Question

火山岩储层的储集特征

Answer 1

1. 火山岩储集空间类型

火山岩储层多为裂缝、孔隙双重介质的储层，孔、洞、缝交织在一起，储层性能有很大的差异性和突变性。火山岩的主要储集空间是基质孔隙。火山岩的储集空间可以分为原生和次生储集空间两大类。原生储集空间包括原生孔隙和原生裂缝。其中，原生孔隙原生气孔、残余气孔、晶间孔、火山碎屑间孔; 裂缝主要包括冷凝收缩缝、收缩节理和砾间裂缝 3 种类型。次生储集空间包括次生孔隙和次生裂缝。其中，次生孔隙主要包括斑晶溶蚀孔、基质溶蚀孔、杏仁体溶蚀孔、交代物再溶蚀孔和冷凝收缩缝溶蚀孔等; 次生裂缝包括构造裂缝和风化裂缝等。事实上，各种储集空间多呈组合形式出现。

根据岩石物理评价的特点，又将火山岩的储集空间分为基质孔和裂缝两类。基质孔主要包括气孔、杏仁体内孔、斑晶晶间孔、收缩孔、微晶间孔、溶蚀孔、胀裂孔、塑流孔及微裂缝等几何尺寸相对较小的孔隙空间，通常声波测井能有效的反映这些孔隙空间。裂缝包括构造裂缝，隐爆裂缝、成岩裂隙、风化裂隙、节理缝及大尺寸的空洞等。声波测井无法有效的反映这些缝、洞，但密度测井和成像测井可以有效地识别。

2. 储集空间的演化阶段

( 1) 岩浆作用阶段: 形成各种原生孔隙和裂缝。

( 2) 岩浆后期热液阶段: 对原生孔隙进行填充或溶蚀。

( 3) 次生裂缝和蚀变交代阶段: 由于构造作用影响，岩石破碎或产生裂隙，次生裂隙本身就是储集空间，并对连通的孔缝进行连通和改造。同时，热液沿裂缝通道改造两侧的外貌，对岩石进行交代，并形成熔孔。交代溶蚀和填充同时发生，形成各种熔孔、充填残留孔、缝等。

( 4) 分化淋滤作用阶段: 地质体裸露地表，经机械风化作用产生大量裂隙，加上分化作用和淋滤作用，一般有利于储存空间的形成和改善，但极细的分化作用也能起到充填作用。

( 5) 深埋改造作用阶段: 地壳下降，接受沉积，火山岩收上覆地层的覆盖和地下水的改造作用，携带油气的有机酸对空、缝也有强烈的改造作用，改造后的空间被油气或水充填。

综上所述，储集空间的演化过程包含有利于和有损于储集性能的两个方面，测井所能研究的是各种过程综合作用的结果，即当前的物理特征。

3. 储层物性的控制因素

( 1) 岩性、岩相

从基性到酸性火山岩产出岩浆的温度逐渐降低，暗色矿物逐渐减少，二氧化硅的含量逐渐增加，岩浆的黏度逐渐增加，橄榄石、辉石等不稳定矿物的含量逐渐减少。上述火山岩的岩石学特征，对火山岩的物性有内在的控制作用。

有利的火山岩相带主要发育在近火山口相。近火山口岩相，火山熔岩、火山碎屑岩发育。近火山口亚相长期处于构造高部位，风化淋滤作用相对较强。另外，火山熔岩及火山碎屑岩易于受到不同程度的改造，受交代作用及溶蚀作用的程度较强。研究表明，火山岩的岩相对火山岩的物性有明显的控制作用。通常，爆发相的火山岩物性好于溢流相，溢流相顶、底部往往气孔发育，基质物性好于中部亚相。

( 2) 风化、淋滤作用的影响

风化、淋滤作用，会在风化壳以下形成风化淋滤带。不同岩性的火山岩抗风化淋滤的能力有所不同，同种岩性的火山岩所处的构造位置及物理环境不同，遭受风化淋滤的程度也有所不同。因此，不同构造位置、不同岩性、岩相的火山岩的风化淋滤带的厚度存在较大的差别。有的风化淋滤带的厚度可以达到 300m 以上。

风化淋滤的结果会在顶部形成风化破碎带，在下部形成风化淋滤裂缝。由于风化淋滤裂缝的存在，在裂缝发育带溶蚀能力增强，溶蚀孔洞较为发育。对火山岩而言，风化程度与储层物性一般呈正比关系。风化程度自上而下减少，风化微裂缝发育及溶蚀程度逐渐降低。

同一构造环境，不同岩性、不同岩相的岩石风化淋滤作用对物性的改造存在明显的不均一性。火山岩经风化、淋滤改造物性通常有较大的改善; 而沉积岩明显存在两面性，有时会改善物性、有时则会使沉积岩的物性变差，或变化不大。这种风化淋滤作用的不均一性对火山岩的成藏有重要的控制作用。

( 3) 压实及构造作用

火山岩的岩石强度相对较大，和沉积岩相比压实减孔量相对较小，特别是火山熔岩，物性几乎不受压实的影响。沉积岩和火山岩的这种压实的差异性也许是火山岩成藏的又一种重要控制因素。

构造作用对火山岩物性的影响较大，在构造的作用下会产生一系列的构造裂缝。在其他因素相同的条件下，应力释放带裂缝最为发育，断裂带及正向构造的轴部地应力得到了有效的释放，是最为有利的裂缝发育带。在相同的构造应力作用下，一般薄层比厚层火山岩裂缝更为发育，也就是说火山岩的厚度越小，裂缝越发育。

除了构造位置、岩层的厚度等影响因素外，岩石的延展性及脆性对裂缝的发育也有明显的控制作用。不同岩性、岩石的破裂压力也有所不同。

在构造作用相同的条件下，由于岩石的泊松比变化，不同类型岩石产生裂缝的概率也不同。火山岩比沉积岩更容易产生裂缝，熔岩比火山碎屑岩更容易产生裂缝，酸性岩比基性岩更容易产生裂缝。不同岩性的岩石产生裂缝的概率存在明显的不均一性，这种不均一性是火山岩成藏的重要控制因素。

( 4) 蚀变、溶蚀及充填作用

蚀变、溶蚀是火山岩孔隙度增加，胶结和充填使孔隙度，尤其是渗透率降低。因此蚀变作用对岩石物性有双重影响，一方面可以增加孔隙大小，但如果蚀变程度过高，蚀变厚形成的次生矿物往往会对裂缝、孔隙等储集空间产生充填作用，使得储层物性变差。

火山岩的充填程度只要与地层水的溶解能力和水动力条件有关。当地层水溶解能力较强，未达到饱和时，一般不会产生沉淀充填; 而当溶液达到饱和时，沉淀充填是必然的。溶解沉淀是一个动态过程，当溶液未达到饱和时，以溶解为主; 当溶液达到饱和时，以沉淀为主。在地层水流动性较好的条件下，溶解的物质容易带到它处，溶液不会达到饱和状态，溶解持续发生，溶解能力较强。相反，在地层水流动性较差的情况下，地层水很容易达到饱和，产生沉淀，堵塞原有的渗流通道和孔隙空间。由此可以判断，岩石原有的渗透能力和地层水的流动性是控制溶蚀和充填的重要因素。也就是说，岩石的原始物性越好，产生溶蚀改造的条件越好，溶蚀改造越容易向物性更好的方向发展。反之，原始物性较差，蚀变程度越高，越容易造成物性进一步变差。