遼河盆地古近系水下噴發(fā)粗面巖相模式及其儲(chǔ)層意義

黃玉龍, 單俊峰, 劉海波, 張 斌, 馮玉輝, 郎洪亮

(1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,吉林長春 130061; 2.中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院,遼寧盤錦 124010; 3.沈陽師范大學(xué)古生物學(xué)院,遼寧沈陽 110034; 4.中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司錄井公司,遼寧盤錦 124010)

含油氣盆地的火山活動(dòng)及其產(chǎn)物在油氣成烴、成儲(chǔ)和成藏等方面都具有重要作用[1-2]。渤海灣盆地中—新生界地層中已發(fā)現(xiàn)大量火山巖油氣藏,其北部遼河坳陷發(fā)育的古近系粗面巖油藏是國內(nèi)外具有代表性的火山巖油氣藏之一[3-4]。自20世紀(jì)70年代至今,東部凹陷陸續(xù)探明了熱河臺、歐利坨子和黃沙坨等高產(chǎn)火山巖油氣藏[5],其中90%以上的油氣儲(chǔ)量賦存在粗面巖儲(chǔ)集層之中。但目前已探明儲(chǔ)量區(qū)面積僅約占粗面巖發(fā)育區(qū)總面積的40%,且主要集中在烴源巖發(fā)育區(qū)和構(gòu)造優(yōu)勢部位,尚有大面積的相對低勘探程度區(qū)有待進(jìn)一步挖潛油氣儲(chǔ)量?；鹕綆r相分析和相模式的建立在與火山巖相關(guān)礦產(chǎn)勘查中具有重要指導(dǎo)意義[6-7]。油氣勘探和研究表明遼河盆地古近系粗面巖形成于水下環(huán)境[8],其巖相和儲(chǔ)層發(fā)育特征與陸上噴發(fā)的火山巖具有顯著差異。對于遼河盆地古近系粗面巖產(chǎn)狀存在噴出相和次火山巖相兩種認(rèn)識,前者認(rèn)為粗面巖由噴發(fā)成因的粗面質(zhì)熔巖和火山碎屑巖構(gòu)成[9],后者將其解釋為次火山巖成因的粗面斑巖和粗面質(zhì)隱爆角礫巖[10]。隨著近年來鉆井?dāng)?shù)量與取心資料的增加以及測井和地震資料更新與分辨率提高,證實(shí)兩種成因的產(chǎn)物均有發(fā)育,其中以噴發(fā)相占主體,而次火山巖相(包括次火山巖和隱爆角礫巖兩類)所占比例很小。通過與國內(nèi)外水下噴發(fā)火山巖發(fā)育特征進(jìn)行對比分析[11-12],顯示東部凹陷沙三段粗面巖主體上由水下侵出巖穹和水汽-巖漿爆發(fā)作用形成的火山碎屑堆積兩部分構(gòu)成。對水下噴發(fā)就位火山巖的巖相分布模式和儲(chǔ)層主控因素認(rèn)識不足,制約了研究區(qū)勘探范圍拓展和油氣儲(chǔ)量突破。為了進(jìn)一步厘清粗面巖巖相與亞相分類、空間展布及其對儲(chǔ)層的控制作用,筆者以勘探程度較高、井網(wǎng)密度大的黃沙坨-歐利坨子-熱河臺地區(qū)為例,依據(jù)鉆井巖心、巖屑和測井以及地震資料,通過單井相分析和連井巖相對比,開展水下噴發(fā)粗面巖火山巖相劃分、相序分析和相模式研究,總結(jié)不同火山機(jī)構(gòu)相帶的巖相和亞相組合及相序特征,并結(jié)合儲(chǔ)層與巖相關(guān)系分析,探討水下噴發(fā)環(huán)境對粗面巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的控制作用,研究儲(chǔ)層成因及分布規(guī)律。

1 地質(zhì)背景

遼河盆地位于渤海灣盆地東北角,是中—新生代發(fā)育起來的陸內(nèi)裂谷盆地。自古近紀(jì)開始,在太平洋板塊NNW向強(qiáng)烈俯沖和印度板塊向NE方向不斷推壓的區(qū)域應(yīng)力場共同作用下[13],區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈,尤其始新統(tǒng)沙河街組三段時(shí)期盆地發(fā)生強(qiáng)烈斷陷,沉降和沉積速率大,火山活動(dòng)頻繁且規(guī)模較大[8]。沙河街組三段中亞段沉積時(shí)期,斷裂活動(dòng)強(qiáng)度有所減弱,巖漿上涌速度大幅度減慢,玄武質(zhì)巖漿在上升過程中經(jīng)歷了橄欖石、輝石、斜長石和鉀長石等分離結(jié)晶作用而形成粗面質(zhì)巖漿[14],沿北東向主干斷裂系發(fā)育多個(gè)噴發(fā)中心,表現(xiàn)為受斷裂控制的中心式噴發(fā),相鄰火山巖體之間存在側(cè)向疊置并沿?cái)嗔蜒由旆较蜻B續(xù)分布,整體上受漸新世東營期斷裂走滑改造移位而呈現(xiàn)出現(xiàn)今沿?cái)嗔褑蝹?cè)分布的格局(圖1(b))。沙河街組三段時(shí)期為東部凹陷水深最大、水體范圍最廣的主成盆期[8],粗面質(zhì)巖漿噴發(fā)就位以水下環(huán)境為主[14],在巖漿噴發(fā)的同時(shí)亦沉積形成了大套優(yōu)質(zhì)烴源巖,火山巖儲(chǔ)集層與烴源巖的近源配置關(guān)系形成了遼河盆地古近紀(jì)極具特色的火山巖油氣藏。

圖1 遼河盆地東部凹陷構(gòu)造位置與古近系粗面巖分布及地層柱狀剖面Fig.1 Tectonic location and distribution of Paleogene trachytes in the Eastern Sag of Liaohe Basin

2 埋藏火山巖巖相分析方法

盆地內(nèi)部作為油氣儲(chǔ)層的火山巖一般分布在深度2.5～4.5 km,由于無法直接觀察和描述埋藏火山巖體的外部形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu),主要依據(jù)鉆井、測井和地震資料所反映的不同尺度的地質(zhì)信息,對其埋藏火山巖巖相進(jìn)行綜合識別、分類描述與預(yù)測。

通過對鉆井獲取的巖心、井壁取心和巖屑等實(shí)物標(biāo)本進(jìn)行觀察,結(jié)合對應(yīng)的薄片顯微鏡下巖礦鑒定,確定一系列深度所對應(yīng)巖層的巖性、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造等反映巖石成因的地質(zhì)信息,建立鉆井巖性柱狀圖。油氣田探井巖心和井壁取心主要位于含油氣目的層的局部井段,數(shù)量較少,而鉆井巖屑標(biāo)本由于個(gè)體小(以毫米級為主),對于角礫級以上火山碎屑巖類難以準(zhǔn)確判定,因此需要地質(zhì)和測井相結(jié)合實(shí)現(xiàn)對單井火山巖相類型劃分和縱向相序分析,并開展相鄰鉆井之間火山巖層序-巖相的連井對比。埋藏火山巖巖相空間展布特征的剖面和平面分析是在單井相分析和連井對比的基礎(chǔ)上,再結(jié)合地震剖面解釋并劃分地震相單元,圈定火山巖體輪廓并刻畫其內(nèi)部界面[15],同時(shí)確定火山口和火山通道的分布位置,在單井相約束下對剖面火山巖相進(jìn)行標(biāo)定和解釋。

3 粗面巖巖相發(fā)育特征

3.1 粗面巖巖相分類

單井火山巖相分析表明,東部凹陷古近系沙河街組三段粗面巖發(fā)育5相11亞相(表1)。依據(jù)歐-黃-熱地區(qū)22口井4 440 m井段火山巖相劃分結(jié)果統(tǒng)計(jì),顯示侵出相發(fā)育厚度最大(約占51.60%),其次為爆發(fā)相(約占25.82%),余下依次為火山沉積相、溢流相和火山通道相。

從粗面巖巖石類型及厚度的空間分布特征可以看出,形成粗面巖層系的巖漿活動(dòng)為受斷裂控制的中心式噴發(fā)(圖1(b))。火山通道相在剖面上表現(xiàn)為近直立狀穿切圍巖地層,呈向下收斂的筒狀或漏斗狀,結(jié)合巖性混雜所反映出的地震雜亂反射特征[15],在地震剖面上識別出火山機(jī)構(gòu)中心,對于進(jìn)一步分析火山機(jī)構(gòu)內(nèi)部各相帶及其巖相展布規(guī)律具有重要意義。

表1 遼河盆地新生界粗面巖巖相分類

侵出相在粗面巖巖相中所占比例最大,是區(qū)內(nèi)粗面巖最具代表性的巖相類型[16]。侵出巖穹具圈層狀結(jié)構(gòu),由內(nèi)向外依次劃分為內(nèi)帶、中帶和外帶3類亞相,三者呈漸變過渡關(guān)系(圖2)。內(nèi)帶亞相位于巖穹核部,形成時(shí)冷卻速度相對緩慢,巖石以多斑-聚斑結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造和柱狀節(jié)理發(fā)育為特征;外帶亞相由角礫化粗面巖和粗面質(zhì)角礫/集塊熔巖組成,因位于巖穹外部接觸水體而冷卻速度相對較快,巖石表現(xiàn)為具角礫狀構(gòu)造,角礫為原位淬碎堆積,邊緣多發(fā)育淺化冷凝邊,其內(nèi)部基質(zhì)為隱晶質(zhì)-玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)。中帶亞相為內(nèi)帶和外帶之間的過渡部分,其巖石特征介于上述兩者之間。

爆發(fā)相為水汽-巖漿作用產(chǎn)物,包括火山碎屑流和空落兩類亞相,由于噴發(fā)和堆積環(huán)境以水下為主,因而低密度的蒸汽涌流堆積(熱基浪亞相)不發(fā)育。爆發(fā)相在縱向上表現(xiàn)出火山碎屑成分組成的差異,第一套爆發(fā)相(下部)中多見下伏玄武巖的角礫(或巖屑),而第二套爆發(fā)相(上部)幾乎全部由粗面質(zhì)火山碎屑組成(圖3)。對于同一套爆發(fā)相,其平面上主要表現(xiàn)出粒度和分選性的差異,整體上自火山口向遠(yuǎn)端粒度減小,分選變好。

圖2 O29井侵出相三層結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部各亞相巖礦特征Fig.2 Lithological and mineralogical characteristics of triple-layered extrusive facies and its internal three sub-facies of well O29

圖3粗面巖火山機(jī)構(gòu)不同相帶的巖相序列及組合特征(X24-X27-T9連井對比剖面)Fig.3 Facies sequences and assemblages of different facies associations of Paleogene trachytic volcanic edifices (correlation profile of well X24-X27-T9)

3.2 不同火山機(jī)構(gòu)相帶的巖相序列和巖相組合

橫向上,按照距離火山口由近及遠(yuǎn)將粗面巖火山機(jī)構(gòu)依次劃分出火山口—近火山口相帶、過渡相帶和邊緣相帶3個(gè)巖相組合單元?；鹕娇凇鹕娇谙鄮Оl(fā)育火山通道相和侵出相,過渡相帶主要由溢流相和爆發(fā)相構(gòu)成,邊緣相帶以火山沉積相為主(圖3、4)。相鄰兩個(gè)相帶之間的巖性和巖相構(gòu)成在橫向上呈漸變過渡關(guān)系。

圖4 井約束下沙河街組三段期次3粗面巖火山機(jī)構(gòu)-巖相地震解釋結(jié)果Fig.4 Seismic profile interpretation of trachytic volcanic edifice and lithofacies of stage three in third member of Shahejie Formation constrained by borehole data

3.2.1 火山口—近火山口相帶

火山口—近火山口相帶由多種巖相疊合構(gòu)成,除火山沉積相以外的其他4類巖相均有發(fā)育。巖相組合以火山通道相和侵出相為主,也發(fā)育由粗?；鹕剿樾嘉飿?gòu)成的爆發(fā)相?？v向上發(fā)育兩種巖相序列:一類相序?yàn)楸l(fā)相→侵出相,發(fā)育在靠近火山口的火山錐體斜坡部位,鉆井未揭示到火山通道相產(chǎn)物如X24井(圖3);另一類相序?yàn)榛鹕酵ǖ老唷殖鱿?圖4),鉆井位于火山口部位,在巖心標(biāo)本上常見堆砌結(jié)構(gòu)和隱爆角礫結(jié)構(gòu),可作為識別火山通道相的重要標(biāo)志[16]。

3.2.2 過渡相帶

過渡相帶的相序和相組合一般較為單一,主要發(fā)育爆發(fā)相和溢流相兩類巖相,如X27井(圖3)。爆發(fā)相由角礫級及其以下的火山碎屑物組成,與近火山口相帶的爆發(fā)相相比,其組成巖石的粒度變細(xì)、分選更好、層理相對發(fā)育。溢流相與侵出相在成因上有密切聯(lián)系,是粗面巖巖穹向遠(yuǎn)端逐漸減薄尖滅的產(chǎn)物,兩者呈過渡關(guān)系。溢流相厚度介于10～50 m,整體上巖性均一,以塊狀構(gòu)造的粗面巖為主,頂部可見角礫狀構(gòu)造,因角礫化作用和結(jié)晶程度差異所表現(xiàn)出的縱向分帶性相對不明顯。

3.2.3 邊緣相帶

邊緣相帶位于整個(gè)火山機(jī)構(gòu)的末端,由薄層細(xì)?；鹕交覙?gòu)成的爆發(fā)相空落亞相產(chǎn)物或火山碎屑與外碎屑混雜形成的火山沉積相組成,如T9井(圖3)?；鹕匠练e相占主體,其巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造與碎屑巖相似,但碎屑成分中火山碎屑物占有一定比例(介于10%～90%),且因搬運(yùn)距離近而表現(xiàn)出分選和磨圓相對較差的特征。

從火山機(jī)構(gòu)不同相帶的相序和相組合來看,自中心向外緣的橫向相變整體上呈現(xiàn)為火山通道相與侵出相→溢流相與爆發(fā)相→火山沉積相。

3.3 粗面巖巖相模式及其建造機(jī)制

通過單井相分析和連井巖相對比研究,建立粗面巖巖相分布模式(圖5)。古近系沙河街組三段粗面巖形成于玄武巖建造之上,主體由兩套爆發(fā)相→侵出相的噴發(fā)序列疊加構(gòu)成。

由于粗面巖噴發(fā)堆積以水下環(huán)境為主,水體沿開啟的活動(dòng)斷裂下滲,與上升的粗面質(zhì)巖漿接觸后使其揮發(fā)分含量增加,并發(fā)生水汽-巖漿作用,從而形成強(qiáng)烈爆發(fā)。爆發(fā)作用產(chǎn)物一部分沿先期玄武質(zhì)火山巖體斜坡以重力流方式形成以粗粒火山碎屑為主的火山碎屑流堆積,主要發(fā)育在火山口—近火山口相帶及過渡相帶,火山集塊和角礫的比例較大,其間填隙物為細(xì)?；鹕交?呈集塊(或角礫)凝灰結(jié)構(gòu);另一部分噴射到空中之后回落水體并沉積形成以細(xì)?；鹕剿樾紴橹鞯目章涠逊e,主要發(fā)育在邊緣相帶。

圖5 遼河盆地古近系水下噴發(fā)粗面巖巖相分布模式Fig.5 Representative facies model of Paleogene subaqueous trachytic successions in Liaohe Basin

爆發(fā)相發(fā)育在每個(gè)噴發(fā)單元的初期,縱向上位于侵出相之下(圖3),截面形態(tài)呈楔狀、板狀,爆發(fā)相底部形態(tài)受古地貌影響表現(xiàn)為披覆狀堆積(圖4),局部呈反丘狀充填于負(fù)向構(gòu)造之中,單層厚度自火山口向外先增后減,向遠(yuǎn)端逐漸尖滅并相變?yōu)榛鹕匠练e相(圖5)。

隨著爆發(fā)作用之后火山噴發(fā)能量減弱,貧揮發(fā)分且富含斑晶的粗面質(zhì)巖漿由于其黏度大,且受上覆水體壓力以及外殼遇水快速冷凝固結(jié)等因素共同影響,火山作用轉(zhuǎn)變?yōu)榫徛那殖龇绞?形成侵出巖穹(圖4、5)。侵出相發(fā)育在火山口之上,圍繞火山通道堆積,截面形態(tài)多呈透鏡狀、丘狀等,內(nèi)部具圈層狀結(jié)構(gòu),表現(xiàn)為巖石角礫化程度和基質(zhì)結(jié)晶程度的差異性,由內(nèi)向外基質(zhì)結(jié)晶程度漸差,外帶角礫化明顯(圖2);平面上呈近于圓形至橢圓形(圖6),側(cè)向覆蓋于爆發(fā)相之上,厚度自中心向邊緣減薄并尖滅。

圖6 東部凹陷南段小龍灣地區(qū)粗面巖巖相分布預(yù)測平面圖Fig.6 Lithofacies distribution forecasting map of trachytes in Xiaolongwan of the southern part of Eastern Sag

4 討 論

4.1 相模式在低勘探區(qū)巖相分布預(yù)測中的應(yīng)用

在井網(wǎng)密度不大的低勘探程度區(qū)塊,井間巖相對比和井旁巖相外推更多地依賴于相模式的約束。東部凹陷火山巖油氣勘探主要集中于凹陷中段(圖1(b)),近年來逐步向南北兩端拓展。由于油氣富集的優(yōu)勢儲(chǔ)層主要分布在埋深大于3 000 m的深層,因此對于深層鉆井相對較少、勘探程度相對較低的凹陷南、北段,巖相分布預(yù)測需要結(jié)合鉆井巖相劃分、連井剖面解釋與巖相對比、相模式約束外推等進(jìn)行綜合分析。通過鉆井巖相分析,確定各井點(diǎn)的優(yōu)勢巖相,并根據(jù)巖相組合及其比例,分析其所處火山機(jī)構(gòu)相帶。通過連井地震剖面解釋和井間巖相對比,確定火山機(jī)構(gòu)中心相帶和巖相邊界(圖4)。在相模式約束下,可以減少剖面解釋和井間對比過程中的不確定性,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)火山巖相的平面分布預(yù)測(圖6)。

4.2 水下噴發(fā)環(huán)境對粗面巖有效孔隙形成與分布的控制作用

在22口井總長430 m巖心觀察描述的基礎(chǔ)上,結(jié)合偏光顯微鏡對55件鑄體薄片進(jìn)行孔隙類型分析與各類孔隙出現(xiàn)頻數(shù)統(tǒng)計(jì),識別出殘余粒間孔-填隙物溶孔(約占8.5%)、斑晶溶孔(約21.3%)、基質(zhì)溶孔(約占31.9%)、冷凝收縮縫(約占6.4%)和構(gòu)造縫(約占31.9%)5類有效孔隙。分析表明,次生溶蝕孔隙和構(gòu)造縫分別對粗面巖儲(chǔ)集和滲透性能起決定性作用;原生孔隙對儲(chǔ)層貢獻(xiàn)不大,僅約占10%,主要由殘余粒間孔和冷凝收縮縫構(gòu)成。粗面巖儲(chǔ)集空間的形成與其噴發(fā)就位的水下環(huán)境有著密切聯(lián)系。一方面水體覆壓和淬火快速冷卻等因素抑制了巖漿中揮發(fā)分逸出,導(dǎo)致粗面巖缺少原生氣孔。另一方面水-巖漿反應(yīng)產(chǎn)生的淬火和爆炸導(dǎo)致冷凝收縮縫和粒間孔隙發(fā)育,構(gòu)成進(jìn)一步改造形成有效孔隙的必要前提條件。

優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布的3類亞相主要由角礫狀粗面巖類(即角礫化粗面巖、粗面質(zhì)角礫熔巖和粗面質(zhì)火山角礫巖)構(gòu)成,其原生粒間孔隙發(fā)育。一方面受壓實(shí)和充填作用后的殘余粒間孔隙構(gòu)成有效孔隙的重要組成部分(圖7(a))。另一方面與角礫狀粗面巖類的巖石組構(gòu)相關(guān)的各類次生溶蝕孔隙對有效孔隙起主要貢獻(xiàn)(圖7(b)、(e)、(f))。原生粒間孔隙發(fā)育有利于外界溶蝕流體進(jìn)入,并與堿性長石、沸石和方解石等易溶組分充分接觸,以及其后被溶解物質(zhì)的排出。溶蝕孔隙由粒內(nèi)溶孔和粒間溶孔兩部分組成。粒內(nèi)溶孔占全部有效孔隙的50%以上,包括斑晶溶孔和基質(zhì)溶孔(圖7(b)、(f)),由構(gòu)成粗面巖角礫內(nèi)部斑晶和基質(zhì)的堿性長石經(jīng)溶解作用形成。粒間溶孔是由各類填隙物(以方沸石和方解石為主)溶解形成,在淺埋藏階段,壓實(shí)作用尚未造成原生礫間孔隙顯著減少之前,在準(zhǔn)同生期低溫?zé)嵋鹤饔孟耓17-18],粒間孔隙被方沸石和方解石充填而抑制了沉降埋藏過程中壓實(shí)作用的影響,并經(jīng)過后期溶解作用改造形成有效的粒間溶蝕孔隙(圖7(a)、(f))。

4.3 粗面巖儲(chǔ)集物性和含油性與巖相關(guān)系

對不同亞相的孔隙度和滲透率對比分析可以看出,火山頸、火山碎屑流和外帶3亞相的儲(chǔ)集物性最好,其次為中帶和再搬運(yùn)火山碎屑沉積2類亞相,余下6類亞相的儲(chǔ)集物性較差(圖8)。粗面巖發(fā)育的11類亞相中有5類亞相的平均孔隙度相對較高,包括火山通道相火山頸亞相、爆發(fā)相火山碎屑流亞相、侵出相中帶和外帶亞相以及火山沉積相再搬運(yùn)火山碎屑亞相,其共同特點(diǎn)是粒間孔隙和溶蝕孔隙發(fā)育。隱爆角礫巖亞相滲透率最高(平均值為1.12×10-3μm2,屬于中滲級別),與隱爆角礫化作用形成網(wǎng)狀裂隙對巖石滲透性能產(chǎn)生顯著的改善作用有關(guān);其次為發(fā)育碎屑結(jié)構(gòu)的火山碎屑流、再搬運(yùn)火山碎屑沉積和含外碎屑火山沉積3亞相,滲透率平均值達(dá)到0.5×10-3μm2以上,與其粒間孔隙發(fā)育有關(guān)。

圖7 粗面巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的孔隙發(fā)育特征顯微及巖心照片F(xiàn)ig.7 Characteristics of pore spaces of three principal high-quality reservoirs of trachytic rocks

粗面巖各類亞相儲(chǔ)集物性的差異性決定了并非所有亞相都能夠構(gòu)成油氣的有利儲(chǔ)集體。錄井含油氣性、氣測顯示以及試油結(jié)果綜合顯示,粗面巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層集中發(fā)育在侵出相外帶亞相、火山通道相火山頸亞相和爆發(fā)相火山碎屑流亞相之中(圖7(g)、(h)),主要表現(xiàn)為整體含油氣性顯示較好,含油級別達(dá)到油跡、油斑及以上(圖3),氣測全烴含量明顯高于相鄰層段,試油結(jié)果也顯示90%以上的工業(yè)油層集中發(fā)育在其中。從儲(chǔ)層物性角度而言,這3類亞相的儲(chǔ)層孔隙度平均值均大于10%,為高孔儲(chǔ)層;盡管粗面巖儲(chǔ)層滲透率的平均值整體上屬于低滲級別(滲透率k<1×10-3μm2),但優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的3類亞相中滲透率達(dá)到中滲及以上級別(滲透率k≥1×10-3μm2)的樣品所占比例顯著高于其他亞相。此外,這3類亞相的發(fā)育規(guī)模相對較大,并處于火山機(jī)構(gòu)中心及近火山口部位,構(gòu)造位置相對較高,且圍繞侵出相形成背斜形態(tài),易于油氣圈閉與富集,因此對于油氣成藏及其勘探的意義更大。

圖8 粗面巖各亞相的平均孔隙度和滲透率對比Fig.8 Comparison of average porosity and permeability of trachytic sub-facies

4.4 水下噴發(fā)粗面巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成機(jī)制及其勘探意義

遼河盆地新生界粗面巖形成于盆地發(fā)生強(qiáng)烈斷陷的沙河街組三段時(shí)期,即沉降幅度最大和沉積速率最快的主成盆期,在此期間內(nèi)同時(shí)也形成了大套厚層富含有機(jī)質(zhì)的暗色泥巖,是有效烴源巖集中發(fā)育的主要層段[8]。粗面巖形成于水下噴發(fā)就位環(huán)境[14],巖漿遇水發(fā)生淬火碎裂和爆炸形成角礫狀粗面巖類,構(gòu)成了火山通道相火山頸亞相、爆發(fā)相火山碎屑流亞相和侵出相外帶亞相等3類儲(chǔ)層優(yōu)勢亞相的主體巖性,其發(fā)育的火山碎屑結(jié)構(gòu)特征對于原生粒間孔隙的大量形成具有重要意義。粗面巖噴發(fā)的多期性以及其后持續(xù)的火山活動(dòng)[19],提供了準(zhǔn)同生期熱液沉淀的物質(zhì)來源,有利于早期熱液充填并促成粒間孔隙的間接保存。大規(guī)?；鹕綆r與烴源巖在同一時(shí)期發(fā)育,在空間上形成了烴源巖環(huán)繞火山巖分布或火山巖夾裹于烴源巖之中的格局。火山活動(dòng)的熱效應(yīng)以及火山物質(zhì)的催化作用促進(jìn)了有機(jī)質(zhì)成熟生烴[20],而在有機(jī)質(zhì)生烴過程中排出的有機(jī)酸被證實(shí)是儲(chǔ)集巖中長石類和沸石類等硅酸鹽礦物發(fā)生溶解作用形成各類溶蝕孔隙的關(guān)鍵外在因素[21]。遼河盆地古近系粗面巖儲(chǔ)層溶蝕改造與泥巖有機(jī)質(zhì)生烴的相互促進(jìn),以及儲(chǔ)層與烴源巖在空間上的近源配置關(guān)系,對于粗面巖儲(chǔ)集性能改善以及油氣富集成藏起到了決定性作用。

5 結(jié) 論

(1)遼河盆地古近系粗面巖發(fā)育5相11亞相,其中侵出相(約占51.60%)比例最大,爆發(fā)相(約占25.82%)次之。火山口—近火山口相帶以侵出相為主,縱向相序?yàn)榛鹕酵ǖ老唷l(fā)相→侵出相或爆發(fā)相→侵出相;過渡相帶以爆發(fā)相火山碎屑流亞相為主;遠(yuǎn)源相帶主要由爆發(fā)相空落亞相和火山沉積相構(gòu)成。自中心向外緣的平面相序?yàn)榛鹕酵ǖ老嗯c侵出相→溢流相與爆發(fā)相→火山沉積相。

(2)遼河盆地古近系粗面巖噴發(fā)堆積以水下環(huán)境為主,水-巖漿反應(yīng)產(chǎn)生的爆發(fā)和淬火作用是粗面巖原生粒間孔隙發(fā)育的必要基礎(chǔ)。與角礫狀粗面巖類的巖石組構(gòu)相關(guān)的粒內(nèi)溶孔和殘余粒間孔-填隙物溶孔是粗面巖儲(chǔ)集層有效孔隙的主要構(gòu)成,粒內(nèi)斑晶溶孔和基質(zhì)溶孔對儲(chǔ)集性能貢獻(xiàn)最大。原生粒間孔隙發(fā)育,以及溶蝕作用與構(gòu)造作用的次生改善,是決定粗面巖儲(chǔ)層有效性的主控因素。

(3)沙河街組三段粗面巖儲(chǔ)集層與烴源巖在空間分布上緊密相鄰,具備源-儲(chǔ)有利匹配的天然優(yōu)勢。由角礫狀粗面巖類為主要巖性構(gòu)成的侵出相外帶亞相、爆發(fā)相火山碎屑流亞相和火山通道相火山頸亞相是粗面巖發(fā)育的3類優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層,應(yīng)作為粗面巖油氣藏勘探的首要目標(biāo)。

致謝本文研究資料來源于中國石油天然氣股份有限公司重大科技專項(xiàng)“遼河油田千萬噸穩(wěn)產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”課題“遼河探區(qū)可持續(xù)規(guī)模增儲(chǔ)勘探關(guān)鍵技術(shù)研究”，相關(guān)試驗(yàn)分析依托于吉林大學(xué)東北亞生物演化與環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，在此一并表示感謝。