乌夏断裂带火山岩储层孔隙结构特征及形成机制

摘要

迫切的能源需求和勘探技术的进步使火山岩逐渐成为非常规油气勘探的热点领域之一。熔结火山碎屑岩是一种常见的火山岩,因其主要经冷凝固结成岩,所以在埋深近5000m时仍具有较高的孔隙度,中国多个盆地的钻探实践已经表明该类岩石具有一定油气勘探前景。然而,目前油气地质领域对其地质特征及成储规律缺乏深入剖析,严重阻碍了勘探和开发的成效。最近,新疆油田在准噶尔盆地乌夏地区二叠系风城组底部钻遇一套熔结火山碎屑岩并获得高产油流,为深入研究这类特殊储层提供了资料和实例。本文即以该套储层为对象,综合地质、地球化学和地球物理分析方法,研究熔结火山碎屑岩的岩石学特征、微观孔隙及储层特征,获得如下认识。
　　 (1)风成组熔结火山碎屑岩主要由玻屑、岩屑、浆屑和火山尘组成。碎屑粒径多数为凝灰级,部分角砾级。球粒结构、霏细结构和脱玻化结晶结构发育,玻屑定向排列呈假流纹构造。浆屑直径与厚度比大,指示熔结程度大。成分分析显示其具有高硅、低钙、低铝和锶、铕亏损的地球化学特征。综合上述将其定名为流纹质熔结角砾凝灰岩。
　　 (2)该套岩石主要发育浆屑内气孔、浮岩屑内孤立气孔和霏细岩化区域内脱玻化孔三种类型的孔隙,其中脱玻化孔体积大且常沿裂缝发育,具有积极的油气地质意义。但是,压汞实验结果显示岩石孔喉分选差、歪度细,分选系数和变异系数等定量表征参数指示岩石具有强烈的非均质性。
　　 (3)研究区内熔结火山碎屑岩经历了冷凝固结、脱玻化结晶、胶结和(有限)溶蚀等成岩作用。储层高孔成因受控于两个方面:早期的冷凝固结作用有利于深部储层物性的保存,之后火山玻璃脱玻化结晶使岩石收缩产生的脱玻化孔进一步增加了储集层的物性;火山物质本身及后期流体的胶结和(有限)溶蚀作用改造了其储集性能。
　　 (4)熔结火山碎屑岩在深层的物性明显优于常规碎屑岩储层。该类储层在测井曲线上表现为高伽马、低密度和高电阻率的特征,地震响应上波阻抗小于11600 g/cm3 m/s,据此标准识别出乌夏地区优质熔结火山碎屑岩储层分布面积较大、厚度稳定,具有良好勘探前景。
　　 上述认识不仅对准噶尔盆地以及其它地区熔结火山碎屑岩储层的勘探和开发具有指导意义,而且为丰富非常规油气储层地质知识体系提供了实际素材。