莺山凹陷营城组火山岩储层特征及成因

发布时间：2022-04-02所属分类：农业论文浏览：1次

摘 要： 摘要：莺山凹陷火山岩资源潜力大，是松辽盆地深层天然气勘探重要接替领域。但由于莺山凹陷营城组火山岩储层致密，储层分布规律不清楚，制约了勘探部署工作。针对勘探难点，对比分析了徐家围子断陷、莺山凹陷的火山岩储层特征，并着重探讨了莺山凹陷火山岩储集空间演化

　　摘要：莺山凹陷火山岩资源潜力大，是松辽盆地深层天然气勘探重要接替领域。但由于莺山凹陷营城组火山岩储层致密，储层分布规律不清楚，制约了勘探部署工作。针对勘探难点，对比分析了徐家围子断陷、莺山凹陷的火山岩储层特征，并着重探讨了莺山凹陷火山岩储集空间演化规律和主控因素。研究认为：莺山凹陷火山岩储集空间类型以溶蚀孔隙、裂缝为主，为溶孑L(缝)一构造缝一冷凝收缩缝组合类型，水下喷发造成了火山岩原生孔隙不发育，营城组沉积后形成的2期构造裂缝为储层的溶蚀改造提供了通道，登娄库组沉积后期的酸性流体的注入对储层进行了溶蚀改造。

　　关键词：莺山凹陷;营城组;火山岩;储层特征;控制因素;裂缝;溶蚀

　　晚中生代(晚侏罗世一早白垩世)以来，由于古太平洋板块的持续俯冲作用，中国东北地区经历了强烈的隆升解体，表现出以裂陷作用为主导的构造活动，并伴随着强烈的火山喷发活动，在火山活动和构造运动的双重因素作用下，形成了以徐家围子断陷、莺山一双城断陷为代表的一系列断陷盆地¨。]。2008年莺深2井营城组火山岩钻探获得工业气流，展示了莺山凹陷营城组良好的天然气勘探前景。莺山凹陷主要目的层营城组埋藏较深，具有多期次叠加的特点，由于后期经历了多期构造活动的改造，储层分布规律认识不清楚。

　　1储层特征

　　莺山凹陷营城组厚度为150～1 500 m，纵向上火山岩具有3个喷发旋回，储层储集空间类型以次生孔缝为主，与徐家围子断陷相比具有孔隙度低、储地比低的特点(表1)。

　　1.1岩石学特征

　　1.1.1岩性

　　莺山凹陷营城组火山岩分为火山熔岩、火山碎屑熔岩、火山碎屑岩和沉火山碎屑岩等4种类型H{J。火山熔岩有流纹岩、英安岩、安山岩、粗面岩等类型，其中流纹岩发育较广，占火山岩厚度的28.8%;火山碎屑熔岩以熔结凝灰岩为主，占火山岩厚度的14.9%;火山碎屑岩主要有凝灰岩、火山角砾岩2种类型，约占火山岩厚度的37. 5%;沉火山碎屑岩主要为沉凝灰岩，分布比较局限(表2、图1)。从储层和岩性的关系来看，莺山凹陷营城组火山岩与徐家围子断陷略有不同。莺山凹陷火山岩的储层主要为火山碎屑岩、熔岩、碎屑熔岩等，其中，火山碎屑岩类储层占储层总厚度的比例较高，达62.6%;徐家围子断陷火山碎屑熔岩、熔岩等岩类储层较发育。

　　1.1.2岩相

　　营城组火山岩划分为喷溢相、爆发相、火山通道相、侵出相、沉火山岩相等5种岩相一J。统计分析表明，莺山凹陷与徐家围子断陷的火山岩岩相基本一致，都以爆发相、喷溢相为主。徐家围子断陷不同岩相的孔渗条件分析表明，火山岩储层发育主要受相带、岩性的控制。其中喷溢相的流纹岩、爆发相的熔结凝灰岩、火山通道相的熔结角砾岩 (凝灰熔岩)等储层最发育，孔隙度普遍大于5%;爆发相的角砾岩(集块岩)储层发育情况中等，孑L隙度一般为5%左右;其他岩相物性整体较差 (表2)。莺山凹陷火山岩储层物性与岩相的关系不明显。比如莺深2井营城组以凝灰熔岩、凝灰岩、流纹岩为主，都处于爆发相一喷溢相，在剖面上表现为丘状外形、杂乱反射的特征。这种反射特征在徐家围子断陷普遍物性较好，但莺深2井1 OOO m 多的火山岩仅在上部发育40 m多的储层。

　　1.2储集空间类型

　　营城组发育原生孔隙、次生孔隙、裂缝等3种储集空间。原生孔隙主要为气孔、杏仁体内孑L (图2(a))，占比为16.7%;次生孔隙主要包括溶孔、溶蚀缝(图2(b))，占比为41.7%。裂缝包括原生的冷凝收缩缝(图2(C))、受后期构造活动产生的构造缝(图2(d))，占比分别为15.2%、26.4%。从统计结果来看，莺山凹陷火山岩有效储集空间以次生孑L隙为主，以溶孑L(缝)一构造缝一冷凝收缩缝组合类型为主;而徐家围子断陷储集空间以原生孔隙为主，以原生孔一溶孑L一裂隙组合类型为主。

　　2储层形成机制

　　影响储层发育的因素主要有岩性、岩相、喷发期次、喷发环境、构造活动、成岩作用等¨0。。莺山凹陷火山岩储层受火山喷发环境(决定原生孔隙含量)和次生改造影响(构造活动有利于裂缝的产生和改造)较大。

　　2.1原生孔隙

　　火山的喷发方式可分为陆上、水下2种。莺山凹陷火山岩的凝灰岩中晶屑、玻屑较常见，且在火山岩内部的沉积岩夹层中见到较多的凝灰质，灰色、黑色、灰绿色等还原色火山岩占比较高(接近70%)，火山岩与下伏的沙河子组及其内部的沉积岩夹层均呈整合接触，地震反射特征呈丘状外形，以低频杂乱的空白反射为主。因此，莺山凹陷火山岩以水下喷发为主。水下喷发沉积的火山岩浆冷凝速度较快，由于深水静水压力大，挥发分不易逃逸，难以形成气孔，同时受水体作用，火山岩发生明显蚀变和充填作用，使原生孔隙大大减少，岩石较致密，储集空间类型单一，以裂缝为主，气孑L 较少㈨。

　　2.2次生孔隙

　　由于莺山凹陷营城组火山岩原生孔隙较少，成岩作用和构造活动等后期改造对储层的发育尤为重要。莺山凹陷成岩作用普遍发育，以黏土化、碳酸盐化、绢云母化、绿泥石化、铁质充填等为主，造成了孔缝的充填(图2(e)、(f))，而对于储层的改造具有建设意义的成岩作用主要为溶蚀作用，次生孔隙类型为溶蚀孔u2|。溶蚀作用是改善深层富含火山岩、火山碎屑岩储层物性的重要成岩作用。火山岩中发育大量的火山灰、长石斑晶、晶屑，在酸性介质条件下，易遭受流体作用发生蚀变和溶蚀，产生晶内溶蚀孔、基质内溶蚀孔等储集空间孔隙类型。研究区主要为火山岩中长石、火山灰以及玻璃质等不稳定矿物的溶蚀孔，孔隙形态不规则，如矿物完全溶蚀可保留原晶体假象，其发育情况受构造位置的控制较为明显，主要分布在叠加裂隙带等附近。这些发育的溶蚀孔隙证明了溶蚀作用对于火山岩储层物性的改善(图3)。

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　　热史分析表明莺山凹陷沙河子组源岩在登娄库组沉积末期进人生气门限¨列(图4)，泉头组沉积期达到生气高峰，伴随着有机质的不断成熟，干酪根不断脱羧，生成有机酸和CO：，易溶于水形成酸性热流体。因此，沙河子组烃源岩的Ⅲ型干酪根在热演化过程中不仅生成了大量的天然气，而且排出大量的有机酸，并沿断裂、不整合面等进入营城组火山岩储层，溶蚀储层中的铝硅酸盐矿物、碳酸盐胶结物等，形成次生孔隙。

　　2.3裂缝

　　按照成因分为冷凝收缩缝和构造裂缝2种[10|。通过观察分析，冷凝收缩缝发育较少，对储层的改善作用相当有限，而构造裂缝对于储层物性的改善作用较明显。因此，主要研究构造缝的发育特征。

　　构造裂隙为受后期构造应力作用产生的裂隙，大多横切连通气孔和基质溶蚀孔，不仅沟通火山岩内部的孔隙，扩大了有效储集空间，同时裂缝又是地下水渗流通道，使得火山岩与上、下围岩及其内部的沉积岩夹层间存在着流体沟通，这种流体交换为火山岩溶蚀作用提供了有利条件，促使次生孔缝发育，改善了储集性能【14]。成像测井资料分析表明，裂缝密集发育段孔隙度较高，储层也更为发育，是有利储层区。

　　裂隙的形成与酸性流体充注的耦合关系直接影响着储层物性的改善过程。侯贵廷等人【21认为，松辽盆地深层构造事件可分为3期，对莺山凹陷影响较大的有2期。结合构造事件和裂缝分布，分析了火山岩在成岩作用过程中储集空间的演化规律 (图4)，莺山地区的构造裂隙主要可分为2期114I。

　　第1期：形成于营城组火山岩沉积后期(断坳转换阶段)，一组NNE向的张性裂隙。裂隙发育时期正好对应着机械压实阶段，起到了沟通地表流体的作用。登娄库组沉积后期，沙河子组烃源岩进人第1次生烃高峰后，有机烃类沿该期裂隙等向上充注至火山岩储层，为储层改造作用提供了早期通道。

　　第2期：形成于坳陷晚期阶段，在NW向应力的挤压作用下形成的一组NEE向的张性裂隙。由于该时期沙河子组烃源岩进入过成熟演化阶段，有机质向烃类转化时发生脱羧作用，形成的CO：使地下流体变为酸性，而裂缝为携带CO：的酸性流体进入储层提供了通道。因此，该期构造裂隙对于储集空间的溶蚀作用具有一定的贡献。

　　3结论

　　(1)莺山凹陷营城组火山岩储集空间类型以次生孔隙和裂缝为主，组合类型为溶孔(缝)一冷凝收缩缝一构造缝型。

　　(2)水下喷发造成火山岩原生孔隙不发育，营城组沉积后形成的2期构造裂缝为储层的溶蚀改造提供了通道，登娄库组沉积期后酸陛流体注入并对储层进行了溶蚀改造。

　　(3)2期裂缝与烃源岩热演化的耦合关系较好，裂缝密集发育段为下步有利储层勘探目标。——论文作者：印长海1 绪磊1 杨 亮1 许金双1 李纪鹏1 王 瑞2

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