乍得Bongor盆地基底岩浆岩岩石学及储集特征

田志彬

(中国石油长城钻探工程有限公司，辽宁盘锦 124010)

乍得Bongor盆地基底岩浆岩岩石学及储集特征

田志彬

(中国石油长城钻探工程有限公司，辽宁盘锦 124010)

为了研究Bongor盆地基岩储层的岩石类型和储集特征,在岩心观察描述和薄片鉴定的基础上，开展了岩相学和地球化学研究，确定了Bongor盆地岩浆岩岩石类型。通过对岩浆岩主量、微量、稀土元素的测试分析，总结出了岩浆岩地化特征，表现为稀土元素含量较高、轻稀土富集型、右倾稀土配分特征，微量元素富集Rb、Th、U，亏损Nb、Ta、Sr，出现明显的Nb-Ta谷，显示了火山弧花岗岩的地化特征。通过岩心观察和铸体薄片观察确定岩浆岩储集空间类型有破碎粒间孔、溶蚀孔隙、构造裂缝和溶解缝，为潜山油气藏提供了有利的储集空间。

乍得Bongor盆地；基岩；岩浆岩；岩石地化特征；储集层

乍得Bongor盆地基岩油气藏的发现是近年来海外油气田勘探的重大突破，基岩的岩性及储集空间类型研究对后续基岩油气藏勘探开发具有重要意义。在乍得Bongor盆地基岩油气藏发现以前，前人主要是对盆地内的中-新生代火山岩进行研究[1-2]，盆地基岩相关的岩石学研究报道较少，并且由于缺乏基岩段的取心，基岩研究多是基于露头或岩屑对局部进行的初步探讨。自2013年Bongor盆地基岩油藏获得重大突破以来，在基岩段首次进行了大量的有针对性的钻井取心和旋转井壁取心，保证了空间取样点密度。本文首次系统地利用岩心分析资料对基岩的岩石类型、地化特征及成岩演化进行研究，为后续工作奠定了基础。

1 区域地质背景

Bongor盆地为乍得 H 区块内的一个沉积盆地，位于乍得西南部，西非裂谷和中非裂谷交会部位，是受中非剪切带影响发育起来的中生代—新生代裂谷盆地，盆地呈 NWW 向。在区域拉张断陷、基底深埋和砂泥岩沉积的背景下，Bongor盆地早白垩世经历了强烈的断陷，晚白垩世发生构造抬升反转，造成区域挤压和基地的整体抬升，并引起沉积地层大幅剥蚀[3-4]。盆地由北向南可划分为北部斜坡、中央坳陷、南部隆起和南部坳陷，中央坳陷可以进一步划分为西部、中部和东部凹陷(图1)。盆地内沉积了上万米的中生界—新生界陆相碎屑岩地层，包括下白垩统、古近系、新近系和第四系，是一套巨厚的湖相、河流相及冲积扇碎屑岩沉积，地层厚度最大达10 km。

图1 乍得Bongor盆地构造略图Fig.1 Outline structure of Bongor Basin, Chad

2 岩浆岩岩石学

研究区岩浆岩主要发育酸性岩和中性岩两类。

2.1 酸性岩

本区酸性岩仅钻遇花岗岩，粉红色、浅粉色、浅肉灰色等，半自形粒状结构，块状构造(图2a)。主要成分为：石英20%～30%，斜长石10%～40%，碱性长石40%～70%，晶体粗大，多为晚期结晶。

2.2 中性岩

本区中性岩主要有正长岩类、二长岩类和闪长岩类。

图2 岩浆岩岩石类型及宏、微观特征Fig.2 Rock types and macro, microcosmic characteristics of magmatic rocka.二长花岗岩(花岗岩类)，半自形粒状结构，块状构造，主要成分为石英、斜长石和碱性长石(D1井，550.0 m，正交偏光)；b.正长岩，半自形粒状结构，主要成分以正长石为主，次为斜长石、黑云母、角闪石，少量(6%)石英 (C1井，1644.0 m，正交偏光)；c.二长岩，半自形粒状结构，主要成分为斜长石和碱性长石(D1井，1051.0 m，正交偏光)；d.闪长岩，半自形粒状结构，主要成分为斜长石和角闪石(A2井，1840.0 m，正交偏光)

正长岩：粉红杂黑色，宏观岩心暗色矿物略显片麻构造(图2b)。半自形粒状结构，晶粒大小为0.30～4.40 mm。主要成分为：石英3%～8%，多呈填隙状；斜长石10%～20%，双晶发育，蚀变深，绢云母化、泥化；碱性长石49%～84%，蚀变中等，泥化，晶内见斜长石嵌晶；角闪石4%～8%，蚀变中等，绿泥石化，局部聚集成团块状，析出铁质；黑云母3%～15%，较新鲜，局部聚集成团块状。

二长岩：浅粉色，半自形-它形粒状结构，块状构造(图2c)。晶粒大小为0.20～2.40 mm。主要成分为：石英6%～13%，不规则填隙状；斜长石30%～40%，双晶发育，蚀变深，部分见绢云母化；碱性长石40%～65%，晶粒粗大，部分见黏土矿物交代；角闪石4%～5%，部分绿泥石化。

闪长岩：黑灰色、深灰色，半自形粒状结构，块状构造(图2d)。矿物晶粒大小为0.20～3.60 mm。主要成分为：石英3%～12%，不规则填隙状；斜长石50%～65%，双晶发育，蚀变深，部分绢云母化，多具环带构造； 角闪石25%～28%，蚀变深，绿泥石；黑云母和钾长石少量。

3 岩浆岩地球化学特征

3.1 主量元素

研究区SiO2含量较高，一般为63.05%～76.34%，闪长岩样品SiO2含量小于60%。Al2O3含量为11.42%～18.51%，Na2O含量为2.97%～5.07%，K2O含量为2.07%～7.36%，大体表现出随SiO2含量的增加，Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、P2O5、TiO2含量降低的特征。岩石的Mg#=14.17～53.71，A/CNK=0.74～1.09，属于准铝质-过铝质花岗岩[5](图3)。在SiO2-K2O图解(图4)中，样品落入橄榄玄粗岩系列和高钾钙碱性系列中[6]。

图3 岩浆岩A/CNK-A/NK判别图解Fig.3 Discriminant diagram of A/CNK-A/NK of magmatic rock

图4 岩浆岩SiO2-K2O判别图解Fig.4 Discriminant diagram of SiO2-K2O of magmatic rock

图5 岩浆岩岩石微量元素蛛网图Fig.5 Trace element spidergram of magmatic rock

3.2 微量元素

岩石富集Rb、Ba、Th、U等大离子亲石元素(LILE)和Zr、Hf，亏损Nb、Ta等高场强元素(HFSE)和Sr，在原始地幔标准化的微量元素蛛网图上出现明显的Nb-Ta谷(图5)，显示岛弧花岗岩特征[7]。在Rb/30-Hf-Ta×3和Y-Nb/Rb等多种构造环境判别图解(图6、7)中，样品大多落在火山弧花岗岩范围内[8-9]，部分落在火山弧花岗岩和碰撞晚期-碰撞后花岗岩之间，结合整体区域花岗岩构造背景，认为这些样品应为火山弧花岗岩。

图6 岩浆岩Hf-Rb/30-Ta×3图解Fig.6 Discriminant diagram of Hf-Rb/30-Ta×3 of magmatic rock

图7 岩浆岩(Y+Nb)-Rb图解Fig.7 Discriminant diagram of (Y+Nb)-Rb of magmatic rock

3.3 稀土元素

该组岩石的稀土元素总量高，变化范围比较大(∑REE=132.58×10-6～931.84×10-6)，轻稀土含量较高(∑LREE=120.75～915.65×10-6)，轻重稀土分馏明显(La/Yb)N=13.20～34.67，显示轻稀土富集型右倾稀土配分曲线特征，多数样品具有中等负铕异常(δEu=0.32～0.96)，少部分样品具有弱的负铕异常(图8)。

图8 岩浆岩岩石稀土元素配分图Fig.8 REE pattern of magmatic rock

4 储层特征

4.1 储集空间类型

结晶基岩储层具有双重孔隙介质特点，储集空间分为孔隙型和裂缝型，不同的岩性储集空间类型不同。乍得Bongor盆地结晶基底在漫长的地质时期，经历了重结晶、风化剥蚀和构造破碎等改造，储集空间较为发育。通过岩心观察和铸体薄片鉴定发现，潜山储层储集空间主要为孔隙型和裂缝型两大类。孔隙类型主要包括破碎粒间孔、溶蚀孔隙和晶间孔(图9a、b、c)，破碎粒间孔是在构造应力作用下岩石发生破碎，碎裂颗粒或矿物间形成的孔隙，在构造活动相对强烈的潜山顶部较为常见，溶蚀孔常见斜长石溶孔和角闪石溶孔，晶间孔常见于不同矿物间和同种矿物间的细小孔隙。裂缝主要包括构造裂缝和溶解缝(图9e、f、g)，构造裂缝为岩石或矿物受构造应力作用后产生的线状储集空间；溶蚀裂缝是在构造运动后沿构造裂缝溶蚀使裂缝壁形状不规则扩大并改变原始容貌的裂缝，另外早期被方解石、原岩细碎屑充填的裂缝，后期受到不同程度的溶蚀形成溶解缝[10-12]。

4.2 物性特征

为了保证物性分析所需样品的规格要求，裂缝发育处岩心易破碎，具有好的孔、渗性能或微裂缝较发育处往往不能成功钻取岩样，岩心实测孔隙度、渗透率常常会低于岩石的实际孔隙度与渗透率，但物性参数在一定程度上仍能反映出以基质岩块为主的储集空间特点。通过对实测的岩浆岩岩心物性分析，岩浆岩储层的孔隙度一般为1%～7%，平均为3.5%，渗透率一般为0.1～10 mD，平均为2.7 mD。总体看，以石英、长石等浅色矿物为主的酸性岩类物性较好，黑云母、角闪石等暗色矿物含量高的中性岩物性较差，部分暗色矿物含量高的岩石由于角闪石等发生溶蚀也会具有较好的物性。

图9 潜山储层主要储集空间类型Fig.9 The types of main volume of buried-hill reservoira.破碎粒间孔及溶孔，二长岩，B2井，992.27 m(单偏光)；b.溶蚀孔，二长花岗岩， B2井，993.70 m(单偏光)；c.方解石晶间孔，花岗岩，C3井，1755.87 m(单偏光)；d.构造微裂缝，二长花岗岩，A1井，550.82 m(单偏光)；e.构造-溶解缝，二长岩，A1井，1107.34 m(单偏光)；f.构造-溶解缝，二长岩，C1井，990.97 m(单偏光)

岩心分析的物性主要反映某一深度基质的孔渗特征，而试油层段的试井解释的渗透率能较全面地反映测试段的渗透性[13]，通过对多口井的试油层段进行试井解释发现，潜山储层具有典型的双重孔隙介质特点，首先是裂缝系统中的流体流向井筒阶段(图10中①)；其后是基质系统向裂缝系统的窜流阶段，表现为压力导数曲线下凹，即压力导数曲线先下降，然后又上升(图10中②)；最后达到整个系统的径向流阶段(图10中③)。大部分井的试井解释渗透率为391～6550 mD，说明潜山储层由于裂缝的沟通具有较好的渗透性。

4.3 储层发育的影响因素

潜山储层在地质历史演化过程中，经历了多期构造运动，后期的溶蚀、充填等作用，最终形成了目前的潜山储层特征。影响储层发育的因素主要有构造作用、岩性及风化溶蚀作用。

(1)构造作用。

构造运动对裂缝储集层的形成、演化起着重要作用。不管区域性构造运动方式是升降为主还是侧向挤压为主，都会控制和影响裂缝、破碎粒间孔的发育。根据中西非裂谷系构造背景研究，Bongor盆地的基岩主要经历了泛非固结的南北向挤压、裂谷一期的东西向拉张、裂谷二期的左行剪切、桑顿阶南北向挤压和裂谷三期北东向拉张共5期主要的构造作用[14-15](图11)，形成了多期次、多方向和多组系的裂缝系统，这些裂缝相互切割，整体上组成了裂缝网络系统，为油气运移聚集提供了良好的条件。

图10 A3井试井解释双对数压力曲线Fig.10 Double logarithmic pressure curve for well testing interpretation of well A3

图11 区域古应力场演化示意图Fig.11 Schematic diagram of the evolution of regional paleo stress field

(2)岩性。

不同的岩石具有不同的矿物成分和组构特征。石英、长石等浅色脆性矿物含量较高，在构造应力作用下更容易破碎产生裂缝，而黑云母和角闪石等暗色矿物韧性强，在构造应力作用下以柔性变形为主，不易产生裂缝，另外暗色矿物由于易蚀变成绿泥石等矿物，容易充填孔隙空间。即使成分相同的岩石，由于生成条件不同，结构和构造也不同，使得岩石的力学性质有较大变化，对储集性能的影响也会产生差异性。通常具有矿物颗粒大小相近的等粒结构、矿物自形程度较高的自形晶结构的岩石通常有较高脆性，块状构造比片麻状构造、条带状构造更为均匀，抗压抗拉能力更强，受应力影响破碎程度高。因此，浅色矿物含量高、块状构造的酸性岩、混合花岗岩一般具有较好的储集条件。

(3)溶蚀和充填作用。

溶蚀、充填作用是影响储集空间后期变化的重要因素[16]。溶蚀作用主要对储集空间起积极作用，在潜山顶部最为明显。潜山长期暴露地表在遭受风化剥蚀的同时，受大气降水淋滤也会发生广泛的溶蚀，后期沉积层中的流体对潜山顶部储层也有较好的改造作用。早期形成的孔隙和裂缝中流体的离子浓度较高时会发生沉淀和重结晶，减低储层的孔渗性，本区充填物主要有方解石、绿泥石、石英、铁质、原岩细碎屑和泥质等(图12)。

图12 裂缝充填物照片Fig.12 Photos of infill in fracturea.石英充填裂缝边部，C-1井，1652.3 m(正交偏光)；b.绿泥石充填，E-1井，800.29 m(单偏光)

5 结论

(1)乍得Bongor盆地岩浆岩主要发育中性的闪长岩、二长岩、正长岩以及酸性的花岗岩，岩体以偏碱性为特征。

(2)岩浆岩地化特征均表现出稀土元素含量较高，轻稀土富集型，右倾稀土配分特征；富集Rb、Th、U等大离子亲石元素；亏损Nb、Ta等高场强元素和Sr，出现明显的Nb-Ta谷；均表现出火山弧花岗岩的地化特征。

(3)潜山储集空间类型主要为构造裂缝、溶解缝、破碎粒间孔和溶蚀孔隙，浅色矿物为主的酸性岩储集物性较好，部分暗色矿物含量高的中性岩储集物性较差。

[1] 路玉林,刘嘉麒,窦立荣,等.非洲乍得盆地玄武岩K-Ar和39Ar-40Ar年代学及其动力学背景[J].地质学报,2009,83(8):1125-1132.

[2] 路玉林,刘嘉麒,窦立荣,等.非洲乍得盆地火山岩地球化学特征及成因.岩石学报[J].2009,25(1):109-123.

[3] 宋红日,窦立荣,肖坤叶,等.Bongor盆地油气成藏地质条件及分布规律初探[J].石油与天然气地质,2009,30(6):762-767.

[4] 窦立荣,魏小东,王景春,等.乍得Bongor盆地花岗质基岩潜山储层特征[J].石油学报,2015,36(8):897-904.

[5] SHAND S J. Eruptive Rocks[M]. London: Murby, 1927:1-230.

[6] PECCERILLO A, TAYLOR S R. Geochemistry of Eocene calc-alkaline volcanic rocks from the Kastamonu area, northern Turkey[J]. Contributions to Mineralogy and Petro logy,1976,58(1):63-81.

[7] SUN S S, MCDONOUGH W F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implication for the mantle composition and process[M]//SAUNDER A D, NORRY M J. Magmatism in the Ocean Basins. London: Geological Society of London Special Publication, 1989(42):313-345.

[8] PEARCE J A, HALTIS H B W, TINDELE A G. Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granitic rocks[J]. Journal of Petrology, 1984(25): 956-983.

[9] HARRIS N B W, PEARCE J A, TINDLE A G. Geochemical characteristics of collision-zone magmatism[M]//COWARD M P, REIS A C. Collision Tectonics. London: Geological Society of London Special Publication, 1986(19):67-81.

[10] 宋柏荣,胡英杰,边少之,等.辽河凹陷兴隆台潜山结晶基岩油气储层特征[J].石油学报,2011,32(1):77-82.

[11] 钱宝娟.兴隆台古潜山储层特征及成藏条件研究[J].特种油气藏,2007,14(5):35-37.

[12] 陈建波,潘玲黎,童凯军,等.辽西低凸起太古字变质岩潜山储层控制因素研究[J].石油地质与工程,2016,30(4):30-35.

[13] 李友全.试井技术在潜山油藏评价中的应用[J].油气地质与采收率,2004,11(4):75-77.

[14] GENIK G J. Petroleum Geology of Cretaceous-Tertiary Rift Basins in Niger, Chad and Central African Republic[J]. AAPG Bulletin, 1993,77(8):1405-1434.

[15] GENIK G J. Regional framework, structural and petroleum aspects of rifts basins in Niger, Chad and the Central African Republic[J]. Tectonophysics, 1992,213(1):169-185.

[16] 王昕,周心怀,徐国胜,等.渤海海域蓬莱9-1花岗岩潜山大型油气田储层发育特征及主控因素[J].石油学报,2015,36(2):262-270.

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

中石油集团公司科技攻关项目“乍得Bongor盆地花岗岩潜山成藏条件分析与有利目标评价”(2013D-902)资助。

田志彬(1983—)，男，硕士，工程师，主要从事石油勘探方面的工作。邮箱：tzbin.gwdc@cnpc.com.cn.

P588.3

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