贝尔凹陷火山岩相类型及石油地质意义

贝尔凹陷火山岩相类型及石油地质意义

*

林承焰1

,丁圣1

,李坚2

,任丽华

1

(1.中国石油大学地球资源与信息学院,山东东营257061; 2.中国石化胜利油田地质科学研究院,山东东营257015)

摘 要:在区域构造背景和火山活动分析的基础上,通过大量的岩芯观察和薄片鉴定,综合利用测井、地震和重磁等资料,研究认为海拉尔盆地贝尔凹陷布达特群的岩相类型及分布规律与火山作用密切相关,其岩石类型以火山熔岩和火山碎屑岩为主,岩相的分布受中心式火山喷发的控制,火山熔岩、火山碎屑岩和碎屑岩围绕火山口呈环带状分布,将其岩相划分为3种亚相和6种微相,建立了贝尔凹陷布达特群岩相分布模式,并结合该区勘探开发的现状,探讨了不同岩相对油气储层发育程度的影响,发现火山沉积相带是有利的储层发育带。对预测盆地内其他次级断陷的有利潜山储层分布区,开拓勘探新领域具有重要意义。

关键词:火山作用;岩相类型;布达特群;贝尔凹陷;海拉尔盆地

中图分类号:TE132 文献标识码:A DO I :10.3863/.j i ss n .1674-5086.2010.03.036

1 区域地质概况

海拉尔盆地是发育在蒙古 大兴安岭褶皱基底之上的中生代沉积盆地,处于华北板块和西伯利亚板

块之间的额尔古纳中间地块及其增生带上[1]

,与南部的塔木察格盆地同属一个盆地,东与松辽盆地相邻,东南部与二连盆地遥相呼应。这种侏罗纪 早白垩世断陷盆地在中国东北部、蒙古和俄罗斯外贝加尔地区总数近200个,大多为半地堑,呈北东向和北北东或北东东向短线状展布,在区域构造演化上具有相似性。受蒙古 鄂霍茨克海的闭合,华北 蒙古陆块与西伯利亚板块对接的共同作用,侏罗纪 早白垩世岩浆活动异常激烈

[2]

,造就了盆地内部正常陆源碎屑与

火山喷发物质共存的复杂格局。贝尔凹陷位于海拉

尔盆地贝尔湖拗陷南部,面积3010km 2

,是盆地内最大的二级构造单元

[3]

,由西向东依次为贝西斜坡带和

贝西、贝中、贝东3个洼槽,3个洼槽间夹持霍多莫尔、苏德尔特构造带和贝东断隆带,总体呈具东西分带、

洼隆相间的构造特点(图1)[4]

。贝尔凹陷布达特群勘探程度相对较低,取芯资料少;岩石中岩屑含量高、碎裂蚀变严重、岩性识别难;岩性岩相变化快、完整相序出露少、划相难,受控于火山活动的岩相类型及分

布规律是拓展本区勘探的关键。

图1 海拉尔盆地贝尔凹陷构造位置图

Fig .1 Tectonic loca tion m ap of Beier Sag ,H ailar Bas i n

2 贝尔凹陷布达特群岩石类型及特征

贝尔凹陷布达特群岩石类型复杂多样,但主要为火山熔岩和火山碎屑岩,目前这两类岩类划分标准众多,火山熔岩多采用国际地科联推荐的火成岩分类方案 TA S 图为标准

[5-9]

,火山碎屑岩多采

用孙善平分类方案即按凝灰质含量及成岩方式来划分。鉴于布达特群勘探时间较短、深层化学分析资料欠缺、受构造和岩浆作用影响岩石碎裂蚀变严重

第32卷 第3期 西南石油大学学报(自然科学版) V o.l 32 N o .3 2010年 6月 Journal o f Sout hwest Pe tro leu m U n i versity(Sc i ence &T echno l ogy Ed iti on)

Jun . 2010

*收稿日期:2009-10-14

作者简介:林承焰(1963-),男(汉族),福建福清人,教授,博士生导师,主要从事油气藏开发地质学和沉积学等领域的教学与科研工作。

表1 贝尔凹陷布达特群岩性特征描述表

Tab l e1 L itho l og i c character des cri pti on of Budate G roup i n Bei er Sag

类别亚类岩性岩性特征描述储集空间特征

火山熔岩中性火

山岩

气孔杏仁

构造安山岩

灰绿色、绿灰色,主要矿物成分为角闪石和长石,显微镜下观察

具有玻晶交织结构,斜长石斑晶多具环带结构。

气孔发育但多被充填,裂缝不发育,岩

石后期碳酸盐化可改善储层。

基性火

山岩

气孔杏仁

构造玄武岩

暗褐色、紫红色,主要矿物成分为辉石和斜长石,气孔多呈椭圆

形,后期多被蛋白石、绿泥石、方解石多期充填。

气孔发育但多被充填,发育大量网状

缝,充填较少。

致密

玄武岩

暗褐色、砖红色,出现在熔岩流剖面的中部,基质具粗玄结构。

岩石致密,发育少量的高角度缝且充填

严重。

沉积岩

陆源

碎屑岩

复成

分砾岩

砾石为次棱角状、分选磨圆较差,为近距离搬运的沉积物。粒间孔较发育。

长石岩

屑砂岩

成分成熟度低,岩屑和长石含量高,岩屑和杂基中凝灰质含量普

遍较高,长石多为斜长石,正交光下可见聚片双晶。

粒间孔和溶蚀孔相对发育,裂缝也较

发育。

火山

碎屑岩

隐晶质

凝灰岩

凝灰质含量大于90%,灰黑色、较致密,微观观察多为隐晶质,

可见细小的玻屑,大的晶屑少见。

致密,仅发育微孔和细小均匀的微缝。

岩屑熔结

凝灰岩

浅灰色,有的夹灰黑色条带,密度较大。微观观察塑性岩屑被

熔结成条带状、撕裂状定向排列,一般在离火山口较近或中距

离火山口区域发育。

储层发育较差。

凝灰质

砂岩

凝灰质含量低于50%,灰黑色,具有碎屑结构。

储层条件好,发育粒间孔和溶蚀孔,后期

碳酸盐化又改善储层,裂缝也较发育。

3 贝尔凹陷布达特群岩相类型及分布

模式

通过岩芯、薄片的观测和准确标识,在岩性和岩石组构等基本地质属性研究的基础上,按照岩性-组构-成因-岩相与储层的相关性!的综合分类原则,在划分受火山作用控制的岩相类型基础上建立了贝尔凹陷岩相组合及分布模式。

3.1 岩相的划分与展布特征

研究表明,贝尔凹陷油气发现区储集空间主要为构造裂缝,并与溶蚀孔洞和与裂缝有关的孔洞共同构成孔洞-裂缝储渗系统,具体分布特征受控于火山作用和岩性、岩相的分布[10]。划分过程主要考虑如下4点:

(1)岩相划分应具有储层意义。

(2)各岩相在火山喷发岩组合的物理模型中具有独特位置。

(3)各岩相具有明确和独有的岩性、结构和构造标志。

(4)岩相可识别性强。

根据以上岩性-组构-成因-岩相与储层的相关性!的综合分类原则,贝尔凹陷布达特群可划分为3种亚相和6种微相:

(1)火山溢流相:主要分布在火山口中、近距离处,沿斜坡呈流动带状、面式分布。火山溢流相剩余重力和磁性最强,具有电阻率值较高、视中子孔隙度和岩性密度中等偏高、放射性和声波时差较低的测井响应特征。区域剩余重力资料揭示贝西斜坡是异常高值,振幅、能量等地震属性也是异常高值(图2),地震反射特征表现为顶界面反射明显,内部为强振幅、低频、断续反射,具有平行结构兼空白反射,向两侧突然中止或减弱[11-13]。溢流相以火山熔岩为主,主要发育原生气孔,但后期多被充填,少量的未充填或溶蚀的气孔也因没有裂缝沟通成为死孔隙!,导致该亚相储层欠发育。该岩相主要分布在

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第3期 林承焰,等: 贝尔凹陷火山岩相类型及石油地质意义

研究区的贝西斜坡和贝中断隆带的德4、德6井区,包括致密玄武岩和气孔杏仁玄武岩两种微相类型。钻井揭示贝西斜坡的贝D3井、贝5井和贝302井发

育厚层的致密玄武岩和气孔杏仁构造的玄武岩,其

厚度在贝西斜坡贝D3井最大,可达80m,在德4井区可达60m

。

图2 贝尔凹陷T 5地震属性平面分布图

F ig .2 Seis m ic a ttri bution distri buti on o f T 5

G roup i n Beier Sag

(2)火山爆发相:火山爆发相在重磁异常上表现为低异常弱磁性,在地震属性上表现为弱振幅,受

所含火山物质成分、含量的影响,各微相的测井响应特征和地震反射特征差异较大。火山爆发相主要发育凝灰岩,凝灰岩由塑性较强的火山灰构成,在相同的构造应力下不容易产生裂缝,仅发育微孔隙,储层条件相对较差。平面上,多分布在距火山口较远的位置,越靠近火山口,火山碎屑颗粒越粗,且岩屑比例增大;纵向上,与溢流相火山熔岩交替出现。在贝尔凹陷,该岩相只发育凝灰岩和火山角砾岩两种微相,其中火山角砾岩仅在距离火山口较近的贝西斜坡零星分布,而霍多莫尔构造带广泛发育凝灰岩。(3)火山沉积相:是火山岩和沉积岩的过渡岩相,在火山作用平静期更为发育,其岩石是火山喷发和正常沉积作用相互掺和的产物。火山碎屑物质可以在火山斜坡和火山盆地中堆积,也可降落在蓄水盆地中与正常沉积物质组成火山碎屑沉积岩。该岩相具有低电阻率、放射性随泥质含量的增多而增高

的电性特征,地震反射具有强振幅、同相轴连续的特征。该亚相主要发育沉凝灰岩、凝灰质砂岩和正常

沉积岩3种微相[14-17]

。其形成机理为:火山碎屑物质较少或因沉积区距火山口较远时,正常陆源沉积物占的比例增大,从而形成沉火山碎屑岩,直至正常沉积岩。火山沉积相带是有利的储层发育带,凝灰质砂岩、砂质凝灰岩中裂缝较发育,且随着泥质、凝灰质含量的降低,钙质含量的增加,裂缝发育程度增强,通过统计不同岩性的裂缝线密度,发现碳酸盐化的凝灰质砂岩裂缝最为发育。该岩相主要分布在苏德尔特构造带和贝中次凹。

岩相的分布受其与火山口距离的控制,贝西斜坡和贝中断隆带的德4、德6井区属于中近距离火山口,发育火山溢流相,其他地区离火山口较远,火山爆发相和火山沉积相围绕着火山溢流相呈环带状分布。具体来看,自贝西斜坡向南东方向的霍多莫尔构造带、苏德尔特构造带和贝中次凹,岩相为火山溢流相∀火山爆发相∀火山沉积相过渡,岩石类型

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西南石油大学学报(自然科学版) 2010年

为玄武岩∀凝灰岩∀凝灰质砂岩∀岩屑长石砂岩依次变化。在贝中断隆带德4和德6井区附近,岩相类型及展布具有类似的规律(图3)

。

图3 贝尔凹陷布达特群岩相分布平面图

Fig .3 L it hofacies di s tri buti on o f Buda te G roup i n Bei er Sag

3.2 岩相组合分布模式

贝尔凹陷紧邻嵯岗隆起,位于德尔布干断裂带附近,具有在同一空间内多火山口、多期火山活动的背景。根据火山作用机理,在火山口附近易发育具有柱状节理的火山熔岩,研究认为贝尔凹陷在贝D3井区和德4井区附近存在2个火山口,其中德4井区的火山口规模较小,贝尔凹陷布达特群的岩相分布主要受贝西斜坡带贝D3井附近火山口中心式喷发的影响,各种岩相围绕火山口呈环带状分布。综合考虑火山口位置、岩相组合、各构造带古地形等特征,建立了贝尔凹陷布达特群岩相组合分布模式(图4),该模式可清晰反映贝尔凹陷各构造带岩性的垂向序列和平面渐变规律。随着与火山口距离的增大,垂向上,岩性序列由贝西斜坡的厚层玄武岩、

基本不含沉积岩夹层∀霍多莫尔构造带厚层凝灰

岩,沉积岩夹层少且薄∀苏德尔特和贝中次凹呈不等厚互层的凝灰质砂岩和砂泥岩;平面上,玄武岩、凝灰岩、凝灰质砂岩和砂岩围绕火山口呈环带状分布。

图4 贝尔凹陷布达特群岩相组合分布模式图

F i g .4 Them ode o f the lit hofacies combina tion distributi on of

Buda te G roup i n Beier Sag

4 石油地质意义

海拉尔盆地具有丰富的油气地质资源,通过对其勘探历程和现状的研究,认为它是 接替松辽!的最有前景的盆地[18]

,是大庆油田重要的中长期油气

藏勘探区

[19]

。近年来,随着能源需求的激增,古潜

山油藏的勘探与开发具有特殊的意义。2001年海拉尔盆地贝尔凹陷苏德尔特潜山带贝10井布达特

群压后获39t/d 工业油流,苏德尔特潜山油藏的发现揭开了潜山勘探的序幕,相继部署的贝12、贝14、

贝15、贝30等井也获工业油流。实施勘探开发一体化后,于德112 227井获自然产能204m 3

/d 的高产工业油流,相继钻探的多口井于基岩发现溶孔、溶洞和裂缝含油储层,获得了较高的工业产能,目前已

提交控制储量6140#104t [20]

。从目前已发现的古潜山类型来看,国内外主要发现的是碳酸盐岩、火山岩或变质岩古潜山,而对于苏德尔特潜山油藏的火山碎屑岩和碎屑岩潜山较少见,研究程度较低。目前,除贝尔凹陷苏德尔特构造带和贝中次凹潜山油藏勘探程度较高外,其他构造带和盆地内其他凹陷的潜山基础研究甚为薄弱,岩性、岩相及其对储层的影响等方面的研究尚为空白,立足于岩性、岩相和储层的相关性,通过确定岩石类型、岩相特征及分布、各相带储层的储集空间及发育情况,建立岩相组合分布模式并通过对不同岩相带物性和含油性的统计,发现火山沉积相带是有利的储层发育带,这对预

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第3期 林承焰,等: 贝尔凹陷火山岩相类型及石油地质意义

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(编辑助理:李凝)

184西南石油大学学报(自然科学版) 2010年19Journa l of South w est P etro l eu m U niversit y(Science&T echnology Ed i tion) N o.3

IGNEOUS LITHOFAC IES TYPE AND ITS SI GN IF I CANCES OF PETROLEU M GEOLOGY I N BEIER S AG

LI N Cheng yan1,D I N G Sheng1,LI Jian2,REN L i hua1(1.C ollege o f Geo Resources and Infor m ation,Ch i n a U ni versity of Petroleum,Dongying Shandong,257061China;2.Geology I nstitute,Sheng liO ilfield,SI N OPEC,Dongy ing Shandong257015,Chi n a)JOURNAL OF SOUTHWEST PETROLEU M UNIVERSI TY(SCI ENCE&TEC HNOLOGY EDI TI ON),VOL.32,NO.3,180-184,2010(I SSN1674 5086,i n Chinese)

Abst ract:Based on t h e research on tectonic evo l u ti o n and vo lcan is m,according to the core,th i n slice,w ell logg i n g, seis m i c survey,gravity and m agnetic data,stud ies on the i g neous related lithology and distribution o f Budate group are carried ou.t The results sho w that the lithofacies and distribution are c l o sely related to the vo lcanis m,the vo lcan ic rocks,pyroclastic r ocks and clastic r ocks are d istr i b uted i n g irdle pattern contro lled by the er upti o n of centra l type.Then the r ocks o f Budate group can be classified i n to three sub lithofacies and six m icro lithofacies.F i n ally, t h e igneous related litho facies and d istri b uti o n m ode o f Budate group is established.I n add ition,the do m ina ti o n o f i g neous related litho facies on the types o f reservo ir space and degree of fracture gro w t h are also stud ied.The d iscov ery o f vo lcanic sed i m entary zones bei n g advantageous reservo ir zone is si g n ificant to predict d istri b uti o n and ne w ex ploration rea l m s of other secondary fau lted buried h ill advan tageous reser vo ir.

K ey w ords:vo lcan ic even;t litho facies type;Budate group;Beier Sag;H a ilar Basi n