火山岩油气藏已成为现今世界油气田勘探开发的一个新的重要领域，引起了世界石油界学者们的普遍关注和浓厚兴趣。我国许多油田也相继发现这类储层(张子枢等，1994； 邹才能等，2008； 董国栋等，2012)，例如准噶尔盆地西北缘石炭系、 二叠系(侯连华等，2009； 孙国强等，2012)、 松辽盆地深层中生界(邵英梅等，2009； 曹鉴华等，2012)、 二连盆地中-新生代(路占军等，2011)、 渤海湾盆地中-新生代(金春爽等，2012)等。2006年吐哈油田三塘湖盆地M17井在石炭系卡拉岗组火山岩试油获得高产工业油流，揭开了三塘湖盆地油气勘探的新篇章。

由于火山岩油藏与沉积岩油藏具有较大的差异性，表现为火山岩岩性复杂(分布常与构造活动有关)、 储层空间多样、 储层物性相关性差及平面非均质性强等特征(张新陪等，2007； 于晶等，2009)，造成火山岩油藏发现初期、 油藏评价及油藏开发阶段都面临着不同的地质问题。针对上述存在的问题，开展火山岩储层评价与优质储层分布预测综合研究，显得尤为必要和关键，而优质储层的类型及其分布主要受火山岩岩相相带控制。本文将通过多种方法的有机结合，开展三塘湖盆地火山岩岩相综合研究，利用地质、 测井、 地震等资料，明确火山岩岩相类型、 特征及分布规律，预测火山岩优质储层分布，指导火山岩油藏勘探与评价。

三塘湖盆地位于西伯利亚板块西南缘，南以克拉美丽—大黑山缝合带与哈萨克斯坦板块及准噶尔盆地东北部紧邻，北为阿尔曼泰—扎河坝及其阿尔泰褶皱山系，盆地呈南北分带、 东西分块的构造格局(李光云等，2010)。研究区马朗凹陷位于中央坳陷带的中南部，以大型鼻隆为主要构造特征(图 1)。

图 1 研究区构造位置图 Fig.1 Tectonic location of the study area

上石炭统卡拉岗组地层发育大套火山岩，区域厚度为540～1 600 m，纵向上，依据火山岩“火山旋回—亚旋回—期次—韵律—层”的5级划分原则，结合地震所能识别和连续追踪的最小地层单位，将卡拉岗组自下而上划分为5个期次，分别为C₂k₅、 C₂k₄、 C₂k₃、 C₂k₂和C₂k₁。电性上表现为低自然伽马、 低声波时差、 低补偿中子、 高密度、 高电阻的“三低两高”特征，与上覆以碎屑岩为主的芦草沟组或者三叠系地层呈岩性、 电性突变接触。

火山岩类型与其原生岩浆的性质和喷出特征有关。原生岩浆决定岩石的成分，而喷发性质决定岩石的结构(邱家骧，1985； 赵海玲，2004)。通过系统的岩心观察、 铸体薄片鉴定，研究区火山岩岩性主要包括： 熔岩类的安山岩、 玄武岩、 自碎角砾状熔岩，火山碎屑岩类的火山角砾岩、 凝灰岩及过渡岩类的沉凝灰岩等(图 2)。 其中，安山岩最发育，玄武岩次之，火山碎屑岩类和沉凝灰岩相对不发育。熔岩类的安山岩(玄武岩)可以根据孔隙发育程度，进一步划分为杏仁状安山岩(玄武岩)、 致密型安山岩(玄武岩)。

图 2 三塘湖盆地卡拉岗组火山岩岩性图版 a.nd9-10井， 1 429.3 m， 安山岩， 间隐—交织结构； b. nd9-10井， 1 407.3 m， 玄武岩， 粗玄结构； c. M19井， 1 559.8 m， 自碎角砾状安山岩， 自碎缝发育； d. nd9-10井， 1 422 m， 火山角砾岩； e. nd9-10井，1 416.3 m， 凝灰岩， 岩屑以安山岩为主； f. nd9-10井， 1 441.8 m， 沉凝灰岩， 缝充填钠沸石 Fig.2 Lithology plate of volcanic rock in Kalagang Formation in Santanghu Basin

2.1 岩—电识别模板精细刻画单井岩相

由于火山岩岩性复杂多样且纵向多期喷发旋回频繁叠加，不同喷发方式、 不同位置的岩性会存在较大的差异。为准确地识别火山岩岩性，采用测井交汇图法，利用对火山岩岩性反应敏感的自然伽马(GR)、 电阻率(RD)、 密度(DEN)及声波时差(AC)等物理量(黄隆基等，1997)，进行多参数交汇，从中优选区分度较高的图版，进行综合判别，建立研究区火山岩的岩性测井识别模板(图 3)。该模板为录井岩性校正、 单井相确定、 连井相对比以及地震反演提供较为准确的参数(表 1)，是火山岩岩相研究的基础。

图 3 卡拉岗组火山岩岩性测井识别图版 Fig.3 Identification plate of logging response to volcanic lithology in Kalagang Formation

表 1(Table 1)

表 1 卡拉岗组火山岩岩性测井响应参数Table 1 Identification parameter of logging response to volcanic lithology in Kalagang Formation 岩类 测井响应 大类 小类 GR／API RD／Ω·m DEN／g/cm3 AC／μs/m 安山岩类 杏仁状 30～46 41～216 2.31～2.46 204～250 致密型 31～39 44～176 2.46～2.55 190～221 玄武岩类 杏仁状 28～37 8～17.5 2.12～2.49 250～285 致密型 31～40 20～91 2.55～2.71 186～244 火山碎屑岩类 凝灰岩 40～53 8～41 2.09～2.44 225～291 火山角砾岩 53～66 10～25.5 2.44～2.51 222～255

表 1 卡拉岗组火山岩岩性测井响应参数 Table 1 Identification parameter of logging response to volcanic lithology in Kalagang Formation

根据喷发方式、 火山作用产物及其在空间上的分布位置，将喷出岩岩相划分为3种类型： 火山爆发相、 溢流相及火山沉积相(邱家骧，1985)。应用地质资料建立重点井的单井相，明确该区火山喷发特征及井点优势相类型； 结合爆发指数法，确定火山口的分布，为进一步开展井间火山岩岩相地震预测奠定基础。

1)单井相类型及连井相特征。 选取资料较全的代表井，建立单井相综合柱状图。依据火山活动强弱及喷发类型，研究区见3种岩相纵向旋回组合类型，分别代表了3种不同的喷发特征： 顶部沉凝灰岩(局部缺失)、 中上部爆发相、 下部熔岩相，反映火山活动由喷溢—爆发—宁静的演变过程，活动强度由弱而强再到弱； 顶部沉凝灰岩(局部缺失)、 中上部熔岩相、 下部爆发相，反映火山活动由短暂的强烈爆发—喷溢—宁静(沉积作用)，活动强度由强而弱的过程； 顶部沉凝灰岩(局部缺失)、 上部熔岩相(酸性安山岩)、 下部溢流相(基性玄武岩)，反映火山活动相对较弱，溢流相在重力作用下发生分异，上部发育中性的安山岩，下部发育基性的玄武岩。

连井相对比剖面图(图 4)反映研究区主要以2、 3类旋回组合为主，旋回的中-下部发育不同程度的火山碎屑岩，中-上部发育熔岩相。整个卡拉岗组火山岩以熔岩相火山岩为主，呈层状分布，爆发相次之，沉积岩分布范围局限，仅局限于研究区的南部，且位于喷发旋回的末期，发育正常的薄层状粉砂岩。

图 4 过ND4-12~ND105连井相对比剖面图 Fig.4 Sedimentary facies of well correlation section from well ND4-12 to well ND105

2)爆发指数法确定火山口。 爆发指数的大小代表爆发强度的大小，爆发指数越大，说明火山爆发强度越大，用于反映火山喷发中心的位置即火山口区域(胡治华等，2008)。爆发指数定义为：

式中，E为爆发指数/％； H_p为火山碎屑岩厚度/m； H为地层厚度/m。

若E≥50％时为火山口，E < 50％时为熔岩分布区。据此方法，分层统计不同岩类厚度，计算爆发指数E，编制爆发指数平面分布图，依据E≥50％，推断研究区可能存在的火山口区域。

图 5为C₂k₃期次的爆发指数分布图，从图中可以看出，爆发指数平面分布图与断裂体系叠合，火山爆发指数高值区长轴方向与主断裂延伸方向一致，反映了研究区卡拉岗组以断裂控制的裂隙式火山喷发为主，其喷发模式如图 6，中心式喷发较弱。该期次，E值高值区主要分布于ND89-8～ND910-81、 Ma18～ND103、 ND104、 ND78-71、 ND9-10等井区。

图 5 卡拉岗组C2k3爆发指数分布图 Fig.5 Volcanic explosivity index distribution of C2k3 in Kalagang Formation

图 6 裂隙式火山喷发模式图 Fig.6 The pattern of crevice eruption in Kalagang Formation

利用测井岩性识别模板提供的GR、 RD、 DEN等参数，开展地震反演，定性地预测井间火山岩岩性类型，进而间接判别岩相，发挥地震资料在井间预测中的优势。

以C₂k₃期次为例，分别进行GR、 RD、 DEN等曲线参量反演(图 7，图 8，图 9)。依据火山碎屑岩类具有高伽马、 低电阻率以及E值≥50％等特征，确定该期次火山口区域约为10处，分别位于M17、 M18、 ND104西、 ND6-5北、 ND105北、 ND89-8、 ND910-81、 ND78-71、 ND78-91、 ND9-10等井区，火山口呈串珠状，沿主断裂分布。根据高密度、 低伽马的特征，确定以溢流相玄武岩为主的区域，分别位于ND101、 M21、 ND102-ND104、 M19-ND7-15、 ND3-9等井区。研究区其他区域则以溢流相安山岩岩相发育为主。

图 7 卡拉岗组C2k3自然伽马(GR)反演图 Fig.7 Gamma(GR)seismic inversion of C2k3 in Kalagang Formation

图 8 卡拉岗组C2k3电阻率(RD)反演图 Fig.8 Resistivity(RD)seismic inversion of C2k3 in Kalagang Formation

图 9 卡拉岗组C2k3密度(DEN)反演图 Fig.9 Density(DEN)seismic inversion of C2k3 in Kalagang Formation

综合应用多种资料，通过测井岩性识别模板提供的定量参数，以单井相作为约束条件，开展地震反演，井—震结合，明确火山口及不同熔岩分布范围，综合确定研究区的火山岩岩相平面展布规律(罗静兰等，2003，2006； 刘为付等，2004)。

图 10为C₂k₃期次火山岩岩相平面分布图。从该图可以看出，C₂k₃期次火山口分布范围较为广泛，串珠状排列的火山口与断裂走向近似一致，火山爆发相主要分布于火山口附近； 溢流相平面分布具有成层性，分布稳定，其中，以安山岩溢流相为主，分布于火山口区周缘，平面分布约占60％以上，玄武岩溢流相则分布于安山岩的外围，约为30％。

图 10 卡拉岗组C2k3岩相平面分布图 Fig.10 Distribution of volcanic lithofacies of C2k3 in Kalagang Formation

(1)研究区喷出岩岩相类型主要包括火山爆发相、 溢流相及火山沉积相，其中以溢流相、 爆发相为主，火山沉积相不发育。火山喷发以裂隙式为主，火山口呈串珠状沿主断裂排列，溢流相平面分布稳定，具层状展布特征，以溢流相安山岩最为发育。

(2)多学科、 多资料应用于火山岩岩相研究，测井、 地质与地震相结合的研究流程可为火山岩岩相研究提供借鉴的思路。