科学技术与工程

储集空间组合	代表岩性	发育情况	含油性
连通孔隙型	火山角砾岩	较发育	好
裂缝型	安山岩	较少	一般
裂缝- 孔隙型	安山岩凝灰岩	较发育	较好
孔-洞- 缝型	安山岩玄武岩火山角砾岩	发育	好

储集空间组合	代表岩性	发育情况	含油性
连通孔隙型	火山角砾岩	较发育	好
裂缝型	安山岩	较少	一般
裂缝- 孔隙型	安山岩凝灰岩	较发育	较好
孔-洞- 缝型	安山岩玄武岩火山角砾岩	发育	好

井名	临近断层	断层级别	断层性质	断层走向	断层倾向	断层倾角	平均倾角/(°)	平均断距/m
排66	排66断层	4	逆	NE-SW	SE	20~32	26.0	57.06
排666	排666断层	4	逆	NW-SE	SW	15~25	20.0	29.25
排60	排60断层	4	逆	近NS	W	20~35	27.5	65.00
排61	排61断层	3	逆	近NS	W	15~45	30.0	270.12
排661	排661断层	4	逆	NW-SE	SW	15~27	21.0	41.88
排683	排683断层	4	逆	近EW	N	15~32	23.5	58.96
排662	排662断层	4	逆	NE-SW	SE	15~30	22.5	28.76
排664	排664断层	4	逆	NE-SW	SE	20~32	26.0	57.06
排752	排61断层	3	逆	近NS	W	15~45	30.0	270.12

井名	临近断层	断层级别	断层性质	断层走向	断层倾向	断层倾角	平均倾角/(°)	平均断距/m
排66	排66断层	4	逆	NE-SW	SE	20~32	26.0	57.06
排666	排666断层	4	逆	NW-SE	SW	15~25	20.0	29.25
排60	排60断层	4	逆	近NS	W	20~35	27.5	65.00
排61	排61断层	3	逆	近NS	W	15~45	30.0	270.12
排661	排661断层	4	逆	NW-SE	SW	15~27	21.0	41.88
排683	排683断层	4	逆	近EW	N	15~32	23.5	58.96
排662	排662断层	4	逆	NE-SW	SE	15~30	22.5	28.76
排664	排664断层	4	逆	NE-SW	SE	20~32	26.0	57.06
排752	排61断层	3	逆	近NS	W	15~45	30.0	270.12

井名	临近断层	断层级别	断层性质	断层走向	断层倾向	断层倾角	平均倾角/(°)
苏135	F2大断层	3	逆	近NS	W	60~65	62.5
苏135侧	F2大断层	3	逆	近NS	W	60~65	62.5
苏1-22	苏1-5北断层	4	逆	SW-SE	SW	57~63	60.0
苏13	苏13北断层	4	逆	近EW	S	61~67	64.0

井名	临近断层	断层级别	断层性质	断层走向	断层倾向	断层倾角	平均倾角/(°)
苏135	F2大断层	3	逆	近NS	W	60~65	62.5
苏135侧	F2大断层	3	逆	近NS	W	60~65	62.5
苏1-22	苏1-5北断层	4	逆	SW-SE	SW	57~63	60.0
苏13	苏13北断层	4	逆	近EW	S	61~67	64.0

准噶尔盆地车排子凸起石炭系火山岩储层特征及主控因素

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王千军 ¹ , 任新成 ¹ , 张曰静 ¹ , 桂诗琦 ²^,³ , 罗群 ²^,³^,^*

科学技术与工程 | 论文·石油、天然气工业 2025,25(6): 2311-2323

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科学技术与工程 | 论文·石油、天然气工业 2025, 25(6): 2311-2323

准噶尔盆地车排子凸起石炭系火山岩储层特征及主控因素

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王千军¹, 任新成¹, 张曰静¹, 桂诗琦²^,³, 罗群²^,³^,^*

作者信息

¹ 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院, 东营 257000

² 中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室, 北京 102249

³ 中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院, 北京 102249

王千军(1973—),男,汉族,吉林镇赉人,硕士,教授级高级工程师。研究方向:油气勘探开发与管理。E-mail:wangqianjin873.slyt@sinopec. com。

通讯作者:

^* 罗群(1963—),男,汉族,四川乐山人,博士,教授。研究方向:常规与非常规油气成藏与地质评价。E-mail:luoqun2002@263.net。

Carboniferous Volcanic Rock Reservoir Characteristics and Main Controlling Factors in Chepaizi Uplift, the Junggar Basin

Qian-jun WANG¹, Xin-cheng REN¹, Yue-jing ZHANG¹, Shi-qi GUI²^,³, Qun LUO²^,³^,^*

Affiliations

¹ Research Institute of Exploration and Development, SINOPEC Shengli Oilfield Company, Dongying 257000, China

² State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting, Beijing 102249, China

³ Institute of Unconventional Oil and Gas Science and Technology, China University of Petroleum, Beijing 102249, China

出版时间: 2025-02-28 doi: 10.12404/j.issn.1671-1815.2309708

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摘要

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为研究火山岩储层特征及主控因素,利用岩心观察、铸体薄片鉴定、物性测试以及测井资料分析对准噶尔盆地石炭系火山岩储层特征及分布、主控因素进行了研究。结果表明:车排子地区石炭系火山岩储层主要发育火山溢流相、爆发相,凝灰岩相和火山沉积相,岩性主要为安山岩、玄武岩、火山角砾岩、凝灰岩以及凝灰质砂岩;储集空间依据孔隙与裂缝的配置关系划分为连通孔隙型、裂缝型、裂缝-孔隙型以及孔-洞-缝型;受岩性岩相、风化淋滤作用以及构造作用影响,储集性能具有强非均质性,优势储层岩性为安山岩,火山角砾岩以及凝灰岩,石炭系顶部发育黏土层、水解层、风化淋滤层三层风化壳结构,极大地改善了储层物性,裂缝是储层发育的有效补充因素。区别于前人侧重于刻画火山岩优势储层特征,基于岩性岩相、风化淋滤、走滑断裂对储层的耦合控制作用,明确了研究区主要发育断壳体以及断缝体两种火山岩优势储层发育模式,研究结果对车排子地区石炭系油气资源由东向西开拓具有一定的指导意义。

关键词

准噶尔盆地 / 火山岩储层 / 主控因素 / 风化淋滤作用 / 构造作用

Abstract

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For the research on the characteristics and main controlling factors of volcanic rock reservoirs, core observation, casting thin section identification, physical property testing and logging data analysis were utilized to conduct the study on the characteristics, distribution and main controlling factors of the Carboniferous volcanic rock reservoirs in the Junggar Basin. The results show that in the Chepaizi uplift, the Carboniferous volcanic rock reservoirs mainly developed volcanic effusion facies, explosive facies, tuffaceous facies and volcanic sedimentary facies, and the lithologies are mainly andesite, basalt, volcanic breccia, tuff and tuffaceous sandstone. The reservoir spaces are classified into connected pore type, fracture type, fracture-pore type and pore-cavity-fracture type according to the configuration relationship between pores and fractures. Affected by lithology and lithofacies, weathering and leaching effects and tectonic actions, the reservoir properties have strong heterogeneity. The dominant reservoir lithologies are andesite, volcanic breccia and tuff. A three-layer weathering crust structure composed of clay layer, hydrolysis layer and weathering and leaching layer is developed at the top of the Carboniferous, which significantly improved the reservoir physical properties. Fractures are an effective supplementary factor for reservoir development. Different from the previous studies that mainly focused on characterizing the characteristics of the dominant volcanic rock reservoirs, based on the coupled controlling effects of lithology and lithofacies, weathering and leaching, and strike-slip faults on the reservoirs, it is innovatively recognized that two dominant volcanic rock reservoir development models, namely fault-block body and fault-fracture body, are mainly developed in the study area. The research results have certain guiding significance for the exploitation of the Carboniferous oil and gas resources from east to west in the Chepaizi uplift.

Key words

the Junggar Basin / volcanic rock reservoirs / main control factors / weathering leaching / tectonic action

引用本文

王千军, 任新成, 张曰静, 桂诗琦, 罗群. 准噶尔盆地车排子凸起石炭系火山岩储层特征及主控因素. 科学技术与工程, 2025 , 25 (6) : 2311 -2323 . DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2309708

Qian-jun WANG, Xin-cheng REN, Yue-jing ZHANG, Shi-qi GUI, Qun LUO. Carboniferous Volcanic Rock Reservoir Characteristics and Main Controlling Factors in Chepaizi Uplift, the Junggar Basin[J]. Science Technology and Engineering, 2025 , 25 (6) : 2311 -2323 . DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2309708

正文

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随着勘探开发的不断突破,火山岩油气藏已经在100多个国家或地区获得勘探发现,成为全球油气资源的一个重要领域^[1-4]。中国相继在准噶尔盆地、塔里木盆地、松辽盆地、渤海湾盆地等获得了规模性储量及工业油气流,证实了中国火山岩油气藏具有良好的勘探开发潜力^[5-7]。

前人针对不同盆地的火山岩都进行了火山岩相和模式研究,将火山岩相分为5类,分别是通道相、爆发相、喷溢相、火山沉积相和侵出相。火山岩成岩作用阶段又可划分为4个阶段,分别是冷凝固结成岩阶段、岩浆期后热液阶段、表生成阶段及埋藏成岩阶段^[8]。储层是火山岩油气藏形成的关键条件,裂缝-孔隙型是火山岩储层的主要类型,孔隙和裂缝构成了储集空间^[9]。储集空间主要有两种成因类型:一种是原生型,受控于自身的火山机构、火山旋回、岩性岩相等火山作用;另一种是次生型,在受自身火山作用影响的基础下,更多的与后期风化淋滤、构造活动等后期地质改造活动有关^[10]。油气储集在经过改造的具有次生孔隙和原生孔隙的火山岩中^[11]。火山作用可以影响孔隙的形成,当然起主要作用的还是次生改造作用,如溶蚀和构造活动^[12-13]。由于原生孔隙由火山岩原始物质控制,这就决定了它的单独性,而且裂缝之间也没法相互连通^[14]。火山岩必须经过后期改造才形成有效的通道,使孔隙相互连通,才成为有效的储集层^[3]。总体来看,前人侧重于火山岩储层的岩性岩相、火山岩优势储层的特征。

准噶尔盆地东部石炭系火山岩勘探始于20世纪80年代初期,随着近年来的勘探实践表明准噶尔盆地东部火山岩储层勘探潜力巨大^[8]。前人对车排子石炭系火山岩优势储层的研究侧重于岩性岩相、分布特征以及风化壳储层的储集空间类型及其影响因素。但对于优势储层分布的主控因素研究程度相对薄弱,因此优势相带或有利火山岩储层分布不明确,制约了优势储层预测及油气勘探部署^[15-18]。

因此,在前人研究的基础上,现利用岩心、铸体薄片观察、统计分析等手段,结合地震、测井、钻井等资料,刻画火山岩优势储层特征,并对研究区火山岩储层主控因素进行探讨,期望明确研究区火山岩优质储层发育模式,为火山岩优势储层预测提供一定的指导。

1 区域地质背景

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车排子凸起位于准噶尔盆地西部隆起带,是准噶尔盆地西部的一个重要组构单元^[19],如图1(a)所示。该凸起平面上呈三角形,北为克-夏断阶带,西侧靠近扎伊尔山,南部以艾卡断裂带为界,并与四棵树凹陷相通,东侧紧邻沙湾凹陷^[20],如图1(b)所示。受多期构造挤压抬升的影响,依次经历了强挤压(C₃-P)、弱挤压(T-J)、较弱挤压(K-E)、弱伸展(N-Q)的演化过程后,东侧形成了红车断裂带,并伴生形成次一级逆冲断裂,形成近南北向、东西向的三、四级逆断层构成的网状断层格局[图1(b)],导致岩浆岩储集层裂缝发育明显,为油气运移提供了重要的油源通道。

在多次的挤压、伸展等构造运动作用下,车排子凸起地层发育不全,主要形成削截和超覆接触^[21]。自下而上发育石炭系、侏罗系、白垩系、古近系和新近系,缺失大部分二叠系和三叠系^[22]。石炭系在凸起全区分布,经历了海相到陆相-浅海相的沉积环境变化,自下到上发育太勒古拉组、包古图组、希贝库拉斯组^[23-24](图2)。太勒古拉组为一套海洋沉积物,主要岩性为玄武岩、硅质岩、凝灰岩,含少量凝灰质砂岩、粉砂岩;包古图组为一套陆相-浅海沉积物,主要岩性为凝灰岩、凝灰质砂岩、凝灰质砾岩、泥岩,含少量石灰岩、砂质泥岩;希贝库拉斯组总体也为一套陆相-浅海相火山岩,主要岩性为凝灰岩、玄武岩、安山岩、玄武质安山岩、凝灰质砂岩,含少量凝灰质角砾岩和硅质岩^[25-26]。

2 实验方法

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针对准噶尔盆地车排子地区探井的石炭系火山岩,开展了样品观察、描述和测试研究。对所采样品开展了铸体拨片鉴定、孔渗分析等试验测试。

各项实验测试均在中国石油大学(北京)国家重点实验室开展。铸体薄片鉴定采用奥林巴斯偏光显微镜SY04,遵照《岩石薄片鉴定》(SY/T 5368—52000)执行;孔渗分析采用氦测孔隙度和脉冲渗透率测定方法,遵照《页岩氦气法孔隙度和脉冲衰减法渗透率的测定》(GB/T34533—2017)执行。

3 储层特征

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准噶尔盆地西部车排子凸起石炭系发育一套规模较大的火山岩,近年来,随着在石炭系的油气勘探的突破^[27-28],车排子东翼的凝灰岩、安山岩、玄武岩等石炭系火山岩中均有良好的油气显示,研究区火山岩受风化淋滤、断层次生改造作用,可形成良好的储层^[29]。

3.1 储层分布

通过排66井区、苏13井及邻区储层含油级别随距石炭系顶面距离变化关系可以得出,车排子地区石炭系火山岩储层主要集中在不整合面以下600 m以内,油气富集在300 m以内,在50 m以内没有油气显示。储层发育较好层段位于石炭系顶面不整合面以下350 m以内,在距离不整合面75 m和275 m附近发育最好。在不整合面下0~25 m,裂缝发育程度低,物性差;在不整合面下25~75 m,裂缝发育程度一般,储层物性一般,深度增加,裂缝发育变好,储层物性变好;在不整合面下75~200 m,裂缝发育程度较好,随着深度的增加,物性接近原岩,储层物性变差^[30],因此石炭系火山岩储层主要分布在硬壳下500 m内,纵向上不同部位储层埋深、厚度差异较大,裂缝发育程度一定程度上可体现出储层的优劣(图3)。

车排子凸起石炭系火山岩厚度发育不均一,其顶部不同地区高差较大,受到的风化淋滤作用强度差异较大,因此,储层在平面上分布也极不均一^[31-32]。

3.2 岩性特征

研究区火山岩储层类型多种多样,根据资料,石炭系火山岩距火山口由近到远依次发育火山溢流相、爆发相,凝灰岩相和火山沉积相^[29]。

车排子石炭系主要岩性为凝灰岩和安山岩,分别占总体的41%和28%^[35]。沉凝灰岩和凝灰质泥岩次之,含量分别为8%和7%。剩下部分占比由多到少分别是:火山角砾岩5%、玄武岩5%、角砾熔岩3%、凝灰质砂岩3%。

凝灰岩呈灰白色,发育块状构造,岩性较为致密,发育少量裂缝,延伸长度1~20 cm,开度1~5 mm,见1条斜裂缝,但被方解石完全充填,裂缝充填程度高,物性差[图4(a)];显微镜下观察,岩石具有沉凝灰结构,凝灰组分颗粒整体较细,成分主要为岩屑、玻屑。安山岩发育大量裂缝,岩心呈灰白色,块状构造,溶蚀孔、构造缝、溶蚀缝缝特别发育,相互交叉形成网络状。裂缝延伸长度在1~15 cm,开度在0.1~5 mm,方解石未-完全充填,充填程度约为50%,物性好;镜下观察为斑状结构,斑晶主要为斜长石,大小不一[图4(f)和图4(g)]。凝灰质泥岩镜下观察能明显看出与凝灰岩的差异,粒径较凝灰岩更细并含有更多的暗色矿物[图4(b)和图4(c)]。火山角砾岩岩心呈灰褐色,块状构造,发育大量的溶蚀孔和溶蚀缝,且充填程度低,物性较好;镜下观察其具火山角砾结构,角砾大小不一,形状各异[图4(d)和图4(e)]。玄武岩岩心呈青灰色且较为致密,块状构造,裂缝发育较少且被完全充填,物性差;镜下观察其为间粒间隐结构,主要矿物成分为斜长石,含量高达65%[图4(h)和图4(i)]。

3.3 储集空间特征

研究区火山岩主要发育原生孔隙、次生孔隙、裂缝3种储集空间,其中,原生孔隙主要是成岩作用时期保留下来的气孔,次生孔隙主要是溶蚀孔,裂缝主要为构造缝、溶蚀缝和构造溶蚀缝^[18]。

原生孔隙主要是原生气孔和粒间孔,分布都较为分散,不相互连通,因此,其本身无法储集油气,如图5(a)和图5(b)所示;次生孔隙多见溶蚀孔和脱玻化孔,溶蚀孔与附近孔洞、缝相互连通性较好,是良好的储集空间[图5(c)和图5(d)]。

研究区的裂缝主要分为3大类,与构造活动有关的构造缝,因溶蚀作用产生的溶蚀缝,因先受构造活动产生裂缝再溶蚀作用形成的构造溶蚀缝^[33]。构造缝延伸较长,裂缝边缘平直,方向性明显,2或3组成组出现,裂缝开度为0.2~2 mm[图5(e)];溶蚀裂缝的边缘较模糊,没有确定的轮廓,延伸方向复杂多变,并且其大小、形状、分布具有不确定性;构造溶蚀裂缝宽度较大,1.2~4 mm,延伸方向整体受构造缝控制,裂缝多被方解石半-全充填,与附近断层关系紧密。研究区构造溶蚀缝的形成就意味着与周围的孔、缝有良好的连通关系,在不被完全充填的情况下,是良好的储集空间[图5(e)和图5(f)]。

孤立的孔、洞、缝无法成为有效的储集空间,需要具有连通性,良好的储集空间往往是原本孤立的孔、洞、缝相互组合,相互连通,研究表明,研究区储集空间组合形式主要有4种,连通孔隙型、裂缝型、裂缝-孔隙型、孔-洞-缝型(表1)^[34]。

3.4 储层物性特征

火山岩储层是硬壳、水解层、风化淋滤层、半风化层4层结构^[15],裂缝面密度和裂缝充填程度随着深度的增大而减小,从硬壳到深层母岩,孔隙度、渗透率有先增大后较小的趋势,硬壳物性最差,对油气聚集起到封堵作用,水解层和风化淋滤层物性较好,是良好的储集层^[16]。以排66井为典型井,建立了火山岩储层结构特征综合图(图6),其孔隙度、渗透率随着深度的增大先增大后减小再增大再减小,940~960 m为硬壳,与上覆地层不整合接触,主要岩性为褐红色凝灰岩,厚度约为20 m,裂缝面密度最高,10~30条/10 cm,但是被方解石完全充填,充填率达95%以上,甚至100%;960~1 230 m为水解层、风化淋滤层,该层岩性主要为褐红色、灰白色凝灰岩,含少量构造角砾岩,厚度约为300 m,裂缝面密度较高,在10~15条/10 cm,被方解石未-完全充填,充填程度一般,局部大于70%;1 230~1 300 m为半风化层,该层靠近原岩,受风化淋滤作用较弱,岩性为灰白色凝灰岩,厚度约为40 m,孔隙度和渗透率有明显的下降,物性一般。且在1 200 m左右发育排66断层,该断层具有完整的诱导裂缝带-溶蚀破碎带-溶蚀破碎带-诱导裂缝带三层结构,使岩石孔隙度、渗透率增大,最终导致在纵向上,孔隙度渗透率经历两次先增大后减小的变化特点。

4 火山岩有利储层控制因素

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多尺度综合研究结果表明,火山岩优势储层的形成需要“孔-洞-缝”在空间上具有良好的匹配关系。为了明确研究区火山岩有利储层的控制因素对火山岩储层的影响机制,对火山岩岩性、风化淋滤作用、构造运动的影响,分别进行了讨论。

4.1 火山岩岩性的影响

火山岩储层的物性与岩性、岩相密切相关。岩性是其他影响因素作用于火山岩储层的物质基础,相同性质、规模的影响因素作用在不同的岩性、岩相所造成的结果大不相同,导致不同岩性、岩相的火山岩储集层孔隙度、渗透率存在较大的差异,如图7所示^[35]。不同的火山岩相发育不同的火山岩,火山岩相、火山岩亚相控制着火山岩储集层储集空间的类型^[36]。研究区火山岩距火山口由近到远发育溢流相、爆发相、凝灰岩相、火山沉积相,通过统计分析,建立不同岩性、岩相物性差异模式(图8)。由不同岩相孔隙度与渗透率交会图可以看出,孔隙度由大到小排序为:爆发相>凝灰岩相>溢流相>火山沉积相,渗透率由大到小排序为:爆发相>凝灰岩相>火山沉积相>溢流相。通过图8中不行岩性裂缝面密度柱状图可以看出,溢流相裂缝面密度达20条/10 cm以上,裂缝充填程度一般,爆发相在20条/10 cm左右,充填程度低,凝灰岩相在10~15条/10 cm,充填程度较低,火山沉积相在10条/10 cm以下,充填程度较高。虽然溢流相从孔隙度和渗透率来看物性并不好,但是从岩心照片来看,安山岩岩心最为破碎,发育较大裂缝,较大裂缝对储集层物性的影响远远大于微裂缝和溶蚀孔隙,其孔隙度渗透率不能完全代表地层真实情况。所以,综合岩心照片、孔隙度、渗透率、裂缝发育情况参数综合研究,溢流相岩心破碎,裂缝发育,且在实际开发过程中安山岩储集层产量可观,不同岩性物性由好到差依次是溢流相、爆发相、凝灰岩相、火山沉积相。

4.2 风化剥蚀淋滤作用的影响

前人研究认为,车排子石炭系火山岩几乎都受到不同程度的风化淋滤作用,使得不同岩性、不同构造部位的火山岩岩性产生了变化,岩石的坚固性变差,易破碎^[32]。

通过统计8口井的含油气层段深度及含油气层段的孔隙度有渗透率,可以看出,油气分布、含油气层段物性与距石炭系顶部距离有密切关系(图9)。距石炭系顶50 m内均为油气显示,裂缝发育程度最高,但是充填程度接近百分百,物性差,同时也说明研究区风化壳黏土层厚度在50 m以内。距离石炭系顶50~300 m,该层段中含油气层段孔隙度在3%~17%,渗透率在0.2~100 μm²(图10),说明其未被充填,物性好,同时,也是油气显示集中段。随着深度的增加,孔隙度、渗透率也随之减小,接近原岩状态。侧面体现出,石炭系火山岩受不同程度的风化淋滤作用,改善了其物性。

4.3 构造运动的影响

前人研究表明,研究区经历多期强烈的构造运动,产生多期的构造缝,很大程度改善了火山岩的物性^[35]。主要表现为:一方面,多期构造运动诱发大量裂缝产生的同时,也能使多期构造缝相互连通,使得渗透率大大增加;另一方面,构造缝为溶液流动提供通道,不仅使构造缝继续受溶蚀作用,进一步扩大裂缝开度,还使得溶蚀作用向更广、更深的方向发展;此外,火山活动向上喷涌的岩浆会给上覆火山岩施加一个向上的拱张力,从而使靠近火山口的火山岩产生拱张裂缝。

通过统计,苏13井及邻区平均断裂倾角62.5°,排66井区平均断裂倾角24.9°,平均断裂断距92.7 m,排66以西井区平均断裂倾角25.5°,均断裂断距103.7 m。平均断裂倾角,苏13井及邻区显著高于排66井区、排66以西井区;平均断裂断距,排66井区、排66以西井区相近;断裂伴生裂缝平均宽度,排66井区显著高于排66以西井区、苏13井及邻区。排66井区多口井都是高产井,油气显示比排66以西井区、苏13井及邻区好,说明构造运动及其产生的半生裂缝对火山岩储集层的影响显著(表2和表3)。

再通过岩心观察、成像测井解释,综合分析结果表明,排666井1 064~1 074 m发育“诱导裂缝带-溶蚀破碎带-诱导裂缝带”三层结构,不发育断层核(图11)。1 065.2~1 068.5 m为诱导裂缝带,岩性为灰绿褐红色安山岩,发育高角度裂缝,密度16条/10 cm,断面有擦痕,裂缝充填程度低,小于30%;1 068.5~1 071.2 m为溶蚀破碎带,岩心为褐红色安山岩,岩石破碎严重,成片状;1 071.2~1 073.3 m为诱导裂缝带,岩性为灰绿褐红色安山岩,发育高角度裂缝,密度13条/10 cm,方解石沿裂缝充填,充填程度高,达60%。从孔隙度与渗透率随深度的变化情况来看,该层段孔隙度、渗透率先增大后降低,物性较上下母岩更好,此层段构造缝发育情况与物性特征与含油气层段显示高度吻合。综上所述,构造作用对火山岩优势储集层造成的影响显著。

5 火山岩优质储层发育模式

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石炭系至少存在两种类型火山岩优势储层发育模式:一是只发育于远离风化壳的断裂带的断缝体火山岩储集层,二是发育于风化壳中的断层体即断壳体火山岩储层(图11)。

5.1 断壳体火山岩储层

断壳体火山岩储层主要受断裂活动及其产生的伴生裂缝和风化淋滤作用影响较大,受岩性的影响相对较小。该类型储层的储集空间主要为溶蚀孔、缝和构造缝,主要发育在风化壳结构中的风化淋滤带中,岩相以爆发相和凝灰岩相为主,优势储层岩性为火山角砾岩和凝灰岩。火山岩风化壳中的水解带和风化淋滤带因受风化淋滤作用,物性比下层母岩要好,再受断层活动影响,物性得到进一步改善,此类储集层孔隙度能达到15%以上,渗透率能达到1 μm²以上。总体来说,断壳体储层主动盘的规模更大,影响范围更广,岩性更破碎,物性更好,其含油气显示也更好。

对于同一断层控制的同一断层盘,自断层核向母岩方向,孔隙度渗透率逐渐降低,物性变差。但是对于不同性质的断层活动对断壳体储集层的改造结果大不相同,单条拉张或张扭断裂及伴生断裂控制的断壳体储层,断层核岩性最为破碎,裂缝面密度、孔隙度、渗透率变化趋势近似正选曲线,断层核处达到最高值,物性最好,既可作为优势储集空间,又可以作为良好的输导通道。而对于单条挤压或压扭断裂及伴生断裂控制的断壳体储层,其基本特征与上述相近,但断层核因受挤压作用变得更密实,孔隙度降低,不足10%,渗透率也降低,甚至为0,物性极差,无法成为储集层和输导通道,油气只能聚集在断层核两侧的裂缝带中。该类型断层还可能不发育断层核,只发育“诱导裂缝带-溶蚀破碎带-诱导裂缝带”三层结构,如在排666井1 070 m左右处钻遇的断层,不发育断层核,溶蚀破碎带岩性较为破碎,物性较好,且该层段有良好的油气显示(图11),说明也能发育成为优势火山岩储集层。

5.2 断缝体火山岩储层

断缝体火山岩储层发育在远离风化壳的母岩当中,集层储集空间主要是构造缝,所以,该类型的储受断裂活动及其产生的伴生裂缝和岩性的影响较大,受风化淋滤作用的影响相对较小,岩相主要是凝灰岩相,优势储层岩性为凝灰岩。整体上,该类型储层主动盘优势大于被动盘,物性特征与断壳体火山岩储层相似,但其规模通常比后者小。

单条拉张或张扭断裂及伴生断裂控制的断缝体储层,发育“诱导裂缝带-溶蚀破碎带-断层核-溶蚀破碎带-诱导裂缝带”五层结构或“诱导裂缝带-溶蚀破碎带-诱导裂缝带”三层结构,其中,断层核岩性破碎,呈片状或碎块状,构造缝发育,裂缝面密度高,充填程度低,物性好。可作为优势火山岩储层和输导通道。其次是两个溶蚀破碎带,岩相较破碎,裂缝发育,充填度低,物性较好,也是良好的储集层。诱导裂缝带物性一般,在孔、缝充填度低的情况下克作为储集层。而对于单条挤压或压扭断裂及伴生断裂控制的断壳体储层,整体上的优势没有前者大,发育五层或三层结构,特征与前者相似,但其断层核岩性为泥岩或糜棱岩,较为致密,裂缝充填程度高,物性差,对油气起封堵作用(图12)。

6 结论

收起

(1)车排子凸起石炭系广泛发育火山岩储层,根据岩心观察、铸体薄片鉴定、测井资料分析,将研究区火山岩分为4种相态,距火山口距离由近到远分别是溢流相、爆发相、凝灰岩相、火山沉积相,其中,爆发相和凝灰岩相物性较好,为火山岩储层优势岩相。

(2)石炭系火山岩受风化淋滤作用和多期构造活动影响,发育风化壳和一系列逆断层,风化壳发育三层结构,风化淋滤层在全区范围发育,部分区域缺失水解层、黏土层,完整风化壳主要发育在车排子凸起东翼和西翼;断裂活动发育五层或三层结构的断层,即“诱导裂缝带-溶蚀破碎带-断层核-溶蚀破碎带-诱导裂缝带”或“诱导裂缝带-溶蚀破碎带-诱导裂缝带”。

(3)研究区火山岩有利储层主要受火山岩岩性、风化淋滤作用、构造运动的影响。岩性对火山岩有利储层起着控制作用,相同构造运动和风化淋滤作用对不同岩性火山岩造成的结果是不一样的,火山岩有利储层岩性为火山角砾岩和凝灰岩;构造作用和风化淋滤作用都是通过改善火山岩物性,增大孔隙度,渗透率的方式影响火山岩有利储层的发育。

(4)石炭系至少存在两种类型火山岩优势储层发育模式:一是只发育于远离风化壳的断裂带的断缝体火山岩储集层;二是发育于风化壳中的断层体即断壳体火山岩储层。

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2025年第25卷第6期

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doi: 10.12404/j.issn.1671-1815.2309708

接收时间：2023-12-08
首发时间：2026-02-24
出版时间：2025-02-28

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收稿日期：2023-12-08

基金

作者信息

¹ 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院, 东营 257000

² 中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室, 北京 102249

³ 中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院, 北京 102249

通讯作者:

^* 罗群(1963—),男,汉族,四川乐山人,博士,教授。研究方向:常规与非常规油气成藏与地质评价。E-mail:luoqun2002@263.net。

参考文献

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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储集空间组合	代表岩性	发育情况	含油性
连通孔隙型	火山角砾岩	较发育	好
裂缝型	安山岩	较少	一般
裂缝- 孔隙型	安山岩凝灰岩	较发育	较好
孔-洞- 缝型	安山岩玄武岩火山角砾岩	发育	好

储集空
间组合

示意图

代表
岩性

发育
情况

含油性

连通
孔隙型

火山角砾岩

较发育

好

裂缝型

安山岩

较少

一般

裂缝-
孔隙型

安山岩
凝灰岩

较发育

较好

孔-洞-
缝型

安山岩
玄武岩
火山角砾岩

发育

好

井名	临近断层	断层级别	断层性质	断层走向	断层倾向	断层倾角	平均倾角/(°)	平均断距/m
排66	排66断层	4	逆	NE-SW	SE	20~32	26.0	57.06
排666	排666断层	4	逆	NW-SE	SW	15~25	20.0	29.25
排60	排60断层	4	逆	近NS	W	20~35	27.5	65.00
排61	排61断层	3	逆	近NS	W	15~45	30.0	270.12
排661	排661断层	4	逆	NW-SE	SW	15~27	21.0	41.88
排683	排683断层	4	逆	近EW	N	15~32	23.5	58.96
排662	排662断层	4	逆	NE-SW	SE	15~30	22.5	28.76
排664	排664断层	4	逆	NE-SW	SE	20~32	26.0	57.06
排752	排61断层	3	逆	近NS	W	15~45	30.0	270.12

井名

临近断层

断层级别

断层性质

断层走向

断层倾向

断层倾角

平均倾角/(°)

平均断距/m

排66

排66断层

逆

NE-SW

20~32

26.0

57.06

排666

排666断层

逆

NW-SE

15~25

20.0

29.25

排60

排60断层

逆

近NS

20~35

27.5

65.00

排61

排61断层

逆

近NS

15~45

30.0

270.12

排661

排661断层

逆

NW-SE

15~27

21.0

41.88

排683

排683断层

逆

近EW

15~32

23.5

58.96

排662

排662断层

逆

NE-SW

15~30

22.5

28.76

排664

排664断层

逆

NE-SW

20~32

26.0

57.06

排752

排61断层

逆

近NS

15~45

30.0

270.12

井名	临近断层	断层级别	断层性质	断层走向	断层倾向	断层倾角	平均倾角/(°)
苏135	F2大断层	3	逆	近NS	W	60~65	62.5
苏135侧	F2大断层	3	逆	近NS	W	60~65	62.5
苏1-22	苏1-5北断层	4	逆	SW-SE	SW	57~63	60.0
苏13	苏13北断层	4	逆	近EW	S	61~67	64.0

井名

临近断层

断层级别

断层性质

断层走向

断层倾向

断层倾角

平均倾角/(°)

苏135

F2大断层

逆

近NS

60~65

62.5

苏135侧

F2大断层

逆

近NS

60~65

62.5

苏1-22

苏1-5北断层

逆

SW-SE

57~63

60.0

苏13

苏13北断层

逆

近EW

61~67

64.0