渤海湾盆地歧口凹陷中新生代火成岩储层特征

收稿日期:20111130;改回日期:20120108 基金项目:国家科技重大专项“北疆、松辽盆地南部火山岩储层成岩作用与有利储层分布预测”(2011ZX05001 － 002 － 008) 作者简介:郭永峰(1987 －) ，男，2009 年毕业于西北大学地质学专业，现为该校岩石学、矿物学、矿床学专业在读硕士研究生，主要从事火山岩油气藏研究 工作。 DOI:10. 3969 / j. issn. 1006 － 6535. 2012. 04. 009 渤海湾盆地歧口凹陷中新生代火成岩储层特征 郭永峰1，2，罗静兰1，刘化清3，李双文3，姚 军3 (1. 大陆动力学教育部重点实验室 西北大学，陕西 西安 710069; 2. 陕西省地勘局西安地质矿产勘查开发院，陕西 西安 710061; 3. 中油勘探开发研究院，甘肃 兰州 730020) 摘要:在岩心观察基础上，根据大量常规薄片与铸体薄片的鉴定与统计，通过孔隙度与渗透率 测定等手段，对歧口凹陷中新生代火成岩储层的岩石类型、储集空间类型、物性特征等进行了 详细研究，同时对火成岩储层发育的主控因素进行了阐述和分析。结果明:歧口凹陷中新生 代火成岩可分为 6 大类 20 余种火成岩岩石类型;其中，以安山岩和玄武岩类物性最好，其次为 辉绿岩和凝灰岩，英安岩最差;火成岩储层的形成与储集性能的改善主要与构造作用、风化淋 滤作用、溶蚀作用、蚀变作用有关。 关键词:储层特征;储集空间类型;火成岩;歧口凹陷;渤海湾盆地 中图分类号:TE122. 2 文献标识码:A 文章编号:1006 － 6535(2012)04 － 0033 － 04 引 言 歧口凹陷位于天津市以南、黄骅市以北、沧州 市以东直至渤海湾海域。构造上位于渤海湾盆地 黄骅坳陷的中北部［1］。歧口凹陷是黄骅坳陷中最 大、最深的凹陷，其石油资源量占黄骅坳陷资源量 的 62%，气资源量占 63%，海陆面积为 3 835 km2［2］。按照构造单元可分为歧南凹陷、歧北凹 陷、歧口主凹陷以及南大港潜山构造带和北大港潜 山构造带。区内中新生代岩浆活动强烈，火成岩呈 多层系产出、大范围分布［3］。从空间展布来看，火 成岩分布严格受构造断裂控制，在不同方向断裂的 交汇处或大断裂的分支处最为发育，这说明大断裂 是岩浆来源的通道［4］。目前看来，大多数火成岩 具有较好的储集能力，并多分布于有效生油范围的 二级构造带或斜坡带上，具有良好的供油及圈闭条 件，已成为勘探的重要对象之一［5］。 1 歧口凹陷火成岩岩石类型 1. 1 火山熔岩类 歧口凹陷新生界火山熔岩类以玄武岩占绝对 优势，少量安山岩。与新生界火山熔岩相比，中生 界火山熔岩的岩石类型较多，包括玄武岩、安山玄 武岩、安山岩、英安岩。 玄武岩具有块状构造或气孔 －杏仁构造，斑状 结构，斑晶主要为辉石，其次为橄榄石，辉石常发生 绿泥石化，橄榄石多发生伊丁石化，斜长石斑晶较 少见，基质具拉斑玄武结构。 安山岩多为灰红色、灰绿色或深灰色，块状构 造或气孔 －杏仁构造，斑状结构，可分为中基性辉 石安山岩和中性安山岩。辉石安山岩的斑晶主要 为斜长石与辉石，少量角闪石;安山岩的斑晶主要 为斜长石与角闪石，少量黑云母，两者的基质均具 交织结构或玻基交织结构。 英安岩为块状构造，具玻基斑状结构或无斑隐 晶质结构。斑晶以黑云母和斜长石斑晶为主，少量 角闪石与石英斑晶，基质多具霏细结构，局部可见 球粒结构。 1. 2 火山碎屑熔岩类 研究区少量火山角砾熔岩主要分布在新生界， 为玄武质火山角砾熔岩，其主要特征是气孔 －杏仁 34 特 种 油 气 藏 第 19 卷 玄武岩角砾被玄武质熔岩胶结。 1. 3 火山碎屑岩类 研究区火山碎屑岩主要分布于新生界，岩石类 型以火山凝灰岩为主，少量火山角砾岩。 火山角砾岩以新生界的玄武质火山角砾岩为 代表，其特征是玄武岩的角砾被凝灰质胶结，其分 布局限;火山凝灰岩类型主要为火山尘凝灰岩、少 量三屑凝灰岩与熔结玻屑凝灰岩。火山尘凝灰岩 呈浅灰色、灰白色、黄绿色，致密块状构造，具火山 尘凝灰结构，主要由火山尘组成，含少量(3% ～ 5%)陆源碎屑，火山尘已重结晶为伊利石、蒙脱石 等黏土矿物;三屑凝灰岩以玻屑和岩屑为主，可见 少量石英和长石晶屑;熔结玻屑凝灰岩具熔结凝灰 结构，主要由玻屑(40%)与火山尘组成，少量长石 晶屑与硅质岩岩屑，以玻屑呈明显的定向性为典型 特征。 1. 4 沉积火山碎屑岩类 沉积火山碎屑岩主要分布在歧口凹陷的新生界 地层中，岩石类型包括沉火山角砾岩和沉凝灰岩。 沉火山角砾岩具有沉火山角砾结构，粒径为 2 ～ 15 mm，火山碎屑 (60% ～ 80%)包括火山凝 灰岩 (30% ～ 45%)、安山岩与玄武岩 (5% ～ 10%) ，石英晶屑为 3% ～5%，长石晶屑为 2% ～ 3%;陆源碎屑 (20% ～ 40%)以石英为主 (12% ～ 15%) ，其次为长石 (5% ～ 7%) ，少量 粉砂质泥岩 (2% ～ 3%)、泥灰岩岩屑 (1% ～ 4%) ，石英岩与硅质岩岩屑为 2% ～ 3%。填隙物 为火山尘与泥质物。 沉凝灰岩具有沉凝灰结构，粒径为 0. 1 ～ 1. 2 mm，以凝灰岩、安山岩、玄武岩岩屑为主，少量石英 与长石晶屑。陆源碎屑主要为泥岩、粉砂岩以及石 英和长石，填隙物主要为火山尘与泥质物。 1. 5 火山碎屑沉积岩类 研究区新生界火山碎屑沉积岩主要分布在新 生界地层中，包括凝灰质含砾砂岩、凝灰质砂岩、凝 灰质粉砂岩、凝灰质泥岩等。 1. 6 浅成侵入岩类 研究区发育的该类岩石为辉绿岩，块状构造， 辉绿结构，部分辉绿岩蚀变强烈，以长石发生强烈 的绢云母化，辉石颗粒以及基质发生强烈的绿泥石 化为特征。 2 火成岩储层主要储集空间类型 通过岩心和铸体薄片观察，歧口凹陷火成岩的 储集空间类型包括原生孔隙与次生孔隙 2 大类 (表 1)。 表 1 歧口凹陷中新生界火成岩储层储集空间类型和特征 成因类型 孔隙类型 成因 特征 分布 原 生 孔 隙 气孔或残 余气孔 岩浆喷出地表时压力降低挥发分逸 散后留下来的未被充填或部分充填 的孔隙 气孔形态有圆形、椭圆形或不规则形 态，大小不等，分布均匀 玄武岩、安山岩 火山角 砾间孔 火山角砾间相互支撑形成的孔缝 形状不规则，依角砾边缘发育，连通 性好，配位数高 火山角砾熔岩、火山角砾 岩 冷凝收缩 缝(孔) 岩浆冷却过程中矿物与基质内部应 力差异导致不均一收缩而成 柱状节理、气孔、球粒、斑晶与基质间 的冷凝收缩缝等 安山岩、玄武岩 次 生 孔 隙 粒内溶 蚀孔 长石、石英、辉石、角闪石等矿物或斑 晶被溶蚀产生的孔隙 形状不规则，常沿解理、微裂缝发生 溶蚀 熔岩、熔结凝灰岩、凝灰 熔岩 基质 溶孔 火成岩基质中易溶组分被溶蚀而成 孔径小，分布密，常与裂缝，溶孔连通 形成较好储层 熔岩、火山碎屑熔岩 次生矿物 溶孔 火成岩固结成岩后形成的次生矿物 中的溶蚀孔 孔隙形状不规则，分布无规律 可见于各类火成岩中 杏仁体 溶孔 由火山熔岩中的杏仁体经过部分溶 蚀形成 只见于残余气孔与残余杏仁体，形状 不规则 火山熔岩，火山碎屑熔岩 构造 裂缝 火成岩成岩后受构造应力作用所产 生的裂缝 有高角度、低角度、水平裂缝，常与气 孔和基质溶孔连通 可见于火成岩的各种岩 性中 溶蚀缝 构造裂缝中充填的矿物被溶蚀而重 新成为有效储集空间 溶蚀裂缝边缘不规则，裂缝壁上常生 长有次生矿物 可见于各类火成岩中 其中，原生孔隙主要包括气孔(图 1a)与残余 气孔、火山角砾间孔和原生缝隙。原生缝隙是矿物 第 4 期 郭永峰等:渤海湾盆地歧口凹陷中新生代火成岩储层特征 35 或岩石由于本身的性质或在冷凝结晶过程中由于 体积变化形成的各种缝隙，包括矿物的收缩缝(图 1b)、解理缝、胀裂缝，岩石的节理缝等;次生孔隙 包括各种溶蚀孔与缝(图 1c)、构造裂缝(图 1d)。 a b c d 图 1 歧口凹陷火成岩孔隙类型 3 火成岩储层的物性特征 根据 17 口井各类火成岩的 130 个实测孔隙度 与渗透率值的统计显示，歧口凹陷火成岩的物性可 分为 5 类。 (1)Ⅰ类。孔隙度大于 15%，渗透率大于 1 × 10 －3m2，岩性主要安山岩，少量为玄武岩、火山角砾 岩、凝灰岩和蚀变辉绿岩。熔岩发育大量气孔、溶蚀 扩大气孔和杏仁体溶孔，并有裂缝及溶蚀缝将其连 通;火山角砾岩、凝灰岩与辉绿岩的裂缝与次生溶孔 较发育，属于该区物性最好的火成岩储集岩。 (2)Ⅱ类。孔隙度大于 15%，渗透率为 0. 1 × 10 －3 ～ 1. 0 × 10 －3μm2，或孔隙度为 5% ～15%，渗透 率大于 1. 0 × 10 －3μm2，岩性以玄武岩为主，其次是 安山岩、凝灰岩和蚀变辉绿岩，熔岩的原生气孔较发 育，有少量裂缝、次生溶孔及溶蚀缝，物性较好。 (3)Ⅲ类。孔隙度大于 15%，但渗透率小于 0. 1 × 10 －3μm2，岩性主要为安山岩与蚀变辉绿岩， 少量为玄武岩及英安岩。其中以蚀变辉绿岩的渗 透率相对较高，普遍发育裂缝，岩石蚀变较强，次生 溶孔较发育;安山岩的气孔较发育，但彼此之间的 连通性较差，部分发育少量基质次生溶孔，为较差 储层。 (4)Ⅳ类。孔隙度为 5% ～ 15%，渗透率小于 1 × 10 －3μm2，主要为弱蚀变辉绿岩及玄武岩，少量 凝灰岩。其中玄武岩气孔较发育，故孔隙度较高， 但由于岩石蚀变和后期改造作用较弱，故其渗透率 低，为差储层。 (5)Ⅴ类。孔隙度小于 5%，渗透率多小于 0. 1 × 10 －3μm2，主要为未蚀变的辉绿岩，包括少量 玄武岩，玄武岩发育少量气孔，但彼此孤立，为无效 孔隙，故为非储层。 4 储集性能的影响因素 4. 1 岩性和岩相 岩性和岩相是影响火成岩储集性能的最基本 因素，溢流相顶部的熔岩在形成时就发育有大量原 生气孔;爆发相的火山角砾岩、凝灰岩和火山沉积 相的沉凝灰岩在形成时也能够发育原生粒间孔;浅 成侵入相的辉绿岩，原生孔隙几乎不发育。 4. 2 不整合面的风化淋滤作用 歧口凹陷的构造格架和沉积充填序列受盆地 裂陷构造演化和幕式过程的控制而呈阶段性演 化［6］。中生代是黄骅坳陷盆地发育阶段，受燕山 运动的影响，早白垩世后黄骅坳陷整体抬升，形成 了中生界与新生界地层之间的区域性不整合 面［7］。新生代是黄骅坳陷的主要形成阶段，包括 了早第三纪的裂陷盆地演化、晚第三纪的坳陷盆地 演化 2 个阶段［8］。在此期间发生的多次构造运动 分别在孔店组底部、孔店组顶部、沙河街组顶部、东 营组顶部、沙三段底部、沙二段底部形成几个大的 不整合面。这些区域不整合面附近的火成岩在表 生作用的影响下，易发生破碎、溶蚀等作用，形成裂 缝、溶孔等储集空间。研究区物性较好的火成岩发 育区域多数都受到分化淋滤作用的影响。 4. 3 蚀变作用 形成于高温高压环境的火成岩矿物往往发生 次生蚀变，一般而言，基性的辉绿岩与玄武岩最易 发生蚀变，中性的安山岩次之，酸性岩最不易发生 蚀变。不同的岩性一般发生不同的蚀变类型。基 性岩易发生伊丁石化、蛇纹石化、绿泥石化、纤闪石 化、钠黝帘石化;中性岩易发生绿泥石化、钠黝帘石 化、沸石化、硅化、绢云母化、碳酸盐化;酸性岩易发 生石英岩化、硅化、高岭土化、钠长石化。火成岩的 蚀变一方面使矿物体积膨胀而堵塞孔隙，另一方面 36 特 种 油 气 藏 第 19 卷 使得岩石的密度减小，致密性变差，从而为后期流 体的溶蚀作用创造了条件。研究区多数玄武岩、安 山岩以及部分辉绿岩均发生了不同程度的蚀变。 4. 4 构造作用 构造运动使得许多致密的火山岩产生了裂缝， 构造裂缝是改善火成岩物性的有效途径，火成岩中 的构造裂缝不仅使孤立的原生气孔得以连通，而且 也充当了一部分储集空间，同时也是油气运移的主 要通道。歧口凹陷中新生代主要经历了印支、燕 山、喜马拉雅等多次构造运动，形成了大量的断层 和裂缝，为火山岩的储层发育提供了重要的条件。 4. 5 次生矿物充填作用 充填作用主要与后生成岩作用阶段发生的热 液活动和地下水活动有关［9］。歧口凹陷火成岩中 可见各种次生矿物充填微裂隙和原生气孔，常见的 次生矿物主要有绿泥石、方解石和硅质，不同的次 生矿物或同一种次生矿物都表现出了多期次充填 的特点，如研究区气孔中充填的绿泥石可分为栉壳 状绿泥石、细纤维状绿泥石和较粗纤维状绿泥石 3 期，方解石可分为泥晶方解石和亮晶方解石 2 期。 这种多期次、多类型的充填作用会使火成岩的孔隙 度和渗透率明显降低。 4. 6 溶蚀作用 火成岩进入深埋阶段发生的次生溶蚀作用是 形成次生孔隙的主要时期［10］。歧口凹陷中新生界 火成岩具备发生次生溶蚀作用的因素:①火成岩以 中基性岩为主，主要的造岩矿物为辉石、斜长石和 角闪石，稳定性相对较差，容易被酸性地下水溶解 而形成次生孔隙，而石英、钾长石的含量相对较少; ②歧口凹陷中新生界经历了多次构造运动，发生过 大规模的构造挤压和拉伸作用，形成了大量的构造 裂缝和微裂缝，为酸性溶液提供了运移、溶蚀的通 道，并扩大了溶蚀的空间;③歧口凹陷中新生界，发 育了包括沙三段、沙二段、沙一段及东营组 4 套生 油层系，其生油岩的演化程度大都达到了中—高演 化阶段，可以产生大量的有机酸，为次生溶蚀作用 提供了基础。 5 结 论 (1)歧口凹陷新生界火成岩以玄武质熔岩占绝 对优势，其次是辉绿岩，少量火山碎屑岩、火山碎屑 熔岩、沉火山碎屑岩。中生界以中性安山岩、粗面安 山岩为主，少量沉积火山碎屑岩与火山碎屑沉积岩。 (2)研究区中新生界火成岩原生孔隙主要为 气孔和残余气孔，次生孔隙主要为斑晶溶孔、基质 溶孔和构造裂缝。 (3)研究区各岩石类型其储集性能差别较大， 非均质性强。总体上来说，安山岩和玄武岩物性最 好，其次为辉绿岩和凝灰岩，英安岩物性最差。 (4)构造作用、风化淋滤作用、溶蚀作用对储 层的改善作用非常明显，充填作用主要对储层的发 育起破坏作用。蚀变作用一方面会堵塞孔隙破坏 储层，另一方面为后期流体的溶蚀作用创造了条 件。 参考文献: ［1］张绍辉，王振升，刘玉梅，等 . 歧口凹陷火成岩岩相与 储集空间特征研究［J］. 天然气地球科学，2010，21 (4) :572 － 577. ［2］赵华，等 . 黄骅坳陷歧口凹陷的油气勘探方向分析 ［J］．胜利油田职工大学学报，2008，22(2) :38 － 39. ［3］肖敦清，王桂芝，韦阿娟，等 . 黄骅坳陷火成岩成藏特 征研究［J］. 特种油气藏，2003，10(1) :59 － 61. ［4］周立宏，吴永平，肖敦清，等 . 黄骅坳陷第三系火成岩 与油气关系探讨［J］. 石油学报，2000，21(6) :30 － 34. ［5］张绍辉，王振升，刘玉梅，等 . 歧口凹陷火成岩岩相与 储集空间特征研究［J］. 天然气地球科学，2010，21 (4) :572 － 577. ［6］张超，马昌前，廖群安，等 . 渤海湾黄骅盆地晚中生代 一新生代火山岩地球化学:岩石成因及构造体制转换 ［J］. 岩石学报，2009，25(5) :1159 － 1177. ［7］王光奇，漆家福，岳云福 . 歧口凹陷及周缘新生代构造 的成因和演化［J］. 地质科学，2003，38(2) :230 － 240. ［8］樊敬亮，黄志全，樊卫花 . 歧口凹陷新生代构造演化与 油气［J］. 吉林大学学报，2004，34(4) :536 － 541. ［9］高有峰，刘万洙，纪学雁，等 . 松辽盆地营城组火山岩 成岩作用类型、特征及其对储层物性的影响［J］. 吉林 大学学报，2007，37(6) :1251 － 1257. ［10］罗静兰，邵红梅，张成立 . 火山岩油气藏研究方法与 勘探技术综述［J］. 石油学报，2004，24(1) :31 － 37. 编辑 黄华彪 Key words:logging identification;fluid property discrimination;reservoir;Qixia formation;west Sichuan Compare shale gas with CBM in accumulation conditions and mechanisms SHAO Zhu － fu1，ZHONG Jian － hua1，2，YU Yan － ling1，WU Qiong － ling1，SUN Hong － hua3 (1． China University of Petroleum，Qingdao，Shandong 266555，China; 2． Guangzhou Institute of Geochemistry，Chinese Academy of Sciences，Guangzhou，Guangdong 510640，China; 3． Shandong University of Science and Technology，Qingdao，Shandong 266510，China) Abstract:As important alternative energy resources，the exploration and development of shale gas and CMB will play a decisive role on future global energy situation． The two gases have differences and common features in accumulation conditions and mechanisms． The common features are they all involve primary biogenesis，secondary biogenesis，thermogene and hybrid origin;they both occur in low porosity and low permeability pores and cracks． However，shale gas reservoirs do not need cap rock，while CMB reservoirs need not only good cap rock but good coal floor sealing property as well;as for accumulation mechanisms，CMB accumulates by ad- sorption，while shale gas accumulates by both adsorption and piston type mechanism． Key words:shale gas;coalbed methane;unconventional;accumulation condition;mechanism Geological study on shale gas reservoirs in the Longmaxi formation of lower Silurian in northeast Chongqing ZHANG Zhi － ping，CHENG Li － jun，ZENG Chun － lin，WANG Sheng － xiu，WANG Qiao － li (Chongqing Institute of Geology and Mineral Resources，Chongqing 400042，China) Abstract:Shale gas is an important unconventional resource． Comprehensive study on the geological setting，organic geochemical characteristics and physical parameters of the black shale developed in the Longmaxi formation of lower Silurian in northeast Chongqing indicate that this area has the geological conditions of shale gas reservoir． The potential shale gas zone has been located for the Longmaxi formation of lower Silurian in this area by applying evaluation standards at home and abroad． And the resource ex- tent of shale gas is calculated by using analogy method，volumetric method and Turle Philippines method for the study area． Key words:reservoir forming condition;resource extent;shale gas;Longmaxi formation;Silurian;northeast Chongqing Metamorphic rock buried hill reservoir characteristics and suggestions on high efficiency development WANG Li － bing1，TONG Kai － jun1，MA Shi － gang2，ZHOU Rong3 (1． CNOOC Tianjin Branch，Tianjin 300452，China; 2． CNOOC，Beijing 100010，China; 3． Jilin Oilfield Company，PetroChina，Songyuan，Jilin 138000，China) Abstract:The Archean buried hill reservoir in Bohai JZ25 － 1S oilfield is a metamorphic rock，quasi － lamellar reservoir with bot- tom water and well developed pores and crevices． The reservoir has extremely complex geologic structure，is characterized by big differences in spatial development of fractures，unknown interconnection of fractures inside the buried hill，drastic change of high quality reservoir，severe heterogeneity，and poor continuity and comparability． Based on the features of high production wells in the JZ25 － 1S buried hill reservoir as well as lithology，tectoclase development，well type and other factors，this paper analyzes the con- trol factors on buried hill reservoir deliverability，proposes suggestions on efficient reservoir development，and provides certain refer- ence for subsequent development of buried hill reservoir． Key words:fracture;development characteristics;control factor;metamorphic rock;buried hill reservoir;Bohai JZ25 － 1S oilfield Characteristics of the Mesozoic － Cenozoic igneous reservoirs in the Qikou depression of Bohai Bay Basin GUO Yong － feng1，2，LUO Jing － lan1，LIU Hua － qing3，LI Shuang － wen3，YAO Jun3 (1． MOE Key Laboratory of Continental Dynamics，Northwest University，Xi’an，Shaanxi 710069，China; 2． Xi’an Institute of Geological and Mineral Exploration，Shaanxi Geological Prospecting Bureau，Xi’an，Shaanxi 710061，China; 3． Research Institute of Petroleum Exploration ＆ Development，PetroChina，Lanzhou，Gansu 730020，China) Abstract:The Mesozoic － Cenozoic igneous reservoirs in the Qikou depression of Bohai Bay Basin are studied for rock type，reser- voir space and physical property based on identification and statistics of core observation，conventional thin section and cast thin sec- tion，as well as porosity and permeability measurements． The major control factors of igneous reservoir development are demonstrated and analyzed． The results show that the Mesozoic － Cenozoic igneous rocks in the Qikou depression can be classified into more than 20 types in six categories． The best physical property is found in andesite and basalt，then in diabase and tuff，and the poorest is in dacite． The formation and quality improvement of igneous reservoirs are closely related to tectonism，weathering，leaching，dissolu- tion and alteration． Key words:reservoir characteristics;reservoir space type;igneous rock;Qikou depression;Bohai Bay Basin Application of fluid inclusion in hydrocarbon accumulation study GAO Yong1，MU Zhi － quan1，WANG Yong － kai1，DOU Hong － kun2，ZENG Jian － hong1 (1． Dagang Oilfield Company，PetroChina，Tianjin 300280，China; 2． Dagang Geophysical Prospecting Department，BGP INC．，CNPC，Tianjin 300280，China) Abstract:This paper analyzes the distribution of homogenization temperature of fluid inclusion，the occurrence of hydrocarbon in- clusion，and the genesis of inclusions and bitumen for Es3 in Binhai fault nose，Es2 in Qibei slope and Es1 in Binhai slope;and dis- criminates hydrocarbon accumulation period，timing and control factors． It is concluded that the study area has the characteristics of “two stages of hydrocarbon filling，oil before gas，differential accumulation，and oil higher than gas”;reservoir distribution is sub- ject to evolution of hydrocarbon generation，structure development configuration，and widespread lithologic traps;superimposed mul-