火山岩油气储层地质学_思考与建议

第22卷第2期2010年6月岩性油气藏LITHOLOGIC RESERVOIRSVol.22No.2Jun.2010火山岩油气储层地质学———思考与建议朱如凯，毛治国，郭宏莉，王君（中国石油勘探开发研究院提高石油采收率国家重点实验室）摘要：中国含油气盆地火山岩中剩余资源丰富，勘探潜力大，是未来油气勘探开发的重要领域。

火山岩油气储层研究的核心是火山岩岩性、岩相分类和命名的规范化，以及火山岩储层形成演化机理、储层发育的主控因素等，其中，火山岩储层发育特征及其分布规律是关键。

火山岩油气储层地质学是研究火山岩储层发育的构造环境、成因类型、特性、形成、演化、几何形态、分布规律、储层研究方法和描述技术，以及储层评价和预测的综合性地质学科。

火山岩油气储层地质学的提出有助于推动火山岩油气储层理论体系和方法体系的建立；有助于推动火山岩油气储层研究向更深层次的发展；可指导勘探开发成功率的进一步提高。

中国沉积盆地火山岩油气储层研究的重点领域主要包括：火山岩岩性特征与分布、火山岩储层成岩作用类型与成岩演化序列、风化壳型与内幕型及裂缝型火山岩储层成因机理、火山岩储层评价预测技术、火山岩储层地质建模与开发储层评价等。

关键词：火山岩；成岩作用与成岩演化；成因机理；评价预测技术；火山岩油气储层地质学中图分类号：TE122.2+4文献标识码：A文章编号：1673-8926（2010）02-0007-07据估计，全球大的沉积盆地约624个，产油气盆地约160个，油气储层主要包括碎屑岩、碳酸盐岩、火山岩（少量变质岩及花岗岩等）三大类。

从近年油气发现特点看，碳酸盐岩和碎屑岩（陆相、海相）仍然是全球发现大型、特大型油气田及油气增储上产的最主要领域，而沉积盆地中火山岩储层油气勘探已成为部分地区的重要领域（如中国、澳大利亚等），且潜力较大。

火山岩储层油气勘探已引起了不同领域学者的关注和兴趣［1］，将于2010年召开的第十八届国际沉积学大会也将“Volcano-sedimento -logy ”作为一个主专题进行交流。

沉积盆地中火山岩本身不能生成有机烃类，其作为一类重要而复杂、特殊的储集层类型，必须与烃源岩有效匹配才能成藏，且成藏条件和成藏主控因素更为复杂。

火山岩储层与沉积岩储层有很大不同（表1），其具有分布范围广、地质时代长、受埋深收稿日期：2010-01-26；修回日期：2010-03-05基金项目：国家973项目（编号：2009CB219304）和国家科技重大专项（编号：2008ZX05001）资助。

第一作者简介：朱如凯，1968年生，男，高级工程师，博士，现主要从事沉积学及储集层地质学研究。

地址：（100083）北京市海淀区学院路20号中国石油勘探开发研究院石油地质实验研究中心。

E -mail ：zrk@形成环境火成岩沉积岩火山岩侵入岩碎屑岩碳酸盐岩温压高温、高压常温、常压深度约3km 深至地表地壳深部地表或近地表方式高温熔融，喷出作用高温熔融，侵入作用机械搬运，重力分异生物化学作用，原地生产成分石英、长石、暗色矿物石英、长石、岩屑方解石、白云石构造气孔、枕状节理层理构造生物成因构造产状层状、块状块状层状层状、块状压实对火山碎屑岩有影响不影响明显明显分布不连续连续表1火成岩与沉积岩形成条件对比Table 1Comparison of the forming conditions between igneous rock and sedimentary rock岩性油气藏第22卷第2期压实作用影响小、后期改造作用强、不具岩石类型专属性的特点。

研究火山岩储层较碎屑岩和碳酸盐岩储层难度大。

含火山岩盆地的构造背景分析是火山岩相带分布预测及火山岩储层预测的基础，而火山岩储层表征是火山岩储集性能评价和火山岩油藏评价的前提。

笔者在广泛调研国内外火山岩油气储层研究的基础上，结合中国沉积盆地火山岩分布、储层形成与油气藏勘探的特点，通过对火山岩储层岩性、岩相分布规律，以及成岩演化与储层发育主控因素、有利储层分布预测的研究，初步建立了火山岩油气储层地质学，以期推动我国火山岩油气勘探开发工作的进一步深入。

1（油气）储层地质学发展历程与现状储层是石油天然气勘探开发的目的层，储层性质严格控制油气的储集、产量及产能，因而储层研究是贯穿于含油气盆地勘探开发全过程的一项重要工作。

随着油田勘探与开发的不断进行，寻找良好的优质储层和提高采收率已成为石油生产中两个极受关注的问题。

随着石油工业、石油地质学以及该领域中新技术、新方法的发展，1971年，Mac-Kenzie首次明确提出了“储层地质学”的概念，并着重从储层的沉积特征、油层的对比以及连通性等方面进行了论述。

20世纪60年代，随着沉积学理论的基本成熟及不断深化，沉积相的概念被引入到储层的研究之中，随之诞生了储层沉积学，1987年Tillman［2］编写出版了第一部《储层沉积学》著作。

1990年1月在伦敦召开的“储层地质学进展”会议上，J.Marshall［3］作了“20世纪90年代储层地质学”的报告，提出发展油气储层地质学，其强调用更完整的常规岩心数据、电缆测井数据、三维地震和储层数据等资料进行综合分析，更好地描述储层特征。

目前，国外油气储层研究的特点是微观化、数值化和模型化。

在国内，随着20世纪50年代大庆油田的发现，我国学者主要在开发地质研究中较多地涉及储层地质方面的研究工作。

罗蛰潭［4］在中国地质学会成立60周年笔谈会上，明确提到储层地质学是一门新的边缘学科。

该学科涉及油气生成后如何经过初次运移、二次运移进入油气储层并保存于圈闭中，油气储层的物理性质及研究方法，油气储层的沉积环境及成岩后生变化，地质构造对油气储层的影响及控制作用，以及油气储层地质在勘探开发中的应用等。

随着油田勘探与开发的不断深入以及多学科的渗入，储层地质学更趋于量化，且储层地质研究不断取得新的进展。

在此期间我国出版了多部以储层地质学为主题的教科书，如《油气储层地质学》［5］《油气储层地质》［6］《石油天然气储层地质学》［7］《定量储层地质学》［8］《油气储层地质学》［9］《碳酸盐岩储层地质学》［10］《油气储层地质学原理与方法》［11］等。

近年来，中国火山岩油气勘探开发不断取得新的进展，而且陈建文［12］已经提出了“火山岩储层地质学”的概念，所以说有必要系统地研究火山岩油气储层的形成机理、分布特征与评价方法。

2火山岩油气储层研究概况1887年，在美国加利福尼亚州的圣华金盆地发现了世界上第一个火山岩油气藏，国内于1957年首次在准噶尔盆地西北缘发现了火山岩油气藏，目前在世界范围内火山岩油气藏也陆续被发现。

自火山岩油气藏被发现以来，火山岩储层作为一种特殊类型的储层，其形成与分布规律就引起了人们的广泛关注。

国外对于火山岩储层形成机制研究相对较早和较深入的是日本，但是以描述性研究较多。

日本火山岩储层主要分布在深海底，由喷发在前古近纪基岩上的中新世流纹岩组成。

流纹岩分为熔岩、枕状角砾岩和玻璃质碎屑岩，具原生和次生孔隙空间。

火山岩储层中孔隙类型主要为多孔型、晶间型、似浮石结构型、珍珠结构型、晶内型、微晶间型。

储层的原生孔隙空间来源于岩浆喷发时在海底的急剧冷却、破碎剥落、角砾岩化和结晶作用；次生孔隙由热液作用伴随着后来的火山活动和构造运动而产生。

大裂缝发育在熔岩或枕状角砾岩中；大洞穴常出现在玻璃碎屑岩相、熔岩相和枕状角砾岩相之中；微裂缝对渗透率起着重要作用［13］，如对南长岗气田150m深处380块岩心样品的分析表明，其孔隙度为10%～20%，各种岩相没有明显差异，但渗透率相差较大，枕状角砾岩为5～100mD，熔岩为1～20mD，玻璃质碎屑岩普遍小于1mD。

近年来，随着火山岩储层油气田的不断发现，国外开始重视火山岩储层发育机理方面的研究［14～20］。

Patricia Sruoga［15］通过对阿根廷“Austral and Neuquén”盆地火山岩储层的系统研究，认为火山岩储层的孔隙度、渗透率取决于其原生岩石特征及后期成岩改82010年图1近年来中国期刊发表火山岩储层论文的频率Fig.1The frequency of the papers about volcanic reservoir issued in Chinese journal in recent years造过程，将火山岩储层的形成分为原生过程和次生过程2部分（表2）。

原生过程包括熔结作用、岩浆期后晶体溶蚀作用、气体逸散作用、碎裂作用，次生过程包括热液蚀变作用、淋滤作用、裂缝作用等。

原生过程可能形成高的孔隙度和渗透率；次生过程主要是减孔作用，但溶蚀作用、液压破碎作用等也趋向于增加孔隙度和渗透率。

中国研究火山岩储层较早的是刘明高［21］的论文，其认为克拉玛依油田一区古65井附近可能存在一火山口。

火山岩可分为溢流-熔岩相和爆发-火山碎屑岩相2个相带，次生矿物形成顺序为：早期绿泥石、方解石；中期沸石，晚期方解石。

火山岩储层的孔隙类型可分8种，以晶间溶孔和溶孔最好；孔隙组合类型可分为4种，以砾缘缝-晶间孔-砾间溶孔-晶间溶孔型组合最好。

火山岩储层孔隙与溶蚀作用有关，构造活动产生的裂隙是形成孔隙的基础，次生变化是形成大量次生孔隙的前提。

近年来，随着松辽盆地深层和新疆北部地区晚古生代火山岩油气勘探的不断深入，针对火山岩储层方面的研究不断取得新的进展。

在CNKI 文献检索库中，输入“火山岩储层”关键词，从1979年至2008年共检索出发表文献268篇，2006年后相关论文的发表出现高峰期（图1），论文主要涉及火山岩储层的岩性及岩相特征、储集性、储层发育主控因素、储层评价预测技术等方面。

目前就火山岩油气储层在以下方面取得了基本认识：（1）储集空间类型及成因：尽管对火山岩储层的储集空间分类方案有多种，但总体上可以将火山岩储集空间分为原生储集空间和次生储集空间2类，进一步可分为原生孔隙、原生裂缝、次生孔隙、次生裂缝四大类。

（2）储层成岩演化：火山岩储层形成与演化具有阶段性，尽管不同研究者划分方案有所差异，但总体上都包括火山作用和后期成岩改造2个主要阶段。

火山作用阶段包括火山喷发期火山作用及岩浆期后热液蚀变作用阶段，主要是火山物质喷溢至地表形成气孔、冷凝收缩缝和火山角砾间孔等；后期成岩改造阶段包括火山喷发间歇期风化淋滤改造、埋藏成岩期改造、抬升剥蚀期改造、构造断裂改造等阶段，主要是由于受到埋藏压实、溶蚀、淋滤、充填、断裂等作用影响，形成溶蚀孔、洞、缝及方解石、白云石、沸石等矿物的充填破坏。

（3）储层发育控制因素：火山岩储集空间的形成、发展、堵塞、再形成等受岩性、喷发环境、成岩作用、构造破裂作用等因素的影响［22～24］。

综合来看，火山岩发育特征及其分布规律，火山岩喷发方式与喷发类型，火山机构特点，各种类型火山岩相、岩性、火山机构中孔隙结构的特征及其形成机理与分布规律，火山岩储层的类型和含油性，火山岩油气藏类型及成藏条件等方面均开展了不同程度的研究。