火山熔岩储层次生孔隙类型的岩相学研究——以克拉美丽气田石炭系滴西17井区为例

郗爱华，刘豇瑜，熊益学，周 慧，孙圆辉

(1.西南石油大学，四川 成都 610500;2.中油勘探开发研究院，北京 100083)

火山熔岩储层次生孔隙类型的岩相学研究
——以克拉美丽气田石炭系滴西17井区为例

郗爱华1，刘豇瑜1，熊益学1，周 慧1，孙圆辉2

(1.西南石油大学，四川 成都 610500;2.中油勘探开发研究院，北京 100083)

依据岩心资料，通过岩石薄片和铸体薄片观察发现，该区火山熔岩发育不同类型的次生孔隙，主要包括斑晶溶孔、基质溶孔、杏仁体溶孔、交代蚀变假杏仁体溶孔、构造缝和溶蚀缝等类型。研究发现，各种次生孔、缝在演化上存在内在的联系，其形成机理是1个复杂多变的地质过程，主要受火山岩矿物成分、溶蚀作用类型和构造作用的制约。火山熔岩铁镁质矿物含量越高，溶蚀作用和构造作用越强烈，储层储集物性越好，产能越高。因此，对火山熔岩储层进行详细的岩相学研究，有助于进行火山岩储层的评价和预测。

次生孔隙类型;火山熔岩;石炭系;滴西17井区;克拉美丽气田

引言

随着越来越多的非常规油气田的发现和开发，火山岩已成为重要的油气储层［1－3］。火山岩储集空间按成因可分为原生和次生2大类。尽管火山岩原生孔隙很发育，但原生孔隙一般不连通，或连通性较差，即使存在原生孔隙，若无后期的地质成岩作用改造，也难以形成良好储层，尤其在深层油气勘探中，次生孔隙扮演着更为重要的角色［4－5］。因此，正确认识火山熔岩储层次生孔隙类型的岩相学特征、形成的制约条件及其分布空间，有助于进行有效的储层评价和预测。

克拉美丽气田位于准噶尔盆地东南部的滴南凸起之上，自东向西依次包括滴西10、滴西14、滴西18和滴西17井区，主要经历了海西、印支、燕山及喜山4期构造运动［6］，受滴水泉西和滴水泉北2个基底逆冲断裂控制［7－8］。

1 火山熔岩储层次生孔隙类型及其特征

克拉美丽气田石炭系滴西17井区火山岩储层主要为中—基性火山熔岩和火山碎屑岩。根据岩心观测结果表明，熔岩以玄武岩和安山岩为主，火山碎屑岩以火山角砾岩为主。通过对火山熔岩134个岩石薄片和37个铸体薄片的镜下统计观察，发现溶蚀孔和次生缝是构成该区火山熔岩储层中分布最广、最重要的储集空间类型。

1.1 溶蚀孔

研究区主要包括斑晶溶孔、基质溶孔、杏仁体溶孔、交代蚀变假杏仁体溶孔(图1)。

1.1.1 斑晶溶孔

火山熔岩中常见的斑晶矿物通常为橄榄石、辉石、角闪石和基性斜长石。在后期成岩过程中，特别是在有效流体作用下，基性程度较高的斑晶矿物极易受到溶蚀改造，形成大小不一、形态多变的长柱状、次圆状或不规则状的次生孔隙(图1a)，多沿斑晶解理缝或斑晶边缘发育。

1.1.2 基质溶孔

基质溶孔既可由基质微晶或火山玻璃发生溶解直接形成溶蚀孔，也可由基质矿物发生次生蚀变进一步溶解而产生。研究区火山熔岩储层中基质溶孔普遍发育，孔隙通常为大小不一的星点状、港湾状或者不规则透镜状等(图1b)，是该区火山熔岩储层中最为重要的孔隙类型之一。

1.1.3 杏仁体溶孔

气孔中充填的石英、方解石、绿泥石、沸石等杏仁体，发生交代溶蚀，形成部分含有残留杏仁体的溶蚀孔隙。研究区杏体溶孔孔径大小差异较大，交代溶蚀程度越高，杏仁体溶孔越发育(图1c)。根据岩心观察发现，杏仁体溶孔多存在于气孔－杏仁状玄武岩和安山岩中，在构造裂隙密集分布区较为发育。

1.1.4 交代蚀变假杏仁体溶孔

致密的火山熔岩受到强烈的热液蚀变，无论是基质还是斑晶矿物均可在一定范围内发生交代作用，形成形态上类似于“杏仁体”的次生溶孔(图1d)。原生杏仁体与基质矿物之间有明显的边界，基质矿物一般围绕杏仁体分布(图1c);交代蚀变形成的假杏仁体溶孔在单偏光镜下依稀可见基质矿物的残留体，基质或斑晶矿物常被“杏仁体”边界切割。统计发现，交代蚀变假杏仁体溶孔一般发育在致密熔岩构造裂隙密集分布区，与构造裂隙一起构成良好的储集空间。

1.2 次生缝隙

1.2.1 构造缝

根据岩心观察、铸体和岩石薄片鉴定统计发现，研究区火山熔岩中构造缝形态较规则，具有方向性、不同方向裂缝可以相互穿切等特征，部分充填有方解石和有机质(图1e)。

1.2.2 溶蚀缝

在原生缝隙的基础上，经过热液或地下水的溶蚀作用使原生缝受到改造、扩大，构成次生溶蚀缝。研究区溶蚀缝形态不规则，空间分布不具有方向性等特点(图1f)。

2 火山熔岩储层次生孔隙的制约条件

2.1 火山岩矿物成分的制约

滴西17井区火山熔岩储层以玄武岩和安山岩为主，矿物成分主要为辉石、橄榄石和斜长石。在热液流体或表生风化、淋滤作用下，铁镁质矿物和基性斜长石极易发生蚀变，如橄榄石伊丁石化及蛇纹石化、辉石绿泥石化及次闪石化等均可加速次生溶蚀孔的形成。

2.2 溶解作用的制约

火山岩的溶解作用主要表现为溶蚀作用和淋滤作用2种类型。镜下观察结果表明，滴西17井区火山熔岩的溶蚀作用主要发生在原生裂隙和构造裂隙密集区，直接影响次生交代蚀变假杏仁体溶孔、基质溶孔和溶蚀缝的形成与发育;风化淋滤作用多发生在火山熔岩上部的风化壳附近，形成火山熔岩顶部各种风化缝、溶蚀缝及溶蚀孔等储集空间。

图2 玄武岩构造裂隙与次生溶孔组合镜下照片

2.3 构造破碎作用的制约

构造作用产生的构造裂隙既可有效地沟通孤立孔隙，为流体运移提供通道，也可自身溶蚀形成更大规模的次生溶蚀孔、缝，在原生孔隙不发育的致密岩相带，构成有利的储集空间(图2)。因此，构造破碎作用对研究区火山岩储层具有建设性意义。

2.4 火山熔岩次生孔隙分布空间物性评价

滴西17井区无论是玄武质还是安山质熔岩均较致密，构造破碎较强烈，所产生的构造裂隙通常作为油气和流体运移通道，微细的构造裂隙作为储集油气的有利空间，沿构造裂隙次生孔、缝发育(图3)，构造破碎作用是产生次生孔隙的主要原因［5，9－10］。同时，研究区风化淋滤、溶蚀作用强烈，次生孔隙发育，储集物性好，次生孔隙的发育程度还与风化淋滤、溶蚀作用密切相关［11－12］。

图3 克拉美丽气田滴西17井区次生储集空间平面分布

通过岩相学观察，发现滴西17井区火山熔岩中存在大量交代蚀变假杏仁体溶孔，普遍分布于构造裂隙密集区，其存在对火山岩储层具有积极意义(表1)。由于普遍发育交代蚀变假杏仁体溶孔，使该段储层的有效孔隙度高达17.6%，水平渗透率高达1.26×10－3μm2，为中孔、低渗、连通性好的中等储层，其试油结果为油气同层。因此，熔岩中发育的交代蚀变假杏仁体溶孔可作为有利的油气储集空间。

3 结论

(1)滴西17井区火山熔岩发育多种类型的次生孔隙，主要包括斑晶溶孔、基质溶孔、杏仁体溶孔、交代蚀变假杏仁体溶孔、构造缝和溶蚀缝等类型。

表1 滴西17井区火山熔岩主要储集空间物性参数

(2)火山熔岩次生孔隙的形成机理是1个复杂的过程，受矿物成分、溶解作用和构造破碎作用的制约。其中，矿物成分是形成次生孔隙的物质基础和前提，溶解作用和构造破碎是形成次生孔隙的主要作用方式。

(3)火山熔岩次生孔隙的发育具有多变性特征，根据已有勘探资料表明，火山熔岩铁镁质矿物含量越高，溶解作用和构造作用越强烈，火山熔岩次生孔隙越发育，储层物性越好，产能越高。因此，对火山熔岩次生孔隙的岩相学及其制约条件的研究，有助于进行有效的储层评价和预测。

［1］Sruoga P，Rubinstein N.Processes controlling porosity and permeability in volcanic reservoirs from the Austral and Neuquen basins，Argentina［J］.AAPG Bulletin，2007，91 (1):115－129.

［2］邹才能，赵文智，贾承造，等.中国沉积盆地火山岩油气藏形成与分布［J］.石油勘探与开发，2008，35(3): 257－271.

［3］江怀友，鞠斌山，江良冀，等.世界火成岩油气勘探现状与展望［J］.特种油气藏，2011，18(2):1－7.

［4］冯子辉，邵红梅，童英.松辽盆地庆深气田深层火山岩储层储集性控制因素研究［J］.地质学报，2008，82 (6):760－770.

［5］Franca A B，Araujo L M，Maynard J B，et al.Secondary porosity formed by deep meteoric leaching:Botucatu eolianite，southern South America［J］.AAPG Bulletin，2003，87(7):1073－1082.

［6］蔡仲贤，陈发景，贾振远.准噶尔盆地的类型和构造演化［J］.地学前缘，2000，7(4):431－440.

［7］黄小平，王兆峰，金振奎，等.准噶尔盆地滴南凸起石炭系火山岩储层与油气分布［J］.石油天然气学报，2009，31(5):190－195.

［8］匡立春，吕焕通，黄叙龙，等.准噶尔盆地天然气勘探实践与克拉美丽气田的发现［J］.天然气工业，2010，30(2):1－6.

［9］李春林，刘立，王丽.辽河坳陷东部凹陷火山岩构造裂缝形成机制［J］.吉林大学学报:地球科学版，2004，34 (4):46－50.

［10］王鹏，罗明高，杜洋，等.北三台地区石炭系火山岩储层控制因素研究［J］.特种油气藏，2010，17(3):39－44.

［11］Luo Jinglan，Sadoon M，Liang Zhigang，et al.Controls on the quality of Archean metamorphic and Jurassic volcanic reservoir rocks from the Xinglongtai buried hill，western depression of Liaohe basin，China［J］.AAPG Bulletin，2005，89(10):1319－1346.

［12］王君，朱如凯，郭宏莉，等.火山岩风化壳储层发育模式——以三塘湖盆地马朗凹陷石炭系火山岩为例［J］.岩石学报，2010，26(1):217－226.

编辑 黄华彪

TE122.3

A

1006－6535(2012)05－0026－04

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.05.006

20120223;改回日期:20120425

国家重点基础研究发展计划“973”项目“火山岩气藏有效储层内部结构特征及渗流规律”(2007CB209507)

郗爱华(1963－)，女，教授，1987年毕业于长春地质学院矿产普查与勘探专业，2003年毕业于吉林大学矿物岩石矿床学专业，获理学博士学位，现主要从事矿物岩石矿床学和资源勘查专业教学和研究工作。