风化店火山岩岩相,储集性与油气的关系

风化店火山岩岩相,储集性与油气的关系 风化店火山岩岩相,储集性与油气的关系 石油 ACTAPETROLElSINICA第l7卷第1期 风化店火山岩岩相,储集性 与油气的关系 登兰曲志浩孙卫 t西北学) 提要 石发展 (地矿部第三石油普查太队 切相关,油气?要分布在火山瀑发相和托山溢流帽带 … ]前言Pclg,/3f乞 风化店火山岩油藏是我国几个为数不多的陆相火山岩油藏之一.对其成因认识殊异,未趋 统一有人称做安山岩,租安岩和粗面岩o;另一些人叫作次安山岩和次英安岩0.本文首次提 出r与前人不同的观点.并讨论了岩体储集孔隙类型,火山岩相各相带的特征及其与油气的关 系 2地质概况 风化店中生界火山岩油藏处于黄骅坳陷孔店南部孔西断裂构造带上燕山期,由于西太平 洋板块的俯冲.郯庐断裂带两侧地块受到挤压应力和左旋剪切力,使得孔西构造带拱张破裂. 岩浆喷出地,形成该火山岩建造.该火山岩体平面上呈近南北向展布,南北长约Skin,东西 宽约1.5,4kin.现已探明含油面积约4kin:.岩体位于中生界顶部,其Rb—sr等时线年龄及 Sm一--Nd等时线年龄分别为123.78Ma和128.2Ma@,时代为白垩世其上覆地层为下第三系 孔店组,二者为不整合接触;下伏地层为侏罗系 风化店火山岩油藏具备良好的形成条件火山岩体西临沧东生油凹陷,东接常庄生油凹 陷.下第三系孔店组孔三段和孔二段厚约500~700m的泥质岩是良好的生油层和封盖层,在 罗静.虫.1982年毕业于西北大学地质系珧土要从事岩石学教学及石油地质学研究工作.副教授通讯处:西安市 酉JE太学地质系邮政编码:7lo(169 O张择华一粤闻油田中生界止山岩油藏地质特仨.太港油田地质勘探开发研究集.1988 0强亚范一凰亿店中生界火【l疃溢相与敬止山岩相油气储集初步撬讨.大港油田地质勘探开发研究报告集.1989 oKh—sr,SmNd年龄由高知云老师提供t数据由甲国科学院地质研究所测试 J l 第1期风化店火山岩岩相,储集性与油气的关系 该火山岩体形成之后,直到上覆第三系沉积前,火山岩体遭受了长期的风化剥蚀,从而形成火 山岩古地貌潜山.在新生代以来的构造运动作用下,火山岩发育了NE向(断距大,延伸远)和 NW向(规模较小)两组断层.整个火山岩体被两条较大的NE向断层(孔西断层和枣1537断 层)切割成北,中,南三个自然区块.每一区块在顶部及侧向上与孔三段或孔二段泥岩相接,具 备良好的遮挡或封盖条件.火山岩体的边界断层(风化店断层,枣1507断层)和其内 的断层对 油气运移起着通道作用.据前人研究o,上第三系馆陶组沉积前是油气生成,运移, 聚集的主要 时期,其后,构造趋于稳定,对该火山岩油藏的保存十分有利. 3火山喷出岩的确定依据 该区火山岩属于钙碱硅酸性火山喷出岩,其主要证据如下: (1)岩体呈层状,其间夹火山碎屑岩和沉积岩.大部分井的同层火山熔岩及其间的 火山碎 屑岩或沉积岩在区域范围内可以追踪对比(图1). :P ? t :0: i藁!一:一?:夕I批 7: 蒜\\::薹 :t: 零 巡;/一. 疆: 复 _ 叠:斟 _ , ? : 墨: 灸: j: i 一』; l二一,,n 一 一 ?灰蜃艟岩蠢囊葡 I三=.1: 图^山焙崔^山^I'岩 幂卜?卜 .|| : 糟矗崔重I :I1 j; , r一 ; 0.: ,0 石,?一 : ,,f :一 : 0? 0ii ,,,t,,' , ' ,, ,一,' f \:,,' \..1O \墨:'弋,,?倒赢,l,.. 一 l 丧?t带糟疆井t 图1风化店火山岩柱状剖面对比图 Fig.1Thecorrelationdiagram0fcolumnarsection0fvolcanicrocks fromFenghuadianarea o张亚范,风化店中生界火山喷溢相与扶火山岩相油气储集初步撵讨,大港油田地质勘探开发研究报告集,1989. I 石油第17卷 (2)许多钻孔的岩心上.可见到其流动方向与岩心柱体垂直的流纹构造(图版I一1) (3)部分钻孔在熔岩层内含火山角砾岩夹层,它是火山爆发时把已凝固的熔岩炸碎,又被 熔浆胶结的产物,一般形成于火山喷发的早期,属于强烈爆发期产物. (4)气孔构造发育,特别是熔岩层顶部尤甚气孔含量一般5,15,最高达2o.如 F井,在2941~2943m和2950~2952m处,气孔含量高达15,20,使岩石呈现蜂窝状 外貌(图版I一2) (j)在F井的火山碎屑熔岩中见有以角砾形式存在的火山弹,气孔十分发育,含量 15,20,呈拉长状平行岩柱排列(图版I一3) (6)岩石中的矿物成分及其特点表现出酸性喷出岩所具有的矿物特征.黑云母斑晶普遍 具暗化边结构,有些甚至全部暗化,仅保留了黑云母的假象.石英及长石斑晶由于熔蚀而呈浑 囤状或港湾状,并且大部分具碎裂裂纹(图版I一4).岩石中出现高温,低压,淬火条件下的特征 矿物透长石斑晶及微晶. (7)岩体边缘可见到凝灰质熔岩或沉凝灰岩夹于沉积岩中.如zm,z,z.,及zz等井. (8)岩体具有相对高的氧化度,FeO./(FeO.+FeO)比值27.53,72.26,平均 53.50,暗示岩石是在相对开放的氧化条件下形成的. 4火山岩的岩石化学特征] 本区28块岩心的岩石化学全分析结果表明,该区火山岩的$iO含量在66.78, 72.51之间(除两个样品分别为56.14和64.87),平均69.07按酸度划分岩浆岩大类 的标准【,应属于酸性岩类. . 圉2SiOi,NaO—K0圉(据邱家骧,1982) Fig.2DiagramofSiO:一N2O+K20 在SiO2一KO+Na.O图上投影,其投 影点除两个样品分别落在粗安岩和石英粗 面岩区域外,其余所有样品集中在四个区 域(图2):碱流岩,英安流纹岩,流纹岩和 流纹英安岩区域内. 在划分火山岩岩石系列的硅一碱图 上,绝大部分投影点密集地落在亚碱性系 列区域内且靠近界线附近,只有一个点位 于碱性区域,两个点位于碱性系列一侧界 线上(图3).表明岩石主要为亚碱性火山 岩. 在亚碱性系列中,对于中酸性火山岩, 可利用AFM图对岩石进一步划分,属于 亚碱性系列的所有样品点均落在钙碱性系 列区域内(图4). 因此,风化店火山岩主要是钙碱性酸性峡山喷出岩,只有少量碱性中性和碱性中酸性火山 喷出岩. 第1期风化店火山岩岩相,储集性与油气的关系 斟3ALK—SL02图(T.N.1rvine,1971) F.3DagTam0{ALK—SiO2 A一碱性系列{s一亚碱性系列 5储集孔隙类型及其含油性 图4AFM图(T.N.1rvine事) Fig.4Diagramo{AFM T一拉斑玄武岩系列}c一钙碱性系列 F=0.9Fe203十FeO|M=MgofA=Njo+K2o 据岩心,岩石薄片及铸体薄片的观察研究,考虑到该区火山岩的形成和演化,将本区火山 岩的储集孔隙分为原生孔隙和次生孔隙两太类.这两类孔隙形成于四个阶段.第一阶段为原 生储集孔隙形成阶段,火山物质喷出地表形成气孔,冷凝收缩缝和火山角砾问孔等;第二阶段 为火山岩体遭受风化剥蚀阶段,由于表生成岩作用,物理风化和大气水的淋滤溶蚀,产生大量 溶蚀孔,洞和缝}第三阶段是火山岩体遭受构造断裂阶段,构造应力作用的结果,使火山岩体发 育了较大规模的断层,与断层相伴生的是大量构造裂缝,后者成为火山岩的主要渗流通道和部 分储集空间;第四阶段为上覆孔三段和孔二段生油岩有机质成熟阶段,太量有机酸性水沿断层 或裂缝渗流到火山岩体中,发生深部溶蚀作用,产生溶蚀孔(洞)和溶蚀缝. 5.1原生孔辣 (1)气孔是熔浆喷出地表时,压力降低,所含挥发成分逃逸后留下的孔洞.气孔多里椭 圆状和拉长的串珠状.孔径0.05,4mm,大多为1,3ram.气孔彼此孤立出现时,部分气孔被 次生矿物方解石,石英和绿泥石充填或半充填,这种气孔往往成为"死孔隙",不含油.但当气孔 被次生裂缝或冷凝收缩缝连通时,其中太部分往往含原油(图版I一2及I一5).风化店火山岩 储集体的冷凝收缩缝和次生裂缝发育,这是气孔成为有效储集空间的重要原因. (2)火山角砾间孔这种孔隙主要分布于火山爆发相带,是火山角砾相互支撑形成的孔 隙. (3)冷凝收缩孔是熔浆喷出地表,在冷凝过程中发生体积收缩形成的孔或缝.这种孔无 一 定方向,形状常常不规则,与岩石中其它裂缝相互交切,起连通气孔及其它储集空间的作用, 当它们与气孔连通时,其中有浸染状或半充填状原油. (4)晶问及晶内孔是矿物在结晶过程中形成的孔.主要见于岩石斑晶内及基质檄晶之 石油第17卷 问.基质微晶问的孔隙更为常见这些微晶间的孔隙规模很小.一般10,15m,但大部分孔隙 均含油(图版I一6). 5.2次生孔隙 (1)溶蚀孔(洞)是火山岩受后期热液蚀变或大气淡水淋滤溶蚀形成的孔(洞).这类孔 的特点是形态,大小不一,孔隙规模较大.岩心上可见直径l~4cm的溶蚀孔(洞).镜下这类孔 隙主要见于斑晶中,特别是长石斑晶,当溶蚀作用强烈时,长石斑晶被溶蚀成蜂窝状(图版I一 7),甚至被全部溶蚀,形成铸模孔.镜下部分斑晶溶蚀孔中可见原油呈半充填状或浸染状,特别 是当有次生微裂缝将气孔与溶蚀孔连通时,含油性更好. (2)构造裂缝呈多组系广泛分布于火山岩中.构造裂隙延伸远,切割较深,特别是缝宽 0.1,0.5mm的裂缝往往将气孔,溶蚀孔等储集空间连通,是重要的渗流通道,本身也能储一 定量的油,但规模较小(图版I一8). (3)风化裂缝常与溶蚀孔(缝)和构造裂缝交错相连,将岩石切割成大小不同的碎块.这 类缝隙往往充填或半充填紫红色铁泥质物,其储集意义不大,但是,风化裂缝为后期构造缝或 深埋热液溶蚀创造了有利条件. 总之,风化店火山岩的储集空间主要是原生气孔,其次是溶蚀孔.气孔及溶蚀孔的大部分 均含油.这两类孔隙占储集空间的6O,70.构造裂隙和风化裂隙主要起连通气孔,溶蚀孔 及其它储集空间的作用,在油气运移过程中主要起输导管作用,本身也可成为储油空间,但储 油规模较小. 6火山岩相带划分与油气之关系 根据火山活动特点,火山岩的产出形态,岩石类型及其分布规律脚,将风化店火山岩划分 为三个岩相带:火山爆发相,火山溢流相和火山沉积相(图5). 6.1火山爆发相 本区火山活动以多期强烈爆发与相对宁静期交替为特征.在岩石类型上以爆发期形成的 火山碎屑岩和宁静期形成的溢流相熔岩共存.只是两者的比例不同而已.用爆发指数E来确 定火山爆发的强度: E=H×100/(H+H1) 式中H——火山碎屑岩的厚度;H——熔岩的厚度. 爆发指数E越大,反映火山爆发强度趟大,并可能为火山喷发中心.若E>0.5则属于爆 发相,E<0.5时划为溢流相口].经计算(表1),北区块z,Z,z及F井所在的范围为爆 发相,火山喷发中心即位于此爆发相内.但由于北区大部分钻井未钻穿火山岩,因而爆发指数 不十分精确,爆发中心即火山口的确切位置不详 南区爆发相的范围为Zz和z.等井所在区域.由于大部分已钻穿火山岩,只有少 部分井未穿,计算的爆发指数比较可靠.喷发中心位于z一z.之间. 该相带由于在火山岩中?fi,区,爆发时的冲力将顶板及围岩破碎形成大量裂缝裂纹,同时形 第1期风化店失山岩岩相,储集性与油气的关系 成火山角砾岩及火山喷发宁静期的火山熔 岩,火山角砾间孔及气孔等原生孔隙发育. 另外,南北两个火山爆发相所处的位置正 是该区古侵蚀高地[,位于该古侵蚀高地 的火山岩,遭受了较长时间和较强烈的风 化淋滤作用,因此溶蚀孔(洞)和溶蚀裂缝 发育.是最有利的储集地段.采油结果也证 实如此,北部的Fz:井及紧邻该带西 南部的z等井,南部的z.井,z和 Zlsa2等井都是高产油流井(见图5). 6.2火山溢流相 该相带包括南区的部分地段.北区的 大部分地区及整个中区.岩性主要为钙碱 性酸性熔岩.该相带储集性在纵向上及横 向上都表现出某些差异. 由于喷发期气体在熔岩的上部聚集逃 逸.气孔在每期喷发岩体上部发育,而中, 下部不甚发育.据岩心观察,本区风化溶蚀 作用形成的表层充填堵塞带的充填物以泥 铁质为主,垂直渗流带的风化裂隙及次生 溶孔(缝)发育,水平潜流带由于火山岩的 可溶性及原始渗透性远不如碳酸盐而不甚 37 图5风化店中生界^山岩岩枇国 Fig.5Thediagramof[ithofaciesofvolcanic rocksinFenghuadiaoarea 发育.因此.风化裂缝及溶蚀孔缝主要发育于火山岩体上部;冷凝收缩缝发育于每期喷发岩体 的顶部且冷凝收缩缝切割深度小,在纵向上延伸不远全直径岩样渗透率与裂缝孔瞰率回归计 算表明,火山岩的水平渗透率与裂缝孔暾率相关性明显,其相关系数为0.72,垂直渗透率与裂 缝孔隙率相关性很小,其相关系数仅为0.16,这说明微裂缝在纵向上的延伸长度小,而在横 向上的延伸长度较大.以上种种原因,使得处于该带的多期火山岩的上部各类储集孔隙发育, 且孔隙的连通性好,成为良好的储集地段. 表1风化店火山岩的jI发指数计算结果 TablelTheeruptiveindexofthevolcanicrocksfromFenghuadlanarea 该相带在横向上不同地带的储集性也表现出一定差异.位于古侵蚀高地和古侵蚀斜坡(古 回一团四一图 石油第17卷 侵蚀高地和古侵蚀洼地的过渡带)上的火山岩.由于风化作用时间较长,且风化产物能被及时 搬运到侵蚀洼地中,因此,溶蚀孔(恫)和风化裂缝发育.此外,古侵蚀斜坡是该火山岩体的转折 地带,是构造应力集中部位,构造裂障十分发育,是良好的储集地带.勘探成果证实,初始产量 大于30t/d的中高产油井均分布在古侵蚀高地和古侵蚀斜坡22(见圊5)中部区为古侵蚀辞 地,以风化产物的充填堆积为主.且风化作用的时间较古侵蚀高地和古侵蚀斜坡短,次生孔隙 不发育.储集性较差. 6.3火山沉积相 位于喷发主体的边缘,主要分布于本区东部及西南部.该相带火山熔岩层薄,多为凝灰质 火山岩或沉积凝灰岩夹于正常沉积岩系中一方面由于火山蚺岩层薄,原生气孔等不发育.另 一 方面位于古侵蚀洼地带,次生溶蚀孔及风化裂缝不发育,储集性较差.是不利的储集地带. 参考文献 [1]邱家骧.林景仟岩石化学.北京:地质出版杜.1991. [2]罗静兰.商知云,曲志浩.风饨店中生界火山岩的虹属问覆岩石类型.西北大学,1994.24(5):441~448. _3邱家蕞.岩浆岩岩石学.北京:地质出版杜,1965.67~71,147~160. :4:曲志请等.风化店火山岩袖藏描述西安,西北大学出版社,1994- (奉文收到日期1993—12—11) (謦改藕收到日期1995—02—2a) (编辑孟伟铭) 圈版1(1,8)说明 1.流纹构造,流纹的方向与岩心柱垂直,z井2995m处. 1.Rhyoliticstructure.Thedirectionofrhyotaxitiest4reperpendiculartothedrill—stem,at2995minWell Z 2.气孔构造,绝大部分气孔被原油充填或半充填,F22_s井2957.73m处 2.Fumaroliesturcture.MostOfthe|umaroleswerefilledorhalf—filledbycrude,at2957./gininWell F22】5. 3.火山弹作为角砾被熔岩胶结,火山弹气孔发育并里拉长状,其拉长方向与岩心柱体平行,F"井 2942m处. 3.Bomba5akindotrubblewas~e~,entedbylava.Alargenumbero{fumarolesdevd~pedtheh omh andthedirectionoIenlongedtumarolesisparalleltOthedrill—stem,at2942minWellF215. 4.被熔蚀成挥圆粒状及港湾状的石英斑晶.其上有不规则裂纹,zs.井2916.5m处.9?3×10正交偏光= 4.Theroundandharhouredgesofquartzphenocrystonwhichmanyirregularcrackscanhesee n?at 2916.5minWellZ3.3×10orthoscope. 5.微裂缝(左上部)将气L连通,原油充填于微裂缝中及气孔的边缘,z?井2758m处,3.3X10单偏光. 5.Micro<racks(upperIe"part)connectedthefumarolesandcrudefilledinthecracksaswel lasthe edgesoftumaroles,at2758minWellZ1533×10monoscope. 6.基质微晶间的孔隙内见授染状或充填状原油,z.井2941m处,3.3X10单偏光 6.PorositiesamongmicrocrystaisoImatrixwhichwerefilledwithtingedcrudeorcrude,at2941inWell 第1期风化店火山岩岩相,储集性与油气的关系39 Z3.3×10monoscope? 7.正长石斑晶的溶蚀孔.z井2941处,3.3×4正交偏光. 7.Dioitionporosityoforthoclasephenocryst.at2941minWellZ3?3×4orthoscope? 8.微裂缝中的浸染状或半充填原油,z.井2941m姓.3.3×4单偏光 8.Mi~r0crackswerefilledorhalf— filledwithcrudeortingedcrude,at2941minWellZsc?3?3×4n1.n0_ scope THERELATIONSBETWEENLITHOFACIES,RESERVOIRLITHOLOGY ANDOILANDGASOFVOLCANICROCKSINFENGHUADIANAREA LuoJinglanQuZhihaoSunWei (^fUniversity) ShFazhan (ThThirdPetroDumSurveyTeam,MinistryofGeology口MinercdResources) Abstract, ThevolcanicrocksinFengfiuadianareaarecomposedmainlyofcale—alkalineacidicvol— canicroeks,containingasmallamountofalkalineintermediateorintermediate—acidicvol canics.Themaino1reservoirporositiesintherocksareprimarilyvesiclesandsecondarydis solutionopenings.Thestructuralandweatheringfissuresorcracksjustwerethecarrierfor transportingpetroleum.Thevoleaniescanbedividedintothreelithofacies:volcanicexplosive facies,effusivefaciesandvolcano— sedimentaryfacies.Thereserviorpropertiesarecloselyre latedwiththethreefacies.Oilismainlydistributedintheexplosiveandeffusivefacies. KeywordsMesozoiceravolcanicrocksrockcompositionreservoirlitho facies