松辽盆地北部火山岩储层特征及成因

松辽盆地北部火山岩储层特征及成因

0火山岩岩性的测井识别火山岩储层已成为油气勘探的新领域。近年来,松辽盆地深层火山岩勘探取得重大进展,岩相测井识别发挥了重要的作用。测井综合反映了岩性、岩相、孔渗和储层含油气饱和度等,是油气勘探和开发的重要手段。对于火山岩储层,研究测井曲线与岩性岩相的关系可以在其油气勘探开发中起到直接指示作用。由于地质条件限制和火山岩岩相研究的相对滞后性,国内外学者对火山岩岩性的测井识别著述较多,而对于岩相的测井识别则论述较少。本文针对松辽盆地油气勘探的实际需要,就同一岩相亚相下不同岩性的测井资料进行分类归纳,并讨论气层与干层的不同情况,分别建立了松辽盆地储层火山岩岩相亚相与测井相的关系。1火山岩相及火山相对特征钻井揭示,松辽盆地北部火山岩规模巨大,平均厚约300m,最厚处超过1000m,已解释出30余个火山机构。松辽盆地北部目前发现的火山岩主要发育于徐家围子断陷构造带,主体为白垩系营城组一段(Kyc1)、三段(Kyc3)和火石岭组(Khs1),沙河子组(Ksh)有少量分布。火山岩相是指火山活动环境及在该环境下所形成的特定火山岩岩石类型的总和。在发育完整且未受到后期剥蚀的火山岩序列中,自下而上火山岩相分别为:Ⅰ火山通道相、Ⅱ爆发相、Ⅲ喷溢相、Ⅳ侵出相、Ⅴ火山沉积相。研究区爆发相和喷溢相交替的序列最为常见,火山通道相-爆发相组合也比较多见。之外还有火山通道相-侵出相-喷溢相组合,火山通道相-喷溢相等组合。通过对60余口钻井所遇火山岩的研究,发现每种岩相亚相具有特征的岩性组合、成岩方式和储层意义及其发育的规模,具体如下:1.1火山储层精细层理构造火山沉积相约占4%,可分3个亚相:Ⅴ3凝灰岩夹煤沉积亚相,成煤沼泽环境,岩性为凝灰岩,陆源碎屑结构,层理构造。储层空间类型为碎屑颗粒间孔和各种次生孔和缝。约占5%。Ⅴ2再搬运火山沉积亚相,经过水流作用改造而成。为交错、粒序层理,位于火山机构之间的低洼地带。发育两种岩性:砾岩和凝灰质砾岩,角砾为各种火山岩。约占80%。Ⅴ1含外碎屑火山沉积亚相,岩性为凝灰质砂岩,以火山碎屑为主,具有层理。约占15%。1.2储层空间类型侵出相约占5%,分3个亚相:Ⅳ3外带亚相,岩性主要为具变形流纹构造的含角砾流纹岩,少量为凝灰质熔岩,熔结角砾结构和熔结凝灰结构。储层空间类型为角砾间孔隙和显微裂缝。是较好的储层。约占85%。Ⅳ2中带亚相,岩性主要为致密块状珍珠岩,珍珠结构,玻璃质结构,少量为细晶流纹岩,少斑结构。储层空间类型为原生显微裂隙、构造裂隙。约占10%。Ⅳ1内带亚相,岩性主要为枕状和球状珍珠岩,碎斑结构。储层空间类型为岩球间空隙、岩穹内大型松散体。是主要的储层。约占5%。1.3储层类型和储层空间类型喷溢相约占50%,分3个亚相:Ⅲ3上部亚相,岩性主要为流纹岩和安山岩,球粒结构,细晶结构,气孔构造。储层空间类型为气孔、石泡空腔和杏仁体内孔,是主要的储层。约占25%。Ⅲ2中部亚相,发育岩性主要为流纹岩和安山岩,以及上部亚相部不曾出现的玄武岩。细晶结构,斑状结构,流纹构造。储层空间类型为流纹理层间缝隙。约占25%。Ⅲ1下部亚相,岩性主要为流纹岩、安山岩和玄武岩。细晶结构、玻璃质结构、斑状结构、角砾结构,变形流纹构造。储层空间类型为板状和楔状节理缝隙和构造裂缝。约占50%。1.4储层空间类型爆发相约占30%,分3个亚相:Ⅱ3热碎屑流亚相,岩性为流纹岩、安山岩和凝灰岩,熔结凝灰结构,火山碎屑结构。热碎屑流亚相流纹岩和安山岩都含有火山碎屑物质。储层空间类型为颗粒间孔和每一冷凝单元上下松散层,是主要的储层。约占65%。Ⅱ2热基浪亚相,岩性为凝灰岩,火山碎屑结构(以晶屑凝灰结构为主),有层理构造。储层类型以晶粒间孔隙和角砾间孔缝为主。约占20%。Ⅱ1空落亚相,岩性主要为凝灰岩,凝灰结构,含角砾和集块。储层类型以晶粒间孔隙和角砾间孔缝为主。约占15%。1.5储层精细结构火山通道相约占11%,分3个亚相:Ⅰ3隐爆角砾岩亚相,岩性为隐爆角砾岩,自碎斑结构,碎裂结构。储层空间为原生显微裂隙,隐爆产生裂隙被后期褐色热液充填。一般地,本区所见隐爆角砾岩的原岩为流纹质,原岩岩相主要为近火山口相。是较好的储层。约占30%。Ⅰ2次火山岩亚相,发育较少并且层位较深,岩性主要为英安—安山岩,斑状结构,不等粒晶质结构。储层空间为柱状和板状节理。约占10%。Ⅰ1火山颈亚相,岩性为流纹岩、流纹质角砾熔岩、玄武岩和凝灰岩。斑状结构,熔结结构,角砾\凝灰结构。储层空间为环状或放射状裂隙。约占60%。2生长参数为了可以大致对应基性、中性和酸性3种岩性,将自然伽玛测井(GR)值分为低、中和高3个值域:0<低值<60API,60API≤中值<120API,120API≤高值。火山岩双侧向电阻率(R)测井值域较广,以103/2、102、105/2、1011/4和103Ω·m为界分6个值域: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。所取测井值均为平均值(表1)。2.1次火山岩亚相隐爆角砾岩的原岩为流纹质,显示高伽玛、中阻的特征。由于含气,ShS2-7井营三段2974～3012m井段上部为中高阻,测井曲线形态如图1-ⅠA所示,GR曲线为高振幅齿形,夹有指形。上部含气层R值变化较大,值域为253～1275Ω·m,下部干层为中值155Ω·m,形态为高振幅齿化箱形。次火山岩亚相发育较少并且层位较深。次火山岩亚相安山岩显示中伽玛、中阻的特征。曲线形态如图1-ⅠB所示,GR曲线为中高振幅齿形,R曲线为齿化箱形,由于夹有隐爆角砾岩,曲线出现峰值。值得注意的是,R曲线正幅度差非常明显。火山颈亚相流纹岩以高伽玛、中阻为特征。见图1-ⅠC,GR曲线为峰状,R曲线为峰状和钟状。火山颈亚相流纹质角砾熔岩也是高伽玛、中阻。但是,GR曲线与下部的流纹岩相比,如图1-ⅠC所示,振幅较大,值较小;R曲线振幅也较大,阻值相应较大。火山颈亚相玄武岩以低伽玛、中阻为特征,如ZS9井营三段3618～3622m井段玄武岩。其GR曲线为低振幅齿形,R曲线为齿化箱形。2.2热基浪灰岩b爆发相热碎屑流亚相流纹岩显示高伽玛、低阻的特征。XS6井R测井显示中低阻,这是由于该段平均孔隙度为12.9%,且气水同层,使电阻率偏高。测井曲线形态如图1-ⅡA,GR曲线为中—高振幅齿形;R曲线为低振幅齿形。此外,在这一冷凝单元上下部的松散层显示出振幅增大的特点。热碎屑流亚相安山岩显示中伽玛,低阻的特征。U、Th异常高的气水层会使测井显示高伽玛、中低阻。GR曲线为峰状,R曲线显示明显各向异性。热碎屑流亚相凝灰岩显示高伽玛,低阻的特征。XS5井3630～3665m井段(熔结)凝灰岩为高伽玛、高阻,这是由于该段为气层,使电阻率明显升高,如图1-ⅡB所示,GR曲线为低振幅齿形;R曲线为低频齿形。热基浪亚相凝灰岩以中—高伽玛(高伽玛为主)、低阻为特征。由于气水同层,ShS5井营一段3508～3525m井段为中低阻。曲线形态如图1-ⅡC所示,GR曲线为高振幅齿形,R曲线为弱齿平直状,其与之上的热碎屑流亚相中振幅齿形形成鲜明对比,之下是热基浪亚相夹空落亚相,最下部是空落亚相。这是一个完整的爆发相火山岩序列。空落亚相凝灰岩以高伽玛,低阻—中低阻为特征。曲线形态见图1-ⅡD,GR曲线为高振幅齿形;R曲线为低振幅齿化箱状。下部测井曲线振幅增大,这是坠石集中的部位。2.3亚相及下局部特征上部亚相流纹岩显示高伽玛、中阻的特征。SS1井营三段3107～3118m井段含气,所以电阻率值偏高。其曲线形态如图1-ⅢA所示,GR曲线为高振幅锯齿形,与之下的中部亚相呈现一个阶梯状;R测井曲线为反向齿化箱形,阻值明显高于之下的中部亚相。上部亚相安山岩以中伽玛,中阻为特征。如图1-ⅢB,GR曲线为低振幅齿形;R曲线为中振幅指状、峰状,正幅度差较明显。中部亚相流纹岩显示高伽玛、中低阻的特征。其测井曲线形态见图1-ⅢA,GR曲线为高振幅锯齿形,R曲线在突起处呈钟形。此外,表1中ZS10井营城组2937～2962m井段气测显示良好,所以电阻率为中值,曲线形态呈钟形。中部亚相安山岩显示中伽玛偏低、中低阻偏低的特征。例如表1中的SS2井营三段3188～3197m井段火山岩,其曲线形态见图1-ⅢB,GR曲线呈中振幅齿形;R曲线呈峰状,因为SS2井喷溢相并非一次溢流的结果。中部亚相玄武岩显示低伽玛、中低阻的特征。其GR曲线为低振幅齿形,R曲线为反向齿化箱形。下部亚相流纹岩显示高伽玛、中阻的特征。如ShS2-7井营三段3377～3442m井段,其GR曲线和R曲线均为低振幅齿形。下部亚相安山岩显示中伽玛、中阻的特征。U异常低使GR值变为低值,差气层使阻值变为中高值,如图1-ⅢC所示,两种曲线均为中—高幅齿形。下部亚相玄武岩显示低伽玛、中阻的特征。GR曲线为低振幅齿形;R曲线为高振幅齿形。由于下部亚相多为块状,细晶结构,均值性较好,所以R曲线多为微齿形,当含有角砾时,则使振幅增大。2.4外带亚相凝灰火山岩外带亚相流纹岩显示高伽玛、中低阻的特征。因为ShS2-1井营三段2925～2935m井段为气层,电阻率变高,R测井显示中阻。曲线形态如图1-ⅣA所示,GR曲线呈中振幅齿形,R曲线基本平缓,显负幅度差。外带亚相凝灰熔岩显示中伽玛、中阻的特征。XS1井为气层,显示高阻,曲线形态为中振幅齿形。中带亚相珍珠岩显示高伽玛偏低、低阻的特征。由于孔渗较高,XS401井阻值偏高。XS201井中带亚相珍珠岩阻值为中值,偏离正常值更大,这是由于岩石脱玻化弱,主要为玻璃质,并且夹杂火山角砾岩。如图1-ⅣB,珍珠岩中夹的火山角砾岩使测井曲线出现剧烈振动。内带亚相珍珠岩显示中高伽玛、阻值范围大的特征,这是由于内带亚相火山岩宏观结构不均一,且岩球间空隙和岩穹内大型松散体都往往成为气层、水层或气水同层。一般地,如图1-ⅣB所示,内带亚相珍珠岩GR曲线同中带亚相相近,也为高值中幅齿形;电阻率相近偏大,曲线振幅较大。2.5凝灰质砾岩特征凝灰岩含煤沉积亚相显示异常的超高伽玛(>240API)和低阻特征,如图1-ⅤA所示,GR曲线呈正向刺状,R曲线为反向峰状。该亚相中煤的导电性较好,并且放射性物质含量高。再者,凝灰岩的伽玛值一般为高,电阻率较低,使得凝灰岩夹煤沉积亚相更为特征。再搬运火山沉积亚相砾岩以中伽玛、中阻为特征。如图1-ⅤB所示,GR曲线和R曲线齿化幅度均较大,分别为高振幅和中振幅,显示正幅度差。ShS5井凝灰质砾岩具有低电阻率的特征主要是由于火山凝灰的存在,其次埋藏深度也对电阻率有一定的影响。含外碎屑火山岩沉积亚相的测井曲线接近一般沉积岩的特征,如图1-ⅤC所示,曲线振动幅度大于所有其他火山岩。3储层质量特征火山岩主要造岩矿物为石英、长石、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石和蛋白石。石英GR值<5API,碱性长石GR值为73～275API,斜长石GR值为4～75API。其他少量造岩矿物除角闪石(GR值为28～445API)外,均小于10API。由此可见,在火山岩中放射性元素40K、232Th和238U无异常富集的情况下,其伽玛值主要受长石特别是碱性长石含量的制约。该区SiO2含量与碱性长石具有较好的正相关性,所以基性岩对应低伽玛值,中性岩对应中伽玛值,酸性岩对应高伽玛值。此外,煤的GR呈现异常高值(表2)。火山岩储层的导电性受储层岩相岩性、孔渗、含油气饱和度以及金属元素富集状况和埋深等因素不同程度的影响。对于储层,油气会使电阻率大幅的升高,达到数千Ω·m,而水则起到相反的作用,可降至几Ω·m。不含流体火山岩电阻率变化规律:火山沉积相<侵出相<爆发相<火山通道相<喷溢相;凝灰岩<熔岩。火山沉积相凝灰岩夹煤沉积亚相的电阻率最低。侵出相珍珠岩矿物晶格间含水,为结构水,岩石电阻率为低值,平均值为30Ω·m。爆发相阻值居中,由于空落亚相和热基浪亚相凝灰含量较高,比热碎屑流亚相阻值较低。火山通道相火山颈亚相阻值变化大,是由于火山颈亚相为各种凝灰和角砾堆砌在一起而成。喷溢相阻值最高,各亚相大小关系为:中部<上部<下部亚相。下部亚相岩石致密,上部亚相通常含气,这是它们阻值比中部亚相较大的原因。4流纹质与亚相(1)火山通道相除了火山颈亚相玄武岩显示低伽玛和火山颈亚相凝灰岩显示低阻外,均为高伽玛、中阻。曲线形态多以高幅齿形和峰状为特征,次火山岩亚相安山岩深、浅侧向测井差值较大,反映了明显的非均值性。(2)爆发相流纹岩为高伽玛,安山岩为中伽玛,而凝灰岩大多为流纹质,显示高伽玛偏低。曲线形态主要以高幅齿形为特征。一般地,爆发相除了空落亚相为低—中低阻外都是低阻。曲线形