僅產(chǎn)生了有利儲(chǔ)集空間，而且還連通了孤立孔隙，構(gòu)成孔縫系統(tǒng)，改善了儲(chǔ)集性能。研究區(qū)沙一段火山口斜坡地區(qū)構(gòu)造裂縫較發(fā)育，商 74-13 井在1 950.58～1 962.93 m發(fā)育構(gòu)造裂縫，上段主要為縫洞連通，中下段則主要為垂直縫，縫長(zhǎng)約8～49 cm，與裂縫連通的孔徑達(dá) 20 mm，原油賦存于孔洞與裂縫中(圖8)。

(a)垂直裂縫，長(zhǎng)23 cm，商74-13井，1 958.86 m；(b)構(gòu)造縫，與孔隙連接，構(gòu)成孔縫系統(tǒng)，商74-6井，1 831.0 m，鑄體薄片，單偏光

2) 收縮縫

沙一段火山巖收縮縫較發(fā)育，大多形成于成巖作用時(shí)期。根據(jù)收縮縫發(fā)育位置可分為礫內(nèi)和礫間收縮縫兩種類型(圖9)。礫內(nèi)收縮縫規(guī)模一般較小，主要發(fā)育于火山角礫內(nèi)部；礫間收縮縫是指收縮縫形成于火山角礫之間，一般規(guī)模較大。

(a)礫內(nèi)收縮縫，規(guī)模小，商74-13井，1 962.0 m，鑄體薄片，單偏光；

4 物性特征

孔隙性和滲透性是反應(yīng)儲(chǔ)層物性特征的兩大因素，也是評(píng)價(jià)儲(chǔ)層等級(jí)的重要因素?？紫缎詻Q定巖層中油氣儲(chǔ)存的數(shù)量，滲透性則控制儲(chǔ)層內(nèi)所含油氣的產(chǎn)能。

4.1 孔隙度和滲透率

通過研究區(qū)沙一段火山巖巖芯測(cè)試，得到該區(qū)火山巖儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率。由圖10可以看出，火山錐體中心的商74-6井孔隙度、滲透率最好，而火山錐體斜坡地帶的商74-12、74-13、74-16井孔隙度、滲透率變差(圖10)。

圖10 商741區(qū)沙一段火山巖不同井儲(chǔ)層物性對(duì)比

不同巖性的物性特征不同，由圖11可以看出，研究區(qū)沙一段火山巖儲(chǔ)層的孔隙度較高，但滲透率相差較大：火山角礫巖的孔隙度、滲透率均為最高，分別為26.4%和64.77×10-3μm2；其次是凝灰?guī)r，孔隙度為21.42%，與火山角礫巖相差不大，但滲透率與火山角礫巖差別較大，為19.6×10-3μm2；凝灰質(zhì)砂巖的物性最差，孔隙度、滲透率分別為10.83%和1.14×10-3μm2。

圖11 商741區(qū)沙一段火山巖不同巖性儲(chǔ)層物性對(duì)比

垂向上不同噴發(fā)期次形成的火山巖物性特征也有差異，由表4可以看出第Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ火山巖期儲(chǔ)層物性最好，孔隙度平均值分別為22.57%、21.2%、20.18%，滲透率平均值分別為65.37×10-3、39.18×10-3、41.70×10-3μm2；第Ⅱ、Ⅲ期火山巖孔隙度、滲透率中等，儲(chǔ)集性能次之；第Ⅰ期火山巖儲(chǔ)層，孔隙度、滲透率均比較低，孔隙度、滲透率平均值分別為9.16%、19.59×10-3μm2。

4.2 影響火山巖儲(chǔ)集性能的因素

由垂向物性分析來看，第Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ期的火山巖儲(chǔ)層與其他期次相比，孔隙度、滲透率較高，儲(chǔ)集性能最好。主要影響因素為：

表4 商741區(qū)沙一段火山巖不同期次的儲(chǔ)層物性統(tǒng)計(jì)表(據(jù)勝利油田臨盤采油廠)

商74-13井，1 950.5 m

1) 溶蝕作用：巖芯和巖石薄片觀察結(jié)果表明，近火山口及遠(yuǎn)火山口亞相中溶蝕作用均較強(qiáng)烈，對(duì)該區(qū)沙一段火山巖儲(chǔ)集性能的改善具有積極作用。主要表現(xiàn)為：①溶蝕作用常發(fā)生在裂縫發(fā)育區(qū)域形成次生溶蝕孔洞；②溶蝕作用常溶蝕孔隙、裂縫中方解石類充填物，極大改善了其疏導(dǎo)性能。鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，溶蝕跡象在火山碎屑顆粒間(內(nèi))孔隙和顆粒間膠結(jié)物中均可見，且生成斑晶溶蝕孔、杏仁體溶蝕孔和溶蝕縫等次生儲(chǔ)集空間(圖 12)。形成的溶蝕孔隙和溶蝕縫形態(tài)、規(guī)模具有很大差異，使得有效儲(chǔ)集空間變大，對(duì)儲(chǔ)集性能產(chǎn)生有利影響。

2) 弱壓實(shí)作用：壓實(shí)作用使孔隙度急劇減少，巖石變得致密、堅(jiān)硬，從而使儲(chǔ)集性能變差。但是埋藏淺、弱壓實(shí)有利于其原生儲(chǔ)集空間的保存。研究區(qū)沙一段火山巖埋藏深度總體較淺1 820～2 082 m，尤以第Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ期埋藏深度更淺，壓實(shí)程度較低，顆粒排列疏松、無定向性、顆粒之間孔隙較大(圖13)，原生孔隙較發(fā)育(圖14)。

通過地震剖面可以明顯看出(圖15)，研究區(qū)沙一段發(fā)育典型火山錐體，頂面反射為中強(qiáng)度振幅，偶見頂面斷續(xù)下凹反射，下部存在明顯的火山通道?；鹕綆r在6期噴發(fā)過程中，Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ期位于火山錐的上部，埋藏深度較淺，因此物性較好。

5 有利儲(chǔ)集層位

5.1 火山巖儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

在火山巖巖石類型、儲(chǔ)集空間、儲(chǔ)層物性及巖相等因素研究基礎(chǔ)上，結(jié)合火山巖儲(chǔ)層的分類標(biāo)準(zhǔn)[20-21]，將研究區(qū)沙一段火山巖儲(chǔ)層按火山巖厚度、儲(chǔ)集空間類型、孔隙度、滲透率及巖相等參數(shù)進(jìn)行分類評(píng)價(jià)(表5)。

Ⅰ類儲(chǔ)層：主要位于火山口相近火山口亞相，火山巖單層厚度大于20 m，該區(qū)域是孔隙和裂縫發(fā)育區(qū)，是孔隙-裂縫型儲(chǔ)層。儲(chǔ)集空間類型多樣，孔隙包括原生孔隙和次生溶蝕孔隙，鏡下薄片觀察中見原生氣孔、殘余氣孔和杏仁溶蝕孔等；裂縫則以火山碎屑巖中的礫間縫、構(gòu)造裂縫為主。該類儲(chǔ)層孔隙度和滲透率最高，平均值分別為24.2%、97.6×10-3μm2，但變化較大，高滲透率樣品點(diǎn)大多位于孔洞或裂縫較發(fā)育地帶，是研究區(qū)最有利的儲(chǔ)集相帶。

商74-6井，1 837.4 m圖13 顆粒疏松排列

商74-6井，1 834 m

圖15 地震剖面圖

Ⅱ類儲(chǔ)層：主要位于遠(yuǎn)火山口亞相，圍繞火山中心呈環(huán)帶狀分布，火山巖單層厚度10～20 m，巖性主要為凝灰?guī)r，其次為少量火山角礫巖及沉積巖。儲(chǔ)集空間類型主要以粒間孔及裂縫為主，原生氣孔含量減少。孔隙度中等，平均值17.5%，滲透率中等30×10-3～80×10-3μm2，平均45.6×10-3μm2，儲(chǔ)集物性中等，是研究區(qū)較有利的儲(chǔ)集相帶。

Ⅲ類儲(chǔ)層：主要位于火山沉積亞相，距離火山口較遠(yuǎn)，火山碎屑巖含量較少，單層厚度小于5 m，巖性主要為正常沉積的砂泥巖及泥質(zhì)白云巖夾少量凝灰?guī)r。儲(chǔ)集空間類型主要以粒間孔為主，裂縫不發(fā)育?？紫抖容^低，平均值12.2%，滲透率較低0～10×10-3μm2，平均4.3×10-3μm2，儲(chǔ)集物性較差，是研究區(qū)內(nèi)儲(chǔ)集性能最差的儲(chǔ)集相帶。

表5 商741區(qū)火山巖綜合分類評(píng)價(jià)表Tab.5 Synthetic classification and evaluation of volcanic rocks in Shang 741 area

5.2 有利儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)

商74-6井位于研究區(qū)火山錐體中心，為火山口亞相，商74-12井位于火山錐翼部為遠(yuǎn)火山口亞相，據(jù)圖10可知商74-6井平均孔隙度和滲透率分別為24.8%、97.62×10-3μm2，屬Ⅰ類儲(chǔ)層；商74-12井平均孔隙度和滲透率分別為13.35%、34.77×10-3μm2，為Ⅱ類儲(chǔ)層。

圖16 商741區(qū)沙一段火山巖分類評(píng)價(jià)圖

由表5、圖16可知，惠民凹陷商741區(qū)S74-6、S74-11、S74-13、S74-14、S74-16井附近為Ⅰ類儲(chǔ)層，孔隙度均大于20%，滲透率大于80×10-3μm2，巖性主要以火山角礫巖、凝灰?guī)r為主，為該區(qū)沙一段火山巖Ⅰ類勘探有利區(qū)，應(yīng)重點(diǎn)對(duì)該區(qū)進(jìn)行勘探開發(fā)。

研究區(qū)沙一段火山錐體分6期噴發(fā)形成，不同期次火山巖的厚度、孔隙度及滲透率等存在明顯差異(表4)：第Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ期火山巖儲(chǔ)層，孔隙度、滲透率均較高，儲(chǔ)層物性好；第Ⅱ、Ⅲ期的火山巖儲(chǔ)層，孔隙度較低、滲透率中等；第Ⅰ期的火山巖儲(chǔ)層，孔隙度、滲透率最差。

由上述分析可以推測(cè)，研究區(qū)沙一段火山巖儲(chǔ)層中儲(chǔ)集性能最好的巖石類型為火山口及近火山口處的火山角礫巖及凝灰?guī)r，孔洞或裂縫較為發(fā)育。從區(qū)域分布來看，惠民凹陷商741區(qū)S74-6、S74-11、S74-13、S74-14、S74-16井附近為Ⅰ類勘探有利區(qū)。從縱向?qū)游环植紒砜矗?期火山噴發(fā)形成的火山巖儲(chǔ)層中，上部的Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ期火山巖儲(chǔ)層物性最好，為勘探開發(fā)的有利層位。

6 結(jié)論

1) 研究區(qū)沙一段火山巖是由6期水下噴發(fā)形成的火山碎屑椎體，巖石類型主要為火山碎屑巖和沉火山碎屑巖，且以火山碎屑巖中的火山角礫巖和凝灰?guī)r為主?；鹕藉F體從噴發(fā)中心向外依次劃分為火山口、近火山口、遠(yuǎn)火山口、火山沉積亞相。商74-6井位于火山錐體中心，六期火山巖發(fā)育齊全。

2) 通過對(duì)研究區(qū)4口取芯井巖芯觀察和薄片鑒定，發(fā)現(xiàn)沙一段火山巖的儲(chǔ)集空間主要有原生孔隙、溶蝕孔隙和裂縫三種類型。其中，原生孔隙主要為原生氣孔，火山角礫間孔規(guī)模較?。蝗芪g孔隙主要為火山碎屑間充填物和火山角礫內(nèi)的氣孔充填物被溶解而形成的的次生溶蝕孔隙，該類孔隙是研究區(qū)重要的儲(chǔ)集空間類型； 裂縫主要為構(gòu)造裂縫和收縮縫兩類，收縮縫在研究區(qū)沙一段較為發(fā)育。

3) 通過對(duì)取芯井巖芯物性分析，認(rèn)為研究區(qū)沙一段火山巖儲(chǔ)層孔隙度較高，滲透率差別大，存在嚴(yán)重的非均質(zhì)性，其中火山角礫巖的孔隙度、滲透率最高，分別為26.4%和64.77×10-3μm2；從垂向分布來看，第Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ期火山巖儲(chǔ)層物性最好，第Ⅱ、Ⅲ期次之，第Ⅰ期物性最差。影響儲(chǔ)集性能的主要因素為溶蝕作用和弱壓實(shí)作用。

4) 惠民凹陷商741區(qū)沙一段火山椎體中，第Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ期火山巖儲(chǔ)層孔隙度、滲透率均較高，儲(chǔ)集性能較好，為有利層位；Ⅰ類儲(chǔ)層主要分布于S74-6、S74-11、S74-13、S74-14、S74-16井附近，其巖性主要以火山角礫巖、凝灰?guī)r為主，為該區(qū)沙一段火山巖儲(chǔ)層有利區(qū)，應(yīng)對(duì)該區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)勘探開發(fā)。

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CharacteristicsofVolcanicReservoirsinSha-1MemberofShang741AreaofHuiminDepression

HAN Zuozhen1，2, LI Hao1，2, WEI Pengfei3, HAN Mei1，2, HAN Chao1，2, GAO Lihua1，2

(1.Key Laboratory of Depositional Mineralization & Sedimentary Mineral of Shandong Province,Shandong University of Science of Technology,Qingdao, Shandong 266590,China；2.College of Earth Science and Engineering,Shandong University of Science and Technology,Qingdao,Shandong 266590,China；3.Shandong Institute of Geological Science,Jinan, Shandong 250013, China)

There are many volcanic eruptions in Sha-1 member of the Shang 741 area of Huimin Depression. Through the observation and description of the core of the four core wells as well as the identification of 54 slices, it has been found that the volcanic rocks of Sha-1 member in the study area are mainly volcanic breccia and tuffs of the volcanoclastic rocks. The types of reservoirs are mainly composed of protogenetic pores, intergranular pores, intergranular dissolution pores, intragranular dissolution pores, tectonic fractures and diagenetic shrinkage fractures. The physical characteristics of rock core, mercury injection and logging data suggest that the volcanic reservoirs in the study area are characterized by high porosity, large difference in permeability and strong heterogeneity. In the vertical direction, the volcanic reservoirs of Phase IV, V and VI have better physical properties; Phrase II and III followed; and Phase I has the worst physical properties. In terms of the diagenesis, it is found that it is the dissolution that has improved the reservoir performance.

Huimin Depression; Shang 741 area; Sha-1 member volcanics; reservoir space; physical characteristics; eruption stage

韓作振，李昊，尉鵬飛,等. 惠民凹陷商741區(qū)沙一段火山巖儲(chǔ)層特征[J].山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2018,37(1):47-59.

HAN Zuozhen,LI Hao,WEI Pengfei, et al. Characteristics of volcanic reservoirs in Sha-1 member of the Shang 741 area of Huimin depression[J].Journal of Shandong University of Science and Technology(Natural Science),2018,37(1):47-59.

2017-05-18

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41372134)；山東省重大科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目(2017CXGC1602，2017CXGC1603)；山東科技大學(xué)科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)支持計(jì)劃項(xiàng)目(2015TDJH101)

韓作振(1965—)，男，河南新鄉(xiāng)人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事油氣沉積與成藏方面的研究工作.E-mail:hanzz@163.com

高麗華(1971—)，女，山東蓬萊人，講師，博士，主要從事油氣儲(chǔ)層方面的研究,本文通信作者．E-mail：glhxx@163.com

TE122.2

A

1672-3767(2018)01-0047-13

10.16452/j.cnki.sdkjzk.2018.01.005

李 磊)