火成岩在阳信洼陷油气成藏中的地质意义

张 波，吴智平，刘 华

(1.中国石油大学，山东 青岛 266555;2.中石化胜利油田分公司，山东 东营 257015)

引 言

阳信洼陷油气勘探始于1960年钻探的华7井，是济阳坳陷油气勘探最早的地区，早期勘探层系以沙三段为主，但是由于研究区地层埋藏深度相对较浅(沙三段最大埋深为3400 m)，资源潜力不足，油气勘探一度徘徊不前，仅在洼陷西部潜山带建成了八里泊CO2气田，在古近系找到少量低熟油和生物气[1－2]。2002年于阳信中部构造带完钻的阳101井，在沙四上段获得日产20.2 t/d的工业油流，实现了阳信洼陷油气勘探较大的突破。地化资料分析表明，阳101井原油来自沙四上亚段成熟烃源岩[3]，其成因与该区广泛分布的火成岩存在着密切的关系[4]。为了进一步明确阳信洼陷勘探潜力与方向，从火成岩分布研究入手，系统总结了火成岩在阳信洼陷油气成藏中的重要地质意义，以期为今后的油气勘探提供地质依据。

1 地质概况

阳信洼陷位于惠民凹陷东北部，北靠无棣凸起，南与林樊家构造呈超覆接触，是一个典型的北断南超的箕状断陷盆地，勘探面积约为1300 km2。由北向南分为北部断裂带、中部洼陷带、南部惠城鼻状构造带。由于受惠城鼻状构造由南向北延伸，将洼陷带分割成温家次洼和阳信次洼。阳信次洼火成岩异常发育，是惠民凹陷乃至济阳坳陷岩浆活动最强烈的地区之一[5]，沙三段火山岩的堆积形成局部隆起，后期沉积地层披覆其上形成了一个背斜构造带——商店背斜构造带(图1)。

截至目前，研究区共完钻探井46口，2口获工业油流，6口获工业气流，5口低产。有22口探井钻遇火成岩，除阳5井外，其余21口井均位于阳信次洼，平面分布广，纵向厚度大，最大单井钻遇厚度为阳17井的906 m。如此广泛分布的火成岩，对于阳信洼陷这样的浅洼陷的油气成藏有着非常重要的作用。

2 火成岩空间分布特征

2.1 岩浆活动主要作用时期

根据与火成岩有关的古生物、地层对比及同位素年龄分析，阳信洼陷岩浆活动主要分为3个时期:沙四期、沙三期和馆陶期[7－8]，其中以沙三期喷发最为强烈，其次是馆陶沙四期强度较低。

沙四期是断陷盆地初始发育阶段，断裂活动较弱，因此岩浆活动较弱，仅阳25、沙3这2口井钻遇喷发岩，其中阳25井钻遇玄武岩共25.0 m，沙3井仅为6.6 m。其余探井钻遇的火成岩均为侵入岩，推测沙四段侵入岩主要是在后2期岩浆活动时侵入。

图1 阳信洼陷构造纲要

沙三期是断陷盆地发育的鼎盛时期，断裂活动强度大，也是火成岩最为发育的时期。该期岩浆活动特点是持续时间长、喷发次数多，阳25井于沙三段钻遇玄武岩821 m，喷发次数20余次。并且岩浆活动表现为水下喷发，证据之一是多口井在玄武岩岩心中见到螺化石，证据之二是两期玄武岩之间往往以油页岩、油泥岩相隔。在岩浆喷发的同时还伴随着大规模的岩浆侵入，如阳18井在沙三段钻遇的侵入岩累计厚度达380 m。

馆陶期为盆地拗陷阶段初期，断裂活动基本停止，因此岩浆活动规模明显低于沙三期，仅存在局部的小规模活动，主要发育在商店背斜构造带以西，呈柱体状刺穿沙四段—东营组地层，火山岩柱体两侧地层常常伴随有岩浆的侵入。

2.2 火成岩空间分布特征

2.2.1 火成岩地震反射特征

在地震资料上对火成岩的识别是结合钻井、测井和地质等信息，利用火成岩在各种地震信息上的表现来定性、定量识别以及标定火成岩[9]。通过识别与标定，阳信洼陷火成岩类型包括喷发岩与侵入岩两大类。

喷发岩有蘑菇状地震相和丘状地震相2种相类型，其中蘑菇状地震相主要为沙三段喷发岩，顶面反射为中强振幅，后期沉积地层超覆或披覆其上，内部反射杂乱，与围岩地层反射以突变接触(图2a);丘状地震相为馆陶期喷发岩，顶面反射亦为中强振幅，后期沉积地层披覆其上，火山颈不清楚，内部反射有层次，与围岩地层反射接触面清晰可辨(图2b);由于沙四段喷发岩规模较小、厚度薄，因此在地震资料中反射特征不明显。

图2 阳信洼陷火成岩地震相特征

2.2.2 火成岩空间分布

在火成岩识别的基础上进行了全区追踪与描述，明确了火成岩空间分布特征。从东西向火成岩分布剖面示意图上(图3)可以看出，横向上火成岩主要分布东部的阳信次洼，西部仅在阳信断层附近分布;纵向上主要分布在奥陶系、沙四段、沙三段、馆陶组。奥陶系火成岩类型为侵入岩，岩性是辉长岩，侵入时期为古近纪[10];沙四段火成岩类型以侵入岩为主，岩性为辉绿岩;沙三段喷发岩、侵入岩均较发育，其中阳16—阳17井一线是主要喷发区，发育阳16、沙4井2个火山口，2口井沙三段钻遇的地层均为玄武岩，其两侧的阳17、阳25井钻遇地层岩性为玄武岩、凝灰岩及砂泥岩;馆陶组火成岩类型为喷发岩，火山口分布较为局限，其两侧沙三、沙四段侵入岩较发育。

图3 阳信洼陷东西向火成岩分布剖面示意

平面上(图4)，火成岩主要分布在阳信次洼，其中沙四段火成岩以侵入岩为主，叠合面积约为165 km2，厚度中心位于阳18井区，最大厚度近400 m，喷发岩仅阳25、沙3井钻遇，分布范围较小;沙三段喷发岩主要分布在阳18—阳17井一带，自西向东存在3个火山口，分别位于阳18、阳16、沙4井区，火山口集中分布在北西向展布的劳家店断裂带下降盘，叠合面积约150 km2，沙三段侵入岩主要分布在阳1—阳24井一带，叠合面积约155 km2，厚度中心位于阳15井区，最大厚度近700 m;馆陶组喷发岩主要分布在阳1—阳18井一线，平面上呈串珠状分布，一共描述火山口10个，总面积为2.8 km2，最大的火山口面积为0.6 km2，最小的火山口面积仅为0.28 km2。温家次洼仅在八里泊断裂带有火成岩发育，面积约为1.5 km2。各期次火成岩平面叠合面积约290 km2。

图4 阳信洼陷火成岩平面分布

3 火成岩的石油地质意义

3.1 提升了资源潜力

阳信洼陷是一个小型浅洼陷，火成岩的加入大大提升了资源潜力，使其勘探价值倍增。

岩浆活动可以提供直接气源[10－11]，岩浆将幔源CO2从地层深处携带至浅层，遇到合适圈闭聚集可形成CO2气藏。阳信洼陷岩浆活动规模大，CO2资源量相当可观，据郭栋等的综合评价，认为阳信洼陷CO2资源量在100×108m3以上[10]。

另外，火成岩对烃源岩生烃具有较强的促进作用，火成岩带来的异常热源可以提高地温场，形成特殊的油气地球化学场，促使烃源岩中的有机质成熟，加大了烃源岩的生排烃量[8，12－13]，通过阳信洼陷东、西次洼烃源岩评价对比可以看出(表1)，阳信次洼火成岩发育，其烃源岩成熟度及烃产率明显高于无火成岩发育的温家次洼，说明火成岩作用促进了烃源岩生烃演化。在考虑火成岩作用前提下重新估算了阳信洼陷的资源量，仅沙四上亚段成熟油资源量就达到1.8×108t，具有较大的勘探潜力[3]。

表1 阳信洼陷东、西次洼烃源岩评价对比

3.2 可作为良好储层

火成岩冷却结晶产生的晶间孔隙、火成岩气孔，构造运动产生的微裂缝以及油气水介质溶解产生的次生孔隙等，这些均可成为火成岩储层中的良好储集空间。阳信洼陷火成岩段共解释油层76 m(33层)，油水同层210.3 m(14层)，含油水层185.5 m(12层)。这些含油气火成岩储层中，玄武岩与安山质玄武岩占78%，凝灰质角砾岩占12%，辉绿岩占10%。通过统计阳16、阳161、阳25等5口井91块岩心样品的孔渗数据，孔隙度一般为1.6% ～25.3%，渗透率为 0.08×10－3～80.00×10－3μm2，储集物性较好，同时也反映了火成岩储层具有较强的非均质性。储层的非均质性主要取决于火成岩岩相，喷发岩相的物性好于侵入岩相，而喷发岩相中顶板微相由于气孔、溶孔十分发育，其物性较中间微相好[5]。

3.3 形成了良好盖层

当大面积分布的火成岩覆盖于砂岩储层之上时，可形成良好的盖层条件。如商店背斜构造带，大面积分布的喷发岩形成了良好的区域盖层，火成岩覆盖之下已有4口井获得油气流。又如阳101井底部钻遇的侵入岩在地震上呈岩床状，岩性致密，分布面积约60 km2，厚度为100～200 m，可作为好的局部盖层，阳103、104井均于该套火成岩下部解释了油气层。

3.4 丰富了圈闭类型

研究区火成岩常以刺穿或斜交方式与砂泥岩接触，造成砂体不连通，可形成火成岩遮挡的岩性或构造－岩性圈闭。阳101井沙四段圈闭就属于构造－岩性圈闭，该圈闭向东部洼陷倾覆、向西尖灭于火成岩上，形成了在背斜构造背景上由火成岩遮挡的构造－岩性油气藏。

在喷发岩形成蘑菇状和丘状背景之上，后期沉积地层可形成超覆或披覆圈闭，这些圈闭是非常良好的聚油气圈闭[14]。在商店背斜构造带已经钻探到这种类型的油气藏，如阳25井火成岩顶部的稠油油藏和沙一段的构造气藏。

4 勘探方向

纵向上，阳信洼陷油气成藏主要受油气源所控制。2000年以前研究区主力勘探目的层为沙三段，共钻探探井35口，由于沙三段埋藏浅，烃源岩成熟度偏低，资源量较小[3]，因此钻探成功率非常低，所钻遇油藏均为低产稠油油藏。2000年以后随着对研究区火成岩及沙四上亚段资源潜力认识的深入，认为沙四上亚段成熟烃源岩资源潜力较大，并将沙四上亚段作为主力勘探目的层段，先后部署井位11口，分别在惠城鼻状构造带和商店背斜构造带获得勘探突破，如阳101井在沙四上亚段获得日产20.2 t/d的成熟油工业油流、在沙一段获得1.2×104m3/d的生物气流，阳251井在沙四上亚段获得的日产2.3×104m3/d的CO2气流，沙一段解释气层10.6 m，取得了较好的勘探效果。因此研究区有利勘探层系应以沙四上亚段为主，兼探沙一段。

平面上，工业油气流井主要分布在研究区东部火成岩发育区(图3)，因此阳信次洼是今后油气勘探的重点地区。由于喷发岩形成的蘑菇状和丘状正向背景上形成的超覆或披覆圈闭，埋深较浅，构造易于落实，并且距离油气源近，是油气聚集的最有利场所，应是下步优先勘探部署的区带;而对于因火成岩刺穿形成岩性或构造－岩性圈闭，多分布于沙三、沙四段，由于该层段火成岩发育规模大，且连片分布，大大降低了地震资料品质，造成该类圈闭落实难度较大，是研究区中远期重点勘探方向，在获得较好品质的地震资料的前提下可以进行勘探。

5 结论

(1)利用钻井、测井和地震资料对火成岩进行了标定与描述。地震资料上喷发岩具有蘑菇状地震相和丘状地震相2种类型，侵入岩为板状地震相。纵向上，火成岩主要分布在沙四段和沙三段，奥陶系和馆陶组分布较为局限。平面上，火成岩集中分布在阳信次洼，各期次火成岩平面叠合面积约为290 km2。

(2)火成岩不仅可以提供直接的气源条件，而且能够促进烃源岩生烃演化，加大加速烃源岩的生排烃量;同时火成岩冷却时形成的晶间孔隙、火成岩气孔、微裂缝以及次生孔隙，均可使火成岩成为良好储集空间，大面积分布的致密厚层火成岩还可以形成有良好的盖层，并形成多种与火成岩有关的油气藏。

(3)阳信次洼是研究区今后油气勘探的重点地区，层系应以沙四上亚段为主，兼探沙一段。喷发岩形成的蘑菇状和丘状正向背景上形成的超覆或披覆构造带是优先勘探部署的区带。

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