火山岩储层类型及其控制因素分析

《火山岩储层类型及其控制因素分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《火山岩储层类型及其控制因素分析（6页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、火山岩储层类型及其控制因素分析摘要：本文在前人火山岩储层研究成果的基础上，总结了火山岩储层储集空间类型以及储层发育的控制因 素。火山岩储层是内外因共同作用的结果，内因包括岩性岩相、喷发环境，外因包括构造作用和成岩作用 内因奠定了储层形成与分布的基础和储集空间的发育程度；外因对储层的储渗性能有明显改造。关键字：火山岩储层；储层类型；孔隙成因；控制因素；随着能源需求的日益增长，石油与天然气的勘探、开发领域也在不断地扩展，火山岩油气藏作为油气 勘探的新领域，已引起了广大石油工作者的关注。近年来，很多学者对火山岩储层形成机制进行了研究。 综合看来，火山岩储层形成机制研究主要集中在储集空间类型及成因、储

2、集空间的形成与演化特征、储层 发育的控制因素等方面。1. 火山岩储层类型由于火山岩的骨架较其他岩石坚硬，抗压实能力强【4】，加之火山岩成岩作用多以冷凝固结方式为主， 孔隙度受压实埋深影响较小，使得火山岩的孔隙更容易保存下来，当埋深大于一定深度时，火山岩的储集 能力往往会大于沉积岩而成为主要储层【5】。赵海玲等认为火山岩储层具有分布范围广、地质时代长的特征， 这和火山岩油气储层不具岩石类型的专属性有关【6】。1.1 岩性类型火山岩储层类型多样, 主要有玄武岩、凝灰岩和火山角砾岩。玄武岩主要由基性斜长石、辉石、磁铁 矿组成, 以斜长石为主, 呈连续斑状结构, 基质间粒结构, 见杏仁状结构。凝灰岩主

3、要由结构、成份相同, 颜色稍有差异的玄武质角砾和岩屑组成, 以岩屑为主, 由火山灰胶结。火山角砾岩主要由成份相同、颜色 稍有差异、粒径大小不等、外形极不规则的玄武质角砾和凝灰质碎屑组成 , 以角砾为主, 由绿泥石、浊沸 石以及火山灰胶结, 呈火山角砾结构【3】。火山岩孔隙发育受控于岩性韧性的大小，而韧性大小又受岩石矿 物的化学成分影响故基性与酸性火山岩的孔隙储集空间，有很大差别。酸性火山岩的韧性、弹性都比基 性火山岩要高其孔隙测定值大于基性火山岩；而酸性火山岩处于深部时，所形成的裂隙空间又比基性火 山岩要好【18】。1.2 储集层类型中国大部分含油气盆地中发育火山岩类,且分布范围较大、岩层较厚

4、,其形成作用包括 3 种:火山作用、 成岩作用、构造作用,依据其成因特征可以划分为熔岩型储集层、火山碎屑岩型储集层、溶蚀型储集层、裂 缝型储集层 4 类1,各种类型在产出部位、展布形态、孔隙类型和孔渗性特点等方面存在明显差异。中国含油气盆地古生界和中、新生界广泛发育火山岩,具有分布范围广、地质时代延续时间长的特征, 不具岩石类型的专属性,不论是基性岩、中性岩还是酸性岩,不论是火山岩还是侵入岩,也不论是熔岩还是火 山碎屑岩,自新生界到太古宇都有好的储集层2。H i中国含油气盘地火山岩分带砂拥尚和如警的中国火11时地帀图改编）邹才能提出火山岩相分类既要遵循一般分类原则,又应考虑其实用性,其在中国含

5、油气盆地火山岩相综 合研究的基础上,提出火山岩相5相、15种亚相的划分方案1。和亚和形成深度岩石类狀形成方式产川状态火山口一火山颈地表一岩浆层或火山源区熔岩、火山碎盾熔岩及火山碎炳岩火山机构被剥蚀.出露 火山通道中的充填物平面上呈长鬪形、圆形、多边形昇倾火山 通道和潜火山岩地表F约3 km熔岩，角砾熔岩，角砾畀同期或晚期的侵入作用岩床.岩墙苗株、岩枝以 及隐爆角砾岩体隐爆角砾岩隐爆角砾岩富含挥发分岩浆入侵破碎岩石 带产生地卜爆发作用筒状、层状、脉状、枝叉状、 裂缝充填状空落地衷块状火山碎届岩火山碎屑、尉岩碎屑与水蒸汽 混合成多相体系爆发相热基浪地表波状构造凝灰岩， 火山角砾凝灰岩火山喷发产物M

6、Jd流地表熔结火山碎屈営火山爆我火山喷发炽热碎流堆积喷溢和上部冲部、卜部地衷却种熔昇火山喷溢、泛流产物岩流.岩被：绳状、柱状、渣状等中心、过渡、边缘地衷熔岩及角砾熔岩火山颈熔岩等挤出地表的产物岩针、岩塞.岩钟和穹丘火山 喷发 沉积和沉火山碎孵岩 含外碎們火山碎炳沉积 再搬运火山碎盾沉积地表喷出岩，沉火山碎屑岩， 火山碎們沉积岩和沉积岩火山喷发间隙期、 低潮期沉积产物陆相、盆地相；层状、透镜状沉积等气孔挥发分述逸岩展顶底、圆形或榊圆形杏仁孔於物.允填话的残余孔隙岩体的顶部、不规则状粒（砾）间孔碎肉颗粒间经成岩压实肓残余孔蹴火山碎眉岩中多见晶间孔及晶内孑L矿物结晶作刑岩层中部、孔隙较小原生孔隙社瞬

7、 原牛储集空间 _次宇储集空同砾间溶孔淋滤、溶解作用角砾岩问”呈不规则状晶间溶孔溶解作用和矿物转变作用斑晶问晶内溶孔溶解作用和矿物转变作用自生矿物晶内脱股化孔玻璃质经從玻化后形成绿泥石、沸石矿物内抢遗裂缝构适应力作用近断层处，齐低角度溶蚀裂辔溶解作用分布广泛.形态不规则佩化裂缝览化作托秽层表團1.3 储集空间类型及成因很多学者对不同研究区的火山岩储集空间类型和成因进行了研究。罗静兰 【8-9】等研究了火山岩储集空 间的形成和演化特征，对其演化阶段进行了划分。对于火山岩储层发育的控制因素，前人做了大量的研究 工作。侯英姿【10】从内外因两方面分别阐述了火山岩储层的控制因素。王璞琚【11】等认为不

8、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。余淳梅【12】、张艳【13】等研究了火山喷发环境与火山岩储层 的关系，张洪【14】等从火山喷发模式的角度研究了火山岩储层形成机制。杨闫林【15】等研究了构造运动对火 山岩储层的影响。戴亚权【16】等根据火山岩的活动状态将火山岩成岩演化过程划分为前期火山活动阶段和后 期火山宁静阶段。高有峰【17】等研究了火山岩成岩作用类型、特征及其对储层的影响，将火山岩成岩作用阶 段分为早期和晚期，认为早期成岩作用主要影响原生孔隙的发育，晚期成岩作用主要影响次生孔隙的发育火山岩储层的储集空间按其形成机理都可分为原生和次生两大类。前人对火山岩储层的储集空间

9、分类 方案多样，归纳起来有以下4种：原生孔隙、次生孔隙、裂缝3大类：原生储集空间、次生储集空间2 大类；孔隙、洞穴、裂缝3大类。宏观缝洞系统、基块孔缝系统2大类。综合前人研究成果，将火山岩 的储集空间分为原生储集空间和次生储集空间，进一步分为原生孔隙、原生裂缝、次生孔隙、次生裂缝4大 类13小类【2】（表2）。表2.火山岩储集空间类型及成因类眾储集T咳:怡诊成机理分布特征收缩裂缝松疑枚缩咋用岩休边缘,呈高一低角度炸段缝门淬或蟲蔽爆破岩休中、下部，呈高角度原生孔隙为火山物质喷出地表形成的气孔及不完全被杏仁体充填的残余孔隙、晶间微孔、火山角砾间 孔等。（1）气孔：由于岩浆体内在溢流的过程中，含有大

10、量的挥发组分，当其喷发出露地表时，因挥发分逸散， 而留下的空间，其形状不一。（2）杏仁体内孔：次生矿物充填气孔留下的空间，是充填矿物被溶蚀后而形成的。本区该类型空隙较为发 育，由于大多数气孔未被碳酸盐类完全充填，杏仁体又被后期的地下水溶蚀而形成的空间。（3）溶蚀孔缝洞：由于地下水对已结晶的矿物产生溶蚀作用而形成的次生孔隙，多半是由晶间缝和晶内缝 经溶解作用发育而成。该区是一些碳酸盐岩类的溶解后而产生的空间。大小不一，小的仅O.olmm，大者达 O.smm左右。（4）晶间孔：由于矿物结晶，在晶体间产生孔隙，这种孔隙与矿物结晶程度有关，结晶程度越高，越发育。 次生孔隙主要是:球粒流纹岩脱玻化孔；长

11、石（包括斑晶、晶屑、微晶、脱玻化形成的长石）、火山灰、 黏土矿物的溶蚀孔；气孔充填的碳酸盐杏仁体、裂缝充填的碳酸盐脉以及岩石碳酸盐化形成的碳酸盐矿物 的溶蚀孔。次生孔隙的形成主要是火山岩体遭受风化剥蚀、溶蚀的结果。裂缝可以成为火山岩的主要渗流通道和部分储集空间,其成因在于:火山作用和成岩作用形成爆裂缝、 收缩缝;构造应力作用使火山岩体发育变形、错动而形成构造裂缝，其外部形式主要为斜裂缝、微裂缝，网 状裂缝等。2. 储层发育的控制因素研究表明，火山岩储集空间的形成、发展、堵塞、再形成等不同阶段的演化过程是非常复杂的，受内 外两种因素的控制，内因主要为火山作用（岩性岩相、喷发环境），外因主要包括构

12、造作用、成岩作用等【3】 。 2.1 岩性岩相不同岩性、岩相条件从根本上决定了储集空间的发育程度与规模 。火山岩的岩性决定了原生孔隙的类 型，岩性是影响火山岩储集性能的直接因素，从基性、中性熔岩到酸性熔岩，岩石的粘度、脆性逐渐升高 。 流纹岩、安山岩的孔缝相对较多，以气孔为主，火山角砾岩以砾内、砾间孔为主，而凝灰岩以微裂缝为主。 不同岩相、亚相具有不同的孔隙类型，同岩相的不同亚相储集层物性可能差别很大，因为各相和各亚相之 间岩石结构和构造存在较大差别，它们控制着原生和次生孔缝的组合与分布。火山通道相储集空间主要为 孤立的气孔及火山碎屑间孔；火山爆发相中火山角砾间孔、气孔、溶蚀孔洞缝发育；火山喷

13、溢相熔岩原生 气孔、收缩缝发育，次生孔隙主要为构造裂缝；侵出相中心带亚相储集空间主要为裂缝、溶孔、晶间孔等 微孔隙。2.2 火山喷发环境火山岩在水体深部喷发，由于深水静水压力大，溶解于岩浆中的挥发分不容易逃逸，难以形成气孔， 故原生气孔极不发育，加之水体的共同作用，火山岩发生明显的蚀变和充填作用，使本来就少的原生孔隙 减少，杏仁体内溶蚀孔和炸裂缝、岩球岩枕间孔和粒间孔、基质和斑晶蚀变孔缝、后期构造缝是主要储集 空间；在浅水环境或陆上喷发的，特别是喷发时遇大气降水，一方面溶解于熔浆中的挥发分可以大量逃逸 形成原生气孔，另一方面由于炽热岩浆突遇水体产生淬火作用形成大量原生微裂隙并将原生气孔很好地连

14、 通起来，构成良好的原生储集空间，主要储集空间为原生孔隙和冷凝收缩节理缝、次生溶蚀孔、矿物解理 缝和构造裂缝。火山喷发模式可划分为夏威夷式、斯特朗博利式、武耳卡诺式、培雷式、布里尼式和卡特迈式6种类型。 从总体上看，玄武岩以夏威夷式喷发为主，较为温和而贫气沿斜坡流动汇聚于洼陷处；粗面岩以斯特朗博 利式和武耳卡诺式为主，较为猛烈携带大量挥发性气体便于将粗面岩冲到构造高部位，充分结晶且易于风 化淋滤产生裂缝。2.3火山作用对储集层的控制火山作用不仅控制了储集体的形态规模及相互间的联系 ,也控制着储集空间类型和储集层岩石的矿物 组分特征【1】。同一地区火山岩储集层的储集性能主要受火山岩岩石类型和岩相

15、的控制 ,不同岩石类型的火 山岩储集层发育不同类型的储集系统。火山岩相是影响储集层的重要因素,不同岩相、亚相具有不同的孔隙类型,同岩相的不同亚相储集层物 性可能差别很大,因为各相中各种亚相之间岩石结构和构造存在较大差别;岩石结构和构造控制着原生和次 生孔、缝的组合和分布,火山岩储集层物性和储集空间类型、特征和变化主要受到火山岩亚相控制。2. 4构造作用构造作用对储层的控制作用主要表现在以下3点：构造运动引发多期次、多火山口火山喷发，使火山 岩大面积分布，成为形成火山岩储层的基础；构造运动使得火山岩岩体处于地表或近地表环境，经历各 种风化淋滤作用，使岩石中原生孔缝进一步溶蚀扩大，孔缝间的连通性进

16、一步提高，从而形成优质储层； 构造运动使得非常致密的火山岩形成大量裂缝，这些裂缝不但使孤立的原生气孔得以连通，而且还增大 了火山岩的储集空间，同时也是地下水和有机酸的重要通道，对溶解作用的发生起了重要作用，是形成次 生溶蚀孔隙，改善储层储渗能力的关键。多次的构造运动导致了裂缝的多期性，常常可以见到早期裂缝被 晚期裂缝所切割。火山岩裂缝的多期性，为油气的运移及储集提供了良好的条件。2. 5成岩作用成岩作用控制着火山岩储层原生孔隙的保存和次生孔隙的发育与分布。成岩作用对火山岩储集性能的 影响主要表现在两方面：一方面加剧了火山岩原生孔隙的次生充填，降低了储渗性能；另一方面也加剧了 溶蚀孔、缝的形成，

17、改善了储集性能。火山岩成岩作用阶段分为早期和晚期，早期成岩作用主要影响原生孔隙的发育，晚期成岩作用影响次 生孔隙的发育。起破坏作用的成岩作用主要有热液沉淀结晶、压实胶结、充填、压实压溶、熔结等；起建 设作用的成岩作用主要有冷凝收缩、脱玻化、挥发分的逸散、溶蚀、构造、风化淋滤等。风化淋滤作用主要表现在：在大套火山岩段内和顶部发育风化壳或火山沉积岩；在风化壳下部火 山岩中发育风化裂缝；风化过程中伴随淋滤溶蚀作用改造储集空间。溶蚀作用包括有机质成烃过程中生 成有机酸的溶蚀作用、无机酸的溶蚀作用以及与长石的钠长石化相伴随的热液流体对矿物的溶蚀作用。流 体活动对火山岩储集性的改造具有双重作用：一方面新矿

18、物的胶结和充填使得储集性能下降；另一方面， 蚀变和溶解作用又可使孔隙度增加。火山岩储层溶蚀孔隙的成因：内因是火山岩中易溶组分的种类和含量； 外因包括溶解液、溶解通道、温度、压力及保存条件。参考文献：1. 邹才能, 赵文智, 贾承造, 朱如凯, 张光亚, 赵霞, 袁选俊. 中国沉积盆地火山岩油气藏形成与分布 . 石油勘探与开发.2008. 6:257271.2. 赵海玲，刘振文，李剑，等火成岩油气储集层的岩石学特征及研究方向J.石油与天然气地质，2004, 25(6): 609615.3. 黄亮，彭军，周康，陈远建，柳军.火山岩储层形成机制研究综述.特种油气藏.2009.16 (1) : 15.

19、4. 白晶， 汤军， 刘娟霞， 胡正舟. 火山岩储层特征及主控因素分析以准噶尔盆地夏子街油气田某井区 为例. 内蒙古石油化工.2008， 19: 114 116.5. 邹才能，等.中国沉积盆地火山岩油气藏形成与分布J.石油勘探与开发，2008, 35(3)： 257271.6. 王璞瑁，等盆地火山岩M.北京：科学出版社，2008： 7780.7. 赵海玲，等.火成岩油气储层的岩石学特征及研究方向J.石油天然气地质，2004, 25(6)： 609613.&罗静兰，等.火山岩油气藏研究方法与勘探技术综述J.石油学报，2003， 24(1): 3138.9. 蔡国钢，等.辽河盆地东部凹陷中部火山岩

20、储层特征研究J.海洋石油，2003，23(2)： 3237.10. 侯英姿.松辽盆地杏山-莺山地区火山岩储集空间类型特征及其控制因素J.特种油气藏，2003, 10(1)： 99102.11. 王璞瑁，等松辽盆地火山岩相与火山岩储层的关系J石油与天然气地质，2003, 24(1)： 1823.12. 余淳梅，等.准噶尔盆地五彩湾凹陷基底火山岩储集性能及影响因素J.地球科学-中国地质大学学报， 2004， 29(3)： 303308.13. 张艳，等.陆上与水下喷发火山岩的区别及其对储层的影响一以松辽盆地营城组为例J.吉林大学学 报(地球科学版)， 2007， 37(6)： 12591265.1

21、4. 张洪，等.欧北-大湾地区火山岩储层成因机制的研究J.地球科学-中国地质大学学报，2002, 27(6)： 763766.15闫林，等.徐深气田兴城开发区火山岩储层发育控制因素分析J.大庆石油地质与开发，2007, 26(2)： 913.16. 戴亚权，等.松辽盆地北部升平气田营城组火山岩储层特征与成岩演化J.中国地质，2007, 34(3)： 528535.17. 高有峰，等.松辽盆地营城组火山岩成岩作用类型、特征及其对储层物性的影响J.吉林大学学报(地 球科学版)， 2007， 37(6)： 12511258.18. 张剑等.火山岩储集层岩性识别的研究及应用.中外能源， 2006.11(4)： 4651.