高邮凹陷北斜坡火成岩对储层的影响

2013-09-20薛成刚李春荣

断块油气田 2013年1期

薛成刚，李春荣

（中国石化江苏油田分公司地质科学研究院，江苏扬州 225009）

高邮凹陷为一南断北超的箕状凹陷，伴随构造运动，岩浆活动频繁；但是，由于对火成岩影响储层的认识还不够清晰：因此，该区的勘探、开发难度较大［1］。

1 火成岩对储层的影响

当火成岩突然侵入未固结的砂岩时，首先是引起周围碎屑颗粒的脆性破裂，尔后随着温度的持续升高，裂缝将逐渐闭合［2］。然而，在持续的挤压和高温作用下，石英颗粒间接触点处的压力愈来愈集中，便可发生压溶作用，从而造成随着远离侵入岩-砂岩的接触界限，在石英颗粒之间出现由凸凹接触和缝合线接触过渡为点接触的现象。如果碎屑颗粒以石英为主，则可在侵入岩-砂岩的接触带附近形成石英岩［3］。

1.1 热流体对胶结物的影响

高邮凹陷北斜坡砂岩的胶结物主要为方解石、硅质和泥质。在埋藏成岩过程中，方解石的溶解度是随温度、压力增大而降低，随二氧化碳分压（p（CO2））增大而增大；相反，二氧化硅的溶解度则随温度、压力和pH值增大而增大［4］。在浅埋藏时，由于温度和压力较低，方解石溶解，二氧化硅沉淀，即石英交代方解石；在深埋藏时，则方解石交代石英，石英颗粒溶解。在火成岩的上覆地层中，方解石体积分数出现高值，这表明在火山热对流区间温度较高，温度的增高将使孔隙水中的碳酸离解为CO2和H2O，并促使CO2气体逸失，p（CO2）降低，引起碳酸钙的溶解度下降和方解石的沉淀（见图1），导致储层物性变差［5］。

氧化硅与方解石之间的相互交代作用除与物质本身的性质有关外，还受体系内物理、化学条件的制约，主要是pH值和温度，其次是压力［6］。

图1 花X16井碳酸盐胶结物

1.2 产生低温变质矿物自生云母

火成岩的侵入促使高邮凹陷北斜坡砂岩产生低温变质矿物自生云母，靠近火成岩体的砂岩中自生绢云母和黑云母体积分数较高，远离火成岩体逐渐减低［7］。绢云母和黑云母有的以碎屑矿物出现，黑云母多呈板状分布，而绢云母为斜长石发生蚀变而成（见图2）。有的以自生胶结物的形式存在，绢云母呈鳞片状在孔隙中分布。黑云母呈放射状、纤维状在碎屑颗粒边部或孔隙中分布，受热水溶液的作用可以蚀变为绿泥石、白云母和绢云母等其他矿物［8］。

图2 花X16井变质矿物自生云母

1.3 加速成岩

火成岩的侵入引起地温梯度升高，加速了围岩的成岩作用进程，并且直接或间接地为成岩作用提供了物质来源，因而在浅部地层中可发现深部地层中才可形成的铁方解石等（见图3）。

但是在离火成岩岩体较远的地层中，为方解石胶结，不见铁方解石胶结和铁白云石胶结。加速成岩使储层物性变差［9］。

图3 方解石胶结

1.4 热烘烤变质

在测井曲线上，火成岩侵入岩体上、下部位变化较大［10］，这是由于火成岩上、下外接触带不同程度地发生了热接触变质作用，形成了具有一定厚度的蚀变带。蚀变带是由高温熔融的火成岩对围岩烘烤变质形成的。

火成岩侵入到泥岩层中，泥岩在高温的烘烤下发生变质形成角岩，大多呈暗灰色、灰黑色，具有变余泥质结构，近岩体的泥岩变得坚硬致密；但火成岩侵入到砂岩地层中，一般不会形成蚀变带，砂岩中以基质重结晶成绢云母和绿泥石为特征。

2 火成岩对储层储集性能模式的影响

高邮凹陷北斜坡的花X16井第一次取心在火成岩上覆地层10 m左右，第二次取心在火成岩下伏地层8 m附近。通过对花X16井岩心观察发现，砂岩中钙质体积分数较高，滴盐酸严重起泡。通过微观薄片观察发现，方解石体积分数较高，孔隙中方解石胶结严重，且部分颗粒被碳酸盐交代，孔隙被胶结殆尽，物性变差［11］。裂缝发育处，方解石充填，形成方解石脉，能看到明显的聚片双晶纹。究其原因，是由于火成岩的侵入使岩石的成岩环境发生变化，温度升高，压力增大，碳酸盐溶解度急剧变小，产生大量沉淀；同时，火成岩侵入带来的热能使泥岩发生角岩化，一部分易溶的组分如硅、钠、钾等释放到孔隙溶液中，加速邻近砂岩中石英的溶解和后期微晶石英的沉淀。

根据研究区砂岩随着距离火成岩侵入的远近所具有的宏观和微观特征，可以总结出火成岩对砂岩储层的影响模式（见图4）。由图可见，在火成岩接触带附近，由于温度较高，而且流体环境为碱性溶液，促进方解石胶结和石英溶解；在火成岩影响带附近，仍然为碱性环境，易形成枝条状微晶石英；随着远离接触带，浓度分散，流体温度降低，适宜硅质沉淀形成加大边。

图4 火成岩影响模式

在火成岩影响带附近，由于石英的溶解，较大程度地提高了储层孔隙度，但是孔隙间并不连通，因此对渗透性贡献不大［12］。

3 火成岩对油气成藏的影响

高邮凹陷北斜坡火成岩主要侵入E1f4至E1f2地层中（见图5）。火成岩这种高温岩浆直接插入生油岩中，对其邻近的生油岩中有机质无疑起到增温效果，促使有机质成熟，对有机质向烃类转化起到催化作用［13］。

高邮凹陷北斜坡地区，镜质体反射率Ro≥0.65%，为成熟烃源岩，E1f2烃源岩的门限深度为2 300 m，E1f4烃源岩的门限深度为2 700 m，这是在正常情况下确定的，辉绿岩侵入后情况发生了变化。由于有机质对温度比较敏感，变质的泥岩中Ro值都远远脱离深度与镜质体反射率关系的正常轨迹。据样品资料分析：受火成岩烘烤变质成角岩化的泥岩，其Ro平均值大于2.00%；在蚀变带附近的泥岩，其Ro也明显高于正常热演化，Ro平均值1.05%；在火成岩之上50 m范围内Ro大于2.00%，生油岩进入过成熟阶段。由此可见，火成岩的侵入对生油岩向烃转化明显起到促进作用［14］。

高邮凹陷北斜坡E1f2，E1f1油藏为原生油藏，油源直接来自E1f2烃源岩；而E1f3油藏是经由二次运移聚集而成的次生油藏。E1f4，E1f2油源岩的生烃、排烃时期主要在E2d—Ny期，而这2套火成岩均为三垛事件的产物，即火成岩侵入时期与油气运移期同步；因此，火成岩的侵入必将破坏早期形成的油藏，使烃类发生再次运移。

沙埝地区的控油断层在吴堡期强烈活动，而后期活动强度不大，由此可见断层的活动时期早于油气运移期；同时，E1f1和E1f2的储集层也具备成藏条件，理应形成油气圈闭，然而工区内却以E1f3的次生油藏为主：这说明沙埝地区早期形成的E1f1和E1f2油藏发生了再运移，主要是火成岩在三垛运动末期的侵入破坏所致。

辉绿岩的侵入对次生油藏的影响是双重的：一方面，火成岩的侵入对E1f4，E1f3烃源岩中的有机质起到增温作用，加速了有机质成熟；另一方面，由于火成岩侵入的时间与研究区油气运聚期同步，对早期形成的油藏保存十分不利［15］。