潍北凹陷孔三段火山岩储层特征研究

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[摘要]火山岩储层潍北凹陷孔三段油气成藏的关键因素。根据岩心观察、岩石薄片等资料的分析，对潍北凹陷孔三段火山岩储层的储集空间类型和孔隙结构等进行了深入研究，认为潍北凹陷火山岩的储集空间类型主要是原生孔隙、风化裂缝和构造裂缝。储层中的孔隙结构具有极强的“非均质性”和“双重介质特性”。根据火山岩储层的构造差异又将孔三段火山岩分为富气孔熔岩、贫气孔熔岩和致密熔岩，并总结了各类火山岩储层物性的特点。

[关键词]潍北凹陷；孔三段；火山岩；储层

前言

火山岩作为一类重要而特殊的储集体，其岩性、岩相、储层物性变化大、地震反射特征不清晰，火山岩油气成藏十分复杂。潍北凹陷火山岩储层是控制油气成藏的一个关键因素。本文主要研究孔三段火山岩储层特征，这对于该区油气勘探具有重要指导意义。

1.区域地质概况

潍北凹陷隶属渤海湾盆地昌潍坳陷次一级负向二级构造单元，面积约880km2，为北断南超的箕状凹陷。

孔三段火山岩地层由灰黑色、灰绿色、暗紫色及棕色等的基性喷发岩为主和少量的浅灰色、深灰色的砂岩和泥岩等组成的岩性组合。目前，潍北凹陷共计有59口井钻遇了火山岩，有6口井钻穿，火山岩厚度比较大，最大钻遇厚度为713m。平面上孔三段火山岩广泛分布，厚度在100-1000m，呈北厚南薄的分布特点，分布面积约700km2。有14口井在孔三段火山岩中见到不同级别的油气显示，5口井试油（中途测试）见到油流显示了潍北凹陷孔三段火山岩具有较好的油气勘探潜力。

2.储集空间类型

孔三段火山岩储层为玄武岩。通过对多口井的岩心观察及薄片鉴定，孔三段火山岩的储集空间类型分为三类：一类是原生孔隙，主要是原生气孔，杏仁状内孔；二是次生孔隙，主要是斑晶与基质内溶蚀孔隙、杏仁体内矿物的次生溶蚀孔隙；三是裂缝，主要包括构造裂缝，节理裂缝，冷凝收缩缝、风化裂缝等。

2.1原生孔隙

（1）气孔：含有大量气体和液体的岩浆喷溢出地表后，由于温度和压力的降低，气体发生膨胀并逸散而留下的孔洞，这些孔洞在岩浆凝固成熔岩时被被保存下来形成气孔，一种重要的储集空间类型。

（2）杏仁体内孔：气孔被后期矿物充填，充填物称为杏仁体。结晶矿物间的孔隙及未被杏仁体所完全充填的气孔残余孔隙称为杏仁体内孔。

2.2次生孔隙

溶蚀孔隙为喷发地表的玄武岩受后期风化、淋滤等作用或是由于热液作用所形成的次生孔隙。溶蚀孔隙一方面可以作为储集空间，另一方面可作为原生孔隙的连通通道，提高有效储集空间。由于构造裂缝发育区容易发生矿物的风化溶蚀作用，因此溶蚀孔隙一般分布在玄武岩喷发期的上部构造裂缝发育区内。

2.3裂缝

裂缝是改善火山岩储集性能的关键因素。多期次、多种形式的地质构造变动和断裂活动，使得储集层构造裂缝十分发育。在火山岩遭受剥蚀风化过程中还形成了风化裂缝；火山岩本身的一些性质也能产生裂缝。

（1）构造裂缝

构造裂缝主要指玄武岩固化后，受外界应力作用而发生刚性形变形成。特点是裂缝比较平直，裂面有镜面或擦痕。构造裂缝是本区玄武岩油气储集的最主要储集空间类型。它可以提高构造裂缝发育带的整体储集性能。因此寻找玄武岩裂缝发育带，是潍北地区玄武岩油气勘探的关键因素。

（2）风化裂缝

陆上喷发的火山岩在其冷凝后，通常受到严重的风化作用，在风化带内形成风化裂缝发育带。风化裂缝通常呈网络出现，其储集意义不大，但是风化裂缝为后期构造裂缝复杂化或进入深埋后再受到热液溶蚀作用创造了有利条件。

（3）其他裂缝

火山岩岩浆再冷凝结晶过程中，由于岩体内部降温速率不同，导致再冷凝过程中产生张应力，并使岩体收缩而形成冷凝收缩缝。缝微观上一般呈锯齿状，常见于基质当中。

上述三类储集空间类型基本上构成了潍北凹陷孔三段火山岩的储集空间，其中原生孔隙、风化裂缝和构造裂缝构成了最主要的储集空间类型，是主要的储集空间类型，溶蚀孔隙虽然也能储存油气，但比重相对较低。

3.孔隙结构与渗滤空间

火山岩的原生孔隙和裂缝构成了火成岩储层的主要储集空间，但它们并不是全部均匀分布于同一火成岩储层中，相反，火成岩储层中的孔隙结构具有极强的“非均质性”和“双重介质特性”。所谓“强非均质性”是指火成岩地层中的孔隙带在空间分布上很不均匀，规律复杂；所谓“双重介质特性”是指同一火成岩储层通常由“裂缝”和“孔隙”两类储集空间，其中各类较均匀分布的孔隙主要构成储集空间，而各类非均匀分布的裂缝构成沟通孔隙型储集空间的渗滤空间。这一特点通常决定了火成岩储层具有高产性。

4.火山岩储层物性

火山岩特殊的结构及构造决定了火山岩储层物性的复杂性，在气孔和杏仁构造发育的井段，火山岩储层物性就好；在岩性比较致密的井段，火山岩储层物性就差。

火山岩储层物性变化之大与火山岩储层的构造有着密切的关系，因此又将孔三段火山岩分为富气孔熔岩、贫气孔熔岩和致密熔岩，这三种类型广泛分布于孔三段火山岩中，其储层物性有着各自的特点。下面分别对不同类型火山熔岩的储层物性进行分析。

4.1富气孔熔岩

指气孔和杏仁构造占岩石体积15％以上的玄武质熔岩。这是区内熔岩储层中最重要的储层类型，广泛发育于第三系玄武岩中。富气孔熔岩的气孔度达到50-60％，近似浮岩状态，且是重要的储油空间。

岩心观察清楚地表明，原生气孔和次生裂隙（含构造裂缝和风化裂缝）构成主要储集空间，从而形成气孔裂缝型储层。该类储集岩相在薄片下也见晶间孔隙（3～5μm），脱玻化溶孔（0.1～1.5mm）等，经荧光薄片鉴定证实为次要储集空间。

实验室物性分析表明，该储集岩相有效孔隙度高达20％，空气平行渗透率0.01-89.9×10-3μm2（受小直径样品影响，实际渗透率应当更高），是火山锥建造中最发育、物性最好的储层。

4.2贫气孔熔岩

指气孔构造不足岩石体积5-15％的玄武质熔岩，多具隐晶细晶质结构，基质呈致密块状。多数气孔近等轴发育，直径1-2mm，偶见长达5-7cm的逃逸孔，呈孤立状分布。

与富气孔熔岩相比，这类储层通常储集物性差，含油性差。

该岩相主要分布于火山口附近及远火山口区，系由晚期贫挥发组份熔岩固结或富挥发份熔岩中挥发份充分消耗、逸散后固结而成。

4.3致密熔岩

指气孔率小于5％的熔岩。由贫挥发份岩浆冷却而成，或者富挥发份岩浆中挥发份充分溢散后残余岩浆冷凝而成。

这类岩相在火山岩中占有较大比重，非常致密，储集性能好坏完全取决于裂缝的发育程度。在长期风化的火山锥、断层发育的火山锥或者水下喷发熔岩的表层，这类岩石完全可能形成裂缝型储层。

5.结论

潍北凹陷孔三段火山岩油气藏储集空间类型主要为原生空隙，构造裂缝和风化裂缝。几类储集空间不是均匀分布于同一火成岩储层中，的孔隙结构具有极强的“非均质性”和“双重介质特性”。火成岩储层中，油气的运聚和渗流产出主要不是从孔隙到孔隙，而是以从孔隙到裂缝为主。这一特点通常决定了火成岩储层具有高产性。孔、渗特点在纵向上规律性差，火山岩储层物性变化之大与火山岩储层的构造有着密切的关系，可将孔三段火山岩分为富有气熔岩、贫气孔熔岩和致密熔岩。富有气熔的主要储集空间为气孔；贫气孔熔岩主要储集空间靠少量的气孔和不发育的裂缝，储集物性差，含油性差；致密熔岩在火山岩中占有较大比重，非常致密，能否形成储集岩，完全取决于裂缝的发育程度。

作者简介：

刘菊（1982-）、女、山东莱芜、工程师、硕士、2007年获得中国石油大学（华东）矿产普查与勘探专业硕士学位，2007年至今在胜利油田地质科学研究院工作。