海拉爾盆地酸性火山巖油氣儲(chǔ)集空間探究

賈甄甄

（大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶 163712）

1 海拉爾盆地概述

海拉爾盆地位于內(nèi)蒙古呼倫貝爾盟境內(nèi)與蒙古國(guó)境內(nèi)塔木察格盆地實(shí)屬一個(gè)盆地，總面積約為80000km2，其中我國(guó)境內(nèi)約占4400km2，是中新生代的火山斷陷含油氣盆地[1]。

海拉爾盆地周圍覆蓋著面積約為10×104km2、厚度4000m 的晚終生代火山巖，上庫(kù)力組酸性火山巖在海拉爾盆地中分布最廣，上庫(kù)力組酸性火山巖的巖性、巖相和火山機(jī)構(gòu)的發(fā)育最好，本文將以上庫(kù)力組酸性火山巖為例對(duì)其儲(chǔ)集空間類型及其儲(chǔ)集能力進(jìn)行分析。

2 含油酸性火山巖油氣儲(chǔ)集空間實(shí)驗(yàn)分析方法

實(shí)驗(yàn)室分析方法作為研究酸性火山巖儲(chǔ)存空間微觀狀態(tài)的重要的工具，在對(duì)酸性火山巖儲(chǔ)存空間的研究中發(fā)揮著重要作用，下面對(duì)實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)常用到的分析方法做簡(jiǎn)要介紹。

2.1 野外地質(zhì)調(diào)查及室內(nèi)光學(xué)顯微鏡觀察

對(duì)海拉爾盆地上庫(kù)力組含油巖石進(jìn)行地質(zhì)剖面研究，可以對(duì)火山巖的巖相、巖性以及斷層—節(jié)理等特征做一個(gè)很好的認(rèn)識(shí)。然后對(duì)具有代表性的露頭進(jìn)行面積、直徑以及有效面孔率進(jìn)行有效統(tǒng)計(jì)，在宏觀層面揭示孔縫分布規(guī)律[2]。

然后對(duì)火山巖石進(jìn)行樣本采集，在采集過(guò)程中應(yīng)遵循：①包含所有巖相、巖性；②儲(chǔ)集空間類型要全；③巖石樣品中需要包含原油。巖石樣品薄片一般為0.03mm，最后在偏光顯微鏡下對(duì)樣品進(jìn)行觀察，分析儲(chǔ)集空間類型、形態(tài)等特征[5]。

2.2 熒光顯微鏡圖像分析

對(duì)海拉爾盆地上庫(kù)力組中巖石中有瀝青露出，原油不同程度地填充了儲(chǔ)集空間?？梢圆捎脽晒怙@微鏡圖像分析方法觀察不同組分原油的分布規(guī)律。原油中不同的組分化合物，這些化合物中有的會(huì)包含熒光物質(zhì)團(tuán)，在一定波長(zhǎng)的UV照射下，會(huì)激發(fā)出不同的熒光特征（見圖1）。利用這些發(fā)光特征來(lái)辨別不同組分在儲(chǔ)集空間的分布特征。

圖1 ZEISS Axio Imager M1m 顯微熒光圖像分析儀樣品熒光激發(fā)—接收特征

2.3 有效面孔率定量測(cè)量

基于熒光顯微分析圖像，利用彩色圖像分析系統(tǒng)對(duì)各類巖石樣品和儲(chǔ)集空間進(jìn)行了有效面孔率測(cè)定。首先對(duì)熒光顯微分析圖像進(jìn)行飽和度、亮度和色相的掃描，得到單張圖像的有效面孔率，然后反復(fù)測(cè)量多張圖像的有效面孔率取平均值。有效面孔率可以有效地反映各類油氣儲(chǔ)集空間和相應(yīng)巖石的儲(chǔ)集能力[6]。

2.4 掃描電子顯微鏡觀測(cè)

酸性火山巖中分布著如脫?；⒖走@樣的微米—亞微米級(jí)別的儲(chǔ)集空間，需要使用掃描電子顯微鏡進(jìn)行觀察分析。首先，樣品直徑需要小于25mm，厚度介于0.05～0.01mm 之間，拋光后自然干燥，為保證樣品導(dǎo)電率，可在樣品表面噴涂碳電膜。鍍膜樣品同樣需要在干燥器中保持干燥，然后采用20kV 加速電壓，1×10-8電流，以及1mm測(cè)定距離，獲取結(jié)果以二次電子圖像（SEI）為主。

3 酸性火山巖儲(chǔ)集空間類型及儲(chǔ)集能力分析

酸性火山巖儲(chǔ)集空間與其他儲(chǔ)集空間相比，儲(chǔ)集孔隙類型更豐富、種類更獨(dú)特，它們形成于不同的成巖階段，分布于不同的火山巖相和巖性中。而這其中火山巖的成巖作用會(huì)對(duì)儲(chǔ)集空間的儲(chǔ)集能力產(chǎn)生一定的影響。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于成巖作用較為主流的分類方法是根據(jù)其成因?qū)⑵浞譃樵蓭r作用或次生成巖作用[3]。本文將從酸性火山巖的成巖作用為切入點(diǎn)，結(jié)合酸性火山巖儲(chǔ)集空間的實(shí)驗(yàn)室分析方法，將酸性火山巖成巖作用對(duì)儲(chǔ)集空間影響做簡(jiǎn)要分析。

3.1 原生成巖作用對(duì)儲(chǔ)集空間的影響

原生成巖作用多發(fā)生在巖漿侵入前與巖漿固結(jié)之間的階段，內(nèi)、外部有能量交換，但不存在物質(zhì)交換。在成因上主要為壓實(shí)固結(jié)成巖作用、原生碎裂作用以及冷凝固結(jié)成巖作用等。

（1）冷凝固結(jié)成巖作用形成的油氣儲(chǔ)集空間。

①球粒內(nèi)微裂縫：球粒結(jié)構(gòu)常存在于酸性熔巖中，球粒一般由纖維狀晶體構(gòu)成，直徑一般介于0.5～20mm 之間，這些球粒一般分布于自碎角礫巖、構(gòu)造角礫巖等巖石之中，且直徑稍大一些的球粒中會(huì)有微裂縫。這些微裂縫的內(nèi)部有效面孔率往往大于30%，是很好的石油儲(chǔ)集空間[2]。

②球粒間孔：球粒間孔分布于球粒周圍，它是一種多面體孔縫，球粒間孔的直徑大于脫?；⒖缀痛蟛糠值娜芪g孔，因此具有較好的連通性，里邊填充大量的石油，平均有效面孔率為12%。

③溶蝕孔：巖漿噴出地面瞬間，受到地面氧氣和壓力差的影響，斑晶會(huì)局部熔蝕，雖然這些溶蝕孔的孔隙度較高，但它們的滲透率一般較低。

（2）原生碎裂作用形成的油氣儲(chǔ)集空間。

①流紋層間孔：流紋層間孔普遍發(fā)育在中性火山巖和酸性火山巖中，屬于透入性構(gòu)造，流紋層間孔對(duì)火山巖儲(chǔ)層的影響為：a.本身具有較好的滲透率和有效面孔率，增大儲(chǔ)集能力；b.橫向距離較長(zhǎng)，可作為流體的有效運(yùn)移通道。

②角礫間孔：巖漿在流動(dòng)過(guò)程中，由于自碎角礫巖化作用而形成角礫間孔。自碎角礫巖層中的角礫雜亂堆砌在一起，其中的孔隙度、滲透率等都較大，可以填充大量石油。此外，其巖化作用使得巖石的比表面積增加，大大提升了儲(chǔ)油能力。

（3）壓實(shí)固結(jié)成巖作用：壓實(shí)固結(jié)成巖作用主要表現(xiàn)為火山碎屑物質(zhì)在成巖階段發(fā)生的壓實(shí)和膠結(jié)作用，壓實(shí)固結(jié)成巖作用總體來(lái)看與熔結(jié)作用相似，對(duì)火山巖油氣儲(chǔ)層具有不利影響。

3.2 次生成巖作用對(duì)儲(chǔ)集空間的影響

次生成巖作用多發(fā)生于巖漿固結(jié)以后的巖石演化階段，內(nèi)、外部既有物質(zhì)交換又有能量交換。在成巖機(jī)理上主要分為蝕變作用、水合作用以及次生破裂作用等[3]。

（1）水合作用形成的油氣儲(chǔ)集空間。珍珠縫：珍珠構(gòu)造因其外形酷似珍珠而得名，主要存在于玻璃質(zhì)熔巖中，從形態(tài)上來(lái)看，珍珠縫可以分為條帶狀珍珠縫和經(jīng)典珍珠縫兩種類型。珍珠縫玻璃質(zhì)孔壁在水流體的水合作用、脫?；腿芪g作用下孔隙度和滲透率顯著增高?？傊渲榭p是酸性火山巖中重要的儲(chǔ)集空間類型之一，珍珠構(gòu)造發(fā)育的玻璃質(zhì)熔巖通常具有很好的儲(chǔ)層物性，有機(jī)質(zhì)能沿著珍珠裂縫進(jìn)行大面積充注，珍珠裂縫三維建圖如圖2所示。

圖2 珍珠裂縫三維建圖

（2）蝕變作用形成的油氣儲(chǔ)集空間?；鹕綆r在噴發(fā)之后都會(huì)受到侵蝕，其構(gòu)造演化過(guò)程必須有蝕變作用的參與。當(dāng)流體進(jìn)入孔隙空間時(shí)，便會(huì)發(fā)生蝕變，產(chǎn)生各種復(fù)雜孔隙，形成有效儲(chǔ)集空間。

①溶蝕孔：蝕變作用實(shí)際上包括新生礦物相對(duì)原生礦物或組分的取代以及次生礦物在開放孔隙空間中的沉淀兩個(gè)層面。溶蝕作用也取決于溶蝕前巖石中各種原生和次生孔隙的滲透率、流體性質(zhì)和孔隙度等。由于溶蝕孔與各類原生和次生儲(chǔ)集空間高度疊加，其對(duì)儲(chǔ)層的貢獻(xiàn)程度難以定量厘定。

②重結(jié)晶晶間孔：晶間孔包含玻璃質(zhì)脫玻化作用形成的次生孔隙、巖漿冷凝后隱晶質(zhì)經(jīng)重結(jié)晶作用形成的次生孔隙和巖石結(jié)晶過(guò)程中在晶體之間形成的原生孔隙三種。研究區(qū)流紋巖和火山碎屑巖中分布著重結(jié)晶晶間孔，重結(jié)晶晶粒粒徑在幾微米到幾十微米不等，堆積一般較為松散，連通性較好[4]。

（3）次生破裂作用形成的油氣儲(chǔ)集空間。

①淬火縫：淬火縫是由于低溫水體與炙熱高溫熔巖流發(fā)生快速接觸后的急速冷卻固結(jié)所形成的次生裂縫。巖漿淬火過(guò)程中因急速冷卻而產(chǎn)生的熱應(yīng)力作用使固結(jié)形成的巖石產(chǎn)生一系列多面體弧形裂縫。裂縫尺度變化和展布方向多樣，空間上相互交錯(cuò)連通形成裂縫網(wǎng)。淬火縫開啟程度和連通性較好，可形成較好的油氣儲(chǔ)集空間。

②炸裂縫：炸裂縫由火山口附近未完全固結(jié)熔漿中的斑晶或已固結(jié)的火山巖發(fā)生炸裂而形成的，分為基質(zhì)炸裂縫和斑晶炸裂縫兩類。斑晶炸裂縫是由石英炸裂縫和長(zhǎng)石炸裂縫炸裂形成的，原油沿著裂縫注入并隨后發(fā)生溶蝕。由于酸性火山巖中礦物斑晶含量相對(duì)較少，因此，它不是重要的油氣儲(chǔ)集空間。基質(zhì)炸裂縫主要分布在角礫集塊熔巖和玻璃質(zhì)熔巖中，原油沿炸裂縫注入并擴(kuò)散到火山角礫、集塊及基質(zhì)中。不規(guī)則炸裂縫的面孔率雖然較小，但它往往是油氣運(yùn)移的良好通道。

以上所述的儲(chǔ)集孔洞共同構(gòu)成了酸性火山巖的儲(chǔ)集空間，為酸性火山巖內(nèi)石油的儲(chǔ)集和運(yùn)移提供了空間和通道，示意圖如圖3所示。

圖3 酸性火山巖的有效油氣儲(chǔ)集空間體系示意圖

4 海拉爾盆地的儲(chǔ)集空間體系

本研究區(qū)域內(nèi)原生油氣儲(chǔ)集空間和次生油氣儲(chǔ)集空間一般不單獨(dú)出現(xiàn)，而是由多種孔縫組合類型交織出現(xiàn)。每種組合的孔隙度和滲透率都各不相同。而孔隙與裂縫又是影響儲(chǔ)集能力的關(guān)鍵因素，因此，本文將在研究區(qū)域內(nèi)選取4種儲(chǔ)集空間的組合進(jìn)行研究。

（1）球粒內(nèi)微裂縫+構(gòu)造節(jié)理組合+放射狀脫?；⒖?珍珠縫。這一組合主要發(fā)生在球粒直徑大于1mm 的球粒流紋巖中，球粒中存在著大量的微裂縫黃

（a）石泡空腔孔；（b）球粒內(nèi)微裂縫；（c）球粒間孔；（d）流紋層間孔、流紋節(jié)理、淬火縫；（e）氣孔；（f）角礫間孔；（g）炸裂縫；（h）構(gòu)造縫；（i）角礫巖偉脫?；⒖?。巖石中分布的珍珠縫和空隙之間互相連通，原生與次生空隙互相連接形成三維空間，進(jìn)而可以形成優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)存空間。

（2）球粒間孔+球粒層間縫+構(gòu)造節(jié)理組合。這一組合主要發(fā)生在球粒直徑小于1mm的球粒流紋巖中，球粒在球粒流紋巖中呈群簇狀，球粒間空隙互相連通，球粒間縫隙又將它們互相連接在一起，形成優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層[4]。

（3）珍珠縫+淬火縫+流紋層間孔+低溫脫?；⒖?。在玻璃質(zhì)熔巖中比較常見這種孔隙組合，水體與玻璃質(zhì)熔巖發(fā)生淬火作用、水合作用以及低溫脫玻化作用，加上流紋層間隙，孔和縫互相交織，形成三維優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

（4）溶蝕孔+構(gòu)造縫+任意孔縫。海拉爾盆地中最常見的就是這種孔縫組合，侵蝕作用直接作用于原生孔縫發(fā)育的巖石，從而形成更加優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)集空間。如果巖石的原生空隙不發(fā)育，則構(gòu)造縫會(huì)遭受溶蝕，同樣會(huì)提高儲(chǔ)集能力。

各類孔縫空間及其組合共同構(gòu)成了酸性火山巖的有效油氣儲(chǔ)集空間體系，保障了酸性火山巖的儲(chǔ)集能力。

5 總結(jié)

本文以海拉爾盆地為例，對(duì)酸性火山巖地質(zhì)情況做了簡(jiǎn)要概述，并結(jié)合酸性火山巖的實(shí)驗(yàn)室分析方法，對(duì)儲(chǔ)集空間類型及成巖作用對(duì)儲(chǔ)集空間的影響做了詳細(xì)的介紹，最后結(jié)合海拉爾盆地內(nèi)的4種不同的孔縫空間組合，更加深入地探究了酸性火山巖的儲(chǔ)集空間。