富林、青東地區(qū)中生界火山巖儲(chǔ)層特征

方正偉

(中國(guó)石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257000)

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富林、青東地區(qū)中生界火山巖儲(chǔ)層特征

方正偉

(中國(guó)石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257000)

為了明確濟(jì)陽(yáng)坳陷東部富林、青東地區(qū)中生界火山巖儲(chǔ)層特征，利用巖心、薄片及分析化驗(yàn)資料對(duì)該區(qū)火山巖進(jìn)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(chǔ)層巖石類(lèi)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?；煸吹牡厍蚧瘜W(xué)特征；該區(qū)古火山具有點(diǎn)式噴發(fā)的特點(diǎn)，形成的火山巖相以爆發(fā)相和溢流相為主，原生儲(chǔ)集空間主要為粒間孔和殘余氣孔，次生儲(chǔ)集空間主要為裂縫和基質(zhì)溶孔；受巖相、構(gòu)造活動(dòng)、風(fēng)化及溶蝕作用、充填作用的控制，火山巖有利儲(chǔ)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(chǔ)集空間；富林、青東地區(qū)；濟(jì)陽(yáng)坳陷

0 引 言

濟(jì)陽(yáng)坳陷東部中生界火山巖較為發(fā)育，火山活動(dòng)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(jì)陽(yáng)坳陷中生界蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源[3]，近年來(lái)，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(dòng)了整個(gè)濟(jì)陽(yáng)東部中生界勘探，但同時(shí)還存在著較多問(wèn)題，部分兼探井發(fā)現(xiàn)工業(yè)油流，而針對(duì)性鉆探未取得突破，主要原因?yàn)橹猩缁鹕綆r巖石類(lèi)型多樣、儲(chǔ)集空間組合復(fù)雜，且經(jīng)歷了長(zhǎng)期構(gòu)造改造及成巖演化，導(dǎo)致有效儲(chǔ)層難以落實(shí)。因此，明確儲(chǔ)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(wèn)題[4-5]。在借鑒國(guó)內(nèi)外學(xué)者在火山巖儲(chǔ)層研究中的思路和工作方法的基礎(chǔ)上，通過(guò)開(kāi)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(lèi)型和分布，分析了儲(chǔ)集空間類(lèi)型、特征和成因，探討了儲(chǔ)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(jì)陽(yáng)坳陷沾化凹陷東南角的一個(gè)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(yíng)凹陷青南洼陷相通[6]。從底至頂，中生界發(fā)育坊子組、三臺(tái)組、蒙陰組和西洼組。坊子組、三臺(tái)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(shí)期，受郯廬斷帶活動(dòng)的影響，火山作用強(qiáng)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(duì)21個(gè)樣品地球化學(xué)測(cè)試數(shù)據(jù)分析顯示，該區(qū)火山熔巖類(lèi)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(chǔ)層4種主要類(lèi)型(圖1)。

圖1 富林、青東地區(qū)中生界火山巖主要類(lèi)型

(1) 玄武粗安巖類(lèi)(圖1a)。顏色以灰色及灰白、灰綠色為主，具斑狀結(jié)構(gòu)和?；郀罱Y(jié)構(gòu)，斑晶為斜長(zhǎng)石、輝石、角閃石，微晶斜長(zhǎng)石無(wú)平行排列現(xiàn)象。常見(jiàn)氣孔杏仁構(gòu)造和塊狀構(gòu)造。

(2) 粗安巖類(lèi)(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(zhǎng)石、輝石、角閃石，斜長(zhǎng)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(zhǎng)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(qiáng)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(zhǎng)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(zhǎng)石晶屑、粗安巖巖屑、玻屑，碎屑黏土化強(qiáng)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(duì)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(guò)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(diǎn)式噴發(fā)特點(diǎn)，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(shuō)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(kāi)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(duì)較廣(圖2)。

圖2 青東地區(qū)平面巖相分布示意圖

3 儲(chǔ)集空間類(lèi)型及特征

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

原生儲(chǔ)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(guò)壓實(shí)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(zhǎng)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(jiàn)于火山角礫巖。原生收縮縫是巖漿冷凝結(jié)晶過(guò)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(chǔ)集空間以粒間孔和殘余氣孔為主。

次生儲(chǔ)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(zhǎng)石及基質(zhì)被沿裂縫及礦物解理縫進(jìn)入的流體強(qiáng)烈溶蝕，產(chǎn)生有效的儲(chǔ)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)度多為1～5 mm，在部分巖石中有沿氣孔拉長(zhǎng)方向發(fā)育的趨勢(shì)，在凝灰?guī)r及火山角礫巖中延伸長(zhǎng)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(chǔ)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(chǔ)集空間類(lèi)型圖版

4 儲(chǔ)層發(fā)育控制因素

4.1 巖相

火山巖儲(chǔ)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(chǔ)集空間。研究區(qū)原生儲(chǔ)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(chǔ)集空間不發(fā)育。溢流相上部亞相儲(chǔ)集物性最好，下部亞相次之，中部亞相基本無(wú)原生儲(chǔ)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(chǔ)集物性優(yōu)于溢流相。

4.2 構(gòu)造活動(dòng)

統(tǒng)計(jì)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(shuō)明構(gòu)造活動(dòng)是改造儲(chǔ)層、輸導(dǎo)油氣的關(guān)鍵地質(zhì)要素。中生界地層時(shí)代老，經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)：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(dòng)中，產(chǎn)生了大量的構(gòu)造裂縫，不僅成為火山巖主要的儲(chǔ)集空間類(lèi)型，同時(shí)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(chǔ)、成藏的重要因素；③研究區(qū)火山機(jī)構(gòu)總體上沿?cái)嗔逊植?，火山口—近火山口部位受?gòu)造活動(dòng)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(guò)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(jiàn)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(huì)被被風(fēng)化產(chǎn)物和沉積碎屑所充填，從而難以保存下來(lái)，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(duì)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(chǔ)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(duì)于鈣堿性巖而言，在酸性環(huán)境下堿性長(zhǎng)石極易發(fā)生溶蝕，改善儲(chǔ)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(jiàn)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(qiáng)熒光顯示，說(shuō)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(chǔ)集空間。

5 有利勘探區(qū)帶分布

綜合巖相、構(gòu)造活動(dòng)、風(fēng)化及溶蝕作用與充填作用等儲(chǔ)層發(fā)育控制因素分析結(jié)果，在平面上厘定了有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)及勘探區(qū)帶(圖4)。在富林洼陷，有利儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)層；富29自碎粗安巖油層及墾93凝灰?guī)r油層均證實(shí)該帶儲(chǔ)層發(fā)育，富含油氣，是今后的勘探重點(diǎn)。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(chǔ)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(jiàn)到良好油氣顯示，是下一步值得重視的勘探目標(biāo)區(qū)。在青東凹陷，有利儲(chǔ)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(chǔ)集空間，后期斷裂抬升遭受強(qiáng)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(chǔ)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(chǔ)層，證實(shí)該帶具有良好的勘探前景。在下一步勘探部署中，應(yīng)加強(qiáng)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(shí)鉆探靶點(diǎn)。

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(lèi)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，具殼幔混源的地球化學(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(chǔ)集空間以粒間孔和殘余氣孔為主，次生儲(chǔ)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(chǔ)集空間組合，熔巖以氣孔和次生裂縫為主要儲(chǔ)集空間組合。

(3) 研究區(qū)火山巖儲(chǔ)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(dòng)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(diǎn)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?chǔ)層的發(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(chǔ)層分布區(qū)帶。

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編輯 林樹(shù)龍

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.01.010

20150917；改回日期：20151124

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“渤海灣盆地精細(xì)勘探關(guān)鍵技術(shù)”(2011ZX05006)和中國(guó)石油化工股份公司科研攻關(guān)項(xiàng)目“濟(jì)陽(yáng)坳陷東部中生界油氣成藏規(guī)律與預(yù)測(cè)”(P13134)聯(lián)合資助

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

TE122.2

A

1006-6535(2016)01-0044-05