松辽盆地南部火山岩优质储层主控因素

2016-12-20白连德

特种油气藏 2016年3期

关键词：松辽盆地储集熔岩

赵静，白连德

(中国石油吉林油田分公司，吉林松原 138000)

松辽盆地南部火山岩优质储层主控因素

赵静，白连德

(中国石油吉林油田分公司，吉林松原 138000)

火山岩作为储集体，已成为重要勘探领域之一。针对松辽盆地南部火山岩储集空间类型多样、结构复杂、物性变化大的特点，从岩性及岩性组合方式、火山机构—岩相分布、储集空间类型、大型走滑断裂带、成岩及表生作用等方面剖析火山岩优质储层形成的主控因素。研究结果表明，火山碎屑岩与沉积岩互层为最佳岩性组合方式；爆发相、溢流相上部和中部储层物性好，为有利相带；流纹岩、角砾熔岩、熔结凝灰岩中存在大量原生气孔，储层物性最好；大型走滑断裂带附近为最有利区带；溶蚀作用、挥发分逸出、风化淋滤作用使储层物性变好。火山岩优质储层发育主控因素的认识有益于今后储层预测及气田的有效开发。

火山岩；优质储层；主控因素；大型走滑断裂带；岩性组合方式；松辽盆地

0 引言

近年来，松辽盆地南部深层天然气勘探取得了阶段性进展，于中部的长岭断陷、西部的英台断陷、东部的王府断陷，火山岩气藏勘探均获得重大发现[1-3]。长深1井获得高产工业气流后，火山岩已成为重要勘探领域之一。然而，在松辽盆地南部深层火山岩的勘探过程中，仍有部分井钻井未成功，主要原因为火山岩储层规律性认识还不够清楚[4-6]。针对松辽盆地南部火山岩气藏储集空间结构复杂、物性变化大、非均质性强的特点，利用岩心、地震、测井、地质等多种技术手段，总结勘探生产实践，开展松辽盆地南部火山岩储层主控因素研究，以期指导该区火山岩气藏勘探部署。

1 地质背景

松辽盆地南部是古生代褶皱基底上发展起来的大型陆相盆地，经历了中生代以来断陷期、坳陷期和反转期的构造演化过程[7-8]。松辽盆地南部深层包括西部、中部和东部3个断陷带，共发育19个断陷。

松辽地区纵向上叠置了3个中新生代盆地，即火石岭—营城组时期的泛东北亚断陷群，登娄库组—依安组时期的松辽大型拗陷盆地、新近纪以来的伸展构造盆地。松辽盆地南部中生界指泉头组泉二段以下地层，包括白垩系下统泉头组泉一段、泉二段，登娄库组、营城组、沙河子组以及侏罗系上统火石岭组，统称为松辽盆地南部深层[9-11]。其中断陷期地层包括营城组、沙河子组和火石岭组，火山岩储层主要发育在营城组和火石岭组。

2 储层基本特征

2.1 主要岩性及分布特征

根据已钻井资料，松辽盆地南部深层火山岩岩性整体上分3类，西部英台断陷、长岭断陷西部以酸性火山熔岩为主；中部长岭断陷东部、王府、德惠、梨树断陷以中基性火山熔岩为主；东部榆东、榆西断陷以酸性火山碎屑熔岩为主。营城组岩性主要为流纹岩，其次为英安岩和流纹质凝灰岩；火石岭组岩性主要为流纹质、流纹质角砾熔岩、流纹质凝灰熔岩。

2.2 物性特征

统计松辽盆地南部深层69口井575个样品数据，火山碎屑岩孔隙度为0.1%～21.4%，平均为8.9%，渗透率为0.001×10-3～8.500×10-3μm2，平均为0.330×10-3μm2；火山熔岩孔隙度为0.2%～22.4%，平均为8.0%，渗透率为0.001×10-3～2.760×10-3μm2，平均为0.130×10-3μm2。火山碎屑岩储层物性好于火山熔岩。

3 优质储层主控因素

优质火山岩储层是指孔、缝均发育，并且连通性好的火山岩储集体。影响优质储集层形成的因素较多，主要包括岩性及岩性组合方式、火山机构—岩相分布、储集空间类型、大型走滑断裂带和成岩及表生作用等方面。

3.1 岩性及岩性组合方式控制优质储层的形成

松辽盆地南部火山岩岩性类型多，从酸性流纹岩、中性安山岩到基性玄武岩均有发育，其中以酸性流纹岩储层物性最好。火山岩岩性组合方式可分为火山碎屑岩与沉积岩互层、火山熔岩与沉积岩互层及多期大套火山熔岩叠置3种。

火山碎屑岩与沉积岩互层。为火山碎屑岩与暗色泥岩互层，形成多个薄层储层。火山活动较弱，以火山物质再次搬运沉积为主，具有沉积岩的某些特征。泥岩夹层中储层发育，储地比一般大于20%。形成机理：火山碎屑岩中火山物质含量高，骨架硬度大，抗压能力明显好于沉积岩，因此，在埋深较大时仍能保留一定的原生孔隙。同时，由于与泥岩互层，有机酸优先进入火山碎屑岩，形成溶蚀孔隙，为最佳岩性组合方式(图1a)。

火山熔岩与沉积岩互层。火山熔岩为薄层，上下为沉积岩夹持，储层发育比例大。多期喷发，中间夹沉积岩，有效储层多发育于每一期火山岩顶部，储地比一般大于20%。形成机理：每一期喷发顶部由于挥发分溢出，压力、温度降低而使原生气孔发育。同时岩浆活动后，进入火山平静期，风化淋滤等主要发生于顶部，有机酸进入物性相对好的火山岩，造成了顶部物性好的特征，为较好的岩性组合方式(图1b)。

图1 松辽盆地南部火山岩岩性组合方式

多期大套火山熔岩叠置。一般为同一岩浆系列多期叠置形成，储层主要发育于顶层。多期连续喷发，呈厚层叠置。有效储层多发育于火山机构顶部，在某一期次喷发后，局部可形成薄层储层，储地比一般小于20%。形成机理为：由于挥发分溢出，压力、温度降低，形成原生孔隙，同时岩浆活动后，进入火山平静期，风化淋滤等主要发生于顶部，有机酸进入物性相对较好的火山岩，综合多种因素造成了顶部物性好的特征，为较差岩性组合方式(图1c)。

3.2 火山机构—岩相控制优质储层的空间分布

一个完整的火山机构一般包括火山通道相、溢流相、侵出相、爆发相和火山沉积相。不同相带储集空间类型不同，从松辽盆地南部已钻井资料揭示(表1)，爆发相物性最好，储集空间类型以溶蚀孔和裂缝为主。其次为溢流相，上部可见较多高导缝，气孔和溶蚀孔较发育。中部较致密，溶蚀孔和气孔不发育，局部层段发育高阻缝，下部微裂缝发育，可见，溢流相上部和中部储层较发育。火山岩喷发期次影响溢流相优质储层的发育，喷发期次多，不同岩性组合方式多，储层越发育。

表1 不同类型火山岩岩相综合解释厚度

通过对松辽盆地南部火山岩钻井综合解释结果与火山岩岩相厚度分析表明，溢流相上部亚相成为好储层的几率最高，好储层可达46.4%；中部亚相，好储层为23.9%；下部亚相好储层仅为7.8%。爆发相热碎屑流亚相成为好储层的几率最高，可达21.1%。

3.3 储集空间类型控制优质储层的储集能力

统计松辽盆地南部火山岩铸体薄片，火山碎屑岩(151个样品)中，溶蚀孔为33.1%，微裂缝为22.5%，晶间微孔为17.2%，粒间孔和基质微孔各为12.6%；火山熔岩(210个样品)中，溶蚀孔为55.2%，微裂缝为21.4%，晶间微孔为8.6%。火山碎屑岩和火山熔岩都以溶蚀孔和微裂缝为主，溶蚀孔在火山熔岩中的比例大。

流纹岩、角砾熔岩、熔结凝灰岩(长岭)中可见原生气孔(图2a)，物性最好，通常发育在溢流相上部和下部。火山角砾岩(英台)中发育粒间孔(图2b)，孔隙连通性较好，物性较好。基质内溶孔(德惠和英台)在火山岩储层中发育比较普遍，常见于流纹岩的玻璃基质、火山角砾熔岩及其火山碎屑物、凝灰岩中(图2c)。后期的构造运动可将这些溶蚀孔沟通，形成有效储集空间，储层物性较好。

图2 松辽盆地南部火山岩储集层孔隙类型

炸裂缝(图2d)是火山喷发爆炸时形成，常发育在长石和石英晶屑内(王府)，对储层渗透率改造作用不大，一般为无效缝。构造缝(英台、德惠)一般为后期构造应力作用，将孔隙连通起来，成为储层的渗流通道，改善了储层的储集性能(图2e)，也有一部分孔隙被碳酸盐岩、硅质等充填(图2f)，使储层物性变差。

3.4 大型走滑断裂带改造控制优质储层的有效性

大型走滑断裂带的长期活动有利于深部火山岩储层裂缝和溶蚀作用的发生，对储层物性具有改善作用。德惠断陷农安万金塔走滑断裂带附近有4口气井(图3)。

D17井：2 229～2 231 m，储层岩性为英安岩，溶蚀孔不发育，裂缝发育。井点位于构造高点，地层水不活跃导致储层溶蚀孔不发育；井点位于断裂带附近，断层的长期活动对储层裂隙发育有促进作用。试气为5.000 0×104m3/d。

D16井：2 150～2 328 m，储层岩性为凝灰岩，溶蚀孔发育，微裂隙不发育。井点距断裂带930 m，断裂带附近地层水活跃导致储层溶蚀孔发育；井点与断裂带之间发育层间断层，使走滑应力提前释放，导致井点储层裂缝不发育。试气为0.140 0×104m3/d。

D11井：2 136～2 530 m，储层岩性为安山质玄武岩和长石砂岩，溶蚀孔较发育，微裂隙不发育。井点距断裂带1 715～1 285 m，断裂带附近地层水活跃导致储层溶蚀孔较发育；井点与断裂带之间发育层间断层，使走滑应力提前释放，导致井点火山岩储层裂缝不发育。试气为0.135 0×104m3/d，水为4.8 t/d。

D18井：3 027～3 103 m，储层岩性为流纹质凝灰岩，溶蚀孔较发育，微裂隙不发育。井点距断裂带2 875 m，井点距断裂带稍远，地层水不活跃导致储层溶蚀孔不发育，走滑应力减弱导致井点储层裂缝不发育。试气为0.098 5×104m3/d，水为9.1 t/d。

对比分析结果表明：储层距断裂带由远到近，裂缝和溶蚀发育程度由低变高。断裂带附近地层水活跃使储层被溶蚀的可能性大，导致次生溶蚀孔发育，改善储层物性；断层的长期活动对储层裂隙发育有促进作用，储层距断裂带由远到近，裂缝发育程度由低变高。

图3 德惠断陷大型走滑断裂带对储层影响对比

3.5 成岩及表生作用决定优质储层的发育程度

松辽盆地南部深层火山岩成岩作用主要有压实、胶结、交代、溶蚀和重结晶作用。火山岩成岩作用方式与储层物性密切相关。成岩表生作用主要表现为挥发分逸散、冷凝收缩、溶蚀溶解、碎裂作用、风化淋滤作用等后期改造作用。

溶蚀作用在长岭地区是一种常见的成岩作用，可见晶屑内溶蚀、基质溶蚀，主要发生在晶屑凝灰岩、火山角砾岩和凝灰熔岩。溶蚀作用是形成次生孔隙最重要的成岩作用。溶蚀作用可将气孔溶蚀扩大，并将基质溶蚀形成连片的孔隙。溶蚀作用形成的次生孔隙有利于储层作为油气的储集空间。

在长岭地区还可见球粒流纹岩发生晶体重新结晶现象，气孔随流纹构造发育，气孔均被硅质充填，蚀变强烈，具有硅化、碳酸盐岩化、绿泥石化。挥发分逸出主要见于熔岩层顶部，气孔拉长方向为岩流流动方向，流纹岩岩心可见流纹状气孔，挥发分逸出作用主要产生原生孔隙，是重要的油气储集空间。冷凝收缩作用发生在早成岩阶段，火山熔岩冷凝固结时可产生冷凝收缩缝，冷凝收缩缝可增加储集空间，提高储集性能。风化淋滤作用是成岩表生作用一种重要类型，对储层物性具有重要改善作用。

4 结论

(1) 不同火山岩岩性组合方式的物性不同，按储层物性好坏，依次为火山碎屑岩与沉积岩互层、火山熔岩与沉积岩互层、多期大套火山熔岩叠置。爆发相储集空间类型以溶蚀孔和裂缝为主，为优质储层分布相带，其次为溢流相上部和中部储层。不同储集空间类型储层的储集能力相差较大，流纹岩、角砾熔岩、熔结凝灰岩中的原生气孔，储层物性最好，其次为基质内溶孔等次生孔隙，被碳酸盐岩、硅质等充填孔隙和裂缝的储层物性最差。

(2) 大型走滑断裂带的长期活动有利于深部火山岩储层裂缝和溶蚀作用的发生，对储层物性具有改善作用，大型走滑断裂带附近为火山岩优质储层最有利区带。后期成岩及表生作用对储层也有一定的控制作用，压实作用、火山热液胶结产生的充填作用使储集空间变小，而溶蚀作用、挥发分逸出、风化淋滤作用使储层物性变好。

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