火山岩气藏是一种重要的非常规油气资源,自19世纪末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,相继在全世界100多个国家地区发现了火山岩油气藏。火山岩油气正成为全球油气资源勘探开发的重要领域之一。近20年来,我国渤海湾、松辽、准噶尔和三塘湖等盆地相继发现了多个高产火山岩油气藏,这些发现展示出我国火山岩油气藏巨大的勘探潜力。与未风化的火山岩相比,经过风化改造的火山岩更易形成有利储集层和高产油气藏,因此火山岩风化壳的研究对指导火山岩油气勘探具有重要意义。目前,关于火山岩风化壳的研究较少,在国内主要集中在我国西北地区古生界火山岩油气藏。前人对准噶尔盆地、三塘湖盆地火山岩风化壳孔隙成因、分布、风化壳发育模式等进行了研究,认为准噶尔盆地火山岩有利储层区带主要发育在火山岩的风化体淋滤带和崩解带,指出火山岩风化壳能够形成良好的储层,作为一种特殊的油气藏类型具有重要的理论和应用价值。松辽盆地中生代火山岩风化壳与西部盆地古生代火山岩风化壳相比,在风化时间、风化壳厚度、风化壳结构及其对储层的影响等方面存在显著差异,但目前对松辽盆地火山岩风化壳及其储层意义的研究较少。本次研究以松辽盆地徐家围子断陷营城组火山岩为研究对象,研究目的在于探索松辽盆地中生代火山岩风化壳的识别标志,对火山岩风化壳结构、发育模式、分布范围及储层特征进行深入系统的研究,以期指导我国东部火山岩油气勘探与开发。本次研究通过野外剖面风化壳地质测量、钻井岩心观察、岩石薄片、铸体薄片显微镜观察、全岩分析和粘土矿物扫描电镜分析,结合测井和三维地震风化壳识别、地震正演模拟和地震属性分析等,建立了松辽盆地徐家围子断陷营城组火山岩风化壳典型识别标志、风化壳结构模式及地质-地球物理刻画方法;利用这些方法预测了徐家围子断陷营城组火山岩风化壳分布范围。结合盆地构造、火山岩喷发期次等特征,建立了火山岩风化壳储层的发育模式,并预测了徐家围子断陷营城组火山岩风化壳储层的分布。本次研究的创新点包括:1.明确了松辽盆地徐家围子断陷营城组火山岩风化壳的地质与地球物理特征,指出其风化壳形成机制及其结构,总结其识别标志,最终建立徐家围子营城组火山岩风化壳储层发育模式。2.凝练了徐家围子营城组风化壳储层成因,形成了火山岩风化壳储层预测的地质-地球物理方法,指出风化壳储层有利区。通过本次研究,得出以下结论与认识:1.建立了徐家围子断陷营城组火山岩风化壳的地质识别标志,划分了火山岩风化壳结构,总结了火山岩风化壳形成机制。(1)火山岩风化壳地质识别标志有三类十一种:宏观特征:风化粘土层标志、高角度裂缝粘土充填带标志、溶蚀孔缝标志和杏仁构造溶蚀标志;微观特征:碳酸盐化标志、浊沸石化标志、绿泥石化标志、绢云母化标志、粘土化标志和微裂缝标志;地化特征:风化指数cia>50。(2)将松辽盆地徐家围子断陷区营城组火山岩风化壳结构自上而下分为四层:粘土层、淋滤带、破碎带和母岩。淋滤带风化淋滤蚀变作用强,溶蚀孔及裂缝发育,岩石结构完整性差,是主要油气储集层;破碎带风化淋滤蚀变作用较强,岩石半破碎,裂缝和孔隙较发育,岩石结构较完整,是次要油气储集层。(3)徐家围子营城组火山岩风化壳的形成机制:徐家围子断陷这种强烈断陷作用形成的隆起凹陷构造格局造就了火山岩风化壳的形成;受徐中和徐东走滑断裂活动的影响,断裂发育处的火山岩地层明显变陡,遭受强烈的风化剥蚀作用,形成了较大厚度的火山岩风化壳;深部火山热液沿断裂向上运移,使得热液蚀变影响到火山岩储层演化,断裂发育可以增加风化壳和有效储层厚度。2.建立徐家围子断陷营城组火山岩风化壳的地球物理识别标志。(1)火山岩风化壳测井曲线特征为:井径值较大,通常都在9~11cm以上;自然伽马值较大,通常都在120~150api以上;声波时差值较大,通常都在60~90us﹒m-1以上;密度值较小,通常都在2~2.5g/cm-3以下。(2)火山岩风化壳成像测井特征为:风化壳上层和下层的FMI图像颜色为亮黄色或暗黄色,颜色较浅,电阻率较高;而风化壳层的FMI图像颜色为褐色或黑褐色,颜色较深,电阻率较低。当风化程度较弱时,弱风化壳层的FMI图像颜色为暗红色,电阻率呈中阻;当风化程度适中时,中风化层的FMI图像颜色为红褐色,电阻率呈中低阻;当风化程度较强时,强风化层的FMI图像颜色为暗黑色,电阻率呈低阻。(3)火山岩风化壳地震上表现为强反射-连续-低频同相轴,盆缘下部地层削截、盆内协调。根据火山岩风化壳的地震响应特征,优选敏感属性——振幅和频率属性,在营一段风化壳层提取最大峰值振幅属性和平均瞬时频率属性,预测出风化壳的分布范围,两种属性预测的准确率分别为81.43%和72.86%。3.对火山岩风化壳储层特征进行研究,建立火山岩风化壳的储层发育模式,预测火山岩风化壳和储层的分布范围。(1)风化壳储层发育大量风化作用产生的溶蚀孔和溶蚀缝,通过半定量计算溶蚀孔的面孔率,证实了风化作用有效增加了储层的储集空间,改善了储层的物性。原生孔隙发育的火山岩,风化作用产生的次生孔隙更多;原生孔隙不太发育的火山岩,风化作用也会产生次生孔隙,但次生孔隙产生的较少。酸性岩比基性岩更容易被风化,这与酸性岩的结晶程度低有关。(2)建立徐家围子火山岩风化壳储层的两种发育模式:古隆起发育模式和斜坡带与凹陷并存发育模式。古隆起发育模式的风化壳结构较完整,包括粘土层、淋滤带、破碎带和母岩,通常形成良好的工业气层。斜坡带与凹陷并存发育模式的风化壳结构不完整,只包括淋滤带、破碎带和母岩,通常形成良好的工业气层或低产气层。(3)建立了火山岩风化壳的预测原则:火山岩风化壳三类十一种地质特征、测井曲线特征、地震反射特征和地震属性特征。预测松辽盆地徐家围子断陷火山岩风化壳分布范围,利用剩余10口钻井资料验证预测的准确性,结果表明,绝对误差和相对误差较小,说明预测的准确性。最终预测风化壳储层的有利区分布,第一类储层集中分布在徐深地区中部,达深地区北部和西南部;第二类储层集中分布在徐深地区东南部,达深地区中部;第三类储层集中分布在徐深地区周边,宋深地区和升深地区。