大杨树盆地南部坳陷火山岩储层特征及影响因素分析_毕殿辉.pdf

2020年第8期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-05-15修回日期 2020-05-18 作者简介 毕殿辉 （1981-） ， 女 （汉族） ， 黑龙江肇东人， 工程师， 现从事油气勘探技术与研究工作。 大杨树盆地南部坳陷火山岩储层特征及影响因素分析 毕殿辉* （大庆油田勘探开发研究院， 黑龙江 大庆 163712） 摘要 大杨树盆地是一个被火山岩覆盖的残留晚中生代盆地， 研究区火山岩岩石类型复杂多样， TAS图解可划分出9种岩性， 储层研究中归纳为5大类岩石类型。通过电镜扫描、 薄片分析等手段结 合岩芯观察， 对大杨树盆地南部坳陷火山岩储层特征进行研究， 并对其影响因素进行分析。该储层 主要包括火山熔岩和火山碎屑岩。火山岩储层储集空间主要包括原生气孔、 残余气孔、 粒间孔、 收缩 缝等原生孔隙和次生溶孔、 构造裂缝等次生孔隙， 储层以中低孔低渗 （特低渗） 储层为主， 储层非均 质性强， 其中火山角砾岩、 安山岩和玄武岩储层物性相对较好， 其次是凝灰岩和辉绿岩。火山岩岩性 岩相决定了储集空间分布， 构造运动对储层储渗条件的改善具有重要作用， 这些孔隙与裂缝配合构 成了有利油气聚集的储集层。 关键词 大杨树盆地； 火山岩； 储层特征； 影响因素 中图分类号 TE211 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202008-0075-04 1区域概况 大杨树盆地位于内蒙古自治区东部阿荣旗、 鄂伦春 自治旗及黑龙江省甘南县境内。在构造上位于大兴安 岭褶皱带东部， 与松辽盆地紧邻， 是一个被火山岩覆盖 的北北东向的狭长形中新生代断陷盆地[1]。盆地内一级 构造单元呈现北北东向的两坳夹一隆的格局， 即由南部 坳陷区、 中部隆起区和北部坳陷区构成 （图1） 。火山岩 广泛存在于大杨树盆地上晚侏罗世早白垩世地层中[2]， 主要为中基性和中酸性火山岩和部分侵入岩。 2火山岩储层特征 大杨树盆地发育多旋回的溢流相火山熔岩和爆发 相火山碎屑岩， 火山喷发间断明显， 具有大小规模不等 喷发期次多的特点。火山岩岩石类型复杂多样， 既有 火山熔岩、 火山碎屑岩， 又有侵入岩， 根据钻井的主量 元素数据分析， SiO2含量主要集中在45～63， 表明 样品多属于中基性岩类， 少量中酸性岩。 2.1岩石学特征 对收集整理的49个全岩分析和本次测试的52个 常量元素分析数据进行TAS图解投点 （图2） ， 结果显 示本区主要为中基性火山岩， 由于岩屑录井和测井划 分岩性还达不到化学分类的精度[3]， 仅能区分出玄武 岩、 玄武安山岩、 安山岩、 英安岩、 流纹岩为主要成分类 型的熔岩和火山角砾岩、 凝灰岩等火山碎屑岩及以辉 绿岩为主的侵入岩。本区玄武岩、 安山岩与火山角砾、 岩凝灰岩和辉绿岩构成5种主要储层岩石类型。 2.2储集空间类型 火山岩的孔隙类型与常规沉积岩储层类似[4]， 其 图1大杨树盆地构造单元划分图 75 ChaoXing 2020年第8期西部探矿工程 储集空间也是由孔、 缝和洞构成的多孔介质， 包括原 生孔隙和次生孔隙 （包括裂缝） 。在岩芯观察的基础 上， 结合岩石薄片和扫描电镜分析， 对大杨树盆地南 部坳陷9口井钻井火山岩样品进行了分析， 其原生孔 隙和次生孔隙都有发育， 原生孔隙主要包括原生气 孔、 杏仁孔、 晶粒间孔、 收缩缝等； 次生孔隙主要包括 溶孔、 溶蚀缝、 构造裂缝等。不同的岩性具有不同的 孔隙类型[3-5]（表1） 。 （1） 气孔 是喷溢出地表的岩浆， 由于压力降低， 其 中包裹的挥发份逸散后留在岩体内大小不同、 分布不 均的空洞[3-4]。原生气孔[图3a]在火山岩中常呈孤立 无序、 团块状分布， 连通性差， 若气孔在后期被方解石、 绿泥石等矿物部分充填， 即为残余气孔， 若气孔被完全 充填， 则成为杏仁体， 基本失去储集能力。孤立的气孔 类型 原生 储集 空间 次生 储集 空间 原生 气孔 残余 气孔 粒间 孔 收缩 缝 溶蚀孔洞、 缝 构造 裂缝 成因 成岩过程中气体膨胀溢出而成 次生矿物未完全充填气孔的情况 下所留的孔隙 碎屑颗粒间经成岩压实后形成孔 隙 岩浆冷凝、 结晶过程中所形成的收 缩微裂 地下水或流体溶蚀颗粒和基质 岩石受构造应力作用形成 特征 椭圆形、 伸长状， 大多为孤立状、 不连通 的独立孔 形态多为多边形或长型， 边缘多为棱角 状、 不规则 形态不规则， 因碎屑粒度和分选程度而 不同 形态不规则， 呈张开式， 面状裂开， 但少 错动 形状不规则， 孔径差异大， 具有不规则 溶蚀边缘 产状近直立或高角度， 边缘规则， 张性 裂缝， 延续性好 分布 多分布在岩流层顶底， 大小不一， 形状各异 玄武岩 火山角砾岩 凝灰岩、 火山角砾岩 熔岩中广泛发育， 中部居多， 顶底 部较少 沿裂缝、 自碎带以及构造高部位 发育 致密熔岩， 邻近断裂的火山岩体 中常见 表1大杨树盆地火山岩储集空间类型及特征 图2大杨树盆地火山岩TAS分类图解 被裂缝切穿[图3 （b） ]， 致使气孔间互相连通而成为有效 的储集空间。 （2） 溶蚀孔 火山岩成岩后， 裂缝及其连通的杏仁 孔中的可溶矿物在地下水或流体的溶蚀作用下所形成 的各类孔缝， 包括杏仁体溶孔、 基质溶孔、 砾间、 砾内溶 孔和溶蚀缝等[图3 （b） - （f） 、（j） ]。 （3） 冷凝收缩缝 是岩浆喷出地表， 迅速冷凝结晶 过程中发生体积收缩形成的裂缝。在厚层熔岩流中、 下部最为发育[图3 （h） ]， 这种裂缝宽度较小， 切割深度 也不大， 在横向上呈不规则状 （分叉、 合并） 延伸， 延伸 距离短。收缩缝有利于增加原生孔隙的连通性， 同时 也是后期溶解作用所需流体进入和次生矿物带出的主 要通道[3]。 （4） 构造裂缝 是火山岩中最主要的裂缝类型， 表 现为边缘规则、 产状近直立或高角度、 延续性好， 并具 有明显的方向[图3 （i） ]。本区火山岩在地质历史时期 经历了多期喷发和构造运动， 构造裂缝系统彼此切割， 构成了复杂的裂缝系统。由于钻井岩芯的局限性， 裂 缝在岩芯上常常呈现出直立和斜交等特点。 2.3储层的物性 区内火山岩储层储集性能普遍较差， 主要以中低 孔低渗 （或特低渗） 储层为主， 且非均质性强。 根据对研究区260余个火山岩储层物性实测数据 的统计表明 （图4） ， 大杨树盆地火山岩储层的孔隙度变 76 ChaoXing 2020年第8期西部探矿工程 化范围较大， 但90以上的样品孔隙度小于20， 平均 孔隙度为8.61； 渗透率主要集中在0.01～1mD之间。 从不同的岩性统计结果来看 （表2） ， 安山岩、 火山角砾 岩和玄武岩孔隙度平均值较高， 分别是10.65、 9.5 和9.97； 渗透率平均为1.92mD、 1.59mD和1.15mD； 其次为凝灰岩， 孔隙度平均为9.19， 渗透率为0.5mD； 钻井所取得的岩芯中辉绿岩较少， 且由于经过熔岩烘 烤大多呈疏松同心圆状， 较松散， 无法制作物性样品， 所以采样都是相对致密的岩石， 致使本次辉绿岩孔隙 度较低， 平均仅为5.73， 渗透率为0.29mD。如图5所 示， 本区火山岩孔渗相关系数仅为0.1105 （图5） ， 孔渗 相关性很差。因此， 南部坳陷火山岩储层以中低孔、 低 渗或特低渗储层为主， 储层非均质性强， 其中火山角砾 岩、 安山岩和玄武岩物性最好， 凝灰岩、 辉绿岩次之。 3火山岩储层发育影响因素探讨 3.1埋深对储层物性的影响 虽然一般认为火山岩储层受埋藏深度的影响不 大， 但从某些岩性可以看出孔隙度随深度增加而略微 图3大杨树盆地火山岩储层储集空间类型 图4大杨树盆地火山岩孔隙度渗透率频率分布图 77 ChaoXing 2020年第8期西部探矿工程 下降的趋势。如火山角砾岩的孔隙度在500～700m之 间的分布范围约在 9.1～18.6之间， 而在 1200～ 1300m之间的分布范围是1.7～10.1。孔隙度随着 埋深增大有一定的下降， 凝灰岩也有这样的趋势。通 过以上分析可知， 深度对火山岩储层总体的孔隙度影 响并不大， 但对某些岩性可能存在一定的影响。 3.2岩性、 岩相对储层的影响 火山岩在不同钻井中由于岩性相差很大， 孔隙度 和渗透率也相差很大。即使是同一种岩石， 在不同的 井中其孔隙度和渗透率也不完全一样。总体来说， 研 究区安山岩、 玄武岩和火山角砾岩具有比其他岩性更 好的孔、 渗参数。根据研究区主要不同岩类、 岩相的 200余个物性实验数据的统计表明， 火山岩储层物性受 火山岩相控制， 近火口爆发相、 火山通道相以及喷溢相 物性较好， 根据杨参1井、 杨D5井揭示， 火山通道相与 爆发相和溢流相上部为火山岩储层发育有利岩相[6]。 3.3断裂构造对储层的影响 构造运动对储层储渗条件的改善具有重要作用， 尤 其对于火山岩这类非常规储层。由于构造运动使得致 密火山中产生大量的构造裂缝， 这些构造裂缝的存在有 利于形成火山岩有效储层。研究区火山岩体受不同期 次构造运动和频繁火山活动的影响， 遭受强烈的破坏作 用， 形成了众多的微断裂和裂缝， 有效提高了气孔、 孔隙 间的连通程度， 从而使岩石的储集性能得到改善。 4结论 （1） 大杨树盆地南部坳陷火山岩储层岩石类型复 杂， 主量元素显示火山岩包括9种成分类型； 可归纳玄 武岩、 安山岩、 火山角砾岩、 凝灰岩和辉绿岩5大类岩石 类型储层。 （2） 研究区火山岩储层主要包括熔岩和火山碎屑 岩。原生孔隙主要包括原生气孔、 杏仁孔、 晶粒间孔、 收缩缝等； 次生孔隙主要包括溶蚀孔、 构造裂缝等。 （3） 总体上储层储集性能普遍较差， 主要以中低孔 低渗 （或特低渗） 储层为主， 其中火山角砾岩、 安山岩和玄 武岩物性最好， 其次是凝灰岩， 辉绿岩储层物性最差。 （4） 深度对火山岩储层总体的孔隙度影响并不大， 但对火山角砾岩和凝灰岩等岩性可能存在一定的影 响； 火山通道相与爆发相和溢流相上部为火山岩储层 发育有利岩相； 构造运动对火山岩储层储渗条件的改 善具有重要作用。 参考文献 [1]吴河勇， 王世辉， 杨建国， 等.大庆外围盆地勘探潜力[J].石油 地质， 2004 （4） 28-30. [2]黄伟.大杨树盆地南部坳陷油气成藏条件研究[D].大庆石油 学院， 2007. [3]黄玉龙， 王璞珺， 舒萍， 张彦玲.松辽盆地营城组中基性火山 岩储层特征及成储机理[J].岩石学报， 2010， 26 （1） 82-91. [4]刘俊清， 聂保锋， 于炳松， 张松.火山岩储层特征及影响因素 分析以新疆三塘湖盆地牛东区块为例[J].大庆石油地 质与开发， 2011， 30 （1） 25-31. [5]姚卫江， 范存辉， 党玉芳， 等.准噶尔盆地西北缘中拐凸起石 炭系火山岩储层特征及主控因素[J].石油天然气学报 （江汉 石油学院） ， 2011， 33 （9） 32-36. [6]黄伟.大杨树盆地南部坳陷九峰山组火山岩相地震响应及 分布特征[J].内蒙古石油化工， 2009 （15） 128-129. 岩石 名称 玄武岩 安山岩 凝灰岩 辉绿岩 火山角砾岩 孔隙度 （） 最大 30.3 19.9 26.6 21.3 23.8 最小 0.2 0.2 0.3 1.7 1.7 平均 9.97 10.65 9.19 5.73 9.5 样品 个数 163 23 30 11 27 渗透率 （mD） 最大 19.2 13.5 3.44 1.41 12.3 最小 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02 平均 1.15 1.92 0.5 0.29 1.59 样品 个数 141 21 28 9 24 表2大杨树盆地火山岩储层物性一览表 图5大杨树盆地火山岩储层孔隙度渗透率关系图 78 ChaoXing