Question

火山岩储层主控因素差异

Answer 1

火山作用、 构造运动、 风化淋滤作用及流体作用是火山岩储层储集空间形成和发育的主要成因机制和地质作用。 中国东、 西部盆地内火山岩储层的主要控制因素也不外乎这几个。 原生孔隙和裂缝主要受到原始喷发状态, 即火山岩相控制; 在相同的构造应力作用下, 构造裂缝的发育和保存程度也受到原始喷发状态的控制。 火山喷发后, 冷凝熔结和压实固结形成的火山岩, 原生气孔互不连通, 没有渗透性, 只有经过后期不同阶段的各种地质作用改造, 才具有储集性 (邹才能等, 2011)。

1.火山作用

火山作用不仅控制了储集体形态和规模, 也控制着储集空间的类型和岩石矿物组分特征。 原生型火山岩储集层的储集性能主要受火山岩岩石类型和岩相的控制, 不同岩石类型的火山岩发育不同类型的储集系统, 如西部准噶尔盆地五彩湾凹陷基底火山岩中, 火山碎屑岩具最高的孔隙度 (1.26%～30.08% , 平均9.84%), 其次是安山岩 (8.14% )、凝灰岩 (7.92%), 玄武岩孔隙度最低 (5.89%)。 不同岩相、 亚相具有不同的孔隙类型,同岩相的不同亚相储集层物性可能差别很大, 如济阳坳陷商74-6井下部2541.71～2548.27m井段的火山通道相熔岩孤立的气孔及火山碎屑间孔, 实测孔隙度为13.1%～16.4%, 渗透率为106.95×10-3～μm2。熔岩中常见柱状节理发育, 从而形成良好的储集空间。 喷溢相上部亚相是松辽盆地兴城和升平地区储集层物性最好的岩相带; 如济阳坳陷商74-12井1975～1979.6m遭受风化淋滤作用的火山爆发相, 火山角砾岩孔隙度为20.7%～33.1%, 渗透率为 (11.2～140)×10-3um2, 该相带也是较为有利的储集相带(邹才能等, 2011)。 另外, 火山喷发环境影响原生储集空间的发育程度。 如准噶尔五彩湾凹陷火山岩在水体深部喷发, 故原生气孔极不发育, 加之水体的共同作用, 火山岩发生明显的蚀变 (绿泥石化) 和充填作用, 使本来就少的原生孔隙减少 (张光亚等, 2010), 火山岩孔隙度 (8.14%)、 渗透率 (1.14×10^-3μm²); 而腹部石西油田广泛分布的角砾熔岩是在浅水环境或陆上喷发的, 特别是喷发时遇大气降水, 形成原生气孔和大量原生微裂隙, 孔隙度和渗透率分别为14. 77%和2.08×10^-3μm², 构成良好的原始储集空间 (邹才能等, 2008)。

2. 构造作用

构造运动和构造部位对断裂的形成、 裂缝的发育程度起着主导作用: 在气孔-杏仁发育带形成裂缝, 提高气孔的连通程度, 增加渗透率。 更重要的是, 地表淡水或地下水沿裂缝对火成岩进行溶解改造, 在原来气孔、 残余气孔及基质晶间孔的基础上形成大量的溶蚀孔隙, 甚至溶洞; 在致密段形成裂缝, 可形成单纯的裂缝型储集层, 且在一定条件下, 还可发育溶孔, 其至溶洞; 裂缝的存在可改善地层水的分布和流动特点, 从而促使溶解作用的发生与发展。 如西部三塘湖盆地石炭-二叠系火山岩至少发育两期构造裂缝, 其中Ⅰ期裂缝形成时间较早, 规模较大, 对储集层影响较大, 但裂缝本身绝大部分已被充填; Ⅱ期裂缝规模较小, 对储集层的改造作用不如Ⅰ期, 但因该期裂缝大部分为开启缝, 充填物质少, 故对储集层质量的提高有较大意义 (邹才能等, 2011)。 而东部松辽盆地原生气孔发育的火山岩裂缝出现在孔隙之间, 呈断续的不规则状, 不但使孤立的原生气孔得以连通,而且还增大了火山岩的储集空间。 该区主要的构造裂隙是在宋西断裂控制下形成的一组共轭的、 高角度的 (倾角50°～90°)、 走向近北北西向和近东西向的节理缝, 它们是本区深层天然气运移的主要通道 (杨双玲等, 2007)。

3. 风化淋滤作用

火山岩储层物性发育程度与风化淋滤作用密切相关, 风化淋滤作用不但可以使岩石破碎, 也可以使岩石的化学成分发生显著变化, 如发生矿物溶解、 氧化、 水化和碳酸盐化等。 流纹质玻璃脱玻化后会发生体积的缩小形成微孔隙, 形成的长石在酸性流体的作用下可以发生溶蚀, 也产生了大量次生孔隙, 这类溶蚀孔是松辽盆地火山岩储层的主要储集空间之一, 如升深2井营城组顶部的紫色安山质熔结凝灰岩, 由于风化淋滤作用使得原本致密的爆发相凝灰质熔岩变得极为疏松, 在岩心中呈豆腐渣状, 其孔隙度大于15%, 渗透性好 (邹才能等, 2011); 而西部准噶尔盆地内石炭系火山岩储层中原生孔洞常常以孤立形式存在, 后期的改造作用是火山岩成为有效储层的重要条件 (康玉柱, 2008)。 西北缘和石西油田地区的火山岩储层经后期风化淋滤, 发育孔隙和微裂缝, 物性变好, 形成溶蚀型好储集层; 而且准噶尔盆地西北缘石炭系油气显示均分布于不整合面之下300m以内。因而, 区域不整合面之下一定深度范围内物性最好, 火山岩顶面到不整合面的距离成为风化淋滤溶蚀储集层储集空间发育的重要控制因素。

4. 流体活动

火山活动和构造运动以及排烃作用等都会引起大规模的流体活动, 流体对火山岩的直接影响是引起物质的带入和带出, 使火山岩体处于开放体系下。 流体可分为热液流体和与有机质有关的酸性流体。 流体使火山岩孔隙结构发生变化, 大大改善了火山岩储集层的物性, 使火山岩储集空间类型更加复杂多样。 热液活动的直接结果是导致原有矿物发生蚀变和溶蚀, 同时有新的矿物形成, 导致次生胶结和充填作用发生, 蚀变和溶蚀使火山岩孔隙度增加, 胶结和充填使孔隙度、 尤其是渗透率降低 (邹才能等, 2008)。

5. 成岩作用

还对火山岩储层的储集性能有影响的是成岩作用。 成岩作用控制次生储集空间发育,火山岩成岩作用类型主要有压实作用、 充填作用、 溶解作用和交代作用等, 它们对储集层形成的作用不尽相同。 充填作用降低储集层的孔渗性, 不利于火山岩储集层的发育; 压实作用不利于储集层的形成、 保存及发展, 特别是对于火山碎屑岩影响显著 (邹才能等,2011)。 东部松辽盆地营城组火山岩的成岩作用阶段分为早期和晚期。 早期成岩作用阶段的成岩作用类型主要为冷凝固结成岩作用和压实固结成岩作用, 主要影响原生孔隙的发育; 晚期成岩作用主要包括充填作用、 交代作用、 机械压实压溶作用、 胶结作用和溶解作用, 影响次生孔隙的发育。