潍北凹陷孔三段火山岩的岩相特征及对储层的评价预测

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一、前言

潍北凹陷位于山东省潍坊市北部，跨越昌邑、潍县两县，面积为880km2。潍北凹陷是渤海湾盆地昌潍坳陷内一个重要的二级构造单元，该凹陷具有湖盆小、构造活动强烈、物源多及相带变化复杂等特点。潍北凹陷孔三段火山岩岩石结构复杂, 储层岩相单元多,对于其分布规律认识的难度较大，因此，对潍北凹陷孔三段火山岩岩相的结构特进行研究，有利于对储层的评价预测。

二、火山岩岩相

根据火山岩的形成的条件、火山作用的一般机理和成岩方式，将火山岩相划分了溢流相、爆发相、火山通道相等类型。由于火山岩储层具有明显的旋回性，根据储集空间的不同，还可以在纵向上划分熔岩单元流。

1.火山岩溢流相

潍北凹陷孔三段火山岩溢流相的岩性主要为基性玄武岩、玄武质安山岩和安山质玄武岩等组成。由对火山岩样品测试，孔三段火山岩形成于56.38~60.56Ma，火山岩溢流相往往形成线状、绳状、波状、块状熔岩流或面状泛流岩被，而产于水下者则呈枕状、球状熔岩，也有呈盾状熔岩锥和层状复合岩流者。

2.火山通道―火山口相

火山通道相主要由熔岩和火山碎屑物质及通道壁的岩石崩落而成的碎屑充填的火山通道而成。从地震剖面上可以看出，火山通道相主要位于断裂的交汇处，地震相位表现为明显的下拉现象，呈一个弧底的特征，在上部形成了火山口。

3.火山沉积相

是火山喷发和正常沉积作用相互叠加的产物。它们产生于火山作用的全过程，但以火山作用的低潮期―间隙期为最发育。可以形成于陆地，也可以形成于浅水的湖相。岩性主要为喷出岩的玄武岩和湖相的深灰色、灰色的泥岩组成，具有单层厚度较小、层数多的特点。

4.火山岩爆发相

火山爆发相主要表现为火山产物呈各种各样的火山碎屑降落物，可成层堆积在陆上或水下，岩石为各种火山碎屑岩和熔结凝灰岩围绕着火山口分布，一般粗粒级的多靠近火山口分布，细粒级的则远离火山口分布。

5.火山岩侵入相

主要是粘度大不易流动的酸性和碱性岩浆，流堵火山通道，在未凝固前由于机械力推挤出地表的产物。它们多堆积在火山颈之上，形成直径小、厚度大、产状陡的熔岩穹或复式穹丘。

潍北地区孔三段火山岩主要属于溢流相，呈大面积分布的特点；在凹陷内部可见火山岩沉积相，表现了泥质火山碎屑岩，在火山口附近可见火山爆发相，通过地震剖面也可发现火山岩通道相和次火山岩相的分布。

三、火山岩岩相分布

潍北凹陷大面积的火山岩溢流相分布的研究中，采用上述研究方法寻找火山口―火山通道相，综合运用单井相、地震相、断裂作用等方面分析了火山口―通道相、溢流相和火山沉积相的平面分布规律。火山口―火山通道相主要分布于沂沭断裂带附近和柳疃断裂带，在潍北凹陷的北西向和北北东向的交汇处，发育了较多的火山口―火山通道相。在各火山口之间，主要发育大规模的火山岩溢流相，呈多期的叠置，在平面了分布于凹陷中部和东部地区。火山岩沉积相主要分布于凹陷的西部地区，由于远离火山岩活动中心，以玄武岩、砂岩、砾岩和暗色泥岩的岩性组合的形式进行分布。

四、火山岩旋回

对潍北凹陷古近系孔三段巨厚熔岩地层长达上百米的岩心进行了观察，通过对熔岩流单元进行研究，一个完整的原生熔岩流单元实际是上部亚相、中部亚相和下部亚相等三个特征不同的岩相带按次序组合而成的，称为“三带结构”。火山岩溢流相上部亚相具有较好的储集空间，为火山岩有利储层集中段；中部亚相玄武岩等岩性致密，在无构造裂缝发育时，很难形成有意义的油气储层；下部亚相火山岩常与下伏岩石或沉积物呈凸凹不平的突变接触，该带特征受古地表条件影响较大，通常形成有效的“气孔-裂缝型储层”并富含油气。

潍北凹陷孔三段火山岩为大面积分布的溢流相沉积，纵向上厚度大，平面上分布广，如何划分不同期次的火山岩或者不同的熔岩亚相单元，成为火山岩储层综合评价与预测的关键问题。

五、火山岩储层储集性

潍北凹陷孔三段火山岩储层为玄武岩，玄武岩的储集性能是受多种因素控制。

1.储集空间类型

1.1原生孔隙

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。这些气孔呈圆、椭圆、或爪状、树枝状、管状及不规则状，其量或多或少，其分布或密或疏，或定向或无定向。

1.2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。溶蚀孔隙一方面自身可以作为储集空间，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。

1.3裂缝

裂缝是改善火山岩储集性能的关键因素。在火山岩形成以后的漫长地质历史时期，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。

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。

2.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有气熔岩、贫气孔熔岩和致密熔岩。富气孔熔岩是区内熔岩储层中最重要的储层类型，主要储集空间为气孔，另外还有大量的蚀变晶间孔隙和溶孔。贫气孔熔岩岩相结晶程度不高，晶间孔隙不发育，主要储集空间靠少量的气孔和不发育的裂缝。与富气孔熔岩相比，这类储层通常储集物性差，含油性差。致密熔岩在火山岩中占有较大比重，一般非常致密，能否形成储集岩，储集性能好坏，完全取决于裂缝的发育程度。

六、结论

火山岩岩相结构及其分布复杂，本文通过研究大量的潍北凹陷孔三段火山岩的资料，并对其进行实地调研，总结出了潍北凹陷孔三段火山岩岩相结构及其分布，有利于指导对储层的预测评价，具有重要的实际应用价值和理论指导意义。

参考文献：

[1]王文林，杨永红．潍北凹陷孔店组沉积相特征研究[J]特种油气藏2003,2.