惠民凹陷商河地区沙一段火山岩储层成因及分布

李启涛

（山东胜利职业学院油气勘查与信息工程系，山东 东营 257098）

惠民凹陷商河地区沙一段火山岩储层成因及分布

李启涛

（山东胜利职业学院油气勘查与信息工程系，山东 东营 257098）

通过岩心及测井资料的综合分析，总结了火成岩各种岩性在测井曲线上的响应规律和岩性的测井识别标准。在总结火成岩与正常沉积岩测井响应差异的基础上，对商河地区沙一段火山活动的期次、活动类型进行了分析。研究认为该地区沙一段火山活动可以分为6期，属浅水水下喷发。在此基础上，综合利用相干数据体、三维地震资料的时间切片及测井资料解释，研究了各期次火山岩分布，总结出火山岩分布模式及有利储集相带，认为近火山口、远火山口亚相是有利储集相带，为该区火山岩储层油气勘探提供了必要的地质依据。

火山岩储层；喷发形式；分布模式；沙一段；商河地区

商河地区古近系火山活动频繁，由火山活动形成的火山岩储层、碳酸盐岩储层等成为该区沙一段主要储集层类型。但是，由于对火山活动的期次、活动形式、活动规模等问题认识还不够清晰，因此对该区火山岩储层的勘探与开发难度较大［1］，存在一定的盲目性，钻井成功率不高。

1 地质概况

惠民凹陷西部主要发育有4套断裂体系：凹陷北缘的陵县—郑店大断裂、中央隆起带上的临邑帚状断裂体系、临邑洼陷轴部的营子街断层和临邑洼陷南缘的夏口断裂带［2］。强烈的构造运动导致了复杂多变的地质结构，同时也为岩浆活动创造了条件。该区第三纪岩浆活动极为频繁，主要集中在3个时期：1）沙三段沉积晚期，临邑断裂强烈活动，导致深部岩浆沿着断层从该地区的构造应力集中区上涌，侵入到沙三段中期所形成的暗色泥岩中，以基性—超基性岩浆岩为主，伴随有小规模的喷发；2）沙二段沉积末期至东二段沉积早期（济阳运动二幕），以广为分布的多期继承性火山爆发为特色，形成了许多大小不一的火山锥，主要集中在临邑洼陷东部的商河、玉皇庙地区和西部的肖庄地区；3）馆三段沉积前，以大规模的火山溢流为特点，在商河地区形成了面积约2 000 km2的层状玄武岩。

2 沙一段火山岩岩性特征

研究区沙一段与火山活动相关的岩类主要有火山角砾岩、凝灰岩、沉火山岩和火山沉积岩及碳酸盐岩等，可作为储集岩的主要有火山角砾岩、凝灰岩和碳酸盐岩。其中，凝灰岩和火山角砾岩颜色主要呈灰黑色、灰绿色、深灰色、浅灰色。

火山角砾岩：具角砾结构，粒径一般为2.0～50.0 mm，其中以2.0～10.0 mm为主，角砾内部常见气孔、杏仁构造，角砾体积分数一般为70%～90%，成分主要为高铝玄武岩角砾，角砾间、气孔及裂缝内充填物多为碳酸盐、沸石及蛋白石等矿物。

凝灰岩：具碎屑结构，薄片观察及分析发现，凝灰岩中见亮晶方解石胶结物。凝灰质绝大多数发生绿泥石化，单偏光下草绿色，正交光下灰黑色；在凝灰岩的多个薄片中还见到鲕粒。

3 沙一段火山活动期次

关于火山活动的期次，人们首先想到的就是同位素年龄测定，但是由于沙一段的火山喷发是在该段沉积后期，时间跨度较小，因此实验结果只能给出大致的形成时间（35.4±0.38 Ma），却不能给出确切的活动期次及时间间隔。为此，采取岩心与测井综合分析来研究火山活动的期次。

测井响应是岩石的成分、结构、热液蚀变、孔缝发育程度和含油气性在电性上的综合反映［3］。一般而言，常规火山岩就地降落堆积，放射性物质吸附量小，自然伽马值很低，可以利用自然伽马曲线将火山岩与正常的砂岩、泥岩相区分。依据该区商74-6、商74-12、商74-13、商58-1、商58-4、商58-5等6口井的岩心观察及岩-电关系分析发现：商741块的火山岩GR值一般在40～60 API，幅度差一般小于20 API；商58块的火山岩GR值一般在10～60 API，幅度差一般也小于20 API。其GR值较周边正常沉积岩低15～30 API；同时，正常沉积岩的GR曲线幅度差明显高于火山岩。除此之外，距离火山口越远，火山碎屑颗粒变细，凝灰质成分增加，外来碎屑成分增加，放射性物质含量增加，如商74-16井相对于距离火山口较近的商74-6井而言，GR值偏高10～20 API。但是，白云岩、生物灰岩与火山岩在GR值响应相近，很难区分，必须参考其他类型测井响应。分析对比发现，白云岩、生物灰岩与火山岩的电阻率或声波时差值差异较大。因此，可以利用GRAC交会图［4］或GR-Rt交会图识别。

其次，由于外来碎屑的掺杂以及成岩后生变化，各种测井响应都会受到不同程度的影响，利用单一电性响应判别岩性将会存在较大偏差，必须采用多项测井曲线综合的判别方法。例如，凝灰岩因外来碎屑的多少可以表现出低伽马值和高伽马值。低伽马凝灰岩外来碎屑物质少，主要为火山灰就地堆积，测井响应中自然伽马呈低值，与玄武岩相近；与玄武岩不同的是，凝灰岩声波时差较高、密度值低，电阻率呈低阻平缓变化，中子孔隙度较高，变化幅度不大。高伽马凝灰岩外来碎屑较多，岩性一般为泥质凝灰岩或凝灰质泥岩，其测井响应特征介于凝灰岩和泥岩之间；与正常泥岩相比多为低声波时差、高电阻率、高密度、低中子孔隙度特征。

综合以上分析，通过对商74-16等井的全面分析认为，商河地区沙一段从早至晚发生6次喷发，在纵向上分布有6套火山岩层（见图1）。

图1 商741块火山岩分布模式

4 沙一段火山活动模式

由地震剖面可知，研究区沙一段火山岩在地震剖面上主要呈蘑菇状、弧形及穹隆状反射，其顶面反射一般为中强振幅；偶见顶面断续下凹反射，是火山死亡后火山口下陷的反映；下部为火山颈，与两侧正常沉积地层呈突变接触。火山锥体内部反射杂乱，能量也较弱，从单个反射同相轴来看，振幅能量与正常沉积岩相差不大。在水平切片上火山锥体表现为环状，环内能量变化大、杂乱，无层次性。单个火山锥体的规模一般在0.10～0.20 km2。

研究区沙一段的火山岩主要属于水下多期喷发作用形成（见图2），而且水体相对较浅，以浅湖亚相为主。与陆上喷发形成的火山岩相比，研究区沙一段的火山岩具有如下4个特点：

1）火山岩中熔岩含量很少，主要是正常的火山碎屑岩类（如火山角砾岩、凝灰岩等）和沉火山碎屑岩类；

2）岩石主要为灰绿色、灰色、深灰色和灰黑色；

3）火山喷发间歇期，接受正常沉积，形成如粉细砂岩、粉砂岩等正常碎屑岩；

4）由于火山喷发提供了适宜的水深、温度及丰富的矿物质，适合于生物大量繁殖，因此在火山口周围时常发育规模、厚度不等的生物灰岩。这些生物灰岩在地层水的作用下发生了较为普遍的白云化作用，形成白云岩。

随着火山喷发次数的增加，火山锥规模逐渐变大，火山锥有可能露出水面，发生小范围的剥蚀。

图2 火山水下多期喷发模式示意

5 火山岩岩相分布及有利储集相带

为了提高火山岩体边界的识别精度，在测井、岩心等资料分析的基础上，综合利用相干数据体、三维地震资料的时间切片等［5-7］，对火山岩的分布进行了研究，编绘出各时期火山岩分布图（见图3）。在此基础上，根据岩性特征及其测井响应，将商河地区沙一段火山锥体划分为4种亚相［8-9］：火山通道亚相、近火山口亚相、远火山口亚相及火山沉积亚相。

图3 商58断块区沙一段Ⅳ期火山岩亚相分布

5.1 火山通道亚相

主要为熔结火山角砾岩和少量的火山熔岩，厚度大，无明显旋回性。储集空间不甚发育，主要为粒间孔及微裂缝等。但是由于火山口的位置较高，喷发间歇期可能出露水面，遭受剥蚀、淋滤等，形成溶孔，使之具有一定的孔渗性，成为较有利的储集相带。

5.2 近火山口亚相和远火山口亚相

岩性主要为火山角砾岩和凝灰岩，夹有薄层的正常沉积，在测井曲线上反映出多期旋回。其中，近火山口亚相主要为火山角砾岩，孔隙和裂缝均较为发育，正常沉积较少，裂缝发育，储集性能最好。远火山口亚相以凝灰岩为主，正常沉积增多，裂缝减少，但孔隙较为发育，且白云化作用明显，总体储集物性较好。

5.3 火山沉积亚相

由火山灰、火山尘等经过较长距离搬运而在火山锥体外侧沉积形成的，正常沉积的比例明显增加。受古风向和古水流影响，其分布范围有可能较大，白云化作用减弱，储集空间以粒间孔隙为主，储集性能较差，一般不含油。

6 结论

1）商河地区沙一段火成岩以灰绿色与灰色火山角砾岩、凝灰岩为主，并伴生多层生物灰岩，鲕粒广泛分布，综合分析认为是由浅水水下喷发作用而成。

2）由自然伽马、声波、感应、电阻率等测井曲线，以及GR-AC、GR-Rt交会图，不仅可以有效识别火山岩与正常沉积岩，而且将该区沙一段火山岩形成划分为6个期次。

3）根据火成岩的岩性、测井响应差异等，将该区火山锥体划分为火山通道、近火山口、远火山口和火山碎屑沉积4个亚相。综合岩心及物性分析，认为近火山口亚相和远火山口亚相是有利储集相带，其次是火山通道亚相。

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（编辑 王淑玉）

Genesis and distribution of volcanic reservoir of the first member of Shahejie Formation in Shanghe Region,Huimin Sag

Li Qitao
(Department of Oil and Gas Exploration and Information Engineering,Shandong Shengli Vocational College,Dongying 257098,China)

By analyzing synthetically the core and logging data,this paper summarizes the response law of igneous rocks in logging curve and the logging idebtification criterion of lithology.On basis of the logging difference between the igneous and sedimentary rocks,the times and types of volcanic activity of the first member of Shahejie Formation in Shanghe Region are analyzed.It is considered that the volcanic activity can be divided into six phases in the first member of Shahejie Formation in Shanghe Region, belonging to underwater eruptions in shallow water.On this basis,this paper studies the distribution of volcanic rock in each period, summarizes the distribution mode and advantageous reservoir facies belt by synthetically using the time slice of coherent data volumes,3D seismic data and logging data interpretation.The subfacies of near and far volcanic vents are considered to be favorable reservoir facies belt,which provides the necessary geology basis for oil and gas exploration of volcanic reservoir in Shanghe Region.

volcanic reservoir;form of volcanic eruption;distribution mode;first member of Shahejie Formation;Shanghe Region

TE122.2+22

：A

1005-8907（2012）01-0080-04

2011-06-21；改回日期：2011-12-20。

李启涛，男，1961年生，副教授，1986年毕业于华东石油学院勘探系获石油地质勘查专业学士学位，从事构造地质学、油田开发地质学的研究与教学工作。电话：（0546）8521604，E-mail：dylqt@126.com。

李启涛.惠民凹陷商河地区沙一段火山岩储层成因及分布［J］.断块油气田，2012，19（1）：80-83. Li Qitao.Genesis and distribution of volcanic reservoir of the first member of Shahejie Formation in Shanghe Region，Huimin Sag［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（1）：80-83.