2012 年 3 月, 第 18 卷, 第 1 期, 页 March 2012,Vol. 18, No.1, p 高校地质学报 Geological Journal of China Universities 准噶尔盆地滴西地区石炭系火山岩储集空间特征及其分布熊益学

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1 2012 年 3 月, 第 18 卷, 第 1 期, 页 March 2012,Vol. 18, No.1, p 高校地质学报 Geological Journal of China Universities 准噶尔盆地滴西地区石炭系火山岩储集空间特征及其分布熊益学 1, 郗爱华 1*, 冉启全 2, 葛玉辉 1, 刘小洪 1 2, 孙圆辉 1. 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室, 成都 ;2. 中国石油勘探开发研究院, 北京摘要 : 采用岩芯观察薄片鉴定成像测井及地震资料分析等手段, 对滴西地区石炭系火山岩储集空间类型形成因素及展布特征进行了研究结果表明, 滴西地区石炭系火山岩储集层岩类主要为玄武岩正长斑岩火山角砾岩及熔结凝灰岩储集空间可划分为原生孔隙次生孔隙原生裂缝及次生裂缝四种类型其中, 原生孔隙主要为气孔和粒间孔, 原生裂缝发育收缩缝和炸裂缝 ; 次生孔隙以晶内溶孔基质溶孔占绝对优势, 次生裂缝以构造缝为主研究区控制储集空间形成的因素主要为火山岩岩性岩相风化淋滤作用构造作用及溶蚀作用, 原生储集空间类型及发育位置受岩性岩相控制, 而后三种作用是该区形成次生储集空间的主要原因, 且从西北至东南方向, 其控制因素依次由岩性岩相过渡为风化淋滤作用, 直至构造和溶蚀作用据此, 滴西 17,14 井区的玄武岩原生气孔火山角砾岩内粒间孔受岩性岩相控制均呈东北向长条状展布 ; 滴西 10 井区熔结凝灰岩和火山角砾岩中的次生溶孔围绕断裂展布 ; 滴西 18 井区的斑晶基质溶孔受岩体及断裂共同制约关键词 : 火山岩储集空间 ; 控制因素 ; 分布特征 ; 石炭系 ; 滴西地区中图分类号 :P 文献标识码 :A 文章编号 : (2012) Characteristics and Distribution of Reservoir Spaces of the Carboniferous Volcanic Rocks in Dixi Area, Junggar Basin XIONG Yixue 1, XI Aihua 1*, RAN Qiquan 2, GE Yuhui 1, LIU Xiaohong 1, SUN Yuanhui 2 1. Southwest Petroleum University, State ey Laboratory of Oil and Gas Reservior Geology and Exploitation, Chengdu , China; 2. Institute of Petroleum Exploration and Development of China, Beijing , China Abstract: Reservoir space types, forming factors, and distribution of the Carbonferons volcanic rocks in Dixi area are investigated by core inspection, thin section analyses, imaging logging, and seismic data interpretations. The results show that rock types of carboniferous volcanic reservoir in Dixi area include mainly basalt, syenite porphyry, volcanic breccia, and ignimbrite. Reservoir space can be divided into four types, namely primary pores, secondary pores, primary fractures, and secondary fractures. The primary pores are mainly gas pores and intergranular pores. Primary fractures include shrinkage induced joints and explosion related cracks. Intragranular dissolved pores and groundmass dissolution pores predominatec the secondary pores, and secondary fractures are prevailing tectonic fractures. The controlling factors of the reservoir space are volcanic lithology and facies, weathering and leaching, tectonism and dissolution. The types and distribution of primary reservoir space are controlled by lithology and facies, while secondary pore space and fracture are governed by the later three factors. From the northwest to the southeast, the controlling factors changed from the volcanic lithology and facies to the weathering and leaching, tectonism and 收稿日期 : ; 修回日期 : 基金项目 : 国家重点基础研究发展计划 (973) 项目 (2007CB209507) 作者简介 : 熊益学, 男,1983 年 7 月生, 在读博士研究生, 矿产普查与勘探专业 ; xiongyixue2002@yahoo.com.cn * 通讯作者 : 郗爱华, 博士生导师, 矿物岩石矿床学专业 ; aihuaxi@163.com

2 1 期熊益学等 : 准噶尔盆地滴西地区石炭系火山岩储集空间特征及其分布 165 dissolution. According to these, the gas pores and intergranular pores in Dixi 17 and 14 well area, are controlled by lithology and facies, resulting in a northeast-trending long strip. The secondary dissolved pores in ignimbrite and volcanic breccia from Dixi 10 well area occur along the fractures. The development of intragranular and groundmass dissolution pores are controlled by both the subvolcanic intrusives and fractures in Dixi 18 well area. ey words: volcanic reservoir space; controlling factor; distribution; Carboniferous; Dixi area Corresponding author: XI Aihua, Professor ; aihuaxi@163.com 1 前言储集空间作为油气富集场所及运移通道, 是正确把握油气富集规律和圈定有利油气富集单元的关键 ( 赵澄林等,1999; 匡立春等,2010; 何等发等,2010) 火山岩储集空间类型多样 (Sruoga and Rubinstein.,2007), 其发育程度是形成优质储层的基础 ( 杨双玲等,2007) 不同的储集空间, 其形成和影响因素众多, 且不同区域存在较大的差异性 ( 杨双玲等,2007; 李军等,2010) 近年来, 准噶尔盆地滴西 5 井在石炭系顶部的 3650~3665 m 层段获工业气流 ( 匡立春等,2010), 这预示着滴西地区石炭系火山岩具有良好的油气勘探前景, 但由于火山岩储集空间类型多平面上变化大, 造成了油气富集规律认识不清, 严重阻碍了油气田高效开发进程为此, 本文在大量岩芯薄片观察的基础上, 利用宏观与微观相结合手段, 对该区火山岩气藏的储集空间特征及其分布进行研究, 以期为布置钻探井位及高效合理开发提供地质依据石炭纪巴塔玛依内山组时期, 在该区形成一套石炭二叠纪区域火山岩建造 ( 毛治国等, 2010) 对该套火山岩的时代归属存在争议, 一些学者认为形成于晚石炭世 ( 龙晓平等,2006; 吴小奇等,2009), 谭佳奕等 (2009) 根据 17 颗锆石的加权平均年龄 (350.0±6.3)Ma 将其归为早石炭世最近, 苏玉平等人对盆地内部巴塔玛依内山组火山岩开展了锆石 U-Pb 及 Hf 同位素研究, 认为谐和年龄 (300±1.3)Ma 代表了该火山岩形成时代, 且岩浆源自于软流圈地幔或亏损岩石圈地幔, 其熔体混染了晚寒武世早泥盆世火山作用的物质组分 (Su et al.,2010) 谭佳奕等 (2010) 发现卡拉麦里构造带发育大量引爆角砾岩, 并认为其形成时代与盆地内部火山岩等时滴西地区位于准噶尔盆地陆梁隆起滴南凸起的中西部, 石炭系顶面构造形态表现出受滴水泉西断裂滴水泉北断裂切割向西倾伏的鼻状构造区内发育主断裂及伴生次级断裂, 总体上表现为近东西及西北向两组, 从西北部至东南部依次为滴西 17,14,18 及 10 四个井区气藏 ( 图 1) N km dx24 dx19 dx17 d12 dx14 dx21 dx12 dx18 dx10 d 图 1 准噶尔盆地滴西地区石炭系顶面构造略图 ( 据匡立春等,2010) Fig. 1 Simplified structural map of Dixi area,junggar Basin km

3 166 高校地质学报 1 8 卷 1 期 2 储集层的岩石学特征滴西地区石炭系火山岩类型多样, 主要包括次火山岩火山熔岩和火山碎屑岩 3 大类其中, 次火山岩类主要为正长斑岩, 在 DX1824 井表现出多次穿插粗面岩粗面质火山角砾岩及火山凝灰岩或与沉凝灰岩互层的特征, 同时正长斑岩内 15 颗锆石 U-Pb 的平均年龄为 (334.0±9.5) Ma( 分析测试于西北大学 ), 与谭佳奕等 (2009) 的定年结果一致 ; 火山熔岩类以玄武岩和粗面岩为主 ; 火山碎屑岩主要包括有火山凝灰岩火山角砾岩及沉凝灰岩其中, 正长斑岩玄武岩熔结凝灰岩及火山角砾岩是该区主要的储集岩石学类型通过研究区岩芯观察普通及铸体薄片的详细鉴定, 总结出该区具代表性的火山岩储集岩石类型及特征如下 : 正长斑岩 : 肉红紫红色, 斑状结构, 致密块状或因隐爆作用形成碎裂块状构造斑晶主要为正长石, 大小 2~5 mm, 含量 10%~15%, 发育卡式双晶 ( 图 2a), 部分正长石发育条纹结构且自形程度较高, 表面高岭石化蚀变明显 ; 基质主要由微晶 - 细晶正长石和石英组成, 局部可见少量黑云母其中, 石英有两种赋存状态 : 一种位于斑晶和基质正长石的粒间, 呈填隙结构, 为原始结晶成因另一种围绕正长石斑晶呈颗粒状分布, 为正长石热液交代析出形成 ( 图 2a) 局部裂隙发育, 有绿泥石和脉状方解石充填玄武岩 : 灰黑色紫灰色, 斑状结构, 块状构造和气孔杏仁状构造斑晶主要为斜长石伊丁石化橄榄石和少量辉石 ; 基质为微晶 - 隐晶质结构间隐 - 间粒结构杏仁体含量 2%~3%, 呈椭圆状或不规则状, 被绿泥石沸石和方解石等低温矿物充填 ( 图 2b) 熔结凝灰岩 : 灰绿灰白色, 熔结凝灰结构, 假流动构造或似层状构造, 内部粒径小于 2 mm 的塑性玻屑塑性岩屑拉长状定向排列 ( 图 2c) 研究区塑性玻屑含量 10%~30%, 呈条带状拉长透镜状 ; 岩屑主要为安山岩凝灰岩 ; 晶屑主要为斜长石石英, 粒径通常为 0.2~0.6 mm, 最大可达 1 mm, 呈尖棱 - 次棱角状其与火山凝灰岩的区别在于 : 熔结凝灰岩显示出熔结压结的特点, 而火山凝灰岩则是火山灰及水化学物质胶结火山角砾岩 : 灰色黄褐色, 火山角砾结构, 块状构造或斑杂构造角砾成分见玄武岩安山岩 ( 图 2d) 粗安岩和凝灰岩( 图 2f) 等, 角砾呈次棱角状 - 次圆状, 粒径 2~6 mm, 个别可达 8 mm, 含量一般在 70% 左右 ; 角砾间为火山凝灰填隙物, 其主要由粒径小于 2 mm 的岩屑晶屑玻屑和火山尘组成 3 储集空间特征 3.1 储集空间类型及特征火山岩的储集空间类型多样, 按成因可划分为原生和次生储集空间两大类, 按形态可划分为孔隙和裂缝综合两种分类方法, 将研究区石炭系火山岩储集空间划分为四种类型原生孔隙熔浆喷出地表和冷却结晶的过程中能产生气孔粒间孔等原生储集空间其成因与晶体形成过程晶体间的接触关系气体的逸出角砾堆积支撑相关联 (Sruoga and Rubinstein.,2007; 杨双玲等,2007; 黄玉龙等,2010; 蔡东梅等,2010) 该区主要发育原生气孔粒间孔和晶间孔, 孔隙形态多样, 多呈椭圆形多边形及不规则状原生气孔多呈椭圆状花生状及不规则状, 孔径多在 0.5~1.5 mm 之间, 最大可达 3.5 mm, 是熔浆喷溢地表时压力降低, 挥发组分逸散后残留而成, 且其长轴排列方向与熔浆流动方向一致 ( 图 2b) 在该区原生气孔主要发育在熔岩体的顶部熔渣熔岩上部及底部熔岩内, 且气孔的呈现状态受单期熔岩流厚度控制气孔可作为良好的储集空间, 如滴西 17 井 ~ m 气孔状玄武岩的气孔含量可达 3%~4% 但后期因气孔被低温矿物不同程度的充填形成杏仁体内残留孔, 或全充填形成杏仁体 ( 图 2b) 该类孔隙主要发育在区内玄武岩中, 在熔结火山凝灰岩角砾熔岩中亦有少量分布粒间孔的形态不规则, 大小不等, 但连通性较好 ( 图 2f), 在埋藏阶段可为低温矿物充填 ( 图 2d) 粒间孔常沿火山碎屑边缘分布, 是颗粒间经压实固结成岩后残余的原生孔隙该区粒间孔

f 0.5mm IP IP ISP SF MSP SV PDP g h i 3mm DF

见辉石 Py, 内发育炸裂缝 EF, 可见DF连通杏仁体, 滴西30井, 3394m,

火山角砾岩, 角砾成分主要为玄武岩和安山岩, 砾间为低温沸石和火山凝灰充填, 滴402井,

3550.3m, C1b, 岩芯; g.斑晶内溶孔, 正长斑岩, 滴西20井, 3377.

3005.16m, C1b, - ; i, 杏仁体溶孔, 低温矿物漂浮在孔隙内黑色箭头,

1m, C1b, - ; k, 构造缝, 切割角砾, 构造蚀变角砾岩, 滴西10井,

DF-溶蚀缝; FD-流动方向; CP-晶屑; FS-假流动构造; IP-粒间孔;

4 1期 167 熊益学等准噶尔盆地滴西地区石炭系火山岩储集空间特征及其分布 0.5mm Py Q Ad Or FD DF FS CP EF a b c EF IP d e f 0.5mm IP IP ISP SF MSP SV PDP g h i 3mm DF SF SJ WF Arg j SF k l a, 正长斑岩, 正长石斑晶, 细粒石英围绕正长石斑晶颗粒状分布白色箭头, 滴西1813井, m, C1b, + ; b, 杏仁状玄武岩, 气孔与长石斑晶呈定向排列 FD方向, 见辉石 Py, 内发育炸裂缝 EF, 可见DF连通杏仁体, 滴西30井, 3394m, C1b, - ; c, 熔结凝灰岩, 滴西171井, 3745m, C1b, + ; d, 火山角砾岩, 角砾成分主要为玄武岩和安山岩, 砾间为低温沸石和火山凝灰充填, 滴402井, m, C1b, 岩芯; e, 隐爆角砾间孔白色箭头和炸裂缝, 隐爆角砾岩, 滴西1813井, m, C1b, 岩芯; f, 粒间孔, 火山角砾岩, 角砾成分为凝灰岩, 滴西184井, m, C1b, 岩芯; g.斑晶内溶孔, 正长斑岩, 滴西20井, m, C1b, - ; h, 岩屑粒内溶孔和基质溶孔, 晶屑岩屑凝灰岩, 滴西101井, m, C1b, - ; i, 杏仁体溶孔, 低温矿物漂浮在孔隙内黑色箭头, 杏仁状玄武岩, 滴西401井, m, C1b, - ; j, 收缩缝, 呈龟壳状, 构造缝切割早期收缩缝, 后为流体溶蚀改造 DF, 凝灰岩, 滴西10井, m, C1b, - ; k, 构造缝, 切割角砾, 构造蚀变角砾岩, 滴西10井, m, C1b, - ; l, 风化缝, 缝径不均一内被为灰绿色泥质充填, 火山凝灰岩, 滴西1414井, m, C1b, 岩芯 Or-正长石; Py-辉石; Ad-杏仁体; EF-炸裂缝; DF-溶蚀缝; FD-流动方向; CP-晶屑; FS-假流动构造; IP-粒间孔; PDP-晶内溶孔; ISP-粒内溶孔; MSP-基质溶孔; SV-杏仁体内溶孔; SJ-收缩缝; SF-构造缝; WF-风化缝; Arg-泥质 Fig. 2 图2 滴西地区石炭系火山岩典型储集岩类及储集空间类型 Types of typical carboniferous volcanic reservoir rocks and reservior spaces in Dixi area

5 168 高校地质学报 1 8 卷 1 期主要发育在火山角砾岩火山 - 沉积碎屑岩内晶间孔是斑晶矿物之间斑晶与基质之间基质微晶之间未被充填残存的孔隙研究区的晶间孔形态一般不规则, 大小不等, 一般在 10~15 μm 之间, 局部可达 1~2 mm, 主要发育在正长斑岩内次生孔隙次生孔隙是火山岩形成后, 经火山期后的热液蚀变地下水的溶蚀及风化作用形成的孔隙 ( 陆建林等,2009; 蔡东梅等,2010), 该区次生孔隙主要为晶内溶孔基质溶孔杏仁体溶孔和粒内溶孔, 孔隙形态极不规则, 呈多边形港湾状囊状其常与构造裂缝组合, 构成了该区最有利的储渗组合类型晶内溶孔形态不规则, 呈蠕虫状港湾状 ( 图 2g), 孔径在 0.5~2 mm 之间, 最大可达 3.5 mm, 是酸性流体对斑晶矿物进行的溶蚀改造而成, 且溶蚀作用初期通常沿着斑晶矿物解理面或双晶纹进行若斑晶矿物完全溶蚀, 只残存原晶体假象, 则为铸模孔晶内溶孔主要发育在正长斑岩的长石斑晶内, 亦见于玄武岩的辉石斑晶基质溶孔形态极不规则, 大小不等, 分布不均 ( 图 2h), 在该区主要是溶蚀作用针对于斑状结构中的微晶基质玻璃质及火山碎屑岩颗粒间的填隙物进行改造而成的一系列孔隙研究区该类孔隙主要发育于火山熔岩火山角砾熔岩火山角砾岩凝灰岩中, 是该区最发育的储集空间类型杏仁体内溶孔孔隙形态不规则, 呈溶蚀港湾状, 可见矿物分散状分布其中, 且与后期裂缝相连 ( 图 2i), 是后期流体渗入并对杏仁体溶蚀改造而形成的孔隙研究区的该类孔隙内部主要见于玄武岩粗面岩中, 且位于构造裂缝发育区, 与裂缝组合形成良好储集空间粒内溶孔专指火山碎屑岩火山碎屑熔岩沉积 - 火山碎屑岩的碎屑内部遭受溶蚀作用形成的孔隙该区粒内溶孔形态不规则, 常呈港湾状, 主要发育在角砾熔岩火山角砾岩熔结角砾岩中, 可见凝灰岩中的晶屑玻屑及岩屑 ( 图 2h) 等颗粒内原生裂隙岩浆在冷凝结晶过程中, 由于岩体内部和边部降温速率不同, 导致在冷凝过程中岩体体积差异收缩或由压力骤降发生炸裂爆破作用而形成的裂缝系统该区主要发育有收缩缝和炸裂缝收缩缝形状极不规则, 多数呈网状同心圆状马尾状扫帚状及龟裂状 ( 图 2j), 其形成与火山岩浆冷凝速度顶底部的岩浆的不一致结晶程度岩浆成分及结晶矿物数量等因素有关该区常见于角砾熔岩和凝灰岩中炸裂缝常沿晶体的解理缝双晶纹处发生 ( 图 2b), 形态多不规则 ( 图 2e), 是岩浆上涌过程中, 已结晶矿物因压力骤降和温度变化胀裂或熔岩体被内部聚集的挥发组分高压爆破而成以正长斑岩内最为发育, 也见于各种火山熔岩和部分火山碎屑岩中次生裂隙次生裂隙主要包括有构造应力形成的构造缝沿着裂隙扩大溶蚀而成的溶蚀缝及暴露地表遭受风化改造形成的风化缝构造裂缝一般较为平直, 缝宽变化不大, 可切穿颗粒及斑晶 ( 图 2j,k), 是后期构造应力改造而成, 其发育程度与构造应力场方向和强度有关, 可形成切穿火山岩体的巨型缝, 亦有数毫米级的构造微裂缝该区可见多期裂缝的相互切割, 滴西 1824 井 ~ m 深处的正长斑岩因构造裂缝发育, 最终导致岩芯破裂成 4~6 cm 的碎块, 主要发育在正长斑岩熔结凝灰岩及凝灰岩中溶蚀缝缝面弯曲且凹凸不平, 存在分叉现象, 以裂缝边缘存在溶蚀扩大现象为特征 ( 图 2j); 宽窄不一, 缝宽 0.1~15 mm, 是流体对原生缝或原构造裂缝扩大溶蚀改造而成研究区溶蚀缝主要发育在凝灰岩熔结凝灰岩及正长斑岩中风化缝呈不规则状, 缝内被泥质 ( 图 2l) 和方解石充填, 是火山岩暴露地表期, 在温度地表水及大气风化作用下形成的该区风化缝主要发育在次火山岩体顶部及火山碎屑岩顶部 3.2 储集空间形成的控制因素储集空间形成阶段主要可划分为初始成岩阶段及成岩后生阶段 ( 高有峰等,2007; 陆建林等,2009) 初始成岩阶段即深部岩浆由地下上升到较浅处或地表冷凝固结成岩的过程, 是形成原生储集空间时期 ; 而成岩后生阶段是岩浆冷凝固结成岩后, 因后期热液风化淋滤和构造等作

6 1 期熊益学等 : 准噶尔盆地滴西地区石炭系火山岩储集空间特征及其分布 169 用改造, 主要形成次生储集空间因此, 针对原生和次生储集空间形成的角度, 对其形成因素进行分析岩性岩相决定原生储集空间类型及分布研究区石炭系火山岩由陆上喷发形成, 火山作用以强烈爆发兼顾宁静式溢流, 同时伴随着熔浆浅成侵入 1, 根据火山作用强度及方式火山岩产出状态及部位, 将研究区火山岩岩相类型划分为次火山岩相溢流相爆发相及火山沉积相 4 类其中, 与研究区产层相对应的岩相类型特征列于表 1 通过该研究区 10 口取芯井,420.5 m 岩芯, 137 张铸体照片的观察和鉴定, 对相同岩相特征进行规律性总结对于安静流动方式形成的溢流相, 在滴西 17 井区自下而上可划分为四个单元 ( 图 3a): 顶部亚相因岩浆表面与空气接触, 最先冷凝硬结成壳, 同时下伏岩浆持续流动搓碎该硬壳, 形成自碎角砾粒间孔收缩缝, 但其在纵向上规模不大 ; 上部亚相因压力降低挥发分游离及岩浆冷凝速度较慢形成原生气孔及少量收缩缝 ; 中部因岩浆冷凝最缓慢, 仅以收缩缝为主, 晶间孔少量分布 ; 下部亚相因直接和底部冷介质接触, 局部气化的液体进入该熔流底部, 形成较上部亚相更复杂的储集空间组合, 主要为原生气孔晶间孔和冷凝收缩缝, 且下部气孔比上部体积大, 常被狭窄的通道连通 ( 图 2b) 而滴西 14,10 井区因熔浆强烈喷出, 其底部空落亚相因快速堆积残存有粒间孔 ( 图 2f); 热基浪及热碎屑流亚相因压实作用后者同时受到熔浆冷凝胶结作用改造, 致使原生储集空间仅残存少量粒间孔 ( 图 3b,d) 滴西 18 井区因岩浆浅层侵入形成次火山岩相, 其外带亚相因强烈引爆作用形成了引爆角砾粒间孔晶间孔及炸裂缝 ( 图 2e); 中带以斑晶晶间孔为主, 少量炸裂缝构成储集组合 ; 内带的岩浆结晶速度缓慢, 晶体形态完好, 仅残存少量的原生孔缝 ( 图 3c) 由此可见, 岩性岩表 1 准噶尔盆地滴西地区石炭系火山岩岩相类型 Table 1 Lithofacies of the Carboniferous volcanic rocks in Dixi area, East Junggar Basin 相亚相基本特征代表岩性顶部熔浆流动过程中, 与空气接触的熔浆快速冷凝, 先固结形成熔岩, 被后续熔浆挤压, 磋碎形成自碎化角砾熔岩角砾熔岩溢流相上部中部熔浆流动过程中, 位于流动单元上部的熔浆受冷凝胶结与压实的共同作用而形成, 是原生气孔最发育部位熔浆流动过程中, 位于流动单元中部的熔浆受冷凝胶结与压实的共同作用而形成, 孔隙欠发育, 总体致密带气孔发育的熔岩 ( 玄武岩安山岩等 ) 致密块状的熔岩 ( 玄武岩安山岩等 ) 下部熔浆流动过程中, 位于流动单元下部的熔浆受冷凝胶结与压实的共同作用而形成, 是气孔和原生裂缝较发育部位杏仁体构造发育的熔岩 ( 玄武岩安山岩等 ) 溅落在火山口附近, 熔岩上涌时, 携带的围岩物质以及熔浆本身物质就近坠落堆积而形成角砾熔岩凝灰熔岩熔结角砾岩爆发相热碎屑流热基浪含挥发分的灼热碎屑 - 浆屑混合物, 在后续喷出物推动和自身重力的共同作用下沿地表流动, 受熔浆冷凝胶结与压实共同作用而形成气射作用的气 - 固 - 液态多相体系在重力作用下在近地表呈悬移质搬运再经重力沉积, 压实成岩作用而形成熔结凝灰岩熔结角砾岩含晶屑玻屑浆屑的晶屑凝灰岩空落固态火山碎屑和塑性喷出物在火山气射作用下, 在空中作自由落体运动降落到地表, 经压实作用而形成火山集块岩火山角砾岩凝灰岩次火山岩相外带熔浆侵入近地表, 与相对冷的围岩接触, 形成冷凝壳, 后因挥发分聚集发生爆破, 形成引爆角砾岩, 是角砾间孔和原生裂缝发育部位碎裂正长斑岩隐爆角砾岩中带处于过渡带, 具少量孔隙和原生裂缝正长斑岩内带岩体温度较一致, 结晶粒度较均一, 结晶粒度较粗, 孔隙欠发育带成分均一的正长斑岩 1 熊益学, 郗爱华, 冉启全, 等滴南凸起区石炭系火山岩岩性特征及其意义. 岩性油气藏. 待刊.

170 高㿓㚄㬞䁨ゐヅ㚄㬞 Ⰶ 㹘5 3650.3-3655.8 㩰㹘17 3637.16-3641.

4 㻣 V 㹘14 3668.05-3670.8 䁨㿟㹅䁳㹘172-3505.38m 㩞ㅨ 䁳㹘14-3668.

14m 䐱㪛㦽㒧 ޱ ችˈ 㽓 ѩ P 䐫㦽㦩䁨㩞 DX1824 3639.98-3691.8 䁳㹘101 3037.

26-3790.58 㕅 0.5mm 㿟㹅䁳㹘17-3638.79m 㻣㡙㑄ヅ㒧 ޱ ችˈDX1414ѩ-3665.

4 㿟㹅䁳㹘5-3650.70m 㩰㡙䐱 DX1414 3662.2-3665.

3 ㅨ 㛞䁳㹘101-3003m 䎞䁳 '; P F 㹘㤙 G 㹘㤙㡙㿟㹅䁳㦼䋝㿟㹅䁳䐣㗽㿟㹅䁳㩞ㅨ 䁳㩞㛞

3 䎞䁳㰊㑲䎞䁳ヅ㦽㬕㑄ヅ㡙䊎㪛ⴍ 䋍ⴍ ⴈ ⴍ 图3 滴西地区各区块典型岩性岩相与储集空间关系模式图

space in Dixi well areas 相决定原生储集空间的类型及分布位置而火山 96.

此火山作用能量强弱及方式控制了岩性岩相的 18井石炭系顶部表现出风化残积层垂直及水平类型

26 m处的岩芯呈现灰褐色的分布特征碎裂状破碎处残存有泥质图4 在铸体薄片 3.2.2 风化淋滤作用下

7 170 高㿓㚄㬞䁨ゐヅ㚄㬞 Ⰶ 㹘㩰㹘校地㸃㲹䎘质学报㿓㚄㬞䓵㰊ヅ䁨ゐヅ㚄㬞㦩㰊㾝㒘䁨㒘 V V 㹘㻣 V 㹘䁨㿟㹅䁳㹘 m 㩞ㅨ 䁳㹘 m 䁨䋍ⴍ 㦽㬕ⴍ 㦩㰊㾝㒘䁨 DX 䎞䁳 DX m 䐱㪛㦽㒧 ޱ ችˈ 㽓 ѩ P 䐫㦽㦩䁨㩞 DX 䁳㹘 ⳃ 䎞䁳 '; P 㚻ヅ ሥ ޱ ችˈ 㽓101ѩ m 㑄ヅ㑄ヅ㦽㕅䁨㚻䁨㹘䐱 E 㹘㤙ヅ䍉㑲ⴍ 䁨㶃㩞ㅨ 䁳㹘 m 㑄ヅ㦽 D 㹘㤙 0.5mm 㹘㕅 0.5mm 㿟㹅䁳㹘 m 㻣㡙㑄ヅ㒧 ޱ ችˈDX1414ѩ m 㑄ヅゑ㪛㦽 ⳃ 㹘㸃㲹䎘 DX 㿟㹅䁳㹘 m 㩰㡙䐱 DX 㦩䁨䅈 18卷1期 DX 㹘 ㅨ 㛞䁳㹘 m 䎞䁳 '; P F 㹘㤙 G 㹘㤙㡙㿟㹅䁳㦼䋝㿟㹅䁳䐣㗽㿟㹅䁳㩞ㅨ 䁳㩞㛞䁳㦼ㆂ㛞䁳 Fig. 3 䎞䁳㰊㑲䎞䁳ヅ㦽㬕㑄ヅ㡙䊎㪛ⴍ 䋍ⴍ ⴈ ⴍ 图3 滴西地区各区块典型岩性岩相与储集空间关系模式图 Typical relationship between lithological facies and reservoir space in Dixi well areas 相决定原生储集空间的类型及分布位置而火山 96.4%~100% 完整性好说明该井区溢流相作用强度及方式是形成不同岩性岩相的基础因暴露时间短遭受风化淋滤作用相对较弱滴西此火山作用能量强弱及方式控制了岩性岩相的 18井石炭系顶部表现出风化残积层垂直及水平类型进而控制了原生储集空间的类型和纵向上风化缝 ~ m处的岩芯呈现灰褐色的分布特征碎裂状破碎处残存有泥质图4 在铸体薄片风化淋滤作用下正长斑岩发育晶内溶孔基质溶孔对26个喷出地表的火山岩都要经历不同程度的风化样品进行常规物性测量数据来源于新疆油田分淋滤作用杨双玲等 2007 主要体现在促使公司基质有效孔隙度的平均值为8.45% 水平岩石破碎和改变岩石化学成分两个方面一般情渗透率最大可达2.1 md 综合王东良等 2008 况下溢流相熔岩随着酸性程度的增加更易遭对图孜阿克内沟露头剖面的次火山岩储集空间研受风化淋滤改造研究表明滴西1414井距石炭究表明该时期次火山岩体因地层抬升暴露地系顶48 m左右的 ~ m的火山凝灰岩表遭受强烈的风化淋滤作用形成了大量的次发育风化溶蚀缝图2l 图3b 相反滴西17 生储集空间井区因单期溢流相的厚度在1.5~70.3 m之间平构造作用均仅为16.6 m 纵向上表现为溢流相与火山沉积准噶尔盆地周缘除受海西-印支期作用之相相互叠置岩相变化快同时岩芯收获率高外在侏罗纪早白垩世早期晚白垩世及晚新

1 期熊益学等 : 准噶尔盆地滴西地区石炭系火山岩储集空间特征及其分布 171 2 cm 2 cm Fig.

5b, 图 2k) 断裂使火山岩体破碎, 改善其有效储集空间, 成为重要油气储集带 ( 图 5a) 通过岩芯观察统计, 滴西 18 井区的正长斑岩裂缝最发育 ( 表 2) 一般情况下, 熔结凝灰岩的抗压强度大于火山角砾岩 ( 叶金汉,1991), 后者更易形成裂缝, 但滴西 10 井区的熔结凝灰岩裂缝发育程度高于滴西 14 井区 ( 表 2), 说明滴西 10 井区裂缝发育主要受构造作用影响

8 1 期熊益学等 : 准噶尔盆地滴西地区石炭系火山岩储集空间特征及其分布 cm 2 cm Fig. 4 图 4 滴西 18 井石炭系顶部火山岩风化淋滤作用特征 Characteristics of weathering and leaching of the uppermost carboniferous volcanic rocks from Dixi 18 well 生代为构造活跃期 ( 方世虎等,2007), 因此, 研究区形成了大规模的断裂 ( 图 5a) 和不同级别的裂缝 ( 图 5b, 图 2k) 断裂使火山岩体破碎, 改善其有效储集空间, 成为重要油气储集带 ( 图 5a) 通过岩芯观察统计, 滴西 18 井区的正长斑岩裂缝最发育 ( 表 2) 一般情况下, 熔结凝灰岩的抗压强度大于火山角砾岩 ( 叶金汉,1991), 后者更易形成裂缝, 但滴西 10 井区的熔结凝灰岩裂缝发育程度高于滴西 14 井区 ( 表 2), 说明滴西 10 井区裂缝发育主要受构造作用影响同时, 裂缝作为流体通道, 一方面改造自身形成扩大溶蚀缝 ( 图 2j), 另一方面可促使杏仁体溶蚀成杏仁体溶孔 ( 图 2i) 通过对 DX18 井 3510~3530 m 在成像测井上拾取有效裂缝 ( 图 5b), 统计表明裂缝密度为 0.4~7.9 条 /m, 平均 2.4 条 /m, 对该层段试气为日产油 26.9 t, 气 25 万 km 3 综合表明了构造作用能形成储集空间, 也可作为流体的通道而改善储集空间, 对火山岩形成有效储集层具有重要意义埋藏溶蚀作用在埋藏环境下, 后期可溶物质对岩石中的易溶组分进行的溶解作用, 以处于埋藏环境同大气不接触的特征与风化淋滤作用相区别可溶物质可来自于深部地壳地幔热液或深部有机质排烃形成的有机酸和无机酸 ( 陆建林等,2009) 碱性火山岩较其他系列火山岩更容易遭受溶蚀作用的影响, 其内部的钾长石钠长石可形成高岭石或蒙脱石石英及钾钠离子 ( 雷天柱等,2008); 斜长石表现为中基性类易溶钠长石残存的选择性溶蚀 ( 黄玉龙等,2010) 溶蚀作用发育程度与矿物成分早期孔隙发育特征后期构造作用强弱相关滴西 18 井区发育以正长石作为斑晶的正长斑岩, 其矿物成分易遭受溶蚀改造, 结合早期风化淋滤作用及构造作用的影响, 埋藏期溶蚀作用更容易对该区进行叠加改造, 综合形成了晶内基质溶孔 ( 图 3c) 滴西 14 井区因早期粒间孔的存在, 后期溶蚀作用以此为依托对其进行改造, 形成粒内粒间溶孔 ( 图 3b) 滴西 10 井区因构造作用的破碎和渗流作用, 溶蚀作用沿其发生, 形成基质溶孔溶蚀缝 ( 图 2h,j 和图 3d) 同时, 滴西地区溶蚀作用在纵向上呈现出规律性, 整体上表现出三段式特点 : 滴西 18 井区次火山岩相表现出中带外带溶蚀作用最佳 ( 图 3c), 滴西 10 井区爆发相受裂缝的控制自下而上溶蚀作用强度依次增加 ( 图 3d), 但滴西 14 井区爆发表 2 滴西地区石炭系火山岩岩心统计的裂缝类型及特征 Table 2 Fracture types and characteristics of the carboniferous volcanic rocks from cores collected in Dixi area 区块岩性注 : 裂缝统计中剔除了原生裂缝, 裂缝宽度单位是 mm 高角度斜交低角度水平缝网状缝条数宽度条数宽度条数宽度条数宽度条数宽度滴西 17 井区玄武岩 1 1~ ~ 滴西 14 井区火山角砾岩 2 0.7~ ~ 滴西 18 井区正长斑岩 ~3 2 1~ ~ ~ ~3 滴西 10 井区熔结凝灰岩 2 1~ ~ ~ ~2.5

$5 a b 图 5 滴西 18 井区地震剖面上断裂和成像测井裂缝特征 Characteristics of faults in a seismic profile and fractures shown in imaging logs from Dixi 18 well area 相以顶底部最优 ( 图 3b) 与闫林等 (2007) 认为爆发相自下而上溶蚀发育程度依次增强相区别 4$ 储集空间分布火山岩储集空间形成受岩性岩相风化壳淋滤作用构造及溶蚀作用综合制约同时, 不同制约因素间会产生互相影响, 一般情况下, 风化淋滤使岩石疏松, 后期构造作用很容易使其碎裂 ; 构造发育区, 其溶蚀作用强度大因此, 明确研究区不同区块储集空间类型及成因能指导寻找有利储集区带对研究区各储集岩类的岩相储集空间及制约因素分析研究,

储集空间分布火山岩储集空间形成受岩性岩相风化壳淋滤作用构造及溶蚀作用综合制约同时, 不同制约因素间会产生互相影响, 一般情况下, 风化淋滤使岩石疏松, 后期构造作用很容易使其碎裂 ; 构造发育区, 其溶蚀作用强度大因此, 明确研究区不同区块储集空间类型及成因能指导寻找有利储集区带对研究区各储集岩类的岩相储集空间及制约因素分析研究,

9 172 高校地质学报 1 8 卷 1 期 DX184 DX18 DX183 DX m) 1 m t m m m 3 Fig. 5 a b 图 5 滴西 18 井区地震剖面上断裂和成像测井裂缝特征 Characteristics of faults in a seismic profile and fractures shown in imaging logs from Dixi 18 well area 相以顶底部最优 ( 图 3b) 与闫林等 (2007) 认为爆发相自下而上溶蚀发育程度依次增强相区别 4 储集空间分布火山岩储集空间形成受岩性岩相风化壳淋滤作用构造及溶蚀作用综合制约同时, 不同制约因素间会产生互相影响, 一般情况下, 风化淋滤使岩石疏松, 后期构造作用很容易使其碎裂 ; 构造发育区, 其溶蚀作用强度大因此, 明确研究区不同区块储集空间类型及成因能指导寻找有利储集区带对研究区各储集岩类的岩相储集空间及制约因素分析研究, 滴西地区从西北到东南方向其主要制约因素由岩性岩相依次过渡为风化淋滤作用, 最终到构造溶蚀作用 ( 表 3) 据此, 西北部 ( 滴西 17,14 井区 ) 以火山岩体精细雕刻为主, 需寻找有利的储集岩性岩相研究表明, 原生气孔杏仁体残留孔粒间孔呈东北向长条状展布, 与断裂相关性不好, 局部表现出断裂促使次生孔隙发育 ( 图 6a,b); 东南部 ( 滴西 10 井区 ) 以裂缝识别与预测为主, 裂缝发育带是有利的储集区, 熔结凝灰岩和火山角砾岩中的次生溶孔主要受断裂的控制 ( 图 6c); 中部 ( 滴西 18 井区 ) 则寻找次火山岩体的顶部 ( 靠风化壳附近 ) 及裂缝发育区, 斑晶基质溶孔受断裂的分布及岩体展布共同制约 ( 图 6d) 5 结论 1) 滴西地区石炭系火山岩储集岩类主要为正长斑岩玄武岩熔结凝灰岩和火山角砾岩按储集空间成因及形态, 将其划分为 4 大类其中, 原生孔隙主要为气孔和粒间孔, 原生裂缝发育收缩缝和炸裂缝, 次生孔隙以晶内溶孔基质溶孔占绝对优势, 次生裂缝以构造缝为主 2) 岩性岩相控制原生储集空间类型及分布特征, 构造作用风化淋滤作用及溶蚀作用是形成该区次生储集空间的制约因素研究区从西北到东南方向, 各区块的主要制约因素由岩性岩相过渡为风化淋滤作用直至构造溶蚀作用, 暗示着西北部需精细刻画火山岩体以寻找有利储集岩性岩相, 中部寻求岩体的顶部及裂缝发育区, 东南部则是寻找裂缝发育带表 3 滴西各区块储集空间的主要制约因素与有利储集区带关系 Table 3 Relationship between favorable reservoir zones and main constraints on reservoir space in Dixi well areas 井区储层岩类储集空间主要制约因素有利储集区带分布图滴西 17 井区玄武岩杏仁体残留孔气孔岩性岩相熔岩体顶底部图 6a 滴西 14 井区火山角砾岩粒间孔基质溶孔岩性岩相溶蚀作用火山碎屑岩顶底部图 6b 滴西 18 井区正长斑岩斑晶基质溶孔晶间孔构造作用风化淋滤作用裂缝区风化壳附近图 6c 滴西 10 井区熔结凝灰岩火山角砾岩基质溶孔构造作用溶蚀作用裂缝区图 6d

10 1 期熊益学等 : 准噶尔盆地滴西地区石炭系火山岩储集空间特征及其分布 173 Fig. 6 图 6 滴西地区各区块石炭系火山岩优势储集空间平面分布图 Maps showing the distribution of the preferred reservoir spaces in the carboniferous volcanic rocks in each well area 3) 滴西 17,14 井区的原生气孔杏仁体残留孔粒间孔受岩性岩相控制均呈现为东北向长条状展布 ; 滴西 10 井区熔结凝灰岩和火山角砾岩中的次生溶孔主要受断裂的控制 ; 滴西 18 井区的斑晶基质溶孔受岩体展布及断裂分布共同制约参考文献 (References): 蔡东梅, 孙立东, 齐景顺, 等徐家围子断陷火山岩储层特征及演化规律 [J]. 石油学报, 31(3): 方世虎, 贾承造, 宋岩, 等准噶尔盆地南缘中 - 新生界碎屑成份特征与构造期次 [J]. 地质科学, 42(4): 高有峰, 刘万洙, 纪学雁, 等松辽盆地营城组火山岩成岩作用类型特征及其对储层物性的影响 [J]. 吉林大学学报 ( 地球科学版 ), 37(6): 何登发, 陈新发, 况军, 等准噶尔盆地石炭系油气成藏组合特征及勘探前景 [J]. 石油学报,31(1): 黄玉龙, 王璞珺, 舒萍, 等松辽盆地营城组中基性火山岩储层特征及成储机理 [J]. 岩石学报, 26(1): 匡立春, 吕焕通, 王绪龙, 等准噶尔盆地天然气勘探实践与克拉美丽气田的发现 [J]. 天然气工业, 30(2):1-6. 雷天柱, 石新璞, 孔玉华, 等溶蚀在形成碱性火山岩优质储集层中的作用以准噶尔盆地陆西地区石炭系火山岩为例 [J]. 新疆石油地质, 29(3): 李军, 薛培华, 张爱卿, 等准噶尔盆地西北缘中段石炭系火山岩油藏储层特征及其控制因素 [J]. 石油学报, 29(3): 龙晓平, 孙敏, 袁超, 等东准噶尔石炭系火山岩的形成机制及其对准噶尔洋盆闭合时限的制约 [J]. 岩石学报, 22(l): 陆建林, 张玉明, 徐宏节, 等松辽盆地长岭断陷火山岩储层形成特征研究 [J]. 石油实验地质, 31(5): 毛治国, 邹才能, 朱如凯, 等准噶尔盆地石炭纪火山岩岩石地球化学特征及其构造环境意义 [J]. 岩石学报, 26(1): 谭佳奕, 吴润江, 张元元, 等东准噶尔卡拉麦里地区巴塔玛依内山组火山岩特征和年代确定 [J]. 岩石学报, 25(3): 谭佳奕, 王淑芳, 吴润江, 等新疆东准噶尔石炭纪火山机构类型与时限 [J]. 岩石学报, 26(2): 王东良, 林潼, 杨海波, 等准噶尔盆地滴南凸起石炭系气藏地质特征与控制因素分析 [J]. 石油实验地质, 30(3): 吴小奇, 刘德良, 魏国齐, 等准噶尔盆地陆东五彩湾地区石炭系火山岩地球化学特征及其构造背景 [J]. 岩石学报, 25(1): 杨双玲, 刘万洙, 于世泉, 等松辽盆地火山岩储层储集空间特征及其成因 [J]. 吉林大学学报 ( 地球科学版 ), 37(3): 闫林, 周雪峰, 高涛, 等徐深气田兴城开发区火山岩储层次生溶蚀孔隙研究 [J]. 天然气工业, 27(8): 叶金汉岩石力学参数手册 [M]. 北京 : 水利电力出版社 : 赵澄林, 孟卫工, 金春爽, 等辽河盆地火山岩与油气 [M]. 北京 : 石油工业出版社 : Sruo ga Patricia and Rubinstein Nora Processes controlling porosity and permeability in volcanic reservoirs from the Austral and Neuquén basins, Argentina [J]. AAPG Bulletin,91(1): Su Y P, Zheng J P, Griffin W L, et al Zircon U-Pb and Hf isotopes of volcanic rocks from the Batamayineishan Formation in the eastern Junggar Basin [J/OL]. Chinese Sci Bull,55(36), ,doi: /s y.

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;2 ;3 ( );4( ) ( ), : ;, : / ; ; / 吴颜雄王璞珺吴艳辉闫林杨帝.... 火山岩储层储集空间的构以松辽盆地为例. 天然气工业,, ( ): -. 火山岩气藏勘探的核心问题是储层预测, 而储层预测的关键是看储集空间是否发育为此, 采集了松辽盆地下白垩统营城组野外露头区及钻井区块代表性样品, 通过对岩石薄片和铸体薄片的观察, 利用面孔率统计方法和物性数据分析, 研究了火山岩储集空间的构成问题, 对比了不同岩性岩相的原生孔隙次生孔隙和裂缝发育情况,

2012 年 3 月, 第 18 卷, 第 1 期, 页 March 2012,Vol. 18, No.1, p 高校地质学报 Geological Journal of China Universities 准噶尔盆地滴西地区石炭系火山岩储集空间特征及其分布 熊益学

2012 年 3 月, 第 18 卷, 第 1 期, 页 March 2012,Vol. 18, No.1, p 高校地质学报 Geological Journal of China Universities 准噶尔盆地滴西地区石炭系火山岩储集空间特征及其分布熊益学