任帥帥，朱煥來，魏華彬

(東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318)

0 前 言

徐家圍子斷陷位于松遼盆地北部，探井資料揭示該斷陷發(fā)育火山巖，并在火山巖中發(fā)現(xiàn)有良好的天然氣顯示[1-3]。該區(qū)火山巖厚度大、分布廣，呈多期次、多旋回的發(fā)育特征。這類儲(chǔ)層原生孔隙不易發(fā)育且分布往往比較分散，彼此孤立互不連通，裂隙發(fā)育廣泛但分布不規(guī)則，使得儲(chǔ)層非均質(zhì)性嚴(yán)重，難以形成較好的儲(chǔ)滲空間。

利用研究區(qū)內(nèi)探井資料，對(duì)該區(qū)發(fā)育的火山巖儲(chǔ)層物性特征及其影響因素進(jìn)行了分析，對(duì)于徐家圍子地區(qū)有利火山巖儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)以及火山巖油氣藏的勘探開發(fā)部署具有重要意義。

1 火山巖巖性和巖相

1.1 火山巖巖性

據(jù)探井巖心觀察及巖屑薄片鑒定認(rèn)為，徐家圍子地區(qū)火山巖主要發(fā)育有玄武巖、安山玄武巖、安山巖、粗面巖、流紋巖、流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、凝灰?guī)r、火山角礫巖等。下面列出了幾種常見火山巖的鏡下特征(見表1)。

1.2 火山巖巖相

對(duì)于松遼盆地火山巖巖相的劃分，不同的學(xué)者劃分方案有所差異[4]。本次研究采用的是王璞珺等對(duì)火山巖巖相的劃分方案，認(rèn)為徐家圍子地區(qū)發(fā)育火山通道相、爆發(fā)相、溢流相、侵出相和火山沉積相五種巖相類型，共15種亞相(見表2)。不同的巖相發(fā)育不同的巖石組合類型，相同的巖石類型，因?yàn)閹r相不同，其原始儲(chǔ)集空間也不同[5]。巖相對(duì)火山巖儲(chǔ)集空間的發(fā)育有重要影響，它是火山巖儲(chǔ)層形成的先決條件。

表1徐家圍子斷陷常見火山巖鏡下特征

表2 徐家圍子斷陷火山巖巖相劃分

2 儲(chǔ)集空間類型及物性特征

儲(chǔ)集空間的發(fā)育對(duì)于火山巖儲(chǔ)層的形成具有重要影響。一般地，火山巖非常致密，其原始儲(chǔ)集空間不發(fā)育，孔滲性較差，但后期構(gòu)造作用能夠改善儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間。根據(jù)巖心觀察、測(cè)試分析及顯微結(jié)構(gòu)分析認(rèn)為，研究區(qū)火山巖儲(chǔ)集空間有原生孔隙、次生孔隙和裂隙。

2.1 原生孔隙

原生氣孔：由于巖漿中富含氣體，在熔漿噴出地表以后，隨著溫度、壓力的迅速降低，熔漿發(fā)生冷凝固結(jié)，其中部分氣體未來得及從熔漿內(nèi)逸出而滯留在熔漿內(nèi)部，這些滯留在熔漿內(nèi)部的氣體所占據(jù)的空間，如果在后期成巖過程中未被充填，就形成了原生孔隙[6]。徐家圍子地區(qū)流紋巖中發(fā)現(xiàn)有大氣孔，呈圓形、橢圓形，氣孔往往沿流動(dòng)方向被定向拉長(zhǎng)(見圖1)。

杏仁體內(nèi)孔：在后期成巖過程中，氣孔往往被各種次生礦物所充填，充填物稱為杏仁體。杏仁體的形成不利于儲(chǔ)集空間的發(fā)育，降低了儲(chǔ)層物性。次生礦物間的孔隙以及未被杏仁體完全充填的氣孔殘余孔隙稱為杏仁體內(nèi)孔[7]。徐家圍子地區(qū)安山玄武巖中發(fā)現(xiàn)有杏仁體內(nèi)孔，呈多邊形、不規(guī)則狀分布(見圖2)。

圖1 原生氣孔——流紋巖(據(jù)韓剛，2011)

圖2 杏仁體內(nèi)孔——安山玄武巖

火山碎屑巖的粒間孔：火山碎屑是由于火山爆發(fā)時(shí)巖漿的巨大沖擊力將火山口附近先前形成的巖石破碎而成。這些火山碎屑分選和磨圓都很差，大多數(shù)呈棱角狀，雜亂堆積在一起，顆粒間的孔隙很大，經(jīng)過成巖作用后，其殘余下來的孔隙即為火山碎屑巖的粒間孔隙[8]。徐家圍子地區(qū)流紋質(zhì)角礫巖中見有粒間孔隙，孔隙大小不等，形態(tài)不規(guī)則但連通性較好(見圖3)。

圖3 粒間孔——流紋質(zhì)角礫巖

2.2 次生孔隙

晶屑溶蝕孔隙常見于火山巖和礫巖的火山質(zhì)礫石內(nèi)，是礦物晶屑被地表水或地層水溶蝕而形成孔隙。徐家圍子地區(qū)火山巖儲(chǔ)層溶蝕孔隙發(fā)育，主要有長(zhǎng)石晶屑、石英晶屑、角閃石晶屑溶蝕孔等，這些溶蝕孔隙的形成改善了火山巖儲(chǔ)層物性。晶屑溶蝕孔形狀多樣，常見有蜂窩狀或篩孔狀，如果晶屑被完全溶蝕，其形狀保留原始礦物的形態(tài)[9]。

2.3 裂縫

在巖漿噴出地表后，溫度、壓力迅速降低，巖漿發(fā)生冷凝固結(jié)，由于巖石自身性質(zhì)的各向異性，巖石內(nèi)部各部分收縮不均一而形成網(wǎng)狀裂縫[10]。裂縫微觀上一般呈鋸齒狀，常見于基質(zhì)當(dāng)中，但有時(shí)亦可切穿礦物斑晶或火山碎屑，宏觀上表現(xiàn)為玄武巖的柱狀節(jié)理，流紋巖的網(wǎng)狀裂縫、流紋理層間孔隙及珍珠巖的球狀裂隙。往往巖石越致密，裂縫越發(fā)育。

重力引張縫：高出地表的火山地質(zhì)體在重力張裂的作用下，可形成穿切火山巖體的大型環(huán)狀和放射狀張裂縫。根據(jù)儲(chǔ)集空間的孔隙及裂縫構(gòu)成要素，可以將該區(qū)儲(chǔ)層劃分為純裂縫型、純孔隙型及裂縫—孔隙組合型[11]。純裂縫型儲(chǔ)層以升深101井為典型代表，是由單一高角度裂縫、交錯(cuò)裂縫與網(wǎng)狀裂縫構(gòu)成的儲(chǔ)集空間和滲流通道。裂縫—孔隙組合型儲(chǔ)層普遍存在，在研究區(qū)以肇深10井為典型代表[12]。純孔隙型的儲(chǔ)層一般不發(fā)育或很少發(fā)育，這是由于氣孔分布分散，彼此孤立互不連通，以單一氣孔為儲(chǔ)集空間的巖層，不具有滲流通道，滲透性太差而難以形成儲(chǔ)層。

2.4 儲(chǔ)層物性特征

根據(jù)徐家圍子斷陷巖樣物性統(tǒng)計(jì)分析，該區(qū)多發(fā)育低孔、低滲儲(chǔ)層。嚴(yán)格的說，孔隙度和滲透率是兩個(gè)獨(dú)立變量，滲透率與孔隙度并無確定的關(guān)系。孔隙度大，滲透率并不一定大。選取研究區(qū)典型巖心物性測(cè)量數(shù)據(jù)可以得出徐家圍子斷陷深層火山巖巖性、巖相與對(duì)應(yīng)孔隙度和滲透率變化如圖4、圖5所示。

由圖4可以看出，流紋巖、凝灰?guī)r、玄武巖物性較好；安山巖、粗面巖、安山玄武巖和火山角礫巖物性較差。

由圖5可以看出，噴溢相和火山沉積相孔滲較大，爆發(fā)相、侵出相和火山通道相雖然孔隙度較大，但滲透率比較低。

圖4 巖性與孔隙度、滲透率的關(guān)系

圖5 巖相與孔隙度、滲透率的關(guān)系

3 儲(chǔ)層物性影響因素

由于火山巖不同于碎屑巖類巖石，其特殊的成巖環(huán)境造成了火山巖儲(chǔ)層孔隙度幾乎不隨地層埋深的變化而發(fā)生有規(guī)律的變化[13]?；鹕綆r儲(chǔ)層的儲(chǔ)集能力主要受到巖性巖相、成巖作用和構(gòu)造作用的影響。巖性和巖相決定火山巖的孔喉特征，是良好儲(chǔ)層形成的基礎(chǔ)；在后期成巖過程中發(fā)生的溶蝕、溶解作用形成的溶蝕孔以及構(gòu)造作用產(chǎn)生的裂縫改善了火山巖儲(chǔ)層物性。

3.1 巖性和巖相

徐家圍子地區(qū)火山巖分布范圍廣泛、巖性復(fù)雜多樣。不同類型的火山巖孔隙度特征存在較大的差異[14]。

3.2 構(gòu)造運(yùn)動(dòng)

由于自身特殊的成巖環(huán)境，致密的火山巖物性差，而后期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)能夠使火山巖體發(fā)生破裂產(chǎn)生構(gòu)造裂縫[15]。構(gòu)造裂縫的形成不僅使火山巖儲(chǔ)層產(chǎn)生了新的儲(chǔ)集空間，而且還溝通了火山巖儲(chǔ)層中原來彼此孤立的孔隙，提高了儲(chǔ)層孔隙的連通性；同時(shí)，地下流體通過構(gòu)造裂縫進(jìn)行運(yùn)移，巖體受到溶解、溶蝕等作用在火山巖內(nèi)部形成大量的溶蝕孔隙，孔、縫交織在一起，可作為油氣的儲(chǔ)層空間，而裂縫可以作為深層油氣運(yùn)移的主要通道，從而有效地改善了火山巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性。

3.3 成巖作用

成巖作用在火山巖中是普遍發(fā)生的，它們對(duì)火山巖儲(chǔ)集性能的影響也是十分復(fù)雜的。構(gòu)造裂縫的存在為深部流體活動(dòng)提供了良好的運(yùn)移通道，容易形成溶蝕孔隙。溶蝕作用可以使巖石中不穩(wěn)定礦物發(fā)生溶蝕，還可以使巖石發(fā)生破裂，溶解作用可以帶走巖石中易溶物質(zhì)，增加儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間，同時(shí)溝通孔隙提高了儲(chǔ)層滲透性[16]。溶蝕、溶解作用可以彌補(bǔ)儲(chǔ)層物性的先天性不足，提高了火山巖儲(chǔ)層的孔隙度，有效改善了儲(chǔ)層儲(chǔ)集性。

4 結(jié) 論

通過對(duì)徐家圍子斷陷火山巖儲(chǔ)層特征研究，取得以下3點(diǎn)結(jié)論和認(rèn)識(shí)。

1)巖性不同；相同的巖石類型，巖相不同，其原始儲(chǔ)集空間不同。巖性和巖相決定了火山巖儲(chǔ)集空間的發(fā)育和儲(chǔ)層的形成。

2)構(gòu)造裂縫使火山巖儲(chǔ)層產(chǎn)生了新的儲(chǔ)集空間，同時(shí)也溝通了巖體中互不連通、彼此孤立的原生孔隙，使之成為油氣運(yùn)移的良好通道，改善了儲(chǔ)集層的物性。

3)孔隙度和滲透率之間沒有明顯的相關(guān)關(guān)系，部分巖石類型和巖相組合表現(xiàn)出高孔高滲的特征。