翼东老堡庙地区第三纪火山岩储层特征及古地温变化

翼东老堡庙地区第三纪火山岩储层特征及古地温变化

豫东老爷庙遗址位于南堡村。该区域内的第三系官陶群、东营群和沙河街群广泛分布。自该区勘探以来,对其中的火山岩的含油气性以及古地温对该区有机质成熟度的影响程度一直是人们所关注的问题。笔者通过对岩芯的系统观察及取样分析,对火山岩的岩性,岩相特征、储集性能和含油气性以及火山岩周围地层的古地温变化进行了研究。1岩石类型和岩石相分类1.1组织型火山碎屑岩岩石呈灰绿色,中等致密,具有沉积层理,其中火山碎屑含量90%以上。岩屑形态不规则,粒径约0.1mm,个别达1mm。经X衍射分析测定,微细的玻屑已脱玻化,转化为蒙脱石和少量的绿泥石/蒙脱石混层矿物,这一过程形成了部分收缩孔隙。岩石呈灰绿色,中等致密,分选较差,火山碎屑物以棱角状为主,含量50%～80%,一般粒径约0.1mm,个别达1mm。正常沉积物以石英、岩屑为主,少量长石;胶结物以火山尘为主,并已脱玻化结晶成为蒙脱石及少量高岭石和伊利石;方解石胶结物约占5%,呈斑块状分布,并见有充填裂隙现象。火山碎屑含量为50%～80%,一般粒径(长轴)2～4cm不等,正常沉积物为岩屑、石英和长石;胶结物以火山物质为主。岩石呈灰绿色,具间粒、间隐结构,杏仁状构造。气孔发育程度不一,多为圆形、椭圆形、不规则形。杏仁体含量占岩石的20%～40%,主要有方解石、铁白云石和绿/蒙混层矿物,亦可见残留的空孔与溶蚀缝连通。这类岩石仅见于庙26井和庙18井。岩石呈黑色,含长结构和辉绿结构,块状构造。橄榄石多已伊丁石化、蛇纹石化,但核部仍保留有部分橄榄石。辉绿岩以次火山相形式存在。1.2火山喷溢相岩石玄武岩该区火山岩分为火山爆发相、火山喷溢相和次火山相。火山喷发呈旋回性,每一旋回一般由强烈喷发、宁静喷发和间歇3个阶段组成。在强烈喷发阶段以形成火山碎屑岩为主,即爆发相;在宁静喷发时以熔岩为主,即喷溢相;在间歇阶段往往形成正常沉积。该区馆陶组的火山岩具有多次喷发旋回,其火山碎屑岩及熔岩与砂泥岩互层。火山碎屑岩包括玄武质岩屑凝灰岩、沉凝灰岩、沉火山角砾岩;熔岩为结晶较细、气孔发育的玄武岩;每一旋回间夹有紫色或灰色的泥岩。各旋回的厚度不等,厚者可达几十米,薄者几米(图1),其火山喷溢相岩石(玄武岩)由北向南埋深逐渐加大,北部最浅在1969m出现玄武岩,而南部在2393m才见到馆陶组的玄武岩。该区次火山相主要侵入东一段、东二段和沙一段地层中,如在庙13井、庙6井的东一段可见,其出现深度分别为2737～2743m和2965.5～3938.5m。2储集储集性能早期研究老爷庙地区的火山爆发相和喷溢相与次火山相的储集空间有较大差别,前者见有层间缝、收缩孔隙、气孔、溶蚀孔、溶蚀缝,后者仅见有构造作用产生的裂缝。火山碎屑岩中的这些层间缝可作为运移通道或连通孔隙的喉道。多分布在玄武质岩屑凝灰岩中,由火山尘结晶转变为粘土矿物后体积收缩所形成。一般孔径很小,渗透性差。岩浆喷溢时挥发组分的逸出形成大量的气孔。这些气孔有的被粘土矿物、碳酸盐矿物充填,有的仍为气孔,有的充填碳酸盐后又被溶蚀。气孔直径一般0.5～1cm,是玄武岩中较发育的一种孔隙类型。斑晶为铁镁矿物,由于蚀变强烈,有的在被碳酸盐交代之后又经溶蚀而形成孔隙。在玄武岩中仍可见到少许晶间缝和一些粘土矿物的晶间孔。由构造应力的影响所产生,在岩芯及显微镜和扫描电镜中均可见到。大部分裂缝已被方解石充填,在扫描电镜下可见有5～10μm的微裂缝。早期形成的裂缝被碳酸盐交代充填后又经溶解,重新形成裂缝并有所加宽。总之,该区火成岩储集性能较差。相对来说,火山爆发相和喷溢相的火山碎屑岩和玄武岩储集性能较好,特别是对储气可能有效;而次火山相的辉绿岩岩石致密,基本无溶蚀现象,可作为较好的盖层(表1)。3火山岩周围的古地形变化对火山岩中的泥岩夹层样品进行镜质体反射率(RO)的测定及热解分析,以探讨火山岩周围的地温变化。3.1ro及温度值高表2是庙6井所测的RO及温度值,由表可见,3100m处的RO及温度值比深度大的RO及温度值还高,显然是异常。庙6井东一段火山岩出现的深度为2935.5～2938.5m,3100m处RO异常显然是火山岩的烘烤所致。从表中还可看出,离火山岩越远,镜质体反射率及温度越低,大约到3600m处才趋于正常。3.2火山岩形成的影响图2是庙5-1井最大热解温度(Tmax)与深度关系图.从图中可看出,2200～2500m之间的Tmax异常高,而庙5-1井馆陶组火山岩出现的深度在2200～2300m之间,这也说明火山岩对Tmax有影响。综上所述,火山活动除了本身带来局部地热异常外,炽热岩浆对围岩的烘烤亦使该区地温出现异常现象。但通过多井分析证明,只是在靠近火山岩的岩层才出现异常,生油门限和成岩作用都受影响,避开异常段则生油门限和成岩序列不受影响。如庙4井火山岩段出现较深(>3700m),其生油门限仍为3000m左右。4油分析为了确定老爷庙地区火山岩体是否为油层,对该区庙24井、庙18井和庙3井等10口井的火山岩进行了一系列含油指标分析。4.1玄武地层沥青含量较高将岩石样品进行荧光级别对比,如图3所示,玄武岩和辉绿岩的沥青含量均很低(<0.008mg/g)。仅庙1井中4008m处玄武岩的沥青含量为0.15mg/g,4088m处辉绿岩沥青含量为0.075mg/g,这是因为这两层火成岩紧靠邻近的砂岩油层,而玄武岩本身具一定的储集空间,从而使一些油气运移至其中,使得沥青含量较高。荧光级别鉴定发现,沥青含量高而可作为油气层的均为火成岩层内的砂泥岩夹层。4.2砂泥岩夹层及个别含油砂岩中残留烃的对比对庙1、庙8、庙7等井的玄武岩、辉绿岩、杏仁状玄武岩、玄武岩中的方解石脉、火山岩中的砂泥岩夹层及个别含油砂岩中的残留烃进行了分析和对比(表3)。从表3可看出,火山岩储集孔隙中仅有少量的轻组分烃类,且均达不到油层级别。而火山岩夹层中的砂岩由于上下火山岩较致密,起到了一定的盖层作用,有可能形成油气层。5储集性能及对火山岩形成的意义1)老爷庙地区火山岩分为火山爆发相、火山喷溢相和次火山相。火山爆发相有玄武质岩屑凝灰岩、沉凝灰岩和沉火山角砾岩;火山喷溢相有玄武岩、杏仁状玄武岩和伊丁石化橄榄玄武岩;次火山相为辉绿岩。2)火山岩储集空间有7类,即层间缝、收缩孔隙、气孔、斑晶溶蚀孔、晶间孔、裂缝和溶蚀缝。总的来说,孔隙小,连通性差,非均质性强,储集性能差,但其中的爆发相和喷溢相的储集性能要比次火山相稍好。3)火山岩的存在对老爷庙地区的油气生成和成岩作用有一定的影响。在靠近火山岩部位有热异常存在,有机质均已达成熟门限,甚至可能有轻质油和气生成,一些成岩矿物的演变,如混层粘土矿物的演化亦受影响;未受火山岩热影响的岩石仍按正常规律演化。4)根据荧光和残余烃气相色谱分析,认为老爷庙地区火山岩体由于储集性能差,均不能形成油气层。但火山岩之间的砂砾岩夹层却可能成为油气层,因有机质受烘烤影响已达成熟,而火山岩则可起盖层作用。本文在应凤祥高级工程师指导