火山熔巖儲(chǔ)層次生孔隙類型的巖相學(xué)研究
——以克拉美麗氣田石炭系滴西17井區(qū)為例

郗愛(ài)華，劉豇瑜，熊益學(xué)，周 慧，孫圓輝

(1.西南石油大學(xué)，四川 成都 610500;2.中油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083)

火山熔巖儲(chǔ)層次生孔隙類型的巖相學(xué)研究
——以克拉美麗氣田石炭系滴西17井區(qū)為例

郗愛(ài)華1，劉豇瑜1，熊益學(xué)1，周 慧1，孫圓輝2

(1.西南石油大學(xué)，四川 成都 610500;2.中油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083)

依據(jù)巖心資料，通過(guò)巖石薄片和鑄體薄片觀察發(fā)現(xiàn)，該區(qū)火山熔巖發(fā)育不同類型的次生孔隙，主要包括斑晶溶孔、基質(zhì)溶孔、杏仁體溶孔、交代蝕變假杏仁體溶孔、構(gòu)造縫和溶蝕縫等類型。研究發(fā)現(xiàn)，各種次生孔、縫在演化上存在內(nèi)在的聯(lián)系，其形成機(jī)理是1個(gè)復(fù)雜多變的地質(zhì)過(guò)程，主要受火山巖礦物成分、溶蝕作用類型和構(gòu)造作用的制約?；鹕饺蹘r鐵鎂質(zhì)礦物含量越高，溶蝕作用和構(gòu)造作用越強(qiáng)烈，儲(chǔ)層儲(chǔ)集物性越好，產(chǎn)能越高。因此，對(duì)火山熔巖儲(chǔ)層進(jìn)行詳細(xì)的巖相學(xué)研究，有助于進(jìn)行火山巖儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。

次生孔隙類型;火山熔巖;石炭系;滴西17井區(qū);克拉美麗氣田

引言

隨著越來(lái)越多的非常規(guī)油氣田的發(fā)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)，火山巖已成為重要的油氣儲(chǔ)層［1－3］?；鹕綆r儲(chǔ)集空間按成因可分為原生和次生2大類。盡管火山巖原生孔隙很發(fā)育，但原生孔隙一般不連通，或連通性較差，即使存在原生孔隙，若無(wú)后期的地質(zhì)成巖作用改造，也難以形成良好儲(chǔ)層，尤其在深層油氣勘探中，次生孔隙扮演著更為重要的角色［4－5］。因此，正確認(rèn)識(shí)火山熔巖儲(chǔ)層次生孔隙類型的巖相學(xué)特征、形成的制約條件及其分布空間，有助于進(jìn)行有效的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。

克拉美麗氣田位于準(zhǔn)噶爾盆地東南部的滴南凸起之上，自東向西依次包括滴西10、滴西14、滴西18和滴西17井區(qū)，主要經(jīng)歷了海西、印支、燕山及喜山4期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)［6］，受滴水泉西和滴水泉北2個(gè)基底逆沖斷裂控制［7－8］。

1 火山熔巖儲(chǔ)層次生孔隙類型及其特征

克拉美麗氣田石炭系滴西17井區(qū)火山巖儲(chǔ)層主要為中—基性火山熔巖和火山碎屑巖。根據(jù)巖心觀測(cè)結(jié)果表明，熔巖以玄武巖和安山巖為主，火山碎屑巖以火山角礫巖為主。通過(guò)對(duì)火山熔巖134個(gè)巖石薄片和37個(gè)鑄體薄片的鏡下統(tǒng)計(jì)觀察，發(fā)現(xiàn)溶蝕孔和次生縫是構(gòu)成該區(qū)火山熔巖儲(chǔ)層中分布最廣、最重要的儲(chǔ)集空間類型。

1.1 溶蝕孔

研究區(qū)主要包括斑晶溶孔、基質(zhì)溶孔、杏仁體溶孔、交代蝕變假杏仁體溶孔(圖1)。

1.1.1 斑晶溶孔

火山熔巖中常見(jiàn)的斑晶礦物通常為橄欖石、輝石、角閃石和基性斜長(zhǎng)石。在后期成巖過(guò)程中，特別是在有效流體作用下，基性程度較高的斑晶礦物極易受到溶蝕改造，形成大小不一、形態(tài)多變的長(zhǎng)柱狀、次圓狀或不規(guī)則狀的次生孔隙(圖1a)，多沿斑晶解理縫或斑晶邊緣發(fā)育。

1.1.2 基質(zhì)溶孔

基質(zhì)溶孔既可由基質(zhì)微晶或火山玻璃發(fā)生溶解直接形成溶蝕孔，也可由基質(zhì)礦物發(fā)生次生蝕變進(jìn)一步溶解而產(chǎn)生。研究區(qū)火山熔巖儲(chǔ)層中基質(zhì)溶孔普遍發(fā)育，孔隙通常為大小不一的星點(diǎn)狀、港灣狀或者不規(guī)則透鏡狀等(圖1b)，是該區(qū)火山熔巖儲(chǔ)層中最為重要的孔隙類型之一。

1.1.3 杏仁體溶孔

氣孔中充填的石英、方解石、綠泥石、沸石等杏仁體，發(fā)生交代溶蝕，形成部分含有殘留杏仁體的溶蝕孔隙。研究區(qū)杏體溶孔孔徑大小差異較大，交代溶蝕程度越高，杏仁體溶孔越發(fā)育(圖1c)。根據(jù)巖心觀察發(fā)現(xiàn)，杏仁體溶孔多存在于氣孔－杏仁狀玄武巖和安山巖中，在構(gòu)造裂隙密集分布區(qū)較為發(fā)育。

1.1.4 交代蝕變假杏仁體溶孔

致密的火山熔巖受到強(qiáng)烈的熱液蝕變，無(wú)論是基質(zhì)還是斑晶礦物均可在一定范圍內(nèi)發(fā)生交代作用，形成形態(tài)上類似于“杏仁體”的次生溶孔(圖1d)。原生杏仁體與基質(zhì)礦物之間有明顯的邊界，基質(zhì)礦物一般圍繞杏仁體分布(圖1c);交代蝕變形成的假杏仁體溶孔在單偏光鏡下依稀可見(jiàn)基質(zhì)礦物的殘留體，基質(zhì)或斑晶礦物常被“杏仁體”邊界切割。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，交代蝕變假杏仁體溶孔一般發(fā)育在致密熔巖構(gòu)造裂隙密集分布區(qū)，與構(gòu)造裂隙一起構(gòu)成良好的儲(chǔ)集空間。

1.2 次生縫隙

1.2.1 構(gòu)造縫

根據(jù)巖心觀察、鑄體和巖石薄片鑒定統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)火山熔巖中構(gòu)造縫形態(tài)較規(guī)則，具有方向性、不同方向裂縫可以相互穿切等特征，部分充填有方解石和有機(jī)質(zhì)(圖1e)。

1.2.2 溶蝕縫

在原生縫隙的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)熱液或地下水的溶蝕作用使原生縫受到改造、擴(kuò)大，構(gòu)成次生溶蝕縫。研究區(qū)溶蝕縫形態(tài)不規(guī)則，空間分布不具有方向性等特點(diǎn)(圖1f)。

2 火山熔巖儲(chǔ)層次生孔隙的制約條件

2.1 火山巖礦物成分的制約

滴西17井區(qū)火山熔巖儲(chǔ)層以玄武巖和安山巖為主，礦物成分主要為輝石、橄欖石和斜長(zhǎng)石。在熱液流體或表生風(fēng)化、淋濾作用下，鐵鎂質(zhì)礦物和基性斜長(zhǎng)石極易發(fā)生蝕變，如橄欖石伊丁石化及蛇紋石化、輝石綠泥石化及次閃石化等均可加速次生溶蝕孔的形成。

2.2 溶解作用的制約

火山巖的溶解作用主要表現(xiàn)為溶蝕作用和淋濾作用2種類型。鏡下觀察結(jié)果表明，滴西17井區(qū)火山熔巖的溶蝕作用主要發(fā)生在原生裂隙和構(gòu)造裂隙密集區(qū)，直接影響次生交代蝕變假杏仁體溶孔、基質(zhì)溶孔和溶蝕縫的形成與發(fā)育;風(fēng)化淋濾作用多發(fā)生在火山熔巖上部的風(fēng)化殼附近，形成火山熔巖頂部各種風(fēng)化縫、溶蝕縫及溶蝕孔等儲(chǔ)集空間。

圖2 玄武巖構(gòu)造裂隙與次生溶孔組合鏡下照片

2.3 構(gòu)造破碎作用的制約

構(gòu)造作用產(chǎn)生的構(gòu)造裂隙既可有效地溝通孤立孔隙，為流體運(yùn)移提供通道，也可自身溶蝕形成更大規(guī)模的次生溶蝕孔、縫，在原生孔隙不發(fā)育的致密巖相帶，構(gòu)成有利的儲(chǔ)集空間(圖2)。因此，構(gòu)造破碎作用對(duì)研究區(qū)火山巖儲(chǔ)層具有建設(shè)性意義。

2.4 火山熔巖次生孔隙分布空間物性評(píng)價(jià)

滴西17井區(qū)無(wú)論是玄武質(zhì)還是安山質(zhì)熔巖均較致密，構(gòu)造破碎較強(qiáng)烈，所產(chǎn)生的構(gòu)造裂隙通常作為油氣和流體運(yùn)移通道，微細(xì)的構(gòu)造裂隙作為儲(chǔ)集油氣的有利空間，沿構(gòu)造裂隙次生孔、縫發(fā)育(圖3)，構(gòu)造破碎作用是產(chǎn)生次生孔隙的主要原因［5，9－10］。同時(shí)，研究區(qū)風(fēng)化淋濾、溶蝕作用強(qiáng)烈，次生孔隙發(fā)育，儲(chǔ)集物性好，次生孔隙的發(fā)育程度還與風(fēng)化淋濾、溶蝕作用密切相關(guān)［11－12］。

圖3 克拉美麗氣田滴西17井區(qū)次生儲(chǔ)集空間平面分布

通過(guò)巖相學(xué)觀察，發(fā)現(xiàn)滴西17井區(qū)火山熔巖中存在大量交代蝕變假杏仁體溶孔，普遍分布于構(gòu)造裂隙密集區(qū)，其存在對(duì)火山巖儲(chǔ)層具有積極意義(表1)。由于普遍發(fā)育交代蝕變假杏仁體溶孔，使該段儲(chǔ)層的有效孔隙度高達(dá)17.6%，水平滲透率高達(dá)1.26×10－3μm2，為中孔、低滲、連通性好的中等儲(chǔ)層，其試油結(jié)果為油氣同層。因此，熔巖中發(fā)育的交代蝕變假杏仁體溶孔可作為有利的油氣儲(chǔ)集空間。

3 結(jié)論

(1)滴西17井區(qū)火山熔巖發(fā)育多種類型的次生孔隙，主要包括斑晶溶孔、基質(zhì)溶孔、杏仁體溶孔、交代蝕變假杏仁體溶孔、構(gòu)造縫和溶蝕縫等類型。

表1 滴西17井區(qū)火山熔巖主要儲(chǔ)集空間物性參數(shù)

(2)火山熔巖次生孔隙的形成機(jī)理是1個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，受礦物成分、溶解作用和構(gòu)造破碎作用的制約。其中，礦物成分是形成次生孔隙的物質(zhì)基礎(chǔ)和前提，溶解作用和構(gòu)造破碎是形成次生孔隙的主要作用方式。

(3)火山熔巖次生孔隙的發(fā)育具有多變性特征，根據(jù)已有勘探資料表明，火山熔巖鐵鎂質(zhì)礦物含量越高，溶解作用和構(gòu)造作用越強(qiáng)烈，火山熔巖次生孔隙越發(fā)育，儲(chǔ)層物性越好，產(chǎn)能越高。因此，對(duì)火山熔巖次生孔隙的巖相學(xué)及其制約條件的研究，有助于進(jìn)行有效的儲(chǔ)層評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。

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編輯 黃華彪

TE122.3

A

1006－6535(2012)05－0026－04

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.05.006

20120223;改回日期:20120425

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃“973”項(xiàng)目“火山巖氣藏有效儲(chǔ)層內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征及滲流規(guī)律”(2007CB209507)

郗愛(ài)華(1963－)，女，教授，1987年畢業(yè)于長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，2003年畢業(yè)于吉林大學(xué)礦物巖石礦床學(xué)專業(yè)，獲理學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)主要從事礦物巖石礦床學(xué)和資源勘查專業(yè)教學(xué)和研究工作。