logo
专注油气领域
与独立思考者同行

凝灰质储层研究进展综述及探讨

凝灰质储层研究进展综述及探讨

火山岩储层正成为油气勘探的一个新领域。凝灰质岩作为火山碎屑岩类中一种重要的岩石类型,在三塘湖、准噶尔、海拉尔、二连等多个盆地均有凝灰质储层的发育和油气显示。加强凝灰质储层的研究,对拓展储层岩性范围和油气藏类型,扩大非常规油气勘探领域具有重要现实意义。然而,在过去工作中缺乏对这类特殊储层的系统归纳总结。本文在调研国内外凝灰质储层研究成果基础上,总结了这类储层的基本特征和形成机理,并探讨了凝灰质储层评价标准。

1 凝灰质岩储层特征

前人研究凝灰质储层特征,主要包括岩石学特征、储层物性特征、储集空间特征和储层成岩作用等。

1.1 岩石学特征

国际地科联对于火山碎屑岩分类,首先依据火山物质来源和生成方式划分为火山碎屑熔岩、正常火山碎屑岩和火山-沉积碎屑岩,然后依据粒级组分划分为集块岩、火山角砾岩和凝灰岩等(见表1)。

凝灰质储层研究进展综述及探讨

凝灰质岩是指主要由火山灰(粒径<2mm)组成的岩石,是火山碎屑岩中分布最广泛的一种岩石类型。常见的凝灰质储层包括凝灰岩、沉凝灰岩、熔结凝灰岩等,其中,又以凝灰岩储层最为常见。

1.1.1 岩石矿物特征

大量X衍射分析、薄片鉴定表明,凝灰质成分多由石英、长石组成,其质量分数达80%以上,而黏土矿物质量分数小,其质量分数一般低于20%。

1.1.2 岩石学分类

前人对凝灰质储层岩石学分类提出不同分类依据。孙善平等认为,国际地科联的分类方案(见表1)能有效反映火山碎屑岩的熔结、混合沉积等成因类型;朱筱敏等提出,火山碎屑物质按其组成及结晶状况可分为岩屑(颗粒较大)、晶屑(粒径一般不超过2~3mm)和玻屑(通常粒径在0.01~2.00mm称为火山灰,玻屑粒径在0.01~0.10mm);杨献忠提出,凝灰质岩按岩石化学成分可分为基性、中性和酸性,其中,中酸性凝灰质岩比基性凝灰质岩更易形成脱玻化孔等次生孔隙,且其石英质量分数、弹性模量值更高,从而其储集性能优于基性凝灰质岩。

笔者认为,单一分类依据仅能反映凝灰质岩某一方面的特征。为更好地评价凝灰质储层,可以对凝灰质储层岩石学分类采用复合型命名,即“岩石化学成分-火山碎屑结晶状况-成因类型”,如“酸性玻屑凝灰岩”。

1.2 储层物性特征

笔者总结了不同盆地的凝灰质储层物性特征(见表2),发现凝灰质储层普遍呈现低孔、低渗的特点。影响凝灰质储层孔隙度和渗透率的主要地质要素为岩性、后期成岩作用、构造作用等。裂缝发育对孔隙度影响不大,但对增大渗透率有重要意义。

凝灰质储层研究进展综述及探讨

1.3 储集空间类型及成因

前人对凝灰质储层的微观特征和储集空间进行了大量研究(见表2)。综合前人成果,考虑凝灰质储层的形成和演化机制,笔者将凝灰质储层的储集空间分为原生孔隙、次生孔隙和裂缝等三大类。按孔隙成因,将原生孔隙分为3种亚类,次生孔隙分为4种亚类,裂缝分为3种亚类(见表3)。其中,次生孔隙是凝灰质储层主要储集空间类型,裂缝发育可以有效提高局部储层渗流性能。

凝灰质储层研究进展综述及探讨

1.4 储层成岩作用

火山碎屑岩的成岩作用在熔浆从喷出地表起已开始,可分为表生阶段和埋藏阶段等2个成岩阶段。凝灰质岩成岩作用主要有熔结作用、压实作用、胶结作用、溶蚀作用和脱玻化作用。

1.4.1 熔结作用

熔结作用是在地表或浅埋藏条件下完成,以熔结火山碎屑岩最为发育。常见2种熔结方式:一种是热灰熔结,即刚从火山内部喷出的火山灰在飘落时仍具有较高温度,遇到周围已冷却的火山碎屑颗粒而冷凝收缩,并与其一同固结;另一种是浆屑熔结,主要是塑性的、较大块的岩浆碎屑,在飘落后跟周围已冷却的火山碎屑发生粘连,部分浆屑甚至可以包裹晶屑,之后一起冷却固结。熔结作用产生的气孔和冷凝收缩缝可作为火山碎屑岩的储集空间。

1.4.2 压实作用

凝灰质岩在沉积早期抗压强度较弱。在压实作用下,火山灰颗粒会进一步紧密堆积、定向排列,所保留的原始孔隙会进一步减少。压实作用伴随着凝灰质岩成岩作用的始终。

1.4.3 胶结作用

凝灰质岩普遍发生胶结作用,包含硅质、碳酸盐、长石、自生黏土、沸石等胶结类型。一方面,早期胶结作用对凝灰质储层具有支撑保护作用,同时也为后期潜在的溶蚀作用提供物质基础;另一方面,胶结产物占据了部分原生孔隙空间,使凝灰质储层更加致密。整体而言,胶结作用对凝灰质储层弊大于利。

1.4.4 溶蚀作用

溶蚀作用与储层岩性有关,同时也受流体性质、温度和压力等条件的影响。凝灰质岩中的玻屑和晶屑及早期胶结作用产生的碳酸盐,在酸性流体作用下会发生不同程度的溶解,促进储层孔隙度的增大,产生的次生孔隙可作为凝灰质岩储层的重要储集空间。

1.4.5 脱玻化作用

火山玻璃是一种极不稳定组分,总是趋向晶体方向转化,即脱玻化作用。火山玻璃发生脱玻化作用形成石英、长石等新矿物时体积缩小,从而形成微孔隙,是一种增孔作用。凝灰质岩中火山碎屑物质质量分数较高,玻璃质的脱玻化作用是凝灰质储层最重要的成岩作用。赵海玲等对玻璃质脱玻化后产生的脱玻化孔进行理论计算,认为凝灰岩中脱玻化孔占总孔隙度的70%,在熔结凝灰岩中约有30%孔隙是脱玻化孔。

综合前人研究成果,笔者认为:压实作用、胶结作用是凝灰质储层主要的破坏性成岩作用,可使储层孔隙度减小,形成致密储层;脱玻化作用、熔结作用、溶蚀作用是凝灰质储层的主要建设性成岩作用,可使其孔隙度增加(见表4)。

凝灰质储层研究进展综述及探讨

2 凝灰质储层的形成机理

凝灰物质进入湖盆沉积成岩,可通过火山灰直接从空中降落到湖盆——“空降型”,也可通过流水搬运、经再沉积作用进入湖盆——“混合沉积型”。火山灰经固结压实和水化学沉淀胶结等可以形成凝灰质岩,其火山碎屑物的质量大于正常沉积物,岩石粒度较细。

距离火山喷发中心的远近控制了凝灰质岩的岩相分布,而不同的凝灰质岩岩相带由于岩石类型及矿物组合的差异,其储集性能有较大差别。李思辰等指出,马朗凹陷哈尔加乌组距离火山口由近到远依次发育喷溢相火山岩、火山角砾岩、岩屑玻屑凝灰岩、晶屑玻屑凝灰岩、玻屑凝灰岩和碳质泥岩,凝灰质储层物性及含油性逐渐变好(见图1);陈永波等指出,准噶尔盆地西北缘夏72井区钻遇的风城组熔结凝灰岩,呈现距火山口距离变大依次发育充填气孔、半充填气孔、气孔的特征,且依次获得失利、低产油流、高产工业油流的勘探成果。

凝灰质储层研究进展综述及探讨

综合前人研究成果,笔者认为,火山喷发中心控制了凝灰质岩岩相分布,从而决定了凝灰质储层的物性、储集空间类型、含油性等特征。

3 凝灰质岩储层评价标准探讨

笔者将凝灰质储层的评价标准概括为四大方面,即岩石学特征、物性特征、储集空间类型、成岩作用。

岩石学特征包含岩石化学成分、火山碎屑结晶状况、成因类型等3个方面。就岩石化学成分而言,中酸性优于基性;火山碎屑结晶状况而言,玻屑、晶屑优于岩屑;就成因类型而言,凝灰岩最优,熔结凝灰岩、沉凝灰岩等次之。对于物性特征,主要考虑孔隙度、渗透率等物性参数;对于储集空间,评价指标包括次生孔隙(脱玻化孔等)、原生孔隙(气孔等)、裂缝等发育程度;对于成岩作用,建设性成岩作用(脱玻化作用、熔结作用、溶蚀作用)、破坏性成岩作用(压实作用、胶结作用)发育程度是主要评价要素。

4 结论

1)对凝灰质储层岩石学分类,建议采用“岩石化学成分-火山碎屑结晶状况-成因类型”的复合型命名方式。将凝灰质储层的储集空间分为原生孔隙、次生孔隙和裂缝等三大类,其中,次生孔隙是凝灰质储层主要储集空间类型,裂缝发育能有效提高局部储层渗流性能。

2)总结了凝灰质岩主要成岩作用的特征,指出压实作用、胶结作用是破坏性成岩作用,脱玻化作用、熔结作用和溶蚀作用是建设性成岩作用。火山喷发中心控制了凝灰质岩岩相分布,从而决定凝灰质储层的物性、储集空间类型、含油性等特征。结合凝灰质岩的岩石学特征、物性特征、储集空间、成岩作用等特征,对凝灰质储层评价标准进行探讨。

版权声明|来源:《断块油气田》;作者:张成林等;版权归原作者所有。

(本文系本网编辑转载,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如涉及作品内容、版权和其它问题,请在30日内与本网联系,我们将在第一时间删除内容。)

未经允许,不得转载本站任何文章:

白矾
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(华东),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。

评论 抢沙发