APP下载

珠江口盆地惠州26-6潜山中生代中基性火山岩储层成因

2021-12-22陈安清蔡俊杰何陵沅侯明才曹海洋黄志发

关键词:角闪石基性潜山

冷 杰, 刘 杰, 陈安清, 蔡俊杰, 何陵沅, 侯明才, 曹海洋, 黄志发, 钟 灵

(1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学),成都 610059; 2.中海石油(中国)有限公司 深圳分公司,广东 深圳 518054)

“潜山”一词的原意为由盆地基底岩层组成的、被上覆较新的沉积层覆盖的古地貌山[1]。潜山油气勘探由来已久,如乍得的邦戈尔盆地花岗岩潜山[2-3]、越南的巽他盆地白虎油田潜山[4]、苏丹的Muglad盆地基岩潜山[5],以及中国的玉门油田鸭儿峡潜山[6]、辽河油田兴隆台潜山[7]、华北油田任丘古隆起潜山[8]。特别是2017年发现渤中19-6潜山大气田后[9-10],中国海域盆地的基底潜山已成为勘探热点。众多勘探实践和研究表明,潜山储层发育影响因素多样,导致储层内幕发育特征的差异较大,主要表现为储层厚度、孔洞分布极不均匀,具有极强的非均质性[3, 11-13]。特别是岩性致密的变质岩和岩浆岩潜山,储层形成的机制和控制因素是研究的难点。目前国内外潜山储层基本以花岗岩、碳酸盐及变质岩为主,普遍认为长英质含量更高的中酸性岩层在储层发育上更有优势,对中基性火山岩储层成因研究较少[2-13],更多研究集中在中基性火山岩岩相学对储层的控制作用。

珠江口盆地惠州凹陷是珠江口盆地已经证实的富烃凹陷[14-15]。深层潜山是当前的勘探新领域,惠州26-6潜山油气的发现昭示着良好的勘探前景。当前,关于该潜山的研究主要集中于对文昌组烃源岩生烃条件、潜山油气来源的分析及惠州21-1潜山的成藏条件分析[16-19]。总体上,对于惠州26-6潜山储层的特征及主控因素没有明确认识。本文试图通过岩心、薄片、扫描电镜、测井等资料,明确珠江口盆地惠州26-6潜山中基性火山岩储层特征,探讨裂缝作用、溶蚀作用等对潜山储层的控制,一方面为该潜山勘探开发提供地质依据,另一方面为重新认识中基性火山岩潜山储层发育规律提供“窗口”。

1 区域地质背景

珠江口盆地北靠广东省,呈NE-SW走向展布,是华南大陆在水下的延伸部分[20],长度约为800 km,宽度为100~300 km,珠江口盆地可分为北部隆起带、北部拗陷带、中央隆起带、中部拗陷带、南部隆起带和南部拗陷带等几个主要构造带[20-22],珠江口盆地岩浆活动主要时期为170~90 Ma B.P.[14-15],可与华南燕山期岩浆活动对比。盆地内部珠一拗陷主要为花岗岩基底,是华南陆缘广泛出露的燕山期花岗岩向东南海域的延伸;受太平洋板块、印度洋板块以及欧亚板块交汇作用的影响,处于一个复杂的动力学背景[23-27]。其中,珠一拗陷位于珠江口盆地北部拗陷带,主要由陆丰凹陷、韩江凹陷、惠州凹陷等5个凹陷组成[19, 28],是在基底上断陷而形成的各种半地堑和复式半地堑的组合,拗陷内发育的地层从老到新分别为白垩系上部的神狐组,古近系文昌组、恩平组等[19, 28-29]。珠江口盆地基底岩性以大量闪长岩、花岗岩等中酸性侵入岩为主,部分发育玄武岩、安山岩等喷出岩[14-30]。

惠州凹陷位于珠一拗陷中部,是珠江口盆地的富烃凹陷。惠州凹陷可进一步按照沉积层厚度和基底断裂划分为惠州21洼、惠州26洼和西江24洼等11个洼陷,基底受到强烈的构造变形作用,岩浆活动强烈,从而形成岩性复杂的基底中生代潜山[16-19]。钻井资料表明惠州凹陷基底以花岗岩为主,基底潜山除花岗岩、闪长岩等侵入岩外,还见安山岩、英安岩等喷出岩。惠州26-6潜山位于惠州凹陷西南部,南邻惠西低凸起和东沙隆起,发育两条NW向的控洼断层F1、F2。其中惠州26-6潜山处在靠惠西低凸起的F1断层下盘,靠近惠州26洼的F2断层上盘(图1)。从构造位置上看,惠州26-6潜山靠近惠州26洼,并有两条控洼断层连接潜山与惠州26洼深部的文昌组[16]。而根据前人对惠州26洼文昌组烃源岩的研究,表明烃源岩具很好的生烃能力,为惠州26-6潜山油气成藏提供了坚实的物质基础[17]。

图1 惠州26-6潜山位置图Fig.1 Location of Huizhou 26-6 buried hill

2 研究方法

研究样品来自惠州26-6潜山构造带的两口井,为侏罗系中基性火山岩,共获取井壁样品75块,开展储层物性测试14块、扫描电镜观察20片、主元素测试12件。磨制岩石薄片共59片,首先对其进行岩相学观察和鉴定,结合岩石主元素及全岩矿物X射线衍射分析,确定其具体的岩性、裂缝及脉体充填物特征。对壁心的高分辨率照片进行了面孔率及裂缝统计。收集了成像测井数据,其仪器为全井眼微电阻扫描成像仪。

所有实验都是在油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学)完成。岩石镜下观察采用蔡司偏光显微镜(ZEISS AXIO Imager D1m);常规储层物性测试在CMS-300(ZCSY-KESY-088)及氦孔隙度测量仪(GCJS-SYZX-SZSY-Z-058)上进行;全岩矿物成分分析在X射线衍射仪(UItimaⅣ)上进行;岩石主元素测试在电感耦合等离子体发射光谱仪(Elan DRC-e)进行;储层组构与微观分析在场发射环境扫描电子显微镜(Quanta250FEG)进行。

3 结 果

3.1 潜山岩石学类型

惠州26-6潜山岩性复杂,钻井揭示惠州26-6潜山储集体垂向岩石组合为:顶部为中性侵入岩,中部为变质中基性火山岩(图2-A、B),下部为酸性侵入岩。HZ26-6-A井处于潜山构造高点,钻遇前古近系潜山691 m;中部中基性火山岩厚度最大,达到471 m。惠州26-6潜山中基性火山岩主要岩石类型有角砾岩(图2-C)、碎裂岩(图2-D)、角闪石岩(图2-E)、糜棱岩(图2-F)和蚀变玄武安山岩(图2-G)。

角砾岩:具明显构造角砾状结构,主要由角砾和胶结物组成,碎块呈尖棱角状,其中角砾主要成分为角闪石、斜长石及少量绿泥石、绿帘石和黑云母,胶结物主要成分为沸石,少量方解石(图2-C)。

图2 HZ26-6-A井中基性火山岩特征Fig.2 Main lithologic characteristics of intermediate-basic volcanic rocks in Well HZ26-6-A(A)蚀变玄武安山岩,深度3 779 m; (B)碎裂岩,深度3 997.5 m; (C)角砾岩,深度3 980 m,(+); (D)碎裂岩,深度3 800 m,(-); (E)角闪石岩,深度3 853 m,(+); (F)糜棱岩,深度4 050 m,(+); (G)蚀变玄武安山岩,斜长石斑晶,深度4 059 m,(+); (H)蚀变玄武安山岩,基质交织结构, 深度4 027 m,(+); (I)碎裂岩,辉石斑晶交代残余,深度4 059 m,(+)

碎裂岩:具碎裂结构,碎块之间外形相互适应,碎块具斑状结构(图2-D),其中斑晶成分主要为角闪石聚斑晶、斜长石,裂隙中为次生的沸石充填,少量绿泥石和黑云母沿裂隙边缘展布。

角闪石岩:针状变晶结构,岩石主要由角闪石组成,其质量分数达90%以上,呈弱定向性展布,微晶斜长石分布于角闪石粒间,少量绿泥石、黄铁矿(图2-E)。

糜棱岩:具糜棱结构,具明显的定向构造,碎斑主要为角闪石聚合体,圆化程度较高,呈透镜状或不规则块状,边缘为细粉状或纤维状角闪石,部分斜长石及少量沸石呈线状分布(图2-F)。

蚀变玄武安山岩:具斑状结构,基质具交织结构,其中斑晶主要为角闪石,部分为斜长石,斜长石具绢云母化,基质主要矿物为蚀变角闪石、黑云母及斜长石,并有沸石脉及少量方解石脉充填裂缝(图2-H)。

薄片统计表明潜山中段普遍发育角闪石、绿泥石、绿帘石及黑云母等矿物,并且部分岩体有强烈的破碎现象,表明其受到了不同程度的热液作用及动力变质作用影响,形成了各类动力变质岩及热液蚀变岩。

通过对HZ26-6-A井15个样品的全岩矿物X射线衍射分析测试(表1),结果表明主要矿物的质量分数(w)分别为:角闪石38.5%~70%、斜长石5%~19.5%,此外有少量石英、钾长石;部分样品中的浊沸石应为薄片中呈脉状发育的沸石脉,整体与薄片鉴定结果一致,证实潜山岩性为中基性火山岩。

表1 HZ26-6-A井中基性火山岩矿物组分Table 1 Mineral composition of intermediate-basic volcanic rocks in Well HZ26-6-A

样品主元素氧化物测试结果(表2)表明,SiO2质量分数为49.54%~58.22%,平均值为54.86%,属于中性岩;部分样品SiO2质量分数低于53%,显示为基性岩。由TAS图解(图3)可知,惠州26-6潜山火山岩投点主要落在玄武安山岩区域,与薄片鉴定结果相符,为中基性火山岩。

图3 HZ26-6-A井中基性火山岩TAS图解Fig.3 TAS diagram of intermediate-basic volcanic rocks in Well HZ26-6-A(作图方法据E.A.K.Middlemost[31])

表2 HZ26-6-A井中基性火山岩主元素氧化物特征Table 2 Major element oxide characteristics of intermediate-basic volcanic rocks in Well HZ26-6-A

3.2 孔隙类型及成岩现象

惠州26-6潜山中部原岩为中基性火山岩,原生孔隙较少,现存的有效储集空间多为次生成因。

根据大量岩心观察、薄片鉴定与扫描电镜揭示,潜山的中基性火山岩储层储集空间以孔隙为主,多发育溶蚀孔洞(图4-A、B)、晶间孔(图4-C)、晶内溶孔(图4-D)、晶间溶孔(图4-E)、铸模孔(图4-F)等。储集空间中溶蚀孔洞占主导,溶蚀矿物以长石、角闪石为主;其次为裂缝,主要发育构造缝(图4-G)和溶蚀缝(图4-H)两种,多数裂缝被充填(图4-A、B、C)。

通过统计可知,储层孔隙主要为晶间孔和溶蚀孔两类。晶间孔主要发育于各类脉体之中,以沸石脉和方解石脉为主,呈多边形,直径0.05~0.5 mm,并且可见孔隙边缘有沥青充注(图4-C),具有一定的储集意义。溶蚀孔主要受到后期流体溶蚀改造而形成,扫描电镜表明:长石和角闪石溶蚀最为发育,其次少量片状绿泥石也有溶蚀发育(图4-I),部分角闪石完全溶解后形成的铸模孔,为选择性溶蚀后形成的近圆形孔隙(图4-F)。岩心上,同样能识别出溶蚀孔,其直径达1~2 mm,与裂缝连通(图4-A、B)。此外,成像测井显示存在着大量宏观的溶蚀性孔洞(图4-J),这部分孔洞多沿裂缝分布。

图4 惠州26-6潜山储层孔隙类型Fig.4 Pore types in Huizhou 26-6 buried hill(A)裂缝溶孔,HZ26-6-A井,深度3 997 m; (B)溶孔,HZ26-6-A井,深度4 155 m; (C)沸石脉体中晶间孔,HZ26-6-A井,深度3 796 m,(-); (D)角闪石溶蚀孔,HZ26-6-B井,深度4 234 m,(-); (E)晶间溶孔,HZ26-6-A井,深度3 779 m,(-); (F)角闪石铸模孔,HZ26-6-A井,深度4 131 m,(-); (G)构造缝切穿斜长石,HZ26-6-A井,深度3 817 m,(-); (H)溶蚀缝,HZ26-6-A井, 深度4 054 m,(-); (I)斜长石溶蚀,HZ26-6-A井,深度4 016 m,扫描电镜; (J)溶蚀孔洞,HZ26-6-A井,深度4 213~4 215 m,成像测井

裂缝是惠州26-6潜山另外一种重要的储集空间类型,镜下观察薄片,显示裂缝相互切割,多期裂缝的形成与潜山储层形成演化过程中的多期构造应力作用相关[8],裂缝宽度多数小于0.5 mm,可见微裂隙切穿矿物或岩屑颗粒(图-G),部分裂缝被沸石、方解石或黄铁矿充填、半充填(图4-A、B),部分裂缝充填物发生溶蚀,形成有效储层(图4-C);岩心及成像测井观察显示,裂缝通常与溶蚀孔洞伴生,表明其具有良好的连通性,为储层改造提供了有利条件(图4-J)。

火山岩储集空间的形成经历了多种成岩作用:①角闪石化,薄片中见到大量热液交代成因角闪石(图2-E),并可见辉石被角闪石交代残余(图2-I);②沸石化,为火山岩中常见的次生作用,大量裂缝、孔隙中均直接充填沸石(图4-C),并且还以胶结物的方式出现在角砾岩中(图2-D);③构造作用,主要形成碎裂岩、角砾岩和糜棱岩(图2-C、D、F),并且在岩石形成后产生大量构造裂缝及微断层(图4-G、J);④溶蚀作用,此类作用为次生孔隙形成的主要因素,可将长石、角闪石等矿物溶蚀产生溶孔(图4-D、I),也可沿原有裂缝溶蚀形成溶蚀缝(图4-H);⑤方解石化,主要充填裂缝及原生晶洞,研究区的方解石晶型具明显差异,较大的方解石充填晶洞,晶型较小的主要见于裂缝中(4-B)。

3.3 裂缝及充填物发育特征

通过对惠州26-6潜山两口钻井中基性火山岩成像测井裂缝产状统计发现,裂缝发育存在井间差异性。A井裂缝走向以NW、NE及近EW的3个方向为主(图5-A),其中NW向裂缝发育最多,裂缝倾角以中角度缝为主:30°~70°占80%,裂缝平均倾角为45.7°(图5-C);B井裂缝走向杂乱,但以近EW向裂缝发育最多(图5-B),裂缝倾角以中、低角度为主:10°~50°占90%,裂缝平均倾角为29.3°(图5-D)。这种差异产生的原因可能是B井更靠近一条正断层,其裂缝密度及走向受到该断层的影响较大。岩心及薄片均显示存在至少3期裂缝相互切割(图5-E、F),并且以中角度斜交缝为主。因此,惠州26-6潜山中基性火山岩储层裂缝以中角度为主,优势走向为NW、NE及近EW方向,具体单井裂缝发育情况又受控于其与断层的相对位置。早期裂缝大量被晚期裂缝改造,早期裂缝多数被方解石等矿物充填形成各类脉体,破坏储层;新生代伸展环境所形成的张裂缝切割早期裂缝中的方解石脉,对早期裂缝产生活化作用(图5-G、H),并且大多沿原裂缝方向发育(图5-G),形成了较好的储集空间。

图5 惠州26-6潜山中基性火山岩裂缝发育特征Fig.5 Fracture development characteristics of intermediate-basic volcanic rocks in Huizhou 26-6 buried hill

储层裂缝中充填物为沸石、方解石、黄铁矿、石英、硼钠钙石和沥青,岩心观察显示多数裂缝均充填有方解石和沸石(图5-E、F),并且存在多期充填的特征。黄铁矿和硼钠钙石呈脉状产出于裂缝中,沥青主要充填于裂缝及裂缝充填物中的晶间孔。

3.4 储层物性特征

通过对HZ26-6-A井14个壁心样品进行常规物性分析,结果显示孔隙度为0.5%~1.7%,平均值为1.2%;渗透率为(0.001~0.112)×10-3μm2,平均值为0.012×10-3μm2。通过计算孔隙度与渗透率相关系数为0.139,表明两者表现为极低的相关度,并且如此低的孔、渗条件与实际生产测试结果并不匹配,生产测试的结果显示潜山中基性火山岩储层具有较好的产能。分析产生此种结果的原因为测试样品均为井壁心,样品较小,采集的样品为相对致密的岩石。从岩心上看,存在大于2 mm的溶蚀孔、缝(图4-A、B),而孔缝更为发育的岩石也因其本身的裂缝和孔隙导致无法完整采集样品,因此井壁心样品所测孔隙度和渗透率更多的是反映岩石基质的孔、渗特征,而不能表征完整岩体的裂缝和溶蚀孔、洞发育情况。

为了更准确地表征储层有效孔隙度,计算岩心样品的单位面积的视面孔率(图6),并根据成像测井资料统计裂缝密度、裂缝宽度、裂缝孔隙度及微断层等参数。岩心视面孔率统计结果显示其视面孔率在1%~15%,平均值为4.7%,最大值为15%。结合成像测井上溶蚀孔洞的发育情况分析,该潜山中基性火山岩属于缝-洞型储层。裂缝参数的统计结果显示,裂缝密度为0~13条/m,平均为1.26条/m;裂缝宽度为0~8.17 mm,平均为0.84 mm;裂缝孔隙度为0%~1.05%,平均为0.15%:3种裂缝参数与测井解释的微断层有较好匹配关系(图6),反映构造活动对裂缝起主要控制作用。

图6 HZ26-6-A井中基性火山岩储层裂缝及视面孔率统计Fig.6 Statistics of fracture and apparent face rates of intermediate-basic volcanic reservoir in Well HZ26-6-A

此外,裂缝宽度从上到下具明显的递减趋势,与风化剥蚀作用从上到下减弱的变化一致,岩心视面孔率统计也证明上部储集物性更好。而通过对微断层的位置统计发现,在微断层发育的位置裂缝参数及视面孔率都有很好的响应,即二者有明显增大的现象,表明构造作用对潜山储层发育有重要影响。总体上潜山储层物性有从上往下变差、微断层处有局部变好的特征。

4 讨 论

4.1 裂缝期次与成岩流体性质

珠江口盆地印支期后经历了几个重要构造时期:①侏罗纪受古太平洋板块俯冲影响,处于洋壳俯冲挤压的陆缘弧环境;②早白垩世早期古太平洋板块俯冲板片回卷,岩浆活动向沿海迁移,沿海发生NW向压扭性断裂体系;③早白垩世晚期回撤的板片发生撕裂,局部发育NWW向伸展断裂体系,沿海陆缘整体发育NE向及NWW向伸展断裂体系;④晚白垩世古太平洋板片在华南东部陆缘发生俯冲,形成NE向挤压断裂体系;⑤新生代以来裂陷作用及南海扩张形成珠江口伸展构造的相关盆地[32-34]。

岩石的里特曼指数(σ)为0.45~3.26(表2),均值为1.68,表明该潜山的火山岩为钙碱性系列(σ<3.3)。里特曼组合指数[σ=(KO2+Na2O)2/(SiO2-43)]与戈蒂里指数[τ=(Al2O3-Na2O)/Ti2O]的图解投点均落于B区域,表明为造山带或岛弧火山岩(图7),这与中生代燕山期惠州凹陷所在的珠江口盆地处于俯冲陆缘弧的挤压环境是相符的[23],形成了广泛发育的NE与NW向先存断裂。这些压性断裂体系为潜山储层形成网状裂缝奠定了重要的基础。

图7 惠州26-6潜山中基性火山岩lgτ-lgσ图解Fig.7 lgτ-lgσ diagram of intermediate-basic volcanic rocks in Huizhou 26-6 buried hill(作图方法据A.Rittmann[35]) A.非构造带火山岩(板内稳定环境); B.造山带火山岩(造山带和岛弧火山岩区域); C.由A和B派生的偏碱性岩和碱性岩

根据对惠州26-6-A井裂缝走向统计表明,研究区广泛发育的NW、NE及近EW向3组裂缝优势走向(图5-A)应形成于中生代3期构造活动所形成的3组断裂体系:①NW向裂缝形成于早白垩世古太平洋俯冲角度变化时挤压环境,产生F1、F2断层所属的NW向压扭上冲断裂体系;②近EW向裂缝形成于早白垩世晚期板片撕裂时伸展环境,产生NWW向伸展断裂体系;③NE向裂缝形成于晚白垩世古太平洋板片继续在华南东部陆缘发生俯冲,产生NE向挤压断裂体系。同时,岩心及薄片观察表明3期主要裂缝相互切割(图5-E、F),并且根据薄片中裂缝发育形态及切割关系(图5-F):第一期裂缝较为平直光滑,为压裂缝,宽度较大,应为后期活化所致,符合早白垩世古挤压背景;第二期裂缝弯曲、粗糙,并充填方解石,为张裂缝,符合早白垩晚期伸展环境;第三期裂缝平直且闭合,为压裂缝,符合晚白垩世挤压环境。薄片中3期裂缝的特征,进一步表明研究区NW、NE及近EW向裂缝最早形成于中生代3次构造活动。新生代的裂陷作用及南海扩张运动,惠州凹陷主要为伸展环境,主要导致中生代3期构造裂缝的活化改造(图5-G、H)。

结合岩石薄片鉴定及X射线衍射分析表明,惠州26-6中基性火山岩潜山储集体主要发育方解石脉、黄铁矿脉、沸石脉及石英脉(图8-A、B、C、D、E,表2),总结与脉体形成相关的主要流体类型包括大气淡水、碱性热液流体、酸性热液流体及有机酸。

储层脉体发育情况表明其经历了多期流体作用:早期晶洞中充填的第一期石英及大型团块状方解石(图8-A)、沸石脉充填于宽度小的裂缝中被后期沸石脉所切割(图8-B)、黄铁矿部分呈脉状产出常被后期沸石脉所切割(图8-C),并与石英伴生(图8-D),应与中生代岩浆期后热液作用有关[36-37],对储层主要起到充填作用,破坏原生孔隙;中期大量呈脉状产出的第二期方解石常被晚期沸石脉体切割(图8-E),此时应为隆升剥蚀阶段的大气淡水淋滤作用,为储层改造关键时期,形成大量溶蚀孔洞;晚期充填的第二期石英脉、第三期方解石脉、第二期沸石脉、硼钠钙石脉(图8-F、G、H)。第二期石英脉切割改造剥蚀阶段形成的第二期方解石脉(图8-G),第三期方解石脉改造早期沸石脉(8-H),第二期沸石脉充填于宽裂缝中并可见于潜山顶部文昌组沉积岩中,表明这期沸石脉的形成与新生代火山活动热液有关,最后为沥青充填,代表有机酸的侵入,并可见有机酸对先期热液活动产物溶蚀(图8-I),此阶段应为埋藏时期并伴随有新生代岩浆期后热液活动影响。

流体作用对研究区储层的改造作用明显,从改造结果来看具有建设性与破坏性双重特性,这是不同性质流体对储层差异性改造的结果。建设性作用表现为溶蚀作用。研究区溶蚀作用可分为两类,一类为沿断裂及构造裂缝下渗的大气淡水淋滤作用产生的溶蚀作用,大气淡水淋滤主要发生于隆升剥蚀时期,作用于潜山顶部,主要见于闪长岩段及火山岩顶部;另一类为深部酸性热液流体溶蚀作用,深部酸性热液流体对长石类矿物的溶蚀是储层改造的关键因素,形成的大量溶蚀孔、缝是深部岩体储层的主要储集空间之一,镜下及扫描电镜观察到的角闪石溶蚀现象(图4-D),证明了在成岩条件为酸性介质时角闪石可形成溶蚀孔隙,为油气的储集和运移提供空间和通道。此外,沸石脉溶蚀孔隙中残存沥青充填,孔隙溶蚀呈港湾状(图8-I),表明有机酸对碱性流体形成的沸石脉有很好的改造作用。破坏性作用表现为充填作用,潜山储层中大气淡水及热液成因流体形成的方解石、沸石、绿泥石对孔隙充填作用明显。

图8 HZ26-6-A井中基性火山岩脉体特征Fig.8 Characteristics of vein material in intermediate-basic volcanic rocks in Well HZ26-6-A(A)晶洞中充填第一期石英及方解石,深度4 064 m; (B)两期沸石脉体,深度3 591 m; (C)黄铁矿脉被沸石脉切割,深度3 703 m; (D)黄铁矿脉与石英脉共生,深度3 722 m; (E)早期方解石脉被沸石脉切割,深度4 219 m; (F)硼钠钙石脉体,深度3 638 m; (G)方解石脉被石英脉切割,深度4 219 m; (H)沸石脉被晚期方解石脉切割, 深度3 591 m; (I) 沸石脉晶间孔沥青充填, 深度4 200.5 m

流体演化对储层的控制作用总结为:与早期岩浆活动相关的热液作用产生的石英、方解石、黄铁矿及沸石主要对储层起到充填作用,破坏原生孔隙;中期与潜山隆升剥蚀相关的大气淡水淋滤作用,以溶蚀作用为主导,为储层发育的主要时期;晚期与潜山伸展埋藏相关的大气淡水、碱性热液流体、酸性热液流体及有机酸相互作用,其中碱性热液流体产生的沸石为主要充填物质,大气淡水及酸性流体更进一步促进早期沸石、角闪石等物质溶蚀。

4.2 中基性火山岩缝-洞型储层成因模式

通过对岩石类型、孔隙演化、裂缝演化、流体演化等综合分析,惠州26-2潜山中基性火山岩储层的成岩过程分为3个阶段:岩浆活动阶段(可再分为冷却成岩亚阶段和岩浆期后热液亚阶段)、隆升剥蚀阶段、伸展埋藏阶段(新生代岩浆活动的冷却成岩亚阶段、岩浆期后热液亚阶段和埋藏成岩亚阶段)(图9)。岩浆活动阶段:为3次岩浆活动主导形成岩浆岩物质基础的过程,中基性火山岩喷发、花岗岩侵入和闪长岩侵入,3期冷却成岩亚阶段主要表现为挥发分逸散形成原始孔洞(图8-A),3期热液作用亚阶段表现为角闪石化、黄铁矿化、硅化、方解石化及沸石化所形成的各类矿物充填原始孔隙、裂缝。隆升剥蚀阶段:为岩浆岩形成后隆升剥蚀的过程,主要表现为绿泥石化、溶蚀作用和构造裂缝作用。伸展埋藏阶段:为隆升剥蚀后接受沉积的过程,由于新生代还有一次火山喷发,并有大量的晚期沸石充填,此阶段表现为角闪石化、沸石化、方解石化、硼钠钙石化及后期压实作用和有机质充注。

图9 惠州26-6潜山中基性火山岩成岩演化序列Fig.9 Diagenetic evolution sequence of intermediate-basic volcanic rocks in Huizhou 26-6 buried hill

裂缝演化过程:①岩浆活动阶段火山岩早期为少量冷凝收缩缝,伴随着后两期岩浆侵入活动,进一步发育一些构造裂缝,多数被热液作用产生的沸石、方解石等矿物充填。②隆升剥蚀阶段构造应力作用增强,形成大规模构造缝,并伴随着风化淋滤作用形成风化缝,为上部大气淡水及深部热液流体提供通道,尽管受到后期充填作用破坏,但对大量溶蚀孔洞的形成有巨大贡献。③伸展埋藏阶段主要为构造缝及溶蚀缝,其中一部分为拉张应力形成的新生裂缝,另一部分主要为早期压裂缝的活化裂缝,溶蚀缝主要受酸性热液流体及有机酸作用在原有充填缝的基础上进一步溶蚀形成,为储层的重要储集空间。

孔洞形成过程:①岩浆活动阶段中冷却成岩亚阶段经过挥发分逸散形成原生孔隙,热液作用亚阶段发生石英、方解石等充填,导致原生孔隙破坏,镜下很少见原生孔隙保留。②隆升剥蚀阶段风化淋滤作用形成大量次生孔洞,虽有绿泥石等充填,但此时仍以溶蚀作用为主,为溶蚀孔洞发育的主要时期。③伸展埋藏阶段的热液作用形成的晚期方解石、晚期沸石等充填,加上压实作用使孔隙减小;但有机酸及酸性热液流体对长石、角闪石和早期充填物的溶蚀作用进一步产生次生孔洞。

惠州26-6潜山中基性火山岩储层类型为裂缝主导下的流体溶蚀作用形成的缝-洞型储层。潜山储层主要为上段的闪长岩及中段的中基性火山岩。闪长岩段因其处于潜山顶部受到大气淡水淋滤作用更强,加之其矿物组成中长英质含量更高,导致其孔渗条件更好;但因厚度小,限制了其储层规模。而中段中基性火山岩为潜山主体,虽然其孔渗条件略低于上部闪长岩段,但潜山中发育的多期构造裂缝,在促进溶蚀孔隙形成及油气充注过程中起到了至关重要的作用,因此在试油中展现了很好的生产能力。薄片观察和扫描电镜显示中基性火山岩中长石、角闪石类矿物多发生溶蚀,所形成的溶蚀孔洞为储层重要储集空间,并且溶蚀孔洞发育具明显非均质性,造成这一现象的原因主要是所处构造位置及裂缝发育的差异。多期构造裂缝是大气淡水下渗及其他深部酸性热液流体进入和运移的重要通道,而裂缝的分布则与以断层及岩浆侵入为代表的构造活动有关,因此在空间展布上具有差异性;岩体所处的构造位置也是其溶蚀发育程度的影响因素,如A井中基性火山岩顶部因其距潜山顶面不足200 m,仍可受到一定的风化淋滤作用,而中下部距潜山顶面远,更多只能依靠裂缝的通道作用,导致了垂向上储层发育的差异:顶部储层物性好于中下部,中下部储层物性又与微断层及裂缝发育高度关联。

综上,中基性火山岩潜山储层发育模式(图10):燕山期中基性火山岩浆喷发提供物质基础,后经历两期岩浆侵入事件,在火山岩上下分别形成闪长岩、花岗岩,而岩浆期后热液作用使得原生孔隙充填(图10-A)。燕山末期进入隆升剥蚀阶段,此时两次隆升作用和一次弧后伸展作用,形成3期大量的30°~70°中角度斜交缝,岩体上部受风化淋滤作用,大气淡水沿裂缝、断层下渗,深部酸性热液流体沿断层、裂缝进入岩体,形成大量溶蚀孔缝(图10-B)。新生代珠琼运动后潜山整体进入伸展埋藏阶段,上覆文昌组沉积之后潜山就位,伸展环境有利于早期裂缝活化,进一步促进酸性热液流体及有机酸改造储层;文昌组为优质烃源岩,油气从惠州26洼沿断层向潜山运移储集[16],而文昌组发育的多套湖相泥岩是很好的盖层,最终形成惠州26-6潜山油气藏(图10-C)。

图10 惠州26-6潜山中基性火山岩储层发育模式图Fig.10 Development model of intermediate-basic volcanic rock reservoir in Huizhou 26-6 buried hill

5 结 论

a.惠州26-6潜山中基性火山岩裂缝主要有NW、近EW和NE向,分别为早晚白垩世之交隆升作用、晚白垩世早期伸展作用、晚白垩世晚期挤压隆升作用形成。在遭受充填作用后,新生代伸展环境对裂缝活化改造,形成潜山重要储集空间。

b.惠州26-6潜山中基性火山岩所经历流体类型包括大气淡水、碱性热液流体、酸性热液流体及有机酸。成岩演化分为3个阶段:岩浆活动阶段、隆升剥蚀阶段、伸展埋藏阶段。其中隆升剥蚀阶段大气淡水及伸展埋藏阶段酸性热液流体及有机酸为主要建设性流体。

c.惠州26-6潜山中基性火山岩储层为裂缝主导下的流体溶蚀作用形成的缝-洞型储层。构造裂缝的差异展布,以及裂缝沟通的不同性质流体共同作用,形成了储层在空间上的非均质性。

中海油深圳分公司为本项研究工作提供了资助及材料,中海油深圳分公司南海东部石油研究院的专家和成都理工大学课题组成员提供了宝贵意见,作者在此向他们表示感谢。

猜你喜欢

角闪石基性潜山
角闪石矿物化学研究进展
角闪石高温高压实验研究进展及其地球物理意义
东天山白鑫滩铜镍矿成矿特征及找矿启示
安徽潜山:“田管家”授技术
古皖之源,“皖”美潜山
桂北新寨角闪花岗岩角闪石矿物化学特征及其指示意义
内蒙古获各琦地区海西期石英闪长岩中角闪石成因矿物学研究
哈拉乔拉岩体橄榄石与辉石成分对阿尔泰 造山带铜镍成矿潜力的指示
辽河油田大洼地区中生界基性火山岩油气成藏特征
基于波谱特征的基性、超基性岩遥感影像增强方法研究