任憲軍, 單玄龍, 衣 健

(1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,吉林長(zhǎng)春 130061; 2.中國(guó)石化東北油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,吉林長(zhǎng)春 130062)

松遼盆地長(zhǎng)嶺斷陷營(yíng)城組火山熔巖流單元儲(chǔ)層特征及量化表征

任憲軍1,2, 單玄龍1, 衣 健1

(1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,吉林長(zhǎng)春 130061; 2.中國(guó)石化東北油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,吉林長(zhǎng)春 130062)

依據(jù)松遼盆地盆緣及鄰區(qū)中生代火山巖露頭剖面和剖面淺鉆,長(zhǎng)嶺斷陷28口鉆井巖心、測(cè)井、鑄體薄片和掃描電鏡資料,并結(jié)合地震解解釋剖面,對(duì)該區(qū)中生代熔巖流單元形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)層特征進(jìn)行研究。結(jié)果表明:熔巖流單元根據(jù)外部形態(tài)可分為熔巖穹丘、板狀熔巖流和辮狀熔巖流3類;垂向序列可分為頂部氣孔帶、韻律性氣孔帶、稀疏氣孔帶、致密帶和底部氣孔帶5種孔隙帶;從熔巖流單元頂部氣孔帶到底部氣孔帶,原生孔隙面孔率先減小后增加,次生孔隙面孔率始終減小,面縫率始終增加;辮狀熔巖流儲(chǔ)層物性最優(yōu)，其次為板狀熔巖流,再次為熔巖穹丘;該研究有利于更加深入地認(rèn)識(shí)松遼盆地深層火山巖儲(chǔ)層空間發(fā)育規(guī)律,并有助于對(duì)火山巖儲(chǔ)層進(jìn)行精細(xì)刻畫(huà)。

松遼盆地; 火山巖氣藏; 熔巖流單元; 儲(chǔ)層特征

隨著中國(guó)東北松遼盆地幾個(gè)大型火山巖油氣田的發(fā)現(xiàn),火山巖油氣藏已經(jīng)成為該盆地深層新的勘探熱點(diǎn)[1-2]。在松遼盆地,熔巖約占整個(gè)盆地?cái)嘞輰踊鹕綆r充填體積的30%,并且物性條件較好,是該盆地火山巖油氣藏最為重要的儲(chǔ)層類型[3]?；鹕饺蹘r儲(chǔ)層特征和發(fā)育規(guī)律的深入研究對(duì)松遼盆地火山巖油氣藏勘探和開(kāi)發(fā)均有重要作用。目前,中國(guó)盆地火山巖儲(chǔ)層研究已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展。這些研究主要集中在火山巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間類型[4-5]、成巖作用與儲(chǔ)層演化關(guān)系[6-7]、有效儲(chǔ)層物性特征[8-9]等方面。研究表明,從基性的玄武巖到酸性的流紋巖,儲(chǔ)集空間類型基本相似,并且都具有成為儲(chǔ)層的條件，但不同巖性火山巖儲(chǔ)層的空間分布特征卻十分復(fù)雜,對(duì)其規(guī)律性認(rèn)識(shí)還較為欠缺。Walker[10]在英國(guó)北海洪泛玄武巖的研究中指出,無(wú)論多么大規(guī)模的玄武巖充填,都是由辮狀熔巖流和板狀熔巖流兩種類型的熔巖流單元疊加形成,這些熔巖流單元由短的噴發(fā)間斷界面分割,其內(nèi)部孔-縫的空間發(fā)育特征在縱向上具有一定的規(guī)律性。其后,基性熔巖流單元量化特征[11]、測(cè)井識(shí)別[12]、盆地充填模式[13]等研究逐漸得到開(kāi)展。這些研究對(duì)英國(guó)北海洪泛玄武巖省火山建造和火山巖油氣藏的深入認(rèn)識(shí)起到了巨大的推動(dòng)作用。目前,在松遼盆地火山熔巖儲(chǔ)層研究中由于缺少對(duì)不同類型熔巖流單元形態(tài)和疊置方式的研究[14],導(dǎo)致儲(chǔ)層的空間分布特征缺少時(shí)空格架約束;由于缺少對(duì)熔巖流單元內(nèi)儲(chǔ)集空間發(fā)育特征的量化描述,導(dǎo)致對(duì)不同類型儲(chǔ)集空間在火山熔巖中的空間分布特征認(rèn)識(shí)不清。筆者依據(jù)松遼盆地及鄰區(qū)盆緣中生代火山巖露頭剖面和剖面全取心淺鉆、盆內(nèi)鉆井巖心、測(cè)井、地震剖面、鑄體薄片和掃描電鏡等資料,對(duì)研究區(qū)盆緣和盆內(nèi)中生代熔巖流單元形態(tài)、結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)層特征進(jìn)行研究。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

松遼盆地為中國(guó)東北大型中生代陸相沉積盆地[15](圖1(a)),其形成受鄂霍茨克海閉合和太平洋板塊俯沖作用共同控制[16-17]。盆地分為斷陷層和拗陷層兩層[18]。斷陷層由多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的斷陷盆地構(gòu)成,在斷陷盆地中充填有巨厚的火山巖[19]。長(zhǎng)嶺斷陷為松遼盆地南部規(guī)模較大的斷陷盆地,分為西部陡坡帶、中部拗陷帶和東部緩坡帶3個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元(圖1(b)),火山巖分布受3個(gè)構(gòu)造帶控制,中部拗陷帶較厚,西部陡坡帶和東部緩坡帶較薄[20]。下白堊統(tǒng)營(yíng)城組火山巖是該斷陷主要的火山巖氣藏發(fā)育層位[21]。長(zhǎng)嶺斷陷的勘探程度在松遼盆地南部斷陷盆地中相對(duì)較高,有多口以火山巖為目的層的深鉆井,特別是YYT三維地震工區(qū)火山巖鉆井較為密集(圖1(c)),為火山巖儲(chǔ)層研究提供了大量的研究資料。

2 研究方法

盆緣古火山巖露頭剖面能夠精細(xì)地揭示熔巖流單元的形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征,是與盆地埋藏火山巖熔巖流單元進(jìn)行對(duì)比的最為重要的高分辨率資料。本次研究以內(nèi)蒙古呼倫湖西岸連續(xù)出露5 km的晚侏羅—早白堊世塔木蘭溝組、上庫(kù)力組火山巖掌子面和松遼盆地盆緣早白堊世營(yíng)城組建組剖面全取心淺鉆為研究對(duì)象(圖1),通過(guò)對(duì)剖面和淺鉆巖心中代表了短期噴發(fā)間斷的噴發(fā)間斷面進(jìn)行識(shí)別,劃分熔巖流單元,描述熔巖流單元形態(tài),并對(duì)其內(nèi)部垂向結(jié)構(gòu)序列(氣孔形態(tài)、排列方式、面孔率特征、裂縫形態(tài)和面縫率特征)進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)測(cè)量和描述,劃分內(nèi)部孔隙帶,建立酸性和基性熔巖流單元形態(tài)-結(jié)構(gòu)地質(zhì)模式。以露頭剖面熔巖流單元地質(zhì)模式為基礎(chǔ),利用地震剖面識(shí)別熔巖流單元形態(tài)、通過(guò)常規(guī)測(cè)井和成像測(cè)井識(shí)別熔巖流單元內(nèi)部氣孔和裂縫結(jié)構(gòu),劃分盆地鉆井中火山巖熔巖流單元和內(nèi)部垂向孔隙帶。進(jìn)一步利用28口鉆井中的138塊巖心資料,應(yīng)用鑄體薄片觀察和掃描電鏡等手段,研究酸性和基性熔巖流單元中各孔縫帶儲(chǔ)集空間類型特征,并利用CoreDBMS面孔率分析軟件,計(jì)算鑄體薄片和掃描電鏡中不同類型孔隙的面孔率,對(duì)基性和酸性熔巖流單元中不同孔隙帶儲(chǔ)集空間進(jìn)行量化表征。最后利用測(cè)井孔隙度資料,研究不同類型熔巖流單元的物性特征。

圖1 松遼盆地長(zhǎng)嶺斷陷地理位置及井位分布Fig.1 Location of Changling Depression in Songliao Basin and wells used in this study

3 熔巖流單元的地質(zhì)含義

熔巖流單元指熔巖中相對(duì)獨(dú)立的冷凝單元,這些單元具有明顯的,在另一股熔巖流覆蓋之前就已經(jīng)形成的頂部冷凝表殼[10,22],即熔巖流單元是由火山噴發(fā)不整合界面圍限的彼此間相對(duì)獨(dú)立的冷凝單元[23]?；鹕降貙又袕V泛存在的界面是識(shí)別火山地層單元的主要手段[24]。這里以盆緣典型露頭剖面和剖面全取心淺鉆井為例進(jìn)行說(shuō)明(圖2,3)。圖2中熔巖流單元特征較為清晰,酸性熔巖流單元規(guī)模較大,多為丘狀(圖2(a)),界面多為巖性變化形成的噴發(fā)不整合界面(圖2(b));基性熔巖流單元規(guī)模通常較小,形態(tài)為透鏡狀或板狀(圖2(c)),由噴發(fā)不整合界面分割,這些噴發(fā)不整合界面表現(xiàn)為氣孔含量的突變,發(fā)育氧化邊和蝕變帶等(圖2(d))。盆緣全取心淺鉆井也揭示了與露頭剖面具有相似結(jié)構(gòu)的熔巖流單元(圖3)。Y1D1井上部揭示了一個(gè)較為完整的厚層酸性熔巖流單元,單元內(nèi)部縱向上孔隙-裂縫的數(shù)量、形態(tài)和排列存在規(guī)律性變化,但不存在噴發(fā)間斷面(圖3(a))。根據(jù)孔隙-裂縫數(shù)量和形態(tài),將這些孔-縫組合歸納為若干孔隙帶。該酸性熔巖流單元由頂部氣孔帶、韻律性氣孔帶、稀疏氣孔帶、致密帶和底部氣孔帶構(gòu)成;Y3D1井揭示了多個(gè)基性熔巖流單元,這些熔巖流單元之間由噴發(fā)不整合界面分割(圖3(b))。厚層的熔巖流單元2和單元4從頂?shù)降子身敳繗饪讕?、稀疏氣孔?致密帶和底部氣孔帶構(gòu)成;薄層熔巖流單元1和單元3不發(fā)育致密帶。

圖2 盆緣剖面酸性和基性熔巖流單元典型剖面Fig.2 Typical outcrops of acidic lava flow unit and basic lava flow units

圖3 盆緣剖面淺鉆(Y1D1井和Y3D1井)酸性和基性熔巖流單元?jiǎng)澐謱?shí)例和孔隙帶特征Fig.3 Characteristics of acidic lava flow unit and basic lava flow units, and classification of vesicle zones in these units in shallow core Y1D1 and Y3D1

4 長(zhǎng)嶺斷陷熔巖流單元類型

熔巖流動(dòng)單元形態(tài)是熔巖流形成時(shí)巖漿黏度、流量等物理參數(shù)的直接反映。以熔巖流形態(tài)為依據(jù)劃分熔巖流類型。盆內(nèi)熔巖流單元形態(tài)通過(guò)三維地震數(shù)據(jù)獲得(圖4)。根據(jù)三維地震解釋發(fā)現(xiàn),松遼盆地長(zhǎng)嶺斷陷營(yíng)城組酸性熔巖流單元形態(tài)以丘狀和板狀為主,基性熔巖流單元形態(tài)以板狀和辮狀為主。將松遼盆地長(zhǎng)嶺斷陷營(yíng)城組火山熔巖流單元類型劃分為熔巖穹丘、板狀熔巖流、辮狀熔巖流3類(表1)。

圖4 酸性和基性熔巖流單元鉆井和地震識(shí)別特征Fig.4 Identification of acidic and basic lava flow units using log and seismic data

單元類型巖性特征形態(tài)特征熔巖穹丘酸性—中性丘狀外形，縱橫比大于01，厚度通常大于100m，橫向延伸距離通常小于1km板狀熔巖流酸性—基性均發(fā)育板狀外形，縱橫比小于01，厚度通常小于100m，橫向延伸距離酸性熔巖通常小于5km，基性熔巖最大可延伸約為100km辮狀熔巖流基性互相疊加的辮狀熔巖流，縱截面縱橫比通常小于001，單層厚度一般小于8m，縱向延伸小于1km

5 熔巖流單元縱向序列特征

通過(guò)熔巖流單元頂、底界面地震同相軸包絡(luò)線形態(tài),區(qū)分了不同的熔巖流類型。以大量的巖心觀察為依據(jù),建立了盆內(nèi)不同類型熔巖流單元縱向孔隙帶發(fā)育模式。依據(jù)這些巖心孔-縫發(fā)育特征與常規(guī)測(cè)井曲線、成像測(cè)井圖像的對(duì)應(yīng)關(guān)系,明確了熔巖流單元不同孔隙帶的測(cè)井響應(yīng)特征。以松遼盆地長(zhǎng)嶺斷陷3口鉆遇酸性和基性熔巖流的典型鉆井為例,闡述長(zhǎng)嶺斷陷熔巖流單元縱向結(jié)構(gòu)序列特征及其測(cè)井標(biāo)志(圖4)。

5.1 熔巖穹丘

松遼盆地長(zhǎng)嶺斷陷鉆遇的熔巖穹丘均為酸性,以YS101井鉆遇的酸性熔巖穹丘為例(圖4(a))。該熔巖穹丘厚度為110 m,縱橫比為1∶9。通過(guò)巖心、巖屑觀察,常規(guī)測(cè)井和電阻率掃描成像測(cè)井分析,該熔巖流單元從頂?shù)降子身敳繗饪讕?、韻律性氣孔帶、稀疏氣孔帶、致密帶和底部氣孔帶?個(gè)孔隙帶構(gòu)成(圖4(a))。頂部氣孔帶發(fā)育大量直徑1～5 mm的橢圓狀氣孔,氣孔定向排列,韻律性氣孔帶流紋構(gòu)造和流紋構(gòu)造間孔發(fā)育,稀疏氣孔帶僅發(fā)育少量離散狀分布的氣孔,致密帶基本不發(fā)育氣孔,僅發(fā)育構(gòu)造裂縫,底部氣孔帶管狀氣孔發(fā)育。

該熔巖流單元頂部氣孔帶常規(guī)測(cè)井表現(xiàn)為高伽馬,低電阻和高聲波時(shí)差;成像測(cè)井可見(jiàn)云狀亮色和暗色條帶,表明氣孔的密度較高,已經(jīng)超過(guò)成像測(cè)井區(qū)分單個(gè)孔隙的極限[25]。從頂部氣孔帶到致密帶,常規(guī)測(cè)井電阻率值逐漸升高,致密帶表現(xiàn)出極高的電阻率值,聲波時(shí)差值逐漸降低。成像測(cè)井韻律性氣孔帶可見(jiàn)清晰的流紋構(gòu)造和流紋理間低電阻率的孔隙,稀疏氣孔帶電阻率較韻律性氣孔帶高,流紋構(gòu)造消失,發(fā)育少量低電阻率氣孔,致密帶成像測(cè)井圖像為亮黃色,基本沒(méi)有低阻氣孔。底部氣孔帶常規(guī)測(cè)井表現(xiàn)為指狀的低電阻和高聲波時(shí)差的特征(圖4(a))。

5.2 板狀熔巖流

三維地震解釋表明,松遼盆地長(zhǎng)嶺斷陷熔巖流單元除了大縱橫比的熔巖穹丘外,也發(fā)育大量的小縱橫比的板狀熔巖流單元。鉆井揭示,這些熔巖流單元既有酸性,也有中基性。如長(zhǎng)嶺斷陷YS1井鉆遇的2個(gè)典型的酸性板狀熔巖流單元(圖4(b)),在空間上為縱向疊置,縱橫比小于1∶48,橫向延伸距離約為5 km。單元1厚度為30 m,從頂?shù)降子身敳繗饪讕Ш椭旅軒?gòu)成,頂部氣孔帶所占比例較大;單元2厚度為65 m,從頂?shù)降子身敳繗饪讕А㈨嵚尚詺饪讕?、稀疏氣孔帶和致密帶?gòu)成,其中韻律性氣孔帶與稀疏氣孔帶互層出現(xiàn)。各個(gè)孔隙帶的常規(guī)、成像測(cè)井特征與熔巖穹丘相似。長(zhǎng)嶺斷陷基性熔巖流單元多為側(cè)向延伸距離在10～50 km的板狀熔巖流單元。如長(zhǎng)嶺斷陷SS2井鉆遇的玄武質(zhì)熔巖流(圖4(c)),該熔巖流由多個(gè)縱向疊置的,厚度為30～40 m的板狀熔巖流單元構(gòu)成。每個(gè)板狀熔巖流單元由頂部氣孔帶、稀疏氣孔帶、致密帶和底部氣孔帶構(gòu)成。單元頂部由于發(fā)育氧化邊和蝕變帶,自然伽馬曲線表現(xiàn)為高幅度的指狀[26]。其內(nèi)部縱向上不同孔隙帶特征在聲波時(shí)差曲線上反映明顯:頂部氣孔帶為具有高聲波時(shí)差值的高幅度反向箱型,稀疏氣孔帶聲波時(shí)差值逐漸降低,致密帶為具有低聲波時(shí)差值的高幅度正向箱型,底部氣孔帶具有高聲波時(shí)差值。

5.3 辮狀熔巖流

長(zhǎng)嶺斷陷辮狀熔巖流單元多為基性,如SS2井鉆遇的基性熔巖流中,發(fā)育少量厚度約為7～8 m的熔巖流單元(圖4(c)),這些熔巖流單元在空間上為辮狀[12],縱向由頂部氣孔帶、稀疏氣孔帶和底部氣孔帶構(gòu)成,聲波測(cè)井曲線表現(xiàn)為多個(gè)高幅度指狀組合。

6 熔巖流單元的儲(chǔ)層特征

原生和次生孔隙是松遼盆地火山熔巖的主要儲(chǔ)集空間,原生和次生裂縫是油氣的主要滲流通道[3]。本次研究發(fā)現(xiàn),這些孔-縫組合的空間分布特征直接受熔巖流單元的控制。本文中通過(guò)巖心、鑄體薄片和掃描電鏡以及物性特征分析(圖5),對(duì)儲(chǔ)集空間組合在熔巖流單元中的發(fā)育特征進(jìn)行了量化表征(圖6、7),并探討了儲(chǔ)層物性與熔巖流單元類型的關(guān)系。

6.1 熔巖流動(dòng)單元儲(chǔ)集空間組合量化表征

6.1.1 酸性熔巖流單元

酸性熔巖流單元頂部氣孔帶儲(chǔ)集空間組合類型較為齊全,是較好的油氣儲(chǔ)層。酸性板狀熔巖流和酸性熔巖穹丘在孔-縫的縱向組合上較為相似,差別主要體現(xiàn)在熔巖流橫向的延伸距離不同,因此本次研究將這兩種熔巖流合在一起探討其儲(chǔ)集空間的發(fā)育特征(圖6)。原生氣孔是酸性熔巖流頂部氣孔帶的主要儲(chǔ)集空間(圖5(a)、(b))。通過(guò)巖心鑄體薄片面孔率統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),酸性熔巖流單元頂部氣孔帶中原生氣孔平均面孔率約為20.2%。溶蝕孔和脫?；资撬嵝匀蹘r流單元頂部氣孔帶的次要儲(chǔ)集空間:溶蝕孔多為細(xì)小的篩狀(圖5(b)),掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn),頂部氣孔帶中流紋巖基質(zhì)脫?；笪⒕еg形成了極為發(fā)育的脫玻化孔隙(圖5(c))。鑄體薄片和掃描電鏡面孔率統(tǒng)計(jì)表明次生溶蝕孔和脫玻化孔使該孔隙帶面孔率增加了3.1%。該孔隙帶裂縫主要為基質(zhì)微裂縫,構(gòu)造裂縫不發(fā)育,面縫率約為1.9%。雖然不如稀疏氣孔帶和致密帶面縫率高,但是基質(zhì)微裂縫呈網(wǎng)狀發(fā)育(圖5(b)),可以較好地連通原生和次生孔隙。酸性熔巖流單元從頂部氣孔帶到致密帶,原生孔隙和次生孔隙具有相同的變化趨勢(shì),面孔率均逐漸降低(圖6)。其儲(chǔ)集空間類型也由以原生孔隙為主,逐漸變?yōu)橐源紊紫稙橹?。如稀疏氣孔?圖5(d)),鑄體薄片顯示其原生氣孔僅零星發(fā)育(圖5(e)),掃描電鏡揭示其基質(zhì)微晶和微晶間的微孔隙也不發(fā)育(圖5(f))。面縫率則正好相反,由頂部氣孔帶到致密帶,面縫率逐漸增加。

圖5 酸性和基性熔巖流單元孔-縫帶儲(chǔ)集空間組合特征Fig.5 Reservoir space association in different vesicle zones of acidic and basic lava flow units

6.1.2 基性熔巖流單元

基性板狀熔巖流和基性辮狀熔巖流在縱向序列上的主要差別為基性辮狀熔巖流基本不發(fā)育致密帶(圖7)。與酸性熔巖流單元類似,基性熔巖流頂部氣孔帶也是其主要的儲(chǔ)層發(fā)育帶。其孔隙以原生氣孔為主(圖5(g)、(h)),面孔率平均約為19.5%,與酸性熔巖流頂部氣孔帶平均面孔率接近。次生孔隙主要為溶蝕孔,掃描電鏡提示其溶蝕孔多為綠泥石等蝕變礦物間微孔隙。但與酸性熔巖流相比,其基質(zhì)脫?；F(xiàn)象不明顯,脫?；撞话l(fā)育(圖5(i))?；园鍫钊蹘r流中的致密帶基本不發(fā)育原生氣孔(圖5(j)、(k)),掃描電鏡可見(jiàn)少量脫?；?圖5(l))?；匀蹘r流中從頂部氣孔帶到底部氣孔帶,原生孔隙面孔率先減少后增加,次生孔隙面孔率在一直減少;裂縫面孔率與酸性熔巖相似,也逐漸增加?；匀蹘r流單元與酸性熔巖流單元相比,區(qū)別在于酸性熔巖次生孔隙明顯較基性熔巖更為發(fā)育(圖6、7)。

圖6 酸性熔巖流單元儲(chǔ)集空間組合及面孔率特征Fig.6 Reservoir space association and surface porosity in acidic lava flow units

圖7 基性熔巖流單元儲(chǔ)集空間組合及面孔率特征Fig.7 Reservoir space association and surface porosity in basic lava flow units

6.2 不同類型熔巖流單元物性特征

通過(guò)對(duì)本文中幾種類型的熔巖流單元(包括基性辮狀熔巖流單元、基性板狀熔巖流單元、酸性板狀熔巖流單元和酸性熔巖穹丘)的測(cè)井物性特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),基性辮狀熔巖流孔隙度峰值分布在10%～12%(圖8(a)),基性板狀熔巖流孔隙度峰值分布在4%～6%(圖8(b)),酸性板狀熔巖流孔隙度峰值分布在6%～8%(圖8(c)),酸性熔巖穹丘孔隙度峰值在0～2%(圖8(d))?；赞p狀熔巖流的物性好于酸性板狀熔巖流,其次為基性板狀熔巖流,再次為酸性熔巖穹丘。根據(jù)前文中對(duì)熔巖流單元形態(tài)、疊置方式、縱向序列和孔隙組合特征的分析,認(rèn)為熔巖流單元形態(tài)、疊置和結(jié)構(gòu)特征是造成這些不同類型熔巖流物性差異的重要原因。基性辮狀熔巖流單元厚度薄,橫向延伸距離近,空間上為交織狀疊置,頂部氣孔帶間隔小,占熔巖流體積的比例大,因此物性最好。基性板狀熔巖流與酸性板狀熔巖流孔隙帶空間分布特征與占熔巖流厚度比例相似,而酸性熔巖流的次生孔隙較基性熔巖發(fā)育,因此儲(chǔ)層物性好于基性板狀熔巖流。酸性熔巖穹丘厚度大,頂部氣孔帶占整個(gè)熔巖流的比例小,因此物性統(tǒng)計(jì)較前幾種熔巖流類型差。

圖8 不同類型熔巖流儲(chǔ)層物性特征Fig.8 Petrophysical characteristics of different types of lava flow units

7 結(jié) 論

(1)松遼盆地長(zhǎng)嶺斷陷酸性和基性熔巖流單元按形態(tài)可分為酸性熔巖穹丘、酸性板狀熔巖流、基性板狀熔巖流和基性辮狀熔巖流單元4種類型。酸性熔巖流單元內(nèi)部縱向序列按孔隙數(shù)量和形態(tài)可分為頂部氣孔帶、韻律性氣孔帶、稀疏氣孔帶、致密帶和底部氣孔帶;基性熔巖流單元一般不發(fā)育韻律性氣孔帶,其余孔隙帶與酸性熔巖流單元相同。

(2)酸性熔巖流和基性熔巖流單元頂部氣孔帶是主要的油氣儲(chǔ)層。酸性熔巖流單元頂部氣孔帶儲(chǔ)集空間以原生氣孔、溶蝕孔和基質(zhì)脫?；诪橹?滲流通道主要為基質(zhì)微裂縫;基性熔巖流單元頂部氣孔帶缺少基質(zhì)脫玻化孔。從熔巖流單元頂部氣孔帶到底部氣孔帶,原生孔隙和次生孔隙的面孔率均先降低再升高。酸性熔巖流次生孔隙面孔率優(yōu)于基性熔巖次生孔隙面孔率。

(3)單層厚度薄,交織疊置,頂部氣孔帶所占比例較大的基性辮狀熔巖流的儲(chǔ)層物性最好;空間上發(fā)育多層層狀頂部氣孔帶的基性板狀熔巖流和酸性板狀熔巖流儲(chǔ)層物性稍差。次生孔隙更加發(fā)育導(dǎo)致酸性板狀熔巖流儲(chǔ)層物性優(yōu)于基性板狀熔巖流。單層厚度大,僅發(fā)育1層頂部氣孔帶的酸性熔巖穹丘相比其他3種熔巖流物性最差。

[1] FENG Zihui, YIN Changhai, LIU Jiajun, et al. Formation mechanism of in-situ volcanic reservoirs in eastern China: a case study from Xushen gas field in Songliao Basin[J]. Science China-Earth Science, 2014, 7(12):2998-3014.

[2] FENG Zhiqiang. Volcanic rocks as prolific gas reservoir: a case study from the Qingshen gas field in the Songliao Basin, NE China [J]. Marine and Petroleum Geology, 2008,25:416-432.

[3] WANG Pujun, CHEN Shumin. Cretaceous Volcanic reservoirs and their exploration in the Songliao Basin, NE China [J]. AAPG Bull, 2015,99(3):499-523.

[4] 曲延明,舒萍,紀(jì)學(xué)雁,等.松遼盆地慶深氣田火山巖儲(chǔ)層的微觀結(jié)構(gòu)研究[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版),2007,37(4):721-725.

QU Yanming, SHU Ping, JI Xueyan, et al. Micro-fabrics of reservoir volcanic rocks in the Qingshen Gas Field of the Songliao Basin[J]. Journal of Jilin University (Earth Science Edition), 2007,37(4):721-725.

[5] 柳成志,孫玉凱,于海山,等.三塘湖盆地石炭系火山巖油氣儲(chǔ)層特征及堿性成巖作用[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版),2010,40(6):1221-1231.

LIU Chengzhi, SUN Yukai, YU Haishan, et al. Study on characteristic of Carboniferous volcanic oil and gas reservoirs and alkaline diagenesis in the Santanghu Basin, NW China [J]. Journal of Jilin University (Earth Science Edition), 2010,40(6):1221-1231.

[6] 高有峰,劉萬(wàn)洙,紀(jì)學(xué)雁,等.松遼盆地營(yíng)城組火山巖成巖作用類型,特征及其對(duì)儲(chǔ)層物性的影響[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版),2007,37(6):1251-1258.

GAO Youfeng, LIU Wanzhu, JI Xueyan, et al. Diagenesis types and features of volcanic rocks and its impact on porosity and permeability in Yingcheng Formation, Songliao Basin[J]. Journal of Jilin University (Earth Science Edition), 2007,37(6):1251-1258.

[7] 劉萬(wàn)洙,黃玉龍,龐彥明,等.松遼盆地營(yíng)城組中基性火山巖成巖作用:礦物晶出序列,杏仁體充填和儲(chǔ)層效應(yīng)[J].巖石學(xué)報(bào),2010,26(1):158-164.

LIU Wanzhu, HUANG Yulong, PANG Yanming, et al. Diagenesis of intermediate and mafic volcanic rocks of Yingcheng Formation (K1y) in the Songliao: sequential crystallization, amygdule filling and reservoir effect [J]. Acta Petrologica Sinica, 2010,26(1): 158-164.

[8] 王巖泉,邊偉華,劉寶鴻,等.遼河盆地火成巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與有效儲(chǔ)層物性下限[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2016,40(2):13-22.

WANG Yanquan, BIAN Weihua, LIU Baohong, et al. Evaluation criterion and cut-off value of igneous rock reservoirs in Liaohe Basin[J]. Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science), 2016,40(2):13-22.

[9] 何輝,李順明,孔垂顯,等.準(zhǔn)噶爾盆地西北緣二疊系佳木河組火山巖有效儲(chǔ)層特征與定量評(píng)價(jià)[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2016,40(2):1-12.

HE Hui, LI Shunming, KONG Chuixian. Characteristics and quantitative evaluation of volcanic effective reservoir in Jiamuhe Formation of Permain, northwestern margin of Junggar Basin[J]. Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science), 2016,40(2):1-12.

[10] WALKER G P L. Compound and simple lava flows and flood basalts[J]. Bull Volcano, 1971,35(3):579-590.

[11] SINGLE R T, JERRAM D A. The 3D facies architecture of flood basalt provinces and their internal heterogeneity: examples from the Palaeogene Skye Lava Field [J]. Geol Society, 2004,161:911-926.

[12] NELSON C E, JERRAM D A, HOBBS R W. Flood basalt facies from borehole data: implications for prospectivity and volcanology in volcanic rifted margins [J]. Petroleum Geoscience, 2009,15(4):313-324.

[13] PLANK S, SYMONDS P A, ALVESTAD E, et al. Seismic volcano stratigraphy of large-volume basaltic extrusive complexes on rifted margins [J]. Journal of Geophysical Research-Solid Earth, 2000,105:19335-19351.

[14] YI Jian, WANG Pujun, GAO Youfeng, et al. Vesicle distribution in basalt lava flow units in the Mesozoic rift basins of northeast China and its application in gas reservoir prediction [J]. Canadian Journal of Earth Sciences, 2016,53(1):59-70.

[15] WANG Pujun, XIE Xiaoan, FRANK M, et al. The Cretaceous Songliao Basin: volcanogenic succession, sedimentary sequence and tectonic evolution, NE China[J]. Acta Geologica Sinica-English Edition, 2007,81(6):1002-1011.

[16] SCOTESE C R, GAHAGAN L, LARSON R L. Plate tectonic reconstruction of the Cretaceous and Cenozoic ocean basins[J]. Tectonophysics, 1988,155:27-48.

[17] FENG Zhiqiang, JIA Chengzao, XIE Xinong, et al. Tectono stratigraphic units and stratigraphic sequences of the non marine Songliao basin, northeast China [J]. Basin Research, 2010,22(1):79-95.

[18] WANG Pujun, REN Yanguang, SHAN Xuanlong, et al. The Cretaceous volcanic succession around the Songliao Basin, NE China: relationship between volcanism and sedimentation [J]. Geological Journal, 2002,37(2):97-115.

[19] MAO Zhiguo, ZHU Rukai, LUO Jinglan, et al. Reservoir characteristics, formation mechanisms and petroleum exploration potential of volcanic rocks in China [J]. Petroleum Science, 2015,12(1):54-66.

[20] 胡望水,呂炳全,張文軍,等.松遼盆地構(gòu)造演化及成盆動(dòng)力學(xué)探討[J].地質(zhì)科學(xué),2005,40(1):16-31.

HU Shuiwang, Lü Bingquan, ZHANG Wenjun, et al. structure evolution and its kinetic setting of Changling fault depression in Songliao Basin[J]. Journal of Geology, 2005,40(1):16-31.

[21] 王洪江,吳聿元.松遼盆地長(zhǎng)嶺斷陷火山巖天然氣藏分布規(guī)律與控制因素[J].石油與天然氣地質(zhì),2011,32(3):360-367.

WANG Hongjiang, WU Yuyuan. Distribution patterns and controlling factors of volcanic gas pools in the Changling fault depression, the Songliao Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2011,32(3):360-367.

[22] SELF S, KESZTHELYI L, THORDARSON T. The importance of pahoehoe [J]. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 1998,26:81-110.

[23] TANG Huafeng, PHIRI C, GAO Youfeng, et al. Types and characteristics of volcano stratigraphic boundaries and their oil-gas reservoir significance [J]. Acta Geologica Sinica (English Edition), 2015,89(1):163-174.

[24] 衣健,王璞珺,唐華風(fēng),等.火山地層界面的地質(zhì)屬性、地質(zhì)內(nèi)涵和儲(chǔ)層意義:以中國(guó)東北地區(qū)中生代-新生代火山巖為例[J].石油學(xué)報(bào),2015,36(3):324-336.

YI Jian, WANG Pujun, TANG Huafeng, et al. Geological property, geological connotation and reservoir significance of volcano stratigraphic boundary: a case study of the Mesozoic & Cenozoic volcanic rocks in northeastern China [J]. Acta Petrolei Sinica, 2015,36(3):324-336.

[25] 姚瑞士,王璞珺,宋立忠,等.松遼盆地營(yíng)城組火山巖孔隙與裂縫的成像測(cè)井研究[J].地球物理學(xué)進(jìn)展,2011,26(6):2122-2131.

YAO Ruishi, WANG Pujun, SONG Lizhong, et al. Imaging logging response to volcanic pores and fractures of Yingchen Formation in the Songliao Basin[J]. Progress in Geophysics, 2011,26(6):2122-2131.

[26] 黃玉龍,王璞珺,舒萍,等.松遼盆地營(yíng)城組中基性火山巖儲(chǔ)層特征及成儲(chǔ)機(jī)理[J].巖石學(xué)報(bào),2010,26(1):82-92.

HUANG Yulong, WANG Pujun, SHU Ping, et al. Characteristics and formation mechanism of the Cretaceous intermediate and mafic volcanic reservoirs in Songliao Basin, NE China[J]. Acta Patrologica Sinica, 2010,26(1):82-92.

(編輯 徐會(huì)永)

CharacteristicsandquantitativeevaluationofreservoirinlavaflowunitsintheearlyCretaceousYingchengFormationinChanglingDepressionofSongliaoBasin

REN Xianjun1,2, SHAN Xuanlong1, YI Jian1

(1.CollegeofEarthScience,Jilinuniversity,Changchun130061,China;2.ExplorationandDevelopmentResearchInstituteofSINOPECNortheastOilandGasCompany,Changchun130062,China)

The outcrops and the shallow wells of the Mesozoic volcanic rocks in the margin of Songliao Basin and the adjacent regions were studied to infer the shape, inner structures and reservoir characteristics of the associated lava flow units. A series of data were used in the study, including the core data, well logging, casting thin sections, SEM date of 28 wells, as well as the seismic sections in the Changling Depression. The results are as follows: the lava flows can be divided into three types, including lava dome, tabular flow and braided flow based on the envelope shapes; the vertical successions of lava flow units can be classified into five zones, the top vesicle zone, the rhythmic vesicle zone, the sparse vesicle zone, the dense zone and the basal vesicle zone; from the top vesicle zone to the basal vesicle zone, the surface porosity of the primary pores decreases in the beginning and increases afterwards, and the surface porosity of the secondary pores generally decreases, and the surface porosity of fissures generally increases. Logging porosity analyses show that there are more reservoirs in basic braided lava flow units than tabular lava flow units and the lava domes. This study provides insights to the distribution of volcanic reservoirs in Songliao Basin, and is useful for the refined volcanic reservoir description.

Songliao Basin; volcanic gas reservoir; lava flow units; reservoir characteristics

2017-01-22

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41430322)

任憲軍(1982-),男,高級(jí)工程師,博士研究生,研究方向?yàn)橛蜌馓镩_(kāi)發(fā)。E-mail:kprenxj2005@sina.com。

單玄龍(1969-),男,教授,博士,博士生導(dǎo)師,研究方向?yàn)榕璧胤浅Ｒ?guī)油氣資源。E-mail:shanxl@jlu.edu.cn。

1673-5005(2017)05-0030-11

10.3969/j.issn.1673-5005.2017.05.004

TE 122.2

A

任憲軍,單玄龍,衣健.松遼盆地長(zhǎng)嶺斷陷營(yíng)城組火山熔巖流單元儲(chǔ)層特征及量化表征[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2017,41(5):30-40.

REN Xianjun, SHAN Xuanlong, YI Jian. Characteristics and quantitative evaluation of reservoir in lava flow units in the early Cretaceous Yingcheng Formation in Changling Depression of Songliao Basin[J].Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science),2017,41(5):30-40.