Volcanic reservoir characteristics and hydrocarbon accumulation control factors of rift depressions in southern Songliao Basin

doi:10.13745/j.esf.sf.2022.10.24

Abstract

Abstract:

Intermediate-basic volcanic rocks of the Huoshiling Formation are widely developed in rift depressions in southern Songliao Basin. In this present study we investigated the volcanic rock distribution, lithology and lithofacies, volcanic structure types, reservoir space characteristics and gas accumulation characteristics through comprehensive multi-scale analysis, and then discussed the formation mechanism of effective reservoir space and the main controlling factors of hydrocarbon accumulation. We found that (1) intermediate-basic volcanic rocks are widely distributed in the basin mainly as multi-stage superimposed, connected low-amplitude mounds. The rock develops 3 types of lithofacies and 7 types of subfacies as well as a composite pore-fracture network-type reservoir space. (2) Volcanic structures control the lithology and lithofacies distribution, and determine the formation and distribution of primary pores; while tectonic movements and rock dissolution are conducive to the formation of structural fractures and secondary dissolution pores and fractures, and they are the key factors controlling the formation of high-quality reservoirs. (3) The reservoir control mechanism can be described by a quaternary model: The paleostructural setting during the accumulation period determines the direction of hydrocarbon accumulation; the favorable hydrocarbon generation center of the deep depression provides the material basis for the hydrocarbon accumulation and dynamic conditions; the multi-type, multi-scale pore-fracture development zones control the distribution of favorable reservoirs and determine the degree of oil and gas enrichment; and stable mudstone and late-stage weak tectonic activities provide better preservation conditions for the development of petroleum reservoirs.

Key words: Songliao Basin, faulted layer, volcanic rock, effective reservoir, main controlling factors of accumulation

CLC Number:

P618.130.2

LI Ruilei, YANG Liying, ZHU Jianfeng, LIU Yuhu, XU Wen, LI Zhongbo, FAN Xuepei, LENG Qinglei, ZHANG Tingting. Volcanic reservoir characteristics and hydrocarbon accumulation control factors of rift depressions in southern Songliao Basin[J]. Earth Science Frontiers, 2023, 30(4): 100-111.

Figures/Tables 13

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种类	成分	火山碎屑岩占比	喷发类型	基本类型	岩性特征	岩相特征	储集空间特征	测井孔渗	实测物性	有利储层分布	典型井
火山碎屑岩型火山机构	中基性	>80%	中心式喷发	无锥/ 单锥/ 多锥	火山碎屑岩和碎屑熔岩为主,发育少量熔岩	爆发相为主,喷溢相次之,火山沉积相较另两种火山机构发育	粒间孔、晶间孔、溶蚀孔、晶间炸裂缝、构造裂缝	孔隙度:1.4%~6.9%,均值2.9% 渗透率:0.01~0.39 mD,均值0.03 mD	孔隙度:0.25%~7.02%,均值1.55% 渗透率:0.018~61.938 mD,均值0.033 mD	爆发相热碎屑流、热基浪亚相	C2 井
熔岩型火山机构	中基性	<10%	裂隙式中心式喷发	无锥/ 单锥/ 多锥	熔岩为主,碎屑熔岩次之,少量火山碎屑岩	喷溢相为主,爆发次之,侵出相较另两种火山机构发育,火山沉积相欠发育	气孔、杏仁体内孔、构造缝、节理缝	孔隙度:3%~5.1%,均值3.8% 渗透率:0.02~0.08 mD,均值0.03 mD	孔隙度:1.38%~4.39%,均值3.56% 渗透率:0.013~0.023 mD,均值0.015 mD	喷发单元顶部	C1 井
复合型火山机构	中基性	10%~ 80%	中心式喷发	单锥/ 多锥	以火山碎屑熔岩和熔岩为主	喷溢相和爆发相均发育,火山通道相和侵出相占的比例较小,发育少量火山沉积相	气孔、杏仁体内孔、角砾间孔、晶间孔、溶蚀孔、隐爆缝、构造裂缝、节理缝	孔隙度:2.2%~10%,均值3.95% 渗透率:0.01~0.95 mD,均值0.02 mD	孔隙度:0.26%~3.21%,均值1.51% 渗透率:0.028~1.586 mD,均值0.031 mD	爆发相及喷发单元顶部	C3 井、 C5 井

种类	成分	火山碎屑岩占比	喷发类型	基本类型	岩性特征	岩相特征	储集空间特征	测井孔渗	实测物性	有利储层分布	典型井
火山碎屑岩型火山机构	中基性	>80%	中心式喷发	无锥/ 单锥/ 多锥	火山碎屑岩和碎屑熔岩为主,发育少量熔岩	爆发相为主,喷溢相次之,火山沉积相较另两种火山机构发育	粒间孔、晶间孔、溶蚀孔、晶间炸裂缝、构造裂缝	孔隙度:1.4%~6.9%,均值2.9% 渗透率:0.01~0.39 mD,均值0.03 mD	孔隙度:0.25%~7.02%,均值1.55% 渗透率:0.018~61.938 mD,均值0.033 mD	爆发相热碎屑流、热基浪亚相	C2 井
熔岩型火山机构	中基性	<10%	裂隙式中心式喷发	无锥/ 单锥/ 多锥	熔岩为主,碎屑熔岩次之,少量火山碎屑岩	喷溢相为主,爆发次之,侵出相较另两种火山机构发育,火山沉积相欠发育	气孔、杏仁体内孔、构造缝、节理缝	孔隙度:3%~5.1%,均值3.8% 渗透率:0.02~0.08 mD,均值0.03 mD	孔隙度:1.38%~4.39%,均值3.56% 渗透率:0.013~0.023 mD,均值0.015 mD	喷发单元顶部	C1 井
复合型火山机构	中基性	10%~ 80%	中心式喷发	单锥/ 多锥	以火山碎屑熔岩和熔岩为主	喷溢相和爆发相均发育,火山通道相和侵出相占的比例较小,发育少量火山沉积相	气孔、杏仁体内孔、角砾间孔、晶间孔、溶蚀孔、隐爆缝、构造裂缝、节理缝	孔隙度:2.2%~10%,均值3.95% 渗透率:0.01~0.95 mD,均值0.02 mD	孔隙度:0.26%~3.21%,均值1.51% 渗透率:0.028~1.586 mD,均值0.031 mD	爆发相及喷发单元顶部	C3 井、 C5 井

成岩作用阶段		储集空间类型		成岩作用	对储层影响	特征	主要岩性	典型照片
早期成岩作用	冷却固结成岩	原生孔隙	原生气孔	挥发分溢出作用	建设性	形态多样,多成椭圆形	熔岩,角砾岩, 集块岩	图6A
			杏仁体内孔	准同生期热液沉淀		杏仁体形态多样, 多为钙质充填	安山岩	图6B
			杏仁体收缩缝	冷凝收缩作用		杏仁体或挥发分与基质成分差异	安山岩	图6B
			斑晶炸裂缝	斑晶炸碎作用		熔浆喷发形成的上拱力	流纹岩安山岩	图6I
	压实作用		粒间孔	压实胶结作用	破坏性	火山碎屑颗粒通过压实和重结晶作用形成的孔隙	(沉)火山碎屑 (熔)岩	图6G
晚期成岩作用	风化淋滤和埋藏成岩	次生孔隙	晶内溶蚀孔	溶蚀作用	建设性	晶体溶解、水解或交代形成的孔隙	斑晶发育火山岩	图6D
			基质溶蚀孔	溶蚀作用		基质中长石、火山玻璃、颗粒间充填物等被溶蚀形成的孔隙	火山熔岩、火山碎屑熔岩类	图6C
			杏仁体溶蚀孔	溶蚀作用		杏仁体或裂缝充填物被溶蚀形成的孔隙	杏仁体发育的火山岩	图6F
		次生裂缝	溶蚀缝	溶蚀作用		收缩缝被水解、溶解形成	各类火山岩	图6G
			构造缝	构造作用		构造应力作用	各类火山岩	图6H
			充填溶蚀构造缝	构造作用充填作用溶蚀作用		构造裂缝被溶解扩大所形成的缝隙	各类火山岩	图6G

成岩作用阶段		储集空间类型		成岩作用	对储层影响	特征	主要岩性	典型照片
早期成岩作用	冷却固结成岩	原生孔隙	原生气孔	挥发分溢出作用	建设性	形态多样,多成椭圆形	熔岩,角砾岩, 集块岩	图6A
			杏仁体内孔	准同生期热液沉淀		杏仁体形态多样, 多为钙质充填	安山岩	图6B
			杏仁体收缩缝	冷凝收缩作用		杏仁体或挥发分与基质成分差异	安山岩	图6B
			斑晶炸裂缝	斑晶炸碎作用		熔浆喷发形成的上拱力	流纹岩安山岩	图6I
	压实作用		粒间孔	压实胶结作用	破坏性	火山碎屑颗粒通过压实和重结晶作用形成的孔隙	(沉)火山碎屑 (熔)岩	图6G
晚期成岩作用	风化淋滤和埋藏成岩	次生孔隙	晶内溶蚀孔	溶蚀作用	建设性	晶体溶解、水解或交代形成的孔隙	斑晶发育火山岩	图6D
			基质溶蚀孔	溶蚀作用		基质中长石、火山玻璃、颗粒间充填物等被溶蚀形成的孔隙	火山熔岩、火山碎屑熔岩类	图6C
			杏仁体溶蚀孔	溶蚀作用		杏仁体或裂缝充填物被溶蚀形成的孔隙	杏仁体发育的火山岩	图6F
		次生裂缝	溶蚀缝	溶蚀作用		收缩缝被水解、溶解形成	各类火山岩	图6G
			构造缝	构造作用		构造应力作用	各类火山岩	图6H
			充填溶蚀构造缝	构造作用充填作用溶蚀作用		构造裂缝被溶解扩大所形成的缝隙	各类火山岩	图6G

井号	裂缝类型	裂缝密度/(m·m^-2)	测井孔隙度/%	测井渗透率/mD
C1	高角度裂缝、水平缝	0.25	3~5.7/3.9	0.02~0.16/0.05
C2	构造溶蚀缝、层理缝	0.33	4.7~7.9/6.4	0.1~0.66/0.29
C3	水平缝、层理缝	0.46	5.4~8.8/6.8	0.27~4.05/1.33
C5	隐爆缝、水平缝	0.3	2.4~7/4.3	0.01~0.1/0.04