徐深氣田火山巖巖性巖相序列

摘 要

摘要：火山巖巖相變化快、物性變化大、儲層非均質性強，因而弄清其巖性巖相序列是高效開發火山巖氣藏的前提。通過野外露頭精細勘測以及徐深1、升深2-1等開發區密井網解剖，在對露
摘要：火山巖巖相變化快、物性變化大、儲層非均質性強，因而弄清其巖性巖相序列是高效開發火山巖氣藏的前提。通過野外露頭精細勘測以及徐深1、升深2-1等開發區密井網解剖，在對露頭與鉆井取心資料分析的基礎上，提出了松遼盆地徐深氣田火山巖綜合命名方法。通過火山巖露頭巖性巖相序列特征研究，井震結合，建立了徐深氣田下白堊統營城組火山巖巖性、巖相序列，揭示了徐深氣田營城組火山巖的分布特征。其中，巖性序列自下而上為中基性巖、火山碎屑巖、酸性巖→沉積巖→火山碎屑巖、基性巖、酸性巖→沉積巖4大套旋回序列；徐深氣田火山巖巖相主要為溢流相的上、下部亞相和爆發相的熱碎屑流亞相。該方法對類似的火山巖氣藏巖性巖相序列特征研究具有借鑒作用。
關鍵詞：松遼盆地；徐深氣田；火山巖命名標準；巖性序列；巖相序列；分布
    松遼盆地徐深氣田火山巖大面積分布，主要分布于下白堊統營城組一段和三段地層中[1]，以酸性噴發巖為主。但由于目前井控程度低、取心少，僅通過鉆井、地震等資料很難全面認識火山巖儲層的分布規律，而火山巖巖性、巖相的研究則是火山巖儲層研究的基礎[2]。進行野外露頭精細描述是加快對火山巖儲層地質特征認識的一條捷徑。因此，在黑龍江、吉林、浙江省等地進行火山巖野外勘查的基礎上，優選與徐深氣田儲層特征相近的吉林省九臺地區營城組建組剖面開展詳細解剖工作，建立了徐深氣田營城組火山巖巖性、巖相序列。
1 徐深氣田營城組火山巖巖性序列
1.1 火山巖巖性特征
目前，國內外通用的火山巖巖性分類命名標準為國際地科聯標準[3～4]，在徐深氣田火山巖分類命名過程中，在露頭與鉆井取心基礎上，配合巖心觀察、巖石薄片、鑄體薄片和CT掃描等手段，通過“組分-成因-結構”組合命名法對火山巖進行巖性綜合命名[5]。識別出徐深氣田火山巖有火山熔巖和火山碎屑巖[6～9]兩大類，火山熔巖巖石類型有球粒流紋巖、流紋巖、珍珠巖、英安巖、粗面巖、安山巖、玄武安山巖、拉斑玄武巖等；火山碎屑巖有熔結凝灰巖、凝灰巖、火山角礫巖、集塊巖等(表1)。徐深氣田營城組三段火山巖巖性以流紋巖為主，其次為熔結凝灰巖、凝灰巖和火山角礫巖；營城組一段火山巖巖性以晶屑凝灰巖和熔結凝灰巖為主，其次為火山角礫巖和流紋巖。
表1 徐深氣田火山巖主要巖性特征表
巖石類型
主要礦物或火山碎屑成分
結構
構造
熔巖
酸性
流紋巖
石英和正長石
斑狀結構
流紋構造、氣孔杏仁構造，塊狀構造
珍珠巖
酸性火山玻璃
玻璃質結構
珍珠構造
中性
安山巖
斜長石、角閃石
斑狀結構
塊狀、氣孔狀及杏仁狀構造
基性
拉斑玄武巖
拉長石和普通輝石
斑狀結構，基質具交織結構
 
堿性玄武巖
拉長石、普通輝石、霞石
斑狀結構，基質具交織結構
 
碎屑巖
凝灰巖
熔結凝灰巖
石英和長石晶屑、巖屑
熔結凝灰結構
假流紋構造、塊狀構造
晶屑凝灰巖
晶屑成分為石英和正長石
凝灰結構
假流紋構造和杏仁構造
集塊巖
流紋質集塊巖
火山集塊
火山集塊結構
塊狀構造
火山角礫巖
流紋質火山角礫巖
火山角礫、火山集塊
火山角礫結構、角礫支撐
塊狀構造
沉火山碎屑巖
沉凝灰巖
火山灰、陸源碎屑
沉凝灰結構
 
火山碎屑沉積巖
含火山碎屑細砂巖
陸源碎屑、火山灰
火山碎屑沉積結構
 
1.2 建立營城組野外露頭火山巖巖性序列
    在野外實際勘測中，共計勘測營城組一一三段剖面長度5.5km，累計厚度2195m，共劃分巖性層段101個(營城組一段29層、營城組二段55層、營城組三段17層)。通過野外勘測，將野外營城組剖面分為3大套旋回(段)，內部劃分次級序列。營城組一段地層自下而上巖性為中基性巖→火山碎屑巖→酸性巖的序列特征，營城組二段為夾火山沉積巖，營城組三段地層自下而上巖性為火山碎屑巖→基性巖→酸性巖的序列特征。營城組一段地層底部有膨潤土，與下伏二疊系蝕變玄武安山巖為角度不整合接觸，營城組一段與二段為平行不整合接觸，營城組二段與三段為整合或平行不整合接觸。
1.3 火山巖巖性序列
    在對巖心、巖屑揭示的火山巖巖性進行分類命名的基礎上，通過分析不同火山巖的測井響應特征，選取對火山巖巖性變化較敏感的多項測井資料，對未取心段的巖性建立巖性識別模式，優選測井參數，采用雙變量交會圖分析和主成分交會圖分析方法進行火山巖巖性的測井識別，進行自動巖性處理，從處理結果分析，大部分與巖心圖或者薄片定名的巖性相一致。但對于火山碎屑巖類仍需結合成像測井資料準確識別巖性，對非取心井及未取心井段的巖性進行了識別，符合率超過90%。
    通過氣田內2011.7m火山巖鉆井巖心及測井巖性識別揭示，徐深氣田營城組地層自上而下鉆遇4大套旋回(段)：營四段、營三段、營二段、營一段，與野外露頭相比增加營四段砂礫巖沉積段。火山巖巖性序列具體情況是：最北部安達-汪家屯地區火山巖為營三段，只鉆遇了上部酸性流紋巖旋回和中部的基性玄武巖旋回，比野外少一套層序；升平地區火山巖為營三段，只鉆遇上部酸性流紋巖旋回，比野外少兩套層序；興城地區火山巖為營一段，只鉆遇上部少量的酸性流紋巖旋回和中部的火山碎屑巖旋回，比野外少一套層序；豐樂地區火山巖為營一段，只鉆遇上部少量的酸性流紋巖旋回和中部的火山碎屑巖旋回，比野外少一套層序；徐東地區火山巖為營一段，只鉆遇中部的火山碎屑巖旋回，比野外少上下兩套層序；興城-豐樂之間的低洼處火山巖為營一段，鉆井揭示的營城組地層與野外的3套旋回相同。
2 徐深氣田營城組火山巖巖相序列
    從野外露頭、鉆井、地震綜合反映：火山巖儲層是由多期次多火山體錯疊連片堆積形成火山機構，呈大面積分布，火山巖亞相呈環帶狀分布，主要巖相為溢流相和爆發相為主，有利儲層分布范圍受火山巖相控制呈條帶狀斷續分布。
2.1 相類型及相特征
    徐家圍子地區的火山噴發模式為裂隙-中心式噴發，即以中心式噴發為主，裂隙噴發為輔[10]。在建立火山巖相模式的基礎上，結合巖心、測井、地震資料，將徐深氣田火山巖分為5個相和16個亞相[11]，如表2所示。
表2 徐家圍子地區火山巖相類型簡表
巖相
亞相
爆發相
濺落亞相，熱碎屑流亞相，熱基浪亞相，空落亞相
溢流相
頂部亞相，上部亞相，中部亞相，下部亞相
侵出相
內帶亞相，中帶亞相，外帶亞相
火山通道相
火山頸亞相，次火山亞相，隱爆角礫巖亞相
火山沉積相
含外碎屑火山沉積亞相，再搬運火山碎屑沉積亞相
    爆發相形成于火山作用的早期，巖性主要為流紋質火山角礫巖、集塊巖和各種層理構造的晶屑或玻屑凝灰巖，熔結凝灰結構、火山碎屑結構。
    溢流相形成于火山作用旋回的中期，巖性主要為流紋巖，球粒結構、細晶結構、玻璃質結構、斑狀結構、角礫結構，流紋構造、氣孔構造。
    侵出相形成于火山活動旋回的后期，巖性主要為變形流紋構造角礫熔巖、珍珠巖，玻璃質結構、珍珠結構、少斑結構、碎斑結構熔結角礫結構和熔結凝灰結構，變形流紋構造、塊狀構造、透鏡狀和披覆狀、巖球、巖枕構造。
    火山通道相位于整個火山機構的下部，形成于整個火山旋回同期和后期，巖性主要為隱爆角礫巖，具有隱爆角礫結構、自碎斑結構、碎裂結構，筒狀、層狀、脈狀、枝權及裂縫充填狀。
    火山沉積相是常與火山巖共生的一種巖相，可出現在火山活動的各個時期，碎屑成分中含有大量火山巖巖屑，主要為火山巖穹隆之間的碎屑沉積體。
2.2 營城組野外露頭火山巖巖相分布
    通過野外露頭研究，實測亞相14種，從表3中可看出火山通道相和侵出相具有延伸范圍相對小，厚度較小的特點；溢流相和爆發相具有延伸范圍大，厚度大的特點。
表3 營城組野外露頭巖相分布實測數據表
特征巖相
亞相
厚度(m)
平面延伸(m)
火山通道相
火山頸亞相
6～70
400～1000
次火山巖亞相
35
110
隱爆角礫巖亞相
3～35
400～800
侵出相
內帶亞相
35～85
450～600
中帶亞相
2～20
150～350
外帶亞相
1～2
3～5
溢流相
上部亞相
3～76
400～2500
中部亞相
10～130
1700～2400
下部亞相
10～45
500～2700
爆發相
空落亞相
15～40
1000～4000
熱基浪亞相
50～200
2000～2500
熱碎屑流亞相
20～130
3500～4000
火山沉積相
含外碎屑火山沉積亞相
3～10
600～1500
再搬運火山碎屑沉積亞相
10～60
850～1100
野外建組剖面揭示營城組地層之下為沙河子組，二者間為一區域性角度不整合面，營城組之上為登婁庫組，二者間為平行不整合接觸。營城組一段地層巖相為火山通道相+溢流相→爆發相+侵出相→火山沉積相→溢流相；營城組三段地層巖相為火山沉積相→火山通道相+溢流相→爆發相→溢流相。營城組內部由于存在巖性突變面、沉積夾層、物性界面，層序界面較為清楚。
2.3 徐深氣田營城組火山巖巖相分布
    巖心的火山巖巖相劃分主要基于野外露頭和巖心觀察，根據特征巖性、結構、構造，結合儲層空間類型和成巖方式等，通過巖心的巖相標定測井巖相，建立測井響應特征，從而劃分單井火山巖相、亞相。通過單井火山巖相、亞相的劃分，建立火山巖體和火山巖巖相的地質-測井-地震屬性關系，在地震剖面上追蹤火山巖體表征特點，應用目前國際上油氣勘探領域的主流技術——波形聚類分析等方法，實現對火山巖體及火山巖相帶的空間識別、預測。
    通過上述技術手段，徐深氣田營城組一段火山巖地層，儲層巖相發育有12類亞相，序列與野外比，缺少火山通道相隱爆角礫巖亞相、基性巖旋回的溢流相上部+下部亞相。同野外一樣，火山巖儲層內部由于存在巖性突變面、沉積夾層、物性界面，層序界面清楚。
    營城組三段火山巖地層，儲層巖相發育有11類亞相，序列與野外比，缺少基性巖旋回和火山碎屑巖旋回的溢流相上部+下部亞相、火山通道相隱爆角礫巖亞相與爆發相空落+熱碎屑流亞相。與野外相比，火山巖儲層內部僅存在巖性突變面、物性界面，層序界面清楚。
3 結論
    1) 火山巖巖石類型有熔巖和碎屑巖兩大類，徐深氣田主要巖石類型為流紋巖和凝灰巖。
    2) 徐深氣田營城組巖性序列自下而上為中基性巖、火山碎屑巖、酸性巖→沉積巖→火山碎屑巖、基性巖、酸性巖→沉積巖的4大套旋回序列。
    3) 火山巖巖相為5大類，徐深氣田主要為溢流相的上、下部亞相和爆發相的熱碎屑流亞相。
    4) 徐深氣田營城組一段地層巖相為火山通道相+溢流相→爆發相+侵出相→火山沉積相→溢流相；營城組三段地層巖相為火山沉積相→火山通道相+溢流相→爆發相→溢流相。
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(本文作者：譚顯春 中國石油大慶油田有限責任公司勘探開發研究院)