去年年底，中國石油在位于四川省成都市簡陽市周家鄉的永探1井二疊系火山巖儲層，測試獲日產22.5萬立方米工業氣流。這是四川盆地第一口火山碎屑巖工業氣井，據有關地質專家初步預測，該井區含氣面積大、資源量大，有望成為四川盆地新的天然氣增儲量、提產量區塊。

那么，熾熱噴發的火山巖里怎么會有天然氣呢?火山巖里的天然氣藏又是怎么形成的?本期天然氣故事將講述四川盆地火山巖天然氣的成藏地質條件、勘探歷程。

峨眉山和永探1井的火山巖都是在距今約2.6億年前的二疊紀噴發的。峨眉山和攀枝花、西昌地區火山巖巖性為玄武巖，噴發厚度最大超過3000米，覆蓋面積30萬平方千米。四川盆地內噴發的火山巖巖性為玄武巖和火山碎屑巖，厚度較薄，大部分厚度在50米~400米。盆地內火山巖被后來沉積的地層覆蓋，深埋地下3000米-6000米。

四川盆地火山巖氣藏探秘

四川盆地經歷60余年的油氣勘探，已發現的油氣資源主要附存在海相碳酸鹽巖、陸相致密砂巖、海相頁巖三大沉積巖類中，除早期發現的小型玄武巖裂縫性氣藏外，一直沒有在火山巖領域取得油氣勘探的重大發現。近年來，通過轉變勘探思路，深化盆地大氣田基本地質特征和成藏控制因素、富集規律認識，火山巖氣藏逐步進入了勘探家的視野，認識到該盆地二疊系火山巖具備油氣規模聚集的條件，也可能找到大氣田。在火山巖獲得工業氣流發現之前，四川盆地火山巖的油氣勘探經歷了曲折的過程。

兼探階段(1966—1991年)四川盆地鉆探火山巖始于1966年，在威遠西部地區二疊系鉆遇厚度為2米的玄武巖層。此后在川西南犍為—宜賓，川西仁壽、蒲江、洪雅、雅安地區，川東達州—梁平等地區以棲霞組、茅口組為目的層段的鉆井均鉆遇不同厚度的二疊系玄武巖，厚度在39米~225米。此階段由于鉆遇玄武巖厚薄不均、鉆進過程中無顯示，均作為兼探層系，并未引起較大關注，也未做深入研究。

探索階段(1992—2013年) 1992年，為探索周公山地區須家河組及中二疊統油氣情況而部署的一口探井，鉆遇厚度為301米的二疊系玄武巖，對厚14.5米的孔隙—裂縫型儲層測試獲得25萬立方米氣流。其后部署的一口探井火山巖產水，另一口探井火山巖不發育儲層。此階段的勘探證實，四川盆地內二疊系火山巖具備天然氣成藏條件，但優質儲層展布、成藏的控制因素和有利勘探區尚不明確。

突破階段(2014年至今)近年來，中國石油多家單位針對四川盆地二疊系火山巖開展系統攻關研究，提出該盆地內基底斷裂附近可能發育爆發相火山巖的重要新認識。借助于各向異性疊前時間偏移技術、地震相分類技術、相控反演技術等特殊巖性體地震預測技術，預測川西南二疊系茅口組上部發育溢流相玄武巖，成都—簡陽地區發育噴溢相火山碎屑巖。地質綜合研究認為，簡陽地區緊鄰德陽—安岳裂陷寒武系生烴中心，與二疊系火山巖噴發同時形成的早期張性斷裂在后期可以作為良好的油氣疏導通道，縱向上將寒武系烴源巖和二疊系火山巖儲層有效地溝通了起來，同時還有上覆的龍潭組泥巖、下三疊統區域膏巖作為蓋層，進而形成大型構造——巖性復合圈閉氣藏，天然氣成藏條件好，可供勘探面積大。于2017年在這個區針對二疊系火山巖部署了風險探井——永探1井。

永探1井于2018年6月開鉆， 11月進入二疊系火山巖131米。在鉆井液密度介于1.99克~2.24克/立方厘米條件下，油氣顯示頻繁。火山巖儲層厚100米，其中氣層2層合計厚度為37.6米，平均孔隙度為11.5%，疑似氣層1層，厚度為62.7米。平均孔隙度為14.1%。

2018年12月16日，永探1井二疊系火山巖儲層測試獲日產22.5萬立方米工業氣流，實現了四川盆地火山巖勘探的重大突破，首次發現了四川盆地噴溢相火山巖氣藏，展示出該盆地二疊系火山巖較大的天然氣勘探潛力和良好的勘探前景。

火山巖課堂

本期嘉賓 文龍 高級工程師，現任西南油氣田公司勘探開發研究院副院長、總地質師，長期從事天然氣勘探綜合地質研究

火山巖里的天然氣是怎么形成的?

永探1井火山巖的天然氣來自下部寒武系，通過斷層向上運移至火山巖地層，形成天然氣藏。

為了搞清楚四川盆地火山巖的氣來源，勘探科研人員對它做了“親子鑒定”。把火山巖里產出的天然氣分離出甲烷、乙烷，對它們的C13同位素進行測定，與可能的烴源巖進行比對，發現其與寒武紀早期泥巖的干酪根碳同位素具有相似特征，確定它們之間具有親緣關系。

寒武紀早期沉積的泥巖被稱為筇竹寺組地層，是一套優質的烴源巖。所謂的烴源巖，就是能夠生成烴類流體的地層，巖性主要是泥巖、泥頁巖、頁巖。筇竹寺組地層內含有大量的低等水生生物，這些生物死亡后埋葬在缺氧的海底，后期經過長時間熱氧化生成烴類流體。這個過程有點類似埋在池塘淤泥下的水草和植物經過一段時間后會產生沼氣，只不過烴源巖在地下埋藏得更深、演化時間更長、形成烴類流體更多。

生成的烴類流體只有運移到火山巖里才能形成具有工業價值的天然氣藏，永探1井地區主要是通過深部斷層溝通寒武紀烴源巖和火山巖。火山巖和烴源巖之間的斷層就像一根根細小的管子，把烴源巖里生成的烴類流體吸到火山巖里。地下斷層作為通道運移烴類流體的過程十分緩慢，烴類向上運移時動力主要來自自身的浮力、生烴后形成的超壓以及構造應力。

火山巖內用什么來裝天然氣?

火山巖作為一種非常規的油氣勘探對象，其儲層具有與沉積巖不同、且更為復雜的儲集空間。勘探科研人員利用先進的鈉離子薄片拋光技術、掃描電鏡技術和巖芯CT掃描技術，觀察和分析火山巖內發育的孔隙類型和特征。研究發現永探1井地區火山巖內發育大量的溶蝕孔和微孔，是火山巖的兩種主要儲集空間類型。

火山巖噴發后經歷地表風化淋濾及埋藏后地下流體的溶蝕和溶解作用形成溶蝕孔。永探1井區火山巖的溶蝕孔有兩類：一類是火山物質與流體完全反應，形成產物被熱液流體運移不殘留在原來位置的孔洞;另一類火山物質與流體反應后，形成的產物在原地殘留，充填部分溶蝕孔隙，剩余部分孔隙。本區火山巖內礦物與流體反應生成的產物主要是綠泥石、鈉長石。永探1井火山巖溶蝕作用較強，綠泥石含量較好，整體巖芯呈現出淺綠色。

永探1井火山巖內存在呈彌散狀分布的微米級的相互連通的“脫玻化”微孔，是常規儲層內不存在的特殊儲集空間類型。脫玻化是指火山物質噴出地表之后，在快速冷凝條件下形成的火山巖，其內部不穩定，會自動結晶形成更為具有微小晶體形態的“雛晶”，這些微小晶體在顯微鏡下的形態呈現出樹枝狀、羽狀、雪花狀和針狀等。脫玻化的過程中，火山巖內部火山物質形成礦物晶體，體積收縮，從而形成微晶之間的微孔，微孔直徑在微米級別。

火山巖內溶蝕孔和大量脫玻化微孔相互連通，形成規模可觀的儲集孔隙，1立方米的火山巖內有超過0.1立方米的孔隙空間。

為什么峨眉山的火山巖沒有天然氣?

火山巖成藏必須同時具備生儲蓋三個條件，三者缺一不可。

永探1井火山巖的烴源巖、儲層和蓋層組成有利的“三明治”結構：中間是具溶蝕孔和微孔的火山巖碎屑巖優質儲層，下部發育寒武系筇竹寺組烴源巖，上部為區域性分布的三疊紀嘉陵江組膏巖蓋層。而峨眉山地區的火山巖巖性為玄武巖，巖性較致密，沒有可供儲集天然氣的空間;下部也未發現有好的烴源巖地層，不能生成烴類流體;上部是敞開的，沒有蓋層，即使有天然氣運移上來，也會散失掉。

火山巖的分類

火山碎屑巖

火山碎屑巖：由火山爆發出來的各種碎屑物質從大氣中降落下來而成的巖石，常見的巖性有凝灰巖、火山角礫巖和集塊巖。

凝灰巖：火山噴發中降落下來的以火山灰為主的碎屑物質所形成的巖石。一次火山噴發可形成足以淹沒一座龐貝古城的大量火山灰，火山灰也可隨風飄浮幾百上千公里，覆蓋大面積的地區造成飛機停運。這些火山灰落到地面冷凝固結形成凝灰巖。凝灰巖中碎屑顆粒較細，小于2毫米，火山物質含量超過90%。凝灰巖內碎屑成分有巖屑、晶屑和玻屑。

火山角礫巖：由粒徑2~64毫米的火山角礫形成的巖石，分布在火山口附近。火山角礫是火山爆發時崩落在火山口附近的塊體，可以是棱角分明的剛性塊體，也可以是半固結熔漿碎屑及晶體碎屑。

集塊巖：由粒徑大于64毫米的巖塊經過壓緊膠結而成的巖石。集塊巖距離火山口更近，是野外尋找火山口的一個標志。集塊巖的成分跟原來火山口的巖石有關。根據原巖類型，集塊可分為玄武質集塊巖、安山質集塊巖、流紋質集塊巖等。

熔巖

熔巖：從火山口溢流出的熔漿冷凝而成的巖石，常見的熔巖有玄武巖、安山巖、流紋巖。

玄武巖：五大連池的火山巖、夏威夷現今噴發的火山巖都屬于玄武巖，在地殼中分布極廣。玄武巖的二氧化硅含量在45%~53%之間，富含鐵鎂元素，依化學組成可分為堿性玄武巖、橄欖拉斑玄武巖和拉斑玄武巖三個系列。礦物結晶程度從玻璃質到全晶質的都有。火山噴發后地表溢流形成繩狀、麻花狀玄武巖。

安山巖：這種巖石在南美洲安第斯山發育最好，因而得名安山巖。二氧化硅含量在53%~66%之間，礦物以角閃石、斜長石為主，大部分結晶較差，為隱晶質和斑狀。安山巖顏色比玄武巖淺，多為淺灰色、灰色。

流紋巖：這類熔巖在火山噴發后地表流動形成流紋構造，因而得名流紋巖。富含二氧化硅的流紋巖在熔漿狀態時黏度大，熔漿內氣體不易散失，裹挾在里面形成氣孔構造，氣孔被充填則形成杏仁構造。流紋巖內的氣孔是火山巖重要的儲集空間。流紋巖二氧化硅含量超過66%，富含長石、石英等硅氧礦物。流紋巖的結晶程度一般較差，除有少量斑晶外，基質多由很細的隱晶質和玻璃質組成。