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南堡凹陷新生代火山岩的岩石学特征及其对储层的控制作用
0南堡凹陷火山岩形成环境南堡凹陷是典型的富油气塌陷,油气形成条件优越。前人对南堡凹陷火山岩已开展了大量的研究,重点是对火山岩的成因、岩石学特征及其与构造关系进行了大量工作1盆地烃源岩的分布南堡凹陷位于渤海湾盆地北部(图1),为华北地台上经历中新生代拉张断陷形成的北断南超箕状断陷盆地盆地主要发育3套烃源岩,分别为沙三段、沙一段以及东三段,其中,沙三段为研究区主要烃源岩2火山岩的岩石特征2.1酸性岩类特征研究区火山岩岩浆性质以基性岩浆为主,同时发育有部分酸性岩浆。根据岩浆性质,研究区可划分为基性岩与酸性岩两大类。基性岩类主要为玄武岩、玄武质凝灰岩,见少量玄武质火山角砾岩;酸性岩类主要为流纹岩与流纹质火山角砾岩,见少量流纹质凝灰岩。玄武岩以灰黑色、深灰色为主,主要由斜长石与辉石组成,具有玻基斑晶结构,标本上见斜长石斑晶及气孔构造;部分玄武岩发生蚀变,绿泥石化严重。玄武质凝灰岩以灰黑色为主,晶屑以长石为主,玻璃质见绿泥石化,且部分玻璃质脱玻化作用明显,同时,脱玻化形成的孔隙中方解石充填严重。流纹岩以灰色、浅灰色为主,见斜长石、石英斑晶,部分岩心见弱流纹构造。流纹质角砾岩颜色较浅,是由于其暗色矿物含量较低所致,角砾主要为同源性质的流纹质角砾,角砾间为基质充填。2.2岩石结构特征不同的火山岩由于岩石成分、结构的差异,具有不同的测井响应特征。以研究区重点井的取心资料及薄片资料为基础,总结了不同岩石类型的测井响应特征。流纹质火山岩与玄武质火山岩岩石成分具有较大的差异,流纹质岩以石英、长石等浅色矿物为主,二氧化硅含量高,同时具有较高的钾长石含量,因此,流纹质岩与玄武质岩相比具有较高的自然伽马(钾长石自然伽马高所致)、较低的密度(流纹质岩暗色矿物含量低所致)等特征。同时,岩石的结构对测井响应特征亦有一定贡献,随着岩石蚀变,岩石变得疏松,密度具有降低的趋势。因此,当岩石由火山熔岩相变为火山碎屑岩时,岩石的密度亦有降低的趋势3火山岩喷发模式火山岩岩相是火山岩喷发环境及其岩石的综合特征,不同学者在不同区域建立了不同的火山岩喷发模式。基于地震学形态分析,同时结合岩浆性质,认为研究区主要发育强、弱2种喷发模式。3.1酸性火山的机构该类火山岩在地震上具有锥状特征,主要依附于大型断层存在,为裂隙式喷发,火山机构内部具有杂乱反射特征。地震刻画外形显示具有较低的长宽比,表明此类火山喷发后未发生长距离的流动(图3)。钻井揭示岩石类型主要为流纹岩、流纹质火山角砾岩以及流纹质凝灰岩,表明该类火山机构主要为酸性火山喷发的产物。酸性岩浆黏度较大,流动性较差,往往难以溢流,因而此类火山机构爆发相比较发育,同时短距离的流动使其横向上延伸变短,主要表现为纵向的叠加。此类火山机构主要发育爆发相与溢流相,火山通道相往往为深大断裂,地震剖面上火山口特征不明显,爆发相往往位于喷发的初期,表明此类火山岩体能量较强,随着喷发能量的减弱,晚期火山机构顶部会出现溢流相流纹岩(图4a)。3.2基性火山溢流该类火山机构在地震上主要具有层状、席状等特征,主要为中心式喷发,火山机构内部具有强振幅、强连续的反射特征。地震刻画外形显示具有较高的长宽比,表明此类火山喷发后发生了长距离的溢流(图3)。钻井揭示,岩石类型主要为玄武岩,其次钻遇少量玄武质凝灰岩,玄武质角砾岩少见,表明该类火山机构主要为基性火山溢流的产物。基性岩浆黏度较小,流动性强,能量难以集聚,不易爆发,因而此类火山机构爆发相不发育,同时长距离的流动控制了其横向上延伸较长。该类火山喷发模式中主要发育火山通道相、溢流相以及爆发相,岩相的主体为溢流相,仅仅局部可能发育凝灰岩的弱爆发,与强喷发模式相比较,此类火山岩机构中心式喷发较为常见,火山通道相在地震剖面上较常见,以周围地层上拱为典型特征4岩相控制和储存不同的火山喷发模式下具有不同的岩性、岩相组合,其成储特征也具有较大的差异4.1含矿岩石及充填岩石种类实际钻井油气测试及物性分析均表明,强喷发模式下火山岩的储集能力明显优于弱喷发模式下的火山岩,即流纹质火山岩储集能力优于玄武质岩石。玄武质岩石与流纹质岩石相比具有较多的暗色矿物,同时含水矿物亦较多,玄武岩以及玄武质凝灰岩极易发生蚀变,形成绿泥石化玄武岩,或绿泥石化凝灰岩,绿泥石等黏土矿物对早期的孔隙进行堵塞,降低孔渗能力;玄武质岩石中长石以基性长石为主,具有较高的钙质含量,岩石在蚀变过程中,钙质容易析出,对原生的气孔或次生的溶蚀孔隙进行充填,对有效孔隙进行进一步的破坏;同时暗色矿物含量较高的玄武质岩石其脆性明显要弱于流纹质岩石,这一现象在成像测井资料的裂缝发育密度上得到了较好的印证。物性统计资料表明,酸性岩类平均孔隙度为7.92%,而基性岩类仅为4.39%,远远低于酸性岩。4.2溢流相储集空间的改造与原采过程相结合相同喷发模式下,不同岩相的成储能力有一定差异,爆发相储集能力优于溢流相。爆发相角砾岩中砾间孔发育,同时砾内溶孔亦发育,孔隙类型多样,凝灰岩在脱玻化过程中形成大量的脱玻化孔可有效改善储集性能;溢流相储集空间主要以原生的气孔为主,一方面原生气孔在溢流相中并非普遍发育,而只是发育在溢流相的顶部亚相以及底部亚相,同时研究区薄片中观察发现,原生气孔大量遭受充填形成杏仁构造可能是其储集能力不如爆发相的重要原因。物性统计结果中也表明,爆发相的平均孔隙度可达7.78%,最大可达17.18%,而溢流相平均孔隙度为5.41%,最大孔隙度仅为12.50%,也进一步证明了爆发相较溢流相具有更好的储集性能。5基性岩类的特征(1)研究区火山岩为典型的酸性岩类与基性岩类双峰式特征,酸性岩类主要以流纹岩和流纹质角砾岩为主,基性岩类主要为玄武岩以及玄武质凝灰岩;基性岩类与酸性岩类相比具有低伽马、高密度的特征,不同结构的岩石在成像测井上具有较好的响应。(2)酸性火山岩为断裂控制下的强喷发模式,纵向上具有火
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