通化盆地三棵榆樹(shù)斷陷鷹嘴砬子組火山碎屑巖儲(chǔ)層特征及形成機(jī)制

馮進(jìn)來(lái)， 王秋玉， 張 立， 王 正， 宋立斌， 張恩鵬

(1. 東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318； 2. 中國(guó)石油新疆油田勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000； 3. 中國(guó)石油東方地球物理公司 大慶物探一公司，黑龍江 大慶 163357； 4. 北京斯堪帕維科技有限公司,北京 100101； 5. 中國(guó)石油吉林油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，吉林 松原 138000； 6. 中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司 長(zhǎng)慶分公司，陜西 西安 710201 )

0 引言

隨非常規(guī)儲(chǔ)層的勘探程度不斷提高,在火山碎屑巖儲(chǔ)層不斷發(fā)現(xiàn)油氣資源，截止目前，全球發(fā)現(xiàn)火山碎屑巖相關(guān)儲(chǔ)層300多處。在中國(guó)準(zhǔn)噶爾盆地西北緣[1]二連盆地[2]和松遼盆地[3-4]等發(fā)現(xiàn)14個(gè)火山碎屑巖儲(chǔ)層。與常規(guī)油氣藏相比，火山碎屑巖儲(chǔ)層的形成條件比較特殊，地質(zhì)背景更復(fù)雜，非均質(zhì)性更強(qiáng)。

通化盆地下白堊統(tǒng)主要發(fā)育火山碎屑巖儲(chǔ)層，明確中生界為最好的勘探層位[5]。通化盆地T13、T17等井地質(zhì)調(diào)查顯示良好的油氣，在林子頭組和鷹嘴砬子組出現(xiàn)“油苗”。2018年，通化盆地三棵榆樹(shù)斷陷T17井鷹嘴砬子組750～758 m井段試油獲得2.114×103m3/d工業(yè)性氣流[6]，表明通化盆地鷹嘴砬子組火山碎屑巖儲(chǔ)層具有良好的勘探潛力。人們對(duì)鷹嘴砬子組的巖石類型和成藏條件進(jìn)行研究。徐漢梁等認(rèn)為鷹嘴砬子組發(fā)育火山噴發(fā)間歇期火山—湖相碎屑巖組合，主要發(fā)育凝灰質(zhì)礫巖、凝灰質(zhì)砂巖及凝灰?guī)r[7]，為有利儲(chǔ)層類型。陳延哲認(rèn)為下白堊統(tǒng)鷹嘴砬子組儲(chǔ)層孔隙類型主要為粒內(nèi)溶蝕孔和殘余粒間孔[8]，鷹嘴砬子組火山碎屑巖儲(chǔ)層具有良好的儲(chǔ)集能力。宋立斌等研究三棵榆樹(shù)斷陷鷹嘴砬子組的成藏條件，認(rèn)為鷹嘴砬子組儲(chǔ)層主要發(fā)育大量火山碎屑巖，能夠形成天然的火山碎屑巖遮擋圈閉，并且在巖石中發(fā)現(xiàn)大量含油和瀝青的裂縫，證明裂縫在油氣疏導(dǎo)中起通道作用[6]。

有關(guān)通化盆地三棵榆樹(shù)斷陷鷹嘴砬子組火山碎屑巖儲(chǔ)層成因及巖石類型劃分方面的研究較少。以通化盆地下白堊統(tǒng)鷹嘴砬子組火山碎屑巖儲(chǔ)層為研究對(duì)象，筆者利用鑄體薄片觀察和薄片鑒定資料，分析儲(chǔ)層巖石學(xué)特征、儲(chǔ)集空間類型、物性特征和成巖作用對(duì)儲(chǔ)層的影響，為通化盆地鷹嘴砬子組火山碎屑巖儲(chǔ)層進(jìn)一步勘探提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

通化盆地是松遼盆地東部外圍盆地群中的一個(gè)重要的次級(jí)沉積盆地，位于東部外圍盆地群的南西部，主要受敦密斷裂帶控制，北鄰柳河盆地，東南鄰集安盆地，面積約為1.417 5×103km2，呈不對(duì)稱向斜盆地形態(tài)特征[9-10]。通化盆地受F1、F2、F3斷裂共同作用，形成三棵榆樹(shù)斷陷、三源浦凹陷和二密凹陷構(gòu)造單元(見(jiàn)圖1)。通化盆地為太古宇—元古宇兩套不同類型的古老變質(zhì)巖系，主要發(fā)育中生界下白堊統(tǒng)，部分發(fā)育侏羅系[11]。三棵榆樹(shù)斷陷下白堊統(tǒng)自下而上發(fā)育果松組、鷹嘴砬子組、林子頭組、下樺皮甸子組、亨通山組和三棵榆樹(shù)組。果松組主要以安山巖及安山質(zhì)火山角礫巖為主；鷹嘴砬子組主要發(fā)育火山碎屑巖，與下部果松組地層整合接觸；林子頭組巖性多為火山碎屑巖和中酸性熔巖，少量為凝灰質(zhì)砂巖；下樺皮甸子組巖性特征為灰色泥質(zhì)粉砂巖與泥巖互層，夾砂巖、凝灰?guī)r；亨通山組巖性以泥質(zhì)粉砂巖與泥巖互層為特征[12]；三棵榆樹(shù)組主要發(fā)育灰綠色安山巖、流紋巖和熔結(jié)角礫巖，與下部整合接觸。通化盆地屬于中生代斷陷盆地，自果松組到三棵榆樹(shù)組經(jīng)歷4期火山噴發(fā)[8]。果松組受火山作用影響使通化盆地被安山巖、安山質(zhì)角礫巖和凝灰?guī)r充填，下皮樺甸子組火山巖在盆地中開(kāi)始發(fā)育并遭受剝蝕，鷹嘴砬子組開(kāi)始陸相碎屑巖沉積，發(fā)育沉凝灰?guī)r等火山碎屑巖。通化盆地下白堊統(tǒng)鷹嘴砬子組沉積相主要分為扇三角洲和湖泊亞相[13]。根據(jù)野外露頭和鉆井資料，通化盆地鷹嘴砬子組屬于火山噴發(fā)間歇期火山—湖相碎屑巖組合，主要巖石組成為凝灰質(zhì)砂巖、火山角礫巖和沉凝灰?guī)r等。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置及地層分布Fig.1 Structural location and stratigraphic distribution of the study area

2 儲(chǔ)層特征

2.1 巖石學(xué)特征

火山碎屑巖包括熔結(jié)凝灰?guī)r、凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r等[14]?；鹕剿樾紟r受火山和沉積作用共同控制，與陸源碎屑巖在碎屑物質(zhì)的成分、形態(tài)等方面明顯不同。采集3口井51塊通化盆地三棵榆樹(shù)斷陷鷹嘴砬子組火山碎屑巖巖心樣品，樣品巖心薄片鑒定、鑄體薄片觀察在東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成。實(shí)驗(yàn)采用 Zeiss Axio Image Z1型偏光顯微鏡。

2.1.1 巖石類型

根據(jù)GB/T 17412.1—1998《火成巖巖石分類和命名方案》和《火山碎屑巖分類方案》[15]，巖心手標(biāo)本和薄片觀察表明，通化盆地鷹嘴砬子組發(fā)育火山碎屑熔巖、熔結(jié)火山碎屑巖、普通火山碎屑巖、沉積火山碎屑巖和火山碎屑沉積巖5個(gè)亞類。其中，沉凝灰?guī)r發(fā)育最廣，體積分?jǐn)?shù)為51.0%；其次是凝灰質(zhì)砂巖和凝灰?guī)r，體積分?jǐn)?shù)分別為13.7%和11.8%；火山角礫巖體積分?jǐn)?shù)最低，為2.0%。巖石類型組成表明，通化盆地鷹嘴砬子組主要發(fā)育火山—沉積巖，體積分?jǐn)?shù)約為74.5%，正常火山碎屑巖類體積分?jǐn)?shù)約為25.5%(火山碎屑熔巖樣品僅有2塊，不計(jì)比例)(見(jiàn)表1)。

表1 研究區(qū)鷹嘴砬子組火山碎屑巖分類方案

2.1.2 巖性特征

2.1.2.1 火山碎屑熔巖

火山碎屑熔巖是在熔漿膠結(jié)和冷卻作用下形成的，包含一定碎屑熔巖[16]，屬于火山碎屑巖和熔巖之間的過(guò)渡型巖石。研究區(qū)樣品中有2個(gè)流紋質(zhì)凝灰熔巖，顏色主要為灰色，火山碎屑類物質(zhì)占比較小，且分布不定向，碎屑粒徑小于2 mm，主要發(fā)育石英、長(zhǎng)石和巖屑等火山碎屑物，巖屑體積分?jǐn)?shù)為60%，主要為凝灰?guī)r巖屑，晶屑體積分?jǐn)?shù)為40%，主要為石英、長(zhǎng)石等，石英主要為單晶，鏡下可見(jiàn)石英和長(zhǎng)石被溶蝕而形成溶蝕孔，由于巖屑之間通過(guò)塑性熔漿形成膠結(jié)作用，鏡下可見(jiàn)明顯的熔結(jié)結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖2(a))。

圖2 研究區(qū)鷹嘴砬子組火山碎屑巖巖石學(xué)特征Fig.2 Petrological characteristics of pyroclastic rocks of Yingzuilazi Formation in the study area

2.1.2.2 熔結(jié)火山碎屑巖

研究區(qū)樣品中發(fā)育4個(gè)弱熔結(jié)凝灰?guī)r，火山碎屑顆粒主要為晶屑、玻屑和少量巖屑。根據(jù)火山碎屑顆粒成分，研究區(qū)熔結(jié)凝灰?guī)r分為晶屑弱熔結(jié)凝灰?guī)r、玻屑弱熔結(jié)凝灰?guī)r和巖屑晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r。晶屑弱熔結(jié)凝灰?guī)r，火山碎屑顆粒較小，主要為晶屑，粒徑小于2 mm，鏡下可見(jiàn)綠泥石化、伊利石化現(xiàn)象，主要是由巖漿熱液帶入的組分造成圍巖而發(fā)生蝕變(見(jiàn)圖2(b))。玻屑弱熔結(jié)凝灰?guī)r，巖石主要由玻屑組成，見(jiàn)少量陸源碎屑；玻屑見(jiàn)輕度伊利石化、綠泥石化，局部見(jiàn)半定向—定向排列，具熔結(jié)結(jié)構(gòu)，見(jiàn)有機(jī)質(zhì)侵染；可見(jiàn)少量碳酸鹽交代，少量為黃鐵礦(見(jiàn)圖2(c))。

2.1.2.3 普通火山碎屑巖

研究區(qū)主要發(fā)育火山角礫巖和凝灰?guī)r，其中凝灰?guī)r占大多數(shù)。根據(jù)火山碎屑顆粒組成，將研究區(qū)凝灰?guī)r進(jìn)一步分為晶屑凝灰?guī)r和玻屑凝灰?guī)r。晶屑凝灰?guī)r顏色主要為灰白色，發(fā)育大量火山碎屑物質(zhì)，主要為晶屑，還有少量巖屑，晶屑體積分?jǐn)?shù)為75%；晶屑主要為石英、長(zhǎng)石和少量黑云母，鏡下可見(jiàn)少量陸源碎屑、碳酸鹽交代，發(fā)育凝灰結(jié)構(gòu)，顆粒溶蝕現(xiàn)象普遍，形成大量溶蝕孔隙。玻屑凝灰?guī)r火山碎屑顆粒以玻屑為主，玻屑呈棱角狀，鏡下可見(jiàn)少量陸源碎屑，塑性玻屑發(fā)生變形(見(jiàn)圖2(d))?；鹕浇堑[巖顏色為灰白色，火山角礫主要為流紋巖、安山巖和少量凝灰?guī)r巖屑，角礫分布不均勻，粒間發(fā)育火山灰及石英長(zhǎng)石晶屑充填，鏡下局部可見(jiàn)少量碳屑、碳酸鹽交代，部分樣品中發(fā)現(xiàn)少量泥巖巖屑，分選磨圓差(見(jiàn)圖2(e))。

2.1.2.4 火山—沉積巖

火山—沉積巖是在沉積和火山共同作用下生成的介于火山碎屑巖和沉積巖過(guò)渡型巖石。根據(jù)火山碎屑體積分?jǐn)?shù)，火山—沉積巖分為沉積火山碎屑巖(火山碎屑體積分?jǐn)?shù)為50.0%)和火山沉積碎屑巖(火山碎屑體積分?jǐn)?shù)為10.0%～50.0%)[17]。

沉積火山碎屑巖根據(jù)粒徑級(jí)別可以分為沉積塊巖、沉火山角礫巖和沉凝灰?guī)r，由化學(xué)沉積物及黏土物質(zhì)膠結(jié)作用而形成。研究區(qū)發(fā)育沉火山角礫巖和沉凝灰?guī)r，大部分為沉凝灰?guī)r，少數(shù)為沉火山角礫巖。沉火山角礫巖碎屑顆粒粒徑約為4 mm，火山角礫見(jiàn)流紋巖、凝灰?guī)r、安山巖巖屑等，可見(jiàn)花崗巖礫石，局部可見(jiàn)碳酸鹽交代(見(jiàn)圖2(f))。沉凝灰?guī)r發(fā)育凝灰結(jié)構(gòu)，石英體積分?jǐn)?shù)為35.0%，鉀長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)為18.0%，斜長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)為15.0%，碎屑顆粒粒徑小于2 mm，火山碎屑物質(zhì)以巖屑為主，含有少量晶屑，可見(jiàn)少量陸源碎屑，火山角礫可見(jiàn)英安巖等巖屑，局部可見(jiàn)少量碳酸鹽交代(見(jiàn)圖2(g))。

火山沉積碎屑巖主要為凝灰質(zhì)細(xì)砂巖，呈灰白色塊狀構(gòu)造。鏡下可見(jiàn)顆粒主要為長(zhǎng)石、石英和巖屑，石英為單晶石英，體積分?jǐn)?shù)為10.0%；長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)為50.0%，主要為斜長(zhǎng)石，含少量堿性長(zhǎng)石；巖屑體積分?jǐn)?shù)為30.0%，主要為凝灰?guī)r巖屑，巖屑分選差，粒徑從極細(xì)粒到中粒不等，粒間可見(jiàn)碳酸鹽交代和少量火山灰充填(見(jiàn)圖2(h))。

2.2 儲(chǔ)集空間類型與特征

根據(jù)鏡下巖石薄片和鑄體薄片觀察，研究區(qū)主要發(fā)育原生孔隙(粒間孔)、次生孔隙(溶蝕粒間孔、溶蝕粒內(nèi)孔、基質(zhì)溶蝕孔和溶蝕填隙物內(nèi)孔)和次生裂縫(溶蝕縫)，其中溶蝕孔和溶蝕縫對(duì)研究區(qū)火山碎屑巖儲(chǔ)層的次生改造起主要作用。

2.2.1 原生孔隙

原生孔隙是在巖石沉積或成巖過(guò)程形成的孔隙，主要受巖石結(jié)構(gòu)等因素控制，原生孔隙可以分為粒間孔、粒內(nèi)孔和晶間孔，研究區(qū)僅在一個(gè)巖石樣品發(fā)育極少量的原生孔隙，為原生粒間孔(見(jiàn)圖3(a))。

圖3 研究區(qū)鷹嘴砬子組火山碎屑巖孔隙類型Fig.3 Pore types of pyroclastic rocks in Yingzuilazi Formation of the study area

2.2.2 次生孔隙

次生孔隙分布于各類火山碎屑巖，對(duì)火山碎屑巖儲(chǔ)層發(fā)育及油氣運(yùn)移有重要影響。研究區(qū)孔隙以次生孔隙為主，主要發(fā)育溶蝕粒間孔、溶蝕粒內(nèi)孔、基質(zhì)溶蝕孔和溶蝕填隙物內(nèi)孔。

溶蝕粒間孔在鏡下可見(jiàn)巖石顆粒之間膠結(jié)物或基質(zhì)沿碎屑顆粒邊緣被溶蝕(見(jiàn)圖3(a))，被溶蝕的顆粒邊緣主要呈圓滑的鋸齒狀，具有一定連通性，孔隙形態(tài)不規(guī)則，面孔率為1.0%～1.7%。溶蝕粒內(nèi)孔是碎屑顆?；驇r屑內(nèi)部被溶蝕而形成的孔隙，主要有長(zhǎng)石粒內(nèi)溶蝕孔和巖屑內(nèi)溶蝕孔，孔隙形態(tài)不規(guī)則，孔隙較小，連通性較差，面孔率不足1.0%(見(jiàn)圖3(b))?；|(zhì)溶蝕孔主要分布于沉凝灰?guī)r，孔隙形態(tài)呈不規(guī)則細(xì)小篩孔狀，孔隙小但具有一定的連通性，面孔率為2.0%～3.0%(見(jiàn)圖3(c))。溶蝕填隙物內(nèi)孔主要是由火山物質(zhì)(如火山灰)溶蝕而形成的孔隙，主要為類似鑄?？椎拇罅咳芪g孔隙，孔隙邊緣殘留部分火山物質(zhì)，面孔率約為5.0%(見(jiàn)圖3(d))。

選取3塊(Y1、Y2、Y3))沉凝灰?guī)r樣品進(jìn)行巖石熒光薄片鑒定，油氣一般賦存于粒間孔和粒內(nèi)孔。樣品Y1鏡下可見(jiàn)淡黃綠色熒光，呈星點(diǎn)狀分布于粒內(nèi)晶間微孔，巖塊被油中等浸染，發(fā)光強(qiáng)度較強(qiáng)(見(jiàn)圖4(a))。樣品Y2鏡下可見(jiàn)淡黃綠色熒光，呈星點(diǎn)狀、塊狀分布于角隅、粒間縫，發(fā)光強(qiáng)度較強(qiáng)(見(jiàn)圖4(b))。樣品Y3含油性最好，熒光特征主要為黃色、褐黃色、褐色熒光，呈塊狀、片狀、塊狀分布于粒間膠結(jié)物微孔，浸染膠結(jié)物，發(fā)光強(qiáng)度較強(qiáng)，油質(zhì)以膠質(zhì)、瀝青質(zhì)為主(見(jiàn)圖4(c))。

圖4 研究區(qū)鷹嘴砬子組沉凝灰?guī)r熒光薄片F(xiàn)ig.4 Microscopic fluorescent of tuffite in Yingzuilazi Formation of the study area

2.2.3 次生裂縫

通化盆地鷹嘴砬子組發(fā)育次生裂縫主要為溶蝕縫，裂縫狹長(zhǎng)且邊緣不規(guī)則，溶蝕縫主要發(fā)育于沉火山角礫巖，面孔率不足5.0%(見(jiàn)圖3(e))。在T13井巖心發(fā)現(xiàn)少量含油裂縫分布(見(jiàn)圖3(f))，說(shuō)明研究區(qū)有些物性條件較差的儲(chǔ)層是通過(guò)裂縫完成流動(dòng)。

2.3 物性特征

通化盆地鷹嘴砬子組19塊巖心樣品滲透率為(0.02～0.21)×10-3μm2，80%的樣品滲透率在(0.01～0.05)×10-3μm2之間，屬于超低滲儲(chǔ)層。研究區(qū)樣品孔隙度分布范圍較廣，76%的樣品孔隙度小于5%，12%的樣品孔隙度分布在5%～10%之間，12%的樣品孔隙度分布在10%～15%之間，孔隙度為超低孔—低孔。研究區(qū)儲(chǔ)層主要為超低孔—低孔、超低滲儲(chǔ)層。

通化盆地鷹嘴砬子組儲(chǔ)層孔隙度整體上由淺到深不斷減小，大部分樣品的孔隙度小于5%，滲透率小于0.10×10-3μm2，T13井3塊沉凝灰?guī)r樣品的孔隙度最高可達(dá)15%(見(jiàn)圖5)。滲透率從淺到深并無(wú)明顯差異，與孔隙度對(duì)應(yīng)，孔隙度相對(duì)高的3塊樣品滲透率也相對(duì)較大，鏡下可見(jiàn)沉凝灰?guī)r樣品主要發(fā)育溶蝕孔(見(jiàn)圖6)。統(tǒng)計(jì)不同巖石巖性與滲透率的關(guān)系，研究區(qū)不同巖性儲(chǔ)層的滲透率差異不大，但沉凝灰?guī)r發(fā)育溶蝕孔的樣品滲透率相對(duì)偏高，溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層物性有一定影響(見(jiàn)圖7)。

圖5 研究區(qū)樣品孔隙度隨深度變化關(guān)系Fig.5 Variation of sample porosity with depth in the study area

圖6 研究區(qū)樣品滲透率隨深度變化關(guān)系Fig.6 Variation of sample permeability with depth in the study area

圖7 研究區(qū)樣品不同巖性滲透率隨深度變化關(guān)系Fig.7 Variation of different lithology permeability with depth in the study area

3 成巖作用

成巖作用是沉積作用后發(fā)生的物理、化學(xué)和生物等作用，對(duì)儲(chǔ)層的形成和碎屑成分組成起基礎(chǔ)作用，對(duì)巖石內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)集空間類型及物性等方面起改變作用[18-20]。研究?jī)?chǔ)層的成巖作用是儲(chǔ)層評(píng)價(jià)和劃分有利儲(chǔ)層的基礎(chǔ)。

根據(jù)巖石薄片和鑄體薄片觀察，通化盆地鷹嘴砬子組火山碎屑巖儲(chǔ)層成巖用作主要有熔結(jié)、壓實(shí)、溶蝕、膠結(jié)和充填作用——5種晚期成巖作用，其中，溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層起改善作用，其他成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性起破壞作用，減小巖石中孔隙的發(fā)育，導(dǎo)致儲(chǔ)層致密化。

3.1 熔結(jié)作用

研究區(qū)可以識(shí)別熔結(jié)作用。在熔漿冷卻過(guò)程中，熔漿熔結(jié)作用將火山碎屑物質(zhì)和周圍巖石膠結(jié)起來(lái)，塑性玻屑、巖屑發(fā)生拉伸等變形，使巖石物性降低[21-22]。研究區(qū)熔結(jié)作用主要發(fā)育于熔結(jié)凝灰?guī)r和凝灰熔巖(見(jiàn)圖8(a))。

圖8 研究區(qū)鷹嘴砬子組典型成巖作用Fig.8 Typical diagenesis of Yingzuilazi Formation in the study area

3.2 壓實(shí)作用

壓實(shí)作用主要發(fā)育于凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)砂巖，碎屑顆粒主要為點(diǎn)接觸，存在少量線接觸，可見(jiàn)玻屑等碎屑物質(zhì)發(fā)生塑性變形，巖屑等剛性物質(zhì)發(fā)生破碎(見(jiàn)圖8(b-c))。壓實(shí)作用導(dǎo)致研究區(qū)巖石顆粒排列更緊密，流體流動(dòng)更困難。

3.3 溶蝕作用

研究區(qū)伴隨溶蝕作用的巖石主要生成溶蝕孔等次生孔隙，溶蝕作用發(fā)育于各種巖性巖石，使孔隙度增大(見(jiàn)圖8(d))。溶蝕作用形成的溶蝕孔是最主要的運(yùn)移通道。

3.4 膠結(jié)作用

通化盆地鷹嘴砬子組火山碎屑巖膠結(jié)物主要有碳酸鹽礦物和黏土礦物。碳酸鹽礦物主要為外生成因，主要由沉積作用形成，泥晶碳酸鹽礦物是指泥級(jí)的碳酸鹽組分[23]。通化盆地鷹嘴砬子組火山碎屑巖發(fā)育大量泥微晶碳酸鹽礦物，鏡下可見(jiàn)泥微晶碳酸鹽礦物充填巖石孔隙，與其他礦物伴生，降低巖石的孔隙度(見(jiàn)圖8(e))。

通化盆地鷹嘴砬子組火山碎屑巖黏土礦物主要是伊利石、綠泥石和蒙皂石。伊利石是介于云母、高嶺石及蒙脫石的中間礦物，主要由蒙脫石在鉀的交代作用下形成。在火山碎屑巖中，綠泥石多是輝石、角閃石、黑云母等蝕變的產(chǎn)物[24]。鏡下可見(jiàn)研究區(qū)伊利石產(chǎn)狀主要為孔隙充填(見(jiàn)圖8(f))，伊利石有自生絲狀伊利石和伊/蒙混層賦存狀態(tài)(見(jiàn)圖8(a、f))。

3.5 充填作用

通化盆地鷹嘴砬子組主要發(fā)育泥質(zhì)、鈣質(zhì)、凝灰質(zhì)和碳酸鹽充填作用(見(jiàn)圖8(g-h))。除礦物顆粒外，研究區(qū)主要發(fā)生充填作用的還有部分膠結(jié)物。碳酸鹽礦物最典型的是方解石，在研究區(qū)樣品中廣泛發(fā)育。以粒狀充填為主，阻礙原粒間孔隙發(fā)育，降低儲(chǔ)層物性，除方解石外，部分樣品發(fā)育大量與其他礦物伴生的泥微晶碳酸鹽礦物，充填礦物孔隙，降低儲(chǔ)層物性，阻礙流體流動(dòng)。

4 儲(chǔ)層形成機(jī)制

研究區(qū)儲(chǔ)層形成主要受沉積作用和成巖作用兩方面控制[25]。沉積作用是形成儲(chǔ)層的基礎(chǔ)，儲(chǔ)層的形成和演化又是各種成巖作用的綜合結(jié)果。

4.1 沉積作用對(duì)儲(chǔ)層的影響

沉積作用體現(xiàn)為巖性和沉積微相。其中沉積微相控制儲(chǔ)層巖石巖性、粒度及分選磨圓程度變化，研究沉積微相是研究?jī)?chǔ)層形成的基礎(chǔ)。二者對(duì)儲(chǔ)層的控制作用主要是對(duì)儲(chǔ)層物性的影響。隨水動(dòng)力條件的增強(qiáng)，巖石礦物粒度相對(duì)變粗，分選和磨圓程度變好，有利于孔隙發(fā)育。研究區(qū)是一個(gè)中生代斷陷盆地的次級(jí)斷陷，受火山和沉積共同作用。在演化過(guò)程中與傳統(tǒng)的碎屑巖儲(chǔ)層不同，主要通過(guò)兩種途徑生成火山碎屑巖[26]：火山噴發(fā)產(chǎn)生帶有火山成分的物質(zhì)，直接被搬運(yùn)堆積而形成火山碎屑巖；通過(guò)火山作用伴生的巖漿含有大量氣體[27]，巖漿攜帶一部分碎屑物質(zhì)形成火山灰而降落在地表上，形成火山碎屑巖?；鹕剿樾紟r經(jīng)過(guò)溶蝕、充填和壓實(shí)等成巖作用而形成火山碎屑巖儲(chǔ)層，為油氣提供良好的儲(chǔ)集場(chǎng)所。通化盆地鷹嘴砬子組火山碎屑巖儲(chǔ)層沉積環(huán)境為扇三角洲沉積環(huán)境，發(fā)育扇三角洲前緣和前扇三角洲亞相，以及水下分流河道、席狀砂、河道間及河口壩4類微相。

研究區(qū)水下分流河道樣品物性最好，其次是河口壩，席狀砂和河道間樣品物性最差。水下分流河道和河口壩微相水體動(dòng)力活動(dòng)較強(qiáng)，巖石粒度較粗，顆粒磨圓和分選程度較好，黏土礦物含量較少，孔隙發(fā)育較好，有少量粒間孔，能形成厚層塊狀砂體；河道間和席狀砂微相水體動(dòng)力活動(dòng)較弱，顆粒磨圓和分選程度較差，黏土礦物含量較高，巖石粒度較細(xì)，顆粒常堵塞樣品礦物顆粒間的孔隙，造成孔隙連通性變差，樣品壓實(shí)作用強(qiáng)烈，礦物孔隙發(fā)育較差，溶蝕作用較弱，溶蝕孔發(fā)育較少，油氣運(yùn)輸主要通過(guò)裂縫完成，導(dǎo)致儲(chǔ)層物性較差。

研究區(qū)主要受火山—沉積共同作用而形成沉積火山碎屑巖，火山噴發(fā)攜帶大量的火山碎屑物質(zhì)，一部分碎屑物質(zhì)經(jīng)過(guò)搬運(yùn)堆積而形成火山碎屑巖[26]。火山作用形成含有大量氣體的巖漿，巖漿攜帶另一部分碎屑物質(zhì)形成火山灰，降落在地表上而形成火山碎屑巖，造成儲(chǔ)層致密化，原始孔隙度和滲透率較低[27]。

4.2 成巖作用對(duì)儲(chǔ)層的影響

研究區(qū)壓實(shí)、充填和膠結(jié)等成巖作用對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育和物性起決定性作用。壓實(shí)作用在火山碎屑熔巖、熔結(jié)火山碎屑巖、普通火山碎屑巖、沉積火山碎屑巖和火山碎屑沉積巖5個(gè)亞類儲(chǔ)層分布，是造成研究區(qū)儲(chǔ)層物性降低的重要因素。充填作用是降低研究區(qū)物性的另一大因素[28]，自生絲狀伊利石充填粒間孔(見(jiàn)圖9(a))，造成孔隙度降低；自生石英晶體充填粒間孔隙(見(jiàn)圖9(b))；自生石英顆粒與絲狀伊利石共生于粒間孔隙(見(jiàn)圖9(c))。膠結(jié)作用主要為黏土礦物膠結(jié)，表現(xiàn)為自生伊利石，伊利石與自生石英顆粒共生(見(jiàn)圖9(c))，發(fā)育無(wú)序伊/蒙混層(見(jiàn)圖9(d))，造成孔隙度降低。

溶蝕作用是研究區(qū)火山碎屑巖儲(chǔ)層主要的建設(shè)性成巖作用，形成的溶蝕孔是三棵榆樹(shù)斷陷鷹嘴砬子組火山碎屑巖儲(chǔ)層主要的次生孔隙，物性較好的樣品中發(fā)育大量溶蝕孔或裂縫，物性較差(孔隙度小于4%)的樣品中未見(jiàn)溶蝕孔和裂縫。溶蝕作用是研究區(qū)發(fā)育最多的成巖作用，主要發(fā)育于沉凝灰?guī)r儲(chǔ)層，表現(xiàn)為長(zhǎng)石礦物被溶蝕，礦物顆粒邊緣不規(guī)則，形成一定面積的晶間孔(見(jiàn)圖9(e-f))，在一定程度上改善研究區(qū)儲(chǔ)層物性。

圖9 研究區(qū)鷹嘴砬子組火山碎屑巖掃描電鏡照片F(xiàn)ig.9 SEM photos of pyroclastic rocks in Yingzuilazi Formation of the study area

4.3 構(gòu)造裂縫控制溶蝕孔隙發(fā)育

研究區(qū)火山碎屑巖儲(chǔ)層部分樣品存在大量宏觀構(gòu)造裂縫，開(kāi)度大，延伸長(zhǎng)，為幾十厘米到幾米，常見(jiàn)油氣顯示或鈣質(zhì)充填，說(shuō)明宏觀構(gòu)造裂縫是有機(jī)酸流動(dòng)的重要通道。裂縫的形成一般與巖石粒度有關(guān)，粒度越小，強(qiáng)度越大，巖石越致密，促進(jìn)裂縫的形成。研究區(qū)部分致密，粒度較小的凝灰質(zhì)細(xì)砂巖存在少量含油裂縫，說(shuō)明一些物性差、粒度小的致密巖石主要通過(guò)裂縫進(jìn)行油氣運(yùn)移。溶蝕孔受控于裂縫的發(fā)育程度，在構(gòu)造裂縫發(fā)育樣品中發(fā)育大量溶蝕孔，說(shuō)明裂縫是研究區(qū)有機(jī)酸流動(dòng)的重要通道，促進(jìn)流體流動(dòng)。

5 結(jié)論

(1)通化盆地三棵榆樹(shù)斷陷鷹嘴砬子組火山碎屑巖儲(chǔ)層主要發(fā)育火山碎屑熔巖、熔結(jié)火山碎屑巖、普通火山碎屑巖、沉積火山碎屑巖和火山碎屑沉積巖5個(gè)亞類，其中沉積火山碎屑巖體積分?jǐn)?shù)最高。

(2)研究區(qū)孔隙類型以次生孔隙為主，其中溶蝕孔發(fā)育最多。溶蝕孔對(duì)火山碎屑巖儲(chǔ)層孔隙空間起次生改造作用。

(3)研究區(qū)儲(chǔ)層主要為超低孔—低孔、超低滲儲(chǔ)層?；鹕剿樾紟r儲(chǔ)層成巖作用類型主要有熔結(jié)作用、壓實(shí)作用、溶蝕作用、膠結(jié)作用和充填作用5種。其中，溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層起改善作用，其他成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性起破壞作用，使儲(chǔ)層更致密。

(4)沉積作用和成巖作用對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)層形成起控制作用，其中溶蝕作用在一定程度上改善儲(chǔ)層物性，而宏觀構(gòu)造裂縫控制部分溶蝕孔的發(fā)育，對(duì)儲(chǔ)層流體流動(dòng)起重要作用。