渤海灣盆地海域片麻巖潛山風(fēng)化殼型儲(chǔ)層特征及發(fā)育模式*

王德英 王清斌 劉曉健 趙夢(mèng) 郝軼偉

中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459

潛山是一種古地貌特征，由Powers(1922)在《潛山及其在石油地質(zhì)學(xué)中的重要性》較早提出。后來地質(zhì)學(xué)家沿用了這一術(shù)語。Levorsen(2001)在《石油地質(zhì)學(xué)》書中使用了潛山這一概念，指在盆地接受沉積之前已經(jīng)形成的基巖古地貌山，后被新地層覆蓋形成的深埋地下潛伏山。潛山在構(gòu)造抬升期會(huì)經(jīng)歷強(qiáng)烈的風(fēng)化和古喀斯特作用，油氣可以沿不整合面或油源斷層運(yùn)移到基巖儲(chǔ)集層中形成“古潛山油氣藏”(李德生，1985)。李德生(2000)將古潛山油氣藏的理論作為中國石油地質(zhì)學(xué)邁向新世紀(jì)的五大方向之一。國內(nèi)外勘探實(shí)踐證實(shí)了潛山油氣藏的巨大潛力，如塔里木盆地(張希明，2000；趙文智等，2015)、四川盆地(馬永生，2007；賈承造等，2012)、鄂爾多斯盆地(楊華等，2012；趙文智等，2015)和渤海灣盆地(趙國祥等，2016)碳酸鹽巖潛山油氣藏，渤海灣盆地海域萊州灣凹陷中生界潛山火山巖油氣藏(劉曉健等，2018)，乍得Bongor盆地前寒武系潛山花崗巖、片麻巖油氣藏(竇立榮等，2015)，委內(nèi)瑞拉馬拉開波盆地三疊-侏羅系潛山拉巴斯變質(zhì)巖、火成巖油田(何登發(fā)等，2017)，巴西桑托斯盆地火山巖(Cortez and Santos，2016)，印度巴莫盆地致密火山巖氣田(Somasundarametal.，2017)。Landesetal.(1960)對(duì)美國、委內(nèi)瑞拉等25個(gè)國家的潛山油田地質(zhì)特征進(jìn)行了總結(jié)。潘鐘祥(1983)在不整合對(duì)油氣運(yùn)移聚集的重要性研究中，總結(jié)了國內(nèi)外幾十個(gè)基巖潛山油氣藏的地質(zhì)特征。

從目前已發(fā)現(xiàn)的潛山油氣藏來看，潛山層位均為前第三系，儲(chǔ)層巖性主要為變質(zhì)巖、花崗巖、碳酸鹽巖和火山巖。其中成儲(chǔ)規(guī)模較大的變質(zhì)巖潛山油氣藏有利比亞錫爾特盆地納福拉和奧基拉油田(馬龍等，2006)、烏克蘭第聶伯-頓涅茨盆地前寒武系變質(zhì)巖油田(許志琴，1995)、委內(nèi)瑞拉馬拉開波盆地拉帕茲油田(馬龍等，2006)、乍得Bongor盆地潛山油氣藏(Genik，1992；李威等，2017)、遼河興隆臺(tái)潛山油田(高先志等，2007)、渤海遼西凸起錦州25-1南油田(鄧運(yùn)華和彭文緒，2009；徐長貴等，2010)和渤中凹陷渤中19-6氣田(Xuetal.，2019)。據(jù)俄羅斯學(xué)者什尼普統(tǒng)計(jì)：世界上已發(fā)現(xiàn)的幾百個(gè)工業(yè)性基巖油氣田，片麻巖為基巖的占40%，其儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的75%?？梢?，變質(zhì)巖潛山油氣勘探潛力巨大。

前人關(guān)于風(fēng)化作用對(duì)潛山儲(chǔ)層的研究，主要集中在火山巖和碳酸鹽巖方面，針對(duì)變質(zhì)巖等基巖儲(chǔ)層的風(fēng)化淋濾作用研究較少，尤其在片麻巖巖性、斷裂、節(jié)理與風(fēng)化殼儲(chǔ)層發(fā)育關(guān)系等方面研究不夠深入。渤海片麻巖潛山巖性多樣，風(fēng)化殼儲(chǔ)層埋深從1000m到5000m均有分布，不同深度變質(zhì)巖潛山儲(chǔ)層主控因素差異明顯。本文基于渤海灣盆地海域鉆遇變質(zhì)巖的上百口探井，通過綜合運(yùn)用巖心、薄片、X衍射、掃描電鏡、常規(guī)物性、鋯石測(cè)年、礦物溶蝕模擬等多種實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段及統(tǒng)計(jì)分析方法，揭示了渤海片麻巖儲(chǔ)層地質(zhì)特征及規(guī)模性儲(chǔ)層發(fā)育條件，首次確定了渤海片麻巖巖潛山儲(chǔ)層物性下限和儲(chǔ)層礦物含量下限，對(duì)渤海灣盆地海域片麻巖潛山儲(chǔ)層油氣勘探具有較好指導(dǎo)意義，同時(shí)也為國內(nèi)其他片麻巖類油氣勘探提供借鑒。

1 地質(zhì)背景

渤海海域位于渤海灣盆地中東部，是中國北方的一個(gè)內(nèi)海，海域面積約7.3×104km2，水深5～20m，約2.3Ma時(shí)海水侵入形成現(xiàn)今的渤海(王強(qiáng)等，1986)，中海油所屬礦區(qū)面積4.4×104km2(夏慶龍等，2012)，是下遼河坳陷、黃驊坳陷、濟(jì)陽坳陷在海域的自然延伸，是渤海灣盆地的重要組成部分。北部是下遼河坳陷，西面是黃驊坳陷，南部是濟(jì)陽坳陷，東面為膠遼隆起。海域內(nèi)前古近系潛山地層自下向上發(fā)育有太古界、元古界、古生界和中生界，不同層位巖性差異明顯。古元古-太古界以變質(zhì)巖為主，中上元古-下古生界以碳酸鹽巖為主，上古生界以碎屑巖為主，中生界以火山巖和碎屑巖為主。前寒武系變質(zhì)巖地層主要分布在各個(gè)凸起以及凹中隆部位，分布面積約2×104km2(圖1)。其中片麻巖為變質(zhì)巖主體巖性，勘探潛力巨大。

圖1 渤海灣盆地海域區(qū)域位置及前古近系巖性分布Fig.1 Regional position of sea area of Bohai Gulf basin and distribution of the lithology of pre-Paleogene

渤海油田在1980～1999年發(fā)現(xiàn)了曹妃甸1-6、曹妃甸18-2等幾個(gè)中、小型片麻巖潛山油氣田(邱中建和龔再升，1999)，2000年后通過對(duì)渤海潛山勘探經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，認(rèn)識(shí)到渤?；鶐r潛山以片麻巖為主，加之渤海斷層發(fā)育，活動(dòng)性強(qiáng)，斷裂帶附近裂縫發(fā)育，破碎的變質(zhì)巖易發(fā)生風(fēng)化作用，形成風(fēng)化殼+內(nèi)幕裂縫型優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，為規(guī)模性潛山大油田形成提供條件，以此為基礎(chǔ)，經(jīng)鉆探發(fā)現(xiàn)了錦州25-1南大型花崗片麻巖潛山油氣藏(鄧運(yùn)華，2015)，為渤海變質(zhì)巖潛山的勘探打開了局面。通過對(duì)渤海潛山多年油氣勘探研究，古元古-太古界片麻巖潛山油氣儲(chǔ)量發(fā)現(xiàn)最多，探明儲(chǔ)量約占潛山總儲(chǔ)量的60%，并且片麻巖潛山油氣藏以整裝為主、油層厚度大、測(cè)試產(chǎn)能高、儲(chǔ)量規(guī)模大，隨著渤海油氣勘探向深層以及非常規(guī)領(lǐng)域邁進(jìn)，片麻巖潛山油氣勘探前景廣闊。

2 片麻巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層特征

2.1 巖石學(xué)特征

對(duì)渤海油田鉆遇片麻巖的121口井壁心、巖心和薄片系統(tǒng)觀察，前寒武系片麻巖主要為斜長片麻巖、二長片麻巖和混合片麻巖三大類巖石類型，具體可細(xì)分為黑云斜長片麻巖(圖2a)、混合巖化花崗巖(圖2b，c)、二長混合花崗巖(圖2d)、黑云堿長混合片麻巖(圖2e)。鏡下可見片麻狀構(gòu)造(圖2f)、粒狀變晶結(jié)構(gòu)、顯微文象結(jié)構(gòu)(圖2g)、交代穿孔結(jié)構(gòu)(圖2h)等現(xiàn)象，部分地區(qū)巖石中黑云母、白云母等暗色礦物發(fā)育，呈定向富集分布，綠泥石化普遍。渤海片麻巖發(fā)育弱片麻狀構(gòu)造，表明巖石整體變質(zhì)程度不強(qiáng)，可能只鉆遇了中上地殼的片麻巖，深部變質(zhì)程度較深的巖石尚未鉆遇。全海域前寒武系片麻巖的混合巖化作用普遍發(fā)育，新生花崗質(zhì)脈體含量5%～90%，混合程度在不同地區(qū)呈明顯非均質(zhì)性，曹妃甸1-6、錦州25-1南、渤中27-2等構(gòu)造混合巖化強(qiáng)烈地區(qū)，巖性與巖漿凝結(jié)的花崗巖相似，渤海巖漿巖混合巖化與華北地區(qū)19～33億年巖漿活動(dòng)有關(guān)。

圖2 渤海灣盆地海域片麻巖巖石類型(a)JZ25-1S-2井，1750.64～1751.14m，黑云斜長片麻巖，片麻狀構(gòu)造；(b)X19-1井，3877.65～3877.85m，混合巖化花崗巖；(c)CFD18-2E-1井，4001.12m，混合巖化花崗巖；(d)CFD1-6-1井，2814.8m，二長混合片麻巖；(e)CFD1-6-1井，2814.43m，黑云堿長混合片麻巖；(f)X19-1井，4175m，黑云斜長片麻巖，片麻狀構(gòu)造；(g)BZ18-2-2D井，4197.78m，顯微文象結(jié)構(gòu)；(h)CFD12-6-1井，3349.5m，交代穿孔結(jié)構(gòu)Fig.2 The rock types of gneiss in sea area of the Bohai Gulf basin(a)biotite plagiogneiss with gneissic structure in JZ25-1S-2 well, 1750.64～1751.14m；(b)migmatization granite in X19-2 well, 3877.65～3877.85m；(c)migmatization granite in CFD18-2E-1 well, 4001.12m；(d)monzogneiss in CFD1-6-1 well，2814.8m；(e)biotite orthoclase migmatiticgneiss in CFD1-6-1 well, 2814.43m；(f)biotite plagiogneiss with gneissic structure in X19-1 well, 4175m；(g)micrographic texture in BZ18-2-2D well, 4197.78m；(h)metasomatic perforation texture in CFD12-6-1 well, 3349.5m

2.2 年代學(xué)特征

對(duì)CFD1-6-1、CFD12-6-1及X19-2三口井鉆遇的片麻巖進(jìn)行鋯石U-Pb定年分析，樣品的預(yù)處理和定年均在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(GPMR)完成，激光剝蝕系統(tǒng)為GeoLas 2005，ICP-MS為Agilent 7500a，對(duì)每顆鋯石進(jìn)行U-Pb定年，最終獲得三組年齡：207Pb/206Pb、207Pb/235U、206Pb/238U。對(duì)于封閉體系，U-Pb年齡是諧和的，反映出鋯石的結(jié)晶年齡。而在實(shí)際情況下，由于熱液或變質(zhì)作用的影響，鋯石有可能會(huì)Pb污染或丟失，導(dǎo)致U-Pb年齡不諧和。在數(shù)據(jù)處理中，對(duì)206Pb/238U年齡小于1000Ma的鋯石選取206Pb/238Pb年齡，并以100×(207Pb/235U)/(206Pb/238U)計(jì)算諧和度；對(duì)206Pb/238U年齡大于1000Ma的鋯石選取207Pb/206Pb年齡并以100×(207Pb/206Pb)/(206Pb/238U)計(jì)算諧和度(Campbelletal., 2005)。結(jié)合樣品數(shù)據(jù)情況，選取諧和度大于90%的鋯石U-Pb年齡，發(fā)現(xiàn)其鋯石形成年齡為太古代-早元古代(表1)。其中，CFD1-6-1井2814.1m混合片麻巖測(cè)得12個(gè)諧和年齡，介于2346±39Ma與2542±36Ma之間(圖3)。CFD12-6-1井3345～3350m片麻巖僅測(cè)得1個(gè)諧和年齡，為3166Ma。X19-2井3880～3890m片麻巖測(cè)得20個(gè)諧和年齡，介于2432±22Ma與2531±31Ma之間。如圖3所示，X19-2井3880～3890m片麻巖樣品鋯石為大小不一的柱狀晶體，直徑50～200μm不等，核-邊結(jié)構(gòu)明顯，晶體破碎，部分晶體晶形不完整，僅為殘余晶體碎片，且裂縫發(fā)育，溶蝕明顯，顯示巖漿鋯石晶體初始形成之后被強(qiáng)烈的地質(zhì)作用改造。

圖3 X19-2井片麻巖鋯石陰極發(fā)光圖像與鋯石U-Pb年齡Fig.3 Cathodoluminescence images and U-Pb zircon dating of gneisses of the X19-2 well

2.3 儲(chǔ)層物性特征

利用渤海片麻巖鉆井取心和旋轉(zhuǎn)井壁取心資料，在實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)測(cè)定了25口井365塊巖心樣品的孔隙度和滲透率。結(jié)果顯示，片麻巖潛山儲(chǔ)層非均質(zhì)性十分明顯?？紫抖确植挤秶鸀?.4%～31.2%；滲透率差異更為明顯，最小為0.01×10-3μm2，最大為3745.5×10-3μm2(圖4)?？碧綄?shí)踐表明片麻巖儲(chǔ)層物性與風(fēng)化殼埋深密切相關(guān)。根據(jù)潛山埋深可以把儲(chǔ)層分為三類：(1)淺埋藏型，該類儲(chǔ)層埋深小于2000m，儲(chǔ)層物性好，平均孔隙度10.65%，平均滲透率12.18×10-3μm2，以錦州25-1南構(gòu)造為代表；(2)中等埋深型，埋深介于2000～4000m之間，平均孔隙度4.52%，平均滲透率0.6×10-3μm2，以錦州20-2、曹妃甸18-1、渤中26/27構(gòu)造為例；(3)深埋型，埋藏深度大于4000m。該類儲(chǔ)層埋深大，儲(chǔ)集空間以裂縫為主，平均孔隙度4.08%，平均滲透率0.28×10-3μm2，以曹妃甸18-2東為代表。

圖4 渤海灣盆地海域片麻巖儲(chǔ)層孔滲關(guān)系Fig.4 The relationship between porosity and permeability of gneisses in sea area of the Bohai Gulf basin

圖5 渤海灣盆地海域片麻巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型(a)JZ25-1S-8井，1620m，風(fēng)化淋濾孔，部分孔隙被方解石充填；(b)CFD12-6-1井，3110m，多期次裂縫切割，沿裂縫溶蝕擴(kuò)大孔；(c)BZ27-4-2井，3696.43-3996.53m，巖心中裂縫發(fā)育，可見沿裂縫溶蝕孔隙；(d)JZ20-2-7d井，2697.69m，可見有效裂縫，裂縫中部分充填方解石；(e)BZ27-4-2井，3662.8m，長石顆粒中微裂縫極發(fā)育；(f)CFD12-6-1井，3285m，長英質(zhì)顆粒破碎微裂縫Fig.5 Reservoir space type of gneiss reservoir in sea area of the Bohai Gulf basin(a)weathering holes, some pores are filled with calcite in JZ25-1S-8 well，1620m；(b)multiple fractures are cut each other, and holes expand along the cracks in CFD12-6-1well，3110m；(c)the fractures in the core are well developed, and the dissolution pores along the fractures can be seen in BZ27-4-2 well，3696.43-3996.53m；(d)effective fractures, partly filled with calcite in JZ20-2-7d well, 2697.69m；(e)micro-fractures development in feldspar in BZ27-4-2 well，3662.8m；(f)micro-fractures in feldspar and quartz in CFD12-6-1 well，3285m

2.4 儲(chǔ)集空間特征

渤海片麻巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間多樣，根據(jù)巖心和鑄體薄片鑒定，渤海片麻巖儲(chǔ)集空間與其他地區(qū)變質(zhì)巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類似，主要是裂縫、溶蝕孔和晶體內(nèi)部裂縫，按成因可分為3類：(1)溶蝕孔(縫)：一般分布在潛山頂面風(fēng)化殼附近，巖石受風(fēng)化淋濾作用強(qiáng)烈，頂部形成大量溶蝕孔(圖5a)以及沿裂縫的溶蝕擴(kuò)大孔(圖5b)，儲(chǔ)集空間一般為孔隙-裂縫型，可作為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層；(2)裂縫，與區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有關(guān)，多期性明顯，顯微鏡下可見多期裂縫相互切割特點(diǎn)，其中晚期裂縫可作為有效儲(chǔ)集空間(圖5c，d)；(3)顆粒破碎晶內(nèi)裂縫：風(fēng)化淋濾作用和晚期構(gòu)造應(yīng)力作用把巖石角礫化，早期構(gòu)造形成的裂縫保留在構(gòu)造角礫中形成晶內(nèi)裂縫(圖5e，f)，這類裂縫一般形成時(shí)間比較早，充填碳酸鹽巖、鐵質(zhì)等礦物。

3 片麻巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層成因機(jī)理

3.1 大氣水對(duì)花崗巖礦物的溶蝕實(shí)驗(yàn)

3.1.1 實(shí)驗(yàn)樣品

為了揭示風(fēng)化淋濾過程中大氣水對(duì)巖石中礦物差異溶蝕機(jī)理，設(shè)計(jì)了礦物巖石物理模擬實(shí)驗(yàn)。樣品為渤海蓬萊9-1地區(qū)花崗巖巖心，主要模擬巖石中斜長石和鉀長石礦物在不同溫度下(60℃、120℃、180℃)溶蝕情況。

3.1.2 實(shí)驗(yàn)方法

本次實(shí)驗(yàn)在吉林大學(xué)測(cè)試科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行，利用小型反應(yīng)釜以及101A-1B型加熱箱完成，樣品反應(yīng)前后表面形態(tài)特征利用配置有INCAX-SIGHT型能譜儀的JSM-6700F掃描電鏡進(jìn)行觀察。

實(shí)驗(yàn)前利用掃描電鏡對(duì)樣品中斜長石和鉀長石分別進(jìn)行觀察，經(jīng)過60℃、120℃、180℃反應(yīng)后，再利用掃描電鏡對(duì)長石礦物的表面溶蝕情況以及產(chǎn)生的次生礦物進(jìn)行對(duì)比，觀察在不同溫度下樣品的溶蝕孔隙的大小、分布以及喉道的相互連通情況。

3.1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

斜長石 實(shí)驗(yàn)樣品中斜長石主要是由鈉長石、鈣長石和鈣鈉長石組成。經(jīng)過掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)斜長石礦物實(shí)驗(yàn)前無溶蝕、溶解現(xiàn)象(圖6a)。隨著溫度的升高(60℃、120℃、180℃)，溶蝕、溶解程度加強(qiáng)，沿著晶體表面形成溶蝕坑和凹槽(圖6b)，沿著裂隙和解理形成溶蝕溝和條帶(圖6c)，在180℃下形成溶蝕、溶解殘余骨架(圖6d)。在120℃和180℃時(shí)骨架顆粒溶蝕強(qiáng)烈，樣品容易破碎，在表面形成次生沉淀物。

圖6 斜長石在不同溫度下溶蝕模擬實(shí)驗(yàn)(a)實(shí)驗(yàn)前鈉長石樣品表面沒有附著物，未發(fā)生溶蝕現(xiàn)象；(b)鈉長石60℃下形成溶蝕坑，沿解理發(fā)生微弱溶蝕；(c)鈉長石120℃下粒內(nèi)溶蝕強(qiáng)烈，形成溶蝕凹槽和條帶；(d)鈉長石180℃下表面發(fā)生強(qiáng)烈溶蝕、溶解，同時(shí)形成次生沉淀物Fig.6 Simulation experiment on the dissolution of albite at different temperatures(a)there was no attachment on the surface of albite before the experiment, and no corrosion occurred；(b)albite formed a corrosion pits at 60℃, weakly corroding along the solution；(c)albite is strongly corroded within 120℃, forming dissolution grooves and ribbons；(d)albite is strongly corroded at 180℃ and forms secondary sediments

鉀長石 實(shí)驗(yàn)樣品中堿性長石由鉀長石組成，經(jīng)過掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)鉀長石礦物實(shí)驗(yàn)前無溶蝕、溶解現(xiàn)象(圖7a)。隨著溫度的升高(60℃、120℃、180℃)，溶蝕、溶解程度加強(qiáng)：沿著晶體表面形成溶蝕坑(圖7b)，沿著裂隙和解理形成溶蝕溝和條帶(圖7c)，在180℃下形成溶蝕、溶解殘余骨架(圖7d)。在180℃時(shí)骨架顆粒溶蝕強(qiáng)烈，樣品容易破碎，在表面形成次生沉淀物。

隨著實(shí)驗(yàn)反應(yīng)溫度的升高(60℃、90℃、120℃、150℃、180℃)，斜長石、鉀長石和石英溶蝕、溶解強(qiáng)度增大，伴隨著離子濃度變化和新生礦物的形成，樣品中的孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。顆粒內(nèi)部解理、微孔隙和裂縫發(fā)生溶蝕擴(kuò)大，形成礦物粒內(nèi)條帶狀溶孔，使孔隙連通性變好；孔隙喉道半徑增大，增大了樣品的滲透率。在溫度大于120℃時(shí)新生高嶺石、綠泥石和方解石等次生礦物，堵塞喉道和粒內(nèi)溶蝕孔隙，對(duì)滲透率產(chǎn)生一定影響。

3.2 大氣水風(fēng)化淋濾作用對(duì)片麻巖儲(chǔ)層的影響

片麻巖潛山作為盆地充填的一部分，在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響下抬升至地表或近地表，接受風(fēng)化作用的改造。風(fēng)化作用對(duì)于片麻巖潛山改善意義重大，風(fēng)化作用改變了巖石的物理化學(xué)性質(zhì)，形成了大量的次生孔隙和裂縫，改善了片麻巖潛山的巖石物性，使其具備了形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的物質(zhì)基礎(chǔ)。有觀點(diǎn)認(rèn)為變質(zhì)巖潛山主要是裂縫儲(chǔ)層，孔隙并不發(fā)育。通過手標(biāo)本觀察、鏡下鑒定可知，渤海灣盆地海域變質(zhì)巖存在大量的風(fēng)化淋濾成因的孔隙型儲(chǔ)集空間，主要表現(xiàn)為長石溶蝕和富高嶺石風(fēng)化殼的形成(圖8)，為花崗巖潛山提供了大量的儲(chǔ)集空間。

圖7 鉀長石在不同溫度下溶蝕模擬實(shí)驗(yàn)(a)實(shí)驗(yàn)前鉀長石樣品表面沒有附著物，未發(fā)生溶蝕現(xiàn)象；(b)鉀長石60℃下形成溶蝕坑，沿解理發(fā)生微弱溶蝕；(c)鉀長石120℃下形成溶蝕條帶，沿解理形成溶蝕溝;(d)鉀長石180℃下形成溶蝕、溶解殘余骨架，表面形成次生沉淀Fig.7 Simulation experiment on the dissolution of potash feldspar at different temperatures(a)there was no attachment on the surface of potassium feldspar before the experiment, and no corrosion occurred;(b)potassium feldspar formed a corrosion pits at 60℃, weakly corroding along the solution; (c)potassium feldspar formed a dissolution zone at 120℃ and formed a dissolution ditch along the cleavage;(d)potassium feldspar formed corrosion and dissolution of residual skeleton at 180℃ and formed secondary precipitation on the surface

3.3 礦物類型及含量對(duì)片麻巖儲(chǔ)層影響

勘探實(shí)踐證實(shí)暗色礦物含量與孔隙度密切相關(guān)，以錦州25-1南片麻巖潛山為例，暗色礦物含量較高的巖心段，孔隙度平均值只有0.58%，暗色礦物含量較低段，孔隙度可達(dá)5.6%。巖心觀察也表明暗色礦物含量較高段裂縫不發(fā)育，巖心致密，基本保持原巖形態(tài)，而暗色礦物含量較低段裂縫發(fā)育，巖心破碎，風(fēng)化作用強(qiáng)。遼河油田的巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，富含暗色礦物的角閃巖抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度都要大于暗色礦物含量較低的酸性侵入巖。因此，巖石的礦物成分，尤其是暗色礦物含量對(duì)片麻巖潛山成儲(chǔ)能力具有決定性影響。

通過對(duì)渤海14個(gè)構(gòu)造28口井521個(gè)巖心、井壁取心孔滲數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)能夠作為儲(chǔ)層的片麻巖孔隙度基本大于2%(圖9)，因此，把渤海片麻巖潛山儲(chǔ)層物性下限定為2%。

通過統(tǒng)計(jì)渤海13個(gè)構(gòu)造18口井183個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)層孔隙度為2%的變質(zhì)巖儲(chǔ)層對(duì)應(yīng)巖石中長英質(zhì)礦物含量70%，當(dāng)長英質(zhì)礦物小于70%的時(shí)候，孔隙度基本小于2%，儲(chǔ)層品質(zhì)顯著降低，并且統(tǒng)計(jì)渤海七個(gè)變質(zhì)巖油氣藏也遵循此規(guī)律。因此，把儲(chǔ)層礦物含量下限定為70%(圖10)。并且長英質(zhì)礦物含量70%在巖石礦物學(xué)上是長石片麻巖類的分界線，也就是說渤海變質(zhì)巖勘探對(duì)象重點(diǎn)是長石質(zhì)片麻巖類和混合巖類。

3.4 斷裂對(duì)片麻巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層的影響

國內(nèi)外片麻巖儲(chǔ)層研究表明潛山中的斷裂和節(jié)理在儲(chǔ)層形成過程中具有重要作用，是片麻巖類儲(chǔ)層儲(chǔ)層最重要的成儲(chǔ)作用。通過對(duì)渤海片麻巖類潛山系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)斷裂和節(jié)理不僅可直接提供儲(chǔ)集空間，同時(shí)對(duì)風(fēng)化殼儲(chǔ)層也有重要的影響作用。巖石受斷裂影響強(qiáng)烈破碎，形成斷裂破碎帶，斷裂破碎帶是大氣水對(duì)潛山進(jìn)行風(fēng)化作用的重要通道，不僅使?jié)撋巾敳啃纬娠L(fēng)化殼，更可以作為深層風(fēng)化的通道，加速深部巖石的風(fēng)化作用，斷裂和節(jié)理密集區(qū)直接增加了與大氣水的接觸面積，加速風(fēng)化過程。其次，斷層都伴生大量裂縫，進(jìn)而組成寬度不等的伴生裂縫帶，伴生裂縫帶可形成更寬的一個(gè)風(fēng)化淋濾通道，大斷層往往伴生眾多斷層，斷層伴生裂縫帶，這樣就組成了一個(gè)范圍更寬的大斷層-伴生次級(jí)斷裂-伴生裂縫帶組成的大氣水疏導(dǎo)體系，從而在大斷層附近形成厚層風(fēng)化殼。

圖8 片麻巖潛山風(fēng)化淋濾型儲(chǔ)集空間(a)JZ25-1S-4d井，1923m，片麻巖中長石內(nèi)部風(fēng)化淋濾孔；(b)CFD12-6-1井，3358m，風(fēng)化殼頂部顆粒內(nèi)部溶蝕孔；(c)BZ27-4-1井，3657.3m，松散風(fēng)化殼重新固結(jié)致密；(d)CFD12-6-1井，3358m，掃描電鏡下長石風(fēng)化淋濾孔Fig.8 The reservoir space formed by the gneiss weathering(a)internal weathering and leaching hole of feldspar in gneiss in JZ25-1S-4d well，1923m；(b)internal dissolution pores of the top particles of the weathering crust in CFD12-6-1 well，3358m；(c)reconsolidation and densification of loose weathering crust in BZ27-4-1 well，3657.3m；(d)weathered leachate of Feldspar under scanning electron microscope in CFD12-6-1 well，3358m

圖9 渤海灣盆地海域片麻巖潛山儲(chǔ)層和非儲(chǔ)層孔隙度-滲透率關(guān)系Fig.9 Porosity-permeability relationship of reservoir and non-reservoir of gneiss buried hills in sea area of the Bohai Gulf basin

圖10 渤海灣盆地海域片麻巖潛山儲(chǔ)層物性與長英質(zhì)礦物關(guān)系Fig.10 Relationship between physical properties and felsic minerals of gneiss reservoirs in sea area of the Bohai Gulf basin

圖11 片麻巖潛山儲(chǔ)層分帶模式(據(jù)Wyns et al., 1999修改)Fig.11 Zoning patterns of gneiss in Buried hill reservoir (modified after Wyns et al., 1999)

4 風(fēng)化殼型潛山儲(chǔ)層分帶與分布模式

在廣泛調(diào)研國內(nèi)外變質(zhì)巖、花崗巖潛山儲(chǔ)層分帶基礎(chǔ)上(Wynsetal.，1999；Dewandeetal.，2006)，結(jié)合巖心、測(cè)井曲線以及測(cè)井解釋成果綜合分析，把渤海片麻巖潛山儲(chǔ)層自上往下分為粘土帶、砂化帶、砂化礫石帶、裂縫帶和基巖帶(圖11)。粘土帶主要由風(fēng)化粘土構(gòu)成，顏色通常為紅色，表現(xiàn)為高伽馬、低電阻特征，不能作為有效儲(chǔ)層；砂化帶主要由砂質(zhì)片麻巖巖屑構(gòu)成，偶見未風(fēng)化完全殘余片麻巖巖塊，片麻巖結(jié)構(gòu)特征基本不可見，儲(chǔ)集空間以孔隙型為主，發(fā)育少量裂縫，測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)表明砂化層物性是風(fēng)化殼中最好的；粘土帶和砂化帶發(fā)育在構(gòu)造緩坡和平臺(tái)位置，山頂和坡度較陡的部位不容易保存。砂化礫石帶主要由未風(fēng)化完全的片麻巖巖塊和風(fēng)化程度強(qiáng)的巖屑和粘土構(gòu)成，巖塊中母巖結(jié)構(gòu)仍然保留，與下部裂縫帶中的裂縫具有繼承性，儲(chǔ)集空間為孔隙-裂縫型，是僅次于砂化層的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層；裂縫帶主要由片麻巖巖塊構(gòu)成，風(fēng)化程度較上部砂化層和砂化礫石層弱，儲(chǔ)集空間以構(gòu)造裂縫為主；基巖帶主要為幾乎不受風(fēng)化作用影響的新鮮巖石，裂縫不發(fā)育，測(cè)井電阻率高，密度大，是儲(chǔ)層物性最差的部位。

片麻巖潛山儲(chǔ)層發(fā)育厚度受宏觀地貌和微古地貌控制明顯，國內(nèi)外石油地質(zhì)學(xué)界學(xué)者目前這方面的研究很少。構(gòu)造高部位風(fēng)化殼被剝蝕強(qiáng)烈，幾乎沒有上部風(fēng)化殼保留，厚層風(fēng)化殼儲(chǔ)層主要發(fā)育在坡度相對(duì)平緩和斷裂節(jié)理發(fā)育的部位。而對(duì)于大型片麻巖潛山來說，只有在寬緩的平頂及長期夷平面附近，坡中寬緩平臺(tái)，斜坡的坡腳位置才有厚層風(fēng)化殼保留。

5 結(jié)論

(1)長石類礦物是片麻巖潛山大氣水風(fēng)化淋濾過程中主要溶蝕礦物，長石礦物的溶蝕形成大量次生孔隙以及沿裂縫發(fā)育的溶蝕擴(kuò)大孔隙，由此極大改善了片麻巖潛山的儲(chǔ)層物性。

(2)脆性礦物長英質(zhì)含量是決定片麻巖潛山能否成儲(chǔ)的重要條件，確定了渤海片麻巖潛山能夠成儲(chǔ)的長英質(zhì)礦物含量下限為70%，明確勘探重點(diǎn)對(duì)象是長石質(zhì)片麻巖類和混合巖類。

(3)構(gòu)造作用產(chǎn)生的斷裂和節(jié)理不僅可以直接提供儲(chǔ)集空間，還可以作為滲流通道加大風(fēng)化淋濾作用的影響深度和范圍，促進(jìn)深部巖石的溶蝕改造，加速風(fēng)化過程。

(4)渤海片麻巖風(fēng)化殼型潛山自上往下分為粘土帶、砂化帶、砂化礫石帶、裂縫帶和基巖帶。砂化帶和砂化礫石帶儲(chǔ)集空間以孔隙-裂縫型為主，儲(chǔ)層物性最好；裂縫帶儲(chǔ)集空間類型以裂縫為主，斷裂發(fā)育處可作為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層；基巖帶裂縫不發(fā)育，儲(chǔ)層物性差。