準(zhǔn)噶爾盆地東部石炭系優(yōu)質(zhì)火山巖儲(chǔ)層特征及分布規(guī)律

王劍, 劉金, 陳俊, 張寶真, 周勇, 連麗霞, 李二庭

(1.中國石油新疆油田公司實(shí)驗(yàn)檢測研究院, 克拉瑪依 834000; 2.中國石油新疆油田公司風(fēng)城作業(yè)區(qū), 克拉瑪依 834000; 3.中國石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院, 北京 102249)

火山巖是盆地早期充填的重要組成部分,約占盆地充填體積1/4,是未來全球油氣勘探的重要新領(lǐng)域[1]。自1887年在美國加利福尼亞州發(fā)現(xiàn)第一個(gè)火山巖油氣藏以來,火山巖油氣勘探已有130余年的歷史。中國沉積盆地內(nèi)火山巖分布廣泛,自1957年首次在準(zhǔn)噶爾盆地西北緣石炭系火山巖中獲得工業(yè)油流以來,目前已在松遼、渤海灣、海拉爾、二連、蘇北、三塘湖及四川等盆地中發(fā)現(xiàn)了火山巖油氣藏,逐步形成了中國東部和北疆兩大火山巖油氣區(qū)[2-5]?；鹕綆r油氣藏已逐漸成為勘探的重要新領(lǐng)域和油氣儲(chǔ)量的增長點(diǎn)。

火山巖相分為火山通道相、爆發(fā)相、噴溢相、火山-沉積巖相和侵出相5種巖相,根據(jù)成因特征,火山巖儲(chǔ)層劃分為火山熔巖型、火山碎屑巖型、潛火山巖型3種類型[6]?；鹕綆r儲(chǔ)層成巖作用可劃分為冷凝固結(jié)成巖階段、巖漿期后熱液階段、表生成巖階段和埋藏成巖階段[7]?；鹕綆r發(fā)育11類28種孔隙,其中原生氣孔、炸裂縫和冷凝收縮縫等為特有的類型,原生孔縫與次生孔縫的組合形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層[8]。火山巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型多,孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜,從微觀到宏觀都表現(xiàn)出極強(qiáng)的非均質(zhì)性[9-12]?？傮w來看前人側(cè)重火山巖巖性巖相及噴發(fā)模式研究,注重從巖性巖相及噴發(fā)模式解釋和預(yù)測優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

準(zhǔn)噶爾盆地東部石炭系火山巖勘探始于20世紀(jì)80年代初期,1980年彩參1井在滴水泉組發(fā)現(xiàn)天然氣藏,2008年克拉美麗氣田天然氣整體探明?？碧綄?shí)踐表明準(zhǔn)噶爾盆地東部火山巖儲(chǔ)層勘探潛力巨大[13-15]。前人對準(zhǔn)噶爾盆地東部石炭系儲(chǔ)層研究主要集中在風(fēng)化殼儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間類型、成巖作用等方面[16-18],缺乏對內(nèi)幕火山巖巖性巖相及噴發(fā)環(huán)境的系統(tǒng)研究,因此優(yōu)勢相帶或有利火山巖儲(chǔ)層分布不明確,抑制了對深層火山巖油氣的勘探。準(zhǔn)噶爾盆地東部構(gòu)造-古地理背景復(fù)雜,不同的噴發(fā)環(huán)境、構(gòu)造作用必然會(huì)對優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育及演化產(chǎn)生重要影響[19-22]?，F(xiàn)通過野外踏勘、巖心觀察、鑄體薄片鑒定、孔滲分析等,對石炭系火山巖儲(chǔ)層特征及其控制因素細(xì)化研究,以期明確優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育控制因素及優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的分布,為該區(qū)深化勘探提供指導(dǎo)。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地東部隆起,二級構(gòu)造單元包括滴南凸起、滴水泉凹陷、五彩灣凹陷、東道海子凹陷和白家海凸起[23](圖1)。石炭系主體為海西中期沉積的地層,為一套多期噴發(fā)、多期改造而成的火山熔巖、淺層侵入巖、火山碎屑巖和(火山)沉積巖的組合,構(gòu)成本區(qū)基底的最上層巖系,與上覆地層呈角度不整合接觸。石炭系地層自下而上分為滴水泉組(C1d)、松喀爾蘇組下亞段(C1sa)、松喀爾蘇組上亞段(C1sb)、巴塔瑪依內(nèi)山組(C2b)和石錢灘組(C2sh)[24](圖1)。

早石炭世研究區(qū)主體為島弧環(huán)境,發(fā)育與俯沖作用相關(guān)的火山-沉積建造,其間發(fā)育弧后盆地,沉積環(huán)境以水下為主[25-27]。晚石炭世克拉美麗洋關(guān)閉,拼合隆起成陸,在克拉美麗山南部形成前陸盆地,沉積環(huán)境以水上為主,局部水下環(huán)境[28-29]。整個(gè)石炭世沉積環(huán)境自早石炭至晚石炭由水下環(huán)境逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗檄h(huán)境,由深水環(huán)境逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闇\水環(huán)境,由半咸水環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)榈h(huán)境,由海相環(huán)境逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殛懴喹h(huán)境[30]。

2 火山巖儲(chǔ)層特征

2.1 火山巖巖性巖相特征

火山巖相是指火山巖形成的地質(zhì)條件及其在該條件下所形成的火山巖性特征的總合[31-33]。根據(jù)5條野外剖面、85口鉆井、1 254張薄片統(tǒng)計(jì)及50塊樣品的地球化學(xué)分析結(jié)果,研究區(qū)石炭系火山巖主要以鈣堿性基性-中性火山巖為主(圖2),包括熔巖類和火山碎屑巖類。主要巖性巖相為溢流相安山巖、爆發(fā)相凝灰?guī)r為主,其次為溢流相玄武巖、爆發(fā)相火山角礫巖。

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地東部石炭系火山巖地球化學(xué)特征Fig.2 Geochemical characteristics of Carboniferous volcanic rocks in eastern Junggar Basin

(1)溢流相安山巖:為中性火山熔巖,形成于火山噴發(fā)旋回的中期。呈灰色、褐灰色,具交織結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造、杏仁狀構(gòu)造;斑晶主要為中基性斜長石,基質(zhì)主要由細(xì)板條狀斜長石組成,細(xì)板條狀斜長石略成定向排列,斜長石間分布有綠泥石化玻璃質(zhì)及微粒狀磁鐵礦[圖3(a)];杏仁體呈橢圓狀及不規(guī)則狀,多被硅質(zhì)、綠泥石充填;其周邊常伴生發(fā)育有粗面安山巖、英安巖等過渡類巖性。

圖3 準(zhǔn)噶爾盆地東部石炭系火山巖巖性特征Fig.3 Lithologic characteristics of Carboniferous volcanic rocks in eastern Junggar Basin

(2)爆發(fā)相凝灰?guī)r:在研究區(qū)分布范圍較廣,形成于火山作用早期,巖性為深灰色、灰褐色、褐紅色凝灰?guī)r。凝灰?guī)r類型有晶屑凝灰?guī)r和熔結(jié)凝灰?guī)r,主要由弧面棱角狀玻屑、撕裂狀漿屑、長石晶屑、巖屑及火山灰組成,如圖3(b)和圖3(c)所示?；鹕剿樾嫉某煞秩Q于巖漿的性質(zhì),成分有流紋質(zhì)、安山質(zhì)、玄武安山質(zhì)、玄武質(zhì)。凝灰?guī)r中玻屑、漿屑多發(fā)生脫玻硅化、沸石化、綠泥石化,部分玻屑具氧化鐵染呈褐紅色。

(3)溢流相玄武巖:為基性火山熔巖,包括斑狀結(jié)構(gòu)的玄武巖、玄武安山巖。顏色呈褐灰色、深灰色、暗黑色,風(fēng)化面呈紫紅或深褐色。斑晶礦物成分主要為基性斜長石、單斜輝石、斜方輝石等,其中,暗色礦物多發(fā)生綠泥石化;基質(zhì)具典型的間粒結(jié)構(gòu)和間隱結(jié)構(gòu),如圖3(d)所示;部分玄武巖、玄武安山巖具杏仁構(gòu)造及氣孔構(gòu)造,多分布在每一期噴發(fā)的玄武巖的頂部及底部。杏仁及氣孔多呈橢圓狀及不規(guī)則狀,被綠泥石及方解石等礦物充填或半充填。

(4)爆發(fā)相火山角礫巖:主要有褐灰色、褐紅色、灰色火山角礫巖和火山集塊巖,分布較廣泛,特別是五彩灣井區(qū)火山角礫巖發(fā)育較多,由火山角礫及凝灰質(zhì)組成,如圖3(e)所示。角礫和巖屑成分在不同的井、不同層段變化較大,主要取決于火山噴發(fā)的巖漿的性質(zhì)。白堿溝剖面、滴西17和滴西18井區(qū)鉆遇的石炭系火山碎屑巖中,火山角礫、巖屑成分主要為玄武巖、玄武安山巖、安山巖;滴西14和滴西10井區(qū)成分主要為安山巖、英安巖及流紋巖。

2.2 火山巖儲(chǔ)集空間類型及組合

研究區(qū)石炭系火山巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間分為原生孔隙、原生裂縫和次生孔隙、次生裂縫4個(gè)大類16個(gè)亞類,其中原生孔隙主要包括原生氣孔和晶間(粒間)孔,次生孔隙主要以溶蝕孔為主。原生裂縫以收縮縫最為發(fā)育。次生裂縫主要分為溶蝕縫和構(gòu)造縫兩大類。

(1)氣孔:研究區(qū)石炭系火山巖氣孔大小、形態(tài)不一,呈圓形、拉長狀、不規(guī)則狀等,多見于玄武巖、安山巖中。火山巖形成的原生氣孔被同期或后期熱液礦物半充填或充填而形成杏仁體,杏仁體內(nèi)常見的礦物有長英質(zhì)、鈣質(zhì)、沸石、綠泥石和葡萄石等,如圖4(a)和圖4(b)所示。根據(jù)是否有杏仁充填,原生氣孔可進(jìn)一步劃分為氣孔、杏仁體收縮孔和杏仁體殘余孔。

圖4 準(zhǔn)噶爾盆地東部石炭系火山巖儲(chǔ)集空間特征Fig.4 Reservoir space characteristics of Carboniferous volcanic rocks in eastern Junggar Basin

(2)溶蝕孔:按溶蝕的對象分為杏仁體內(nèi)溶孔、晶內(nèi)溶孔和基質(zhì)溶孔,如圖4(c)和圖4(d)所示?；|(zhì)溶孔是火山碎屑巖、火山沉積巖或沉積巖中晶體間的基質(zhì)被溶蝕形成的次生孔隙。研究區(qū)的凝灰?guī)r多見基質(zhì)溶孔,孔隙較小,呈不規(guī)則狀,且分布較為不均勻。受到后期成巖作用影響,中基性火山熔巖中的斑晶被溶蝕形成的晶內(nèi)溶孔,溶蝕的斑晶主要為長石晶體,其中長石斑晶易沿著解理縫優(yōu)先發(fā)生溶蝕。

(3)收縮縫:巖漿冷凝過程中形成的裂縫。由于巖漿冷凝過程中不均勻收縮,會(huì)在熔巖體內(nèi)造成裂縫,特別是巖漿入水快速冷卻時(shí),不僅會(huì)形成大量冷凝收縮縫,還會(huì)形成炸裂縫[34]。收縮縫多見于熔巖中,研究區(qū)可見中基性巖柱狀節(jié)理、酸性巖層狀節(jié)理、珍珠巖的球狀裂理及充填的網(wǎng)狀收縮縫,如圖3(f)、圖4(e)～圖4(g)所示。

構(gòu)造(溶蝕)縫:構(gòu)造縫是研究區(qū)數(shù)量最多、分布最廣的裂縫類型,在野外滴水泉、雙井子和白堿溝剖面均可觀察到較大規(guī)模的構(gòu)造縫,裂縫面較為平直,延伸較遠(yuǎn),對火山巖儲(chǔ)層物性改造具有至關(guān)重要的作用[35],如圖4(h)所示。構(gòu)造縫可以切穿杏仁體、斑晶等,多見于熔結(jié)成因的火山熔巖和次火山巖中。溶蝕縫大多是對原生裂縫進(jìn)行溶蝕改造而形成,如果構(gòu)造縫被充填,溶蝕形成的溶蝕縫一般延伸不遠(yuǎn),且形狀極不規(guī)則,如圖4(i)所示。

石炭系火山巖發(fā)育的儲(chǔ)層空間組合類型多樣,發(fā)育氣孔型、氣孔+裂縫型、氣孔+溶孔型、溶孔+裂縫型和裂縫型5種組合類型。其中氣孔+溶蝕孔和溶蝕孔+裂縫型孔隙為有利的孔隙發(fā)育組合。氣孔+溶蝕孔型儲(chǔ)層主要見于氣孔-杏仁火山熔巖、火山碎屑熔巖中。溶蝕孔+裂縫型儲(chǔ)層多見于致密安山巖、珍珠巖中,安山巖發(fā)育構(gòu)造裂縫和柱狀節(jié)理縫。裂縫型儲(chǔ)層多見于致密火山熔巖,其中多見于致密玄武巖中,野外呈致密塊狀,斑晶粗大,構(gòu)造裂縫發(fā)育。鏡下多見構(gòu)造縫、解理縫、基質(zhì)收縮縫、斑晶炸裂縫等裂縫。

2.3 火山巖儲(chǔ)層物性特征

火山巖儲(chǔ)層受儲(chǔ)集空間控制,儲(chǔ)集空間的發(fā)育程度直接影響了火山巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能。而火山巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型多,孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜,受次生成巖作用影響強(qiáng)烈,從微觀到宏觀都表現(xiàn)出極強(qiáng)的非均質(zhì)性,孔、洞、縫交織在一起,儲(chǔ)層物性有很大的差異性和突變性。根據(jù)不同噴發(fā)環(huán)境火山巖物性統(tǒng)計(jì),水上噴發(fā)火山巖孔隙度平均為10.08%,滲透率為6.34 mD,水下噴發(fā)火山巖孔隙度平均為7.83%,滲透率平均為3.38 mD。水上噴發(fā)火山巖物性整體好于水下噴發(fā)火山巖。

研究區(qū)溢流相玄武巖、安山巖和爆發(fā)相火山角礫巖物性較好。以五彩灣地區(qū)為例,石炭系火山巖物性統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,火山熔巖類中,安山巖物性較玄武巖好,平均有效孔隙度和平均有效滲透率分別為7.49%和0.85 mD,而玄武巖平均有效孔隙度和平均有效滲透率分別為4.78%和1.94 mD,如圖5所示?；鹕剿樾既蹘r類中,熔結(jié)角礫巖儲(chǔ)層物性最好,平均有效孔隙度和平均有效滲透率分別為9.34%和0.39 mD?；鹕剿樾紟r類中,火山角礫巖物性較凝灰?guī)r更好,平均有效孔隙度和平均有效滲透率分別為9.63%和2.66 mD,而凝灰?guī)r平均有效孔隙度和平均有效滲透率分別為8.28%和0.16 mD,如圖5所示。

圖5 準(zhǔn)噶爾盆地五彩灣地區(qū)石炭系不同巖性物性直方圖Fig.5 Histogram of physical properties in Carboniferous different lithology in Wucaiwan area, Junggar Basin

3 火山巖儲(chǔ)層發(fā)育模式

3.1 火山巖巖相組合及噴發(fā)模式

一個(gè)完整的火山噴發(fā)形成的巖相序列在縱向上為火山通道相→爆發(fā)相→溢流相→淺成侵入相→火山沉積相,這只是一個(gè)理想的火山噴發(fā)的巖相序列模式,但是實(shí)際情況只會(huì)出現(xiàn)其中的兩三種巖相。

(1)遠(yuǎn)火山口巖相組合:水上噴發(fā)遠(yuǎn)火山口巖相組合表現(xiàn)為爆發(fā)相熱碎屑流亞相與溢流相互層。通常發(fā)育粗火山碎屑巖、具有熔結(jié)結(jié)構(gòu)的火山碎屑巖和熔巖,通常表現(xiàn)為氧化色,發(fā)育較多的氣孔杏仁構(gòu)造,熔結(jié)結(jié)構(gòu)較為明顯,火山巖中長石晶形較為完整。熔結(jié)凝灰?guī)r發(fā)育為紅色,為典型的水上噴發(fā)水上沉積。水上噴發(fā)水上沉積模式在上石炭統(tǒng)普遍發(fā)育。水下噴發(fā)遠(yuǎn)火山口巖相組合表現(xiàn)為溢流相、火山沉積相、正常沉積相韻律,如圖6所示。

(2)近火山口巖相組合:水下噴發(fā)火山巖經(jīng)常受到水體干擾,在火山巖之間形成暗色泥巖,巖相以爆發(fā)相-侵出相-火山沉積相-沉積相組合為特征,如圖6所示。研究區(qū)泉4井出現(xiàn)典型巖性細(xì)碧巖,滴西17井出現(xiàn)焦化魚骨化石,為水下噴發(fā)水下沉積模式。常形成典型巖性珍珠巖或細(xì)碧巖[圖2(f)],同時(shí)火山碎屑物質(zhì)立即與水體混合伴隨著火山沉積相和沉積相的出現(xiàn)。水上噴發(fā)模式發(fā)育火山通道相-近火山口爆發(fā)相-溢流相組合。

3.2 火山巖儲(chǔ)層發(fā)育模式

3.2.1 噴發(fā)環(huán)境對火山巖儲(chǔ)層的影響

水上近火山口爆發(fā)相是水上噴發(fā)環(huán)境最有利儲(chǔ)層發(fā)育相帶(圖7)。水上近火山口爆發(fā)相角礫巖(含角礫凝灰?guī)r)角礫分選差,礫間孔縫發(fā)育,角礫內(nèi)部和角礫間溶蝕孔隙發(fā)育,具有高孔特征。滴西14井石炭系上部水上近火山口爆發(fā)相含角礫凝灰?guī)r物性較好,溶孔溶縫發(fā)育,其中3 652～3 672 m巖心顯示為紅色含角礫凝灰?guī)r,對應(yīng)成像測井可見暗色低阻凝灰質(zhì)以及其中的亮色高阻角礫,儲(chǔ)集空間類型主要以溶蝕孔為主,溶蝕孔主要發(fā)育在玻屑和角礫內(nèi),平均孔隙度達(dá)16.9%,平均滲透率為25.4 mD為中孔低滲儲(chǔ)層,試油結(jié)果顯示為油氣同層,油產(chǎn)量6.41 t/d,氣產(chǎn)量9.14×104m2/d,如圖8(a)所示。

圖7 準(zhǔn)噶爾盆地東部石炭系不同噴發(fā)環(huán)境火山巖儲(chǔ)層物性特征Fig.7 Reservoir physical characteristics of Carboniferous volcanic rocks in different eruptive environments in eastern Junggar Basin

水下近火山口侵出相是水下噴發(fā)環(huán)境最有利儲(chǔ)層發(fā)育相帶(圖7)。巖漿遇水形成珍珠巖具有球狀弧形裂縫,有利于后期沿裂縫進(jìn)行溶蝕改造,形成大量網(wǎng)狀裂縫。以滴西22井為例,該井發(fā)育有大段水下近火山口侵出相的珍珠巖,物性較好,裂縫和溶蝕孔非常發(fā)育。其中3 636～3 708 m為大段侵出相珍珠巖頂部夾小段凝灰?guī)r,儲(chǔ)集空間主要為弧形裂縫以及沿裂縫發(fā)育的溶蝕孔縫,是珍珠巖成為有利儲(chǔ)層的良好基礎(chǔ),通過孔滲分析其孔隙度為18%,滲透率為12.76 mD,為中孔低滲儲(chǔ)層。成像測井中發(fā)育有細(xì)小拉長的網(wǎng)狀孔縫,如圖8(b)所示。

對比水上水下噴發(fā)火山巖的儲(chǔ)集空間類型和成巖作用類型,發(fā)現(xiàn)雖然水下噴發(fā)的火山巖常發(fā)育炸裂縫、脫?；椎?但同樣容易遭受蝕變、充填等作用,如果沒有受到后期構(gòu)造、有機(jī)質(zhì)以及風(fēng)化淋慮的改造,其儲(chǔ)集性能可能較差;而陸上噴發(fā)火山巖,其儲(chǔ)集空間組合方式相比水下更加豐富,原生孔縫空間更大,加上其保存環(huán)境大多處于水上環(huán)境,使得其更容易受到風(fēng)化淋慮的改造,進(jìn)一步改善儲(chǔ)集性能。因此從噴發(fā)環(huán)境對儲(chǔ)層的影響方面看,水上噴發(fā)環(huán)境的火山巖儲(chǔ)集性能要好于水下噴發(fā)環(huán)境。

3.2.2 構(gòu)造作用對火山巖儲(chǔ)層的影響

石炭系地層經(jīng)歷了由海西期至喜山期的多期地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng),構(gòu)造特征復(fù)雜。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)誘發(fā)斷裂和大量構(gòu)造縫的產(chǎn)生。裂縫是火山巖油氣儲(chǔ)集空間的重要組成部分,同時(shí)又是重要的滲流通道和后續(xù)油氣運(yùn)移通道[36-37]。火山熔巖和次火山巖比較致密,脆性較大,容易產(chǎn)生構(gòu)造裂縫。構(gòu)造縫不僅溝通孔隙形成有效儲(chǔ)集空間,而且起到連通作用,為后期酸性流體進(jìn)入火山巖進(jìn)一步發(fā)生溶蝕作用提供了有利通道,研究區(qū)發(fā)育大量的構(gòu)造裂縫,對火山物性的改善起到了積極作用,使儲(chǔ)層物性變好[38]。

準(zhǔn)東地區(qū)火山活動(dòng)具有沿?cái)嗔殉蚀?中心式分布的特征,其中滴西-五彩灣地區(qū)為裂隙-中心式噴發(fā),沙帳地區(qū)主體為中心式噴發(fā)。對于上石炭統(tǒng),受到構(gòu)造活動(dòng)影響,靠近斷裂的儲(chǔ)層發(fā)育有大量的裂縫(圖9)。同時(shí)靠近斷裂和裂縫水上易淋濾溶蝕,主要發(fā)育裂縫+溶蝕孔隙型儲(chǔ)層其物性相比遠(yuǎn)離斷裂的儲(chǔ)層有明顯改善,且高產(chǎn)井距離斷裂都較近。例如,滴西17井3 633～3 670 m,日產(chǎn)油19.56 t,日產(chǎn)氣25.172萬m3。此外,對于下石炭統(tǒng),火山巖以水下環(huán)境為主,靠近斷裂可溝通烴源巖與儲(chǔ)層,為后期有機(jī)酸溶蝕創(chuàng)造有利條件,形成裂縫、溶蝕孔+裂縫型儲(chǔ)層。

圖9 準(zhǔn)噶爾盆地東部石炭系火山巖成像測井中裂縫發(fā)育特征Fig.9 Fracture characteristics in imaging logging of Carboniferous volcanic rocks in eastern Junggar Basin

4 優(yōu)質(zhì)火山巖分布及預(yù)測

4.1 優(yōu)質(zhì)火山巖儲(chǔ)層垂向分布

根據(jù)地震測線開展連井相分析,并根據(jù)過井剖面的地震反射特征,結(jié)合各個(gè)井區(qū)單、連井相分析的結(jié)果,進(jìn)一步繪制研究區(qū)各井區(qū)的火山巖剖面相圖,并通過相交測線的剖面進(jìn)行驗(yàn)證和補(bǔ)充。以研究區(qū)滴西井區(qū)為例,根據(jù)分層以及對地震剖面的追蹤對比發(fā)現(xiàn),在滴西井區(qū)石炭系頂部可見明顯的剝蝕現(xiàn)象,上石炭統(tǒng)厚度較薄,井區(qū)東、西部可見巴山組地層,中部地層已剝蝕消失(圖10)。下石炭統(tǒng)基本得以保留。滴西井區(qū)除下石炭底部的大套泥質(zhì)沉積巖外,其余主要以溢流相和爆發(fā)相為主,夾少量火山沉積相(圖10)。

滴西地區(qū)火山噴發(fā)可大致分為3個(gè)旋回,旋回間有明顯的沉積夾層或者巖性的突變面,火山機(jī)構(gòu)不同位置,每個(gè)旋回的巖相組合序列存在差異。近火山口處主要以爆發(fā)+溢流相的巖相組合為主,遠(yuǎn)火山口處主要以爆發(fā)凝灰相+火山沉積相的巖相組合為主,與火山沉積物共同形成遠(yuǎn)火山口的巖相組合。下石炭整體以水下噴發(fā)火山巖為主,上石炭統(tǒng)整體以水上噴發(fā)火山巖為主。通過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),研究區(qū)主要都以溢流相玄武巖、安山巖和爆發(fā)相火山角礫巖為最佳儲(chǔ)層,水上噴發(fā)環(huán)境整體優(yōu)于水下噴發(fā)的環(huán)境。

4.2 優(yōu)質(zhì)火山巖儲(chǔ)層平面分布

噴發(fā)環(huán)境控制的優(yōu)勢巖相與構(gòu)造裂縫控制著火山巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的分布[39]。在分析噴發(fā)環(huán)境以及環(huán)境對研究區(qū)儲(chǔ)層影響的基礎(chǔ)上,根據(jù)準(zhǔn)噶爾盆地東部地區(qū)野外剖面和井下巖心的孔隙度、物性和儲(chǔ)集空間的觀察和統(tǒng)計(jì),結(jié)合不同噴發(fā)環(huán)境分布特征,對研究區(qū)火山巖有利儲(chǔ)層進(jìn)行預(yù)測。

研究區(qū)下石炭統(tǒng)主要為水下噴發(fā)環(huán)境,水下噴發(fā)火山巖中主要以溢流相玄武巖和安山巖為主,但氣孔不太發(fā)育,主要靠后期構(gòu)造、成巖等作用進(jìn)一步改造成為良好的儲(chǔ)層,如圖11(a)所示。水下噴發(fā)環(huán)境還常見珍珠巖,該巖性裂理及其發(fā)育且極易被后期溶蝕改造,成為水下噴發(fā)環(huán)境中一類有利儲(chǔ)層巖性。其次為爆發(fā)相中的火山角礫巖和凝灰?guī)r,爆發(fā)相中的火山角礫巖中原生孔隙常發(fā)育氣孔和礫間縫,通過后期改造,其儲(chǔ)集性能可能會(huì)成為火山巖中最好的,但由于其分布范圍有限,不能成為研究區(qū)最優(yōu)儲(chǔ)層。凝灰?guī)r在研究區(qū)分布范圍最廣,但是由于其儲(chǔ)集性能非常依賴后期的成巖作用改造,原生的凝灰?guī)r儲(chǔ)集性能不佳,但在風(fēng)化剝蝕嚴(yán)重的區(qū)域可能成為較好的儲(chǔ)層,因此能夠成為儲(chǔ)層的凝灰?guī)r縱橫向范圍也受到了一定限制,難以形成大范圍優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。下石炭統(tǒng)有利的火山巖區(qū)帶主要分布在滴西地區(qū)、五彩灣地區(qū)和東部大井地區(qū),如圖11(b)所示。

圖11 準(zhǔn)噶爾盆地東部下石炭統(tǒng)火山巖巖相與有利儲(chǔ)層預(yù)測圖Fig.11 Lower Carboniferous volcanic lithofacies and favorable reservoir prediction in eastern Junggar Basin

上石炭統(tǒng)主要的環(huán)境類型為水上噴發(fā),而研究區(qū)水上噴發(fā)火山巖中的儲(chǔ)層,主要以溢流相中的玄武巖和安山巖為主,其次為爆發(fā)相中的火山角礫巖和凝灰?guī)r,如圖12(a)所示。玄武巖和安山巖的儲(chǔ)集空間組合類型以原生氣孔和節(jié)理縫為主。經(jīng)觀察統(tǒng)計(jì),研究區(qū)水上噴發(fā)玄武巖和安山巖普遍發(fā)育原生氣孔,可以通過后期構(gòu)造、成巖的改造進(jìn)一步進(jìn)化為氣孔+裂縫型、氣孔+溶蝕孔型、裂縫型等類型,成為研究區(qū)主要的火山巖儲(chǔ)層。而爆發(fā)相中的火山角礫巖和凝灰?guī)r,其儲(chǔ)集性能與后期改造與水下噴發(fā)類似。上石炭統(tǒng)繼承了下石炭統(tǒng)火山巖分布部分特征,并進(jìn)一步擴(kuò)大,有利的火山巖區(qū)依舊主要分布在滴西地區(qū)、五彩灣地區(qū)和東部大井地區(qū),如圖12(b)所示。

5 結(jié)論

(1)準(zhǔn)噶爾盆地東部石炭系火山巖主要以鈣堿性基性-中性火山巖為主,主要發(fā)育溢流相安山巖、爆發(fā)相凝灰?guī)r為主,其次為溢流相玄武巖、爆發(fā)相火山角礫巖。

(2)石炭系火山巖儲(chǔ)層中氣孔+溶蝕孔和溶蝕孔+裂縫型孔隙為有利的孔隙組合類型,溢流相玄武巖、安山巖和爆發(fā)相火山角礫巖物性及孔隙組合類型最好。

(3)優(yōu)質(zhì)火山巖儲(chǔ)層發(fā)育受火山噴發(fā)環(huán)境、巖性巖相以及后期構(gòu)造改造綜合控制。石炭系火山巖水上近火山口爆發(fā)相和水下近火山口侵出相是最有利儲(chǔ)層發(fā)育帶,有利火山巖區(qū)帶主要分布在準(zhǔn)噶爾盆地東部滴西地區(qū)、五彩灣地區(qū)和東部大井地區(qū)。