乍得Bongor盆地基底巖漿巖巖石學(xué)及儲(chǔ)集特征

田志彬

(中國(guó)石油長(zhǎng)城鉆探工程有限公司，遼寧盤(pán)錦 124010)

乍得Bongor盆地基底巖漿巖巖石學(xué)及儲(chǔ)集特征

田志彬

(中國(guó)石油長(zhǎng)城鉆探工程有限公司，遼寧盤(pán)錦 124010)

為了研究Bongor盆地基巖儲(chǔ)層的巖石類(lèi)型和儲(chǔ)集特征,在巖心觀察描述和薄片鑒定的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了巖相學(xué)和地球化學(xué)研究，確定了Bongor盆地巖漿巖巖石類(lèi)型。通過(guò)對(duì)巖漿巖主量、微量、稀土元素的測(cè)試分析，總結(jié)出了巖漿巖地化特征，表現(xiàn)為稀土元素含量較高、輕稀土富集型、右傾稀土配分特征，微量元素富集Rb、Th、U，虧損Nb、Ta、Sr，出現(xiàn)明顯的Nb-Ta谷，顯示了火山弧花崗巖的地化特征。通過(guò)巖心觀察和鑄體薄片觀察確定巖漿巖儲(chǔ)集空間類(lèi)型有破碎粒間孔、溶蝕孔隙、構(gòu)造裂縫和溶解縫，為潛山油氣藏提供了有利的儲(chǔ)集空間。

乍得Bongor盆地；基巖；巖漿巖；巖石地化特征；儲(chǔ)集層

乍得Bongor盆地基巖油氣藏的發(fā)現(xiàn)是近年來(lái)海外油氣田勘探的重大突破，基巖的巖性及儲(chǔ)集空間類(lèi)型研究對(duì)后續(xù)基巖油氣藏勘探開(kāi)發(fā)具有重要意義。在乍得Bongor盆地基巖油氣藏發(fā)現(xiàn)以前，前人主要是對(duì)盆地內(nèi)的中-新生代火山巖進(jìn)行研究[1-2]，盆地基巖相關(guān)的巖石學(xué)研究報(bào)道較少，并且由于缺乏基巖段的取心，基巖研究多是基于露頭或巖屑對(duì)局部進(jìn)行的初步探討。自2013年Bongor盆地基巖油藏獲得重大突破以來(lái)，在基巖段首次進(jìn)行了大量的有針對(duì)性的鉆井取心和旋轉(zhuǎn)井壁取心，保證了空間取樣點(diǎn)密度。本文首次系統(tǒng)地利用巖心分析資料對(duì)基巖的巖石類(lèi)型、地化特征及成巖演化進(jìn)行研究，為后續(xù)工作奠定了基礎(chǔ)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

Bongor盆地為乍得 H 區(qū)塊內(nèi)的一個(gè)沉積盆地，位于乍得西南部，西非裂谷和中非裂谷交會(huì)部位，是受中非剪切帶影響發(fā)育起來(lái)的中生代—新生代裂谷盆地，盆地呈 NWW 向。在區(qū)域拉張斷陷、基底深埋和砂泥巖沉積的背景下，Bongor盆地早白堊世經(jīng)歷了強(qiáng)烈的斷陷，晚白堊世發(fā)生構(gòu)造抬升反轉(zhuǎn)，造成區(qū)域擠壓和基地的整體抬升，并引起沉積地層大幅剝蝕[3-4]。盆地由北向南可劃分為北部斜坡、中央坳陷、南部隆起和南部坳陷，中央坳陷可以進(jìn)一步劃分為西部、中部和東部凹陷(圖1)。盆地內(nèi)沉積了上萬(wàn)米的中生界—新生界陸相碎屑巖地層，包括下白堊統(tǒng)、古近系、新近系和第四系，是一套巨厚的湖相、河流相及沖積扇碎屑巖沉積，地層厚度最大達(dá)10 km。

圖1 乍得Bongor盆地構(gòu)造略圖Fig.1 Outline structure of Bongor Basin, Chad

2 巖漿巖巖石學(xué)

研究區(qū)巖漿巖主要發(fā)育酸性巖和中性巖兩類(lèi)。

2.1 酸性巖

本區(qū)酸性巖僅鉆遇花崗巖，粉紅色、淺粉色、淺肉灰色等，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖2a)。主要成分為：石英20%～30%，斜長(zhǎng)石10%～40%，堿性長(zhǎng)石40%～70%，晶體粗大，多為晚期結(jié)晶。

2.2 中性巖

本區(qū)中性巖主要有正長(zhǎng)巖類(lèi)、二長(zhǎng)巖類(lèi)和閃長(zhǎng)巖類(lèi)。

圖2 巖漿巖巖石類(lèi)型及宏、微觀特征Fig.2 Rock types and macro, microcosmic characteristics of magmatic rocka.二長(zhǎng)花崗巖(花崗巖類(lèi))，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要成分為石英、斜長(zhǎng)石和堿性長(zhǎng)石(D1井，550.0 m，正交偏光)；b.正長(zhǎng)巖，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，主要成分以正長(zhǎng)石為主，次為斜長(zhǎng)石、黑云母、角閃石，少量(6%)石英 (C1井，1644.0 m，正交偏光)；c.二長(zhǎng)巖，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，主要成分為斜長(zhǎng)石和堿性長(zhǎng)石(D1井，1051.0 m，正交偏光)；d.閃長(zhǎng)巖，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，主要成分為斜長(zhǎng)石和角閃石(A2井，1840.0 m，正交偏光)

正長(zhǎng)巖：粉紅雜黑色，宏觀巖心暗色礦物略顯片麻構(gòu)造(圖2b)。半自形粒狀結(jié)構(gòu)，晶粒大小為0.30～4.40 mm。主要成分為：石英3%～8%，多呈填隙狀；斜長(zhǎng)石10%～20%，雙晶發(fā)育，蝕變深，絹云母化、泥化；堿性長(zhǎng)石49%～84%，蝕變中等，泥化，晶內(nèi)見(jiàn)斜長(zhǎng)石嵌晶；角閃石4%～8%，蝕變中等，綠泥石化，局部聚集成團(tuán)塊狀，析出鐵質(zhì)；黑云母3%～15%，較新鮮，局部聚集成團(tuán)塊狀。

二長(zhǎng)巖：淺粉色，半自形-它形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖2c)。晶粒大小為0.20～2.40 mm。主要成分為：石英6%～13%，不規(guī)則填隙狀；斜長(zhǎng)石30%～40%，雙晶發(fā)育，蝕變深，部分見(jiàn)絹云母化；堿性長(zhǎng)石40%～65%，晶粒粗大，部分見(jiàn)黏土礦物交代；角閃石4%～5%，部分綠泥石化。

閃長(zhǎng)巖：黑灰色、深灰色，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖2d)。礦物晶粒大小為0.20～3.60 mm。主要成分為：石英3%～12%，不規(guī)則填隙狀；斜長(zhǎng)石50%～65%，雙晶發(fā)育，蝕變深，部分絹云母化，多具環(huán)帶構(gòu)造； 角閃石25%～28%，蝕變深，綠泥石；黑云母和鉀長(zhǎng)石少量。

3 巖漿巖地球化學(xué)特征

3.1 主量元素

研究區(qū)SiO2含量較高，一般為63.05%～76.34%，閃長(zhǎng)巖樣品SiO2含量小于60%。Al2O3含量為11.42%～18.51%，Na2O含量為2.97%～5.07%，K2O含量為2.07%～7.36%，大體表現(xiàn)出隨SiO2含量的增加，Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、P2O5、TiO2含量降低的特征。巖石的Mg#=14.17～53.71，A/CNK=0.74～1.09，屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)-過(guò)鋁質(zhì)花崗巖[5](圖3)。在SiO2-K2O圖解(圖4)中，樣品落入橄欖玄粗巖系列和高鉀鈣堿性系列中[6]。

圖3 巖漿巖A/CNK-A/NK判別圖解Fig.3 Discriminant diagram of A/CNK-A/NK of magmatic rock

圖4 巖漿巖SiO2-K2O判別圖解Fig.4 Discriminant diagram of SiO2-K2O of magmatic rock

圖5 巖漿巖巖石微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.5 Trace element spidergram of magmatic rock

3.2 微量元素

巖石富集Rb、Ba、Th、U等大離子親石元素(LILE)和Zr、Hf，虧損Nb、Ta等高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)和Sr，在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化的微量元素蛛網(wǎng)圖上出現(xiàn)明顯的Nb-Ta谷(圖5)，顯示島弧花崗巖特征[7]。在Rb/30-Hf-Ta×3和Y-Nb/Rb等多種構(gòu)造環(huán)境判別圖解(圖6、7)中，樣品大多落在火山弧花崗巖范圍內(nèi)[8-9]，部分落在火山弧花崗巖和碰撞晚期-碰撞后花崗巖之間，結(jié)合整體區(qū)域花崗巖構(gòu)造背景，認(rèn)為這些樣品應(yīng)為火山弧花崗巖。

圖6 巖漿巖Hf-Rb/30-Ta×3圖解Fig.6 Discriminant diagram of Hf-Rb/30-Ta×3 of magmatic rock

圖7 巖漿巖(Y+Nb)-Rb圖解Fig.7 Discriminant diagram of (Y+Nb)-Rb of magmatic rock

3.3 稀土元素

該組巖石的稀土元素總量高，變化范圍比較大(∑REE=132.58×10-6～931.84×10-6)，輕稀土含量較高(∑LREE=120.75～915.65×10-6)，輕重稀土分餾明顯(La/Yb)N=13.20～34.67，顯示輕稀土富集型右傾稀土配分曲線(xiàn)特征，多數(shù)樣品具有中等負(fù)銪異常(δEu=0.32～0.96)，少部分樣品具有弱的負(fù)銪異常(圖8)。

圖8 巖漿巖巖石稀土元素配分圖Fig.8 REE pattern of magmatic rock

4 儲(chǔ)層特征

4.1 儲(chǔ)集空間類(lèi)型

結(jié)晶基巖儲(chǔ)層具有雙重孔隙介質(zhì)特點(diǎn)，儲(chǔ)集空間分為孔隙型和裂縫型，不同的巖性?xún)?chǔ)集空間類(lèi)型不同。乍得Bongor盆地結(jié)晶基底在漫長(zhǎng)的地質(zhì)時(shí)期，經(jīng)歷了重結(jié)晶、風(fēng)化剝蝕和構(gòu)造破碎等改造，儲(chǔ)集空間較為發(fā)育。通過(guò)巖心觀察和鑄體薄片鑒定發(fā)現(xiàn)，潛山儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間主要為孔隙型和裂縫型兩大類(lèi)。孔隙類(lèi)型主要包括破碎粒間孔、溶蝕孔隙和晶間孔(圖9a、b、c)，破碎粒間孔是在構(gòu)造應(yīng)力作用下巖石發(fā)生破碎，碎裂顆?；虻V物間形成的孔隙，在構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)強(qiáng)烈的潛山頂部較為常見(jiàn)，溶蝕孔常見(jiàn)斜長(zhǎng)石溶孔和角閃石溶孔，晶間孔常見(jiàn)于不同礦物間和同種礦物間的細(xì)小孔隙。裂縫主要包括構(gòu)造裂縫和溶解縫(圖9e、f、g)，構(gòu)造裂縫為巖石或礦物受構(gòu)造應(yīng)力作用后產(chǎn)生的線(xiàn)狀儲(chǔ)集空間；溶蝕裂縫是在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)后沿構(gòu)造裂縫溶蝕使裂縫壁形狀不規(guī)則擴(kuò)大并改變?cè)既菝驳牧芽p，另外早期被方解石、原巖細(xì)碎屑充填的裂縫，后期受到不同程度的溶蝕形成溶解縫[10-12]。

4.2 物性特征

為了保證物性分析所需樣品的規(guī)格要求，裂縫發(fā)育處巖心易破碎，具有好的孔、滲性能或微裂縫較發(fā)育處往往不能成功鉆取巖樣，巖心實(shí)測(cè)孔隙度、滲透率常常會(huì)低于巖石的實(shí)際孔隙度與滲透率，但物性參數(shù)在一定程度上仍能反映出以基質(zhì)巖塊為主的儲(chǔ)集空間特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)的巖漿巖巖心物性分析，巖漿巖儲(chǔ)層的孔隙度一般為1%～7%，平均為3.5%，滲透率一般為0.1～10 mD，平均為2.7 mD?？傮w看，以石英、長(zhǎng)石等淺色礦物為主的酸性巖類(lèi)物性較好，黑云母、角閃石等暗色礦物含量高的中性巖物性較差，部分暗色礦物含量高的巖石由于角閃石等發(fā)生溶蝕也會(huì)具有較好的物性。

圖9 潛山儲(chǔ)層主要儲(chǔ)集空間類(lèi)型Fig.9 The types of main volume of buried-hill reservoira.破碎粒間孔及溶孔，二長(zhǎng)巖，B2井，992.27 m(單偏光)；b.溶蝕孔，二長(zhǎng)花崗巖， B2井，993.70 m(單偏光)；c.方解石晶間孔，花崗巖，C3井，1755.87 m(單偏光)；d.構(gòu)造微裂縫，二長(zhǎng)花崗巖，A1井，550.82 m(單偏光)；e.構(gòu)造-溶解縫，二長(zhǎng)巖，A1井，1107.34 m(單偏光)；f.構(gòu)造-溶解縫，二長(zhǎng)巖，C1井，990.97 m(單偏光)

巖心分析的物性主要反映某一深度基質(zhì)的孔滲特征，而試油層段的試井解釋的滲透率能較全面地反映測(cè)試段的滲透性[13]，通過(guò)對(duì)多口井的試油層段進(jìn)行試井解釋發(fā)現(xiàn)，潛山儲(chǔ)層具有典型的雙重孔隙介質(zhì)特點(diǎn)，首先是裂縫系統(tǒng)中的流體流向井筒階段(圖10中①)；其后是基質(zhì)系統(tǒng)向裂縫系統(tǒng)的竄流階段，表現(xiàn)為壓力導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)下凹，即壓力導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)先下降，然后又上升(圖10中②)；最后達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的徑向流階段(圖10中③)。大部分井的試井解釋滲透率為391～6550 mD，說(shuō)明潛山儲(chǔ)層由于裂縫的溝通具有較好的滲透性。

4.3 儲(chǔ)層發(fā)育的影響因素

潛山儲(chǔ)層在地質(zhì)歷史演化過(guò)程中，經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，后期的溶蝕、充填等作用，最終形成了目前的潛山儲(chǔ)層特征。影響儲(chǔ)層發(fā)育的因素主要有構(gòu)造作用、巖性及風(fēng)化溶蝕作用。

(1)構(gòu)造作用。

構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)裂縫儲(chǔ)集層的形成、演化起著重要作用。不管區(qū)域性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)方式是升降為主還是側(cè)向擠壓為主，都會(huì)控制和影響裂縫、破碎粒間孔的發(fā)育。根據(jù)中西非裂谷系構(gòu)造背景研究，Bongor盆地的基巖主要經(jīng)歷了泛非固結(jié)的南北向擠壓、裂谷一期的東西向拉張、裂谷二期的左行剪切、桑頓階南北向擠壓和裂谷三期北東向拉張共5期主要的構(gòu)造作用[14-15](圖11)，形成了多期次、多方向和多組系的裂縫系統(tǒng)，這些裂縫相互切割，整體上組成了裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為油氣運(yùn)移聚集提供了良好的條件。

圖10 A3井試井解釋雙對(duì)數(shù)壓力曲線(xiàn)Fig.10 Double logarithmic pressure curve for well testing interpretation of well A3

圖11 區(qū)域古應(yīng)力場(chǎng)演化示意圖Fig.11 Schematic diagram of the evolution of regional paleo stress field

(2)巖性。

不同的巖石具有不同的礦物成分和組構(gòu)特征。石英、長(zhǎng)石等淺色脆性礦物含量較高，在構(gòu)造應(yīng)力作用下更容易破碎產(chǎn)生裂縫，而黑云母和角閃石等暗色礦物韌性強(qiáng)，在構(gòu)造應(yīng)力作用下以柔性變形為主，不易產(chǎn)生裂縫，另外暗色礦物由于易蝕變成綠泥石等礦物，容易充填孔隙空間。即使成分相同的巖石，由于生成條件不同，結(jié)構(gòu)和構(gòu)造也不同，使得巖石的力學(xué)性質(zhì)有較大變化，對(duì)儲(chǔ)集性能的影響也會(huì)產(chǎn)生差異性。通常具有礦物顆粒大小相近的等粒結(jié)構(gòu)、礦物自形程度較高的自形晶結(jié)構(gòu)的巖石通常有較高脆性，塊狀構(gòu)造比片麻狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造更為均勻，抗壓抗拉能力更強(qiáng)，受應(yīng)力影響破碎程度高。因此，淺色礦物含量高、塊狀構(gòu)造的酸性巖、混合花崗巖一般具有較好的儲(chǔ)集條件。

(3)溶蝕和充填作用。

溶蝕、充填作用是影響儲(chǔ)集空間后期變化的重要因素[16]。溶蝕作用主要對(duì)儲(chǔ)集空間起積極作用，在潛山頂部最為明顯。潛山長(zhǎng)期暴露地表在遭受風(fēng)化剝蝕的同時(shí)，受大氣降水淋濾也會(huì)發(fā)生廣泛的溶蝕，后期沉積層中的流體對(duì)潛山頂部?jī)?chǔ)層也有較好的改造作用。早期形成的孔隙和裂縫中流體的離子濃度較高時(shí)會(huì)發(fā)生沉淀和重結(jié)晶，減低儲(chǔ)層的孔滲性，本區(qū)充填物主要有方解石、綠泥石、石英、鐵質(zhì)、原巖細(xì)碎屑和泥質(zhì)等(圖12)。

圖12 裂縫充填物照片F(xiàn)ig.12 Photos of infill in fracturea.石英充填裂縫邊部，C-1井，1652.3 m(正交偏光)；b.綠泥石充填，E-1井，800.29 m(單偏光)

5 結(jié)論

(1)乍得Bongor盆地巖漿巖主要發(fā)育中性的閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)巖以及酸性的花崗巖，巖體以偏堿性為特征。

(2)巖漿巖地化特征均表現(xiàn)出稀土元素含量較高，輕稀土富集型，右傾稀土配分特征；富集Rb、Th、U等大離子親石元素；虧損Nb、Ta等高場(chǎng)強(qiáng)元素和Sr，出現(xiàn)明顯的Nb-Ta谷；均表現(xiàn)出火山弧花崗巖的地化特征。

(3)潛山儲(chǔ)集空間類(lèi)型主要為構(gòu)造裂縫、溶解縫、破碎粒間孔和溶蝕孔隙，淺色礦物為主的酸性巖儲(chǔ)集物性較好，部分暗色礦物含量高的中性巖儲(chǔ)集物性較差。

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MagmaticRockandGeochemicalCharacteristicsofBasementRockinNorthRampRegionofBongorBasin,Chad

Tian Zhibin

(CNPCGreatwallDrillingCompany,Panjin,Liaoning124010,China)

The discovery of basement rock reservoir in Bongor basin is the great progress in petroleum exploration overseas in recent years, and brings hope and experience of basement rock reservoir overseas. Lithology and geochemical studies have been made based on core observation and description, and confirmed that magmatic rock types of basement rock in north Ramp region．It has been found out that ∑REE is high with LREE enrichment，right-inclining normalized REE pattern．And in trace elements，Rb, Th and U are rich, Nb, Ta and Sr are rich, and has an obvious Nb-Ta valley．These are the geochemical characteristic of volcanic arc granite. The reservoir space of the buried-hill consisted mainly of tectonic fractures and broken intergranular pores and dissolution pores.

Bongor basin in Chad; basement rock; magmatic rock; geochemical characteristics of rock; reservoir

中石油集團(tuán)公司科技攻關(guān)項(xiàng)目“乍得Bongor盆地花崗巖潛山成藏條件分析與有利目標(biāo)評(píng)價(jià)”(2013D-902)資助。

田志彬(1983—)，男，碩士，工程師，主要從事石油勘探方面的工作。郵箱：tzbin.gwdc@cnpc.com.cn.

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