遼河牛心坨太古界變質(zhì)巖儲(chǔ)層巖性特征與分布

朱毅秀，楊程宇，王歡

1 中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249

2 中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249

*通信作者, zhuyixiu@cup.edu.cn

石油地質(zhì)

遼河牛心坨太古界變質(zhì)巖儲(chǔ)層巖性特征與分布

朱毅秀1,2*，楊程宇1,2，王歡1,2

1 中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249

2 中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249

*通信作者, zhuyixiu@cup.edu.cn

本文綜合利用測(cè)井、地震、巖心描述與分析化驗(yàn)等多種資料，研究了牛心坨潛山太古界變質(zhì)巖儲(chǔ)層巖性特征與空間展布規(guī)律、巖性對(duì)儲(chǔ)層的控制作用，研究結(jié)果有助于豐富和完善新型的基巖內(nèi)幕油氣成藏理論。工區(qū)變質(zhì)巖巖性復(fù)雜、共分為三大類十五種，主要為花崗片麻巖、斜長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖、混合花崗巖、混合片麻巖、混合巖、碎裂巖與碎斑巖；對(duì)比顯示本區(qū)變質(zhì)巖古潛山帶地層在垂向上從下至上大致可分為混合花崗巖帶、混合花崗巖與混合巖帶、片麻巖與角閃巖帶、風(fēng)化殼破碎帶4個(gè)巖性組合帶；變質(zhì)巖在垂向上分為多個(gè)巖性段，由下向上為混合花崗巖—混合花崗巖與混合片麻巖—花崗(鉀長(zhǎng))片麻巖—片麻巖與角閃巖—碎裂巖、片麻巖與風(fēng)化殼，平面上呈現(xiàn)分區(qū)性。變質(zhì)巖內(nèi)幕層序?yàn)榉蔷鶆?、非塊狀的，變質(zhì)巖體為非塊狀體。構(gòu)造作用、巖石類型和礦物種類對(duì)變質(zhì)巖裂縫型儲(chǔ)層起決定作用。

巖性特征；變質(zhì)巖；太古界；牛心坨潛山；遼河坳陷

0 引言

變質(zhì)巖潛山已成為國(guó)內(nèi)外油氣勘探的重要領(lǐng)域，此油氣藏的形成和分布具有廣泛性[1-4]。前人的研究主要側(cè)重變質(zhì)巖潛山頂部油氣藏的成因和類型[2-7]，儲(chǔ)層主要表征變質(zhì)巖風(fēng)化淋濾的孔縫和斷裂發(fā)育的裂隙[3-11]。最近十多來(lái)年，國(guó)內(nèi)以遼河地區(qū)為代表對(duì)變質(zhì)巖內(nèi)幕油氣藏有所研究，遼河坳陷變質(zhì)巖內(nèi)幕油氣藏主要研究成藏作用與控制因素[4,7,10,12-16]。變質(zhì)巖內(nèi)幕油氣藏其內(nèi)巖性的空間分布類似于沉積巖成層分布還是傳統(tǒng)理論的塊狀分布，目前勘探成果分析還有待深入探討。在近些年的科研報(bào)告和文章中就認(rèn)為是成層性的[4,7,17]。遼河牛心坨構(gòu)造帶太古界變質(zhì)巖儲(chǔ)層的勘探始于上世紀(jì)八十年代、多井鉆遇潛山，有幾十口井在太古界變質(zhì)巖層見(jiàn)不同級(jí)別的油氣顯示(如坨31-35井、坨602井、坨33-29井等)，少量(如坨32-34和坨601等)井獲工業(yè)油流，工區(qū)太古界油藏上世紀(jì)末上報(bào)探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量近千萬(wàn)噸。鉆井最大揭露厚度不超過(guò)700m ，截至目前，此變質(zhì)巖油藏未發(fā)現(xiàn)明顯水層，顯示出工區(qū)變質(zhì)巖中深層有很大的勘探潛力。對(duì)此潛山，前人主要從成藏、裂縫等方面研究[18-19]。本文綜合研究了牛心坨太古界變質(zhì)巖儲(chǔ)層巖性特征與儲(chǔ)層影響因素，試圖剖析遼河地區(qū)變質(zhì)巖巖性空間分布，證實(shí)不是均一的塊狀巖體，有助于揭示潛山內(nèi)幕結(jié)構(gòu)，有利于豐富和完善新型的基巖內(nèi)幕油氣成藏理論及進(jìn)一步為工區(qū)或類似區(qū)域勘探開發(fā)生產(chǎn)提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 工區(qū)區(qū)域地質(zhì)特征

牛心坨構(gòu)造位于遼河坳陷西部凹陷北部的牛心坨隆起上，與牛心坨洼陷和宋家洼陷相鄰(圖1)，隆洼之間以斷層為界?？v貫我國(guó)東部、對(duì)區(qū)域地質(zhì)發(fā)展有重大影響的郯廬大斷裂自其間穿過(guò)。造成工區(qū)潛山的復(fù)雜構(gòu)造，以規(guī)模較大、期次較多的張性正斷裂為主，主要發(fā)育NE-NEE向、NEE-EW向和NW向三組斷裂。太古界變質(zhì)巖潛山依附于中央凸起，受晚期西側(cè)強(qiáng)烈擠壓應(yīng)力作用形成的坨10西斷層深入切割中央凸起，將本區(qū)太古界潛山分割為東西兩個(gè)潛山帶。

工區(qū)太古宇變質(zhì)巖系結(jié)晶基底與遼東、遼西同屬于呂梁運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一形成的華北地臺(tái)的一部分，其構(gòu)造演化與構(gòu)造特征受控于郯廬斷裂活動(dòng)規(guī)律所控制的渤海灣盆地演化，大致經(jīng)過(guò)前中生代地臺(tái)形成發(fā)展、中生代地臺(tái)活化、新生代蓋層沉積三大演化階段。第一大演化階段可分為太古宙—古元古代地臺(tái)基底形成階段，中、新元古代穩(wěn)定地臺(tái)發(fā)展階段與古生代穩(wěn)定地臺(tái)發(fā)展階段。太古界沉積了巨厚的碎屑巖以后，到元古代初期曾遭受一次強(qiáng)烈的變質(zhì)作用，并且在變質(zhì)作用的晚期發(fā)生了一期或多期的混合巖化作用。同時(shí)地殼不斷抬升和下降造成工區(qū)出現(xiàn)多期剝蝕區(qū)和沉降區(qū)，如在元古代中期成為大陸的剝蝕區(qū)，隨后上元古代—古生代為沉降區(qū)，并形成上元古代—古生代巨厚的海相碳酸鹽巖沉積。海西運(yùn)動(dòng)之后盆地基底再次露出水面，再經(jīng)過(guò)近億年的風(fēng)化剝蝕作用，沉降與擠壓等復(fù)雜運(yùn)動(dòng)形成遼河裂谷。遼河地區(qū)自晚奧陶世再次抬升至早白堊世再次沉積期間，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的地質(zhì)改造與構(gòu)造演化，使基底發(fā)生頻繁升降、擠壓褶皺并塊斷成山，而長(zhǎng)期的風(fēng)化剝蝕、搬運(yùn)沉積，使先期形成的山系成為高低不平的丘陵，進(jìn)而埋藏成潛山。在不同時(shí)代有巖漿的侵入和噴出活動(dòng)，出現(xiàn)了多組嵌入層序內(nèi)的侵入巖與夾于層序中的噴出巖。

圖1 遼河牛心坨構(gòu)造帶位置示意圖Fig. 1 Location of Niuxintuo Tectonic Belt

2 工區(qū)太古界變質(zhì)巖石學(xué)特征

2.1 巖石類型

根據(jù)鉆遇工區(qū)太古界潛山幾十口井的巖心和巖屑觀察、薄片鑒定及前人實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析成果等資料，可知牛心坨潛山巖性復(fù)雜，主要由太古界鞍山群的結(jié)晶變質(zhì)巖系組成，可見(jiàn)片麻巖、變粒巖、混合花崗巖、碎裂巖等區(qū)域變質(zhì)作用與混合變質(zhì)作用、動(dòng)力變質(zhì)作用形成的巖類(圖2，表1)，多為中深變質(zhì)巖類，其內(nèi)還夾有少量燕山期或喜山期巖漿活動(dòng)形成的脈巖等。

表1 牛心坨太古界變質(zhì)巖潛山主要巖石類型簡(jiǎn)表Table 1 Petrology types of the Archaeozoic metamorphic rock in Niuxintuo

2.2 主要巖石類型與特征

2.2.1 花崗片麻巖

主要包括二長(zhǎng)片麻巖和(黑云母)鉀長(zhǎng)片麻巖(圖2a、b、c、j)，以鉀長(zhǎng)片麻巖為主。巖心中呈現(xiàn)片麻狀構(gòu)造，而鏡下定向的片麻狀構(gòu)造不明顯。晶粒大小0.5～10.00 mm。堿性長(zhǎng)石(肉紅色鉀長(zhǎng)石為主)粒粗、粒徑達(dá)10 mm，肉眼可分清其內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)，多為發(fā)育卡式雙晶與格子雙晶的正長(zhǎng)石和微斜長(zhǎng)石，發(fā)育近于直交的兩組解理，蝕變及黏土化強(qiáng)烈。斜長(zhǎng)石晶粒稍小于堿性長(zhǎng)石，多為發(fā)育聚片雙晶(密集雙晶紋)的更長(zhǎng)石、中長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石，黏土化也強(qiáng)烈。兩種長(zhǎng)石內(nèi)微裂縫、雙晶縫、解理縫均較發(fā)育，其內(nèi)多為方解石和黏土礦物愈合或半充填。石英，它形、粒狀變晶，多為相對(duì)潔凈、小于2.0 mm不規(guī)則顆粒，粗粒石英微裂縫密集、多由方解石充填。黑云母與角閃石，片狀，具彎曲變形特征，綠泥石化強(qiáng)烈。在混合巖過(guò)渡區(qū)域常見(jiàn)混合巖化片麻巖和混合片麻巖。片麻巖類含有一定量暗色礦物(主要是黑云母)，從測(cè)井資料來(lái)看，高中子、密度也較大、光電吸收截面指數(shù)大。密度曲線與補(bǔ)償中子曲線呈小的“負(fù)差異”或“絞合狀”特征。自然伽瑪呈“鋸齒”狀，一般大于75 API。

2.2.2 混合花崗巖

混合花崗巖包括為二長(zhǎng)混合花崗巖和鉀長(zhǎng)混合花崗巖(圖2 f、g、h，i、l)，是本區(qū)最主要且變質(zhì)程度最深的變質(zhì)巖。脈體多為后期混入的花崗質(zhì)，巖性類似花崗巖、微斜長(zhǎng)石發(fā)育?；w呈殘留狀，保留了片麻巖的弱片麻狀構(gòu)造，體現(xiàn)弱定向的深色礦物斷續(xù)分布于近長(zhǎng)條狀長(zhǎng)英質(zhì)變晶顆粒之間，不均勻分布的深色礦物，零星狀為主，有時(shí)呈集中的斑點(diǎn)、條痕或團(tuán)塊，本區(qū)多為黑云母。它的測(cè)井響應(yīng)特征是低密度、低中子、相對(duì)低的光電吸收截面指數(shù)，補(bǔ)償中子曲線與密度曲線多表現(xiàn)為“正差異”或“絞合狀”，自然伽瑪“小鋸齒”狀，一般在75 API左右。

2.2.3 碎裂巖

圖2 遼河牛心坨構(gòu)造變質(zhì)巖不同類型變質(zhì)巖巖性與微觀孔縫顯微特征(圖版)Fig. 2 The characteristics of petrology and space of the Niuxintuo Archaeozoic metamorphic reservoir

碎裂巖是本區(qū)重要的動(dòng)力變質(zhì)巖，是動(dòng)力變質(zhì)作用引起的機(jī)械破碎和強(qiáng)烈變形而形成的動(dòng)力變質(zhì)巖，分布在構(gòu)造變動(dòng)帶內(nèi)、多靠近破碎的斷裂帶，呈狹長(zhǎng)的帶狀局限分布，因本區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)復(fù)雜、其分布規(guī)律性也較弱。本區(qū)發(fā)育碎裂化程度較高的碎斑巖與碎裂化變質(zhì)巖—碎裂化片麻巖和碎裂化混合花崗巖(圖2 c、d、e、i、k)。以壓碎、變形作用為主，發(fā)育構(gòu)造裂縫，裂縫以方解石與黏土礦物半充填為主，同時(shí)發(fā)育破碎顆粒粒間孔，孔隙多含油。如坨601井2 359 m碎裂混合花崗巖發(fā)育構(gòu)造型的孔和縫，其內(nèi)含油；鉆遇此巖性井段井徑異常、擴(kuò)徑明顯，其它曲線依變質(zhì)破碎程度、原巖巖性不同而變化，多和原巖測(cè)井響應(yīng)相近。強(qiáng)烈破碎帶的(含油氣)碎裂巖測(cè)井曲線表現(xiàn)為低幅鋸齒狀的巖石密度測(cè)井曲線，井徑、聲波時(shí)差、補(bǔ)償中子為高值。

3 工區(qū)太古界變質(zhì)巖空間分布

3.1 潛山內(nèi)幕地層對(duì)比

本次研究嘗試根據(jù)地震、測(cè)井及巖性組合特征，模仿沉積巖地層層序進(jìn)行變質(zhì)巖潛山內(nèi)幕地層對(duì)比分析(圖3)，對(duì)比結(jié)果顯示，本區(qū)變質(zhì)巖古潛山帶地層在垂向上大致從下至上分為混合花崗巖帶、混合花崗巖與混合巖帶、片麻巖夾(與)角閃巖帶、風(fēng)化殼破碎帶等幾個(gè)巖性組合帶。

圖3 遼河牛心坨構(gòu)造古生界變質(zhì)巖巖性剖面對(duì)比示意圖Fig. 3 Sketch of Archaeozoic metamorphic lithology cross section distribution of the Niuxintuo tectonic belt

風(fēng)化殼破碎帶：是變質(zhì)巖潛山頂部受到物理化學(xué)長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕而形成的風(fēng)化殼，是一個(gè)連續(xù)的巖石風(fēng)化破碎帶。風(fēng)化與斷裂程度差異造成此帶厚度不同，工區(qū)該帶由十幾米至近百米，本區(qū)鉆遇變質(zhì)巖井36%左右在此帶內(nèi)完鉆。巖石組合為風(fēng)化殼、蝕變的變粒巖、角閃巖、片麻巖、混合花崗巖及碎裂巖等，主要由頂面巖性決定，多發(fā)生礦物不同程度風(fēng)化、溶蝕，黏土化強(qiáng)烈。巖石中發(fā)育物理風(fēng)化及構(gòu)造成因的破碎裂縫和破碎顆粒粒間孔隙，化學(xué)淋濾成因的溶蝕孔隙。測(cè)井響應(yīng)為擴(kuò)徑明顯，補(bǔ)償中子和聲波時(shí)差為高值，密度呈低幅鋸齒狀、向上逐漸變小。此帶含烴多形成風(fēng)化殼型潛山油氣藏。

片麻巖夾(與)角閃巖帶：主要以花崗片麻巖和斜長(zhǎng)片麻巖及其它片麻巖為主，局部夾角閃巖、斜長(zhǎng)角閃巖、構(gòu)造角礫巖、碎裂巖，另夾少量輝綠巖巖脈。測(cè)井響應(yīng)為密度和伽瑪值中等，補(bǔ)償中子較高。此段以碎裂化的花崗片麻巖或碎裂化長(zhǎng)英質(zhì)變粒巖發(fā)育時(shí)易形成裂隙儲(chǔ)集空間，而深色礦物含量高的斜長(zhǎng)角閃巖和角閃巖致密，同輝綠巖一樣可作為隔層。

混合巖與混合花崗巖帶：以混合片麻巖、混合巖化變粒巖、混合花崗巖等區(qū)域變質(zhì)巖類和混合巖類的巖石組合，常見(jiàn)混合巖與片麻巖薄層疊置、混合片麻巖與混合花崗巖不等厚互層，碎裂化不均勻出現(xiàn)，偶夾脈巖?？傮w上是區(qū)域變質(zhì)作用為主的巖性組合向混合巖化作用為主的巖性組合過(guò)渡。礦物以長(zhǎng)石和石英為主，黑云母局部富集。測(cè)井響應(yīng)為伽瑪值中下、密度中等、補(bǔ)償中子較高。碎裂化層段儲(chǔ)集空間較發(fā)育，其比上帶分布更稀少，可形成潛山內(nèi)幕油氣藏。

混合花崗巖帶：是強(qiáng)烈混合巖化的作用下形成致密為主的巖性組合帶，主要由混合花崗巖組成，夾混合片麻巖和混合巖化的其它變質(zhì)巖與巖脈，構(gòu)造帶或構(gòu)造破碎時(shí)產(chǎn)生碎裂巖巖性段。由上到下碎裂巖段不斷減少，至深層出現(xiàn)致密的混合花崗巖段。測(cè)井響應(yīng)為高伽瑪，低中子，低密度。此帶不均質(zhì)性強(qiáng)，在有構(gòu)造破碎的地方往往有油氣顯示，可形成潛山內(nèi)幕油氣藏。

3.2 巖性垂向分布

綜合比較工區(qū)各井相對(duì)位置、測(cè)井響應(yīng)、巖性組合及區(qū)域地質(zhì)特征，歸納出工區(qū)地層巖性組合特征，垂向上可分為多個(gè)巖性段，呈現(xiàn)出(由下向上)混合花崗巖—混合花崗巖與混合片麻巖—花崗(鉀長(zhǎng))片麻巖—片麻巖與角閃巖—碎裂巖、片麻巖與風(fēng)化殼，巖性段中不均勻夾動(dòng)力變質(zhì)巖與基性脈巖。不同地方發(fā)育巖性段不一樣，有的地方可能只發(fā)育一到兩種巖性，形成一種塊狀的現(xiàn)象(圖3)。由老至新簡(jiǎn)述如下。

混合花崗巖段：灰白色和灰紅色，塊狀構(gòu)造，粗粒、花崗變晶結(jié)構(gòu)。

混合花崗巖與混合片麻巖段：灰白色、灰色、灰紅色，塊狀構(gòu)造和弱片麻狀構(gòu)造，粗粒，花崗變晶結(jié)構(gòu)、鱗片花崗變晶結(jié)構(gòu)等，混合花崗巖和混合花崗片麻巖間互疊置、不等厚或等厚均可出現(xiàn)，基本不出現(xiàn)薄互層組合，夾混合巖和碎裂巖。礦物上長(zhǎng)英質(zhì)為主。坨601井2 497～2 508 m段以混合花崗巖與混合花崗片麻巖不等厚間互為特征，其內(nèi)夾碎裂巖和脈巖，碎裂化區(qū)域發(fā)育裂隙。其它如坨602井、坨40-128井、坨33-29井較深層段。

花崗片麻巖段：灰白色、灰紅色(油跡與熒光)花崗片麻巖夾碎裂巖與脈巖，以花崗片麻巖為主，片麻狀構(gòu)造，中粗粒、花崗變晶結(jié)構(gòu)、鱗片花崗變晶結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)等。多見(jiàn)于構(gòu)造高部位、相對(duì)淺層。

片麻巖與角閃巖段：花崗片麻巖、斜長(zhǎng)片麻巖及斜長(zhǎng)角閃巖夾碎裂化片麻巖和碎裂化混合花崗巖等，局部出現(xiàn)變粒巖，不均勻糜棱巖、碎斑巖、輝綠巖等穿插于片麻巖和斜長(zhǎng)角閃巖之中，以片麻巖為主，斜長(zhǎng)角閃巖不均勻分布。蝕變不均勻形成溶孔不一致，構(gòu)造活動(dòng)造成裂隙不均勻發(fā)育，孔縫多被充填，油氣不均勻分布。如坨33-29井、坨32-40井、坨21井、坨10井等。

動(dòng)力變質(zhì)巖和片麻巖及風(fēng)化殼段：片麻巖、變粒巖、角閃巖和斷層角礫巖、碎斑巖、糜棱巖等動(dòng)力變質(zhì)巖及風(fēng)化殼組成。動(dòng)力變質(zhì)巖原巖為黑色黑云母二長(zhǎng)片麻巖、部分變粒巖及其它巖類，其在動(dòng)力作用下變形、變性改造而成。風(fēng)化溶蝕強(qiáng)烈、破碎明顯，孔縫發(fā)育，方解石、黏土礦物等充填與溶蝕孔縫交替發(fā)育。多口井此層段含油氣。如坨11井、坨12井、坨602井、坨603井等。

3.3 工區(qū)巖性平面分布

綜合巖心描述、薄片分析、測(cè)井分析等資料，統(tǒng)計(jì)出工區(qū)不同巖性平面分布特征、編制出工區(qū)巖性平面分布圖(圖4)，主要巖性分布如下：

圖4 遼河牛心坨構(gòu)造古生界變質(zhì)巖巖性平面分布示意圖Fig. 4 Archaeozoic metamorphic plane distribution of the Niuxintuo tectonic belt basement

3.3.1 片麻巖分布區(qū)域

主要位于牛心坨潛山的高部位，以坨23-坨603-坨14-坨24-坨22所連成的東北部區(qū)域，占工區(qū)小部分區(qū)域，也是目前已發(fā)現(xiàn)油氣的主要區(qū)域，所揭示的地層中50%以上為片麻巖，包括花崗片麻巖、斜長(zhǎng)片麻巖及混合片麻巖(混合花崗片麻巖和混合斜長(zhǎng)片麻巖)等種類。此區(qū)域變質(zhì)巖均具有一定的溶蝕擴(kuò)大裂隙、縫隙，部分多由綠泥石、方解石、硅質(zhì)和鐵質(zhì)等充填。此區(qū)域也分布大量斜長(zhǎng)角閃巖與角閃巖夾層和互層，油氣發(fā)育段成為較好的油氣分隔層。

3.3.2 混合花崗巖與混合巖分布區(qū)域

工區(qū)分布最廣泛的變質(zhì)巖類，在中東部地區(qū)分布，面積較大。混合花崗巖內(nèi)部存在多種被充填的構(gòu)造裂隙與淋濾風(fēng)化溶孔。在片麻巖分布區(qū)和混合花崗巖分布區(qū)接觸區(qū)域?yàn)檫^(guò)渡帶類型?；旌掀閹r與混合巖分布區(qū)域，多位于潛山的中高部位，沿坨601-坨37-27-坨12-坨39-35-坨34-136-坨14-坨602所圍成的不規(guī)則區(qū)域，相對(duì)局限。

3.3.3 動(dòng)力變質(zhì)巖分布區(qū)域

沿?cái)鄬訋Х植迹?8井和坨35井位于此帶上，位于工區(qū)南部到東南角狹長(zhǎng)地帶。主要為碎裂巖、斷層角礫巖、碎裂化混合巖、碎裂化片麻巖與碎裂化混合花崗巖及糜棱巖。動(dòng)力變質(zhì)巖更多是夾于混合花崗巖與片麻巖層段中，不均勻分布，是內(nèi)幕油氣藏的主力儲(chǔ)層。

4 巖性對(duì)變質(zhì)巖儲(chǔ)集性能的影響

本區(qū)太古界變質(zhì)巖系在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史過(guò)程中，儲(chǔ)集空間經(jīng)歷了形成、發(fā)展、充填、再形成等一系列不同階段反復(fù)演變，此演變過(guò)程和其經(jīng)歷的構(gòu)造作用、巖漿作用與混合巖化作用，古表生風(fēng)化作用、交代溶蝕與充填作用、巖性特征密切相關(guān)，構(gòu)造作用與巖性特征是儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間形成與保存的核心控制因素。受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的控制構(gòu)造變形區(qū)域，如發(fā)育多期多組系斷裂西部凹陷的北端、應(yīng)力場(chǎng)較集中的地區(qū)，在斷層附近產(chǎn)生了大量碎裂變質(zhì)巖，各種造巖礦物產(chǎn)生了不同的應(yīng)變現(xiàn)象，在有利巖性區(qū)域形成大量裂縫為主的儲(chǔ)集空間。

性脆、解理發(fā)育的長(zhǎng)石，受力后易擴(kuò)大與延伸解理縫，進(jìn)而礦物與巖石破裂，形成宏觀裂縫，同時(shí)沿縫易蝕變，形成溶蝕而擴(kuò)寬裂縫(圖2a、d、h)。石英比較穩(wěn)定，在強(qiáng)力作用下也出現(xiàn)石英破裂，但多愈合。黑云母等易蝕變深色礦物容易形成蝕變的溶蝕孔(縫)隙，其在持久強(qiáng)力作用下易產(chǎn)生碎裂或變形及形成沿解理縫擴(kuò)大的裂縫。

通常認(rèn)為變質(zhì)巖內(nèi)黑云母為主的深色礦物含量越少、長(zhǎng)英質(zhì)含量越高，越對(duì)儲(chǔ)層有利，深色礦物含量和儲(chǔ)層物性呈負(fù)相關(guān)，比較基巖中深色礦物含量和儲(chǔ)層物性關(guān)系，可知碎裂變形與黑云母為主的深色礦物在巖石中含量有一定關(guān)系。統(tǒng)計(jì)表明黑云母為主的深色礦物含量5%～15%的巖石在相同受力與風(fēng)化溶蝕條件下，易于形成的孔縫，孔滲性較好，可形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層；而深色礦物含量大于15%的變質(zhì)巖相同條件下儲(chǔ)集空間發(fā)育較差。這可能是由于含深色礦物(黑云母、角閃石、輝石等)較多(大于15%)時(shí)巖石彈性變強(qiáng)、抗壓性變強(qiáng)，延展性較好，出現(xiàn)變形而不破裂，從而減少裂縫量與裂隙率，出現(xiàn)裂縫延伸短的細(xì)微裂縫為主；同時(shí)深色礦物蝕變比長(zhǎng)英質(zhì)礦物蝕變更強(qiáng)，產(chǎn)生的蝕變物就近充填裂隙，而形成全充填和半充填的裂縫，對(duì)形成儲(chǔ)層不利。深色礦物含量5%～15%、以長(zhǎng)英質(zhì)為主的巖石，性脆、受力后容易發(fā)生破碎，更容易沿黑云母為主的暗色礦物內(nèi)解理縫破裂、擴(kuò)大縫隙，形成儲(chǔ)集與滲濾裂縫，構(gòu)造成因的儲(chǔ)集空間更發(fā)育。在風(fēng)化殼層段或淺層含一定量(5%～15%)的深色礦物是溶蝕的基礎(chǔ)，也易于形成溶蝕孔隙，加之仍是抗風(fēng)化的長(zhǎng)英質(zhì)礦物為主、構(gòu)成巖體骨架，進(jìn)而易于保存孔隙，形成有效的儲(chǔ)層。而深色礦物含量小于5%的巖石在取心段裂縫并不發(fā)育，原因是多方面的，有一種可能是由于同樣地質(zhì)作用條件下由于較少或無(wú)深色礦物，作用在剛性較強(qiáng)的長(zhǎng)英質(zhì)礦物的力，有時(shí)不能達(dá)到使它變形與破碎的強(qiáng)度，有時(shí)直接造成破碎，進(jìn)一步強(qiáng)力而使其糜棱化愈合；相對(duì)來(lái)說(shuō)含少量深色礦物(5%～15%)的巖石，它們內(nèi)部不均一(礦物、剛性或塑性、延展性等)易在一個(gè)方向釋放壓力，并形成裂縫與有效儲(chǔ)集空間。

工區(qū)變質(zhì)巖儲(chǔ)層為裂隙型儲(chǔ)層，構(gòu)造應(yīng)力是儲(chǔ)層裂縫形成的外因，而巖石類型是形成裂縫的內(nèi)因。在相同應(yīng)力場(chǎng)作用下，變質(zhì)巖脆性高的更易于形成縫隙。石英、長(zhǎng)石等淺色礦物含量高代表脆性強(qiáng)；而黑云母、角閃石等深色礦物塑性強(qiáng)、延展性好，形成裂縫難。因此常把變質(zhì)巖中石英、長(zhǎng)石等淺色礦物含量較高的(混合)花崗片麻巖、混合花崗巖、長(zhǎng)英質(zhì)碎裂巖與碎斑巖等巖石容易形成裂縫而稱為儲(chǔ)集巖，角閃石巖、斜長(zhǎng)角閃巖、基性脈巖等巖石深色礦物含量較高，一般在50%以上，在相同構(gòu)造應(yīng)力作用下的形成裂縫難，不能形成儲(chǔ)層而稱為非儲(chǔ)集巖。巖性不均一也造成了巖體不均一，出現(xiàn)不均勻的儲(chǔ)集體。

5 結(jié)論

牛心坨太古界變質(zhì)巖巖性復(fù)雜，細(xì)分為三大類十五種，主要發(fā)育混合花崗巖、花崗片麻巖、斜長(zhǎng)片麻巖、混合巖化片麻巖、長(zhǎng)英質(zhì)變粒巖、斜長(zhǎng)角閃巖、長(zhǎng)英質(zhì)碎裂巖與碎斑巖；有效儲(chǔ)層為花崗片麻巖、碎裂化混合花崗巖和碎裂化花崗片麻巖。潛山內(nèi)幕地層在垂向上大致分為混合花崗巖帶、混合花崗巖與混合巖帶、片麻巖夾(與)角閃巖帶、風(fēng)化殼破碎帶等組合帶；垂向上(由下向上)混合花崗巖—混合花崗巖與混合片麻巖—花崗(鉀長(zhǎng))片麻巖—片麻巖與角閃巖—碎裂巖、片麻巖與風(fēng)化殼多個(gè)巖性段，各段夾豐富脈巖與碎裂巖；平面上呈現(xiàn)分區(qū)性，較高位片麻巖與角閃巖、中低位為混合巖夾碎裂巖、低位混合花崗巖夾碎裂巖。碎裂化混合花崗巖與花崗片麻巖、部分動(dòng)力變質(zhì)巖可作為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，深色礦物含量小于5%～15%的片麻巖與混合花崗巖可作為較優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。變質(zhì)巖內(nèi)幕層序是不均一的、非塊狀的，巖性與構(gòu)造共同控制了變質(zhì)巖內(nèi)幕層序內(nèi)裂隙的發(fā)育與分布。

致謝

多年前項(xiàng)目完成過(guò)程中得到中石油遼河油田研究院相關(guān)工作人員的大力支持與幫助，十年來(lái)研究生宋玲、高興、王曉東、陳明鑫、張軍燕、范金龍、佘亞明、李眾和本科生錢超、趙桐玥、衣方宇、伊力亞爾等同學(xué)參與了項(xiàng)目研究工作及后續(xù)資料整理工作，在此為他們的辛勤勞動(dòng)與有力支持特致謝意！

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AbstractComprehensive research into the Archaeozoic metamorphic buried-hill reservoir in Niuxintuo that involves well log,seismic and core analysis could help to outline the petrology and physical characteristics. These controlling factors could bene fi t petroleum exploration. However, the study could also complete and enrich the inner basement hydrocarbon accumulation theory.The Archaeozoic metamorphic rock is very complicated, and there are three kinds and fi ften species. The reservoir rocks include migmatitic granite,granite gneiss, plagioclase gneiss, amphibolite, migmatitic granite, migmatitic gneiss, migmatite, cataclasite and porphyroclasite. The metamorphic sequence is composed of four belts of lithological combination, from top to down these are weathering crust belt, granitic gneiss and amphibolite belt, migmatite and migmatitic gneiss belt, and migmatitic granite belt.The metamorphic rock is defined by many petrology sections vertically, including migmatitic granite-migmatitic granite and migmatitic gneiss-biotite granite-gneiss-migmatitic-gneiss and granulite-cataclasite, amphibolite and crust of weathering. The different lithologies of metamorphic rock are distributed in different areas on the plane. The Archaeozoic metamorphic fractured reservoir in Niuxiutuo is mainly controlled by the tectonization, petrology and mineralogy. The metamorphic rock sequence is non-uniform and the inner basement reservoir is not a massive reservoir.

Keywordspetrology characteristics; metamorphic rocks; Archaeozoic; Niuxintuo buried-ridge; Liaohe Depression

(編輯 付娟娟)

Petrological characteristics of the Archaeozoic metamorphic reservoir in Niuxintuo, Liaohe Depression

ZHU Yixiu1,2, YANG Chengyu1,2, WANG Huan1,2
1 State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting, China University of Petroleum-Beijing, Beijing 102249, China
2 College of Geoscience, China University of Petroleum-Beijing, Beijing 102249, China

2017-03-01

2011ZX05006-005-22資助

朱毅秀, 楊程宇, 王歡.遼河牛心坨太古界變質(zhì)巖儲(chǔ)層巖性特征與分布. 石油科學(xué)通報(bào), 2017, 03: 327-335

ZHU Yixiu, YANG Chengyu, WANG Huan. Petrological characteristics of the Archaeozoic metamorphic reservoir in Niuxintuo, Liaohe Depression. Petroleum Science Bulletin, 2017, 03: 327-335. doi: 10.3969/j.issn.2096-1693.2017.03.030

10.3969/j.issn.2096-1693.2017.03.030