翼東老堡廟地區(qū)第三紀(jì)火山巖儲層特征及古地溫變化

翼東老堡廟地區(qū)第三紀(jì)火山巖儲層特征及古地溫變化

豫東老爺廟遺址位于南堡村。該區(qū)域內(nèi)的第三系官陶群、東營群和沙河街群廣泛分布。自該區(qū)勘探以來,對其中的火山巖的含油氣性以及古地溫對該區(qū)有機(jī)質(zhì)成熟度的影響程度一直是人們所關(guān)注的問題。筆者通過對巖芯的系統(tǒng)觀察及取樣分析,對火山巖的巖性,巖相特征、儲集性能和含油氣性以及火山巖周圍地層的古地溫變化進(jìn)行了研究。1巖石類型和巖石相分類1.1組織型火山碎屑巖巖石呈灰綠色,中等致密,具有沉積層理,其中火山碎屑含量90%以上。巖屑形態(tài)不規(guī)則,粒徑約0.1mm,個別達(dá)1mm。經(jīng)X衍射分析測定,微細(xì)的玻屑已脫?；?轉(zhuǎn)化為蒙脫石和少量的綠泥石/蒙脫石混層礦物,這一過程形成了部分收縮孔隙。巖石呈灰綠色,中等致密,分選較差,火山碎屑物以棱角狀為主,含量50%～80%,一般粒徑約0.1mm,個別達(dá)1mm。正常沉積物以石英、巖屑為主,少量長石;膠結(jié)物以火山塵為主,并已脫?；Y(jié)晶成為蒙脫石及少量高嶺石和伊利石;方解石膠結(jié)物約占5%,呈斑塊狀分布,并見有充填裂隙現(xiàn)象?；鹕剿樾己繛?0%～80%,一般粒徑(長軸)2～4cm不等,正常沉積物為巖屑、石英和長石;膠結(jié)物以火山物質(zhì)為主。巖石呈灰綠色,具間粒、間隱結(jié)構(gòu),杏仁狀構(gòu)造。氣孔發(fā)育程度不一,多為圓形、橢圓形、不規(guī)則形。杏仁體含量占巖石的20%～40%,主要有方解石、鐵白云石和綠/蒙混層礦物,亦可見殘留的空孔與溶蝕縫連通。這類巖石僅見于廟26井和廟18井。巖石呈黑色,含長結(jié)構(gòu)和輝綠結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。橄欖石多已伊丁石化、蛇紋石化,但核部仍保留有部分橄欖石。輝綠巖以次火山相形式存在。1.2火山噴溢相巖石玄武巖該區(qū)火山巖分為火山爆發(fā)相、火山噴溢相和次火山相?；鹕絿姲l(fā)呈旋回性,每一旋回一般由強(qiáng)烈噴發(fā)、寧靜噴發(fā)和間歇3個階段組成。在強(qiáng)烈噴發(fā)階段以形成火山碎屑巖為主,即爆發(fā)相;在寧靜噴發(fā)時以熔巖為主,即噴溢相;在間歇階段往往形成正常沉積。該區(qū)館陶組的火山巖具有多次噴發(fā)旋回,其火山碎屑巖及熔巖與砂泥巖互層?；鹕剿樾紟r包括玄武質(zhì)巖屑凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r、沉火山角礫巖;熔巖為結(jié)晶較細(xì)、氣孔發(fā)育的玄武巖;每一旋回間夾有紫色或灰色的泥巖。各旋回的厚度不等,厚者可達(dá)幾十米,薄者幾米(圖1),其火山噴溢相巖石(玄武巖)由北向南埋深逐漸加大,北部最淺在1969m出現(xiàn)玄武巖,而南部在2393m才見到館陶組的玄武巖。該區(qū)次火山相主要侵入東一段、東二段和沙一段地層中,如在廟13井、廟6井的東一段可見,其出現(xiàn)深度分別為2737～2743m和2965.5～3938.5m。2儲集儲集性能早期研究老爺廟地區(qū)的火山爆發(fā)相和噴溢相與次火山相的儲集空間有較大差別,前者見有層間縫、收縮孔隙、氣孔、溶蝕孔、溶蝕縫,后者僅見有構(gòu)造作用產(chǎn)生的裂縫。火山碎屑巖中的這些層間縫可作為運(yùn)移通道或連通孔隙的喉道。多分布在玄武質(zhì)巖屑凝灰?guī)r中,由火山塵結(jié)晶轉(zhuǎn)變?yōu)檎惩恋V物后體積收縮所形成。一般孔徑很小,滲透性差。巖漿噴溢時揮發(fā)組分的逸出形成大量的氣孔。這些氣孔有的被粘土礦物、碳酸鹽礦物充填,有的仍為氣孔,有的充填碳酸鹽后又被溶蝕。氣孔直徑一般0.5～1cm,是玄武巖中較發(fā)育的一種孔隙類型。斑晶為鐵鎂礦物,由于蝕變強(qiáng)烈,有的在被碳酸鹽交代之后又經(jīng)溶蝕而形成孔隙。在玄武巖中仍可見到少許晶間縫和一些粘土礦物的晶間孔。由構(gòu)造應(yīng)力的影響所產(chǎn)生,在巖芯及顯微鏡和掃描電鏡中均可見到。大部分裂縫已被方解石充填,在掃描電鏡下可見有5～10μm的微裂縫。早期形成的裂縫被碳酸鹽交代充填后又經(jīng)溶解,重新形成裂縫并有所加寬。總之,該區(qū)火成巖儲集性能較差。相對來說,火山爆發(fā)相和噴溢相的火山碎屑巖和玄武巖儲集性能較好,特別是對儲氣可能有效;而次火山相的輝綠巖巖石致密,基本無溶蝕現(xiàn)象,可作為較好的蓋層(表1)。3火山巖周圍的古地形變化對火山巖中的泥巖夾層樣品進(jìn)行鏡質(zhì)體反射率(RO)的測定及熱解分析,以探討火山巖周圍的地溫變化。3.1ro及溫度值高表2是廟6井所測的RO及溫度值,由表可見,3100m處的RO及溫度值比深度大的RO及溫度值還高,顯然是異常。廟6井東一段火山巖出現(xiàn)的深度為2935.5～2938.5m,3100m處RO異常顯然是火山巖的烘烤所致。從表中還可看出,離火山巖越遠(yuǎn),鏡質(zhì)體反射率及溫度越低,大約到3600m處才趨于正常。3.2火山巖形成的影響圖2是廟5-1井最大熱解溫度(Tmax)與深度關(guān)系圖.從圖中可看出,2200～2500m之間的Tmax異常高,而廟5-1井館陶組火山巖出現(xiàn)的深度在2200～2300m之間,這也說明火山巖對Tmax有影響。綜上所述,火山活動除了本身帶來局部地?zé)岙惓Ｍ?熾熱巖漿對圍巖的烘烤亦使該區(qū)地溫出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。但通過多井分析證明,只是在靠近火山巖的巖層才出現(xiàn)異常,生油門限和成巖作用都受影響,避開異常段則生油門限和成巖序列不受影響。如廟4井火山巖段出現(xiàn)較深(>3700m),其生油門限仍為3000m左右。4油分析為了確定老爺廟地區(qū)火山巖體是否為油層,對該區(qū)廟24井、廟18井和廟3井等10口井的火山巖進(jìn)行了一系列含油指標(biāo)分析。4.1玄武地層瀝青含量較高將巖石樣品進(jìn)行熒光級別對比,如圖3所示,玄武巖和輝綠巖的瀝青含量均很低(<0.008mg/g)。僅廟1井中4008m處玄武巖的瀝青含量為0.15mg/g,4088m處輝綠巖瀝青含量為0.075mg/g,這是因為這兩層火成巖緊靠鄰近的砂巖油層,而玄武巖本身具一定的儲集空間,從而使一些油氣運(yùn)移至其中,使得瀝青含量較高。熒光級別鑒定發(fā)現(xiàn),瀝青含量高而可作為油氣層的均為火成巖層內(nèi)的砂泥巖夾層。4.2砂泥巖夾層及個別含油砂巖中殘留烴的對比對廟1、廟8、廟7等井的玄武巖、輝綠巖、杏仁狀玄武巖、玄武巖中的方解石脈、火山巖中的砂泥巖夾層及個別含油砂巖中的殘留烴進(jìn)行了分析和對比(表3)。從表3可看出,火山巖儲集孔隙中僅有少量的輕組分烴類,且均達(dá)不到油層級別。而火山巖夾層中的砂巖由于上下火山巖較致密,起到了一定的蓋層作用,有可能形成油氣層。5儲集性能及對火山巖形成的意義1)老爺廟地區(qū)火山巖分為火山爆發(fā)相、火山噴溢相和次火山相?；鹕奖l(fā)相有玄武質(zhì)巖屑凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r和沉火山角礫巖;火山噴溢相有玄武巖、杏仁狀玄武巖和伊丁石化橄欖玄武巖;次火山相為輝綠巖。2)火山巖儲集空間有7類,即層間縫、收縮孔隙、氣孔、斑晶溶蝕孔、晶間孔、裂縫和溶蝕縫?？偟膩碚f,孔隙小,連通性差,非均質(zhì)性強(qiáng),儲集性能差,但其中的爆發(fā)相和噴溢相的儲集性能要比次火山相稍好。3)火山巖的存在對老爺廟地區(qū)的油氣生成和成巖作用有一定的影響。在靠近火山巖部位有熱異常存在,有機(jī)質(zhì)均已達(dá)成熟門限,甚至可能有輕質(zhì)油和氣生成,一些成巖礦物的演變,如混層粘土礦物的演化亦受影響;未受火山巖熱影響的巖石仍按正常規(guī)律演化。4)根據(jù)熒光和殘余烴氣相色譜分析,認(rèn)為老爺廟地區(qū)火山巖體由于儲集性能差,均不能形成油氣層。但火山巖之間的砂礫巖夾層卻可能成為油氣層,因有機(jī)質(zhì)受烘烤影響已達(dá)成熟,而火山巖則可起蓋層作用。本文在應(yīng)鳳祥高級工程師指導(dǎo)