松遼盆地北部火山巖儲(chǔ)層特征及成因

松遼盆地北部火山巖儲(chǔ)層特征及成因

0火山巖巖性的測井識(shí)別火山巖儲(chǔ)層已成為油氣勘探的新領(lǐng)域。近年來,松遼盆地深層火山巖勘探取得重大進(jìn)展,巖相測井識(shí)別發(fā)揮了重要的作用。測井綜合反映了巖性、巖相、孔滲和儲(chǔ)層含油氣飽和度等,是油氣勘探和開發(fā)的重要手段。對(duì)于火山巖儲(chǔ)層,研究測井曲線與巖性巖相的關(guān)系可以在其油氣勘探開發(fā)中起到直接指示作用。由于地質(zhì)條件限制和火山巖巖相研究的相對(duì)滯后性,國內(nèi)外學(xué)者對(duì)火山巖巖性的測井識(shí)別著述較多,而對(duì)于巖相的測井識(shí)別則論述較少。本文針對(duì)松遼盆地油氣勘探的實(shí)際需要,就同一巖相亞相下不同巖性的測井資料進(jìn)行分類歸納,并討論氣層與干層的不同情況,分別建立了松遼盆地儲(chǔ)層火山巖巖相亞相與測井相的關(guān)系。1火山巖相及火山相對(duì)特征鉆井揭示,松遼盆地北部火山巖規(guī)模巨大,平均厚約300m,最厚處超過1000m,已解釋出30余個(gè)火山機(jī)構(gòu)。松遼盆地北部目前發(fā)現(xiàn)的火山巖主要發(fā)育于徐家圍子斷陷構(gòu)造帶,主體為白堊系營城組一段(Kyc1)、三段(Kyc3)和火石嶺組(Khs1),沙河子組(Ksh)有少量分布。火山巖相是指火山活動(dòng)環(huán)境及在該環(huán)境下所形成的特定火山巖巖石類型的總和。在發(fā)育完整且未受到后期剝蝕的火山巖序列中,自下而上火山巖相分別為:Ⅰ火山通道相、Ⅱ爆發(fā)相、Ⅲ噴溢相、Ⅳ侵出相、Ⅴ火山沉積相。研究區(qū)爆發(fā)相和噴溢相交替的序列最為常見,火山通道相-爆發(fā)相組合也比較多見。之外還有火山通道相-侵出相-噴溢相組合,火山通道相-噴溢相等組合。通過對(duì)60余口鉆井所遇火山巖的研究,發(fā)現(xiàn)每種巖相亞相具有特征的巖性組合、成巖方式和儲(chǔ)層意義及其發(fā)育的規(guī)模,具體如下:1.1火山儲(chǔ)層精細(xì)層理構(gòu)造火山沉積相約占4%,可分3個(gè)亞相:Ⅴ3凝灰?guī)r夾煤沉積亞相,成煤沼澤環(huán)境,巖性為凝灰?guī)r,陸源碎屑結(jié)構(gòu),層理構(gòu)造。儲(chǔ)層空間類型為碎屑顆粒間孔和各種次生孔和縫。約占5%。Ⅴ2再搬運(yùn)火山沉積亞相,經(jīng)過水流作用改造而成。為交錯(cuò)、粒序?qū)永?位于火山機(jī)構(gòu)之間的低洼地帶。發(fā)育兩種巖性:礫巖和凝灰質(zhì)礫巖,角礫為各種火山巖。約占80%。Ⅴ1含外碎屑火山沉積亞相,巖性為凝灰質(zhì)砂巖,以火山碎屑為主,具有層理。約占15%。1.2儲(chǔ)層空間類型侵出相約占5%,分3個(gè)亞相:Ⅳ3外帶亞相,巖性主要為具變形流紋構(gòu)造的含角礫流紋巖,少量為凝灰質(zhì)熔巖,熔結(jié)角礫結(jié)構(gòu)和熔結(jié)凝灰結(jié)構(gòu)。儲(chǔ)層空間類型為角礫間孔隙和顯微裂縫。是較好的儲(chǔ)層。約占85%。Ⅳ2中帶亞相,巖性主要為致密塊狀珍珠巖,珍珠結(jié)構(gòu),玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu),少量為細(xì)晶流紋巖,少斑結(jié)構(gòu)。儲(chǔ)層空間類型為原生顯微裂隙、構(gòu)造裂隙。約占10%。Ⅳ1內(nèi)帶亞相,巖性主要為枕狀和球狀珍珠巖,碎斑結(jié)構(gòu)。儲(chǔ)層空間類型為巖球間空隙、巖穹內(nèi)大型松散體。是主要的儲(chǔ)層。約占5%。1.3儲(chǔ)層類型和儲(chǔ)層空間類型噴溢相約占50%,分3個(gè)亞相:Ⅲ3上部亞相,巖性主要為流紋巖和安山巖,球粒結(jié)構(gòu),細(xì)晶結(jié)構(gòu),氣孔構(gòu)造。儲(chǔ)層空間類型為氣孔、石泡空腔和杏仁體內(nèi)孔,是主要的儲(chǔ)層。約占25%。Ⅲ2中部亞相,發(fā)育巖性主要為流紋巖和安山巖,以及上部亞相部不曾出現(xiàn)的玄武巖。細(xì)晶結(jié)構(gòu),斑狀結(jié)構(gòu),流紋構(gòu)造。儲(chǔ)層空間類型為流紋理層間縫隙。約占25%。Ⅲ1下部亞相,巖性主要為流紋巖、安山巖和玄武巖。細(xì)晶結(jié)構(gòu)、玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)、角礫結(jié)構(gòu),變形流紋構(gòu)造。儲(chǔ)層空間類型為板狀和楔狀節(jié)理縫隙和構(gòu)造裂縫。約占50%。1.4儲(chǔ)層空間類型爆發(fā)相約占30%,分3個(gè)亞相:Ⅱ3熱碎屑流亞相,巖性為流紋巖、安山巖和凝灰?guī)r,熔結(jié)凝灰結(jié)構(gòu),火山碎屑結(jié)構(gòu)。熱碎屑流亞相流紋巖和安山巖都含有火山碎屑物質(zhì)。儲(chǔ)層空間類型為顆粒間孔和每一冷凝單元上下松散層,是主要的儲(chǔ)層。約占65%。Ⅱ2熱基浪亞相,巖性為凝灰?guī)r,火山碎屑結(jié)構(gòu)(以晶屑凝灰結(jié)構(gòu)為主),有層理構(gòu)造。儲(chǔ)層類型以晶粒間孔隙和角礫間孔縫為主。約占20%。Ⅱ1空落亞相,巖性主要為凝灰?guī)r,凝灰結(jié)構(gòu),含角礫和集塊。儲(chǔ)層類型以晶粒間孔隙和角礫間孔縫為主。約占15%。1.5儲(chǔ)層精細(xì)結(jié)構(gòu)火山通道相約占11%,分3個(gè)亞相:Ⅰ3隱爆角礫巖亞相,巖性為隱爆角礫巖,自碎斑結(jié)構(gòu),碎裂結(jié)構(gòu)。儲(chǔ)層空間為原生顯微裂隙,隱爆產(chǎn)生裂隙被后期褐色熱液充填。一般地,本區(qū)所見隱爆角礫巖的原巖為流紋質(zhì),原巖巖相主要為近火山口相。是較好的儲(chǔ)層。約占30%。Ⅰ2次火山巖亞相,發(fā)育較少并且層位較深,巖性主要為英安—安山巖,斑狀結(jié)構(gòu),不等粒晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。儲(chǔ)層空間為柱狀和板狀節(jié)理。約占10%。Ⅰ1火山頸亞相,巖性為流紋巖、流紋質(zhì)角礫熔巖、玄武巖和凝灰?guī)r。斑狀結(jié)構(gòu),熔結(jié)結(jié)構(gòu),角礫\凝灰結(jié)構(gòu)。儲(chǔ)層空間為環(huán)狀或放射狀裂隙。約占60%。2生長參數(shù)為了可以大致對(duì)應(yīng)基性、中性和酸性3種巖性,將自然伽瑪測井(GR)值分為低、中和高3個(gè)值域:0<低值<60API,60API≤中值<120API,120API≤高值?；鹕綆r雙側(cè)向電阻率(R)測井值域較廣,以103/2、102、105/2、1011/4和103Ω·m為界分6個(gè)值域:0<低值<32Ω·m,32Ω·m≤中低值<100Ω·m,100Ω·m≤中值<316Ω·m,316Ω·m≤中高值<562Ω·m,562Ω·m≤高值<1000Ω·m,超高值≥1000Ω·m。所取測井值均為平均值(表1)。2.1次火山巖亞相隱爆角礫巖的原巖為流紋質(zhì),顯示高伽瑪、中阻的特征。由于含氣,ShS2-7井營三段2974～3012m井段上部為中高阻,測井曲線形態(tài)如圖1-ⅠA所示,GR曲線為高振幅齒形,夾有指形。上部含氣層R值變化較大,值域?yàn)?53～1275Ω·m,下部干層為中值155Ω·m,形態(tài)為高振幅齒化箱形。次火山巖亞相發(fā)育較少并且層位較深。次火山巖亞相安山巖顯示中伽瑪、中阻的特征。曲線形態(tài)如圖1-ⅠB所示,GR曲線為中高振幅齒形,R曲線為齒化箱形,由于夾有隱爆角礫巖,曲線出現(xiàn)峰值。值得注意的是,R曲線正幅度差非常明顯。火山頸亞相流紋巖以高伽瑪、中阻為特征。見圖1-ⅠC,GR曲線為峰狀,R曲線為峰狀和鐘狀?；鹕筋i亞相流紋質(zhì)角礫熔巖也是高伽瑪、中阻。但是,GR曲線與下部的流紋巖相比,如圖1-ⅠC所示,振幅較大,值較小;R曲線振幅也較大,阻值相應(yīng)較大?；鹕筋i亞相玄武巖以低伽瑪、中阻為特征,如ZS9井營三段3618～3622m井段玄武巖。其GR曲線為低振幅齒形,R曲線為齒化箱形。2.2熱基浪灰?guī)rb爆發(fā)相熱碎屑流亞相流紋巖顯示高伽瑪、低阻的特征。XS6井R測井顯示中低阻,這是由于該段平均孔隙度為12.9%,且氣水同層,使電阻率偏高。測井曲線形態(tài)如圖1-ⅡA,GR曲線為中—高振幅齒形;R曲線為低振幅齒形。此外,在這一冷凝單元上下部的松散層顯示出振幅增大的特點(diǎn)。熱碎屑流亞相安山巖顯示中伽瑪,低阻的特征。U、Th異常高的氣水層會(huì)使測井顯示高伽瑪、中低阻。GR曲線為峰狀,R曲線顯示明顯各向異性。熱碎屑流亞相凝灰?guī)r顯示高伽瑪,低阻的特征。XS5井3630～3665m井段(熔結(jié))凝灰?guī)r為高伽瑪、高阻,這是由于該段為氣層,使電阻率明顯升高,如圖1-ⅡB所示,GR曲線為低振幅齒形;R曲線為低頻齒形。熱基浪亞相凝灰?guī)r以中—高伽瑪(高伽瑪為主)、低阻為特征。由于氣水同層,ShS5井營一段3508～3525m井段為中低阻。曲線形態(tài)如圖1-ⅡC所示,GR曲線為高振幅齒形,R曲線為弱齒平直狀,其與之上的熱碎屑流亞相中振幅齒形形成鮮明對(duì)比,之下是熱基浪亞相夾空落亞相,最下部是空落亞相。這是一個(gè)完整的爆發(fā)相火山巖序列。空落亞相凝灰?guī)r以高伽瑪,低阻—中低阻為特征。曲線形態(tài)見圖1-ⅡD,GR曲線為高振幅齒形;R曲線為低振幅齒化箱狀。下部測井曲線振幅增大,這是墜石集中的部位。2.3亞相及下局部特征上部亞相流紋巖顯示高伽瑪、中阻的特征。SS1井營三段3107～3118m井段含氣,所以電阻率值偏高。其曲線形態(tài)如圖1-ⅢA所示,GR曲線為高振幅鋸齒形,與之下的中部亞相呈現(xiàn)一個(gè)階梯狀;R測井曲線為反向齒化箱形,阻值明顯高于之下的中部亞相。上部亞相安山巖以中伽瑪,中阻為特征。如圖1-ⅢB,GR曲線為低振幅齒形;R曲線為中振幅指狀、峰狀,正幅度差較明顯。中部亞相流紋巖顯示高伽瑪、中低阻的特征。其測井曲線形態(tài)見圖1-ⅢA,GR曲線為高振幅鋸齒形,R曲線在突起處呈鐘形。此外,表1中ZS10井營城組2937～2962m井段氣測顯示良好,所以電阻率為中值,曲線形態(tài)呈鐘形。中部亞相安山巖顯示中伽瑪偏低、中低阻偏低的特征。例如表1中的SS2井營三段3188～3197m井段火山巖,其曲線形態(tài)見圖1-ⅢB,GR曲線呈中振幅齒形;R曲線呈峰狀,因?yàn)镾S2井噴溢相并非一次溢流的結(jié)果。中部亞相玄武巖顯示低伽瑪、中低阻的特征。其GR曲線為低振幅齒形,R曲線為反向齒化箱形。下部亞相流紋巖顯示高伽瑪、中阻的特征。如ShS2-7井營三段3377～3442m井段,其GR曲線和R曲線均為低振幅齒形。下部亞相安山巖顯示中伽瑪、中阻的特征。U異常低使GR值變?yōu)榈椭?差氣層使阻值變?yōu)橹懈咧?如圖1-ⅢC所示,兩種曲線均為中—高幅齒形。下部亞相玄武巖顯示低伽瑪、中阻的特征。GR曲線為低振幅齒形;R曲線為高振幅齒形。由于下部亞相多為塊狀,細(xì)晶結(jié)構(gòu),均值性較好,所以R曲線多為微齒形,當(dāng)含有角礫時(shí),則使振幅增大。2.4外帶亞相凝灰火山巖外帶亞相流紋巖顯示高伽瑪、中低阻的特征。因?yàn)镾hS2-1井營三段2925～2935m井段為氣層,電阻率變高,R測井顯示中阻。曲線形態(tài)如圖1-ⅣA所示,GR曲線呈中振幅齒形,R曲線基本平緩,顯負(fù)幅度差。外帶亞相凝灰熔巖顯示中伽瑪、中阻的特征。XS1井為氣層,顯示高阻,曲線形態(tài)為中振幅齒形。中帶亞相珍珠巖顯示高伽瑪偏低、低阻的特征。由于孔滲較高,XS401井阻值偏高。XS201井中帶亞相珍珠巖阻值為中值,偏離正常值更大,這是由于巖石脫?；?主要為玻璃質(zhì),并且夾雜火山角礫巖。如圖1-ⅣB,珍珠巖中夾的火山角礫巖使測井曲線出現(xiàn)劇烈振動(dòng)。內(nèi)帶亞相珍珠巖顯示中高伽瑪、阻值范圍大的特征,這是由于內(nèi)帶亞相火山巖宏觀結(jié)構(gòu)不均一,且?guī)r球間空隙和巖穹內(nèi)大型松散體都往往成為氣層、水層或氣水同層。一般地,如圖1-ⅣB所示,內(nèi)帶亞相珍珠巖GR曲線同中帶亞相相近,也為高值中幅齒形;電阻率相近偏大,曲線振幅較大。2.5凝灰質(zhì)礫巖特征凝灰?guī)r含煤沉積亞相顯示異常的超高伽瑪(>240API)和低阻特征,如圖1-ⅤA所示,GR曲線呈正向刺狀,R曲線為反向峰狀。該亞相中煤的導(dǎo)電性較好,并且放射性物質(zhì)含量高。再者,凝灰?guī)r的伽瑪值一般為高,電阻率較低,使得凝灰?guī)r夾煤沉積亞相更為特征。再搬運(yùn)火山沉積亞相礫巖以中伽瑪、中阻為特征。如圖1-ⅤB所示,GR曲線和R曲線齒化幅度均較大,分別為高振幅和中振幅,顯示正幅度差。ShS5井凝灰質(zhì)礫巖具有低電阻率的特征主要是由于火山凝灰的存在,其次埋藏深度也對(duì)電阻率有一定的影響。含外碎屑火山巖沉積亞相的測井曲線接近一般沉積巖的特征,如圖1-ⅤC所示,曲線振動(dòng)幅度大于所有其他火山巖。3儲(chǔ)層質(zhì)量特征火山巖主要造巖礦物為石英、長石、黑云母、角閃石、輝石、橄欖石和蛋白石。石英GR值<5API,堿性長石GR值為73～275API,斜長石GR值為4～75API。其他少量造巖礦物除角閃石(GR值為28～445API)外,均小于10API。由此可見,在火山巖中放射性元素40K、232Th和238U無異常富集的情況下,其伽瑪值主要受長石特別是堿性長石含量的制約。該區(qū)SiO2含量與堿性長石具有較好的正相關(guān)性,所以基性巖對(duì)應(yīng)低伽瑪值,中性巖對(duì)應(yīng)中伽瑪值,酸性巖對(duì)應(yīng)高伽瑪值。此外,煤的GR呈現(xiàn)異常高值(表2)?；鹕綆r儲(chǔ)層的導(dǎo)電性受儲(chǔ)層巖相巖性、孔滲、含油氣飽和度以及金屬元素富集狀況和埋深等因素不同程度的影響。對(duì)于儲(chǔ)層,油氣會(huì)使電阻率大幅的升高,達(dá)到數(shù)千Ω·m,而水則起到相反的作用,可降至幾Ω·m。不含流體火山巖電阻率變化規(guī)律:火山沉積相<侵出相<爆發(fā)相<火山通道相<噴溢相;凝灰?guī)r<熔巖?；鹕匠练e相凝灰?guī)r夾煤沉積亞相的電阻率最低。侵出相珍珠巖礦物晶格間含水,為結(jié)構(gòu)水,巖石電阻率為低值,平均值為30Ω·m。爆發(fā)相阻值居中,由于空落亞相和熱基浪亞相凝灰含量較高,比熱碎屑流亞相阻值較低?；鹕酵ǖ老嗷鹕筋i亞相阻值變化大,是由于火山頸亞相為各種凝灰和角礫堆砌在一起而成。噴溢相阻值最高,各亞相大小關(guān)系為:中部<上部<下部亞相。下部亞相巖石致密,上部亞相通常含氣,這是它們阻值比中部亞相較大的原因。4流紋質(zhì)與亞相(1)火山通道相除了火山頸亞相玄武巖顯示低伽瑪和火山頸亞相凝灰?guī)r顯示低阻外,均為高伽瑪、中阻。曲線形態(tài)多以高幅齒形和峰狀為特征,次火山巖亞相安山巖深、淺側(cè)向測井差值較大,反映了明顯的非均值性。(2)爆發(fā)相流紋巖為高伽瑪,安山巖為中伽瑪,而凝灰?guī)r大多為流紋質(zhì),顯示高伽瑪偏低。曲線形態(tài)主要以高幅齒形為特征。一般地,爆發(fā)相除了空落亞相為低—中低阻外都是低阻。曲線形