王 昕 ，周心懷 ，徐國勝 ，劉朋波 ，高坤順 ，官大勇

[1.中海石油(中國)有限公司 天津分公司，天津 300452； 2.成都理工大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059]

?

渤海海域蓬萊9-1花崗巖潛山大型油氣田儲層發(fā)育特征與主控因素

王 昕1，周心懷1，徐國勝2，劉朋波1，高坤順1，官大勇1

[1.中海石油(中國)有限公司 天津分公司，天津 300452； 2.成都理工大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059]

蓬萊9-1油田是近年來中國近海首次發(fā)現(xiàn)的一個以中生代花崗巖潛山風(fēng)化殼為儲層的大型油氣田。在花崗巖潛山這個新的勘探領(lǐng)域，儲層特征及儲層形成機(jī)理?xiàng)l件是制約高效勘探的關(guān)鍵。通過鏡下薄片鑒定、掃描電鏡分析、礦物X-衍射分析、巖心與巖屑錄井、測井曲線等資料綜合分析，認(rèn)為由表及里隨著風(fēng)化淋濾作用的逐漸減弱，蓬萊9-1花崗巖潛山可以劃分為土壤帶、砂-礫質(zhì)風(fēng)化帶、裂縫帶和基巖帶，儲集空間由孔隙型—裂縫-孔隙型—孔隙-裂縫型—裂縫型呈現(xiàn)有規(guī)律的變化?；◢弾r潛山儲層發(fā)育主要受表生巖溶作用、有機(jī)酸溶蝕作用、構(gòu)造變形作用及微古地貌作用共同控制。這個認(rèn)識對中國燕山期侵入的花崗巖潛山風(fēng)化殼油氣勘探開發(fā)具有借鑒意義。

風(fēng)化殼；花崗巖潛山；燕山期；蓬萊9-1油田；渤海海域

渤海海域燕山期侵入的花崗巖潛山有著極大的勘探潛力,其中蓬萊9-1油田是目前國內(nèi)發(fā)現(xiàn)的最大花崗巖潛山油藏，鉆探19口井，落實(shí)探明石油地質(zhì)儲量1.84×108m3。目前世界上僅委內(nèi)瑞拉的拉帕滋油田、越南的白虎油田等花崗巖潛山油藏可與之媲美[1-5]。但該花崗巖潛山巖性、儲層孔隙結(jié)構(gòu)與儲集物性、儲層發(fā)育程度與主控因素較為復(fù)雜，曾一度困擾潛山勘探?jīng)Q策。筆者通過分析花崗巖潛山油藏儲層特征及控制因素，為類似花崗巖潛山勘探及后續(xù)開發(fā)提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

蓬萊9-1 油田位于渤海灣海域廟西北凸起上，被富烴的渤東凹陷和廟西北洼夾持(圖1)，南距蓬萊19-3大油田約35 km，具有良好的成藏背景。

圖1 蓬萊9-1油田位置Fig.1 Location of Penglai 9-1 oilfield

廟西北凸起區(qū)古近系整體缺失，新近紀(jì)館陶組的湖相泥巖直接披覆沉積于潛山之上，潛山局部高點(diǎn)甚至缺少館陶組。潛山儲層與館陶組湖相泥巖在垂向上形成良好的儲蓋組合。油田內(nèi)最重要的中生代花崗巖潛山圈閉發(fā)育于廟西北凸起南、北兩個高點(diǎn)之間的鞍部，含油面積80.2 km2，儲層帶發(fā)育厚度可達(dá)235 m。結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化，通過花崗巖潛山巖性、電性和磷灰石裂變徑跡資料分析，認(rèn)為蓬萊9-1油田中生代花崗巖潛山曾長期暴露地表，受風(fēng)化溶蝕作用和郯廬斷裂中、新生代走滑作用的共同影響[6-8]，在潛山內(nèi)部發(fā)育優(yōu)質(zhì)的花崗巖風(fēng)化殼儲層并呈現(xiàn)明顯的分帶性。

2 花崗巖潛山風(fēng)化殼分帶特征

2.1 風(fēng)化殼縱向分帶

花崗巖本身屬堅(jiān)硬巖石，但在氣候、地形地貌、生物等風(fēng)化作用影響下形成的花崗巖風(fēng)化殼，具有明顯垂直分帶性[9-10]。本次通過鏡下薄片鑒定、掃描電鏡分析、礦物X-衍射分析并結(jié)合巖心與巖屑錄井、測井等資料綜合研究，將蓬萊9-1油田花崗巖潛山縱向上由表及里劃分為土壤帶、砂-礫質(zhì)風(fēng)化帶、裂縫帶和基巖帶，其中砂-礫質(zhì)風(fēng)化帶分異特征明顯，清晰可辨，可進(jìn)一步細(xì)分為砂質(zhì)風(fēng)化亞帶、礫質(zhì)風(fēng)化亞帶[11-12](圖2)。

土壤帶主要由粘土礦物組成，為紅土、鐵質(zhì)殼或鋁土質(zhì)殼，顏色常呈紅色或綠灰色。

砂質(zhì)風(fēng)化亞帶主要由砂質(zhì)粘土或粘土質(zhì)砂構(gòu)成，以砂質(zhì)巖屑為主，偶見殘余花崗巖巖塊，但含量小于5%，花崗巖的結(jié)構(gòu)特征基本全部消失。礦物組成以石英和粘土礦物為主，含少量的綠泥石。該層的顏色以黃色、褐黃色為主。

礫質(zhì)風(fēng)化亞帶主要由花崗巖巖塊、風(fēng)化所形成的巖屑和粘土構(gòu)成，巖石呈黃褐色、黃色，以巖屑為主，花崗巖礫質(zhì)巖塊次之，花崗巖巖塊的含量小于50%。花崗巖巖塊中的母巖結(jié)構(gòu)仍然保留。該帶最標(biāo)志性的特征是具有層狀構(gòu)造，在成像測井中可見該帶的暗色層狀條帶。

裂縫帶主要由花崗巖巖塊構(gòu)成，其含量介于50%～90%，可見10%～20%的粘土礦物。發(fā)育多種角度的裂縫，偶見垂直的節(jié)理。裂縫密度隨深度的增加總體呈降低趨勢，有時也可見裂縫相對密集發(fā)育帶與裂縫相對不發(fā)育的帶相間分布的特征。

基巖帶主要由新鮮的花崗巖基巖構(gòu)成，發(fā)育少量裂縫，沿裂縫有明顯的蝕變。粘土礦物主要分布于裂縫的兩側(cè)，含量一般小于10%。

2.2 風(fēng)化殼測井響應(yīng)特征

蓬萊9-1潛山風(fēng)化殼不同構(gòu)造帶的常規(guī)測井有明顯差異(表1)。

1) 風(fēng)化殼由表及里，砂質(zhì)風(fēng)化亞帶、礫質(zhì)風(fēng)化亞帶、裂縫帶風(fēng)化程度依次減弱，聲波時差值呈現(xiàn)“三級階梯狀”減小。

2) 體積密度值可以反映出巖層的密度大小。花崗巖風(fēng)化殼從上至下風(fēng)化程度減弱，體積密度測井值越大，呈現(xiàn)“三級階梯狀”增大。

3) 花崗巖風(fēng)化殼，無論風(fēng)化強(qiáng)弱，均呈現(xiàn)“正幅度差”，可含油?；◢弾r基巖層具有高的電阻率值，而風(fēng)化層的電阻率較低，且風(fēng)化程度越高，電阻率值越低。同樣呈現(xiàn)“三級階梯狀”特征。

4) 在蓬萊9-1花崗巖風(fēng)化殼從上至下風(fēng)化程度逐漸減弱，補(bǔ)償中子孔隙度值也減小，同樣呈“三級階梯狀”減小。而且，花崗巖風(fēng)化殼與下部新鮮基巖層的補(bǔ)償中子孔隙度值有明顯差異。

3 花崗巖潛山風(fēng)化殼儲層特征

3.1 風(fēng)化殼巖性特征

通過蓬萊9-1構(gòu)造潛山巖屑及部分巖心樣品分析與鏡下鑒定，結(jié)合X-粉晶衍射分析結(jié)果，確定構(gòu)成潛山的主要巖石為中-酸性花崗巖和變質(zhì)巖，花崗巖巖漿侵位于中-淺變質(zhì)巖中。花崗巖主要以二長花崗巖和花崗閃長巖為主，含少量鉀長花崗巖。

二長花崗巖,主要礦物組成為石英+鉀長石+斜長石+黑云母或角閃石。其中鉀長石含量占45%～30%、斜長石占25%～30%、石英占20%～25%、黑云母含量小于10%，且由于風(fēng)化程度的不同表現(xiàn)出不同的特征。在砂質(zhì)風(fēng)化層內(nèi)長石發(fā)生強(qiáng)烈的高嶺土化，花崗結(jié)構(gòu)基本消失只保留花崗巖巖屑的形態(tài)。原巖中的暗色礦物黑云母已全部或絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榫G泥石。礫質(zhì)風(fēng)化亞帶、裂縫帶和基巖帶中的二長花崗巖，常呈灰白色，常具花崗結(jié)構(gòu)和二長結(jié)構(gòu)(圖3a)，塊狀構(gòu)造。

圖2 蓬萊9-1構(gòu)造花崗巖潛山風(fēng)化殼分帶模式Fig.2 Zonation model of weathering crust in buried granite hills of Penglai 9-1 structure

風(fēng)化殼帶聲波時差/(μs·m-1)補(bǔ)償中子孔隙度/%密度/(g·cm-3)電阻率/(Ω·m)砂礫質(zhì)風(fēng)化帶砂質(zhì)亞帶75～120/950.25～0.45/0.332.2～2.5/2.355～15/8.4礫質(zhì)亞帶60～100/800.08～0.25/0.142.3～2.6/2.4510～30/18.5裂縫帶50～80/650.01～0.1/0.042.4～2.6/2.530～220/90.5基巖帶50～60>0.012.6>1000

注：表中數(shù)據(jù)為最小值～最大值/平均值。

花崗閃長巖,主要礦物組成為石英+鉀長石+斜長石+角閃石+黑云母；暗色礦物以角閃石和黑云母為主。總體來看，斜長石的含量明顯多于鉀長石，斜長石占40%～55%，鉀長石占10%～15%，石英占20%，暗色礦物占8%～10%，其他占5%。位于土壤層中的花崗閃長巖已全部蝕變成粘土礦物和石英；位于砂質(zhì)風(fēng)化帶中花崗閃長巖多呈細(xì)小的碎屑顆粒存在，絕大部分已全部裂解為石英、長石和粘土礦物，僅在局部殘存的碎屑顆粒中能識別出母巖的礦物組成。處于裂縫層和基巖層中的花崗閃長巖，絕大部分保留了花崗閃長巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和礦物組成(圖3b，c)。

鉀長花崗巖主要由鉀長石+斜長石+石英+黑云母+角閃石構(gòu)成。其中鉀長石占長石含量的65%～90%，石英含量在30%左右，暗色礦物的含量為5%。處于粘土帶和砂質(zhì)風(fēng)化亞帶中的鉀長花崗巖已基本全部高嶺土化，僅在裂縫層和基巖層中的鉀長花崗巖較為新鮮，礦物的蝕變相對較弱。位于基巖帶中的鉀長花崗巖呈肉紅色或淺紅色，具半自形等粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖3d)。

研究區(qū)內(nèi)常見的變質(zhì)巖包括片巖類，變粒巖(圖3e)及動力變質(zhì)巖(圖3f)。區(qū)內(nèi)主要以片巖為主，主要巖石類型為二云母片巖、黑云母片巖及云母石英片巖。巖石具有鱗片變晶結(jié)構(gòu)或者粒狀鱗片變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造。巖石主要由黑云母、白云母、石英、斜長石組成。云母類礦物含量為30%～60%，巖石中云母呈定向排列，部分因強(qiáng)烈定向而形成片理(圖3g)。部分石英與斜長石礦物含量總和大于50%，稱之為云母石英片巖(圖3h)，但石英含量大于斜長石。

花崗巖類潛山巖性與變質(zhì)巖類巖性具有明顯的分帶性，巖漿巖分布于潛山的中央部位，由東南至北西方向依次為二長花崗巖、花崗閃長巖、鉀長花崗巖，變質(zhì)巖圍繞巖漿巖的四周分布，顯示出巖漿巖侵位于變質(zhì)巖的特征(圖4)。

花崗巖類礦物主要由石英和長石組成，長石抗風(fēng)化能力較弱，遭受風(fēng)化淋濾易于形成溶蝕孔。同時由于長石和石英的膨脹系數(shù)差別在2倍以上，在熱脹冷縮過程中容易形成節(jié)理，這些節(jié)理往往會加速風(fēng)化溶蝕作用的進(jìn)行。因此，就巖石類型本身而言，花崗巖類巖石較變質(zhì)巖易于形成儲層。而花崗巖類的幾種巖石儲層發(fā)育程度的差異與巖性本身關(guān)系不密切，主要受構(gòu)造作用和古地貌等因素綜合控制，如圖4中的二長花崗巖區(qū)靠近凸起邊界大斷層，構(gòu)造形變強(qiáng)烈，儲層厚度最大。

3.2 風(fēng)化殼儲集空間特征

3.2.1 砂質(zhì)風(fēng)化亞帶儲集空間特征

砂質(zhì)風(fēng)化亞帶原有巖石的結(jié)構(gòu)已完全破壞，巖石已分解成單礦物的長石、石英顆粒和粘土礦物。長石、石英等礦物顆粒間成不規(guī)則狀相互支撐，顆粒間未被粘土礦物充填處則形成粒間孔隙(圖5a，b)。粒間孔特別發(fā)育，是砂質(zhì)風(fēng)化亞帶內(nèi)主要的儲集空間。此外，砂質(zhì)風(fēng)化帶內(nèi)的單礦物顆粒中也常見粒內(nèi)顯微裂縫，有的巖屑中局部還可見沿粒內(nèi)顯微裂縫發(fā)生溶蝕(圖5a—c)。

3.2.2 礫質(zhì)風(fēng)化亞帶儲集空間特征

以花崗巖巖塊、砂質(zhì)碎屑顆粒為主。礫質(zhì)風(fēng)化亞帶內(nèi)的砂質(zhì)碎屑顆粒間和顆粒內(nèi)常發(fā)育類似于砂質(zhì)風(fēng)化亞帶內(nèi)。而其中的花崗巖巖塊常具有花崗巖的結(jié)構(gòu)特征，在礫質(zhì)花崗巖塊間常發(fā)育礫間孔。晶內(nèi)溶孔出現(xiàn)在花崗巖塊內(nèi)部遭受強(qiáng)烈蝕變的長石內(nèi)以及未蝕變長石中，呈不規(guī)則狀(圖5d，e)，晶內(nèi)溶孔亦偶見于石英內(nèi)，呈串珠狀分布。礫內(nèi)的顯微裂縫主要見于長石礦物晶體中(圖5f)。微裂縫一般形狀不規(guī)則，長度不等，呈彎曲線狀，有時可見被方解石、硅質(zhì)等物質(zhì)充填。該帶中還普遍發(fā)育近于水平的裂縫，或成條帶狀微裂縫層，其大多為巖體隆升或冷卻過程中所形成原生節(jié)理縫。

圖3 蓬萊9-1花崗巖潛山風(fēng)化殼及變質(zhì)巖圍巖巖石薄片顯微照片F(xiàn)ig.3 Thin section micrographs of weathering crust and surrounding metamorphic rocks in Penglai 9-1 buried granite hillsa.二長花崗巖，具二長結(jié)構(gòu)，2井，埋深1 436 m；b.花崗閃長巖,13井，埋深1 502.8 m；c.花崗閃長巖中長石的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，7井,埋深1 585 m；d.鉀長花崗巖，11井，埋深1 603.22 m；e.云母斜長變粒巖，6井，埋深1 353 m；f.糜棱巖化巖石,3井，埋深1 375～1 380 m；g.二云母片巖，6井，埋深1 259 m；h.云母石英片巖，6井，埋深1 308.5 m

圖4 蓬萊9-1花崗巖潛山及變質(zhì)巖圍巖類型Fig.4 Rock types of Penglai 9-1 buried granite hills and surrounding metamorphic rocksA.二長花崗巖區(qū)；B.花崗閃長巖區(qū)；C.鉀長花崗巖區(qū)；D.元古代變質(zhì)巖區(qū)

圖5 蓬萊9-1花崗巖潛山風(fēng)化殼儲層儲集空間顯微照片F(xiàn)ig.5 Micrographs of reservoir space in weathering crust of Penglai 9-1 buried granite hillsa.砂質(zhì)風(fēng)化帶內(nèi)石英晶內(nèi)顯微裂縫和粒間孔,鑄體薄片，2井，埋深1 285 m；b.砂質(zhì)風(fēng)化帶內(nèi)粒間孔,鑄體薄片，7井，埋深1 367.0 m；c.砂質(zhì)風(fēng)化帶內(nèi)斜長石晶內(nèi)裂縫和沿裂縫的溶蝕擴(kuò)容(照片的中、下部)，2井，埋深1 390～1 395 m；d.遭強(qiáng)烈蝕變長石中的溶蝕孔，2井，埋深1 325～1 330 m；e.未蝕變長石中發(fā)育晶內(nèi)溶孔，2井，埋深1 305～1 310 m；f.長石晶體中發(fā)育顯微裂縫，2井，埋深1 325～1 330 m；g.裂縫帶發(fā)育構(gòu)造縫及溶孔，1井1，埋深1 605 m；h.裂縫帶網(wǎng)狀裂縫并遭受溶蝕，11井，埋深1 605 m

3.2.3 裂縫帶儲集空間特征

主要儲集空間為裂縫和發(fā)育于裂縫附近的溶蝕孔隙。裂縫的密度一般為(1～5)條/m。裂縫帶也有微裂縫發(fā)育，呈線條狀。裂縫帶內(nèi)亦可見晶內(nèi)溶孔、粒間孔、顯微裂縫等，但非主要儲集空間，且多發(fā)育于裂縫破碎帶內(nèi)(圖5g，h)。

3.2.4 基巖帶儲集空間特征

主要為花崗巖新鮮基巖，基本上未受到風(fēng)化淋濾作用的影響，常見的主要儲集空間類型為裂縫，偶見孔隙。

垂向上，受風(fēng)化作用強(qiáng)度及流體改造程度控制[13-14]，各帶儲集空間類型總體上有著從孔隙型向裂縫型過渡的漸變趨勢。砂質(zhì)風(fēng)化帶以孔隙型儲集類型為主。其下的礫質(zhì)風(fēng)化帶也以孔隙型儲集空間為主要類型，但伴有少量裂縫。再下部的裂縫帶，微裂縫占據(jù)了儲集空間類型的主導(dǎo)地位，孔隙型雖然發(fā)育，已退居次要(表2)。

3.3 風(fēng)化殼儲層物性特征

砂質(zhì)風(fēng)化亞帶厚度最薄，平均厚度僅為5.6 m。巖石孔隙度最大值為27.3%，最小值為5.2%，平均為19.2%，在各井中砂質(zhì)風(fēng)化帶油氣顯示良好。

礫質(zhì)風(fēng)化亞帶平均厚度為18.3 m，同時也是在各風(fēng)化帶中儲集空間最為發(fā)育的構(gòu)造帶。對該帶有限的孔隙度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可知，孔隙度值最大值為28.7%，最小值為6.1%，其中高于15%的值占36%。某些井段的滲透率尤其高，超過56×10-3μm2，在其微裂縫發(fā)育處甚至高達(dá)600×10-3μm2。礫質(zhì)風(fēng)化帶的油氣顯示亦較好。

表2 蓬萊9-1花崗巖潛山風(fēng)化帶-基巖帶中的孔-縫組合類型

裂縫帶厚度最大，平均厚度達(dá)到67.4 m。該帶孔隙度值較小，各井裂縫帶巖石孔隙度最大值為12.8%，最小值僅為3.8%，絕大多數(shù)值不超過10%，集中于6%左右。與裂縫帶低孔隙度對應(yīng)的是該帶的基質(zhì)巖心滲透率值也較低，常不到1×10-3μm2。但在局部層段滲透率有特高值，與該帶以裂縫為主要儲集空間，儲層非均質(zhì)性較強(qiáng)的特點(diǎn)相吻合。裂縫帶油氣顯示也較好，但弱于砂-礫質(zhì)風(fēng)化帶。

基巖帶作為研究區(qū)埋藏最深，受風(fēng)化作用影響最小，環(huán)境最穩(wěn)定的巖石帶，其花崗巖侵入體未遭受較大改造[15-16]。該帶孔隙度值絕大多數(shù)未能超過10%，最小值僅為3%，故研究區(qū)基巖帶儲層發(fā)育較差，同時油氣顯示也差。

花崗巖風(fēng)化殼各帶儲層物性在垂向上有較強(qiáng)的差異性。儲層孔隙度總體區(qū)間為0～30%，各帶孔隙度值越大，說明該帶儲層物性越好。砂質(zhì)風(fēng)化亞帶與礫質(zhì)風(fēng)化亞帶中，分布于20%～30%區(qū)間的孔隙度值數(shù)量遠(yuǎn)比下部裂縫帶和基巖帶多，顯示這兩個風(fēng)化殼帶的儲層物性最好，裂縫帶也可視為有利儲層，而最底部基巖帶儲層則發(fā)育較差。

4 花崗巖潛山風(fēng)化殼儲層發(fā)育控制因素

通過普通薄片及鑄體薄片觀察、掃描電子顯微鏡等多種研究手段，確定潛山風(fēng)化殼儲層以次生儲集空間為主?；◢弾r儲集空間的形成機(jī)制主要包括花崗巖的表生巖溶作用、有機(jī)酸溶蝕作用、構(gòu)造變形作用、微古地貌作用?；◢弾r砂-礫質(zhì)風(fēng)化帶和裂縫帶是有利的儲層發(fā)育帶。

4.1 表生巖溶作用

表生巖溶作用源于大氣淡水有微弱的酸性，因?yàn)榇髿庵械亩趸既谌胗晁?，形成弱碳酸，與巖石中的碳酸鈣礦物以及硅酸鹽、鋁硅酸鹽礦物發(fā)生溶解、水解、水化作用，生成伊利石、高嶺石、綠泥石等粘土礦物，在礦物中產(chǎn)生溶蝕孔隙[16-17]。

總體來看，垂向上花崗巖潛山由表及里各類礦物的蝕變程度由強(qiáng)到弱。受裂縫發(fā)育的控制，靠近底部基巖帶產(chǎn)生蝕變現(xiàn)象，靠近裂縫發(fā)育處各類礦物可見明顯的蝕變特征；遠(yuǎn)離裂縫處，蝕變程度明顯減弱，過渡為正常無蝕變的巖石(圖6)。巖石中礦物顆粒的粒度總體呈現(xiàn)細(xì)?！至！暾奶卣?。

風(fēng)化淋濾作用對儲層發(fā)育起到明顯的控制作用，以物理作用、化學(xué)作用以及生物作用共同促使研究區(qū)出露地表的花崗巖體破裂變得松散，同時也使巖石中礦物發(fā)生溶解、氧化、碳酸鹽化以及高嶺土化等。經(jīng)過大氣淡水的淋濾，將未風(fēng)化而易于溶解的物質(zhì)以及風(fēng)化后形成的粘土質(zhì)細(xì)小物質(zhì)沖走，從而使致密的花崗巖體發(fā)育了新的孔、縫、洞，增加了儲集空間，提高了儲層孔隙度與滲透性。

風(fēng)化作用越強(qiáng)烈，礦物蝕變程度越高，孔隙則會越發(fā)育，粘土礦物含量會更高，礦物顆粒的粒度則越小。這一過程體現(xiàn)在研究區(qū)花崗巖風(fēng)化殼具有垂直分帶性。砂質(zhì)風(fēng)化帶內(nèi)風(fēng)化程度高，各礦物很大程度上均發(fā)生蝕變，粘土礦物含量高，且多發(fā)育粒間孔、晶內(nèi)溶蝕孔。礫質(zhì)風(fēng)化帶次之，粘土礦物含量降低，孔隙發(fā)育于蝕變礦物內(nèi)，以晶內(nèi)溶孔為主，少見粒間孔，裂縫為次要儲集空間。裂縫帶內(nèi)靠近裂縫發(fā)育處，礦物蝕變強(qiáng)烈，裂縫為主要儲集空間，晶內(nèi)溶孔次之。風(fēng)化淋濾作用對基巖帶影響較小。

4.2 有機(jī)酸溶蝕作用

隨著成巖過程中有機(jī)質(zhì)成熟熱演化和降解生烴，可以生成有機(jī)酸以及二氧化碳。有機(jī)酸和二氧化碳逐漸成為整個風(fēng)化殼次生孔隙形成的主導(dǎo)因素。

有機(jī)酸可以溶蝕碳酸鹽礦物及鋁硅酸鹽礦物，在此過程中形成次生孔隙。以長石溶蝕為例，有機(jī)酸在溶蝕長石的過程中可產(chǎn)生一系列的成巖連鎖反應(yīng)，生成各類粘土礦物、方解石以及長石等。深部花崗巖蝕變程度低，基本不受表生巖溶作用的影響，但可見孔隙發(fā)育，表明其主要受控于有機(jī)酸酸的溶蝕。由此得知，有機(jī)酸對孔隙的控制作用貫穿于各個風(fēng)化帶內(nèi)。

4.3 構(gòu)造變形作用

地殼的隆升和郯廬斷裂走滑的多次發(fā)生對花崗巖風(fēng)化帶的形成有著重要影響，在隆升作用的影響下花崗巖上覆物質(zhì)被剝蝕，巖體表面露出地表，上覆壓力得到釋放，致使抬升過程中花崗巖所受應(yīng)力降低。外圍巖石具有膨脹的趨勢，引起裂縫沿巖石表面的水平方向發(fā)展。

研究區(qū)東側(cè)大斷裂及南、北兩側(cè)的次一級斷裂都是郯廬斷裂走滑派生的。這些斷裂的活動，在花崗巖內(nèi)形成多組裂縫。這些裂縫一方面起到了連通孔隙的作用；另一方面，大氣淡水沿著這些裂縫或節(jié)理對花崗巖體的礦物進(jìn)行交代溶蝕，促進(jìn)了風(fēng)化淋濾作用?？碧綄?shí)踐證實(shí)，不管是北西向還是北東向斷裂，其附近鉆井裂縫性儲層普遍發(fā)育。成像測井中所觀測的裂縫走向與斷裂走向一致，驗(yàn)證了裂縫的形成主要受周圍斷裂活動的影響?？拷蛊饢|側(cè)邊界大斷裂的二長花崗巖區(qū)儲層最厚，花崗巖區(qū)75%的儲量規(guī)模主要集中在東側(cè)。儲層發(fā)育程度與斷裂的關(guān)系表明，斷裂的規(guī)模越大、活動性越強(qiáng)，儲層越為發(fā)育。

圖6 蓬萊9-1花崗巖潛山長石蝕變垂向變化趨勢(長石被染色呈紅色)Fig.6 Vertical change trend of feldspar alteration in Penglai 9-1 buried granite hills(feldspar was dyed to red)a，a′.4井，埋深1 308 m；b,b′.4井，埋深1 320.3 m；c,c′.4井，埋深1 360.1 m；d,d′.4井，埋深1 399.6 m；e,e′.4井，埋深1 424 m；f,f′.4井，埋深1 430.9 m；g,g′.4井，埋深1 452.3 m；h,h′.4井，埋深1 486 m

4.4 微古地貌作用

微古地貌對花崗巖風(fēng)化殼中土壤帶、砂-礫質(zhì)風(fēng)化帶的平面分布有明顯控制作用。在古地貌潛山高點(diǎn)處，砂-礫質(zhì)風(fēng)化帶儲層厚度一般較薄，而潛山地形較低處，砂-礫質(zhì)風(fēng)化帶儲層發(fā)育。如圖7，對比潛山上覆館陶組的地層厚度可以發(fā)現(xiàn)，在館陶組沉積期10井的古構(gòu)造位置相對最高，而東側(cè)2井的古構(gòu)造位置相對最低，即館陶組沉積前潛山東側(cè)為地形較低的斜坡區(qū)，并非現(xiàn)今的東高西低的構(gòu)造形態(tài)(圖4)。位于古構(gòu)造高部位的10井缺失砂-礫質(zhì)風(fēng)化帶，而位于斜坡區(qū)的1井、2井砂-礫質(zhì)風(fēng)化帶儲層發(fā)育，這種儲層平面分布特征除了受構(gòu)造活動影響外，與其所處的古地貌位置密切相關(guān)。這主要是由于在古地貌高部位的砂-礫質(zhì)風(fēng)化帶遭到風(fēng)化剝蝕，剝蝕碎屑物向山脊兩翼的低部位堆積，造成了低部位砂質(zhì)風(fēng)化帶發(fā)育而高部位不發(fā)育的特點(diǎn)。不僅如此，主要風(fēng)化帶儲層的分界線與潛山地形線有明顯平行趨勢。這些證據(jù)表明，微古地貌對風(fēng)化殼內(nèi)各儲層起到后期調(diào)整、控制的作用。

5 結(jié)論

1) 花崗巖潛山風(fēng)化殼縱向上劃分為土壤帶、砂質(zhì)風(fēng)化帶、礫質(zhì)風(fēng)化帶、裂縫帶和基巖帶。土壤帶薄而發(fā)育不全，主力產(chǎn)油儲層集中發(fā)育于砂質(zhì)風(fēng)化帶、礫質(zhì)風(fēng)化帶及裂縫帶。

圖7 蓬萊9-1花崗巖潛山風(fēng)化殼分帶剖面(井位見圖4)Fig.7 Zonation profile of weathering crust in Penglai 9-1 buried granite hills(see Fig.4 for the well location)

2) 花崗巖潛山主要以二長花崗巖和花崗閃長巖為主，含少量鉀長花崗巖，它們侵位于中-淺變質(zhì)巖中，從而形成潛山中心為酸性巖體，四周為中-淺變質(zhì)巖圍繞的巖漿侵入體。

3) 花崗巖潛山風(fēng)化殼儲層主要發(fā)育次生溶蝕孔隙和尺度不等的晶、礫內(nèi)顯裂縫和層間微裂縫，自砂質(zhì)風(fēng)化帶到礫質(zhì)風(fēng)化帶再至裂縫帶，孔隙發(fā)育有逐漸減弱的趨勢，裂縫作為主導(dǎo)儲集空間具有逐漸增強(qiáng)的趨勢。

4) 花崗巖潛山風(fēng)化殼儲層是原有花崗巖潛山受表生巖溶作用、有機(jī)酸溶蝕作用、構(gòu)造變形作用及微古地貌作用綜合影響形成的優(yōu)質(zhì)儲層。表生巖溶作用是花崗巖潛山風(fēng)化殼次生孔隙形成的主導(dǎo)因素，構(gòu)造變形作用是花崗巖潛山風(fēng)化殼裂縫發(fā)育的主導(dǎo)因素。微古地貌作用控制砂質(zhì)風(fēng)化帶、礫質(zhì)風(fēng)化帶的厚度及分布區(qū)域。

[1] Trinh Xuan Cuong，Warren J K.BACH HO FIELD,A fractured granitic basement reservoir,CuuLong basin,offshore Se Vietnam:a“BURIED-HILL”play[J].Journal of Petroleum Geology,2009，32(2)：129-156.

[2] Li Bingjian.The natural fracture evaluation in the unconventional tight oligocene reservoirs-Case studies from CuuLong basin,southern offshore Vietnam[C]∥Society of Petroleum Engineers-SPE Asia Pacific Oil and Gas Conference and Exhibition,2011:955-965.

[3] Borgohain T.Reservoir fairway analysis of a Barail interval of Deohal area in upper Assam basin using high resolution sequence stratigraphy and seismic attributes[C]∥Annual AAPG Convention,2010:965-985.

[4] Haskell J B,Toelsie S,Mohan A.Optimization of sand control for unconsolidated,shallow,and low-pressure sandstone reservoirs:A Suriname case study[C]∥Society of Petroleum Engineers-Trinidad and Tobago Energy Resources Conference,2010:953-964.

[5] 馬龍，劉全新，張景廉，等.論基巖油氣藏的勘探前景[J].天然氣工業(yè)，2006,26(1)：8-11. Ma Long，Liu Quanxin，Zhang Jinglian，et al.A discussion of exploration potentials of basement hydrocarbon reservoir[J].Natural Gas Industry,2006,26(1):8-11.

[6] 李欣，閆偉鵬，崔周旗，等.濱海灣盆地潛山油氣藏勘探潛力與方向[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2012，34(2)：140-144. Li Xin,Yan Weipeng,Cui Zhouqi,et al.Prospecting potential and targets of burried hill oil and gas reservoies in Bohai Bay Basin[J].Petroleum Geology & Experment,2012,34(2):140-144.

[7] 譙漢生，方朝亮，牛嘉玉，等.渤海灣盆地深層石油地質(zhì)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2002.

Qiao Hansheng，F(xiàn)ang Chaoliang，Niu Jiayu，et al.Petroleum geology of deep horizon in Bohaiwan Basin[M].Beijing：Petroleum Industry Press,2002.

[8] 余一欣，周心懷，徐長貴，等.渤海海域新生代斷裂發(fā)育特征及形成機(jī)制[J].石油與天然氣地質(zhì)，2011，32(2)：273-280. Yu Yixin，Zhou Xinhuai，Xu Changgui，et al.Characteristics and formation mechanisms of the Cenozoic faults in the Bohai Sea waters[J].Oil & Gas Geology,2011,32(2)：273-280.

[9] 黃鎮(zhèn)國.中國南方紅色風(fēng)化殼[M].北京: 海洋出版社,1996. Huang zhenguo.Red residuum in South China[M].Beijing：China Ocean Press,1996.

[10] 楊潔.華南沿?；◢弾r風(fēng)化殼巖土工程特征變化研究[D].西安：西安科技大學(xué)，2004. Yang Jie.Variation of geotechnical properties of weathered granite in Southeast China[D].Xi’an:Xi’an University of Science and Technology,2004.

[11] Dewande B,Lachassagne P,Wyns R,et al.A Generalized 3-D geologi-cal and hydrogeological conceptual mode of granite aquifers controlled by single or multiphase weathering[J].Journal of Hydrology,2006,330:260-284.

[12] Ruxton B P，Berry L.Weathering of granite and associated erosional feratures in Hong Kong[J].Bulletin of The Geological Society of America,1967,68:1283-1292.

[13] 張斌.松遼盆地南部張強(qiáng)凹陷義縣組火山巖儲層特征及成藏規(guī)律[J].石油與天然氣地質(zhì)，2012，34(4)：508-516. Zhang Bin.Characteristics and hydrocarbon accumulation patterns of volcanic rocks in the Yixin Formation Zhangqiang depression，southern Songliao Basin[J].Oil & Gas Geology,2013,34(4)：508-516.

[14] 高山林，李學(xué)萬，宋柏榮.遼河盆地歐利坨子地區(qū)火山巖儲集空間特征[J].石油與天然氣地質(zhì)，2001,22(2)：174-177. Gao Shanlin,Li Xuewan,Song Bairong.Features of volcanic rock rese-rvoil spaces in oulituozi region,Liaohe Basin[J].Oil & Gas Geology,2001,22(2):174-177.

[15] 朱世發(fā)，朱筱敏，吳冬,等.準(zhǔn)噶爾盆地西北緣下二疊統(tǒng)油氣儲層中火山物質(zhì)蝕變及控制因素[J].石油與天然氣地質(zhì)，2014，35(1)：77-86. Zhu Shifa，Zhu Xiaomin，Wu Dong，et al.Alteration of volcanics and its controlling factors in the Lower Permian reservoirs at northwestern margin of Junggar Basin[J].Oil & Gas Geology,2014,35(1)：77-86.

[16] 譚廣輝，邱華標(biāo)，余騰孝，等.塔里木盆地玉北地區(qū)奧陶系鷹山組油藏成藏特征及主控因素[J].石油與天然地質(zhì)，2014，35(1)：26-33. Tan Guanhui,Qiu Huabiao,Yu Tengxiao,et al.Characteristics and main controlling factors of hydrocartbon accumulation in Ordovician Yingshan Formation in Yubei area,Tarim Basin[J].Oil & Gas Geology,2014,35(1)：26-33.

[17] 竇順梅,陳繁榮,楊永強(qiáng),等.花崗巖地區(qū)水-巖反應(yīng)次生礦物的沉淀飽和指數(shù)估算[J].地球化學(xué),2010,39(4):326-336. Dou Shunmei,Chen Fanrong,Yang Yongqiang,et al.Estimation of saturation index for the precipitation of secondary minerals during water-rock interaction in granite terrains[J].Geochimical,2010,39(4):326-336.

(編輯 董 立)

Characteristics and controlling factors of reservoirs in Penglai 9-1 large-scale oilfield in buried granite hills, Bohai Sea

Wang Xin1，Zhou Xinhuai1，Xu Guosheng2,Liu Pengbo1,Gao Kunshun1，Guan Dayong1

(1.TianjinBranch,CNOOC，Tianjin300452,China;2.StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitationEngineering,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu,Sichuan610059,China)

Penglai 9-1 oilfield has been the first large-scale field found in weathering crust reservoirs of the Mesozoic bu-ried granite hills in coast waters of China in recent years.In this brand new area of exploration,reservoir characterization and its forming mechanism are considered essential for efficient and successful exploration.Thin section,SEM,and clay mineral X-diffraction analyses were combined with logging data to provide insight into uncertainties of the area.The results show that the buried granite hills can be divided into soil zone,sand-conglomerate weathering zone,fracture zone and base rock zone,and reservoiring space in them changes in a regular pattern from pore to fracture-pore,pore-fracture and fracture,from the surface to the center as weathering and leaching gradually weaken.Horizontally,granite reservoirs are continuously and widely distributed and paralleled to the top of the buried hills.Thicker reservoirs are mainly developed near large-scale faults with intensive activities and paleogeomorphic slope areas.The paper proposes that the reservoirs were controlled mainly by epigenic karstification,organic acid dissolution,structural deformation and micro-palaeogeomorphology.The significance of the understanding may be felt in the future exploration and development of oil and gas in weathering curst reservoirs of buried granite hills intruded during Yanshan period.

weathering crust，buried granite hill，Yanshanian,Penglai 9-1 oilfield,Bohai Sea

2014-01-17;

2014-12-20。

王昕(1972—)，男,高級工程師，石油地質(zhì)。E-mail:wangxin5@cnooc.com.cn。

國家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05023-002)。

0253-9985(2015)02-0262-09

10.11743/ogg20150211

TE122.2

A