朱 超，高先志，楊德相，季漢成，崔俊峰

(1.中油杭州地質(zhì)研究院，浙江 杭州 310023;2.中國(guó)石油大學(xué)(北京)，北京 102249;3.中油華北油田分公司，河北 任丘 062550)

引 言

隨著國(guó)內(nèi)外火成巖油氣藏的陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，火山巖儲(chǔ)層作為1種特殊的油氣儲(chǔ)層類型越來越受重視［1－7］?；鹕綆r油氣藏的儲(chǔ)層巖性類型多樣，非均質(zhì)性嚴(yán)重，含油性錯(cuò)綜復(fù)雜，為火山巖儲(chǔ)層研究帶來了很大困難［8－12］。洪浩爾舒特凹陷位于內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟西烏旗西南，構(gòu)造上屬于二連盆地烏尼特坳陷，早白堊世斷陷期火山活動(dòng)較強(qiáng)，致使下白堊統(tǒng)阿爾善組發(fā)育以安山巖為主的火山巖。通過對(duì)二連盆地洪浩爾舒特凹陷白堊系火山巖儲(chǔ)層的研究，確定該區(qū)火山巖儲(chǔ)集層特征和有利儲(chǔ)集層的分布，為下一步勘探提供重要依據(jù)。

1 火山巖儲(chǔ)層特征

1.1 巖性巖相特征

洪浩爾舒特凹陷火山巖巖性類型較少，熔巖主要為安山巖，火山碎屑巖以凝灰?guī)r為主，另有少量火山角礫巖。經(jīng)巖心觀察和薄片鑒定，識(shí)別出洪浩爾舒特凹陷發(fā)育的火山巖主要巖相類型為爆發(fā)相、噴溢相和噴發(fā)沉積相，而次火山巖相、侵出相和火山通道相鉆井尚未鉆遇。爆發(fā)相可以形成于火山作用的不同階段，但以早期和噴發(fā)高潮時(shí)最為發(fā)育，巖性多為具有火山角礫結(jié)構(gòu)或凝灰結(jié)構(gòu)的火山碎屑巖。火山碎屑巖常見于阿爾善組下段，火山口相和近火山口相以粒度較粗的火山角礫巖為主，遠(yuǎn)離火山噴發(fā)中心則以細(xì)粒的凝灰?guī)r和沉凝灰?guī)r為主。噴溢相形成于火山噴發(fā)旋回的中期，以熔漿形式從火山口噴溢而出，研究區(qū)噴溢相又可細(xì)分為上部亞相、中部亞相和下部亞相，不同亞相對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)集性能有一定差異，上部亞相和下部亞相儲(chǔ)層物性好，中部亞相物性較差。噴發(fā)沉積相可以出現(xiàn)在火山活動(dòng)的各個(gè)時(shí)期，主要為火山巖穹隆間的碎屑沉積體。火山口相包括侵出相、次火山巖相和火山通道相，均位于火山口附近，統(tǒng)稱為火山口相。

1.2 儲(chǔ)集空間類型

火山巖本身不具備生油條件，只能形成次生或伴生油氣藏，其儲(chǔ)集空間的形成受多種因素的影響和控制，與砂巖明顯不同［13－14］。由于火山巖成巖作用的特殊性，除火山碎屑巖外，其他火山巖所發(fā)育的晶間、晶內(nèi)、收縮洞穴、粒間及氣孔等原生孔隙具有分散性，不能構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，難以形成儲(chǔ)滲空間。只有在構(gòu)造、風(fēng)化、熱液和冷凝作用等外部因素的影響下，火山巖體內(nèi)才可形成各種孔隙和裂縫，孔、縫、洞交織在一起則可以構(gòu)成油氣的儲(chǔ)集空間。按照孔、縫形成機(jī)制，可將火山巖孔隙類型分為原生和次生2大類。

1.2.1 原生儲(chǔ)集空間

熔漿噴出地表和冷卻結(jié)晶的過程是1個(gè)很復(fù)雜的物理—化學(xué)過程，涉及熱量的散失、揮發(fā)氣體的大量逸出、與下伏地層突然接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生氣流。由于上述因素的存在，火山巖在成巖過程中易產(chǎn)生氣孔和孔洞，特別是中、基性熔巖類。巖漿冷凝與凝縮過程中會(huì)形成裂縫和晶間孔隙(圖1a～d)。

圖1 洪浩爾舒特凹陷火山巖鏡下照片

1.2.2 次生儲(chǔ)集空間

火山巖次生孔隙的研究著重于火山巖自身的變化、所經(jīng)受的蝕變作用程度以及后來的熱水溶液自由對(duì)流或受迫對(duì)流時(shí)對(duì)次生孔隙的形成所產(chǎn)生的積極作用。

火山活動(dòng)使火山物質(zhì)發(fā)生多次間歇性噴發(fā)，又經(jīng)受后期熱液和熱汽等多種因素的蝕變，致使先期形成的火山巖的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造經(jīng)受一定改造，加之地質(zhì)時(shí)期中進(jìn)一步的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，造成地層水滲流作用，從而使巖石礦物發(fā)生溶解和水解，被溶解的物質(zhì)部分被帶走，并在原部位形成溶蝕孔隙，使原生孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化(圖1e～h)。次生儲(chǔ)集空間往往是疊加在原生儲(chǔ)集空間之上，大大改善了火山巖儲(chǔ)層的物性，使火山巖儲(chǔ)集空間類型復(fù)雜化，總的變化過程是使次生孔隙在風(fēng)化剝蝕帶和破碎帶發(fā)育更加完善。

1.2.3 裂縫

火山巖受構(gòu)造應(yīng)力作用后也可產(chǎn)生一些微裂縫，或被后期次生礦物充填后殘留的部分微裂縫(圖1i～l)。當(dāng)充填的程度不均一時(shí)，再經(jīng)溶蝕作用，使孔隙進(jìn)一步加大，所增大的部分往往是有效的儲(chǔ)集空間。

1.3 儲(chǔ)集空間影響因素

火山巖儲(chǔ)集空間發(fā)育的影響因素較多，研究認(rèn)為，其主要因素有3大類:火山巖巖相、成巖后期的構(gòu)造活動(dòng)、成巖作用。

1.3.1 巖相對(duì)火山巖儲(chǔ)層的影響

在洪浩爾舒特凹陷中，巖相成為火山巖儲(chǔ)層發(fā)育的最主要影響因素，具體表現(xiàn)如下:①不同巖相帶火山巖的巖石類型不同，相應(yīng)的儲(chǔ)集空間類型存在較大差異(表1);②不同火山巖相帶的儲(chǔ)集物性存在差異，以區(qū)內(nèi)阿爾善組下段噴溢相和爆發(fā)相物性數(shù)據(jù)為例，噴溢相的平均孔隙度為11.92%，平均滲透率為4.29×10－3μm2，而爆發(fā)相的平均孔隙度為 9.02%、平均滲透率為 3.29×10－3μm2。凹陷內(nèi)共有7口井在火山巖中獲得工業(yè)油氣流，產(chǎn)層均是噴溢相安山巖，進(jìn)一步證明了火山巖相對(duì)火山巖儲(chǔ)層的重要性，凹陷內(nèi)噴溢相儲(chǔ)層物性好于爆發(fā)相，主要是由于爆發(fā)相粒間孔發(fā)育程度較低，原生孔隙不發(fā)育。

表1 爆發(fā)相和噴溢相的主要儲(chǔ)集空間類型

1.3.2 構(gòu)造活動(dòng)對(duì)火山巖儲(chǔ)層的影響

強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得致密火山巖產(chǎn)生了裂縫，使孤立的原生氣孔得以連通，同時(shí)還增大了火山巖的儲(chǔ)集空間(圖1i，k)，使火山巖的儲(chǔ)集性變好。多次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了裂縫的多期性，常?？梢砸姷皆缙诹芽p被晚期裂縫所切割?；鹕綆r裂縫的多期性，為油氣的運(yùn)移及儲(chǔ)集提供了良好的條件。另外，斷裂是深部酸性流體上升的通道，而酸性流體可以對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行改造，形成溶蝕孔隙。因此，斷裂在一定程度上也促進(jìn)了溶蝕作用的進(jìn)行。

1.3.3 成巖作用對(duì)火山巖儲(chǔ)層的影響

火山巖在成巖過程中經(jīng)歷多種成巖作用，不同成巖作用對(duì)儲(chǔ)層影響不同。

(1)冷卻成巖作用。冷卻成巖作用主要是針對(duì)安山巖而言。伴隨巖漿的冷卻，礦物結(jié)晶析出;揮發(fā)分逸出或集結(jié)成氣泡，冷卻后形成氣孔構(gòu)造;巖漿冷凝收縮，形成收縮縫。因此，安山巖經(jīng)過冷卻成巖作用，形成各類原生孔和成巖收縮縫，冷卻成巖作用決定了儲(chǔ)層原生孔隙的發(fā)育程度。通過巖心觀察，發(fā)現(xiàn)部分井段安山巖中原生氣孔十分發(fā)育，在有裂縫連通及未被充填的條件下即可形成良好的儲(chǔ)層。

(2)風(fēng)化淋濾(溶蝕)作用對(duì)火山巖儲(chǔ)集空間的影響。在風(fēng)化侵蝕帶，巖石堅(jiān)固性變差，易粉碎?；鹕綆r時(shí)代越老，經(jīng)受的后生作用和構(gòu)造破壞作用次數(shù)越多，孔隙和裂縫就越發(fā)育，儲(chǔ)集性能就越好。火山巖在后生作用下，孔隙發(fā)育程度與淋濾作用密切相關(guān)，淋濾作用不但可以使巖石破碎，也可以使巖石的化學(xué)成分發(fā)生顯著變化，如發(fā)生礦物的溶解、氧化、水化和碳酸鹽化等。溶蝕作用可以使巖石中的易溶物質(zhì)被帶走，使巖石內(nèi)孔隙增大，削弱巖石的堅(jiān)固性，增強(qiáng)巖石的滲透性，如洪38井1 345.2 m處的氣孔杏仁安山巖，由于充填的碳酸鹽巖被溶解，使得原生孔隙增大，儲(chǔ)集性能變好(圖1e～h)。

(3)充填作用對(duì)火山巖儲(chǔ)集性的影響。發(fā)生在火山巖中的充填作用對(duì)火山巖的儲(chǔ)集性具有極大的破壞，充填在氣孔中的自生礦物可以部分充填孔隙，也可以全部堵塞孔隙，因此大大地降低了儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能。充填在裂縫中的礦物具有更大的破壞性，不但占據(jù)部分孔隙空間，更重要的是大大地降低了儲(chǔ)層的滲透性。根據(jù)鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)樣品中被礦物充填的孔隙要比剩余的孔隙多。礦物充填還具有分期性，即所填充的礦物可能是一次填充的，也可能是多次填充的結(jié)果。

2 火山巖有利儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

地震反演是進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的有效方法，針對(duì)火山巖儲(chǔ)層非均質(zhì)較強(qiáng)、常規(guī)聲波曲線反演對(duì)模型依賴性較大的特點(diǎn)，采用深、淺雙側(cè)向電阻率(RLLD、RLLS)參數(shù)反演來實(shí)現(xiàn)火山巖儲(chǔ)層物性的預(yù)測(cè)。圖2是研究區(qū)阿爾善組下段過洪25井—洪54井的儲(chǔ)層參數(shù)反演剖面，火山巖段其儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)的值域范圍為0.3～1.0，非儲(chǔ)層區(qū)的值域范圍為0.0～0.3;圖中紅、黃色部分為最有利的儲(chǔ)層發(fā)育，值域范圍為0.6～1.0，綠色部分是相對(duì)較差儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)，值域范圍為0.3～0.6。圖3是提取的火山巖段的儲(chǔ)層參數(shù)反演平面，從圖3上可以看出有利儲(chǔ)層區(qū)和非儲(chǔ)層區(qū)的界線較為明顯，而且與鉆井資料吻合較好，如洪28、洪42和洪54等井，在安山巖頂部試油均獲得工業(yè)流油，預(yù)測(cè)精度較高。

根據(jù)地震反演的有利儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果，再結(jié)合儲(chǔ)集空間影響因素以及鉆井資料的標(biāo)定，較精細(xì)地劃分出了洪浩爾舒特凹陷中洼槽阿爾善組下段火山巖有利儲(chǔ)層的分布情況(圖4)，劃分出了3類區(qū)域，分別為較確切的有效儲(chǔ)層分布區(qū)、可能的有效儲(chǔ)層分布區(qū)以及可能的無效儲(chǔ)層。經(jīng)分析認(rèn)為，火山巖儲(chǔ)層受NE向達(dá)林東斷裂和烏蘭諾爾斷裂的控制明顯，在2大斷裂的南側(cè)地區(qū)，火山巖有效儲(chǔ)層發(fā)育;在洪42井附近，由于受巴爾鼻狀構(gòu)造的影響，次級(jí)斷層發(fā)育，因此，由次級(jí)斷裂引起的儲(chǔ)層裂縫和孔隙也很發(fā)育，儲(chǔ)層物性較好。

圖2 過洪25—洪54井的儲(chǔ)層參數(shù)反演剖面

圖3 阿爾善組下段火山巖儲(chǔ)層參數(shù)反演平面(R=︱RLLD－RLLS︱/RLLD)

圖4 洪浩爾舒特凹陷中洼槽阿爾善組下段有效儲(chǔ)層分布

火山巖有效儲(chǔ)層的分布除受斷層控制外，還與火山機(jī)構(gòu)、火山巖相帶等因素有關(guān)。因此，在評(píng)價(jià)火山巖有效儲(chǔ)層時(shí)，必須綜合考慮各種因素的影響，對(duì)于研究區(qū)而言，斷層附近的儲(chǔ)層較有利，火山機(jī)構(gòu)較發(fā)育，以噴溢相為主。

3 結(jié)論

(1)研究區(qū)白堊系火山巖巖性主要為安山巖，其次為凝灰?guī)r和少量火山角礫巖，巖相主要有爆發(fā)相、噴溢相、噴發(fā)沉積相和火山通道相。

(2)研究區(qū)儲(chǔ)集空間類型多樣，儲(chǔ)集空間類型主要為原生氣孔、次生溶孔、裂縫及其組合型，火山巖出油氣井主要以噴溢相為主，其中噴溢相的上部亞相儲(chǔ)層物性較好，總體來說，儲(chǔ)層物性主要受火山巖巖相類型、成巖作用和構(gòu)造活動(dòng)影響，其中以巖相和構(gòu)造影響最為明顯。

(3)火山巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)，常規(guī)地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法有一定的局限性，儲(chǔ)層參數(shù)反演能夠較好地預(yù)測(cè)出該區(qū)火山巖有利儲(chǔ)層的分布范圍，與實(shí)鉆井資料吻合度較高。其中，預(yù)測(cè)出的有利儲(chǔ)層分布區(qū)可以作為該區(qū)下一步火山巖勘探的目標(biāo)區(qū)。

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