濟(jì)陽坳陷富林洼陷中生界復(fù)雜巖性風(fēng)化殼儲(chǔ)集層成巖作用*

朱世發(fā) 賈 業(yè) 萬超凡 馬立馳崔 殿 孫 超 景安語

1 中國石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249 2 中國石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249 3 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營 257015

風(fēng)化殼油氣藏廣泛分布于世界各大含油氣盆地。自1909年美國Morrow County 基巖風(fēng)化型油氣儲(chǔ)集層被發(fā)現(xiàn)以來，已經(jīng)在世界范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)了200余個(gè)與風(fēng)化殼有關(guān)的油氣藏或油氣顯示，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的風(fēng)化殼儲(chǔ)集層存在于碳酸鹽巖、砂巖、火成巖等多種巖性中(毛治國等，2018)。例如，東西伯利亞盆地內(nèi)的尤羅勃?dú)J油氣田，其儲(chǔ)集層為新元古界風(fēng)化縫洞型白云巖；在波斯灣盆地南部，石炭系A(chǔ)l Khlata組碎屑巖風(fēng)化殼中形成了Marmul、Nimr、Rima等油田；北極斜坡盆地的普魯?shù)禄魹?Prudhoe Bay)油田，是經(jīng)歷了長期抬升的三疊系薩德爾羅奇特群三角洲相砂巖、礫巖形成的，儲(chǔ)集層平均孔隙度達(dá)到25%～30%，平均滲透率為(250～3000)×10-3μm2；在印度尼西亞西爪哇盆地(West Java basin)，賈蒂巴朗(Jatibarang)油田風(fēng)化殼儲(chǔ)集層的巖性包括玄武巖、安山巖和凝灰?guī)r(Heward，1989；Nakashima，2005；Zhuravlev，2009；Lunevaetal.， 2016)。

與世界其他地區(qū)相比，中國含油氣盆地具有多旋回疊合的特點(diǎn)，大、中型不整合面在盆地中較為常見，風(fēng)化殼油氣藏廣泛發(fā)育。近30年來，中國石油工作者在準(zhǔn)噶爾盆地西北緣、車排子、石西地區(qū)石炭系，三塘湖盆地石炭系卡拉崗組，渤海灣盆地濟(jì)陽坳陷白堊系，松遼盆地徐家圍子斷陷白堊系營城組內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一批風(fēng)化殼型油氣田，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，建立了碎屑巖和火山巖風(fēng)化殼模式(侯連華等，2011；鄒才能等，2011；遲喚昭，2016；郭峰和崔殿，2016；林會(huì)喜等，2019)。碎屑巖風(fēng)化殼體厚度較小(40im左右)，可分為不整合之上的殘積層(碎屑巖特有)、不整合之下的風(fēng)化黏土帶、風(fēng)化淋濾帶3個(gè)部分，殘積層和風(fēng)化淋濾帶可能成為有利儲(chǔ)集層(鄒才能等，2014)。完整的火山巖風(fēng)化體具有5層結(jié)構(gòu)，自不整合面向下包括土壤層、水解帶、溶蝕帶、崩解帶和母巖，理想狀態(tài)下厚度最大可達(dá)450im，以溶蝕帶物性最佳(侯連華等，2011；鄒才能等，2011；林會(huì)喜等，2019)。與經(jīng)歷風(fēng)化、搬運(yùn)后沉積的碎屑巖相比，火山巖不穩(wěn)定礦物含量更高，風(fēng)化殼體內(nèi)部的成巖作用更為復(fù)雜。

a—濟(jì)陽坳陷沾化凹陷東部地區(qū)；b—富林洼陷白堊系勘探成果圖圖 1 濟(jì)陽坳陷富林洼陷位置及其中生界油氣勘探成果圖Fig.1 Location and oil and gas exploration of the Mesozoic in Fulin subsag，Jiyang Depression

渤海灣盆地濟(jì)陽坳陷沾化凹陷富林洼陷中生代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍、火山活動(dòng)頻繁，形成了不同巖性的古風(fēng)化殼儲(chǔ)集層，具有風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)不完整、巖性變化快、埋藏史復(fù)雜、原始構(gòu)造格局發(fā)生變化、成巖流體多樣、早成巖信息被掩蓋等特點(diǎn)。因此，有必要對富林洼陷復(fù)雜構(gòu)造背景下的復(fù)雜巖性風(fēng)化殼儲(chǔ)集層開展研究，將成巖和孔隙演化與埋藏史相結(jié)合，明確不同階段主控成巖流體，探究儲(chǔ)集層發(fā)育特征及其影響因素，以期達(dá)到指導(dǎo)火成巖和碎屑巖儲(chǔ)集層油氣勘探，提高甜點(diǎn)預(yù)測準(zhǔn)確性的目的。

1 地質(zhì)背景

濟(jì)陽坳陷位于渤海灣盆地東南部，受到埕寧隆起和魯西隆起的夾持，整體形態(tài)向西收斂、向東撒開，是一個(gè)發(fā)育眾多“北斷南超”箕狀斷陷的一級(jí)負(fù)向構(gòu)造單元。沾化凹陷屬于濟(jì)陽坳陷的四大凹陷之一，位于濟(jì)陽坳陷東北部。研究區(qū)富林洼陷位于濟(jì)陽坳陷沾化凹陷東南部，總體是一個(gè)北和北東斷、南西超的倒三角形小洼陷(圖 1-a)，北以墾利斷裂帶與孤南洼陷分界，東以墾東斷裂帶與墾東凸起及青坨子凸起相鄰，西南向陳家莊凸起超覆。富林洼陷面積約為360ikm2，自1967年以來，洼陷內(nèi)完鉆探井40余口，鉆遇地層包括中生界頂部至第四系。

中生代濟(jì)陽坳陷已經(jīng)被完全肢解(徐振中等，2009)。坳陷內(nèi)普遍缺失三疊系。侏羅系、白堊系內(nèi)部共發(fā)育彼此以不整合接觸的4個(gè)組，分別為： 侏羅系坊子組、三臺(tái)組，白堊系蒙陰組、西洼組(李偉，2007)。白堊系蒙陰組、西洼組在富林洼陷范圍內(nèi)分布最為廣泛，在整個(gè)濟(jì)陽坳陷具有代表性。蒙陰組厚度300～400im，與下伏三臺(tái)組呈不整合接觸，兩者之間缺失約17iMa的地層。該組巖性復(fù)雜，上部以含碎屑巖夾層的火山巖為主，下部以含泥巖夾層的厚層、中厚層砂巖和含礫砂巖為主。西洼組是本次研究的目的層，與上覆新生界存在60iMa的沉積間斷，與蒙陰組之間同樣存在著約10iMa的沉積間斷。西洼組巖性變化快，火山巖廣泛分布，以顏色存在差異的凝灰?guī)r、安山巖、凝灰質(zhì)泥巖為主要巖性，部分井中可見砂巖、礫巖、閃長玢巖(肖煥欽，2006)。由于中生界并非主力產(chǎn)層，富林洼陷內(nèi)經(jīng)鉆井揭露的地層以新生界為主，僅有14口探井鉆至中生界頂部(圖 1-b)，揭示厚度一般小于100im。

沾化凹陷的斷層具有“網(wǎng)格化”的特征，斷層間相互切割，造成凹陷內(nèi)部支離破碎，體現(xiàn)了斷裂活動(dòng)多期次疊加的特點(diǎn)(吳智平等，2004)。富林洼陷屬于“網(wǎng)格”之一，洼陷的形成演化受到邊界斷層的控制。孤西、墾東、墾利3條斷層產(chǎn)狀不同，主要活躍期與活動(dòng)頻率存在差異(圖 2)。其中，北西向的孤西斷層在中生代最為活躍，發(fā)生了構(gòu)造反轉(zhuǎn)(侯旭波，2010)，北東向的墾東斷層與北北東向的墾利斷層在古近紀(jì)最為活躍?；跀鄬踊顒?dòng)與地層厚度之間的相關(guān)關(guān)系，比較不同時(shí)間段內(nèi)的沉積地層厚度，以地層厚度差異為邊界，對洼陷進(jìn)行分區(qū)。將接受沉積、地層厚度大的單元定義為 “洼”；由于發(fā)生隆升導(dǎo)致超覆沉積或遭受剝蝕，地層厚度小的單元被稱為 “隆”，通過剝蝕厚度恢復(fù)和埋藏史分析，前人對中生代原型盆地進(jìn)行重建(王迪，2016)，并對構(gòu)造演化進(jìn)行分區(qū)(圖 2)。

①—主控?cái)鄬觾H孤西斷層，構(gòu)造反轉(zhuǎn)時(shí)期；②—主控?cái)鄬佑晒挛鲾鄬酉驂ɡ?、墾東斷層過渡時(shí)期；③—墾東、墾利斷層共同控制時(shí)期(①之前的三疊紀(jì)晚期，孤西斷層為逆斷層，全區(qū)發(fā)生剝蝕)圖 2 富林洼陷邊界斷層活動(dòng)頻率與構(gòu)造分區(qū)圖(據(jù)吳智平等，2004；王迪，2016；有修改)Fig.2 Activity frequency of boundary fault and tectonic unit of Fulin subsag(modified after Wu et al.， 2004;Wang，2016)

針對 圖 2 中①②③時(shí)期的“洼”、“隆”特征，洼陷內(nèi)構(gòu)造演化被分為4類，以A區(qū)為例： 由于靠近孤西斷層，在①階段表現(xiàn)為山前或山間凹陷沉積，被概括為“洼”；在②階段，由于墾利、墾東斷層活動(dòng)幅度加大，沉積中心遷移，A區(qū)為NW走向斷陷西斜坡超覆沉積，被概括為“隆”；在③階段，表現(xiàn)為NE-NEE向斷陷南斜坡的上超沉積(隆)；因此A區(qū)整體構(gòu)造演化為“洼—隆—隆”，其余3個(gè)區(qū)的命名依據(jù)與A區(qū)相似，B區(qū)為“洼—隆—洼”，C區(qū)為“隆—洼—隆”，D區(qū)為“隆—洼—洼”(圖 2)。

2 巖石學(xué)特征

本次研究共觀察富林洼陷中生界取心井9口，累計(jì)觀察描述巖心62im，鑒定薄片76張，分析對比14口井的測井曲線和巖屑錄井?dāng)?shù)據(jù)?；谝陨腺Y料，筆者將所有樣品分為火山熔巖(主要為安山巖)、火山碎屑巖(主要為凝灰?guī)r)、次火山巖(脈巖、隱爆角礫巖)和碎屑巖四大類。根據(jù)巖石結(jié)構(gòu)、組成物質(zhì)、成巖方式，對富林洼陷中生界的巖性進(jìn)一步細(xì)分。

2.1 火山熔巖和火山碎屑巖

富林洼陷的火山熔巖可分為普通熔巖和自碎角礫熔巖。普通熔巖根據(jù)礦物成分劃分為玄武巖(圖 3-a，3-b)和安山巖(圖 3-c，3-d)：玄武巖分布范圍小，僅在富117和富121井的部分深度段有所發(fā)現(xiàn)；安山巖在研究的9口取心井中均有鉆遇，14口井的巖屑錄井統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，安山巖層厚度占比達(dá)到40%。自碎角礫熔巖具有特殊的自碎角礫結(jié)構(gòu)(圖 3-e，3-f)，這是在巖漿流動(dòng)過程中，頂部熔漿首先冷凝固結(jié)成巖，隨后破碎成角礫掉落到下部仍在流動(dòng)的熔漿中形成的(王璞珺等，2010)。自碎角礫巖在富12和富112井中有所鉆遇，成分不定，流紋巖到玄武巖均可形成。

a—裂縫被方解石充填，玄武巖，富121井，3916.46im；b—玄武巖鏡下照片，暗色礦物蝕變，富121井，3916.46im，(-)；c—蝕變安山巖，塊狀構(gòu)造，富117井，3707.6im；d—安山巖，斑狀結(jié)構(gòu)，富117井，3709.8im，(-)；e—安山質(zhì)自碎熔巖，暗色角礫與淺色充填物，富111井，2743.3im；f—安山質(zhì)自碎熔巖，角礫狀，暗色礦物蝕變，方解石脈發(fā)育，富111井，2743.3im，(-)；g—凝灰?guī)r，富7井，2496.47im；h—玄武質(zhì)火山角礫巖，角礫狀構(gòu)造，富117井，3879.0im；i—玄武質(zhì)火山角礫巖，角礫狀構(gòu)造，富117井，3879.0im，(-)圖 3 富林洼陷西洼組熔巖和火山碎屑巖巖心和薄片照片F(xiàn)ig.3 Core photos and thin sections of lava and pyroclastic rocks in the Xiwa Formation of Fulin subsag

火山碎屑巖在富林洼陷西洼組內(nèi)分布廣泛，在研究的9口取心井中均有鉆遇。根據(jù)粒度分為凝灰?guī)r(圖 3-g)和火山角礫巖(圖 3-h，3-i)。其中，火山角礫巖僅見于富112井、富7井的部分深度段，而凝灰?guī)r在所有井鉆遇地層的厚度占比達(dá)到36%，僅次于安山巖。

2.2 次火山巖

次火山巖是一類特殊的巖石，發(fā)育于次火山巖相(王璞珺等，2003)。研究區(qū)次火山巖分布于富古4井、富29井、富291井的部分深度段，根據(jù)是否具有隱爆角礫結(jié)構(gòu)劃分為脈巖和隱爆角礫巖。脈巖屬于特殊的淺成侵入巖，與研究區(qū)西洼組巖漿活動(dòng)密切相關(guān)。研究區(qū)內(nèi)的脈巖按斑晶成分進(jìn)一步被分為2種： 暗色礦物斑晶的煌斑巖(圖 4-a，4-b)和長石斑晶的閃長玢巖(圖 4-c，4-d)，斑晶自形程度高、晶體直徑大(0.5～1imm)，在酸、堿性條件下均不穩(wěn)定，易被有機(jī)酸溶蝕或被方解石交代。隱爆角礫巖(圖 4-e，4-f)屬于近火山口巖石被高壓炸碎形成原地角礫，之后又被灌入富含礦物質(zhì)的“巖汁”膠結(jié)，角礫棱角尖銳，具有特殊的“自拼接構(gòu)造”(王璞珺和馮志強(qiáng)，2008)。

a—煌斑巖，致密塊狀，富古4井，2378.1im；b—煌斑巖，煌斑結(jié)構(gòu)，自形片狀斑晶發(fā)生蝕變，富29井，3336.99im，(-)；c—閃長玢巖，富291井，3135.5im；d—閃長玢巖，斑狀結(jié)構(gòu)，具環(huán)帶中長石斑晶，熔蝕孔發(fā)育，富291井，3116.1im，藍(lán)色鑄體，(-)；e—隱爆角礫巖，角礫邊緣可拼接恢復(fù)，富29井，3329.79im；f—隱爆角礫巖，角礫被后期熱液冷凝固結(jié)，富29井，3325.6im，茜素紅染色，藍(lán)色鑄體，(-)圖 4 富林洼陷西洼組次火山巖巖心和薄片照片F(xiàn)ig.4 Core photos and thin sections of subvolcanic rocks in the Xiwa Formation of Fulin subsag

a—深灰色礫巖，富9井，2694.0im；b—凝灰質(zhì)泥巖，富112井，2918.3im，(-)；c—凝灰質(zhì)砂巖，富9井，2965.86im，藍(lán)色鑄體，(-)；d—凝灰質(zhì)砂巖，凝灰質(zhì)高嶺土化，富113井，2748.98im，藍(lán)色鑄體，(-)圖 5 富林洼陷西洼組碎屑巖巖心和薄片照片F(xiàn)ig.5 Core photos and thin sections of clastic rocks in the Xiwa Formation of Fulin subsag

2.3 碎屑巖

富林洼陷西洼組的碎屑巖分布范圍小，僅在富9井、富112井、富113井的部分井段發(fā)育，薄片鑒定結(jié)果表明樣品中富含凝灰質(zhì)成分，可根據(jù)粒度進(jìn)一步劃分為礫巖(圖 5-a)、砂巖(圖 5-c，5-d)、泥巖(圖 5-b)。顆粒的分選和磨圓差，具有近源快速堆積的特點(diǎn)，是靠近斷層的沖積扇沉積。

3 成巖作用類型與成巖演化

3.1 成巖作用類型

富林洼陷西洼組儲(chǔ)集層經(jīng)歷了埋藏、抬升淋濾、再次埋藏的演化過程，成巖作用對儲(chǔ)集層的改造十分強(qiáng)烈。根據(jù)成巖作用對孔隙度的影響，可以將其劃分為對孔隙度有建設(shè)性影響、有破壞性影響、無直接影響三大類。

a—?dú)怏w溢散作用，紅色箭頭指示原生氣孔位置，硅質(zhì)沿氣孔壁沉淀，氣孔安山巖，富29井，3327.8im，藍(lán)色鑄體，(-)；b—斑晶的熔蝕作用，紅色箭頭指示熔蝕孔，不規(guī)則，閃長玢巖，富291井，3116.0im，藍(lán)色鑄體，(-)；c—斑晶的溶蝕作用，紅色箭頭指示原有長石被溶蝕，安山巖，富121井，3615.4im，藍(lán)色鑄體，(-)；d—基質(zhì)的溶蝕作用，長石斑晶保存，基質(zhì)中發(fā)育微孔隙，閃長玢巖，富29井，3332.99im，藍(lán)色鑄體，(-)；e—淋濾縫，凝灰?guī)r，富121井，3688.25im，藍(lán)色鑄體，(-)；f—溶蝕作用，照片中部凝灰質(zhì)溶蝕形成鑄?？?，孔中殘留物質(zhì)被方解石交代，凝灰質(zhì)砂巖，富9井，2701.72im，藍(lán)色鑄體，(-)圖 6 富林洼陷西洼組建設(shè)性成巖作用薄片照片F(xiàn)ig.6 Thin sections showing constructive diagenesis of the Xiwa Formation in Fulin subsag

3.1.1 對孔隙度有建設(shè)性影響的成巖作用

火山巖與碎屑巖儲(chǔ)集層的建設(shè)性成巖作用存在差異。火山巖儲(chǔ)集層的建設(shè)性成巖作用出現(xiàn)在巖石冷凝到埋藏的全過程，包括有利于原生孔隙形成的氣體溢散作用、熔蝕作用、自碎作用，以及埋藏條件下的脫?；饔谩⑷芪g作用(Patricia and Nora， 2007)。氣體溢散作用在富林洼陷的安山巖中常見(圖 6-a)，是溢流相上部亞相中常見的成巖作用。熔蝕作用在次火山巖中常見，在斑晶內(nèi)部形成特殊的原生孔隙，容易被后期成巖作用掩蓋(圖 6-b)。溶蝕作用在不同巖性中均有發(fā)現(xiàn)，既可以溶蝕斑晶(圖 6-c)，也可以溶蝕基質(zhì)(圖 6-d)。由于后期構(gòu)造抬升作用，凝灰?guī)r中可以見到淋濾溶蝕縫(圖 6-e)，這是風(fēng)化殼儲(chǔ)集層中特有的成巖作用。富林洼陷碎屑巖儲(chǔ)集層的建設(shè)性成巖作用也以溶蝕作用為主，鑄模孔的形成與凝灰質(zhì)巖屑的溶蝕密切相關(guān)(圖 6-f)。溶蝕作用發(fā)生的主控流體包括兩大類： 大氣淡水和有機(jī)酸。大氣淡水導(dǎo)致的風(fēng)化淋濾多出現(xiàn)在西洼組頂部，距中—新生界之間不整合面50im的范圍之內(nèi)最為常見；有機(jī)酸的酸性強(qiáng)于大氣淡水，是干酪根成熟過程中的脫羧作用形成的。富林洼陷烴源巖發(fā)育于新生界，有機(jī)酸運(yùn)移受控于斷層的疏導(dǎo)作用，因此有機(jī)酸型溶蝕與斷層和裂縫相伴生，在垂向上無明顯分帶，以靠近斷層地區(qū)最為發(fā)育。薄片分析結(jié)果表明，溶蝕作用貢獻(xiàn)的面孔率約占總面孔率的40%。

3.1.2 對孔隙度有破壞作用的成巖作用

富林洼陷的四大類巖石中，火山巖和次火山巖屬于冷凝固結(jié)，巖石骨架致密、抗壓實(shí)能力強(qiáng)，破壞性成巖作用以充填作用為主；碎屑巖和火山碎屑巖屬于壓實(shí)固結(jié)，破壞性成巖作用表現(xiàn)為壓實(shí)、膠結(jié)作用。對火山巖和次火山巖而言，充填作用的自生礦物以方沸石、方解石為主(圖 7-a，7-b，7-c)，表現(xiàn)為對構(gòu)造縫的充填，方沸石的形成早于方解石；裂縫幾乎全部被充填，這導(dǎo)致裂縫不是主要的儲(chǔ)集空間類型。在碎屑巖和火山碎屑巖中，自生黏土礦物和碳酸鹽膠結(jié)物會(huì)阻塞孔喉(圖 7-d)，降低儲(chǔ)集層的孔隙度和滲透率；根據(jù)長石的溶蝕機(jī)理，在半封閉環(huán)境中，長石受到碳酸溶蝕有自生高嶺石生成，且產(chǎn)生的鈣離子有利于方解石膠結(jié)物的沉淀(Yuanetal.， 2015)，方解石膠結(jié)也可以出現(xiàn)在次生孔隙形成之后(圖 7-e，7-f)。

3.1.3 無直接影響的成巖作用

交代作用是一類常見的成巖作用，交代作用并不直接改變儲(chǔ)集層物性，但是交代產(chǎn)物的后期變化可能對儲(chǔ)集層物性產(chǎn)生影響。除常見的方解石交代、綠泥石交代之外，受到構(gòu)造抬升的影響，富林洼陷西洼組中發(fā)育風(fēng)化殼中特有的熔巖表面結(jié)構(gòu)，包括淋濾暗化邊(圖 8-a)和鐵質(zhì)膠結(jié)交代(圖 8-b)。自生礦物的沉淀、充填以及溶解，受控于地層溫度、孔隙流體成分和性質(zhì)等因素。受西洼組內(nèi)中基性火山活動(dòng)影響，成巖流體富含鈣和鐵，儲(chǔ)集層中可見鐵方解石(圖 8-c)、綠泥石和方解石交代長石、角閃石(圖 8-d，8-e)。

a—輝石的淋濾暗化邊(白色箭頭)，富111井，2742im，(+)；b—鐵質(zhì)物質(zhì)析出，基質(zhì)整體呈黑色，方解石交代長石斑晶，富112井，2919.7im，(-)；c—鐵質(zhì)析出、綠泥石、鐵方解石交代(紅色箭頭)，富121井，3689.5im，(-)；d—方解石、綠泥石對長石斑晶的交代，富117井，3709.8im，(-)；e—方解石交代角閃石，原礦物僅保留晶形，富29井，3327.8im，(-)圖 8 富林洼陷西洼組對孔隙度無直接影響成巖作用(茜素紅薄片照片)Fig.8 Thin section photos of diagenetic replacement of the Xiwa Formation in Fulin subsag(alizarin red staining)

3.2 富林洼陷的成巖序列和孔隙演化

本次研究在不同的構(gòu)造演化分區(qū)內(nèi)建立巖性標(biāo)準(zhǔn)井(圖 9)，進(jìn)而重建不同巖性、不同埋藏史儲(chǔ)集層的成巖序列。抬升后的大氣淡水淋濾和再次埋藏的成巖改造，掩蓋了一次埋藏時(shí)期的成巖信息，給早期成巖作用的研究帶來很大困難。限于篇幅，本文主要以A區(qū)“洼—隆—隆”型和B區(qū)“洼—隆—洼”型埋藏史為例進(jìn)行成巖序列的分析和討論。

圖 9 富林洼陷西洼組巖性和構(gòu)造演化疊合圖Fig.9 Superposition map of lithology and tectonic evolution of the Xiwa Formation in Fulin subsag

3.2.1 “洼—隆—隆”型埋藏史

本區(qū)域(A區(qū))的埋藏史演化包括3個(gè)階段，最大埋深發(fā)生于早白堊世與中白堊世之間，中晚白堊世發(fā)生隆升，至孔店組沉積末期開始二次埋藏。針對區(qū)域內(nèi)包括的3大類巖石： 熔巖、火山碎屑巖、凝灰質(zhì)礫巖，三者在成巖序列上存在較大差異，分別進(jìn)行討論。

富112井位于富林洼陷西北部，發(fā)育壓實(shí)固結(jié)成巖的火山碎屑巖，由于抬升風(fēng)化作用基質(zhì)蝕變強(qiáng)烈(圖 8-b)?；鹕剿樾紟r中玻璃質(zhì)等不穩(wěn)定組分含量高，對孔隙間流體酸堿性的變化較為敏感(黃玉龍等，2010)。通過薄片觀察確定其成巖序列為： 火山噴發(fā)巖石炸裂—凝灰質(zhì)埋藏—脫?；缙诜惺z結(jié)(圖 10-a)—交代成因綠泥石(圖 10-b)—交代成因方解石(圖 10-a)—抬升風(fēng)化—淋濾縫發(fā)育(圖 10-c)—長石斑晶被選擇性溶蝕—方解石充填風(fēng)化縫—晚期綠泥石交代(圖 10-d)—方解石白云石化?；鹕剿樾紟r的孔隙度演化是增孔作用和減孔作用相互競爭的結(jié)果，減孔作用包括壓實(shí)和膠結(jié)作用，幾乎伴隨整個(gè)埋藏過程，早期為方沸石膠結(jié)，中后期以方解石膠結(jié)為主，受偏堿性的地層水控制；增孔作用可分為3個(gè)階段，演化早期受沉積水影響，脫?；瘜紫抖茸兓暙I(xiàn)最大；演化中期受大氣淡水淋濾，富含CO2淡水對長石選擇性溶蝕；演化晚期埋深增大，地層溫度升高，有機(jī)質(zhì)成熟排酸，次生溶孔大量發(fā)育(趙海玲等，2009；曲希玉等，2012；王巖泉等，2019)。

a—早期方沸石膠結(jié)物溶蝕，方解石交代火山凝灰質(zhì)，富112井，2919.7im，茜素紅染色，(-)；b—巖屑中的長石斑晶被方解石和綠泥石交代，邊部為綠泥石，中心為方解石，富112井，2919.7im，茜素紅染色，(-)；c—方解石交代巖屑，淋濾縫大量發(fā)育，新生縫被方解石膠結(jié)，富112井，2919.0im，(-)；d—綠泥石對巖屑的交代，富112井，2909.8im，(-)；e—構(gòu)造裂縫被方解石充填，方解石發(fā)生重結(jié)晶，富111井，2742.3im，(-)；f—綠泥石交代長石斑晶，原礦物僅保留 晶型，富111井，2742.0im，(-)。Anl為方沸石；Chl為綠泥石，Cal為方解石圖 10 富林洼陷富112井與富111井西洼組典型成巖作用薄片照片F(xiàn)ig.10 Typical diagenetic thin sections of the Xiwa Formation in Wells Fu 112 and Fu 111 of Fulin subsag

富111井同樣位于富林洼陷西北部，鄰近富112井，但巖性發(fā)生變化，以冷凝固結(jié)成巖的安山巖為主(圖 3-e)，幾乎不受壓實(shí)作用的影響。通過薄片觀察確定其成巖序列為： 噴發(fā)—埋藏—脫?；缙诮淮梢蚍浇馐L(fēng)化(礦物暗化邊(圖 8-a))—方解石充填風(fēng)化縫(圖 3-f)—構(gòu)造裂縫發(fā)育(圖 10-e)—次生溶蝕孔發(fā)育—綠泥石大量交代(圖 10-f)。與富112井相比，巖性差異導(dǎo)致孔隙度演化有所不同。熔巖的初始孔隙度較低(一般小于10%)，但在未發(fā)生風(fēng)化作用之前的抗壓實(shí)能力強(qiáng)。原生孔隙形成后，增孔作用以大氣淡水淋濾和有機(jī)酸溶蝕為主。在埋藏深度較大時(shí)(2500～3000im)，最終平均面孔率為13%，大于該深度下的火山碎屑巖儲(chǔ)集層(富112井火山凝灰?guī)r中平均面孔率10%)。

富9井位于富林洼陷西南部，以凝灰質(zhì)砂礫巖為主，屬于分選、磨圓較差的沖積扇沉積，凝灰質(zhì)成分來源于同期火山活動(dòng)。形成過程包括： 鄰近的火山噴發(fā)—火山凝灰質(zhì)進(jìn)入沖積扇主水道—近源沖積扇沉積—與火山作用相關(guān)的早期熱液活動(dòng)—淺埋藏期的大氣淡水影響—火山物質(zhì)(在巖石成分中占比超過50%)埋藏蝕變—熱液成因礦物溶蝕—方解石膠結(jié)物大量發(fā)育—抬升淋濾—少量方解石膠結(jié)物溶解—后期碳酸鹽膠結(jié)、交代—有機(jī)質(zhì)成熟排酸—凝灰質(zhì)和長石溶解、鑄?？仔纬?圖 6-f，圖 7-e)?？紫抖妊莼c火山碎屑巖相似，減孔作用包括機(jī)械壓實(shí)和方解石膠結(jié)作用。在早白堊世晚期最大埋深到達(dá)1180im，自此至孔店組末期，地層抬升遭受剝蝕，壓實(shí)作用停止；此后，由于二次埋藏壓實(shí)作用再次發(fā)生，現(xiàn)今埋藏深度為2800im。方解石在2期埋藏過程中均有發(fā)育，第1期表現(xiàn)為對火山物質(zhì)的交代和對氣孔的充填，在抬升過程中被溶蝕；第2期為埋藏條件下方解石的膠結(jié)、交代，由于有機(jī)酸和大氣淡水的作用，薄片中方解石含量小于10%。增孔作用包括淋濾作用和有機(jī)酸的溶蝕作用： 淺埋藏時(shí)期火山物質(zhì)即開始溶解，導(dǎo)致了早期孔隙度的增加；中期大氣淡水淋濾溶解了方解石膠結(jié)物，溶解的方解石隨著孔隙水被帶出體系使得反應(yīng)不斷進(jìn)行；埋藏晚期有機(jī)質(zhì)成熟排酸，有機(jī)酸對凝灰質(zhì)和長石溶蝕導(dǎo)致了新孔隙的形成(圖 11)。

圖 11 富林洼陷富9井西洼組碎屑巖成巖和孔隙度演化圖Fig.11 Diagenesis and porosity evolution of clastic rocks of the Xiwa Formation in Well Fu 9 of Fulin subsag

圖 12 富林洼陷富121井西洼組安山巖成巖和孔隙度演化圖Fig.12 Diagenesis and porosity evolution of andesite of the Xiwa Formation in Well Fu121 of Fulin subsag

3.2.2 “洼—隆—洼”型埋藏史

本型構(gòu)造演化以富121井最為典型。富121井發(fā)育安山巖儲(chǔ)集層，在中白堊世晚期達(dá)到一次埋深最大值2260im，隨后發(fā)生抬升剝蝕，在孔店組—沙河街組沉積期開始二次埋藏，現(xiàn)今深度3580im。該井新生界厚度大，被定義為‘洼’，區(qū)別于富9井。通過薄片觀察確定其成巖序列為： 冷凝期熱液條件下的充填、交代—淺埋藏期大氣淡水淋濾—一次埋藏期斑晶和基質(zhì)蝕變—方解石膠結(jié)、交代—抬升剝蝕—構(gòu)造裂縫—風(fēng)化淋濾(圖 6-e)—冷凝期熱液產(chǎn)物的溶解—長石斑晶的蝕變和溶蝕(圖 6-c)—二次埋藏中沸石和綠泥石膠結(jié)(圖 7-c)—方解石交代—鐵方解石交代(圖 8-c)—有機(jī)質(zhì)成熟排酸—長石斑晶、基質(zhì)、膠結(jié)物的溶蝕。與富111井的巖性相同，孔隙度演化較為相似，由于最大埋深較大，地溫溫度更高，孔隙流體更加活躍，更有利于方解石膠結(jié)物的形成，也大大促進(jìn)了斑晶和基質(zhì)的溶解(圖 12)。

4 主要儲(chǔ)集空間類型

圖 13 富林洼陷西洼組儲(chǔ)集層不同儲(chǔ)集空間占比圖Fig.13 Proportion of different reservoir spaces of reservoir in the Xiwa Formation of Fulin subsag

依據(jù)儲(chǔ)集空間成因的差異將其分成3大類6小類： 原生孔(圖 6-a)，主要為殘余氣孔；次生孔，包括顆粒/斑晶溶蝕孔(圖 6-c，圖 7-e)和基質(zhì)溶蝕孔(圖 5-c，圖 6-d)；微裂縫，包括風(fēng)化縫(圖 6-e)、溶蝕縫(圖 10-a)和構(gòu)造縫(圖 7-b，7-c；圖 10-e)。對比發(fā)現(xiàn)，不同巖性儲(chǔ)集層的儲(chǔ)集空間組合關(guān)系存在明顯差異(圖 13)。在溢流相上部亞相的氣孔熔巖中，原生孔和溶蝕孔組合是主要的儲(chǔ)集空間，同一亞相的自碎熔巖也具有相似特征；但是在中部亞相，致密熔巖以溶蝕孔縫作為主要的儲(chǔ)集空間類型，以A區(qū)富111井和B區(qū)富121井的熔巖段最為典型?；鹕剿樾紟r的溶蝕孔縫在各類巖石中占比最高，粒度更大的火山角礫巖具有更高的原生孔隙占比。除高溫熔蝕孔外，次火山巖中幾乎不發(fā)育原生孔隙，各類溶蝕孔和裂縫貢獻(xiàn)大部分面孔率，但是整體面孔率較小(小于8%；圖 13)。富林洼陷的碎屑巖以凝灰質(zhì)碎屑巖為主，由于凝灰質(zhì)塑性強(qiáng)、不抗壓實(shí)，原生孔隙在一次埋藏中被消耗殆盡，但是后期形成的溶蝕孔仍然使得砂巖和礫巖的面孔率較高。

綜上所述，富林洼陷不同巖性儲(chǔ)集層遭受的溶蝕作用強(qiáng)烈，反映了風(fēng)化殼儲(chǔ)集層的特點(diǎn)。盡管構(gòu)造活動(dòng)形成了大量構(gòu)造裂縫，但在長時(shí)間深埋過程中裂縫被充填，構(gòu)造裂縫不是主要的儲(chǔ)集空間類型?？赡馨l(fā)育優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的巖性包括氣孔安山巖、火山角礫巖和凝灰質(zhì)砂礫巖。孔隙度大于10%、滲透率大于1×10-3μm2的儲(chǔ)集層僅在A區(qū)發(fā)現(xiàn)，A區(qū)富9井砂礫巖層段(2697.8～2698.5im)，富112井火山角礫巖層段(2917.9～2921.3im)儲(chǔ)層物性最佳(表 1)。綜合分析表明，儲(chǔ)集層質(zhì)量由好到次的順序?yàn)椋?凝灰質(zhì)砂礫巖，火山角礫巖，含氣孔熔巖，火山凝灰?guī)r，致密熔巖，次火山巖。

表 1 富林洼陷不同構(gòu)造演化分區(qū)西洼組儲(chǔ)集層質(zhì)量統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of reservoir quality of the Xiwa Formation in different structural evolution zones of Fulin subsag

5 結(jié)論

1)富林洼陷是濟(jì)陽坳陷沾化凹陷內(nèi)的一個(gè)小型斷陷，白堊系西洼組發(fā)育了巖性復(fù)雜的巖漿巖和碎屑巖風(fēng)化殼儲(chǔ)集層。根據(jù)礦物成分和巖石結(jié)構(gòu)，將巖漿巖分為火山熔巖(安山巖為主)、火山碎屑巖(凝灰?guī)r為主)和次火山巖(脈巖和隱爆角礫巖)；將碎屑巖分為凝灰質(zhì)砂巖、礫巖和泥巖。

2)不同巖性的風(fēng)化殼儲(chǔ)集層成巖改造存在差異。由于抬升剝蝕和風(fēng)化淋濾，巖石被大氣淡水溶解產(chǎn)生次生孔隙和溶蝕縫；埋藏階段的交代和有機(jī)酸溶蝕進(jìn)一步掩蓋了早期成巖作用。溶蝕孔是不同巖性風(fēng)化殼體的主要儲(chǔ)集空間，被溶蝕物質(zhì)包括斑晶、基質(zhì)、火山巖屑以及少量方解石和方沸石膠結(jié)物等。綜合建立了研究區(qū)不同巖性在不同埋藏演化過程(“洼—隆—隆”和“洼—隆—洼”)中的儲(chǔ)集層成巖序列。

3)有利風(fēng)化殼儲(chǔ)集層的形成受到巖性、埋藏演化過程和成巖流體的共同控制。富林洼陷西洼組風(fēng)化殼體儲(chǔ)集層質(zhì)量由好到次的順序?yàn)椋?凝灰質(zhì)砂礫巖，火山角礫巖，含殘余氣孔安山巖，凝灰?guī)r，致密熔巖和次火山巖。研究成果對于相似背景下的潛山油氣藏勘探和儲(chǔ)量挖潛具有一定的借鑒意義。

致謝文章在撰寫過程中，得到了中國石油大學(xué)(北京)朱筱敏教授和董艷蕾副教授的悉心指導(dǎo)，他們?yōu)槲恼沦|(zhì)量的提升付出了辛勤勞動(dòng)，在此表示真摯的感謝。