沈 澈 蔣有錄 蘇圣民 王洪波

（1. 中國石油大學(xué)（華東） 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 山東青島 266580； 2. 中國石油華北油田公司勘探開發(fā)研究院， 河北任丘 062552）

0 引 言

近年來， 隨著東部含油氣盆地進(jìn)入高勘探程度階段， 盆地深部和基底的潛山油氣藏成為重要的油氣勘探接替領(lǐng)域， 尤其是儲層巖性為酸性侵入花崗巖的花崗巖潛山油藏。 勘探技術(shù)的突破為花崗巖潛山勘探提供了支撐［1-7］， 并在多個(gè)盆地內(nèi)取得重大突破， 如乍得Bongor 盆地花崗巖潛山油藏［8］、 柴達(dá)木盆地東坪花崗巖基底氣藏、 渤海海域蓬萊9-1中生界花崗巖潛山油氣藏等［9］。 大量勘探實(shí)踐表明， 花崗巖在成巖過程中能夠發(fā)育構(gòu)造裂縫、 溶蝕孔、 溶蝕縫等儲集空間， 形成塊狀儲集體， 其優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育的控制因素包括礦物組成、 構(gòu)造作用以及風(fēng)化淋濾等。 烏蘭花凹陷為二連盆地內(nèi)花崗巖潛山發(fā)育區(qū)， 先后發(fā)現(xiàn)蘭18、 蘭9 等花崗巖潛山油藏，盡管凹陷面積較小但相較于其他凹陷具有更高的潛山資源豐度。 目前烏蘭花凹陷潛山油藏整體勘探程度較低， 儲層研究主要集中在潛山表層的風(fēng)化殼，對花崗巖潛山儲層認(rèn)識尚不夠全面， 潛山儲層發(fā)育的主控因素和發(fā)育模式缺乏研究。

本文利用巖心觀察、 薄片鑒定、 常規(guī)測井解釋等多種手段對烏蘭花凹陷花崗巖潛山儲層進(jìn)行分析研究， 明確其儲集空間特征和儲層發(fā)育主控因素。在上述研究的基礎(chǔ)上， 建立小型斷陷湖盆內(nèi)的花崗巖潛山儲層發(fā)育模式， 以期對花崗巖潛山油氣勘探提供理論依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

烏蘭花凹陷位于二連盆地西南部溫都爾廟隆起， 凹陷呈長垣型， 東北方向?yàn)殚L軸， 面積約600 km2， 整體上可劃分為6 個(gè)構(gòu)造單元， 自北向南依次為北洼槽構(gòu)造帶、 土牧爾構(gòu)造帶、 賽烏蘇構(gòu)造帶、 南洼槽構(gòu)造帶、 紅格爾構(gòu)造帶和紅井構(gòu)造帶。 凹陷內(nèi)潛山主要分布于土牧爾構(gòu)造帶、 紅格爾構(gòu)造帶南部、 賽烏蘇構(gòu)造帶以及紅井構(gòu)造帶北部邊緣（圖1）。

圖1 烏蘭花凹陷花崗巖潛山平面分布Fig.1 Planar distribution of thegranite buried hillin Wulanhua Sag

烏蘭花凹陷潛山構(gòu)造演化受控于二連盆地構(gòu)造動(dòng)力學(xué)演化， 經(jīng)歷了志留紀(jì)—泥盆紀(jì)的洋盆發(fā)育、泥盆紀(jì)—二疊紀(jì)的蒙南隆起、 晚石炭世—晚二疊世的古亞洲洋興—蒙海槽發(fā)育到閉合、 晚二疊世—早三疊世的盆地基底形成、 晚三疊世—白堊紀(jì)的統(tǒng)一盆地發(fā)育以及新生代以來的開闊內(nèi)陸盆地等6 個(gè)階段。 凹陷內(nèi)潛山形成于元古代晚期強(qiáng)烈擠壓應(yīng)力作用下的褶皺造山， 以及晚二疊世—三疊紀(jì)由華北板塊與西伯利亞板塊對接造成大規(guī)模的陸內(nèi)造山運(yùn)動(dòng)。 在侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)形成大段泥巖， 其中阿爾善組和騰一下段暗色泥巖為研究區(qū)的主力烴源巖。 這2 套烴源巖層通常直接覆蓋于潛山之間， 既為潛山圈閉提供充足的油氣來源， 同時(shí)也提供了有利蓋層條件［10］。

烏蘭花凹陷基底巖性復(fù)雜多變， 潛山儲層主要巖性為花崗巖， 可分類為二長花崗巖、 閃長玢巖、花崗閃長巖以及白崗巖等。 巖心以肉紅色、 灰白色、 灰褐色以及灰綠色為主， 鏡下具有典型的花崗結(jié)構(gòu)， 主要礦物成分為石英和長石（體積分?jǐn)?shù)為85%以上）， 暗色礦物為黑云母、 角閃石等（體積分?jǐn)?shù)為5%～10%）， 風(fēng)化殼部位花崗巖出現(xiàn)長石絹云母化和高嶺石化。 凹陷內(nèi)花崗巖主要分布于中心區(qū)域， 往往以大套分布的單一巖性為主要特征， 巖石均一性較好， 如蘭18x 井、 蘭47 井等。 部分地區(qū)發(fā)育2 種巖性互層分布， 如蘭23x 井上部與下部為二長花崗巖， 中部發(fā)育閃長玢巖。

2 儲集空間特征

2.1 孔隙

烏蘭花凹陷花崗巖潛山儲層原生孔隙不發(fā)育，以溶蝕孔、 粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔等次生孔隙為主要儲集空間類型。 粒間溶孔往往是由礦物晶體或巖屑間的方解石、 硅質(zhì)等膠結(jié)物以及綠泥石或絹云母等暗色礦物溶蝕后形成， 通常與裂縫連通形成有效儲集空間。 該類孔隙在花崗巖潛山內(nèi)較為常見， 孔徑通常小于0.1 mm。 以蘭23x 井為例， 埋深在2 536.2～2 538.23 m 處發(fā)育大量的粒間溶孔， 溶孔孔徑為 0.1 ～ 5 mm， 可見長石邊緣溶蝕（圖2 （a） ）。

花崗巖主要礦物為長石、 石英， 其中長石類礦物可被富含CO2和有機(jī)酸的流體溶蝕， 部分元素被流體帶走， 形成溶蝕孔和長石粒內(nèi)溶孔［11-12］。 常見于潛山頂部風(fēng)化殼和部分溶蝕作用強(qiáng)烈斷裂附近， 溶蝕孔徑為3 ～5 cm， 規(guī)模較小的溶孔直徑為2～15 mm， 沿裂縫呈串珠狀排布 （圖2 （b）、（c） ）。 蘭18x 井埋深2 174.87 m 處二長花崗巖內(nèi)長石淋濾， 溶蝕孔發(fā)育（圖2 （d） ）。 蘭9-1x 井埋深2 096.9 m 處鏡下可見長石粒內(nèi)溶孔， 且與微裂縫溝通（圖2 （e）、 （f） ）。

2.2 裂縫

潛山儲層內(nèi)大量發(fā)育的裂縫是花崗巖潛山主要的儲集空間， 其主要類型有構(gòu)造裂縫和溶蝕擴(kuò)大縫。 潛山儲集層內(nèi)的裂縫一方面溝通了晶間孔、 溶蝕孔洞、 粒內(nèi)溶孔等孔隙， 使得有效儲集空間增加， 另一方面也使得地層流體進(jìn)入潛山內(nèi)部， 溶蝕裂縫兩側(cè)巖石， 擴(kuò)大儲集空間， 改善了潛山儲集層的物性。

根據(jù)產(chǎn)狀將構(gòu)造裂縫分為低角度縫、 斜交縫和高角度縫。 一般將與水平方向夾角小于30°的裂縫稱為低角度縫（圖2 （g） ）， 研究區(qū)內(nèi)少量發(fā)育；裂縫與水平方向夾角30°～70°為斜交縫， 在研究區(qū)潛山風(fēng)化殼處大量發(fā)育， 開度較大（圖2 （h） ）。蘭9 井埋深2 090.1 ～2 095.7 m 處和蘭9-1 埋深2 010.3～2 019.53 m 處發(fā)育斜交縫， 裂縫線密度最大可達(dá)18.7 條／m （圖2 （i） ）； 高角度裂縫是指裂縫和水平方向的夾角為70°～90°的裂縫。 研究區(qū)內(nèi)高角度縫發(fā)育于斷裂帶附近的潛山中下部儲層內(nèi)， 以蘭9-1x 井為例， 埋深2 290.6 ～2 302.3 m處發(fā)育大量高角度裂縫， 裂縫線密度可達(dá)12.4 條／m， 開度為0.1 ～5 mm （圖2 （j） ）。 蘭18-4x 井在斷裂帶附近埋深2 248 ～2 262 m 處高角度縫發(fā)育， 密度約為4.7 條／m。

溶蝕擴(kuò)大縫是指儲層內(nèi)早期形成的風(fēng)化縫、 構(gòu)造縫等在地下水、 地表水或熱液的溶蝕作用下擴(kuò)大所形成的儲集空間， 裂縫形狀不規(guī)則， 不同位置的開度不一致， 溶蝕縫內(nèi)存在長石、 石英顆粒邊緣溶蝕或膠結(jié)物半充填現(xiàn)象。 溶蝕擴(kuò)大縫多發(fā)育于花崗巖潛山風(fēng)化殼儲層內(nèi)， 裂縫產(chǎn)狀通常為不規(guī)則網(wǎng)狀交織， 巖心表面裂縫開度較大， 一般為0.01 ～3 cm。蘭18x 井位于潛山頂部， 在深度為2 096.9～2 101.4 m處取心長度450 m， 收獲率為100%， 巖心表面斜交縫發(fā)育， 裂縫網(wǎng)狀交織， 沿裂縫發(fā)育大量溶蝕孔， 裂縫線密度約為187 條／m（圖2（k））。

圖2 烏蘭花凹陷花崗巖潛山儲層儲集空間特征Fig.2 Characteristics of the reservoir space for the granite buried-hill reservoirs in Wulanhua Sag

3 儲層發(fā)育及分布特征

潛山儲層儲集空間的發(fā)育程度和組成方式不同， 因此將花崗巖潛山儲層劃分為風(fēng)化型和構(gòu)造型2 類。 綜合分析烏蘭花凹陷花崗巖潛山儲層發(fā)育規(guī)律， 認(rèn)為花崗巖潛山儲層的發(fā)育受控于風(fēng)化作用強(qiáng)度、 潛山構(gòu)造形態(tài)、 構(gòu)造作用強(qiáng)度及地層流體改造程度4 個(gè)控制因素。 不同類型儲層主要控制因素存在明顯差異， 使得儲層分布范圍也不同。

3.1 風(fēng)化型儲層

風(fēng)化型儲層主要受控于風(fēng)化作用強(qiáng)度、 潛山構(gòu)造形態(tài)以及構(gòu)造作用強(qiáng)度3 個(gè)影響因素。 烏蘭花凹陷花崗巖潛山在經(jīng)歷一系列構(gòu)造抬升時(shí)， 暴露在地表受物理風(fēng)化和構(gòu)造應(yīng)力等作用而破碎， 巖石中可溶礦物被流體溶解帶走， 形成次生溶孔或溶洞， 顯著改善儲集物性。 經(jīng)統(tǒng)計(jì)風(fēng)化型儲層分布在花崗巖潛山頂部向下130 m 范圍內(nèi)（圖3 （a） ）。 在其下部的花崗巖致密， 儲集空間不發(fā)育， 巖石體積密度大。 橫向上， 風(fēng)化強(qiáng)度自構(gòu)造頂部中央向邊部逐漸減弱； 縱向上， 風(fēng)化強(qiáng)度從潛山頂部向下逐漸變?nèi)酰?形成了縱向具有明顯分帶性的風(fēng)化殼儲層［13-14］。 如蘭18 潛山由上到下依次發(fā)育裂縫及沿裂縫發(fā)育的溶孔、 開度較大的斜交縫、 開度較小的高角度縫， 聲波孔隙度縱向上也表現(xiàn)為由大到小的變化特征（圖4）。

圖3 烏蘭花凹陷花崗巖潛山儲層分布范圍Fig.3 Distribution range of the granite buried-hill reservoirs in Wulanhua Sag

潛山下部部分儲層的風(fēng)化程度高于上部， 所以不同位置風(fēng)化程度與埋深無關(guān)， 其主要控制因素為潛山部位， 潛山頂面坡度控制風(fēng)化殼儲層的殘留［15］。 傾角相對較緩的潛山緩坡有利于風(fēng)化型儲層的形成， 儲層厚度大， 儲集性能較好。 以蘭18潛山為例， 該潛山頂部的蘭18x 井、 蘭18-2x 井儲集空間為較大的溶蝕孔和溶蝕縫， 油氣顯示較好，油斑與油跡層厚可達(dá)100 m， 而緩坡處的蘭18-5x井遠(yuǎn)離斷裂帶儲集空間為風(fēng)化淋濾形成的溶蝕孔（圖3 （b） ）。 傾角較大的陡坡則不利于風(fēng)化型儲層的形成， 往往儲層較薄， 儲集性能較差， 如蘭18-4x 井位于蘭18 潛山西側(cè)的斷剝面， 進(jìn)入潛山后鉆遇干層或致密層， 油氣顯示僅為熒光， 厚度僅為15 m （圖4）。

圖4 烏蘭花凹陷花崗巖潛山風(fēng)化型儲層儲集空間類型Fig .4 Reservoir space type of granite buried -hill weathered reservoirs in Wulanhua Sag

3.2 構(gòu)造型儲層

構(gòu)造型儲層主要受控于構(gòu)造作用強(qiáng)度和地層流體改造程度2 大因素。 潛山儲層儲集空間以裂縫為主， 因此構(gòu)造作用對儲層的形成起關(guān)鍵作用， 主要表現(xiàn)為2 個(gè)方面： 一是構(gòu)造活動(dòng)可以在巖體內(nèi)形成大量裂縫， 形成儲集空間并連通原生孔隙和次生孔隙， 可以改善儲層的物性； 二是構(gòu)造活動(dòng)產(chǎn)生的大量構(gòu)造裂縫為地下流體提供了運(yùn)移通道， 使得交代、 溶蝕等改造作用在構(gòu)造裂縫發(fā)育區(qū)表現(xiàn)得更為強(qiáng)烈， 進(jìn)一步改善了潛山儲層物性［16-18］。

對烏蘭花凹陷花崗巖潛山儲層物性與距其受控?cái)鄬拥木嚯x進(jìn)行統(tǒng)計(jì)， 發(fā)現(xiàn)斷層對裂縫型儲層滲透率具有明顯改造作用， 其改造強(qiáng)度受與斷層的距離和儲層發(fā)育時(shí)期斷層活動(dòng)強(qiáng)度以及儲層巖性的影響（圖5、 圖6）。 烏蘭花凹陷內(nèi)蘭23x 井距斷層距離比蘭39 井更近， 且控制蘭23x 井儲層發(fā)育的斷層活動(dòng)強(qiáng)度大， 具有裂縫發(fā)育程度較好， 但儲層物性較差的特征。 蘭23x 井儲層裂縫發(fā)育程度較高， 在2 535.32 m 處巖心表面觀察到巖性致密， 裂縫少量發(fā)育且裂縫開度小， 而在埋深2 537.4 m 巖心表面微裂縫發(fā)育， 裂縫開度小， 沿裂縫可見一系列細(xì)小的溶蝕孔， 溶蝕孔內(nèi)可見少量原油； 在蘭39 井埋深2 370～2 380 m 處成像測井圖像中可見裂縫和孔洞零星分布， 微裂縫發(fā)育， 下部發(fā)育高角度縫， 孔洞較發(fā)育， 在2 490 m 處的成像測井圖像上可見開度較小的裂縫和串珠狀溶蝕孔。

圖5 潛山儲層滲透率 與距斷層距離關(guān)系Fig.5 Relationship between the buried-hill reservior permeability and the distance from the reservoir to the fault

圖6 裂縫發(fā)育程度與距斷層距離關(guān)系Fig.6 Relationship between the facture development degree and the distance from the reservoir to the fault

賽烏蘇斷塊潛山帶發(fā)育的蘭9 潛山儲層受到流體改造作用最為明顯， 蘭9 潛山頂部風(fēng)化作用形成的風(fēng)化殼厚度較小， 山體內(nèi)多發(fā)育孔隙度為4%～10%的儲層， 斷層附近區(qū)域的潛山發(fā)育孔隙度大于10%的優(yōu)質(zhì)儲層。 作用于二連盆地潛山的地層流體為抬升期發(fā)生火山活動(dòng)所產(chǎn)生的地層熱水， 這種地層流體存在時(shí)期長， 沿?cái)嗔褞н\(yùn)移， 對儲層改造充分， 形成大量溶蝕孔洞， 是潛山儲層后期發(fā)育的重要控制因素［19］。 通過對蘭9-1x 井、 蘭26 井以及蘭48-1x 井等靠近斷層部分探井的巖心和薄片進(jìn)行觀察， 發(fā)現(xiàn)花崗巖內(nèi)不穩(wěn)定的暗色礦物以及長石礦物等受環(huán)境影響發(fā)生結(jié)構(gòu)和元素的改變，從而溶解形成各類溶孔和溶縫， 部分裂縫被次生方解石等礦物所充填［20-21］。 成像測井圖像表明該區(qū)域潛山巖體受構(gòu)造作用形成大量構(gòu)造裂縫， 地層流體活動(dòng)作用強(qiáng)烈形成大量溶蝕擴(kuò)大縫、 沿裂縫發(fā)育的串珠狀溶孔以及較大的溶蝕孔洞， 蘭26x 井巖性溶洞表面分布大量熱液中形成的石英晶體（圖7）。

圖7 烏蘭花凹陷花崗巖潛山構(gòu)造型儲層儲集空間類型Fig .7 Reservoir space type of granite buried -hill structural reservoirs in Wulanhua Sag

4 花崗巖潛山儲層發(fā)育模式

烏蘭花凹陷內(nèi)的花崗巖潛山遭受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)， 因此具有風(fēng)化型儲層與構(gòu)造型儲層復(fù)合發(fā)育的特征， 儲集層主要分布在潛山頂部的風(fēng)化帶和主控?cái)鄬痈浇?在綜合分析潛山內(nèi)不同類型儲層組合特征及發(fā)育控制因素的基礎(chǔ)上建立花崗巖潛山儲層發(fā)育模式。

花崗巖潛山頂部巖體受風(fēng)化作用影響發(fā)育風(fēng)化型儲層， 儲集空間主要為網(wǎng)狀風(fēng)化縫、 串珠狀溶蝕孔和溶蝕擴(kuò)大縫， 縱向上具有分帶性， 儲集物性由上至下逐漸變差； 主控?cái)鄬痈浇鼭撋皆跀嗔炎饔每刂葡掳l(fā)育構(gòu)造型儲層， 儲集空間主要為構(gòu)造裂縫和溶蝕擴(kuò)大縫， 由斷裂向兩側(cè)延伸， 裂縫發(fā)育程度逐漸減弱， 儲集物性逐漸變差； 潛山風(fēng)化帶與主控?cái)鄬訌?fù)合區(qū)域儲層最為發(fā)育， 儲集空間類型最好， 為串珠狀溶蝕孔、 溶蝕擴(kuò)大縫和多期相互切割的構(gòu)造裂縫， 儲集物性最好。

以蘭18 潛山為例， 該花崗巖潛山頂部受風(fēng)化作用發(fā)育風(fēng)化型儲層， 蘭18x 井巖心從上至下依次發(fā)育網(wǎng)狀風(fēng)化縫和沿裂縫發(fā)育的串珠狀溶蝕孔、 開度較大的溶蝕縫和低角度縫、 開度小的構(gòu)造裂縫和微裂縫， 其儲集物性逐漸變差。 潛山西側(cè)斷裂附近的潛山儲層發(fā)育構(gòu)造裂縫， 蘭18-4x 井平均裂縫線密度為16 條／m。 蘭18-2x 井位于潛山西南側(cè)主控?cái)鄬优c風(fēng)化帶復(fù)合區(qū)域， 儲集空間與蘭18x 井相似但儲層厚度更大。 因此蘭18 潛山優(yōu)質(zhì)儲層主要發(fā)育在潛山高構(gòu)造部位的斷裂帶與風(fēng)化帶復(fù)合區(qū)域，儲層厚度大， 潛山儲層儲集物性好（圖8）。

圖8 烏蘭花凹陷花崗巖潛山儲層發(fā)育模式Fig.8 Development model of granite buried -hill reservoir in Wulanhua Sag

5 結(jié) 論

（1） 烏蘭花凹陷花崗巖潛山巖性復(fù)雜多變，主要巖性為粗粒二長花崗巖， 多期侵入的中—基性脈體交互分布。 儲集空間包括孔隙和裂縫2 類， 孔隙主要包括粒間溶孔、 粒內(nèi)溶孔和溶洞， 裂縫包含有構(gòu)造縫和溶蝕擴(kuò)大縫。

（2） 烏蘭花凹陷花崗巖潛山儲層發(fā)育主要受控于風(fēng)化作用、 構(gòu)造作用和地層流體作用。 風(fēng)化作用強(qiáng)度控制潛山風(fēng)化型儲層的儲集性能， 而潛山形態(tài)則控制了風(fēng)化型儲層的平面分布和縱向規(guī)模； 斷裂作用強(qiáng)度為控制裂縫型儲層發(fā)育的關(guān)鍵因素； 地層流體作用對潛山儲層儲集物性起到改善作用。

（3） 花崗巖潛山具有風(fēng)化-構(gòu)造型儲層復(fù)合發(fā)育潛山儲層發(fā)育模式， 表現(xiàn)為風(fēng)化型儲層分布在潛山頂部， 構(gòu)造型儲層則分布在主控?cái)鄬痈浇?而潛山內(nèi)主控?cái)鄬优c風(fēng)化帶的復(fù)合區(qū)域?yàn)閮?yōu)質(zhì)儲層發(fā)育區(qū)。