两种不同沉积环境下火山岩储层成岩作用研究

3． Research Institute of Petroleum Exploration ＆ Development，PetroChina，Beijing 100083，China； 4． Research Institute of Petroleum Exploration ＆ Development，Tuha Oil Field，PetroChina，Hami，Xinjiang 839000，China）
（ 1． 中国矿业大学（ 北京） 地球科学与测绘工程学院，北京 100083； 2． 中国石油勘探开发研究院 廊坊分院，河北 廊坊 065007； 3． 中国石油勘探开发研究院，北京 100083；
4． 中国石油天然气股份有限公司 吐哈油田分公司 勘探开发研究院，新疆 哈密 839000）
摘要： 基于三塘湖盆地石炭系火山岩储层的岩石类型、储集空间特征研究，识别出该区存在陆上喷发沉积和水下沉积 2 种环境。
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石油实验地质
第 34 卷
导火山岩油气藏勘探具有重要意义。许多学者对 火山岩储层发育的控制因素进行了探讨［2－7］，认为 新疆地区的火山岩作为油气藏的储集岩类，主要是 受风化淋滤作用的改造，使原先致密的岩石因组成 物质的流失、带出而变得具多孔性，从而形成良好 的储集性能体。对国内外已发现的火山岩油气藏 的统计表 明，从 基 性 的 玄 武 岩［8］、辉 绿 岩［9］，到 中 性的安山岩［10］、（ 碱性） 粗面岩［11－12］，再到酸性的 流纹岩［13－14］、花岗岩［15］，以及火山碎屑岩（ 从火山 角砾岩到 凝 灰 岩） ［13，16］，都 能 成 为 有 效 的 储 集 岩 类。越来越多的学者认为风化淋滤作用是形成火 山 岩 储 层 的 关 键［15，17－19］，其 次 是 火 山 岩 岩 相 对 储 层发育的 控 制［20］，而 其 他 因 素 影 响 相 对 较 小。 虽 然风化淋滤作用是火山岩储层后期成岩过程中的 一个重要阶段，但是，在整个成岩演化过程中，其他 成岩作用对火山岩储层起到了不同程度的改善和 破坏，这些作用同样对储层发育产生了重要影响。 以往的学者研究总是以陆上火山喷发环境形成的 火山岩储集体为研究对象，很少关注过水下环境中 形成的火山岩储集体［21］，这 2 种火山岩储集体的 储集空间、成岩特征以及发育机理明显不同。本文 以北疆地区三塘湖盆地石炭系火山岩储层为例，重 点从成岩作用研究的角度分析陆上与水下形成的 火山岩储层的成岩特征，探讨成岩作用对火山岩储 层的影响，寻找有利的火山岩储层发育区。
本区火山岩中原生孔隙主要发育在陆上喷发 环境下形成的火山岩体中，主要有杏仁玄武岩、杏 仁安山岩、自碎角砾岩。这种陆上形成的火山岩体 在后期的风化淋滤过程中也能形成较多的次生孔 隙，如斑晶溶孔、杏仁内溶蚀孔、角砾间溶孔。同时 陆上环境下形成的火山岩体发育陆上特征的裂缝， 如火山岩角砾岩、集块岩砾间孔缝以及较多的节理 缝、构造缝。凝灰岩或沉凝灰岩作为储集岩时，以 基质溶孔为主，并发育少量的收缩节理缝，这种类 型的火山岩或沉火山岩在陆上和水下环境中均有 发育。单从其发育的储集空间类型来看，很难分出 其形成的环境为陆上还是水下，但是从岩石的组分 特征（ 如岩石的晶屑玻屑含量、碎屑颗粒形状等） 可以分辨出形成的环境。本区火山岩油藏主要发 育在陆上环境下形成的熔岩流顶部自碎角砾岩中 （ 图 3d） ，其储集空间十分发育，是本区主要的储集 岩，以角砾内杏仁孔、杏仁内溶孔、角砾间溶蚀缝为 主，其次是基质溶孔（ 图 3e） 。
中国的沉积盆地及其周围广泛发育有火山 岩［1］。作为新 的 油 气 藏 勘 探 领 域，火 山 岩 已 经 引 起了油气勘探者的高度重视。不同岩性的火山岩， 其储层发育特征不同，如杏仁状玄武岩和安山岩发
育较多的原生气孔； 火山角砾岩一般发育较多的角 砾间孔或角砾间溶孔； 凝灰岩、凝灰质熔岩则以基 质溶孔和层间节理缝为主。深入研究火山岩油气 藏储集空间的发育特征以及发育的控制因素，对指
第 34 卷第 2 期 2012 年 3 月
石油实验地质
PETROLEUM GEOLOGY ＆ EXPERIMENT
文章编号： 1001－6112（ 2012） 02－0145－08
两种不同沉积环境下
Vol． 34，No． 2 Mar． ，2012
火山岩储层成岩作用研究
王盛鹏1，2 ，林 潼2，3 ，孙 平2 ，梁 浩4 ，王东良2 ，苟红光4
1 区域地质背景
三塘湖盆地位于新疆东北部，南与吐哈盆地隔 山相 望，西 与 准 噶 尔 盆 地 相 邻，北 与 蒙 古 国 接 壤 （ 图 1） ［21］，属于大型含油气盆地边缘的中小型盆 地［22］。盆地发 育 于 古 生 代 造 山 带 褶 皱 基 底 之 上， 为晚古生代—中新生代叠 合 改 造 型 陆 内 沉 积 盆 地［23］。盆地呈北 西 向 展 布 的 条 带 状，整 体 可 以 划 分为三大一级构造单元： 北部隆起带、中央坳陷带 和南缘冲断带。中央坳陷带中马朗、条湖凹陷是最 有利的火山岩油气勘探区域。目前在石炭系中已 发现 3 套烃源岩层： 上石炭统卡拉岗组、哈尔加乌 组以及下石炭统姜巴斯套组。现今发现的火山岩 油气藏主要位于上石炭统卡拉岗组和哈尔加乌组 火山岩体中。
图 1 三塘湖盆地区域地质及构造单元划分［21］ Fig． 1 Regional geology and structural units of Santanghu Basin
第2 期
王盛鹏，等． 两种不同沉积环境下山岩化学成分 TAS 分类图 Fig． 2 TAS plots of volcanic rocks of Kalagang Formation in Santanghu Basin
发育少量流纹岩。此外，岩心观察显示石炭系也存 在较多辉绿岩。 2． 2 储集空间类型及发育特征
储集空间的形成与火山岩的岩性、岩石类型以 及火山岩形成的环境有关。火山岩储层发育的控 制因素不同，可以形成不同类型的火山岩储集空间 类型。因此可以通过划分火山岩储集空间的类型， 来判别火山岩储层形成的控制因素。本次研究通 过对岩心观察、铸体薄片鉴定和扫描电镜资料的综 合分析认为，本区火山岩储集空间类型从成因上可 划分出陆上和水下两大类型的原生孔缝和次生孔 缝（ 表 1） 。其中原生孔隙包括原生气孔、剩余气孔 （ 图 3a） 、晶间孔、砾间孔缝等； 原生裂缝包括冷凝 收缩缝、原生角砾间缝、收缩节理等。由于不同岩 性的火山岩其物质组分不同，在成岩过程中抗风化 能力、溶解能力也不同，从而使火山岩形成了不同 的次生孔隙空间［15］。次生孔隙是火山岩储层的主 要储集类型，以杏仁体内沸石溶蚀孔（ 图 3b） 为主， 其次是基质溶孔 （ 图 3c） 、斑晶溶蚀孔、角砾内溶 孔； 发育的次生裂缝有构造缝、溶蚀缝。
2 火山岩储层
2． 1 岩石类型 通过对盆地内 40 余口井钻遇石炭系火山岩的
岩心观察与描述认为，本区火山岩岩石类型以玄武 岩、安山岩为主，其次为自碎火山角砾岩、熔结火山 角砾岩、熔结凝灰岩、凝灰岩、沉凝灰岩以及部分辉 绿岩。地球化学分析表明，上石炭统火山岩的岩性 丰富，SiO2 含 量 为 45% ～ 74% 。在 TAS 图 解 中 显示以中基性玄武岩、安山岩为主（ 图2 ） ，同时也
Wang Shengpeng1，2 ，Lin Tong2，3 ，Sun Ping2 ，Liang Hao4 ，Wang Dongliang2 ，Gou Hongguang4
（ 1． College of Geoscience and Surveying Engineering，China University of Mining ＆ Technology，Beijing 100083，China； 2． Langfang Branch，Research Institute of Petroleum Exploration ＆ Development，PetroChina，Langfang，Hebei 065007，China；
积的火山岩储层改善主要受有机酸溶蚀作用影响，其原生孔隙不发育，但发育大量的基质溶孔。对水下沉积火山岩储层发育机
理的认识，为今后火山岩油气藏勘探指出了新的领域。
关键词： 火山岩储层； 成岩作用； 风化淋滤作用； 水下沉积； 三塘湖盆地
中图分类号： TE122． 2
文献标识码： A
Influences of diagenetic effects on volcanic rock reservoirs under two different sedimentary environments
并通过岩心描述、铸体薄片和扫描电镜微观显示以及元素分析等手段，重点从成岩作用的角度对这 2 种环境下火山岩储层的发
育特征及影响作用开展研究。研究认为，各种成岩作用对火山岩储层起到了不同程度的影响作用。该区陆上喷发沉积的火山岩
受沸石和绿泥石填充较强烈，后期又遭受风化淋滤作用，使得储层发生明显的改善； 风化强度与储层改善有着密切关系。水下沉
收稿日期： 2011－10－28； 修订日期： 2012－01－12。 作者简介： 王盛鹏（ 1974—） ，男，博士生，高级工程师，从事油气地质综合研究。E-mail： wsp_cq@ petrochina． com． cn。 基金项目： 国家大型油气田及煤层气开发科技重大专项项目（ 2011ZX05007） 资助。
Abstract： According to the studies of rock types and reservoir space features of Carboniferous volcanic rocks in the Santanghu Basin，there were two kinds of environments for volcanic rock generation including subaerial and subaqueous in the study area． Based on core description，casting chip，scanning electron microscopy and element analysis，the generation features of volcanic rocks under the two different environments and the corresponding influences on reservoirs were discussed from the aspects of diagenetic effects． It was concluded that different diagenetic effects influenced volcanic reservoirs in different extents． The volcanic rocks which erupted and deposited on land in the study area were severely filled by zeolites and chlorites，and then improved obviously due to weathering and leaching． The extent of weathering and leaching was closely related to the improvement of reservoir． The volcanic reservoirs which deposited under water were improved owing to organic acid erosion． Primary pores were seldom found and a large amount of matrix dissolved holes generated． The generation mechanisms of subaqueous volcanic reservoirs pointed out new areas for explorations in the future． Key words： volcanic reservoir； diagenesis； weather and leaching； subaqueous deposition； Santanghu Basin