石油勘探与开发 >

2025 , Vol. 52 >Issue 3: 537 - 550

DOI: https://doi.org/10.11698/PED.20240736

油气勘探

渤海湾盆地渤东低凸起中生界火山岩勘探突破及油气成藏条件

  • 徐长贵 , 1 ,
  • 杨海风 2 ,
  • 陈磊 2 ,
  • 高雁飞 2 ,
  • 步少峰 2 ,
  • 李祺 2
展开
  • 1 中国海洋石油集团有限公司，北京 100010
  • 2 中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452

徐长贵（1971-），男，江西乐平人，博士，中国海洋石油集团有限公司教授级高级工程师，主要从事石油地质与综合勘探研究。地址：北京市东城区中国海洋石油集团有限公司，邮政编码：100010。E-mail：

Copy editor: 魏玮

收稿日期: 2024-11-27

  修回日期: 2025-05-02

  网络出版日期: 2025-05-19

基金资助

国家自然科学基金重点支持项目(U24B2017)

收起

Exploration breakthrough and hydrocarbon accumulation conditions of Mesozoic volcanic rocks in Bodong Low Uplift, Bohai Bay Basin, China

  • XU Changgui , 1 ,
  • YANG Haifeng 2 ,
  • CHEN Lei 2 ,
  • GAO Yanfei 2 ,
  • BU Shaofeng 2 ,
  • LI Qi 2
Expand
  • 1 China National Offshore Oil Corporation, Beijing 100010, China
  • 2 Tianjin Branch of CNOOC (China) Co., Ltd., Tianjin 300452, China

Received date: 2024-11-27

  Revised date: 2025-05-02

  Online published: 2025-05-19

Fold

摘要

渤海湾盆地渤东低凸起中生界火山岩历经多年研究攻关和油气勘探实践，2024年钻探的LK7-A井在火山岩风化壳获得高产油气流，但火山岩分布规律、优质储层形成条件和油气成藏主控因素亟需进一步攻关。利用近年来渤海中生界火山岩新钻探井录井、测井、地球化学及岩矿分析数据，结合高精度三维地震资料对该区展开综合研究。分析表明：①LK7-A构造的火山岩为源于深部的埃达克岩，深大断裂为中酸性火山岩就位提供了通道。②火山岩储层主要分布于构造角砾岩及中酸性熔岩之中，孔隙类型以裂缝-孔隙型储层为主，储层物性以高孔-低渗和中孔-低渗为主；③优势岩性岩相是火山岩形成规模型储层的基本条件，构造裂缝和晚期强风化作用是中生界火山岩连片成储的重要机制；④渤东低凸起具备双洼油气强充注，超压泥岩强封盖的有利条件，能够形成高丰度油气藏。研究区中生界火山岩潜山具备良好的圈闭形态和规模成储条件，且运聚条件优越；构造活跃的中酸性火山岩长期暴露区是下步勘探的重点区域。

关键词： 渤海湾盆地海域; 渤东低凸起; 中酸性火山岩; 火山机构; 风化壳; 优质储层; 油气成藏; 超压强注; 勘探发现

本文引用格式

徐长贵 , 杨海风 , 陈磊 , 高雁飞 , 步少峰 , 李祺 . 渤海湾盆地渤东低凸起中生界火山岩勘探突破及油气成藏条件[J]. 石油勘探与开发, 2025 , 52(3) : 537 -550 . DOI: 10.11698/PED.20240736

Abstract

The Mesozoic volcanic rocks of the Bodong Low Uplift in the Bohai Bay Basin have been studied and explored for years. In 2024, the LK7-A well drilled in this region tested high-yield oil and gas flows from volcanic weathered crust. These volcanic rocks need to be further investigated in terms of distribution patterns, conditions for forming high-quality reservoirs, and main factors controlling hydrocarbon accumulation. Based on the logging, geochemical and mineralogical data from wells newly drilled to the Mesozoic volcanic rocks in the basin, and high-resolution 3D seismic data, a comprehensive study was conducted for this area. The research findings are as follows. First, the volcanic rocks in the LK7-A structure are adakites with a large source area depth, and the deep and large faults have provided channels for the emplacement of intermediate-acidic volcanic rocks. Second, volcanic rock reservoirs are mainly distributed in tectonic breccias and intermediate-acidic lavas, and they are dominantly fractured-porous reservoirs, with high-porosity and low-permeability or medium-porosity and low-permeability. Third, the dominant lithologies/lithofacies represent a fundamental condition for forming large-scale volcanic rock reservoirs. Structural fractures and late-stage strong weathering are crucial mechanisms for the continuous formation of reservoirs in the Mesozoic volcanic rocks. Fourth, the Bodong Low Uplift exhibits strong hydrocarbon charging by two sags and overpressure mudstone capping, which are favorable for forming high-abundance oil and gas reservoirs. The Mesozoic volcanic buried hills in the study area reflect good trap geometry, providing favorable conditions for large-scale reservoir formation, and also excellent migration and accumulation conditions. Areas with long-term exposure of intermediate-acidic volcanic rocks, particularly in active structural regions, are key targets for future exploration.

Key words： offshore Bohai Bay Basin; Bodong Low Uplift; intermediate-acidic volcanic rock; volcanic edifice; weathering crust; high-quality reservoir; hydrocarbon accumulation; overpressure intense charging; exploration discovery

0 引言

火山岩油气藏在全世界范围广泛分布，火山岩储层与常规沉积岩相比，在盆地深层表现出良好的储集能力[1]，目前全球已有50多个国家和地区在300多个盆地或区块中发现了火山岩油气藏或油气显示[2]。中国火山岩油气勘探在20世纪80年代进入快速发展阶段，目前已在准噶尔盆地、松辽盆地、四川盆地和渤海湾盆地相继发现商业性火山岩油气藏[3-6]。中生界火山岩是渤海油田分布范围最广的潜山类型[7]，主要分布在环渤中凹陷，覆盖面积超2×104 km2。渤中凹陷位于渤海湾盆地海域中部，是最重要的富烃凹陷之一，烃源岩发育，目前已在环渤中凹陷发现BZ19-A、BZ26-A等多个大型潜山油气田[8-9]。火山岩在环渤中凹陷分布范围广，资源量丰富，且勘探程度低，具有广阔的勘探前景。但在2022年以前，渤海湾盆地海域中生界火山岩勘探仅发现了LD25-A、JZ20-A、KL16-A等小型油田，提交探明储量不到渤海潜山探明储量的3%。2022年12月，渤海油田在渤中凹陷BZ8-3S大型中生界火山岩圈闭钻探BZ8-3S-A井取得突破，单井日产天然气17×104 m3，日产凝析油83 m3，展现了渤海湾盆地火山岩勘探的巨大潜力[6]。
根据已钻井资料，前人对渤海湾盆地特别是环渤中凹陷地区火山岩岩性特征、形成期次及垂向演化过程进行研究[7,10]，明确岩性在垂向上可划分出基性—中性—中酸性3期喷发旋回，探讨了不同期次火山岩的形成机制；讨论了火山机构地质模式及微相划分，梳理了火山储层类型、储层特征及主控因素[11-13]，研究了成储机制及储层发育模式，指出火山岩优质储层主要受到岩性岩相、风化淋滤、构造作用及热液改造等多因素控制；开展了环渤中凹陷油气成藏类型、成藏模式研究，指出源内潜山具备较好的油气成藏条件[7]。尽管前人对环渤中凹陷中生界火山岩有一定的研究，但主要集中在郯庐走滑作用相对较弱的石臼坨凸起及围区和南部，对受到郯庐断裂带强烈控制的渤东低凸起及围区中生界火山岩研究相对薄弱，郯庐大型走滑断裂带控制下的优质火山岩储层发育机制不清，规模性成藏条件有待进一步攻关。
渤中凹陷以东的渤东低凸起LK7-A构造历经40余年的勘探，一直未取得良好成效，近年来，在新采集处理三维地震资料基础上对渤东低凸起中生界潜山构造、火山机构展开研究与分析，2024年3月—5月钻探的LK7-A井首次在渤东低凸起中深层实现突破，获得高产工业油流，创造了渤海测试天然气最高日产记录，是研究渤海中生界火山岩规模性成藏的难得实例。因此，基于新钻探井取得的数据，并充分结合渤海近年来中生界火山岩新钻探井录井、测井、地球化学及岩矿分析数据，利用高精度三维地震资料对该区火山岩分布规律、优质储层形成条件和成藏主控因素展开研究，以期理清渤东低凸起中生界规模性成藏主控因素，建立油气成藏模式，明确构造区油气成藏潜力，指明下步勘探方向。

1 区域地质概况

渤海湾盆地渤中坳陷渤东低凸起位于渤海东部海域，东西分别以郯庐断裂带东支和中支与渤东凹陷与渤中凹陷相邻，表现为“两凹夹一隆”地垒构造，具有良好的油气运聚背景[14-17]（见图1a）。凸起整体呈近南北向展布，由南向北抬升，中间以浅鞍分隔为南段与北段，形成LK7-A和LK2-A两个构造，南段LK7-A潜山构造四面下倾，具备良好的背斜圈闭形态，北段LK2-A潜山构造东西下倾、向北抬升，LK7-A构造中生界火山岩具备更为有利的构造背景（见图1c）。渤东低凸起经历了多期构造改造过程[18-19]：在古生代末期，古生界、元古宇作为稳定的沉积岩层覆盖在太古宇基底之上；印支期，在扬子板块与华北板块碰撞的背景下，形成了北东向大型郯庐走滑断裂；燕山早期，受太平洋板块北西向俯冲，本区遭受挤压，郯庐断裂发生左旋，古生界—元古宇在此背景下褶隆变形，呈现差异化剥蚀；燕山中期，由于太平洋板块后撤调整，本区发生强烈裂陷，郯庐断裂作为深切地壳的通道，带来大量岩浆，造成大规模火山爆发，形成巨厚中生界火山岩地层；燕山晚期，太平洋板块的再俯冲使得本区区域性抬升，中生界遭受剥蚀改造；新生界研究区快速沉降，古近系东营组及新近系直接覆盖于潜山之上。
图1 渤东低凸起区域位置、地层柱状图与地质剖面图
受宏观构造控制，研究区潜山自下而上发育了太古宇花岗岩、变质岩，元古宇、古生界碳酸盐岩，上古生界、中生界侏罗系碎屑岩，中生界义县组火山岩、九佛堂组碎屑岩，九佛堂组碎屑岩主要分布于潜山东南部，潜山主体义县组火山岩大面积出露（见图1b）。潜山之上缺失古近系孔店组—东营组三段，直接覆盖古近系东营组二段、一段厚层泥岩及新近系砂岩与泥岩互层沉积。潜山顶部中生界火山岩遭受多期次构造改造及长时期风化暴露，上覆厚套泥岩盖层，具备良好的储盖配置关系，是良好的油气勘探目的层系。

2 勘探突破与油气藏基本特征

2.1 勘探突破

渤东低凸起潜山油气勘探始于40多年前，1977年为实现“定洼选带”，在凸起北段LK2-A构造钻探了BD-A井，进入潜山235 m，钻遇中生界凝灰岩、粗面岩、流纹岩，发现气层23.5 m，可疑气层13.8 m，受钻井工艺限制，该井钻探历时166 d，发生多次复杂情况，测试未获得商业产能。1980年，法国ELF石油公司在凸起南段LK7-A构造钻探了PL7-A井，进入潜山273.5 m，岩性以流纹岩、粗面岩、玄武岩及泥岩为主，测井解释裂缝段67.4 m，限于钻井复杂情况及工艺水平，未对潜山进行测试。鉴于两口井均未获得突破，该区勘探工作陷入了停滞。2012—2023年在多轮次资料采集处理的基础上，中海石油有限公司天津分公司对该区进行了研究与分析，并推动了LK7-A井顺利上钻。
2024年3月—5月，在渤东低凸起南段钻探了LK7-A井，主要目的层为中生界火山岩潜山，完钻井深4 446 m，中生界火山岩见55 m/11层D级荧光显示，荧光面积5%~10%。LK7-A井在潜山测井解释气层65.9 m、油层9.8 m、差油层2.2 m、含油水层3.4 m、水层51.2 m（见图2）。针对顶部储层发育密集段3 856.46~3 957.00 m，用19.05 mm PC油嘴进行自喷求产，平均日产油208.8 m3，累产油量74.17 m3，平均日产气95.888 8×104 m3，累产气量33.276 6×104 m3，测试结论为“凝析气层”。LK7-A井在渤东低凸起中生界潜山首获高产油气流，打破了渤海天然气测试日产记录，也实现了该区中深层40余年来的首次商业性发现。
图2 LK7-A井中生界义县组火山岩综合柱状图

SP—自然电位；GR—自然伽马；Rlls—浅侧向电阻率；Rlld—深侧向电阻率；ϕCNL—中子孔隙度；ρ—密度；Δt—声波时差

2.2 油气藏基本特征

LK7-A井储集岩性主要为中性粗面质构造角砾岩、粗面岩及酸性流纹岩，凝灰岩及凝灰质砂岩储层不发育，储集空间以孔隙型、裂缝-孔隙型储层为主，测井解释孔隙度4.9%~18.5%，渗透率为（0.01~2.70）×10-3 μm2，实测孔隙度0.8%~29.7%，渗透率为（0.000 1~1.970 0）×10-3 μm2。该井油气藏类型为顶气底油的油气藏，顶部气层经测试及3 930 m取样证实，天然气相对密度为0.663 4，甲烷含量占比87.31%，二氧化碳含量占比4.27%，氮气含量占比0.33%，干燥系数为91.5%；原油密度为0.805 2 g/cm3（20 ℃），黏度1.644 mPa·s（50 ℃），含蜡量为13.20%，凝固点为19 ℃，为低黏、低蜡轻质油。底部油藏经4 092.2 m取样证实，取得油样675 mL，实测原油密度为0.851 3 g/cm3（20 ℃），黏度22.27 mPa·s（50 ℃），含蜡量为23.00%，凝固点36 ℃，为低黏、低蜡中质油。

3 中生界火山岩特征及成因

3.1 火山岩岩石学特征

LK7-A构造钻遇熔岩、火山碎屑岩以及火山沉积岩。整体以熔岩为主，包括粗面岩、流纹岩和部分玄武质安山岩（见图3）。粗面岩为斑状结构，斑晶为斜长石、碱性长石，含量为15%~30%，长石斑晶半定向—定向排列，发育交织结构和粗面结构（见图3a、图3c、图3d），基质为钾长石及斜长石微晶、磁铁矿和玻璃质，块状构造，孔隙和微裂缝发育（见图3d）。流纹岩为斑状结构，斑晶为石英和长石，以及少量碱性暗色矿物（霓辉石、钠铁闪石）（见图3e），基质由长英质雏晶、隐晶质和玻璃质构成，微裂缝和溶蚀孔较为发育，部分被方解石、石英及黏土矿物充填。粗面岩受构造改造作用强烈，形成大量粗面质构造角砾岩（见图3a—图3c、图3f）。火山碎屑岩包括流纹质集块岩、火山角砾岩和凝灰岩，孔隙和裂缝不发育。
图3 LK7-A构造中生界火山岩岩心样品及薄片特征

（a）LK7-A井，3 904 m，粗面质构造角砾岩，原岩为粗面岩，井壁取心；（b）LK7-A井，3 927 m，构造角砾岩，原岩为熔结凝灰岩，单偏光；（c）LK7-A井，3 995 m，粗面质构造角砾岩，原岩为粗面岩，单偏光；（d）LK7-A井，4 011 m，粗面岩，长石斑晶定向-半定向排列，正交光；（e）LK7-A井，4 083 m，流纹岩（碱流岩），见霓辉石，正交光；（f）LK7-A井，4 337 m，流纹质构造角砾岩，原岩为流纹岩，正交光

3.2 火山岩地球化学特征

LK7-A和PL7-A两口探井钻遇的粗面岩在硅碱分类图（TAS图）图上落在碱性粗面岩（石英含量（Qz）小于20%）的区域，SiO2含量为59.68%~62.42%，总碱（Na2O+K2O）含量为9.39%~10.35%（见图4a）。K2O含量为3.42%~4.16%，在SiO2-K2O图上均落在钾玄岩系列的范围（见图4b）。MgO含量为1.24%~1.40%，TFe2O3的含量为5.26%~6.11%。Al2O3含量较高，为17.06%~19.30%，CaO含量为1.30%~2.96%。K2O与Na2O含量比值（0.57~0.69）较高表明其相对富钾。
图4 LK7-A井和PL7-A井中生界火山岩主量元素分析图（Ol—橄榄石）
流纹岩在TAS图上落在粗面英安岩（Qz>20%）—流纹岩的范围内，SiO2含量为65.59%~72.39%，总碱（Na2O+K2O）含量为8.76%~10.60%（见图4a）。K2O含量为3.84%~5.96%，在SiO2-K2O图上落在高钾钙碱性—钾玄岩系列的范围（见图4b）。MgO含量为0.28%~2.19%，TFe2O3含量为1.90%~4.30%。Al2O3含量较高（13.01%~16.51%），CaO的含量是0.59%~3.68%。K2O与Na2O含量比值（0.70~2.03）高，表现出富钾的特征。
流纹岩具有相似的微量元素和稀土元素特征。轻稀土（LREE）相对富集，重稀土（HREE）相对亏损。Eu含量负异常明显。在原始地幔标准化蛛网图上，大离子亲石元素（Ba和K）强正异常，Sr表现出无异常—正异常，高场强元素（Nb、Ta和Ti）负异常（见图5a）。Sr含量与正常流纹岩相比较高（（253~662）×10-6），Y含量低（（13.30~18.20）×10-6），Sr、Y含量比值（15.49~39.17）偏高（见图5b）。在Y-Sr/Y图上，样品主要落在埃达克岩与典型岛弧火山岩的交界处，结合典型大离子亲石元素富集、高场强元素亏损的微量元素地球化学特征，流纹岩整体表现出埃达克质岩的特征（见图6）。
图5 PL7-A井原始地幔标准化蛛网图和球粒陨石标准化稀土配分模式图
图6 PL7-A井中生界火山岩Sr、Y含量比值与Y相关关系图（底图据文献[24]）

3.3 火山岩成因及就位机制

LK7-A构造的流纹岩表现出相对高Sr、低Y含量，大离子亲石元素（Ba和K）强正异常，高场强元素（Nb、Ta和Ti）负异常，符合埃达克岩的地球化学特征。埃达克岩最初认为是在俯冲带中由板块部分熔融产生的[22-23]。由于在榴辉岩相条件下，镁铁质下地壳部分熔融生成的岩浆与板块熔融生成的岩浆在成分上有相似性，有人提出下地壳作为某些埃达克质岩石的来源[24]。中国东部晚中生代岩石圈发生了广泛的拆沉作用，岩石圈地幔和部分下地壳通过拆沉进入软流圈地幔，软流圈上涌并且对下地壳产生底侵作用，进而产生了大规模的岩浆活动[25]。中国东部的埃达克岩普遍为与岩石圈伸展作用密切相关的C型埃达克岩，源区在高温高压的条件下部分熔融产生中酸性岩浆[26]，同时LK7-A构造位于郯庐断裂带，深大断裂沟通深部的岩浆房，岩浆上涌，产生以粗面岩和流纹岩为主的埃达克岩。
在地震剖面上，火山岩分布在郯庐走滑断裂带附近，纵向上分为早期和晚期两套旋回，早期为盾状火山，岩体顺层状产出，横向展布范围广，纵横比低，内部为平行—亚平行反射，弱振幅，中—高频，符合中基性溢流相火山岩的特征，该套火山岩在渤海大面积分布，锆石年龄为119~132 Ma[7]。PL7-A井底部钻遇该火山机构，揭示其岩性为玄武岩，是拆沉作用过程中来自地幔的软流圈上涌形成的中基性火山熔岩。晚期旋回共解释6个火山机构（见图7），由南向北依次部分叠置，整体规模较大，呈低丘状，纵横比整体小于熔岩穹丘。剖面上见多个弱振幅、杂乱反射的特征的火山通道，下部地层呈现上拉反射，而内部呈现下凹状；近—中源相分布于火山通道两侧，地震相呈现出中—强振幅、中—低频、中等连续反射的特征；远源相分布于火山机构的最远端，地震相特征为中—弱振幅、中—高频、连续反射，该套火山岩在集中分布在走滑断裂带附近，区域上锆石年龄集中在105~119 Ma[7]，PL7-A井锆石U-Pb定年揭示流纹岩年龄为（115.7±1.9）Ma，处于该区间内。LK7-A井钻遇1号和2号火山机构的近—中源相，钻井揭示其为中酸性溢流相与爆发相互层的火山岩，为典型的复合层火山[10]。结合前文的地球化学分析，在成因上为源区深度大的埃达克岩。LK7-A构造中酸性的岩浆为规模性储层的形成提供了良好的基础。
图7 LK7-A构造地震相特征和火山机构叠合图

4 油气成藏条件

4.1 油气源条件

渤东低凸起紧邻渤中凹陷和渤东凹陷生烃主洼，具备良好的油气供给背景。根据围区已钻井实验室数据及井震标定分析，渤东凹陷主要发育沙三段、沙一、二段和东三段3套烃源岩（见图8a）。沙三段烃源岩偏腐泥型，以Ⅱ1型干酪根为主，部分Ⅰ型干酪根，TOC值为0.20%~3.44%，生烃潜量（S1+S2）为0.66~4.45 mg/g，以中等—好烃源岩为主。沙一、二段烃源岩为偏腐泥混合型，以Ⅰ—Ⅱ1型干酪根为主，TOC值为0.24%~5.93%，生烃潜量（S1+S2）为0.45~45.56 mg/g，以中等—非常好烃源岩为主。东三段烃源岩为与沙一、二段烃源岩一致，为偏腐泥混合型，以Ⅰ—Ⅱ1型干酪根为主，TOC值为0.63%~2.05%，生烃潜量（S1+S2）为1.76~10.84 mg/g，以中等—好烃源岩为主。
图8 渤东低凸起围区烃源岩有机质丰度与干酪根类型
渤中凹陷主洼主要发育沙三段、沙一、二段、东三段和东二段下亚段4套烃源岩（见图8b），烃源岩均以壳质组和腐泥组为主，有机质类型好，具有较高的生烃潜力，沙三段、沙一、二段和东三段都是以Ⅰ—Ⅱ2型为主，东二下亚段以Ⅱ1—Ⅱ2型为主。沙三段TOC值为0.66%~4.76%，生烃潜量（S1+S2）为1.62~19.72 mg/g，以非常好烃源岩为主；沙一、二段TOC值1.24%~5.56%，生烃潜量（S1+S2）为4.33~16.72 mg/g，以好—非常好烃源岩为主；东三段TOC值为0.90%~4.34%，生烃潜量（S1+S2）为2.34~22.16 mg/g，以中等—非常好烃源岩为主；东二段下亚段TOC值为0.22%~3.56%，生烃潜量（S1+S2）为0.28~16.25 mg/g，以差—中等烃源岩为主。由于渤中凹陷和渤东凹陷已钻井均位于凸起区和斜坡部位，Ro值集中分布于0.55%~1.30%，缺乏热演化程度高的样品，盆地模拟结果表明，渤中凹陷新生界底面最大Ro值为3.8%，渤东凹陷新生界底面最大Ro值为2.0%。

4.2 储层特征及优质储层成因

4.2.1 储层特征

井壁取心、铸体薄片和扫描电镜揭示不同岩性储层储集空间类型存在较大差异性。构造角砾岩主要的储集空间为次生孔隙和裂缝，包括基质溶蚀孔、粒间溶蚀孔、风化缝、构造缝、溶蚀扩大缝等（见图3a—图3c、图9a—图9e）。基质溶蚀孔隙、粒间溶蚀孔隙（见图9a、图9b）在构造角砾岩角砾内较为发育，主要为筛状孔隙。风化缝（见图3b）是出露地表的火山岩由风化作用形成的不规则碎裂，火山岩顶面风化壳附近最为发育，常见马尾状、雁行式和叶脉状风化缝，风化缝与构造裂缝交错，将岩石分割成大小不等的碎块，有利于溶蚀作用的发生，风化缝中常见沸石、泥质和碳酸盐矿物充填。构造缝（见图3a—图3c、图9g）是LK7-A构造主要的裂缝类型，发育规模大，缝面平直、延伸距离远，是火山岩储层中重要的渗流通道。壁心中可见多期构造裂缝及其交切，多被硅质、碳酸盐矿物充填。溶蚀扩大缝（见图9c）是早期构造缝中充填的长石、方解石、铁白云石被次生溶蚀而使裂缝加宽形成的，溶蚀缝宽窄不一，在顶部风化溶蚀带附近最发育。粗面岩、流纹岩主要的储集空间为原生孔隙、次生孔隙、裂缝，包括原生气孔（见图9d）、晶内溶蚀孔隙（见图9e）、冷凝收缩缝（见图9f）、构造缝等。由于岩浆中挥发分含量较低，原生孔隙占比较少，原生孔隙主要为原生气孔，气孔具有拉长。冷凝收缩缝为于熔浆上升至地表和地表溢流的过程中，熔浆与相对低温的围岩、空气和水体接触冷却发生固化，由于熔浆在固化过程中处于降温状态，熔浆发生淬火而快速冷凝，体积收缩变小，产生张性应力而形成的裂缝。冷凝收缩缝在熔岩中发育较丰富，延伸规模较大，但张开规模较小，且形成时间早，整体充填程度较高，常见被绿泥石、方解石、石英充填或半充填。凝灰岩整体储集空间发育较差，主要为次生孔隙和裂缝，以晶内溶蚀孔隙、脱玻化孔（见图9h）和微裂缝为主。脱玻化孔为火山玻璃由非晶质向结晶质转化形成的孔隙，为微孔，成片分布。
图9 LK7-A构造中生界火山岩储集空间特征

（a）LK7-A井，中生界，3 885.0 m，构造角砾岩，基质溶蚀孔，单偏光；（b）LK7-A井，中生界，扫描电镜，粗面质构造角砾岩，粒间溶蚀孔，3 904.0 m；（c）LK7-A井，中生界，4 337.0 m，构造角砾岩，溶蚀扩大缝、铁白云石充填裂缝，单偏光；（d）LK7-A井，中生界，3 995.0 m，粗面岩，原生孔隙、微裂缝，部分充填，单偏光；（e）LK7-A井，中生界，4 383.5 m，流纹岩，晶内溶蚀孔，扫描电镜；（f）LK7-A井，中生界，4 184.0 m，流纹岩，冷凝收缩缝，单偏光；（g）LK7-A井，中生界，4 312.0 m，凝灰岩，构造缝，铁白云石半充填裂缝，单偏光；（h）LK7-A井，中生界，4 033.0 m，凝灰岩，脱玻化孔、晶内溶蚀孔，单偏光

LK7-A井中生界火山岩的孔隙度为4.9%~18.5%，渗透率为（0.01~2.70）×10-3 μm2，属于中孔-低渗储层、高孔-低渗储层，少量储层属于中孔-中渗储层、中孔-特低渗储层，其中，构造角砾岩储层物性最好，粗面岩、流纹岩储层物性一般，凝灰岩储层物性较差。
压汞法及微米CT扫描揭示不同岩性储层孔喉结构及连通性存在较大差异性。构造角砾岩毛管压力曲线平台较宽，平均孔喉半径0.053~0.116 μm，孔隙以微孔为主，最大进汞饱和度较高，为78.13%~82.81%，平均80.91%（见表1、图10），CT扫描揭示有效孔隙度为6.62%，平均孔隙半径18.16 μm，喉道平均半径17.07 μm，储集物性较好。粗面岩毛管压力曲线几乎无平台，平均孔喉半径为0.021 μm，孔隙以微孔为主，整体属于纳米级。最大进汞饱和度中等，为43.51%~84.14%，平均64.9%，CT扫描有效孔隙度仅为3.06%，平均孔隙半径13.57 μm，喉道平均半径8.10 μm，储集物性中等。流纹岩毛管压力曲线平台较宽，平均孔喉半径0.019 μm，孔隙以微孔为主，整体属于纳米级。最大进汞饱和度中等，为67.77%~92.54%，平均78.54%，CT扫描有效孔隙度为1.92%~5.82%，平均孔隙半径为13.73~14.66 μm，喉道平均半径为8.01~9.27 μm，孔隙连通性整体较差。凝灰岩毛管压力曲线差异较大，平均孔喉半径为0.007~0.024 μm，孔隙以超微孔为主，整体属于微纳米级。最大进汞饱和度低—中等，为35.22%~83.35%，呈现出孔隙度低、渗透率低的特点。因此，构造角砾岩大孔径的孔隙占比高，孔隙连通性好，粗面岩、流纹岩孔隙分布较均匀，孔径相对较小，孔隙连通性一般，凝灰岩以小孔径孔隙为主，孔隙连通性最差。
表1 LK7-A井中生界火山岩代表性样品的高压压汞孔隙结构特征参数
岩性 深度/
m		 孔隙度/
%		 孔体积/
(cm3·g-1)		 最大孔喉
半径/μm		 平均孔喉
半径/μm		 相对分选
系数		 最大进汞
饱和度/%		 退汞效率/
%		 排驱压力/
MPa
粗面岩 3 898.5 6.51 0.026 3 0.111 0.023 0.979 67.29 0.01 6.64
3 973.0 15.95 0.061 9 0.111 0.033 0.633 84.14 45.46 6.60
4 011.0 3.68 0.014 6 0.028 0.008 0.624 43.51 15.56 25.98
流纹岩 4 071.0 9.50 0.039 4 0.086 0.026 0.578 75.31 26.21 8.60
4 232.0 29.71 0.161 2 0.047 0.018 0.555 92.54 59.53 15.78
4 354.0 3.56 0.014 1 0.047 0.014 0.599 67.77 14.06 15.70
凝灰岩 4 277.0 11.37 0.046 6 0.016 0.007 0.428 35.22 9.65 46.95
4 285.0 14.40 0.062 2 0.084 0.024 0.668 83.35 29.46 8.75
4 312.0 14.59 0.062 5 0.037 0.015 0.535 70.42 30.72 19.99
构造
角砾岩		 3 858.5 12.94 0.055 6 0.366 0.116 0.682 81.80 43.08 2.01
3 904.0 12.91 0.052 9 0.881 0.089 1.932 78.13 35.05 0.84
3 941.0 10.12 0.042 0 0.259 0.053 0.732 82.81 6.55 2.83
图10 LK7-A井中生界火山岩储层高压压汞曲线（a、c、e和g）及孔径分布特征（b、d、f和h）
整体而言，构造角砾岩大孔径的孔隙占比较大，易溶组分含量高，易于形成孔径稍大的溶蚀孔，有利于形成优质储层；粗面岩、流纹岩小孔径的孔隙占比较大，储集空间类型以晶间孔、脱玻化孔为主，溶蚀孔相对欠发育，较易形成优质储层；凝灰岩大孔隙几乎不发育且孔喉连通性差，难以形成优质储层。

4.2.2 优质储层主控因素

LK7-A井壁心和铸体薄片显示火山岩储层的储集空间类型多样，包括挥发分出溶作用形成原生孔隙，风化作用形成溶蚀孔隙和风化裂缝，构造作用形成构造裂缝和伴生的溶蚀孔隙，火山岩冷凝收缩作用形成冷凝收缩裂缝，火山喷发期后脱玻化作用形成脱玻化微孔等。岩性岩相和火山机构是火山岩形成规模型储层的基础，构造造缝和晚期强风化作用是火山岩形成规模型储层的关键。

4.2.2.1 中酸性溢流相为优质储层发育奠定良好基础

不同岩性岩相的火山岩，形成储层的难易程度具有一定的差异性，LK7-A构造发育不同岩性、岩相火山岩，其分布规律直接影响优质储层展布范围（见图11）。LK7-A井上部井段以溢流相下部亚相粗面岩和粗面质构造角砾岩为主，夹薄层火山通道相、爆发相和火山沉积相；中部井段主要发育火山沉积相、溢流相下部亚相流纹岩以及爆发相空落亚相流纹质集块岩，此外发育溢流相、火山通道相和爆发相的玄武质火山岩；下部井段顶部为爆发相凝灰岩与火山沉积相互层，下部发育大套溢流相下部亚相流纹岩。LK7-A井储层集中分布于顶部100 m范围之内的中性溢流相熔岩之中。PL7-A井上部井段主要发育溢流相下部亚相粗面岩和流纹岩，夹火山沉积相；下部井段以大套溢流相下部亚相流纹岩为主，夹薄层爆发相。PL7-A井储层集中分布于顶部250 m范围之内的酸性溢流相熔岩中。LK2-A井全井段以基性、中性凝灰岩为主，储层均不发育，仅在顶部发育6 m好储层。因此，中酸性溢流相是研究区较为有利的岩性和岩相。三轴应力模拟实验结果表明，在轴向伸展率一定时，熔岩类偏应力值小于火山碎屑岩类，小于沉火山碎屑岩类，熔岩类火山岩更易破碎造缝，是能够形成优质储层最为有利的岩性类型。
图11 LK7-A构造火山岩岩性岩相与储层对应关系

4.2.2.2 构造裂缝和晚期强风化作用控制顶部优质储层形成

LK7-A构造中生界早白垩世火山岩就位后，受燕山晚期古太平洋板块俯冲影响，区域发生强烈的北西西向挤压作用，形成北东向走滑断裂，与郯庐走滑断裂东支共同控制了渤东低凸起潜山演化，靠近走滑断裂及其伴生断裂附近，火山岩形成大量构造破碎带和裂缝。渤东低凸起南段受燕山晚期及喜马拉雅期构造运动影响，中生界发生褶皱变形，凸起西侧变形最为严重，构造更为破碎，裂缝极其发育。构造造缝为后期风化作用及形成规模性储层创造了良好条件。
LK7-A构造中生界火山岩形成于早白垩世，锆石年龄约115 Ma，上覆为新生界东营组，缺失上白垩统及新生界古新统—始新统孔店组、沙河街组，火山岩经历了约70~80 Ma风化剥蚀，火山岩储层受风化改造作用较为明显。主量元素分析表明，LK7-A构造火山岩顶部不易迁移的Fe、Al等元素富集，易于迁移的Ca、Mg、Na等元素发生亏损（见图12），说明火山岩顶部受到风化作用影响，易溶元素发生了迁移；化学风化指数从顶面向下逐渐减小，至300 m处形成拐点，提示受风化影响的火山岩厚度达300 m。LK7-A井在4 100~4 120 m井段钻遇辉绿岩，为后期侵入岩，影响风化作用深度，导致风化指数存在局部异常。受风化作用影响，火山岩顶部风化壳储层物性整体较好，次生溶蚀孔隙、裂缝发育；下部母岩带储层有效性变差，储集空间以构造裂缝、原生气孔为主。
图12 LK7-A井中生界火山岩主量元素及风化指数变化趋势

4.3 油气运聚条件

渤东低凸起夹持于两条长期活动边界断层之间，与渤东凹陷和渤中凹陷烃源岩大范围、长距离接触，是油气向凸起运移的优势指向区，根据油气运聚模拟及资源量劈分，LK7-A构造来自两侧洼陷的资源量约8.61×108 t，其中渤中凹陷达6.75×108 t，渤东凹陷为1.86×108 t，为高丰度成藏提供了物质基础（见图13）。
图13 渤东低凸起油气运聚单元划分
受强烈的构造活动改造和长时间风化淋滤影响，渤东低凸起潜山顶面中酸性火山岩半风化岩石的孔、缝发育，孔缝之间相互连通形成高效输导层，为油气运聚提供良好通道。烃源岩普遍超压，目前钻井实测数据过剩压力10~35 MPa左右，压力系数为1.2~1.8，利用地震叠前反演体与地震内部属性，基于多属性回归预测地层压力，洼陷深部地层压力达到150 MPa左右，剩余压力为75 MPa左右，压力系数最大可达1.9，为油气向潜山高效运聚提供充足动力。
凸起及围区在东营组沉积期以湖相沉积为主、局部发育三角洲前缘沉积，岩性组合为厚套泥岩夹薄层砂岩，已钻井揭示东营组地层厚度稳定，约为441~541 m，且含砂率低，为14.4%~18.4%，地震剖面上表现为低频连续弱反射特征，预测厚度超过450 m（见图14），其与中生界火山岩潜山形成良好组合。超压盖层较常压盖层具备更强的封盖能力[27]，PL7-A井在古近系砂岩中实测压力系数为1.48，LK7-A井利用录井数据预测地层压力系数为1.64，伊顿（EATON）法[28]预测研究区及围区压力系数超过1.45，根据渤海压力系数与烃柱高度的匹配关系，预测LK7-A构造具备形成高烃柱的封盖条件，油气藏烃柱高度可达到800 m。
图14 渤东低凸起东营组泥岩盖层厚度分布图（a）及过井地震剖面图（b）

4.4 油气成藏模式

综合以上分析，建立了渤东低凸起中生界火山岩潜山“双洼供烃、超压封盖”的油气藏模式（见图15）。渤东低凸起油气主要来自于渤中凹陷和渤东凹陷沙河街组、东营组烃源岩，烃源岩成熟度高、生烃能力强，渤中凹陷主洼处于过成熟阶段，具备大规模生气条件，且烃源岩压力系数高、剩余压力大，超压烃源岩为油气的运移提供了充足的动力条件。中生界火山岩顶面受到风化淋滤强改造，具有良好的孔渗条件，且在不整合面附近连续稳定分布，是良好的油气储集层和运移的高效输导层。中生界上覆东营组稳定发育厚层超过450 m超压泥岩盖层，压力系数为1.4~1.6，厚层超压泥岩为油气横向输导提供良好的顶封条件。环渤中凹陷油气藏普遍经历两期油气充注[29]，主要包括距今12 Ma大规模原油充注，形成了古油藏，距今5.1 Ma以来大规模天然气充注，与早期生成原油混溶[30-31]，形成顶气底油油气藏。受完整断背斜圈闭及顶部连续分布的风化壳控制，油气沿潜山顶面似层状分布。
图15 渤东低凸起潜山油气藏模式图

5 勘探启示与有利勘探方向

渤海湾盆地在海域范围内处于郯庐断裂带强改造背景之下，构造作用强，易于改造的中酸性火山熔岩更利于形成优质储层，为此需要在厘清区域火山岩成因的基础之上，明确开展火山岩勘探的有利区带，并通过对目标区开展精细火山机构的识别与刻画，确定火山熔岩最为有利的发育区。同时，LK7-A井钻探证实，火山岩储层以裂缝-孔隙型储层为主，受构造、风化改造作用明显，紧邻断裂带及古地貌高点更利于局部优质储层发育。此外，火山岩储层物性以中孔-低渗、高孔-低渗为主，孔隙间连通性差，较强的充注条件能够大幅降低物性门槛，为油气的规模性运移提供条件，具备超压背景的富生烃凹陷内的火山岩更易于规模性成藏。因此，位于富生烃凹陷内部，受构造活动及风化作用强改造的中酸性火山岩体是中生界火山岩获得规模性油气发现的理想场所。
不同于渤海西部石臼坨凸起及围区以走滑-伸展为主的构造背景，LK7-A构造受强走滑的郯庐断裂所夹持，深大断裂作为沟通岩浆房的重要通道，使该区普遍发育源区深度大的埃达克岩，易于形成大规模中酸性火山岩，也是近-中源优势岩相的有利发育区。同时，早期发育的断层晚期活化形成的构造裂缝为后期风化淋滤提供了良好的条件，因此，近断层火山机构可能具备更为有利的优质储层发育条件。LK7-A构造火山机构整体夹持于两条边界走滑断裂之间，未钻火成岩体面积超200 km2，构造及风化作用强烈，预测其风化壳较为发育，具备形成大型油气田的勘探潜力。渤东低凸起北段LK2-A构造（见图1）与南段LK7-B构造中生界均广泛发育与LK7-A井钻遇火山岩同期的规模性火山岩地层，岩性预测为中酸性粗面岩、酸性流纹岩，两构造均夹持于长期持续活动的郯庐走滑断裂之间。其中，LK2-A构造火山岩体面积约85 km2、LK7-B构造中生界潜山圈闭面积约30 km2，两侧紧邻渤中和渤东凹陷主洼，上覆古近系东营组厚层超压泥岩，盖层条件较好，具备形成大中型油气田的勘探前景。此外，环渤中凹陷强走滑区普遍发育源区深度大的埃达克质火山岩，中酸性火山岩发育，具备类似构造背景的BZ22-A、BZ16-A等构造区是下步有利勘探区带。

6 结论

渤东低凸起LK7-A构造中生界火山岩以中性粗面岩、粗面质构造角砾岩，酸性流纹岩为主，地球化学特征显示出埃达克质岩的特征，结合环渤中凹陷已钻井资料以及区域构造背景及结合主微量元素特征，目标区火山岩为源区深度大的埃达克岩，以中酸性火山岩为主。
构造角砾岩及中酸性熔岩是优质储层发育主要的岩性类型，孔隙类型以裂缝-孔隙型储层为主，主要以高孔-低渗型和中孔-低渗型储层为主，孔隙主要由微孔—中孔组成，中孔占比较大。岩性岩相和火山机构是火山岩形成规模型储层的基础条件，中酸性溢流相是研究区较为有利的岩性和岩相，构造造缝和晚期强风化作用是火山岩形成规模型储层的关键，火山岩顶部300 m以内风化壳储层物性整体较好，是重点勘探的层段。
LK7-A构造接受来自渤中凹陷主洼和渤东凹陷主洼的烃源供给，超压烃源岩为油气的运移提供了充足动力，潜山之上覆盖厚度超过450 m，压力系数超过1.45的超压泥岩盖层；经测算油气资源量约8.61×108 t，预测LK7-A构造具备高丰度成藏的条件。同时，围区LK7-B构造、LK2-A构造也具备优越的圈闭背景，且优势岩性及有利储层发育，大范围出露的酸性火山机构仍具较大的油气勘探前景。

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