辽河盆地东部凹陷火成岩储层特征及成藏模式

庚 琪

(中国石油辽河油田分公司，辽宁 盘锦 124010)

辽河盆地东部凹陷火成岩储层特征及成藏模式

庚 琪

(中国石油辽河油田分公司，辽宁 盘锦 124010)

按照成岩方式—化学成分—结构+矿物等岩性三级分类原则，识别出5大类23种岩性；根据火成岩的结构、构造和特征岩性，将岩相划分为6相16亚相；按成因将火成岩储集空间分为7种类型9种亚类。通过研究认为岩性、岩相是影响火成岩储层储集性能乃至含油气性的主要因素。火成岩油气成藏的主控因素为烃源岩、储层、构造运动；成藏模式有构造成藏模式、岩性成藏模式、构造—岩性成藏模式3种。通过对火成岩岩性、岩相、储层、成藏的研究，为辽河盆地东部凹陷今后的勘探部署奠定了良好的基础。

火成岩储层 岩性 岩相 主控因素 成藏模式 辽河盆地

随着国内火成岩油气藏的不断发现，如松辽盆地徐家围子地区、辽河盆地欧利坨子—黄沙坨地区等，越来越受到油气勘探界的重视。辽河油田四十余年火成岩油气勘探实践表明，通常情况下，火成岩本身并不生成烃类，而是与烃源岩有效匹配才形成油气藏。火成岩储层的岩性、岩相、储集空间类型以及成藏主控因素等非常复杂，研究难度较大[1-2]。

1 火成岩储层特征

火成岩油气藏具有分布广但规模小，储层岩相、岩性变化快，储集类型和成藏条件复杂，油气产量高、递减快等特点。火山活动对于周围地层的沉积、构造、成烃演化和油气运移等都有重要影响，火成岩储层的形成演化极其复杂，需要从岩性、岩相、储集空间类型、物性等几个方面进行研究。

1.1 储层岩性分类

随着火成岩勘探的连续突破和产业化进程的加快，录井、测井、勘探、开发、评价等方面在岩性定名的差异逐渐突显，给科研生产带来诸多不便，成为制约火成岩油气勘探发展的瓶颈问题。根据辽河盆地东部凹陷揭示有火成岩井段的570余口探井，2 000余个岩心岩屑样品进行制片鉴定，结合当前火成岩油气勘探的需求，建立辽河盆地火成岩分类方案。首先考虑火成岩的成岩方式，其次按照其化学组成予以区分。然后，根据每种岩石的结构构造、成岩矿物组成、碎屑的粒级等确定岩石的具体名称。最终，依据成因—化学组成—结构+矿物等三级岩性分类原则，将本区中基性火成岩划分为5大类23种岩性(表1)。

表1 东部凹陷新生界中基性火成岩岩性分类及特征

注：参考王璞珺等分类方案[3]，文中“角砾化熔岩”指成岩过程中，熔浆遇水淬火碎裂而发生角砾化，冷凝固结形成，指示水下喷发环境。

1.2 储层岩相分类

针对辽河盆地东部凹陷新生界火成岩发育的地质特征[4]，基于古火山机构及其产物研究的岩相分类原则，依据岩浆作用方式(爆发、溢流、侵出或侵入)和就位环境(封闭、半开放、开放和水域环境)的不同，同时考虑火山机构不同部位物质组成的差异，本区火成岩相可分为火山通道相、爆发相、溢流相、侵出相、火山沉积相和侵入相6种类型。进一步，结合岩石结构、构造和岩性组合及其序列等地质信息所揭示的火成岩形成机制、产状和空间分布等方面特征，又将本区火成岩相细分为16亚相(表2)。

表2 东部凹陷新生界火成岩岩相分类及特征

注：火成岩结构分类参考王璞珺等(2007)分类方案[3]

1.3 储集空间类型

火成岩作为一个复杂而特殊的油气储层，储集性能的研究是储层特征研究的重要组成部分。火成岩储层的储集空间类型复杂，总体上都分为孔隙和裂缝两大类[5]。在分析前人研究成果基础上[6-10]，通过对研究区火成岩钻井岩心、岩屑的手标本及薄片镜下观察，按成因把火成岩储集空间类型分为原生储集空间、次生储集空间两种类型，按结构可进一步划分为7种类型9种亚类(表3)。原生储集空间包括熔岩类的原生气孔、火山碎屑岩类的格架孔，火山角砾岩基质收缩缝，以及矿物解理缝。次生储集空间包括斑晶溶蚀孔隙、基质内溶蚀孔隙、杏仁体内溶蚀孔隙、构造裂缝和溶蚀缝。总的特点是：储集空间类型多，孔隙结构复杂，次生孔隙发育，非均质性强。

表3 火成岩储层储集空间类型和分布

1.4 储层物性特征

1.4.1 火成岩岩性与物性关系

根据常规实测数据显示(图1)，角砾化玄武岩、角砾化粗面岩物性最好，属于高孔中渗储层(参照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6285-1997，1998年实施)；块状粗面岩物性较好，属中孔中渗储层；块状玄武岩、气孔玄武岩、玄武质角砾(熔)岩、粗面质角砾(熔)岩、凝灰质砂岩物性中等，属于中孔低渗储层；沉火山角砾岩、辉绿岩物性最差，分别为中孔特低渗和特低孔特低渗储层。

图1 东部凹陷火成岩岩性—物性关系直方图

玄武质/粗面质角砾(熔)岩、沉火山角砾岩的储集空间主要为角砾间孔和缝，常规物性测试值多为“原岩”角砾的储层物性，物性测试值通常低于真实值，可采用面孔率分析与常规孔、渗测试相结合的方法，综合分析其储集物性特征。火山角砾(熔)岩、沉火山角砾岩的储层物性受砾间孔缝充填程度的影响，储层物性变化较大，未充填或充填程度低其储层物性好，充填程度高或完全充填其储层物性变差。

1.4.2 火成岩岩相与物性关系

储层物性受火成岩岩相、亚相影响，但不同地区、不同构造背景下其同种岩相/亚相的储层物性也可能不同。根据本区实测物性统计(图2)，溢流相玻质碎屑岩亚相、侵出相外带亚相物性最好，属于高孔中渗储层；火山通道相火山颈亚相、爆发相空落亚相、火山碎屑流亚相、侵出相内带亚相、中带亚相物性较好，属于高孔低渗储层；火山通道相隐爆角砾岩亚相、溢流相板状熔岩流亚相、复合熔岩流亚相、火山沉积相含外碎屑火山沉积亚相物性中等，属于中孔低渗储层；火山沉积相再搬运火山碎屑沉积亚相、侵入相边缘亚相物性最差，分别属于中孔特低渗和特低孔低渗储层。

图2 东部凹陷火成岩岩相—物性关系直方图

2 成藏主控因素分析

针对火成岩油气藏的研究，前人做过大量研究工作[11-17]，本次研究认为东部凹陷火成岩油气成藏主要受油源条件、储集性能、构造运动三方面因素控制。

2.1 油源条件是火成岩油气成藏的基础

研究表明，沙三中亚段发育的半深湖—深湖相暗色泥岩是本区的主要烃源岩，具有纵向厚度大和平面分布广的特点。其中，二界沟洼陷暗色泥岩厚度可达1 300～1 800 m，中央深陷带暗色泥岩厚度达600～1 000 m，有机质类型以Ⅱ1和Ⅱ2为主，有机碳含量达2.749 9%～3.335 8%，总烃含量达365～880 μg/g，生烃条件较好[15]。

断陷湖盆中火成岩体的单体规模一般不大，纵、横向变化快，储层非均质性极强，连通性差。因此，只有邻近油源，油气才能有效注入。同时，烃源岩在生烃过程中往往产生异常压力，可成为油气进入火成岩储层的动力；烃源岩中有机质的成熟阶段与岩石的晚成岩阶段相伴生，产生的大量有机酸沿层间或断裂—裂缝渗透进入到相邻的火山岩体中发生溶蚀作用，产生溶解孔洞和溶蚀缝；成岩的异常热效应可加速有机质热演化，促使有机质早熟，使油气早期充填到火成岩裂隙之中，抑制其它矿物质的充填，有利于油气藏的形成。目前，在东部凹陷，如欧利坨子、黄沙坨、红星等地区，已发现火成岩油气藏均为垂向上或侧向上与烃源岩直接接触或有油源断裂沟通。

2.2 储集性能是火成岩油气成藏的前提

东部凹陷中新生代火成岩广泛发育，而具备储集能力的火成岩是形成火成岩油气藏的前提条件。前已述及，不同岩性、岩相火成岩的储集空间类型及物性具有一定的差异，岩性、岩相是影响火成岩储层储集性能乃至含油气性的主要因素。

2.2.1 岩性—含油气性

选取区内构造、油源条件相似的39口重点探井，分别统计不同岩性油迹以上显示级别的厚度占该种岩性总厚度的百分比(图3)，结果显示：角砾化粗面岩、粗面质角砾(熔)岩含油气性最好(油迹以上比例>20%)；其次为块状粗面岩、粗面质凝灰(熔)岩、沉火山角砾岩(油迹以上比例15～20%)；再次为玄武质角砾(熔)岩、粗面质凝灰(熔)岩、凝灰质砂岩、辉绿岩(油迹以上比例10%～15%)，块状玄武岩、气孔玄武岩、角砾化玄武岩、玄武质凝灰(熔)岩含油气性相对较低(油迹以上比例<10%)。总体来看，火山熔岩和火山碎屑(熔)岩中，粗面岩类含油气性整体较好，其次为沉火山碎屑岩和辉绿岩，玄武岩最差。

粗面岩储层具有绝对优势，主要原因在于粗面岩中SiO2含量(57%～69%)明显高于其它岩性，抗压强度较低[14]，在相同构造背景下更易形成构造裂缝。辉绿岩作为基性侵入岩，抗风化和抗蚀变能力差，极易发生风化蚀变现象，储集空间除宏观构造缝外，在岩体顶底部及与围岩接触变质带处常发育溶蚀孔洞，为油气聚集提供了有利空间。另外火山角砾(熔)岩/凝灰(熔)岩等岩性砾/粒间孔、缝发育，储层连通性好，其含油气性也相对较好。

图3 东部凹陷火成岩岩性—含油气性关系

2.2.2 岩相—含油气性

不同相带火成岩的含油气性也有明显的差异(图4)，其中以侵出相外带和中带亚相含油气性最好(油迹以上比例达到35%以上)，火山通道相火山颈亚相、爆发相火山碎屑流亚相、侵出相内带亚相、火山沉积相再搬运沉积亚相和侵入相边缘亚相含油气性基本相当(油迹以上比例在13%～22%之间)，爆发相空落亚相、溢流相、火山沉积相含外碎屑沉积亚相和侵入相中心亚相含油气性最差(油迹以上比例<10%)。总体上看，火山口—近火山口相带(主要为火山通道相、爆发相、侵出相)含油气性好，以有利储层占主体，向边缘相过渡储层条件逐渐变差。

图4 东部凹陷火成岩岩相—含油气性关系

2.3 构造运动是火成岩油气成藏的关键

首先，构造运动控制岩浆活动和火山作用。由于构造活动具有多期性和强弱差异，东部凹陷岩浆活动相应地表现出旋回性和韵律性，各期岩浆性质、火山作用方式和强度以及堆积环境等存在显著差异，各期火山岩内部或为连续喷发，也有间歇式、韵律性喷发。断裂活动不仅从宏观上控制火成岩发育位置和分布范围，同时也决定火山机构内部的岩性、岩相构成，从而影响火成岩储层的空间分布。

第二，构造运动改善储层储集性能。受走滑和挤压等构造活动的影响，东部凹陷火成岩的后期改造作用十分显著。构造作用形成的构造裂缝，是火成岩储集空间的重要组成部分。例如东部凹陷欧利坨子、黄沙坨粗面岩油气藏就位于东部凹陷中段应力集中部位，经历了多期构造运动强烈改造，火成岩破碎形成大量构造裂缝。通过黄沙坨油田X23、X25等井的岩心观察，发现粗面岩中发育多组高角度裂缝，证实了构造运动对火成岩储层的改造十分关键。另外，构造作用产生的构造缝可促进地下流体流动，溶解易溶物质形成大量次生溶蚀孔、缝，从而改善储集性能。

3 成藏模式

3.1 构造油气藏成藏模式

火成岩构造油气藏油气主要聚集在由构造变形(如背斜)或断裂形成的构造圈闭中，在东部凹陷主要为断层型圈闭，形成断鼻及断块油气藏，如欧利坨子地区。欧利坨子构造带主体是长轴沿北东向展布的断裂背斜构造，整个构造被界西断层和欧利坨子逆断层所夹持，被北东、南北、北西等方向断层所切割，形成一系列呈北东向展布的断鼻、断块，构成了多个多种类型的构造圈闭[18]。如欧26块油藏，油气主要来源于下伏沙三中亚段烃源岩，储集空间为沙三中粗面岩中的溶蚀孔缝、粒间孔、构造缝等，火成岩后期被断层切割、遮挡形成圈闭，大规模排烃期后形成油气藏(图5)。O26井初试产油158.32 t/d，产气11 253 m3/d。

图5 火成岩构造油气藏成藏模式

图6 火成岩岩性油气藏成藏模式

3.2 岩性油气藏成藏模式

该种类型油气藏主要发育在火成岩地层西倾地区，主要为侧向供源，由于岩性侧向尖灭形成油气圈闭，储集及遮挡条件主要受岩性控制，油气纵向分布主要受烃源岩—储层配置关系控制，横向分布主要受岩性控制，例如红星地区于70块(图6)。

3.3 构造—岩性油气藏成藏模式

该类油气藏在大的构造背景下，油气沿断层、裂缝运移至相构造—岩性圈闭中，形成火成岩构造—岩性复合油气藏。如红星地区红23块，油气主要来源于驾掌寺断裂西侧的黄于热深陷带，断裂东侧沙三中亚段上部发育厚层玄武岩夹薄层玄武质角砾岩，下部发育大套粗面岩、粗面质角砾岩互层，油气通过断裂、裂缝运移至局部砾/粒间孔缝、裂缝或气孔发育段形成油气藏。油气横向展布范围受地层产状和岩性(储层非均质性)共同控制。

4 结论

(1)研究区主要发育中基性火成岩，可分为火山熔岩、火山碎屑熔岩、火山碎屑岩、沉火山碎屑岩和侵入岩5大类23种岩性，发育火山通道相、爆发相、溢流相、侵出相、火山沉积相和侵入相6相16亚相。储层孔隙结构复杂，发育气孔、格架孔，碎裂缝、收缩缝、溶蚀孔、构造缝、溶蚀缝等9种储集空间类型，非均质性强。

(2)岩性、岩相控制储层的储集性能及含油气性，以火山口—近火山口相带砾/粒间孔、缝和裂缝发育的火成岩储集性能最好，含油气比例相对更高。

(3)火成岩油气成藏主要受烃源、储层、构造三方面因素控制，其中烃源岩是基础，储层是前提，构造运动是关键；主要的成藏模式包括：构造油气藏成藏模式、岩性油气藏成藏模式、构造—岩性油气藏成藏模式。

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(编辑 曹征远)

Igneous reservoir characteristics and hydrocarbonaccumulation model in eastern sag of Liaohe Basin

Geng Qi

(LiaoheOilfieldCompany，CNPC，Panjin124010，China)

Based on the principle of three-level classification of lithology such as diagenetic model，chemical composition，and structure and mineral，etc.，the igneous rocks was identified as 5 main classes and 23 types of lithology.According to the texture，structure and characteristic lithology，the igneous rocks were divided into 6 lithofacies and 16 subfacies.The reservoir spaces were divided into 7 categories and 9 subclasses by the genesis of the igneous rocks.It is considered that the lithology and the lithofacies were main facors controlling reservoir performance and oil-bearing properties.Hydrocarbon accumulation in igneous rocks was mainly controlled by source rock，reservoir and tectonic movement.Three types of reservoir-forming patterns mainly consist of structural，lithological，and structural-lithological patterns.The studies on lithology，lithofacies，reservoir，and accumulation of igneous rocks have laid a good foundation for future exploration in eastern Sag of Liaohe Basin.

igneous reservoir；lithology； lithofacies；main controlling factors；accumulation mode；Liaohe Basin

2015-10-12；改回日期：2015-11-18。

庚琪(1985—)，女，硕士，工程师，现主要从事油气田勘探地质方面的科研工作。联系电话：13898731315，E-mail:yyl-1983315@163.com。

10.16181/j.cnki.fzyqc.2016.01.002

122.3

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