方正偉

(中國石化勝利油田分公司，山東 東營 257000)

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富林、青東地區(qū)中生界火山巖儲層特征

方正偉

(中國石化勝利油田分公司，山東 東營 257000)

為了明確濟陽坳陷東部富林、青東地區(qū)中生界火山巖儲層特征，利用巖心、薄片及分析化驗資料對該區(qū)火山巖進行了研究。研究表明：該區(qū)主要發(fā)育玄武粗安巖、粗安巖、凝灰?guī)r及火山角礫巖4種火山巖儲層巖石類型，玄武粗安巖、粗安巖屬高鉀鈣堿性系列和鉀玄巖系列，具有殼幔混源的地球化學(xué)特征；該區(qū)古火山具有點式噴發(fā)的特點，形成的火山巖相以爆發(fā)相和溢流相為主，原生儲集空間主要為粒間孔和殘余氣孔，次生儲集空間主要為裂縫和基質(zhì)溶孔；受巖相、構(gòu)造活動、風(fēng)化及溶蝕作用、充填作用的控制，火山巖有利儲層平面上分布于裂縫發(fā)育帶與古火山口周緣疊加區(qū)域，垂向上發(fā)育在風(fēng)化淋濾帶與熔巖頂?shù)桌淠龓?nèi)。利用研究成果厘定了平面上有利勘探區(qū)帶，為研究區(qū)下一步油氣勘探部署奠定了基礎(chǔ)。

火山巖；巖性；巖相；儲集空間；富林、青東地區(qū)；濟陽坳陷

0 引 言

濟陽坳陷東部中生界火山巖較為發(fā)育，火山活動始于晚侏羅世，結(jié)束于晚白堊世[1-2]。40多年勘探歷程表明，濟陽坳陷中生界蘊藏著豐富的油氣資源[3]，近年來，在東部富林、青東地區(qū)以中生界為主探或兼探層系的探井中不斷發(fā)現(xiàn)新的火山巖油藏，帶動了整個濟陽東部中生界勘探，但同時還存在著較多問題，部分兼探井發(fā)現(xiàn)工業(yè)油流，而針對性鉆探未取得突破，主要原因為中生界火山巖巖石類型多樣、儲集空間組合復(fù)雜，且經(jīng)歷了長期構(gòu)造改造及成巖演化，導(dǎo)致有效儲層難以落實。因此，明確儲層特征及控制因素是研究區(qū)中生界火山巖勘探的關(guān)鍵地質(zhì)問題[4-5]。在借鑒國內(nèi)外學(xué)者在火山巖儲層研究中的思路和工作方法的基礎(chǔ)上，通過開展野外地質(zhì)考察、室內(nèi)巖心觀察、鏡下薄片鑒定和描述及關(guān)鍵采樣的地化分析，闡述了富林、青東地區(qū)火山巖巖石類型和分布，分析了儲集空間類型、特征和成因，探討了儲層發(fā)育控制因素。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)為富林洼陷與青東凹陷。富林洼陷是濟陽坳陷沾化凹陷東南角的一個小洼陷，北以墾利斷裂帶與孤南洼陷相隔，東以墾東斷裂帶與墾東青蛇子凸起相鄰，西南為向陳家莊凸起超覆的接觸關(guān)系。青東凹陷位于富林洼陷東南部，西北與墾東青坨子凸起為界，東南緊鄰濰北凸起，西南與東營凹陷青南洼陷相通[6]。從底至頂，中生界發(fā)育坊子組、三臺組、蒙陰組和西洼組。坊子組、三臺組、蒙陰組為河湖相沉積，以粗碎屑沉積為主。在西洼組沉積時期，受郯廬斷帶活動的影響，火山作用強烈，發(fā)育廣泛分布的火山巖。

2 火山巖特征

2.1 巖石學(xué)特征

富林、青東地區(qū)火山巖主要為凝灰?guī)r、火山角礫巖和安山巖，含少量玄武巖，但對21個樣品地球化學(xué)測試數(shù)據(jù)分析顯示，該區(qū)火山熔巖類型主要為玄武粗安巖和粗安巖，以粗安巖最為發(fā)育。玄武粗安巖和粗安巖，與凝灰?guī)r和火山角礫巖構(gòu)成了研究區(qū)中生界火山儲層4種主要類型(圖1)。

圖1 富林、青東地區(qū)中生界火山巖主要類型

(1) 玄武粗安巖類(圖1a)。顏色以灰色及灰白、灰綠色為主，具斑狀結(jié)構(gòu)和玻基斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶為斜長石、輝石、角閃石，微晶斜長石無平行排列現(xiàn)象。常見氣孔杏仁構(gòu)造和塊狀構(gòu)造。

(2) 粗安巖類(圖1b)。顏色以灰色、灰白和棕紅色為主。具斑狀結(jié)構(gòu)和?；郀罱Y(jié)構(gòu)，斑晶為斜長石、輝石、角閃石，斜長石平行或半平行排列。富林地區(qū)暗色礦物斑晶角閃石含量高于輝石，青東地區(qū)輝石斑晶含量近于角閃石。棕紅色粗安巖氣口較為發(fā)育，氣孔內(nèi)常充填方解石；灰色、灰白色粗安巖氣孔發(fā)育程度差。

(3) 火山角礫巖(圖1c)。顏色以灰色、灰白色為主。礦物成分主要為斜長石、輝石、角閃石、黑云母等，具火山角礫結(jié)構(gòu)，組分主要為粗安巖巖屑，少量玄武粗安巖巖屑。角礫、凝灰質(zhì)大小混雜，邊緣棱角明顯，表面黏土化強烈。

(4) 凝灰?guī)r(圖1d)。顏色以灰色、灰白色、棕紅色為主。礦物成分主要為斜長石、輝石、黑云母、玻璃質(zhì)等，具凝灰結(jié)構(gòu)，碎屑成分主要為長石晶屑、粗安巖巖屑、玻屑，碎屑黏土化強烈。

2.2 地球化學(xué)特征

前人利用露頭巖樣地球化學(xué)分析資料，在魯西中生界富鉀火山巖特征的研究方面取得了顯著成果[7-10]，而對坳陷區(qū)中生界火山巖地球化學(xué)特征的研究幾乎空白。井孔巖樣地球化學(xué)分析資料顯示，研究區(qū)中生界火山巖化學(xué)成分上富堿、富鉀、貧鈦，鋁含量高但變化范圍大，屬高鉀鈣堿性系列和鉀玄巖系列，與魯西露頭區(qū)富鉀火山巖特征一致，其形成具有共同的構(gòu)造背景，受郯廬斷裂帶及地幔俯沖影響，深部巖漿及地殼部分熔融體在上升過程中遭受一定的混染作用，噴出地表形成了具殼?；煸吹牡厍蚧瘜W(xué)特征。

2.3 巖相特征

研究區(qū)古火山具有點式噴發(fā)特點，形成的火山巖相以爆發(fā)相和溢流相為主。爆發(fā)相中空落亞相最為發(fā)育，凝灰?guī)r及火山角礫巖的分布面積占研究區(qū)面積的1/2～2/3，凝灰?guī)r及火山角礫巖廣泛分布的特征說明間歇式的火山爆發(fā)主導(dǎo)了古火山的噴發(fā)，爆發(fā)后的溢流主要為粗質(zhì)熔巖流。垂向上，火山巖呈旋回式發(fā)育，每一旋回以正常碎屑沉積開始，向上依次漸變?yōu)榛鹕匠练e相、爆發(fā)相、溢流相。平面上，火山巖相帶受斷裂發(fā)育程度的控制，斷裂發(fā)育區(qū)帶溢流相發(fā)育范圍相對較廣(圖2)。

圖2 青東地區(qū)平面巖相分布示意圖

3 儲集空間類型及特征

巖石普通、鑄體薄片分析認為，研究區(qū)儲層主要有原生儲集空間和次生儲集空間兩大類(圖3)。

原生儲集空間主要有粒間孔、殘余氣孔、角礫內(nèi)氣孔和原生收縮縫(圖3a—d)。粒間孔是火山碎屑巖顆粒之間經(jīng)過壓實固結(jié)成巖所形成的殘留孔隙。殘余氣孔發(fā)育于熔巖中，氣孔多呈橢圓狀、拉長狀和不規(guī)則狀，部分貫通呈串珠狀，多數(shù)為孤立狀，內(nèi)充填杏仁體，未充填完全。角礫內(nèi)氣孔是火山角礫噴出地表迅速冷凝保留的原生氣孔，見于火山角礫巖。原生收縮縫是巖漿冷凝結(jié)晶過程中形成的張裂縫，包括火山通道熔巖流的柱狀節(jié)理縫、地表熔巖流表層及底部收縮縫及熔巖流之間的層間縫，收縮縫有利于增加原始孔隙的連通性。原生儲集空間以粒間孔和殘余氣孔為主。

次生儲集空間有次生溶孔和次生裂縫(圖3e—i)。次生溶孔包括斑晶溶孔、基質(zhì)溶孔和角礫溶孔。研究區(qū)火山巖堿質(zhì)含量高，易于溶蝕，堿性長石及基質(zhì)被沿裂縫及礦物解理縫進入的流體強烈溶蝕，產(chǎn)生有效的儲集空間。次生裂縫主要有高角度縫、網(wǎng)狀縫和微裂縫。高角度縫縫寬為1～2 cm，長度多為10～20 cm，部分被亮晶方解石充填。網(wǎng)狀縫縫寬約為0.05～2.00 mm，長度不均一，部分被后期方解石充填，裂縫連通性局部較好。微裂縫縫寬為0.01～0.10 mm，長度多為1～5 mm，在部分巖石中有沿氣孔拉長方向發(fā)育的趨勢，在凝灰?guī)r及火山角礫巖中延伸長度較大，單條裂縫縫寬較窄，部分未被充填，局部連通性較好。次生儲集空間以裂縫和基質(zhì)溶孔為主。

圖3 富林、青東地區(qū)火山巖儲集空間類型圖版

4 儲層發(fā)育控制因素

4.1 巖相

火山巖儲層受巖性巖相的基礎(chǔ)控制作用[11]，不同巖相，發(fā)育不同的原生儲集空間。研究區(qū)原生儲集空間最發(fā)育的巖相為溢流相上部亞相(氣孔發(fā)育，孔隙度最大為23.0%，最小為6.7%，平均為13.0%；滲透率最大為12.100×10-3μm2，最小為0.018×10-3μm2，平均為0.490×10-3μm2)和爆發(fā)相空落亞相(原生粒間孔發(fā)育，孔隙度最大為24.90%，最小為1.30%，平均為9.95%；滲透率最大為11.90×10-3μm2，最小為0.14×10-3μm2，平均為5.08×10-3μm2)。其他火山巖相原生儲集空間不發(fā)育。溢流相上部亞相儲集物性最好，下部亞相次之，中部亞相基本無原生儲集能力。爆發(fā)相空落亞相物性最好，熱基浪亞相次之，熱碎屑流亞相最差。整體上，爆發(fā)相火山巖儲集物性優(yōu)于溢流相。

4.2 構(gòu)造活動

統(tǒng)計資料顯示，已發(fā)現(xiàn)工業(yè)油流井多分布在距離主斷層0.5 km范圍內(nèi)，說明構(gòu)造活動是改造儲層、輸導(dǎo)油氣的關(guān)鍵地質(zhì)要素。中生界地層時代老，經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動：①將火山巖抬升至地表，產(chǎn)生多期次風(fēng)化淋濾帶；②在構(gòu)造活動中，產(chǎn)生了大量的構(gòu)造裂縫，不僅成為火山巖主要的儲集空間類型，同時也是深部酸性流體和油氣輸導(dǎo)的主要通道，從而成為火山巖成儲、成藏的重要因素；③研究區(qū)火山機構(gòu)總體上沿斷裂分布，火山口—近火山口部位受構(gòu)造活動影響最大，形成的構(gòu)造裂縫也最為發(fā)育[12-14]。

4.3 風(fēng)化及溶蝕作用

火山巖在暴露地表的過程中，在地表水、大氣和溫差等因素的作用下近一步遭受破壞形成風(fēng)化裂縫網(wǎng)絡(luò)。在露頭區(qū)明顯可見粗安巖等遭受風(fēng)化產(chǎn)生破碎帶。盡管垂向的宏觀裂縫在后期會被被風(fēng)化產(chǎn)物和沉積碎屑所充填，從而難以保存下來，而近水平方向上的風(fēng)化裂隙可改善孔隙之間的連通性。對比野外及覆蓋區(qū)不整合剖面，發(fā)現(xiàn)暴露火山巖的緩斜坡部位由于能保持水分而易于風(fēng)化，是形成風(fēng)化殼的主要部位，能形成較好的儲蓋組合條件。

另外，研究區(qū)堿性火山巖含有較多的堿金屬離子，相對于鈣堿性巖而言，在酸性環(huán)境下堿性長石極易發(fā)生溶蝕，改善儲集性能；由于溶解作用程度的差異，沿裂縫延伸方向縫寬大小不一，常具有不規(guī)則溶蝕邊緣。

4.4 充填作用

研究區(qū)薄片下火山巖可分辨出2期主要的充填，一期為綠泥石充填，一期為方解石充填，局部可見多期充填現(xiàn)象。利用熒光薄片觀察到部分充填脈仍然具有較強熒光顯示，說明盡管在巖心和顯微鏡下觀察到已完全充填，但仍然殘留有油氣可滲流通道，相比致密的基質(zhì)仍然是較好的滲流通道和儲集空間。

5 有利勘探區(qū)帶分布

綜合巖相、構(gòu)造活動、風(fēng)化及溶蝕作用與充填作用等儲層發(fā)育控制因素分析結(jié)果，在平面上厘定了有利儲層發(fā)育區(qū)及勘探區(qū)帶(圖4)。在富林洼陷，有利儲層主要分布于北部墾利斷裂帶中部斷階帶和南部富古4—富7塹中壘帶。北部墾利斷裂帶中部斷階帶發(fā)育凝灰?guī)r及自碎粗安巖，在原生儲集空間較為發(fā)育的基礎(chǔ)上疊加了溶蝕孔隙及構(gòu)造裂縫，形成了較好儲層；富29自碎粗安巖油層及墾93凝灰?guī)r油層均證實該帶儲層發(fā)育，富含油氣，是今后的勘探重點。南部富古4—富7塹中壘帶發(fā)育粗安巖和少量煌斑巖，原生儲集孔較差，但受巖漿侵入及斷裂影響，形成網(wǎng)狀連通裂縫，鉆井均見到良好油氣顯示，是下一步值得重視的勘探目標區(qū)。在青東凹陷，有利儲層主要分布于北部斷裂帶，該區(qū)發(fā)育凝灰?guī)r，處于火山通道附近，受斷裂疊加的影響，原始及次生孔隙均較發(fā)育，早期形成的凝灰?guī)r具有一定的原生儲集空間，后期斷裂抬升遭受強烈風(fēng)化溶蝕，埋藏階段孔縫空間具有一定程度充填，但仍保留了足以形成工業(yè)油流的儲集空間；目前，該帶內(nèi)青東25井已發(fā)現(xiàn)工業(yè)油流，為典型的凝灰?guī)r風(fēng)化殼縫洞型儲層，證實該帶具有良好的勘探前景。在下一步勘探部署中，應(yīng)加強垂向上風(fēng)化淋濾帶與熔巖頂?shù)桌淠龓У慕馄?，并結(jié)合其他控藏因素分析，最終落實鉆探靶點。

圖4 富林、青東地區(qū)火山巖有利勘探區(qū)帶分布

6 結(jié) 論

(1) 研究區(qū)火山巖類型為玄武粗安巖、粗安巖、凝灰?guī)r和火山角礫巖等4種，與魯西露頭區(qū)富鉀火山巖特征一致，其形成具有共同的構(gòu)造背景，具殼?；煸吹牡厍蚧瘜W(xué)特征?；鹕綆r相以爆發(fā)相和溢流相為主，垂向上，火山巖呈旋回式發(fā)育；平面上，火山巖相帶受斷裂發(fā)育程度的控制。

(2) 研究區(qū)火山巖原生儲集空間以粒間孔和殘余氣孔為主，次生儲集空間以裂縫和基質(zhì)溶孔為主?；鹕剿樾紟r以粒間孔和高角度縫為主要儲集空間組合，熔巖以氣孔和次生裂縫為主要儲集空間組合。

(3) 研究區(qū)火山巖儲層受巖性巖相的基礎(chǔ)控制作用，但后期受構(gòu)造、風(fēng)化溶蝕作用及充填作用的影響較大，構(gòu)造活動為關(guān)鍵影響因素。在構(gòu)造發(fā)育帶與古火山口疊加的區(qū)域，是平面上火山巖勘探的重點區(qū)帶，區(qū)帶內(nèi)垂向上風(fēng)化淋濾帶與熔巖頂?shù)桌淠龓怯欣麅拥陌l(fā)育部位。平面上，富林洼陷北部墾利斷裂帶中部斷階帶、富林洼陷南部富古4—富7塹中壘帶和青東凹陷北部斷裂帶是有利儲層分布區(qū)帶。

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編輯 林樹龍

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.01.010

20150917；改回日期：20151124

國家科技重大專項“渤海灣盆地精細勘探關(guān)鍵技術(shù)”(2011ZX05006)和中國石油化工股份公司科研攻關(guān)項目“濟陽坳陷東部中生界油氣成藏規(guī)律與預(yù)測”(P13134)聯(lián)合資助

方正偉(1986-)，男，工程師，2008年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)資源勘查工程專業(yè)，2011年畢業(yè)于該校礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事油氣儲層綜合評價工作。

TE122.2

A

1006-6535(2016)01-0044-05