0 前言

火山岩储集空间组合类型有孔隙型、裂缝型和孔隙-裂缝型^{[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]}。松辽盆地营城组火山岩储集空间组合类型多为孔隙-裂缝型，孔隙见熔蚀孔、气孔、杏仁、石泡、砾(粒)间孔和溶蚀孔等，裂缝多为炸裂纹、矿物解理缝、隐爆缝和构造缝等^{[8, 9, 10, 11, 12]}，且多发生充填、溶蚀、交代等次生改造^{[13, 14, 15, 16]}。因此,使孔隙组合类型变得繁杂多样，客观上增加了对火山岩储层分布规律认识的难度，导致火山岩储层有效刻画异常困难。目前从岩性、岩相、火山地层界面、火山机构和喷发旋回等方面开展了储层分布规律的刻画研究^{[17, 18, 19, 20, 21]}，并划分出储层类型和储层单元类型^{[22, 23, 24, 25, 26]}。为火山岩油气藏的刻画提供了一定的理论支撑。

在储层分类的过程中往往注重于物性参数，对于储集空间构成却没有引起足够的重视，这在一定程度上制约了火山岩储层研究的精度。这是因为不同储集空间的储层在孔渗对应关系方面可能存在较大的差别^{[27, 28, 29]}，仅根据物性参数进行储层分类评价，导致了评价结果的误差。在碳酸盐岩储层中也出现过类似的情况，解决的办法通常开展缝洞单元的研究^{[30, 31]}，且已取得了较好的效果，为火山岩储层分类研究提供了启示。为此本文以松辽盆地东南隆起区九台市营一D1井和营三D1井(全取心)营城组火山岩为例，开展火山岩孔缝单元及其特征的研究。首先在明确储集空间类型的基础上，依据相似发育过程、分布特征把储集空间归并为孔隙类和裂缝类，然后再根据孔隙类和裂缝类的组合特征划分出孔缝单元，据此进行孔缝单元类型和特征研究，分析其孔隙度渗透率参数的变化特征,以期为火山岩储层分类评价方法建立提供理论依据。

营一D1井和营三D1井位于九台市官马山(图 1)，为全井段取心，岩心长度分别为207.55、254.15 m，共461.70 m，物性测试数据157个。营一D1井岩性序列主要为玄武岩-流纹质碎屑(熔)岩-流纹岩；岩相序列主要为喷溢相-爆发相-喷溢相。根据沉积岩和沉凝灰岩夹层，可划分出4个岩性段；依据火山机构三类九型和三相带的划分方案^{[14, 24]}可知，这4个岩性段可代表酸性复合类和酸性碎屑岩类火山机构的火山口——近火山口相带和碎屑岩火山机构的近源相带、远源相带。营三D1井岩性呈现角砾玄武岩-玄武岩-气孔玄武岩的韵律，根据内部的两个沉积岩夹层，可划分为3个岩性段；依据火山机构类型和相带划分方案^{[14, 24]}可知，这3个岩性段可代表中基性熔岩类火山机构的火山口——近火山口相带。

图 1 研究区位置 Fig. 1 Pilot map of study area

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根据岩心观察和镜下鉴定共识别出8种孔隙和6种裂缝。分别是原生孔隙(包括熔蚀孔、气孔、杏仁体内孔、石泡空腔孔和砾(粒)间孔)、次生孔隙(包括晶内溶蚀孔、基质溶蚀孔、脱玻化孔)和原生裂缝(包括炸裂缝、矿物解理缝、冷凝收缩缝)、次生裂缝(包括隐爆缝、构造裂缝和溶蚀缝)。在上述两口钻井中多数孔缝还发生了充填或/和溶蚀作用，但还没有发现明显的交代作用。下面介绍各类孔隙特征。

原生孔隙共发现5种，即气孔、石泡空腔孔、杏仁体内孔、砾(粒)间孔和熔蚀孔。对储层贡献较大的为前4种，这里对前4种储集空间重点介绍。

气孔是含有大量气液包裹体的火山物质喷出地表时，流动单元上部遗留下来的后期未充填物质的气孔；其形态有圆形、椭圆形、线状及不规则形态(图 2a)，大小不等，可均匀分布，部分为不连通的独立孔；可分布于流纹岩和玄武岩中。石泡空腔孔是含有大量气液包裹体的火山物质喷出地表时，在熔岩流动单元的上部遗留下来的孔隙；其中气体挥发分形成气孔，热液物质沿孔壁冷凝收缩产生缝隙；其孔径为3～5 cm，整体上以圆形或椭圆形为主，分布密度大(图 2b)；多分布于流纹岩中。杏仁体内孔是矿物未完全充填气孔时残留部分和矿物之间的孔隙，其形态多为不规则形状(图 2c)，少数为圆形、椭圆形或多边形；常见于流纹岩和玄武岩。上述3种孔隙主要赋存于离火山喷发中心较近的喷溢相上部和中部亚相。粒间孔是火山碎屑颗粒间经成岩压实和重结晶作用后残余的孔隙，形态不规则，通常沿碎屑边缘分布(图 2d)，连通性较好；多分布于火山碎屑岩和碎屑熔岩，主要赋存于离火山喷发中心较近的爆发相热碎屑流亚相。

图 2 营一D1和营三D1井营城组火山岩储层储集空间类型和特征 Fig. 2 Types and characteristics of volcanic void space of Yingcheng Formation of Well Y1D1 and Y3D1 in Songliao basin,NE China

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次生孔隙主要发现了晶内溶蚀孔、基质溶蚀孔和脱玻化孔。晶内溶蚀孔是斑状火山岩中，斑晶被溶蚀产生的孔隙，其孔隙形态不规则(图 2e)，如完全溶蚀矿物，则保留原晶体假象；孔隙间连通性较好；可见于各种火山岩中。基质溶蚀孔是基质中的玻璃质或微晶长石被溶蚀形成细小的筛孔状，具有一定的连通性(图 2e)。脱玻化孔是基质中的玻璃质脱玻化形成的细小放射状晶间微孔(图 2f)，具有较好的连通性；常发育于球粒流纹岩，赋存于离火山喷发中心较近的喷溢相上部亚相。

1.2.3 原生裂缝

原生裂缝主要发现了冷凝收缩缝、矿物炸裂缝和解理缝。冷凝收缩缝是岩浆喷发时快速冷却，基质内部应力差异导致不均一收缩而形成的(图 2g)；如柱状节理、板状节理、球状节理，连通性好，是优质油气运移通道；常见的岩性有流纹岩、珍珠岩、安山岩和玄武岩，主要分布于火山喷发中心区域。矿物炸裂缝和解理缝是碎斑/聚斑结构矿物斑晶间爆裂和裂缝形成晶面不规则状或似解理状(图 2h)；广泛分布于各种含斑晶的火山岩中。

1.2.4 次生裂缝

次生裂缝主要揭示了隐爆缝、构造裂缝和溶蚀缝。隐爆缝是富含挥发分的岩浆侵入破碎岩石带中导致地下爆发作用产生的裂缝，形如筒状、脉状、枝杈状(图 2i)，多数充填程度较高，少数部分充填程度可能低；可分布于各类岩石中，主要分布于火山喷发中心的通道处。构造裂缝是火山岩成岩后受构造应力作用产生的裂缝，主要为构造节理裂缝(图 2j)；有横向、纵向及交错的，有的裂缝横切连通气孔和基质溶蚀孔等；连通性好，是很好的油气运移通道；致密块状熔岩中常见。溶蚀缝是构造缝被充填后经溶蚀作用重新开启形成的有效储集空间,保留原裂隙形态，连通性较好(图 2k),广泛分布于致密块状的流纹质角砾岩、流纹岩、安山岩和玄武岩中。

储集空间的成因和排列方式均与储层物性有关。具有相似成因和排列方式的储集空间物性具有相似性，成因和排列方式不同时其物性特征具有较大差异。所以根据储集空间的成因和排列方式进行孔隙类和裂缝类的归并，可简化孔缝单元划分的复杂性，有利于孔缝类组合划分孔缝单元。

在孔缝单元划分之前，需要对孔隙和裂缝按发育过程和分布特征进行组合分类。孔隙类指具有相似成因和形成时间，孔隙排列方式相同的孔隙组合。裂缝类指具有相似成因和形成时间，孔隙排列方式相同的裂缝组合。据此，将本区14种储集空间划分为7种孔隙类和2种裂缝类(图 3)。孔隙类中5种是原生成岩作用形成的，分别为熔蚀孔类(corroded pores roup,CPG)、离散气孔类(scatter vesicles group,SVG)、定向气孔类(directional vesicles group,DVG)、离散砾(粒)间孔类(scatter intergranular pores group,SIPG)和定向砾(粒)间孔类(directional intergranular pores roup,DIPG)；另外2种是次生成岩作用形成的，分别为溶蚀孔类(emposieu group,EG)和脱玻化孔类(devitrification pore group,DPG)。裂缝可划分为原生裂缝类(primary fracture roup,PFG)和次生裂缝类(sencondary fracture roup,SFG)2类。

图 3 孔缝单元划分流程示意图 Fig. 3 Classification process of pore-fracture units

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文中孔缝单元是指具有相似孔隙类和裂缝类的组合特征的储层单元。理论上，上述7种孔隙类和2种裂缝类可存在超过百种的随机组合，但实际情况没有这么复杂。通过对营一D1井和营三D1井的孔隙基本类型分析，发现上述9种孔缝类均发育，通过孔缝类的组合分析，确定划分出7型孔缝单元(表 1、图 3)。各类孔缝单元的孔隙特征具有较大的差别，①型、②型、③——⑤型、⑥型和⑦型之间的孔隙差异较大。图 4为营一D1井储层单元划分结果，该井可划分为7型共16个孔缝单元。在营一D1井和营三D1井中以①型为主(占38%)，⑥型次之(占13%)，⑤型第三(占12%)，②、③型最少(各占8%)。

图 4 松辽盆地东南隆起区营一D1井营城组火山岩孔缝单元特征 Fig. 4 Characteristics of pore-fracture units of Yingcheng Formation of well Y1D1 of uplift area in SE Songliao basin

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3.1 物性特征

从图 5a可知，除②型单元和⑦型单元之外，其他单元的储层物性较好。相比较而言，②型单元的渗透率分布范围较小，⑦型单元的孔隙度分布范围小，其他单元的孔隙度和渗透率分布范围较大。图 5b可知，多数样品在孔喉半径均值增大的情况下，其分选系数也增大，储层非均质性变强。在相同孔喉半径均值的情况下，①型孔缝单元的部分样品的分选系数要小于其他各型孔缝单元，表明其非均质性更弱。从图 5a和表 2的判定系数(R²)和数据相似度(T)检验结果可知，整体上火山岩储层的孔隙度与渗透率具有中等的相关性；按孔缝单元来看，除了第③型外，其他均具有中——高等的相关性。这表明，火山岩储层中存在孔隙度(φ)与渗透率(K)相关性不好的可能，孔缝单元划分结果有利于火山岩储层的孔隙度与渗透率相关性的认识。7型孔缝单元的孔渗拟合函数的斜率变化关系可划分为3组。即，A组：①型和②型孔缝单元，孔渗拟合函数的斜率一致性较好，略低于总体数据的拟合函数；B组：③型——⑥型孔缝单元，斜率相似，略高于总体数据的拟合函数；C组：⑦型孔缝单元，斜率变化远远高于总体数据的拟合函数，与其他各类孔缝单元均不同。这进一步表明孔隙度和渗透率的变化关系受孔缝单元类型的控制。

图 5 松辽盆地东南隆起区营一D1和营三D1井营城组火山岩孔缝单元储层物性特征 Fig. 5 Reservoir characteristics of pore-fracture units of volcanic rocks of Yingcheng Formation of well Y1D1 and well Y3D1 of uplift area in SE Songliao basin

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文中岩相研究采用五相十五亚相的划分方案^[17]，各型孔缝单元与岩相的关系见表 1和图 4。①型孔缝单元的岩相构成主要为喷溢相上部亚相(Ⅲ₃)；②型孔缝单元的构成为喷溢相中部亚相(Ⅲ₂)和上部亚相(Ⅲ₃)；③型孔缝单元主要为爆发相热碎屑流亚相(Ⅱ₃)，少量的爆发相空落亚相(Ⅱ₁)和热基浪亚相(Ⅱ₂)；④型和⑤型孔缝单元岩相主要为爆发相热碎屑流亚相(Ⅱ₃)，少量的爆发相空落亚相(Ⅱ₁)、热基浪亚相(Ⅱ₂)和火山通道相火山颈亚相(Ⅰ₁)；⑥型孔缝单元主要有爆发相热基浪亚相(Ⅱ₂)热碎屑流亚相(Ⅱ₃)、火山沉积相含外碎屑亚相(Ⅴ₁)和再搬运亚相(Ⅴ₂)；⑦型孔缝单元主要由侵出相内带亚相(Ⅳ₁)、火山通道相火山颈亚相(Ⅰ₁)、喷溢相下部亚相(Ⅲ₁)和火山通道相隐爆角砾岩亚相(Ⅰ₃)构成。总体上①型和②型孔缝单元的岩相构成相似，③型、④型和⑤型孔缝单元的岩相构成相似，⑥型和⑦型孔缝单元的岩相构成更为复杂。

根据营一D1井和营三D1井揭示的火山机构类型、相带和孔缝单元之间的关系，可得到图 6。从图 6可知：基性熔岩火山机构的孔缝单元类型较少，一般以②型为主、①型和⑦型次之；酸性复合火山机构和酸性碎屑火山机构的孔缝单元类型复杂，前者除⑥型外均发育、后者除①型外均发育；二者之间的差别还有，前者②型孔缝单元更发育，后者的③型和④型孔缝单元更发育。 此外，除⑤型和⑥型孔缝单元外，其他5型孔缝单元的发育程度在火山口——近火山口相带高、在远源相带低；孔缝单元⑤型和⑥型变化规律则相反，如在酸性碎屑岩火山机构中。整体上各类火山机构在火山口——近火山口相带孔缝单元类型多，在远源相带孔缝单元类型少。

图 6 火山机构类型-相带与孔缝单元的对应关系 Fig. 6 the correlation between the types-facies belt of volcanic edifices and pore-fracture units

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孔缝单元的划分方法侧重于孔隙和裂缝的成因组合和分布特征，同类孔缝单元的孔隙具有相似成因和分布特征。如果在孔缝单元的限定下进行火山岩储层类型划分，可有效的避免将具有相似储层物性参数的不同成因的储集空间划分为同一类储层，使储层类型之间更具有可比性。在实际应用中可以将上述孔缝单元类型再进行合并或拆分，避免划分的储层类型过多造成不容易操作。

火山岩中发育两类特殊储集空间类型。一类是隐爆缝，它相对于宿主岩是准同期或火山期后形成，其中准同生的隐爆缝按时间特征来划分更应该偏向于原生裂缝。文中提及的钻孔中，所见的隐爆角砾岩的角砾往往是棱角分明的刚性角砾，表明隐爆缝形成于后期，所以笔者将其划分为次生裂缝；但相对于后期构造裂缝，其形成的时间间隔要短得多。二是角砾岩/集块岩中的角砾或集块中可能存在砾(粒)内孔，其孔隙类型可以是图 2中提及的任何一种类型。在营一D1井和营三D1井测试样品中没有该类孔隙，对于该类孔隙对孔缝单元划分的影响需要进一步研究。

由图 5和表 2可知，裂缝不发育的①型和②型孔缝单元(A组)拟合函数斜率略低于总体拟合函数，裂缝不发育的③型——⑥型孔缝单元(B组)拟合函数斜率略高于总体拟合函数，微裂缝发育的⑦型孔缝单元(C组)拟合函数斜率远远高于总体拟合函数；所以，裂缝发育程度控制着孔隙度与渗透率的相关性，在储层评价中首先应该明确孔缝单元类型。孔渗拟合函数斜率相似的①、②型孔缝单元在孔隙度与渗透率相关性方面具有明显的差别。通过对比可知，①型孔缝单元的气孔具有大直径、圆形、离散分布的特点，②型孔缝单元的气孔具有小直径、椭圆形、定向分布的特点；这导致了①、②型孔缝单元孔隙度与渗透率特征的差异，在储层研究中有必要将其区分开。发育在碎屑熔岩和碎屑岩中的③——⑥型孔缝单元在孔隙度、渗透率、孔候半径和分选系数参数的差别不明显，暂可作为一个整体进行分析评价。所以，复杂火山岩的储层评价首先要进行孔缝单元的识别，在孔缝单元类型识别的基础上才能针对储层特征采用正确的评价方法。

此外，因为样品测试的要求，部分发育丰富裂缝的岩石未能有物性测试资料，如珍珠岩就缺少实测资料。同样通过上述资料研究，发现熔岩和碎屑熔岩储层物性受埋深压实作用影响不大，盆缘资料与盆内资料可比性较强；但火山碎屑岩的储层物性受埋深压实作用影响较大，在盆缘与盆内对比时有必要进行重新认识。

5 结论

1)全取心营一D1井和营三D1井揭示了松辽盆地营城组火山岩储集空间类型，分别是原生孔隙(包括熔蚀孔、气孔、杏仁体内孔、石泡空腔孔和砾(粒)间孔)、次生孔隙(包括晶内溶蚀孔、基质溶蚀孔、脱玻化孔)、原生裂缝(包括炸裂缝、矿物解理缝、冷凝收缩缝)、次生裂缝(包括隐爆缝、构造裂缝和溶蚀缝)，各种储集空间多经历了后期的充填或/和溶蚀作用。

2)基于储集空间发育过程、分布特征的相似性，可将松辽盆地营城组火山岩储集空间类型归并为7种孔隙类和2种裂缝类，分别为熔蚀孔类、离散/定向气孔类、离散/定向砾(粒)间孔类、溶蚀孔类、脱玻化类、原生裂缝类和次生裂缝类。再根据孔缝类组合可划分为7型孔缝单元,前6型均为孔和缝的混合型，第⑦型为裂缝类组合型。

3)多数孔缝单元具有多种岩性-岩相类型；孔缝单元分布与火山机构类型和相带关系密切。除②型单元和⑦型单元之外，其余各型孔缝单元的储层物性较好。按孔缝单元计算其孔隙度和渗透率的离散系数较按岩相单元计算的略小。各型孔缝单元的孔喉分选系数随孔喉半径均值增大而增大，储层非均质性随之变强。

4)将按孔隙单元拟合孔渗关系与按整体拟合孔渗关系的函数斜率进行对比，可将其划分为3组，即，A组:斜率略低于总体拟合函数的①型和②型孔缝单元，B组:斜率略高于总体拟合函数的③型——⑥型孔缝单元,C组:斜率远远高于总体拟合函数的⑦型孔缝单元。依据孔缝单元的孔渗数据和孔渗拟合函数可知，应依据孔缝单元进行储层分类评价研究，即使赋存于相同岩性的①型、②型单元也需要分别对待。