松辽盆地长岭断陷火山岩特征及地质模型研究
蔡峰
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蔡峰,. 松辽盆地长岭断陷火山岩特征及地质模型研究[J]. 地球科学探索,2023.12. DOI:10.12721/ccn.2023.157173.
摘要:
本文主要通过对火山岩的岩心观察、薄片分析和测井资料对火山岩的岩性、岩相进行分,通过三维地震资料以及地球物理等手段对火山岩体及喷发旋回进行划分,根据研究显示,本区主要以火山熔岩和火山碎屑岩为主;发育爆发相、溢流相为主;垂向上具有多期次喷发的序列叠置,发育Ⅲ—Ⅳ个喷发旋回,结合岩性、岩相、喷发旋回等地质概念建立了相应的地质模型,为寻找有利储集带,识别火山岩体提供了重要依据和手段。
关键词: 火山岩体;岩性岩相;喷发旋回;地质模型
DOI:10.12721/ccn.2023.157173
基金资助:

近年来火山岩勘探越来越受到重视。火山岩油气藏的系统研究相对于碎屑岩油气藏还比较缺乏,勘探开发技术有待完善。因此,探讨不同类型的火山岩油气藏特征、成藏机制、地震及测井识别、岩相分析、储层特征等对松辽盆地火山岩油气藏勘探具有极为重要的意义。

本次重点对松辽盆地南部长岭断陷深层火山岩进行重点研究及分析,从火山岩岩体识别,分析单井岩相特征,划分喷发模式及喷发旋回,科学建立火山岩地质模型,并利用岩石薄片分析和岩心观察等多种手段对火山岩相控储层进行分析,以期为松辽盆地南部长岭断陷深层火山岩勘探提供技术思路及先期指导。

1 火山岩岩石类型

伴随着断陷盆地的发育 火山岩的分布受到断裂的影响,分布范围相对较小,相变快,类型复杂,既有喷出岩也有部分侵入岩。研究火山岩岩石学岩相特征有助于探讨火山岩储层的形成与分布特征。通过对松南气田及外围21口钻井进行岩性统计发现,断陷层的火山岩主要分布在营城组和火石岭组,松南气田火山岩以酸性为主,主要发育流纹岩、流纹质晶屑浆屑凝灰熔岩、流纹质含角砾浆屑晶屑凝灰熔岩和少量沉凝灰岩,其中气孔流纹岩比例占总岩性的12%。不同组段的火山岩由于喷发机制和所处火山旋回的不同又存在差别,总体而言火石岭组以中基性岩为主,而营城组以中酸性岩为主,因此纵向上表现为中酸性火山岩分布在浅层中基性火山岩分布在深部。

2 火山岩岩相特征

2.1单井岩相特征

火山岩岩相是指火山岩形成条件及其在该条件下所形成的火山岩岩性特征的总和。根据松南地区实际,经过分析认为该区营城组火山岩相以喷溢相和爆发相为主。根据取芯资料进行岩心观察和描述,对岩相进行识别,其中北203井以凝灰岩为主,见水平层理、变形层理、碳屑、节理及冲刷面,局部可见植物茎干化石,属爆发相中—下部,镜下岩石为英安质晶屑凝灰岩,见溶蚀孔,大量裂缝;

2.2地震相分析

不同的火山岩具有不同的反射特征,本文主要通过单井火山岩岩性、岩相分析,划分火山岩相类型并建立井震之间的关系,在已建立的地层格架内,用振幅、频率和连续性三个地球物理参数以及火山岩内部反射结构和外部反射形态两方面的几何参数,进行地震相的识别,总结该区域不同火山岩相的地震反射形态。

3 喷发模式及喷发旋回

通过对火山岩岩体进行识别以及波形聚类等手段,刻画火山岩体,划分出火山岩相带展布,同时根据单井火山岩岩性分析及地震相识别划分火山岩岩相类型,火山岩喷发期次和旋回,结合井震特征,对比多井火山岩相特征,建立工区火山岩喷发相模式并对火山旋回进行研究。火山喷发模式可分为中心式喷发和裂隙式喷发两种。火山岩喷发而言往往是动态、多期、复杂的过程,单一呈爆发喷发或溢流式喷发的火山岩很少,多数是爆发式和溢流式的混合喷发方式为主 导致了爆发相与溢流相相互叠置。

喷发期次内部岩相结构特征表现为相序连续或准连续,一个喷发期次通常包含一个或一个以上相序组合。一个完整的火山岩相序组合在纵向上表现为火山通道相—爆发相喷溢相—侵出相—火山沉积相,实际情况中的相序组合可能只出现其中的两三个岩相类型。本区以裂隙式喷发为主,安山岩与凝灰岩在纵向上相互叠置。爆发相往往出现在旋回底部,以溢流相为一个期次的结束,而火山沉积相的出现则表明火山活动进入间歇期。

4 火山岩地质模型

4.1火山岩体内幕反演

钻井揭示的中基性火山岩内幕地震反射特征比较复杂,借助岩石物理分析和地震反演可以辅助认识多期次火山岩的发育情况。

由于火山岩受成岩压实作用小,不同岩性的物理特征并不明显。进一步从岩石孔隙度分析发现,阻抗和密度能够区分火山岩物性差异。结合岩心观察和测井解释,不同火山岩岩相同样存在物性差异。换言之,火山岩的成岩过程差异是造成储层物性差异的主要原因。因此,通过地震反演可以辅助解释火山岩体的内幕期次。

常规的地震反演需要借助地质解释资料构建合理的地层框架模型,然而火山岩的发育并非均匀层状介质,因此需要开展地层格架的残差分析。在火山岩体识别和顶底解释的基础上,从常规的三种地层层序特征入手,分析当前火山岩体内幕反射特征,利用地震残差分析结果,选择相对合理的模型用于构建反演约束模型。

波阻抗反演结果成功刻画了火山岩内幕期次配置关系,降低了地震资料复杂反射的多解性。对比两个相邻火山机构同样可以看出,经过构造建模测试后的反演结果能够适应不同内部特征的火山岩预测。

4.2建立地质模型

根据对本区火山岩单井岩性、岩相分析,地震相识别,以及井震结合火山喷发旋回的划分,结合地震波形特征,反演结果,建立火山岩地质模型。北213井波形上为成层状的楔形反射特征,通过反演证实成层性火山岩的分布规律,结合单井四期旋回,建立相应的地质模型。北204井在波形上为丘状反射特征,反演证特征为内部波阻抗表现杂乱,顶部为高波阻抗特征,结合单井旋回划分,建立相应的地质模型。

5 结论

(1)长岭断陷层火山岩主要发育于火石岭组和营城组,主要发育火山熔岩火山碎屑岩及火山碎屑熔岩类见少量沉火山碎屑岩及火山侵入岩类,且火石岭组以中基性岩为,主营城组以中酸性岩为主,纵向上表现为中酸性火山岩分布在浅层,中基性火山岩分布在深部。

(2)采用松辽盆地深层5相15亚相的火山岩相分类方案,针对工区钻井进行了火山岩亚相发育情况的统计,其中爆发相和溢流相是本次研究区的主要发育岩相,爆发相以丘状反射为主要形态,内部弱反射,外部有强反射弧特征,溢流相以成层型反射为主要形态,平行—亚平行强—中强反射特征。

(3)长岭断陷火山岩受火山口及深大断裂影响,喷发具有多期次,多旋回结构的特征,其中单井岩性以安山岩与凝灰岩在纵向上相互叠置为主要岩性组合,偶尔会出现火山角砾岩—安山岩的组合,爆发相往往出现在旋回底部,以溢流相为一个期次的结束,而火山沉积相的出现则表明火山活动进入间歇期。

(4)根据对本区火山岩单井岩性、岩相分析,地震相识别,以及井震结合火山喷发旋回期次的划分,反演结果,建立了火山岩地质模型—成层性楔形多期叠置以溢流相为主要形态的火山岩体,以及丘状多期叠置以爆发相位主要形态的火山岩体。结合单井内部结合火山岩亚相的旋回特征,地质模型的建立有利于识别火山岩喷发机制和喷发旋回,对不同期次的火山岩储层进行判定与识别具有重要的意义。

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作者简介:蔡峰,男,1984年5月出生,助理师,主要从事石油地质研究工作。

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