第1章前言
1.1 研究目的和意义
随着油气资源需求的增加，碎屑岩和碳酸盐岩油藏不断消耗，油气勘探的难度越来越大。在油气勘探从简单的构造型向复杂隐蔽型油气藏转变的过程中，火山岩在油气成藏中所发挥的重要作用，越来越受到了油气勘探界的广泛重视，已成为国际上油气勘探和油气储量增长的新领域[1]。
火山岩作为油气储层近年来越来越受到石油地质学界的关注.2006年，在三塘湖盆地卡拉岗组火山岩储层中首次发现商业油气流，这不仅拓宽了吐哈油气勘探领域，而且还提升了整个盆地的勘探潜力。但是火山岩储层研究是目前国内公认的一个研究难点，对吐哈油田储层研究工作也是一个很大的挑战[2]。为深入了解马朗凹陷卡拉岗组火山岩储层特征，开展岩性特征、岩相特征，成岩作用特征、储集空间类型及类型特征、储集物性及影响储层物性的因素的精细研究。建立火山岩储层岩性识别图版、分岩性储层物性解释模型和储层分类评价标准,为三塘湖盆地中基性火山岩储层评价及勘探方向优选提供地质依据.
1.2 国内外研究现状
1.2.1 火山岩储集层的分布
含工业油气流的火山岩油气藏主要分布于火山活动带及断陷盆地。它们沿基底断裂呈裂隙式或中心式喷发，而且多期喷发的火山岩互相叠加连片，常常具有较大厚度和分布面积。环太平洋含油气构造带中，火山岩层是一个重要的油气储集层(表1-1)[3]。日本北部沿海的新泻、山形和秋田油气区中，许多油气田产于新近纪“绿色凝灰岩”建造中。这个“绿色凝灰岩”是由凝灰岩、凝灰质砂岩、安山岩、安山集块岩、安山凝灰角砾岩等组成，沿日本岛弧内带晚新近纪地槽型盆地分布。
表 1-1 太平洋活动带及其边缘沉积盆地中的火山岩储集层[3]
沉积盆地的主要类型区域性油气层
（火山岩储集层）数量火山岩储集层占储集层总数的百
分比（%）
现代活动的大洋边缘盆地 2 6.7
古代活动的大洋边缘盆地 6 6.1 褶皱区的造山盆地 3 42.9
地槽上的造山盆地 3 14.3
地台内的向斜盆地 1 3.2 现代不活动的大洋边缘盆地 1 2.9
1.2.2 火山岩储集层的岩石类型
前苏联 C.B.克卢博夫综合分析世界各国含油气盆地的火山岩储集层，将其岩石类型归纳为三大类[4] :
（1）熔岩和熔岩角砾岩
熔岩按其化学成分可划分为玄武岩(SiO2<52%)，安山岩(SiO2为57%～62%)，英安岩(SiO2为65.0%～68.5%)，流纹岩(SiO2>78%)；熔岩角砾岩指熔岩角砾被相同成分的熔岩所胶结的岩石。
（2）火山碎屑岩
按其碎屑大小可划分为凝灰集块岩、火山角砾岩、凝灰砾岩、砂屑凝灰岩和粉砂屑凝灰岩。
（3）火山碎屑—沉积混合型岩石
这是火山碎屑经过搬运与正常沉积物同时沉积的岩石。按其火山组分的含量可划分为:沉积火山碎屑岩(火山组分50%～90%)和火山碎屑沉积岩(火山组分10%～50%)。根据碎屑大小相应地划分为砾岩、砂岩和粉砂结构岩石。这种储集岩常与前两种储集岩伴生。
1.2.3 火山岩命名及岩系划分
火山岩岩性识别的主要方法有地质、测井和地震等。
地质识别火山岩岩性的方法主要是通过岩心观察、镜下薄片鉴定和实验室主量元素分析来确定，该方法可以全面细致描述火山岩颜色、结构、构造及地球化学特征，但其局限性在于必须观察并分析岩心或岩石样品，在一些没有采集样品的地区此方法受到了限制。
利用测井资料识别岩性的方法有常规测井交会图法[5-7]、主成份分析法[8]、神经网络法[9]、横波信息交会识别法[10]和岩石强度参数交会识别法[11]等，这些方法主要依据岩石矿物组合的物理特征进行岩性识别。除了一些常规测井方法，还有一系列新技术，如斯伦贝谢近年来开发的 FMI 成像测井和ECS（Elemental Capture Spectroscop）元素俘获测井。FMI 成像测井通过获得全井电阻率变化来形成电阻
率图像，用渐变的色板和灰度值进行刻度，可以直观清楚的看到裂缝、节理、结核等结构和构造。ECS 测井是所有测井方法中唯一能定量化识别岩性的方法, 但它仅能识别七种元素, 而火山岩主量元素一般有十余种, 这无疑增大了岩性确定的误差[12]。
火山岩地震反射特征是火山岩体和火山岩储层地震识别的基础。火山岩与围岩的物理性质存在较大差别，在界面上产生较强的反射振幅，火山岩内部具较强反射，火山岩速度比沉积岩速度高，火山岩层速度为 4 000～5 600m/s，沉积岩层速度为3 400～4 500m/s，两者有较大的差值。火山岩与围岩速度差异以及火山岩内部的速度差异在地震剖面上表现出自身的形态，火山岩顶面反射振幅强。
本文主要根据地质识别方法来确定火山岩岩性。确定岩性的火山岩熔岩分类有两个基本方向:一是用矿物成分进行分类；二是岩石化学成分分类。火山岩由于结晶颗粒细小、难以定量统计组成矿物含量,因此所谓的矿物成分分类是指用化学成分计算标准矿物组成,然后借用深成岩的矿物成分双三角分类图进行火山岩的分类。岩石化学成分分类是指用常量元素或微量元素划分火山岩类型，其分类主要是依据主量元素含量进行分类，目前国际上常用的是根据 M J Le Bas（1986）和国际地科联（IUGS，1989）创建的火山岩 TAS 分类图版。
本文采用此方法对三塘湖地区火山岩进行分类。
1.2.4火山岩油气储集空间类型
火山岩油气储集空间类型主要分为两类——原生储集空间和次生储集空间。其中原生储集空间包括气孔、粒间孔、粒内孔、粒边缝、炸裂缝等，它们通过一系列的物理风化和化学风化等风化淋滤作用转变为风化破裂缝、溶蚀缝、斑晶溶孔、基质溶孔、杏仁体溶孔，再加上与断层伴生的构造裂缝，成为次生储集空间。
1.2.5 火山岩盖层
火山岩体本身对油气生成有着良好的封盖作用。在油气运聚期前形成的致密、坚硬、分布较稳定的火山岩(如致密的玄武岩、流纹岩等)常常可作为油气的良好盖层。
1.3 技术路线与研究内容
1.3.1技术路线
本文从岩心实验数据分析、薄片显微镜下观察等研究入手，以火山岩岩石学理论为依据，首先对研究区火山岩岩石学特征进行认真研究，然后分析火山活动
与油气成藏的关系，详细解剖已知火山岩类油气藏的成藏特征。结合研究区火山岩与生储盖的关系，总结该区火山岩类油气藏类型，寻找有利生储盖组合。提供火山岩类储层综合地质评价及有利的勘探开发区块预测。技术路线如下图（图1-1）
图 1-1 卡拉岗组石炭系火山岩储层研究技术路线图
1.3.2 研究内容
1.3.
2.1 火山岩岩石学特征分析
通过对岩心、岩屑等资料的观察、描述、鉴定分析确定火山岩的岩性、结构构造，进而划分溢流相、过渡相等岩相带，确定火山岩岩相特征。
1.3.
2.2 火山岩储集层特征分析
火山岩储层物性及孔喉特征分析，储集空间类型和储层演化及预测。探讨火山岩优质储层的控制因素和发育规律。重点研究风化淋滤、裂缝和火山喷发期次对储层的影响。分析火山岩裂缝的成因机制及裂缝性储层的控制因素。
1.3.
2.3 分析火山岩与油气成藏的关系
从火山活动在油气形成中的作用入手，分别讨论火山岩与生油岩、储集层和盖层的关系，及火山活动对油气运移的利弊影响。进而结合三塘湖盆地石炭系火山地质背景，分析火山岩成藏条件。在此基础上对该区复杂多样的圈闭类型进行分类，总结出火山岩类油气藏的类型，指出有利生储盖组合。
1.4 主要成果与认识
论文通过火山岩岩石学分析及储层特征研究，结合三塘湖地区火山岩地质特征，总结了火山岩类油气藏成藏特征，讨论了火山活动与油气成藏的关系，主要得出以下几点认识：
（1）三塘湖盆地火山岩岩性、岩相特征
根据火山岩 TAS 分类图版，确定三塘湖地区火山岩岩性主要为基性-中基性的粗面玄武岩-玄武粗安岩-玄武岩-玄武安山岩-安山岩；据SiO2及K2O+Na2O 含量计算的里特曼指数δ值，样品显示主要为碱性到钙碱性系列。研究区火山岩气孔、杏仁构造发育,溶蚀强烈，橄榄石可见伊利石化现象。
结合三塘湖盆地火山岩特点和油气勘探需要，对本区火山岩岩相类型主要分为：火山沉积相、爆发相、溢流相和火山通道相。火山通道相和爆发相都可发育火山角砾岩，火山沉积相和爆发相都可发育凝灰岩，溢流相和火山通道相都可发育玄武岩、安山岩等熔岩，但根据其围岩不同即可辨别。三塘湖盆地火山沉积相沉积于被风化淋滤的溢流相之上，一般厚度都不是很大，也有的风化壳之上根本没有火山沉积相，而继续覆盖溢流相。风化壳的形成与当时所处的气候条件有很大关系，这也是四套火山岩形成两期风化淋滤带而不是四期的原因。
（2）三塘湖盆地火山岩储层特征
三塘湖盆地主要发育的储集空间有原生气孔、杏仁体内孔、粒间孔、溶蚀孔、溶蚀缝、构造缝、冷凝收缩缝和风化裂缝等；有效储集空间组合类型分为以下五种：气孔-溶蚀孔-裂缝型、砾间孔-溶蚀孔-裂缝型、气孔-裂缝型、微孔-裂缝型、裂缝型。
统计认为爆发相的角砾岩原生孔隙发育，凝灰岩空隙度最小。卡拉岗组储层物性具有“双峰”分布特点，反映出因风化淋滤改造而成的孔隙度比原生孔隙度提高了一倍以上。改造后的基质孔隙虽然数量没有原生孔隙多，但已发展成为油气聚集的主要空间。孔喉分布也具有“双峰”分布的特点。
（3）三塘湖盆地储层成因探讨
构造裂缝的发育是三塘湖盆地特别是马朗凹陷油气成藏的重要因素之一。构造运动对火山岩储层物性影响主要表现为两方面，一方面构造运动中断裂活动在岩体中形成大量裂缝，在形成新的储集空间的同时也连通了岩石中的原生孔缝，使得岩石中的孔隙之间连通性大为提高，同时，由于构造运动产生的大量裂缝，使得溶解作用和溶蚀作用在构造裂缝集中区表现的更为突出，从而形成大量溶蚀孔缝，进一步改善了火山岩储集物性。火山岩越致密，岩性越脆，构造裂缝越容易形成和保存。
风化淋滤作用对火山岩油气成藏最重要的影响就是形成了风化壳储层。三塘湖盆地马朗凹陷东部地区石炭系风化强度比较大，是石炭系油藏发育的有利地区。
三塘湖地区卡拉岗组火山岩划分为四个旋回，其中发育两套风化淋滤带。通常构造高部位风化壳物性差，而在相对低部位风化壳保留比较好，优质储层发育，成像资料及钻井井漏信息反映，第三套火山岩体顶部物性好储层发育。第四套火山岩体内部储层裂缝发育程度差。一、二套风化淋滤时间短，储层物性差，受风化壳控制，因而牛东区块上石炭统卡拉岗组油层主要分布在第三套、第四套火山岩的顶部，形成上下两个油藏，油藏类型以构造-地层油气藏为主。
溶蚀使储集空间孔隙度增加，胶结和充填使孔隙度降低，绿泥石化和沸石化充填孔隙，使储集空间减小。牛东地区卡拉岗组火山岩中的充填作用极为普遍，主要表现为气孔充填，裂缝充填，粒间孔充填、粒内孔充填及溶蚀孔的再充填等等。
（4）火山活动对油气成藏的影响
火山活动对油气成藏的有利影响主要体现在以下几个方面：火山岩异常热效应加速有机质演化；火山角砾岩储集性能和含油性好；风化淋滤和发生溶蚀后的火山岩储层为优势储层；构造裂缝的发育是三塘湖盆地特别是马朗凹陷油气成藏的重要因素之一；石炭系卡拉岗组致密火成岩，厚度大，封闭性较好，可作为良好的局部盖层；根据研究区火山岩油气藏特征及封闭条件划分出两种圈闭类型，分别为火山岩岩相圈闭和火山岩岩性-断层圈闭。
研究区火山活动对油气成藏的破坏作用主要体现火山活动产生的高温和热液,致使成岩矿物充填和堵塞储集空间,导致储层变差。
第 2 章区域地质概况
2.1 区域构造背景
三塘湖盆地整体位于西伯利亚板块西南缘,晚古生代,受东准噶尔—博格达、莫钦乌拉和卡拉塔格—大南湖等古陆,以及克拉美丽—大黑山和艾比湖—沙泉子2条双向俯冲缝合带控制,类似于现今西太平洋,呈现多岛海格局,整体处于汇聚挤压构造环境、压中有张,三塘湖盆地主体为弧后盆地。早石炭世,以克拉美丽蛇绿岩为特征的准噶尔—蒙古洋已进入衰亡期,在其北侧白塔山和绵脊梁岛弧之后发育三塘湖弧后盆地。晚石炭世,克拉美丽—大黑山缝合带已经闭合,海水由西北向东南撤退,半深海海相沉积萎缩到下马崖一带,三塘湖盆地马朗凹陷区为多火山活动的滨浅海。
图 2-1 研究区位置
2.2 地层发育特征
盆地石炭系发育大套海陆交互相地层与火山岩,包括火山岩、碎屑岩及碳酸盐岩,形成了较好的石油地质基础条件。下石炭统以海相和海陆交互相的火山碎屑岩沉积为主,地层厚度为600-3 000m;上石炭统以火山碎屑岩、碳酸盐岩、碎屑岩和火山岩为主,其中卡拉岗组为大套陆相火山岩夹火山碎屑岩、碎屑岩组合。地层厚度介于1 200～4 000m之间。
岩性上卡拉岗组主要分布于盆地西南缘，马朗凹陷东北部及方方粱凸起以东缺失该套地层。卡拉岗组地层以发育大套火山岩为特征，纵向上，与其上覆的沉积岩地层在岩性、电性上响应特征均有明显差异，易于划分对比。卡拉岗组地层电性上表现为低自然伽玛、低声波时差、低补偿中子、高密度、高电阻的“三低两高”特征。上覆的芦草沟组或者三叠系以砂泥岩沉积地层为主，井下地层电性上表现为高自然伽玛、低电阻特征，与卡拉岗组地层形成截然不同的沉积体系。卡拉岗组地层与其下伏的哈尔加乌组地层在岩性和电性特征上依然有明显差异：卡拉岗组以低自然伽玛、高电阻的中基性火山岩为特征，而哈尔加乌组上部发育一套较为稳定的灰色、灰黑色泥岩、碳质泥岩、夹砂岩及煤线等碎屑岩（源岩）标志地层,电性上为高自然伽玛为特征,下部为更高电阻中酸性火山岩为特征；从火山岩颜色来看，卡拉岗组以紫红色、褐红色夹少量灰色为主，而下伏哈尔加乌组火山岩多为灰绿色、棕色、灰、灰黄色等，颜色整体多表现为杂色。整体上，卡拉岗组地层在凹陷内划分与横向对比具有明显的特征。
2.3 盆地构造演化特征
总体来看，海西晚期和燕山晚期的构造运动影响范围最大，波及整个三塘湖地区。在盆地周缘表现为山系褶皱隆升，盆地内则形成两个区域性角度不整合面。海西晚期构造运动以南断北抬、东西分区为特征，活动时间长，自二叠纪末一直持续到三叠纪早期。盆地南部表现为白依山断层及其伴生的黑墩断层和石板墩断层的大规模逆冲，北部则表现为整体掀斜抬升，抬升幅度自东而西逐渐减弱。马朗凹陷及条湖凹陷东北部条湖组有大面积削蚀。燕山晚期构造运动是第二次大规模构造运动，表现为南北对称褶皱逆冲，东西块断差异升降。盆地南缘在前期构造背景上褶皱进一步加剧，白依山断层大规模逆冲形成石炭系逆掩推覆体，黑墩断层和石板墩断层复活，但断距不大，基本上使南缘带定型。盆地北部仍以掀斜抬升为主,不过抬升幅度是西强东弱。在抬升背景上北缘逆冲隆升，从而形成北部冲断带、中央坳陷带和南部断褶推覆带。同时东西块断差异升降，岔哈泉凸起以东地区由于早期形成古构造背景的影响，在盆地内形成一系列断褶带和断垒，走向近于东西向。
2.4 火山岩分布
井震结合预测马朗凹陷卡拉岗火成岩主要发育三个火山机构群，以裂隙喷发为主，沿断层呈串珠状分布。依据火山喷发岩性特征由火山岩到沉积岩结束为一旋回，在测井响应上，将牛东地区 C
k 火成岩划分为 4 个旋回，每个旋回之间发
2
育高咖低电阻率的沉积岩（图2-2）。
图 2-2 石炭系卡拉岗组火山岩岩相分布图（据吐哈油田勘探开发研究院，修改）
第3章火山岩岩性和岩相特征
3.1 岩石学特征
(1) 岩石类型以玄武岩为主，其次为安山岩和火山碎屑岩
马朗凹陷卡拉岗组主要发育储层为火山岩储层，即玄武岩、安山岩和火山碎屑岩，岩石类型统计，其中玄武岩含量75％，占绝对优势，安山岩含量17％，火山角砾岩含量8％。在卡拉岗组的火山岩储层中，发现了工业油藏，证明火山岩储层和砂岩储层一样，是不可忽视的油气储集层。
(2) 玄武岩、安山岩以斑状结构、杏仁构造为主，火山碎屑岩为凝灰结构或火山角砾结构、块状构造
马朗凹陷火山岩种类主要以基性玄武岩、中性安山岩和火山碎屑岩为主，岩石整体多为斑状或少斑状结构、火山角砾结构或凝灰结构。熔岩基质结构类型则较为多样，为间隐结构、间粒结构、拉斑玄武结构、交织结构。表3-1为马朗凹陷各井卡拉岗组火成岩储层结构构造简表。
通过岩心及薄片观察，构造种类以气孔和杏仁构造为主。气孔、杏仁在岩石中具有分层段分布的特点，表现为气孔、杏仁大小密集程度有所不同。一般在气孔、杏仁发育段，下部气孔、杏仁较大上部较小，气孔杏仁最大直径可达3cm，一般为0.3—0.5cm，形状为圆形、椭圆形。杏仁构造充填物以绿泥石、浊沸石和方解石为主，偶见硅质充填。
表 3-1 马朗凹陷卡拉岗组火山岩储层结构构造
岩类结构构造
玄武岩斑状结构、间粒结构、间隐结构、填间结构气孔构造、杏仁构造
安山岩斑状结构、安山结构、交织结构、玻基交织结构气孔构造、杏仁构造、块状构造火山碎屑岩角砾熔岩结构、凝灰结构块状构造
(3)岩石矿物主要以暗色矿物为主，主要矿物成分为斜长石、橄榄石、辉石、角闪石
由于岩石为斑状结构，杏仁状构造为主，所以在统计岩石矿物成分时，分斑晶、基质、杏仁三部分进行统计，表3-2为马朗凹陷卡拉岗组岩石组分含量统计表，斑晶含量2％～15％，主要矿物成分以斜长石、橄榄石、辉石、角闪石，并有不同程度的蚀变。基质具拉斑玄武结构、间隐结构、间粒结构，交织结构等，含量55％～98％，成分主要为微晶斜长石、橄榄石、辉石、磁铁矿和玻璃质。杏仁含量0～30％，充填物成分主要为沸石、绿泥石、方解石，见少量石英及磁铁矿。绿泥石和浊沸石充填在火山岩原生气孔中形成杏仁构造。
表 3-2 马朗凹陷卡拉岗组岩石组分含量统计(吐哈油田勘探开发研究院提供) 井号深度（m）样品数斑晶基质杏仁马 17 井 1 531.91 - 2 329.08 15 11.1 79.7 9.2 马 18 井 1 347.00 - 1 603.00 11 26.6 70.0 3.4 马 19 井 1 520.62 – 2 432.84 29 2.3 81.0 15.0 马 20 井 1 611.41 – 1 884.12 4 23.8 61.0 15.3 马 21 井862.46 – 988.12 13 9.2 88.9 1.9 马 801 井 2 034.81 – 2 109.88 9 12.8 85.6 1.7
3.2 岩相特征
结合三塘湖盆地火山岩特点和油气勘探需要，对本区火山岩岩相类型主要分为：火山沉积相、爆发相、溢流相，在地震剖面上依据地震反射特征可识别出火山通道相。并根据每种岩相的测井、岩心和镜下特征等制定了特征岩相模板[13]。
3.2.1 火山沉积相
可出现在火山活动的各个时期，一般是火山作用的间隙期，尤其在火山隆起之间的凹陷带最为发育。常与其他岩相侧向相变或互层，多由火山碎屑占90%-50%的沉火山碎屑岩组成。以火山灰、火山尘以及火山岩的角砾等经一定距离的搬运沉积而形成的，多形成于火山岩体的远端。离火山口越近，具沉积相特征的砂岩、砾岩层厚度变小，层位不稳定，有时呈薄层状透镜体或尖灭再现。而远离火山口沉积相厚度变大，层位较为稳定。
三塘湖盆地卡拉岗组火山沉积相岩性主要为粉砂岩、凝灰质砂岩或粉砂岩、凝灰岩等。电阻率曲线薄厚不等，具韵律特征，伽马中值，密度曲线中幅齿化，不稳定（图3-1）
图 3-1 马 18 井火山沉积相测井响应特征
火山沉积相厚度几米到几十米不等，反应不同的沉积环境。马18 井第三套
火山岩顶部火山沉积相较薄，只有几米，而马 15 井较厚，由此可以推断出，马 18 井相对于马 15 井距火山口较近，马 15 井可能处于两座火山隆起之间的凹陷带内，从而可以沉积很厚的凝灰质粉砂岩和凝灰岩，马 18 井则多见粉砂岩和玄武岩互层，反应为离火山口较近。从岩心样品中发现马 15 井发育层状凝灰岩（照片 3-1），此类岩石为压实胶结，属于再搬运火山碎屑沉积，多见于火山穹窿之间的低洼地带，一般距离火山口较远，由此也可得到证实。此证据亦可由吐哈油田预测的四套火山岩分布图上反映出。
照片 3-1 层状凝灰岩 照片 3-2
气孔溶蚀孔安山岩
照片 3-3 脉状穿插 照片 3-4 气孔玄武岩 表 3-3 火山岩相测井曲线特征与实例
火山岩相
（亚相）
自然伽马曲线特征 电阻率曲线特征 密度 中子 声波 实例
溢流相
下部亚相
齿化中低值 20-50 齿化中高值 >150 Ω·m 中值2.5 高幅齿化 齿化高值20-24 中幅齿化 马 17 井 2 361-2 376m 溢流相
中部亚相
箱型齿化44 微齿化中值 >100 Ω·m 高值2.6 低幅齿化 齿化中值15 低幅齿化 马 25 井 2 218-2 228m 溢流相
上部亚相
齿化中低值 20-50 齿化中高值 >150 Ω·m 中值2.5 高幅齿化 齿化高值20-24 中幅齿化 马 20 井 1 940-1 970m 爆发相 齿化中值
30-40
尖齿变化范围大150Ω·m 微齿与尖齿相间2.4-2.6 中幅齿化10-30 中幅齿化 马 25 井 2 500-2 550m 火山通道相 （火山颈亚
相）
齿化箱型中值
35-40 齿化钟型，中低阻，十几Ω·m 低幅齿化，中值2.5 中幅齿化 17-22 低幅齿化 马 8 井 1 625-1 675m 火山沉积相 中值 具韵律特征 中幅齿化
2.4-2.6 中幅齿化 23-30 中幅齿化 马 18 井 1 383-1 403m
3.2.2 溢流相
它是含晶出物和同生角砾的熔浆在后续喷出物推动和自身重力共同作用下，在沿着地表流动过程中或滞留后，熔浆逐渐冷凝固结而成。它主要在强烈火山爆发之后的间歇期出现为主，以熔浆形式从火山口喷溢而出，常形成面状泛流的岩被，也有时呈线状流动的岩流。在熔岩流的顶底面或前缘形成气孔－杏仁状熔岩，或形成角砾状熔岩等岩类。
溢流相是本区主要的火山岩岩相，几乎遍布整个三塘湖盆地，该区熔岩与其它沉积岩伴生形成喷发－沉积的层状岩体。其主要岩性为玄武岩、安山岩及其过渡岩性。
一般的熔岩流在剖面上自上而下都有如下分层特征（图3-2）：
(1)岩流自碎角砾状熔岩相带。岩浆喷出火山口，表面与空气接触迅速冷却固结，硬壳被继续流动的熔岩搓碎形成自碎角砾。它是划分熔岩流顶界的标志。
(2)上部气孔——杏仁状熔岩相带。富含气孔和杏仁构造，常显拉长状，指示岩浆流动方向。
(3)中部致密块状熔岩相带。该带岩浆冷却较慢，压力较大，故岩性致密，仅含少量圆形气孔。
(4)下部气孔——杏仁熔岩相带。这是熔岩流最下面一个相带，由于熔岩流岩潮湿的地地表或水底流动，下部水汽化进入熔岩流，从而形成大量气孔。
(5)下覆地层与火山碎屑岩相带。
图3-2 熔岩流剖面分带性（据中国地质大学高冠峰硕士毕业论文）
图 3-3 马20井溢流相测井特征
根据火山岩特征不同，现把三塘湖盆地溢流相细分为三个亚相：上部亚相、中部亚相和下部亚相。此三个亚相表现出剖面上的分带性和旋回性。上部亚相主要为自碎角砾岩、气孔玄武岩和安山岩，这是原生气孔最为发育的相带，其中的气孔多为圆形或椭圆形，椭圆形气孔显示熔岩流流动方向。中部亚相为多具流纹构造的玄武岩或安山岩，最为致密，储集空间最少。下部亚相因与地面接触，亦气孔比较发育，但因熔岩流的巨大拖动力致使其气孔多为拉长型，指示熔岩流动方向，并且常常含有同生角砾，构造裂缝比较发育（图3-3）。
如马20井1 882.01-1 884.12m为安山岩，杏仁和气孔极为发育，杏仁含量30%，成分为浊沸石、绿泥石、方解石、黄铁矿。岩心表面发育大量微裂缝（以斜裂缝为主），为风化作用所致，其为浊沸石、方解石、黄铁矿充填。岩石蚀变强烈，蚀变矿物为浊沸石、方解石、黄铁矿（照片3-2），属于溢流相上部亚相；而1965m 为灰褐色玄武岩，裂隙发育，方解石充填，脉状穿插（照片3-3），属于溢流相下部亚相。
马24井 1 585.49-1 587.8m，为灰绿色玄武岩，气孔较多，沸石充填，气孔几乎完全充填，不含油（照片3-4），属于溢流相上部亚相；而1 588.73-1 589.69m 为灰绿色致密玄武岩，气孔发育，小且被充填，中部发育溶蚀孔洞，有油斑，硅质充填（照片3-5），属于溢流相中部亚相；马24井1589.21-1589.43为灰绿色玄武岩段中夹的小段角砾凝灰岩，发育砾间缝和砾边缝，方解石充填（照片3-6），为爆发相上部的空落亚相，推测附近有火山口。由于整个层位处于风化壳位置，风化淋滤作用致使溶蚀强烈而难以辨认。
玄武岩、安山岩两种不同的储层由于其岩性、矿物成份的不同，其测井响应具有明显差异，同时气孔、裂缝发育程度不同，其测井响应也不同（表3-3）。溢流相中部亚相电阻率较上部、下部亚相稍低，密度较大且曲线平直，声波、中子值小。溢流相上、下部亚相一般发育气孔裂缝玄武岩，测井曲线响应为高中子，
高声波时差，低密度，且电阻率值较溢流相中部高，中子，声波时差曲线为齿状，密度曲线高幅齿状，井径一般为扩径。
照片 3-5 致密玄武岩照片 3-6 角砾凝灰岩
3.2.3 爆发相
该相以早期及喷发高潮时最为发育，在酸性岩喷发旋回中多见于下部，在基性岩喷发旋回中多见于上部。主要由较粗的火山碎屑岩组成，如集块岩、火山角砾岩、角砾质凝灰岩（照片3-6）等。它们是原地堆积的产物，其在平面上的分布特征是：越靠近火山通道，火山碎屑越粗。近火山口岩屑比例增大，与溢流相火山熔岩在垂向上交替出现，或因爆发相叠复出现，形成火山碎屑锥；粗火山碎屑岩一般不具层理构造，而是异地堆积，但经过一段搬运的火山碎屑物常具层理构造。爆发相分为空落亚相、热基浪亚相和热碎屑流亚相。爆发相火山角砾岩与爆发相凝灰岩常呈互层产出，其补偿密度同凝灰岩比较相对较高一些,补偿中子和声波时差较凝灰岩小。爆发相中子及声波曲线形态为齿状或指状，中幅振荡，电阻率曲线为薄层、尖齿，中高阻（图3-4）
马25 井 2 500-2 550m主要为凝灰岩与火山角砾岩互层，凝灰岩镜下常见玻屑、晶屑和浆屑，为典型爆发相特征。
图 3-4 马 25 井爆发相测井特征
3.2.4 火山通道相
火山通道指从岩浆房到火山口顶部的整个岩浆导运系统。火山通道相位于整个火山机构的下部和近中心部位，是岩浆向上运移到达地表过程中滞留和回填在火山管道中的火山岩类组合。自上而下粒度由细变粗，深部呈现中一粗粒斑状结构。由火山碎屑组成的岩颈、碎屑主要是周围火山岩的破碎产物，少数来自基底岩石，大小悬殊，无分选。
火山通道相可以划分为火山颈亚相、次火山岩亚相和隐爆角砾岩亚相，它们可形成于火山旋回的整个过程中，但保留下来的主要是后期活动产物。火山通道相火山岩岩性主要为隐爆角砾岩、英安岩—安山岩、流纹岩、流纹质角砾熔岩、玄武岩和凝灰岩。次火山岩岩石成分单一，由接触带到中心，结构逐渐变化。岩体可以局部甚至全部呈自碎状，如果数量多时就构成侵出自碎岩。次火山岩一般结构上与火山岩相似，但不发育气孔一杏仁构造。次火山岩岩相带与火山锥上的溢流相、爆发相呈穿插关系。火山通道相中自然伽马、中子、密度、声波值都变化不大，微齿状，电阻率曲线呈钟形。
火山通道相的火山颈亚相因熔浆侵出停滞并充填在火山通道，为火山口塌陷充填物，所以它的岩性主要为熔岩、熔结角砾岩、凝灰熔岩、凝灰岩和角砾岩。不同结构、岩性、颜色的火山岩与火山角砾岩混杂，界限清晰，显示“堆砌构造”为其鉴定特征。次火山岩亚相为侵入岩，在三塘湖盆地主要发育辉绿岩。
三塘湖盆地各种火山岩相特征及其判定依据详见表3-4。
表 3-4 三塘湖盆地火山岩岩相划分依据
岩相岩性及围岩特征
火山通道相次火山岩亚相（发育辉绿岩）
火山颈亚相（含附近发育安山岩、玄武岩等熔岩或熔结结构或辉绿岩的火山角砾岩）溢流相玄武岩、安山岩、自碎角砾岩（发育在气孔发育的玄武岩、安山岩上部）
爆发相空落亚相（含附近发育凝灰岩的火山角砾岩）
热基浪亚相（含玻屑、晶屑、浆屑的凝灰岩）
热碎流亚相（含玻屑、晶屑、浆屑的熔结凝灰岩）
火山沉积相（凝灰质）砂泥岩、粉砂岩、煤层、凝灰岩、层状火山碎屑岩（离火山口较远）由表3-4 可以看出，火山通道相和爆发相都可发育火山角砾岩，火山沉积相和爆发相都可发育凝灰岩，溢流相和火山通道相都可发育玄武岩、安山岩等熔岩，但根据其围岩不同即可辨别。
三塘湖盆地马朗凹陷卡拉岗组火山沉积相都为（凝灰质）砂岩、粉砂岩和泥岩，沉积于被风化淋滤的溢流相之上，一般厚度都不是很大，也有的风化壳之上根本没有火山沉积相，而继续覆盖溢流相。风化壳的形成与当时所处的气候条件有很大关系，这也是四套火山岩形成两期风化淋滤带而不是四期的原因。
第 4 章火山岩储集空间类型及影响因素
4.1 火山岩储层储集空间类型及组合特征
4.1.1 储集空间类型
火山岩的储集空间按其成因,可以分为原生与次生两类。
原生储集空间:是指火山岩成岩过程中所形成的储集空间,包括气孔、角砾间孔、炸裂缝、冷凝收缩缝等。
火山岩原生储集空间在成岩过程中形成,在地层水的作用下,很容易受到改造,多数被方解石、方沸石等充填或部分充填,而成为无效的储集空间。另一方面,由于其中的充填物都为易溶的水化学胶结物,容易被地下水所改造,溶蚀形成次生储集空间。
次生储集空间:是在火山岩形成之后,由于构造活动、成岩、风化作用形成的储集空间。其类型可分为构造裂缝和溶蚀孔隙等。
构造裂缝:早期断裂为岩浆活动提供了通道,而晚期活动使早期形成的火山岩产生一系列构造裂缝,对火山岩储层的形成发展具有重要作用。在构造应力的作用下,在主断裂的两侧,北东和北西两组断裂交汇部位会产生与断裂走向斜交的X形态裂缝节理发育带,使岩石破碎。这是在野外及室内岩芯薄片中经常见到的地质现象。这些裂缝、节理发育区便成为油气的有效储集空间。
溶蚀孔隙:主要为火山岩受地下水改造而形成的次生孔隙。原生被充填的孔隙可成为溶孔,也可沿微裂缝、斑晶、晶屑及胶结物,经溶蚀作用发育而成。这类溶孔一般发育在断裂的两侧,断裂和裂缝为大气水、地下水提供通道,与其火山岩中不稳定组分发生反应,形成各种溶孔。断裂两侧的溶孔发育带,成为火山岩有利的储集空间。
火山岩储层的储集空间特征极其复杂，总的特点是：储层空间类型多，孔隙结构复杂，次生作用影响强烈。从微观到宏观上都表现出严重的非均质性，孔、洞、缝往往交织在一起，储层性能显示出很大的差异性和突变性[14]。本地区火山岩储集空间类型可分孔隙和裂缝两部分，孔隙分为气孔、杏仁体溶孔、斑晶溶孔、基质溶孔、晶间孔等。在马19井1 534.92～1 564．8m井段发育各种溶孔和原生孔隙。裂缝包括构造裂缝、溶缝、冷凝收缩缝、炸裂缝等。不同类型的孔隙和裂缝其成因不同，这些孔隙和裂缝的有机组合，能够形成不同的储集空间组合类型。
据岩心观察、岩矿鉴定、扫描电镜等资料分析证明，按成因类型，本地区火山岩储集空间类型可分原生储集空间和次生储集空间两大类，原生储集空间分为原生孔隙和原生裂缝，原生孔隙包括原生气孔、剩余气孔、晶间孔等，原生裂缝
包括冷凝收缩缝、颗粒炸裂缝、收缩节理等；次生储集空间又分为次生孔隙和次生裂缝，次生孔隙包括杏仁体溶孔、斑晶溶蚀孔、基质溶孔等。次生裂缝包括构造裂缝、溶缝等。储集空间分类具体见表4-1。孔隙和构造裂缝分别组成了喷发岩和浅成侵入岩的主要含油空间。
表 4-1 马朗凹陷卡拉岗组储层储集空间类型
储集空间类型成因
原生储集空间原生孔隙：原生气孔、剩余气孔、晶间孔等气体膨胀逸出、结晶作用原生裂缝：冷凝收缩缝、颗粒炸裂缝、收缩节理等岩浆冷却收缩作用
次生储集空间次生孔隙：杏仁体溶孔、斑晶溶蚀孔、基质溶孔溶蚀作用
次生裂缝：构造裂缝、溶缝等构造应力作用、风化淋滤、溶蚀作用
4.1.2 储集空间组合类型
储层储集空问多样，常以一种或几种空间类型的形式组合，体现了储集空间成因受成岩环境、成岩作用和构造应力三种因素的影响，综合起来，储集空间组合类型可划分为气孔一溶洞组合、气孔一溶洞一裂缝组合、裂缝组合三类：①气孔一溶洞组合：主要分布于火山岩的溢流相的下部和上部，连通性差，孤立气孔意义不大。②气孔一溶洞一裂缝组合：该组合是火山岩储层中的最佳组合，是储层的有利地带，构造裂缝将气孔、溶洞连通起来，为油气提供了充足的储集空间和畅通的运移通道。③裂缝组合：裂缝发育地带一方面为油气聚集提供了储集空间，同时也是油气运移的通道。是卡拉岗组寻找油气的有利场所。
4.2 储层物性特征及影响储层物性的因素
(1) 储层物性特征
火山岩储层基本属特低孔、特低渗储层，而裂缝的发育可以有效改善其储集性能，因此火山岩储层储集性能的好坏依赖于裂缝的发育程度。卡拉岗组储层物性统计情况如表4-2、图4-1，2，由图表可以看出，平均孔隙度范围为2.6％～11．3％，最低孔隙度1．3％，最高孔隙度24．8％；而渗透率值大都小于0．05×10-3μ㎡，只有个别样品的渗透率稍高，最高达13．6×10-3u㎡。。因此对照表4-3，判断卡拉岗组储层以中孔特低渗和低孔特低渗储层为主。
表 4-2 各井卡拉岗组储层物性特征
井号井深（m）样品数孔隙度（%）渗透率（10-3u㎡）马 801 井 2 034.81-2 109.88 20 3.4/1.3-6.1 <0.05,82% 马 23 井 1 770.96-1 883.91 16 6.7/1.5-13.2 <0.05,57% 马 17 井 1 532.31-2 329.08 6 7.1/2.4-18.4 <0.05,100% 马 18 井 1 347- 1595 2 2.6/1.2-4 /
马 19 井 1 520.62-1 681.71 88 11.3/3.8-24.8 <0.05,84% 马 20 井 1 611.41-1 884.12 9 7.6/2-13.1 <0.05,100% 马 21 井868.82-1 129.14 22 4.8/2.6-9.6 <0.05,67%
图 4-1 各井卡拉岗组孔隙度散点示意（据吐哈油田勘探开发研究院）
图 4-2 各井平均孔隙度分布柱状示意（吐哈油田勘探开发研究院）
表 4-3 三塘湖盆地火山岩储层与油气显示级别关系
储层级别储层类型孔隙度（%）渗透率（10-3u㎡）含油级别
I 类高孔中渗储层>10 >1 含油或油浸
II 类高孔低渗储层>10 1-0.1 油浸或油斑
III 类中孔低渗储层5-10 1-.01 油斑
IV 类低孔特低渗储层<5 <0.1 荧光
(2)岩石组构是控制储层性质的基础
杏仁、玻璃质含量越高，储层物性越好；斑晶含量与孔隙度大小呈反相关。
通过对所选井的岩石组分和结构进行统计，发现组成火山岩的矿物如橄榄石、
长石、辉石等均为不稳定矿物，杏仁充填物沸石也是易溶矿物，这些均为溶蚀作用打下良好的物质基础。另外我们对马 l9 井所选样品的孔隙度、结构、杏仁、及玻璃质进行了统计(表 4-4)，在1 521．93～1 529．53m井段，岩石基质结构为拉斑玄武结构，玻璃质含量l8％，杏仁含量4．8％，孔隙度6．6％，在1 534．92～1 564．82m井段，岩石基质结构为间隐结构，玻璃质含量明显增大，为30％，杏仁含量23．2％，其孔隙度也随着增大，为12．9％，到1 679．09～1 681．71m井段，岩石基质结构为拉斑玄武结构，玻璃质含量有所减少，为20％，杏仁含量6．0％，其孔隙度也随着减少，为9．2％，由此我们得出，基质中玻璃质的含量，即基质结构，对储层物性起到一定的控制作用，玻璃质含量越高，储层物性越好。另外杏仁含量与岩石物性呈正相关关系，储层岩石中杏仁含量越高，储层物性越好。
表 4-4 马 19 井玻璃质含量、结构、杏仁含量与物性的关系深度（m）岩类结构基质结构玻璃质（%）杏仁（%）孔隙度（%）1 521.93-1 529.53 玄武岩少斑结构拉玄结构18 4.8 6.6
1 534.92-1 564.8
2 玄武岩少斑结构间隐结构30 23.2 12.9
1 679.09-1 681.71 玄武岩少斑结构拉玄结构20 6.0 9.2
2 332.13-2 335.10 安山岩少斑结构交织结构25 4.
3 /
首先横向上选取不同井的杏仁和孔隙度含量做对比(图4-3)，分析发现杏仁含量与孔隙度大小呈正相关。纵向上选取马l9 井不同井段的杏仁和孔隙度含量做对比(图4-4)，再一次证明杏仁含量越高，储层孔隙度越大。
图 4-3 杏仁含量与孔隙度关系曲线（据吐哈油田勘探开发研究院）
图 4-4 马 19 井不同井段杏仁含量与孔隙度关系（据吐哈油田勘探开发研究院）
同时在横向上选取不同井的斑晶和孔隙度含量做对比，从图4-5可以看出，斑晶含量越大，孔隙度越小，斑晶变化趋势与孔隙度变化趋势相反，因此我们认为