松辽盆地火山岩相:相序、相模式与储层物性的定量关系

松辽盆地火山岩相序主要受岩性控制。酸性岩喷发旋回多以爆发相开始、侵出相结束;中基性岩多以喷溢相开始、火山沉积相结束;酸性岩夹中基性岩的相序复杂,常见喷溢相±爆发相→火山沉积相。风化壳层之上和沉积夹层之上的火山岩是新的喷发旋回的开始,而火山沉积相和侵出相的出现往往标志着一个火山喷发旋回的结束。相模式能够直观反映火山岩相和亚相之间的叠置关系,是地震-岩相解释和储层预测的地质基础。火山岩15亚相中能够成为Ⅰ类储层的通常仅4种:火山颈,热碎屑流,喷溢相上部和侵出相内带亚相。岩相研究使得勘探的目标集中为:火山岩气藏勘探→找有效储层→识别可以作为Ⅰ类储层的4种火山岩亚相发育带。     

松辽盆地中南缘火山喷发作用及其岩石特征

本文研究了出露于松辽盆地中南部边缘的火山岩地层,结合盆地内钻井资料确定了盆地边缘火山岩岩性、岩相和火山岩组合特征,并分析其空间分布规律和喷发作用。研究表明: 松辽盆地中南缘主要发育酸性火山岩,少量基性玄武岩和安山玄武岩、玄武安山岩; 火山岩相的喷发方式主要以爆发相、喷溢相、侵出相为主; 火山岩发育的储集空间类型主要有原生孔隙、次生孔隙和裂缝; 喷溢相上部亚相、中部亚相、爆发相热碎屑流亚相和火山通道相可以成为较好的油气储层。     

深层火山碎屑熔岩形成机理及其指相意义研究:以松辽盆地庆深气田为例

基于不同岩性、岩相条件从根本上决定了储集空间的发育程度与规模,所以找火山岩的储层集中表现为火山岩相、亚相的识别。文中以松辽盆地庆深气田为例,重点研究了深层火山碎屑熔岩形成机理及其在火山岩地质相和测井相识别中的意义。研究表明,火山碎屑熔岩类火山岩常见火山碎屑流、泡沫熔岩流、岩流自碎作用、近地表隐爆作用、再熔结(胶结)型5种成因类型,且不同成因火山碎屑熔岩具有明显不同的矿物岩石学特征和测井响应特征。根据其形成机理、矿物岩石学特征和FMI成像特征,认为上述5种成因类型的火山碎屑熔岩分别发育于爆发相热碎屑流亚相、介于爆发相和喷溢相之间的爆溢相、喷溢相、火山通道相隐爆角砾岩亚相、火山通道相火山颈亚相或近火山口相。该研究成果对于促进火山岩相、亚相的准确识别和优质储层的有效预测具有重要的指导意义。     

松辽盆地火山岩相:类型、特征和储层意义

松辽盆地火山岩相可分为5相、15亚相。5相为火山通道相、爆发相、喷溢相、侵出相和火山-沉积岩相。火山岩孔、缝及其组合关系受亚相控制。喷溢相上部亚相原生气孔和构造裂缝发育，储集物性优良；爆发相各个亚相之间常发育松散层构造，是有利的储集空间；侵出相内带亚相原生裂缝和粒问空隙发育，是优质的大型储集体。不同亚相的成岩方式不同，有熔浆冷凝胶结、压实成岩和二者复合3种方式。火山-沉积岩相、爆发相的空落亚相和热基浪亚相均以压实成岩为主，其物性随埋深增加变差；火山通道相、喷溢相和侵出相均以熔浆冷凝固结成岩为主，其孔、渗与埋深无关。爆发相的热碎屑流亚相是复合成岩，其储层物性与埋深的关系视两种成岩方式相对强弱而变化 。     

松辽盆地深层火山岩储层岩相特征和天然气的来源

松辽盆地发育上下两个盆地充填序列：下部充填序列指埋深〉3000m的上侏罗统-下白垩统断陷期火山成因地层，自下而上划分为火石岭组、沙河子组和营城组；上部充填序列由下白垩统上部-上白垩统坳陷期正常的沉积地层组成。下部充填序列的营城组火山岩是松辽盆地北部深层天然气的主要储集层（占储层的87％）。火山岩储层物性受控于火山岩岩相，喷溢相上部亚相（Ⅲ3）和侵出相。内带亚相（Ⅳ1）是最有利的火山岩储层，火山通道相火山颈亚相（Ⅰ1）、隐爆角砾岩亚相（Ⅰ3）和爆发相热碎屑流亚相（Ⅱ3））也是较好的储层。在松辽盆地北部徐家围子断陷火山岩储层中发现的工业气藏天然气有烃类、CO2、N2、H2S和少量稀有气体。通过天然气组成，烃类和CO2，碳同位素组成分析，认识到徐家围子断陷火山岩气藏天然气主要为煤型气、油型气和无机气构成的混合气，无机成因CO2气可能源于地幔或是岩浆成因。     

松辽盆地南部测井相的建立与测井相分析

笔者在前人提出“测井相”概念的基础上，针对研究区的实际情况和实用原则，将此概念扩展为“岩性-测井相”和“沉积-测井相”两层含义。通过对岩性测井响应参数和测井曲线特征的详细分析，建立研究区砂岩型铀矿找矿目的层的岩性-测井相和沉积-测井相以及进行测井相分析，同时利用测井曲线特征和测井响应参数值构建的地层岩性模拟剖面进行剖面沉积环境及其演变的分析。     

利用测井方法识别火山岩岩相方法

利用实际岩石薄片数据及测井数据,通过GR-TH 及GR-AC 交会图方法将松南气田营城组岩石结构划分为熔岩结构、熔结结构和凝灰结构3 种。凝灰结构和熔结结构对应爆发相,熔岩结构对应喷溢相。结合次生孔隙度的大小及岩心、录井信息对出现的6 种亚相: 热碎屑流亚相、热基浪亚相、空落亚相、上部亚相、中部亚相和下部亚相进一步划分,其结果与地质上的岩相亚相基本一致。     

松辽盆地北部安达断陷营城组火山岩岩相的地震识别

安达断陷营城组的火山岩岩相分为火山通道相、爆发相、溢流相、次火山岩相和火山-沉积相,每种火山岩岩相的地震特征各不相同.根据各种岩相的地震反射特征,逐条测线解释出火山岩相,结合相干体技术和振幅属性预测了安达断陷内研究区的火山岩岩相分布,圈出3个爆发相发育区.据此讨论了地震识别方法在识别火山岩岩相和火山岩储层物性中的应用.     

松辽盆地深层火山岩储层测井响应及地质解译

为研究测井信息与地质属性的对应性,利用丰富的岩心描述结果刻度测井资料,对12种常见火山岩常规测井和8种成像测井图像进行地质解译。结果表明,火山岩地质属性的测井响应具有普遍性。常规测井中自然伽马和密度曲线对基、中、酸性火山岩响应明显,电阻率和三孔隙度曲线对火山岩的结构构造及孔缝响应明显。成像测井模式具体为:凝灰结构表现出高阻亮点模式,原生气孔表现出低阻暗点模式,流纹构造表现出中高阻黄白相间的正弦曲线模式,角砾结构表现出高阻亮块和低阻暗点模式,低角度裂缝表现出低阻正弦曲线模式,沉火山角砾结构表现出中低阻黄橙相间正弦曲线模式,火山碎屑溶孔表现出亮块中含暗点模式,块状结构表现出亮块模式。     

松辽盆地营城组火山岩相量化表征与应用

盆地火山岩及其储层的地震解释需要量化的岩相模型提供地质约束。三维揭露的盆缘剖面是实现岩相量化表征的最佳区。在松辽盆地东南隆起营城组建组剖面区开展了爆发相、喷溢相和侵出相的三维量化研究。爆发相出现在火山旋回早期,延伸千米量级、厚度百米量级,外形呈楔形尖灭状,坡度上陡下缓、呈平均15°左右的上凹形轮廓;始于热基浪亚相、向上为热基浪与空落亚相互层,终于热碎屑流亚相。喷溢相多出现在火山旋回中后期,覆于爆发相之上,延伸千米量级、厚度百米量级,外形呈凸透镜向外尖灭状,坡度上缓下陡、呈平均20°左右的上凸形轮廓;自下而上依次为下部、中部和上部亚相。侵出相出现在火山旋回后期,可见对其它相带呈切割-披覆关系的内、中、外三个亚相,侧向延伸和垂向厚度多为百米量级、通常最大不超过1km,呈顶缓缘陡的蘑菇状。用火山岩相模型约束井旁地震解释、建立岩相-地震相响应关系,可为无井区的火山岩地震识别提供模板。火山机构的后期改造只改变相序的完整性、不改变原始喷发相带间的相邻与相依性,不影响用岩相模式预测相变关系。非同源喷出物之间的叠置会干扰盆地火山岩相的解译,且使岩相模型的约束作用失效。     

松辽盆地东南隆起区营城组火山岩相和储层的空间展布特征

松辽盆地东南隆起区营城组火山岩岩相类型涵盖5种岩相中的12种亚相。物性统计分析结果表明,喷溢相上部亚相、侵出相内带亚相、火山通道相隐爆角砾岩亚相的储层物性较好。将物性结果结合平面岩性岩相图,确定出裂缝面孔率高的区域主要集中在火山机构中心附近的火山通道相火山颈亚相和隐爆角砾岩亚相、侵出相内带亚相、爆发相热碎屑流和热基浪亚相、喷溢相下部亚相;气孔面孔率高的区域集中在距离火山口较近的斜坡处,亚相主要为喷溢相上部、中部亚相。最后根据有利储层的定义和种类,得出有利储层主要位于古火山口及其附近的山脊处,面孔率值向外呈环带状减少或单向减少。     

松辽盆地庆深气田火山岩储层的微观结构研究

松辽盆地营城组火山岩是庆深气田主要的储层。火山岩储集空间主要有4种组合类型,其中溶蚀孔+微孔隙型最为常见。孔隙是主要的储集空间,裂缝平均孔隙度为0.101%,主要起连通作用。通过火山岩样品的压汞分析,将毛细管压力曲线分为Ⅰ～Ⅴ类。最大孔喉半径为4.9 μm,分选系数为0.3～2.6,孔喉歪度为粗歪度。综合储层微观结构研究成果和试气结果分析认为：(1)火山通道相的火山角砾岩和角砾熔岩、喷溢相上部亚相的气孔流纹岩和侵出相内带亚相的球粒流纹岩和珍珠岩为好储层;(2)研究区储层孔隙结构以微孔喉为主、孔喉比大、孔喉的连通性及渗流能力较弱等特点,储层以Ⅱ、Ⅲ类孔喉为主,大部分气井需大型压裂改造,才能达到工业气流。     

松辽盆地庆深气田深层火山岩储层储集性控制因素研究

松辽盆地庆深气田深层火山岩主要岩石类型为流纹岩、熔结凝灰岩、凝灰岩、火山集块岩、安山岩、英安岩和粗面岩,以中酸性火山岩为主,其主要储气岩为流纹岩和凝灰岩,与国内其他含油气盆地的火山岩储层明显不同。其原生孔隙受岩性、岩相控制,后期的成岩改造作用,包括构造活动、风化淋滤、溶蚀作用、脱玻化作用决定了火山岩次生孔隙发育程度,尤其是溶蚀作用,它是决定原生孔隙不发育火山岩能否成为有效储层的关键因素。不同地区火山岩储层的发育状况与火山岩所处的位置有关。火山机构多沿断裂带分布,火山口附近多种岩相叠合区和近火山口爆发相和喷溢相叠合区的储层物性较好,是天然气勘探的有利目标。     

松辽盆地东南隆起区下白垩统营城组三段火山岩岩性、岩相序列

通过大比例尺野外岩性岩相填图、掌子面二维岩性岩相描述和详细岩矿鉴定,研究营城组三段内幕。本区营三段自下而上岩性序列表现为2个中基性到中酸性的火山岩旋回：①下部为石英安山岩、安山岩、安山质集块熔岩、安山质集块岩、安山质角砾岩和安山质角砾凝灰岩,向上过渡为砂质凝灰岩和英安质凝灰熔岩;②上部为玄武安山岩和玄武质集块熔岩,向上过渡为英安岩、珍珠岩、英安岩、英安质凝灰熔岩、英安质沉凝灰岩和英安岩。旋回①岩相纵向序列：溢流相下部亚相、火山通道相火山颈亚相、爆发相空落亚相、火山沉积相再搬运亚相、爆发相热碎屑流亚相。旋回②岩相纵向序列：溢流相上部亚相和下部亚相、火山通道相火山颈亚相、溢流相下部亚相、侵出相内带亚相、溢流相下部亚相、爆发相热碎屑流亚相、火山沉积相再搬运亚相、溢流相下部亚相。营三段火山岩发育于松辽盆地断陷末期,是盆地断陷转为坳陷过程的重要岩石记录。     

松辽盆地营城组火山岩定量储层地质模型及其精细描述

储层地质模型指火山岩的岩性岩相和储层物性的空间分布。通过对营城组火山岩剖面的详细研究,结合2口钻井的岩心资料,详细划分对比储层单元,定量刻画火山岩储层。研究区火山岩相呈喷溢相→爆发相→喷溢相+侵出相→火山沉积相→爆发相→火山通道相＋喷溢相的序列特征。爆发相、喷溢相规模最大,各亚相侧向延伸在400～4 000 m,单层厚度为2～130 m;火山通道相、侵出相和火山沉积相的规模较小,侧向延伸为110～1 500 m,单层厚度为3～85 m。营下段为Ⅰ类、Ⅲ类储层,营一段为Ⅰ类、Ⅱ类储层夹Ⅳ类储层,营二段为Ⅰ类储层,营三段为互层的Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类储层夹薄层Ⅳ类储层。上部亚相、火山颈亚相、内带亚相是最好储层,下部亚相、隐爆角砾岩亚相为较好储层,爆发相为中等储层,中部亚相、火山沉积相为差储层。火山熔岩类物性随埋深增加变化小,火山碎屑岩类物性随埋深增加变化大,低孔、低渗岩石的物性随埋深增加变化小。     

松辽盆地火山岩相地震特征及其与控陷断裂的关系

在松辽盆地营城组火山岩中识别出5相15亚相。控陷断裂控制火山岩相分布,火山喷发中心沿大断裂呈串珠状分布。靠近深断裂一侧从下到上相序为喷溢相-侵出相/火山通道相,远离深断裂一侧相序为喷溢相-爆发相-喷溢相或火山沉积相;横向上相序为火山通道/侵出相-喷溢相-爆发相-火山沉积相。喷溢相呈席状披盖或丘状,中弱振幅,中频,连续性中-差,见断续波状反射,横向宽约6～10 km,纵向厚约200～400 m。爆发相呈楔状或透镜状、中强振幅、中低频、连续性差-中,横向宽约6～8 km,纵向厚约100～200 m。而火山通道相和侵出相呈(陡)丘状、中强振幅、低频、杂乱反射,仅分布在火山口附近,横向宽多小于2 km,纵向厚约100～200 m。火山沉积相呈上超充填,中强振幅,中频,连续性好,分布在低洼地区,横向宽约4～7 km,纵向厚约50～150 m。     

松辽盆地火山岩储层储集空间特征及其成因

松辽盆地储层火山岩主要为流纹岩,亚碱性、钙碱性系列,钾质中高。储集空间可划分为原生孔隙、次生孔隙和裂缝3类和13种基本成因类型。火山岩储层平均孔隙度3%~15%,渗透率(0.1~5)×10^-3μm²,孔隙半径0.05~1 μm;孔隙结构可分为粗态型、偏粗态型、偏细态型、细态型和极细态型5种。构造运动、风化淋滤作用及流体活动是影响和控制储层空间发育程度的主要地质因素。     

松辽盆地庆深气田储层火山岩锆石U-Pb同位素年龄及其地质意义

庆深气田储层火山岩是由多期火山喷发叠置形成,分布在白垩系下统的营城组,以酸性喷发岩为主。火山岩离子探针(SHRIMP)锆石U-Pb年龄测定结果表明,储层火山岩年代集中在111～115 Ma,介于早白垩世晚期阿普第阶(Aptian)和阿尔布阶(Albian)的分界线附近。对比兴城与升平两个天然气产区的储层火山岩的形成年代,发现它们是同一时代的火山作用产物,并不是以前所认为的兴城地区火山岩属于营城组一段,升平地区火山岩属于营城组三段。这一结果对于松辽盆地火山岩气藏的勘探开发具有实际意义。