徐深气田火山岩岩性岩相序列

摘 要

摘要：火山岩岩相变化快、物性变化大、储层非均质性强，因而弄清其岩性岩相序列是高效开发火山岩气藏的前提。通过野外露头精细勘测以及徐深1、升深2-1等开发区密井网解剖，在对露
摘要：火山岩岩相变化快、物性变化大、储层非均质性强，因而弄清其岩性岩相序列是高效开发火山岩气藏的前提。通过野外露头精细勘测以及徐深1、升深2-1等开发区密井网解剖，在对露头与钻井取心资料分析的基础上，提出了松辽盆地徐深气田火山岩综合命名方法。通过火山岩露头岩性岩相序列特征研究，井震结合，建立了徐深气田下白垩统营城组火山岩岩性、岩相序列，揭示了徐深气田营城组火山岩的分布特征。其中，岩性序列自下而上为中基性岩、火山碎屑岩、酸性岩→沉积岩→火山碎屑岩、基性岩、酸性岩→沉积岩4大套旋回序列；徐深气田火山岩岩相主要为溢流相的上、下部亚相和爆发相的热碎屑流亚相。该方法对类似的火山岩气藏岩性岩相序列特征研究具有借鉴作用。
关键词：松辽盆地；徐深气田；火山岩命名标准；岩性序列；岩相序列；分布
    松辽盆地徐深气田火山岩大面积分布，主要分布于下白垩统营城组一段和三段地层中[1]，以酸性喷发岩为主。但由于目前井控程度低、取心少，仅通过钻井、地震等资料很难全面认识火山岩储层的分布规律，而火山岩岩性、岩相的研究则是火山岩储层研究的基础[2]。进行野外露头精细描述是加快对火山岩储层地质特征认识的一条捷径。因此，在黑龙江、吉林、浙江省等地进行火山岩野外勘查的基础上，优选与徐深气田储层特征相近的吉林省九台地区营城组建组剖面开展详细解剖工作，建立了徐深气田营城组火山岩岩性、岩相序列。
1 徐深气田营城组火山岩岩性序列
1.1 火山岩岩性特征
目前，国内外通用的火山岩岩性分类命名标准为国际地科联标准[3～4]，在徐深气田火山岩分类命名过程中，在露头与钻井取心基础上，配合岩心观察、岩石薄片、铸体薄片和CT扫描等手段，通过“组分-成因-结构”组合命名法对火山岩进行岩性综合命名[5]。识别出徐深气田火山岩有火山熔岩和火山碎屑岩[6～9]两大类，火山熔岩岩石类型有球粒流纹岩、流纹岩、珍珠岩、英安岩、粗面岩、安山岩、玄武安山岩、拉斑玄武岩等；火山碎屑岩有熔结凝灰岩、凝灰岩、火山角砾岩、集块岩等(表1)。徐深气田营城组三段火山岩岩性以流纹岩为主，其次为熔结凝灰岩、凝灰岩和火山角砾岩；营城组一段火山岩岩性以晶屑凝灰岩和熔结凝灰岩为主，其次为火山角砾岩和流纹岩。
表1 徐深气田火山岩主要岩性特征表
岩石类型
主要矿物或火山碎屑成分
结构
构造
熔岩
酸性
流纹岩
石英和正长石
斑状结构
流纹构造、气孔杏仁构造，块状构造
珍珠岩
酸性火山玻璃
玻璃质结构
珍珠构造
中性
安山岩
斜长石、角闪石
斑状结构
块状、气孔状及杏仁状构造
基性
拉斑玄武岩
拉长石和普通辉石
斑状结构，基质具交织结构
 
碱性玄武岩
拉长石、普通辉石、霞石
斑状结构，基质具交织结构
 
碎屑岩
凝灰岩
熔结凝灰岩
石英和长石晶屑、岩屑
熔结凝灰结构
假流纹构造、块状构造
晶屑凝灰岩
晶屑成分为石英和正长石
凝灰结构
假流纹构造和杏仁构造
集块岩
流纹质集块岩
火山集块
火山集块结构
块状构造
火山角砾岩
流纹质火山角砾岩
火山角砾、火山集块
火山角砾结构、角砾支撑
块状构造
沉火山碎屑岩
沉凝灰岩
火山灰、陆源碎屑
沉凝灰结构
 
火山碎屑沉积岩
含火山碎屑细砂岩
陆源碎屑、火山灰
火山碎屑沉积结构
 
1.2 建立营城组野外露头火山岩岩性序列
    在野外实际勘测中，共计勘测营城组一一三段剖面长度5.5km，累计厚度2195m，共划分岩性层段101个(营城组一段29层、营城组二段55层、营城组三段17层)。通过野外勘测，将野外营城组剖面分为3大套旋回(段)，内部划分次级序列。营城组一段地层自下而上岩性为中基性岩→火山碎屑岩→酸性岩的序列特征，营城组二段为夹火山沉积岩，营城组三段地层自下而上岩性为火山碎屑岩→基性岩→酸性岩的序列特征。营城组一段地层底部有膨润土，与下伏二叠系蚀变玄武安山岩为角度不整合接触，营城组一段与二段为平行不整合接触，营城组二段与三段为整合或平行不整合接触。
1.3 火山岩岩性序列
    在对岩心、岩屑揭示的火山岩岩性进行分类命名的基础上，通过分析不同火山岩的测井响应特征，选取对火山岩岩性变化较敏感的多项测井资料，对未取心段的岩性建立岩性识别模式，优选测井参数，采用双变量交会图分析和主成分交会图分析方法进行火山岩岩性的测井识别，进行自动岩性处理，从处理结果分析，大部分与岩心图或者薄片定名的岩性相一致。但对于火山碎屑岩类仍需结合成像测井资料准确识别岩性，对非取心井及未取心井段的岩性进行了识别，符合率超过90%。
    通过气田内2011.7m火山岩钻井岩心及测井岩性识别揭示，徐深气田营城组地层自上而下钻遇4大套旋回(段)：营四段、营三段、营二段、营一段，与野外露头相比增加营四段砂砾岩沉积段。火山岩岩性序列具体情况是：最北部安达-汪家屯地区火山岩为营三段，只钻遇了上部酸性流纹岩旋回和中部的基性玄武岩旋回，比野外少一套层序；升平地区火山岩为营三段，只钻遇上部酸性流纹岩旋回，比野外少两套层序；兴城地区火山岩为营一段，只钻遇上部少量的酸性流纹岩旋回和中部的火山碎屑岩旋回，比野外少一套层序；丰乐地区火山岩为营一段，只钻遇上部少量的酸性流纹岩旋回和中部的火山碎屑岩旋回，比野外少一套层序；徐东地区火山岩为营一段，只钻遇中部的火山碎屑岩旋回，比野外少上下两套层序；兴城-丰乐之间的低洼处火山岩为营一段，钻井揭示的营城组地层与野外的3套旋回相同。
2 徐深气田营城组火山岩岩相序列
    从野外露头、钻井、地震综合反映：火山岩储层是由多期次多火山体错叠连片堆积形成火山机构，呈大面积分布，火山岩亚相呈环带状分布，主要岩相为溢流相和爆发相为主，有利储层分布范围受火山岩相控制呈条带状断续分布。
2.1 相类型及相特征
    徐家围子地区的火山喷发模式为裂隙-中心式喷发，即以中心式喷发为主，裂隙喷发为辅[10]。在建立火山岩相模式的基础上，结合岩心、测井、地震资料，将徐深气田火山岩分为5个相和16个亚相[11]，如表2所示。
表2 徐家围子地区火山岩相类型简表
岩相
亚相
爆发相
溅落亚相，热碎屑流亚相，热基浪亚相，空落亚相
溢流相
顶部亚相，上部亚相，中部亚相，下部亚相
侵出相
内带亚相，中带亚相，外带亚相
火山通道相
火山颈亚相，次火山亚相，隐爆角砾岩亚相
火山沉积相
含外碎屑火山沉积亚相，再搬运火山碎屑沉积亚相
    爆发相形成于火山作用的早期，岩性主要为流纹质火山角砾岩、集块岩和各种层理构造的晶屑或玻屑凝灰岩，熔结凝灰结构、火山碎屑结构。
    溢流相形成于火山作用旋回的中期，岩性主要为流纹岩，球粒结构、细晶结构、玻璃质结构、斑状结构、角砾结构，流纹构造、气孔构造。
    侵出相形成于火山活动旋回的后期，岩性主要为变形流纹构造角砾熔岩、珍珠岩，玻璃质结构、珍珠结构、少斑结构、碎斑结构熔结角砾结构和熔结凝灰结构，变形流纹构造、块状构造、透镜状和披覆状、岩球、岩枕构造。
    火山通道相位于整个火山机构的下部，形成于整个火山旋回同期和后期，岩性主要为隐爆角砾岩，具有隐爆角砾结构、自碎斑结构、碎裂结构，筒状、层状、脉状、枝权及裂缝充填状。
    火山沉积相是常与火山岩共生的一种岩相，可出现在火山活动的各个时期，碎屑成分中含有大量火山岩岩屑，主要为火山岩穹隆之间的碎屑沉积体。
2.2 营城组野外露头火山岩岩相分布
    通过野外露头研究，实测亚相14种，从表3中可看出火山通道相和侵出相具有延伸范围相对小，厚度较小的特点；溢流相和爆发相具有延伸范围大，厚度大的特点。
表3 营城组野外露头岩相分布实测数据表
特征岩相
亚相
厚度(m)
平面延伸(m)
火山通道相
火山颈亚相
6～70
400～1000
次火山岩亚相
35
110
隐爆角砾岩亚相
3～35
400～800
侵出相
内带亚相
35～85
450～600
中带亚相
2～20
150～350
外带亚相
1～2
3～5
溢流相
上部亚相
3～76
400～2500
中部亚相
10～130
1700～2400
下部亚相
10～45
500～2700
爆发相
空落亚相
15～40
1000～4000
热基浪亚相
50～200
2000～2500
热碎屑流亚相
20～130
3500～4000
火山沉积相
含外碎屑火山沉积亚相
3～10
600～1500
再搬运火山碎屑沉积亚相
10～60
850～1100
野外建组剖面揭示营城组地层之下为沙河子组，二者间为一区域性角度不整合面，营城组之上为登娄库组，二者间为平行不整合接触。营城组一段地层岩相为火山通道相+溢流相→爆发相+侵出相→火山沉积相→溢流相；营城组三段地层岩相为火山沉积相→火山通道相+溢流相→爆发相→溢流相。营城组内部由于存在岩性突变面、沉积夹层、物性界面，层序界面较为清楚。
2.3 徐深气田营城组火山岩岩相分布
    岩心的火山岩岩相划分主要基于野外露头和岩心观察，根据特征岩性、结构、构造，结合储层空间类型和成岩方式等，通过岩心的岩相标定测井岩相，建立测井响应特征，从而划分单井火山岩相、亚相。通过单井火山岩相、亚相的划分，建立火山岩体和火山岩岩相的地质-测井-地震属性关系，在地震剖面上追踪火山岩体表征特点，应用目前国际上油气勘探领域的主流技术——波形聚类分析等方法，实现对火山岩体及火山岩相带的空间识别、预测。
    通过上述技术手段，徐深气田营城组一段火山岩地层，储层岩相发育有12类亚相，序列与野外比，缺少火山通道相隐爆角砾岩亚相、基性岩旋回的溢流相上部+下部亚相。同野外一样，火山岩储层内部由于存在岩性突变面、沉积夹层、物性界面，层序界面清楚。
    营城组三段火山岩地层，储层岩相发育有11类亚相，序列与野外比，缺少基性岩旋回和火山碎屑岩旋回的溢流相上部+下部亚相、火山通道相隐爆角砾岩亚相与爆发相空落+热碎屑流亚相。与野外相比，火山岩储层内部仅存在岩性突变面、物性界面，层序界面清楚。
3 结论
    1) 火山岩岩石类型有熔岩和碎屑岩两大类，徐深气田主要岩石类型为流纹岩和凝灰岩。
    2) 徐深气田营城组岩性序列自下而上为中基性岩、火山碎屑岩、酸性岩→沉积岩→火山碎屑岩、基性岩、酸性岩→沉积岩的4大套旋回序列。
    3) 火山岩岩相为5大类，徐深气田主要为溢流相的上、下部亚相和爆发相的热碎屑流亚相。
    4) 徐深气田营城组一段地层岩相为火山通道相+溢流相→爆发相+侵出相→火山沉积相→溢流相；营城组三段地层岩相为火山沉积相→火山通道相+溢流相→爆发相→溢流相。
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(本文作者：谭显春 中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院)