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1、火山岩油气藏研究现状综述【摘要】随着能源供求关系的日益紧张与石油工程技术提高，火山岩油气藏研究的深入已成为了势在必行的趋势，各方面的勘探开发研究水平也在不断提高。本文对火山岩油气藏的勘探历史沿革、储层机制、成藏机理、类型研究及勘探技术现状都予以了较为全面的归纳，并在最后对于各方面的研究现状及发展趋势予以了汇总，对于火山岩油气藏研究的系统化有着一定的现实意义。【关键词】火山岩油气藏 储层机制 成藏机理 勘探技术引言随着能源需求的不断攀升与石油工程技术的提高，火山岩油气藏研究受重视程度不断提高，正已日益成为全球油气资源勘探开发的重要新领域。近年来, 火山岩油气藏已在世界20多个国家300多个盆地或
2、区块中发现。如日本新泻盆地吉井- 东帕崎气藏、印度尼西亚Jaw a盆地Jatibarang油气藏、阿根廷帕姆帕- 帕拉乌卡油气藏、墨西哥富贝罗油气藏等典型的大型火山岩油气藏 。二十世纪60- 80 年代, 我国在大规模油气勘探、开发中, 先后在克拉玛依、四川、渤海湾、辽河和松辽等盆地中, 发现了一批火山岩油气藏，尽管取得了巨大的成就，然而由于火山岩油气藏具有分布广但规模较小、初始产量高但递减快、储集类型和成藏条件复杂等特点, 且目前对该类油气藏的系统研究方法相对缺乏, 勘探开发技术尚不够完善，火山岩油气勘探储量仅占全球油气储量的1%，勘探潜力巨大。本文参阅了大量国内外火山岩油气藏研究的文献资料
3、, 系统总结了火山岩储层、火山岩成藏条件及油气藏类型等研究现状, 旨在推动我国火山岩油气勘探与更深化研究。1.国内外火山岩油气藏勘探历史沿革 自1887 年在美国加利福尼亚州的圣华金盆地首次发现火山岩油气藏以来, 目前在世界范围内已发现300 余个与火山岩有关的油气藏或油气显示, 其中有探明储量的火山岩油气藏共169 个 。国外火山岩油气勘探研究和认识大致可概括为3 个阶段: 早期阶段( 20 世纪50 年代前) : 大多数火山岩油气藏都是在勘探浅层其他油藏时偶然发现的, 认为其不会有任何经济价值, 因此未进行评价研究和关注。例如, 早在1939 年美国就发现了一个重要的变质岩油气田( 埃尔西
4、刚多油田) , 单井日产高达7154m3,但仍有人持否定态度。 第二阶段( 20 世纪50 年代初至60 年代末) : 认识到火山岩中聚集油气并非偶然现象, 开始给予一定重视, 并在局部地区有目的地进行了针对性勘探。1953年, 委内瑞拉发现了拉帕斯油田, 其单井最高产量达到1 828 m3 / d, 这是世界上第一个有目的地勘探并获得成功的火山岩油田, 这一发现标志着对火山岩油藏的认识上升到一个新的水平。 第三阶段( 20 世纪70 年代以来) : 世界范围内广泛开展了火山岩油气藏勘探。在美国、墨西哥、古巴、委内瑞拉、阿根廷、前苏联、日本、印度尼西亚、越南等国家发现了多个火山岩油气藏( 田)
5、 ,其中较为著名的是美国亚利桑那州的比聂郝比肯亚火山岩油气藏、格鲁吉亚的萨姆戈里帕塔尔祖里凝灰岩油藏、阿塞拜疆的穆拉德哈雷安山岩及玄武岩油藏等。总的说来, 已认识到这类油藏的储层结构与开发特点不同于砂砾岩及碳酸盐岩油气藏, 所以在编制开发方案等方面也有很大的差别。 国内火山岩油气藏勘探研究较晚，但也取得了不俗的成绩。从二十世纪五十年代开始也可划分为三个阶段: 偶然发现阶段( 1957- 1990 年) : 主要集中在准噶尔盆地西北缘和渤海湾盆地辽河、济阳等坳陷。 局部勘探阶段( 1990- 2002年) : 随着
6、地质认识的不断的不断提高和勘探技术的不断进步, 开始在渤海湾和准噶尔等盆地个别地区开展针对性勘探。 全面勘探阶段( 2002 年后) : 在渤海湾、松辽、准噶尔等盆地全面开展了火山岩油气藏的勘探部署, 取得了重大进展和突破。截至2006 年底, 中国石油天然气股份已提交火山岩探明石油储量47821. 3104 t , 溶解气地质储量229.4108 m3 ; 火山岩油气藏探明天然气地质储量1 249. 2108 m3。全国火山岩探明油气当量约为73000104 t。2.火山岩油气藏储层研究火山岩能否作为储层并形成油气藏, 主要取决于火山岩的岩性、岩相、储集空间、物性等几项指
7、标。火山岩储集层研究内容包括火山岩的储层物性、储集空间类型成因及其演化特征、火山岩储层的主控因素分析等。2.1储集空间类型及成因前人对火山岩储层的储集空间分类方案多样,归纳起来有以下4种: 原生孔隙、次生孔隙、裂缝3大类 ;原生储集空间、次生储集空间2大类 20 25;宏观缝洞系统、基块孔缝系统2大类;孔隙、洞穴、裂缝3大类。 综合前人研究成果, 本人将火山岩的储集空间分为原生储集空间和次生储集空间, 进一步分为原生孔隙、原生裂缝、次生孔隙、次生裂缝4大类13小类(表1)。 表1 火山岩储集空间类型及成因成因类型储集空间类型形成机理分
8、布特征原生储集空间原生孔隙气孔挥发性逃逸岩层顶底、圆形或椭圆形杏仁孔矿物充填后的残余孔隙岩体的顶部、不规则状粒（砾）间孔碎屑颗粒间经成岩压实后残余孔隙火山碎屑岩多见晶间孔或晶内孔矿物结晶作用岩层中部、孔隙较小原生裂缝收缩裂缝冷凝收缩作用岩体边缘，呈高一低角度炸裂缝自碎或隐蔽爆破岩体中下部呈高角度次生储集空间次生孔隙砾间溶孔淋滤溶解作用角砾岩间、呈不规则状晶间溶孔溶解作用和矿物转变作用斑晶间晶内溶孔溶解作用和矿物转变作用自生矿物晶内脱玻化孔玻璃质经脱玻化后形成绿泥石、沸石矿物内次生裂缝构造裂缝构造应力作用近断层处，呈低角度溶蚀裂缝溶解作用分布广泛，形态不规则风化裂缝风化作用岩层表面2.2储集空间
9、的演化特征研究表明火山岩储集空间的形成与演化具有阶段性, 划分方案如下:( 1) 原生储集孔隙形成阶段、浅埋阶段或风化剥蚀淋滤阶段、后期构造断裂阶段、酸性流体改造阶段、油气进入储层阶段。( 2) 原生沉积阶段、表生沉积阶段、埋藏和成岩阶段、构造作用阶段、深层溶蚀作用阶段 。( 3) 原生储集空间形成阶段、风化淋滤阶段、浅埋藏及构造裂隙发育阶段、深埋藏阶段。 由于各个研究区的火山岩构造演化史的不同,其储集空间的形成和演化也不尽相同, 所以划分方案的差异是在所难免的, 综合前人成果笔者将其划分如下:( 1) 原生储集空间形成阶段。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。( 2) 风
10、化淋滤阶段。由于表生成岩作用和大气淡水的淋滤、溶蚀, 产生大量溶蚀孔、洞、缝, 增加了溶解作用的进行。( 3) 浅埋成岩阶段。火山岩体浅埋于地下, 受到埋藏作用和成岩作用的改造, 产生方解石、白云石等矿物充填破坏孔隙。( 4) 构造断裂阶段。构造应力的作用使火山岩体发育了较大规模的断裂作用, 由此产生与大规模断层相伴生的大量构造裂缝, 大大提高了岩体的渗透性。( 5) 深埋溶蚀阶段。地层进入晚成岩阶段, 在酸性流体作用下, 火山岩中的部分物质发生溶解,形成一些深部溶蚀孔、洞、缝, 同时一些化学物质也可能发生沉淀充填作用。（6）油气成藏阶段。随着油气成熟, 在断层或不整合面等输导层的作用下, 油
11、气运移到火山岩储层中去, 从而进入油气成藏阶段。2.3火山岩油气藏储层的主控因素研究 研究表明, 火山岩储集空间的形成、发展主要受内外两种因素的控制, 外因主要包括构造作用、成岩作用等，内因主要为火山作用(岩性岩相、喷发环境) 。2.3.1构造运动 火山岩体大都分布在区域性断裂活动带、基底隆起及构造活动带上。在储层形成时间上大都与地质时代中的强烈构造活动期有关。这也鲜明的反应了火山岩油气藏的分布深刻的受所处的构造环境的影响。 构造作用对储层的控制作用主要表现在以下3点: 1。构造运动引发多期次、多火山口火山喷发,使火山岩大面积分布, 成为形成火山岩储层的基础。⣵
12、77;2.构造运动使得火山岩岩体处于地表或近地表环境, 经历各种风化淋滤作用, 使岩石中原生孔缝进一步溶蚀扩大, 孔缝间的连通性进一步提高, 从而形成优质储层。3.构造运动使得非常致密的火山岩形成大量裂缝, 这些裂缝不但使孤立的原生气孔得以连通, 而且还增大了火山岩的储集空间, 同时也是地下水和有机酸的重要通道, 对溶解作用的发生起了重要作用, 是形成次生溶蚀孔隙, 改善储层储渗能力的关键。2.3.2成岩作用 成岩作用研究是火山岩储层研究的一个重要内容。从概念上说, 火山岩的成岩作用是指岩浆上升喷出地表或侵入地下直至冷凝固结成岩这一过程。火山岩成岩作用与沉积岩一样复杂多样,
13、 其成岩作用类型主要有压实作用、充填作用、溶解作用、交代作用等, 它们对储集层形成的作用不尽相同。充填作用降低储集层的孔渗性, 不利于火山岩储集层的发育;压实作用不利于储集层的形成、保存及发展, 特别是对于火山碎屑岩影响显著。较常见的成岩蚀变包括绿泥石化、方解石交代、沸石化等, 其对火山岩储集层形成既有消极影响, 也有积极作用, 火山岩中的气孔往往不直接成为储集空间, 而是先被绿泥石、沸石、方解石等充填, 尔后被地下水溶蚀, 再由裂缝连通才能成为储集层。2.3.3岩性岩相 不同岩性、岩相条件从根本上决定了储集空间的发育程度与规模。火山岩的岩性决定了原生孔隙的类型, 岩性是影响火山岩储集性能的直
14、接因素, 从基性、中性熔岩到酸性熔岩, 岩石的粘度、脆性逐渐升高 。流纹岩、安山岩的孔缝相对较多, 以气孔为主, 火山角砾岩以砾内砾间孔为主,而凝灰岩以微裂缝为主。 火山岩相是影响储集层的重要因素, 不同岩相、亚相具有不同的孔隙类型, 同岩相的不同亚相储集层物性可能差别很大, 因为各相中各种亚相之间岩石结构和构造存在较大差别; 岩石结构和构造控制着原生和次生孔、缝的组合和分布, 火山岩储集层物性和储集空间类型、特征和变化主要受到火山岩亚相控制。火山通道相储集空间主要为孤立的气孔及火山碎屑间孔。火山爆发相以火山碎屑岩的产出为特征, 爆发时的冲力将顶板及围岩破碎形成大量的裂缝、裂纹, 同时形成火山
15、角砾岩, 火山角砾间孔及气孔发育; 另外, 由于火山爆发相一般都处于古侵蚀高地, 容易遭受风化淋滤作用, 因此溶蚀孔( 洞)和溶蚀裂缝发育, 能够形成有利储集区域，该相带也是较为有利的储集相带。火山喷溢相形成于火山喷发的各个时期, 熔岩原生气孔发育, 次生孔隙主要表现为长石的溶蚀和玻璃质经过脱玻化形成长石、石英等矿物后, 发生体积缩小产生的孔隙。侵出相中心带亚相储集空间主要为裂缝、溶孔、晶间孔等微孔隙, 储集物性较好, 是有利的储集相带 。火山岩相分类既要遵循一般分类原则, 又应考虑其实用性, 笔者总结归纳了邱家骧、王璞珺等人的划分方案, 提出火山岩相5 相、15 种亚相的划分方案( 见表2) 。表2 中国含油气盆地火山岩相划分相亚相形成深度岩石类型形成方式产出状态火山通道相火山口火山颈地表 岩浆层或火山源区熔岩、火山碎屑熔岩及火山碎屑岩火山机构被剥蚀, 出露火山通道中的充填物平面上呈长圆形、圆形、多边形岩颈潜火山岩地表下约3 km熔岩, 角砾熔岩,角砾岩同期或晚期的侵入作用岩床、岩墙、岩株、岩枝以及隐爆角砾岩体隐爆角砾岩隐爆角砾岩富含挥发分岩浆入侵破碎岩石带产生地下爆发作用筒状、层状、脉状、枝叉状、裂缝充填状爆发相空落地表块状火山碎屑岩火山喷发产物
