陳沛，于小健，陳現(xiàn)軍，郭書生，譚兵，瞿雪姣

1.中海石油(中國)有限公司 海南分公司，海口 570311；2.中國地質(zhì)調(diào)查局 地球物理調(diào)查中心，河北 廊坊 065000；3.中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司 湛江分公司，廣東 湛江 524057；4.重慶科技學院 石油與天然氣工程學院，重慶 401331

0 引言

瓊東南盆地位于南海北部西端的海南島東南海域，面積約4.5×104km2，是中國南海北部深水區(qū)油氣勘探的重要領(lǐng)域之一[1--4]。其中松南低凸起位于瓊東南盆地中央坳陷中部，呈近東西走向，形態(tài)不規(guī)則，面積約3 000 km2[5](圖1)。瓊東南盆地基底為華南加里東褶皺帶向海延伸部分[6]，巖性以燕山期花崗巖為主，也有古生代沉積巖和變質(zhì)巖[7]。中生代末，區(qū)域性隆升導致盆地基底早期變質(zhì)巖遭受風化剝蝕，頂部出露花崗巖形成潛山[8]，潛山埋藏后新構(gòu)造運動不活躍[9]。松南低凸起作為凹陷與隆起之間過渡區(qū)，具有多凹供烴、油氣源充足和古潛山圈閉成群發(fā)育的特點，是發(fā)育大中型氣田的有利區(qū)帶之一[10--12]。YL8區(qū)位于松南低凸起東部高部位(圖1)，包括Y8、Y1等潛山圈閉群，資源量評估表明這些圈閉群均具備超千億m3的天然氣潛力[12]。2018年8月，Y811井在該區(qū)首次發(fā)現(xiàn)基底潛山天然氣氣藏，測井解釋氣層35.4 m，證實了YL8區(qū)潛山天然氣成藏組合；2019年8月，Y831井鉆遇優(yōu)質(zhì)氣層厚度達109.5 m，測試日產(chǎn)氣近130萬m3/d，實現(xiàn)了南海西部海域基底潛山天然氣勘探的重大突破，揭示YL8區(qū)基底潛山的巨大勘探潛力。

圖1 YL8區(qū)位置及基底潛山鉆井井位分布圖Fig.1 Location of YL8 area and drilling well location distribution map of basement buried hill

YL8區(qū)目前鉆遇基底的鉆井包括Y111、Y131、Y711、Y812、Y831、Y832、Y811共計7口?？碧綄嵺`表明，現(xiàn)場錄井巖性識別已經(jīng)成為制約YL8區(qū)基底潛山天然氣勘探進一步突破的關(guān)鍵技術(shù)之一。主要問題包括：①基底潛山巖性復雜，錄井巖性定名過于籠統(tǒng)，幾乎都以“花崗巖”命名[11,13]，制約了潛山界面分層和儲層識別；②現(xiàn)有《勘探監(jiān)督手冊》[14]巖性分類方案不能滿足YL8區(qū)基底潛山豐富的巖石類型命名需求；③現(xiàn)場錄井巖性識別困難、準確性低，一是由于現(xiàn)場手段和方法有限，二是由于取芯稀少，巖屑顆粒細小難以鑒別。因此，亟需針對YL8區(qū)基底潛山建立一套統(tǒng)一合理的、現(xiàn)場操作性強的巖性分類方案，并查明典型、高頻巖石類型及其錄井識別特征，建立現(xiàn)場錄井巖性識別工作流程，從而實現(xiàn)該區(qū)基底潛山巖性的現(xiàn)場錄井快速、準確識別，為潛山界面識別、儲層識別等隨鉆決策提供可靠依據(jù)。

1 基底潛山主要巖石類型

1.1 基底潛山巖性分類方案

巖性識別與分類主要依據(jù)國際地科聯(lián)(IUGS)火成巖分類方案[15]、《火成巖鑒定手冊》[16]和《變質(zhì)巖鑒定手冊》[17]，結(jié)合渤海海域基底潛山巖性分類標準[18--19]，并考慮了《勘探監(jiān)督手冊》[14]中關(guān)于巖性的分類方案。綜合7口鉆井87塊壁芯、509份巖屑、1.2 m巖芯和182張薄片的觀察描述、顯微鑒定結(jié)果，并結(jié)合X衍射和元素錄井資料，對YL8區(qū)基底潛山巖性進行分類命名。根據(jù)巖石成因、巖石結(jié)晶程度和主要礦物的含量，結(jié)合破裂和變形特征，參考巖石產(chǎn)出部位，針對YL8區(qū)基底潛山建立了2大類4小類14種巖石類型的分類方案(圖2)：

(1)根據(jù)巖石成因，將YL8區(qū)基底潛山巖石分為巖漿冷凝固結(jié)形成的火成巖和原巖遭受變質(zhì)作用(本區(qū)均為動力變質(zhì)作用)形成的變質(zhì)巖2大類。

(2)火成巖則根據(jù)結(jié)晶程度和石英含量分為酸性侵入巖、中性侵入巖和脈巖3類。

①侵入巖結(jié)晶程度好，根據(jù)石英、堿性長石和斜長石3種礦物的相對含量，按照QAPF圖解將酸性侵入巖分為堿長花崗巖、正長花崗巖和二長花崗巖3類，將中性侵入巖分為正長巖(含石英正長巖)、二長巖(含石英二長巖)2類。

②脈巖晶程度較差，根據(jù)結(jié)構(gòu)和成分分為花崗斑巖、花崗質(zhì)巖脈、石英脈和硅質(zhì)巖脈4類。

③對于具風化特征的火成巖，其形成于基底潛山頂部火成巖的風化改造。YL8區(qū)這類巖石在壁芯、巖屑上與正?；鸪蓭r基本一致，但在顯微鏡下和X衍射上具有明顯的風化特征，并且在潛山界面識別、潛山分帶和儲層研究方面具有特殊的意義。因此，該類巖石命名仍為其風化前的名稱，但進行相關(guān)研究時可以單獨列出，在基本名稱之前加上“風化”二字，如風化堿長花崗巖、風化正長花崗巖和風化二長花崗巖，統(tǒng)稱“風化巖”。

(3)由于YL8區(qū)基底潛山目前只鉆遇動力變質(zhì)巖，因此根據(jù)巖石結(jié)構(gòu)將動力變質(zhì)巖分為構(gòu)造角礫巖、碎裂巖和糜棱巖3類：

①構(gòu)造角礫巖不再細分。

②碎裂巖則根據(jù)原巖類型，細分為碎裂花崗巖、碎裂二長花崗巖和碎裂(糜棱巖化)花崗巖3類。其中碎裂花崗巖包括碎裂正長花崗巖、碎裂二長花崗巖和碎裂花崗斑巖等具有碎裂結(jié)構(gòu)，且以石英、長石為主的巖石；碎裂(糜棱巖化)花崗巖反映了巖石在碎裂前遭受較強應(yīng)力改造，因此單獨列出。

③糜棱巖只發(fā)育糜棱巖化花崗巖這一種類型。

(4)本次巖性分類方案基本保持了《勘探監(jiān)督手冊》的巖性分類框架，但又進一步進行了細化，特別是區(qū)分了堿性長石和斜長石兩種長石，以區(qū)分兩者的儲層差異。鏡下研究表明，堿性長石主要表現(xiàn)為脆性，以微裂縫為主，而斜長石脆性破裂不明顯，以溶蝕孔為主。

圖2 YL8區(qū)基底潛山巖性分類方案Fig.2 Lithology classification of basement buried hill in YL8 area

1.2 常見、高頻巖石類型

基于YL8區(qū)基底潛山巖性分類方案，對7口井148套巖芯/壁芯/巖屑/薄片的巖性鑒定結(jié)果進行了統(tǒng)計。統(tǒng)計結(jié)果表明，YL8區(qū)基底潛山酸性侵入巖和動力變質(zhì)巖最為發(fā)育，分別為40.5%和37.2%，而中性侵入巖、脈巖則分別為14.2%和8.1%。

酸性侵入巖包括堿長花崗巖、正長花崗巖和二長花崗巖3類，其中以正長花崗巖和二長花崗巖最為發(fā)育，分別為26.7%和66.7%(圖3a)。中性侵入巖只發(fā)育正長巖(含石英正長巖)和二長巖(含石英二長巖)，分別為23.8%和76.2%，以二長巖為主(圖3b)。脈巖發(fā)育較少，種類較多，包括花崗斑巖、花崗質(zhì)巖脈、硅質(zhì)巖和石英脈等4類，其中以花崗斑巖最為發(fā)育，達50.0%(圖3c)。

動力變質(zhì)巖包括構(gòu)造角礫巖、碎裂巖和糜棱巖3類，以碎裂巖類最為發(fā)育，達83.6%(圖3d)，碎裂巖中又以碎裂花崗巖最為發(fā)育，達54.3%(圖3e)。

具風化特征的火成巖包括風化堿長花崗巖、風化正長花崗巖和風化二長花崗巖，其中風化二長花崗巖占比最高，達75.0%(圖3f)。

a. 酸性侵入巖巖性頻次、百分比統(tǒng)計圖(N=60)；b. 中性侵入巖巖性頻次、百分比統(tǒng)計圖(N=21)；c. 脈巖巖性頻次、百分比統(tǒng)計圖(N=12)；d. 動力變質(zhì)巖巖性頻次、百分比統(tǒng)計圖(N=55)；e. 碎裂巖巖性頻次、百分比統(tǒng)計圖(N=46)；f. 具風化特征的火成巖性頻次、百分比統(tǒng)計圖(N=16)。圖3 YL8區(qū)基底潛山巖性分類統(tǒng)計圖Fig.3 Histograms of lithology classification of basement buried hill in YL8 area

2 基底潛山錄井巖性判別圖

目前YL8區(qū)主要通過巖屑放大鏡觀察和偏光顯微鏡鑒定進行錄井巖性識別，但是由于巖屑顆粒細小等原因，直接觀察和鑒定的難度較大，同時對于錄井工程師的能力和經(jīng)驗要求也很高，且不同工程師之間的定名爭議也較大。因此，基于元素錄井和X衍射錄井數(shù)據(jù)[20--23]，建立巖性判別圖版初步確定巖石類型，一方面可以降低錄井巖性識別的工作難度，另一方面也可以規(guī)范錄井巖性識別結(jié)果。

2.1 (K+Na)-Si圖

YL8區(qū)基底潛山巖性以(碎裂)酸性侵入巖和(碎裂)中性侵入巖為主，兩者的主要區(qū)別在于石英含量，并且根據(jù)堿性長石和斜長石的相對含量可以進一步細分種類。石英含量的差異主要表現(xiàn)為SiO2含量或ω(Si)%含量的差異；而堿性長石陽離子主要為K和Na，斜長石陽離子主要是Na和Ca，因而ω(K)%、ω(Na)%、ω(Ca)%含量的差異可能反映了兩種長石的含量差異。通過ω(Si)%、ω(K)%、ω(Na)%、ω(Ca)%等幾種元素的反復組合和相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，(K+Na)-Si圖對區(qū)分(碎裂)中性侵入巖、(碎裂)酸性侵入巖和具風化特征的火成巖的效果較好(圖4a)。以ω(K+Na)%=6.0%為界，可以較好地將(碎裂)中性侵入巖從基底潛山巖石中分離出來。(碎裂)酸性侵入巖和部分具風化特征的火成巖則集中在ω(K+Na)%=2.8%～6.0%的區(qū)間內(nèi)，并且正長花崗巖的ω(Si)%含量相對集中。部分具風化特征的火成巖的ω(K+Na)%值低于2.8%，因此該圖也可以用于ω(K+Na)%<2.8%具風化特征的火成巖的判別。

a.(K+Na)-Si圖(5口井，N=117)；b. 黏土總量-Si圖(3口井，N=57)；c. 斜長石-Si圖(2口井，N=45)。圖4 YL8區(qū)基底潛山錄井巖性判別圖Fig.4 Discriminant charts of logging lithology identification of basement buried hill in YL8 area

具風化特征的火成巖是基底潛山頂部火成巖經(jīng)風化改造而成，K、Na等易遷移元素隨風化程度的增強而減少，因此風化程度越強則ω(K+Na)%值也越低，風化程度越弱則ω(K+Na)%值越高。據(jù)此推斷ω(K+Na)%<2.8%的具風化特征的火成巖其風化程度較強，而ω(K+Na)%=2.8%～6.0%的具風化特征的火成巖風化程度較弱，成分上與未風化的火成巖較為接近。

2.2 黏土總量-Si圖

YL8區(qū)基底潛山巖性的主要組成礦物為石英、堿性長石和斜長石，其中石英抗風化能力強，兩種長石的抗風化能力弱，并且風化后的中間產(chǎn)物以黏土礦物為主，因此利用黏土礦物含量可以將具風化特征的火成巖與(碎裂)酸性侵入巖區(qū)分開來?；谠劁浘蚗衍射錄井數(shù)據(jù)，建立黏土總量-Si圖(圖4b)。以黏土總量15.0%為界，可以較好地區(qū)分具風化特征的火成巖和(碎裂)酸性侵入巖(包括二長花崗巖和正長花崗巖)，也反映了具風化特征的火成巖整體高黏土含量的特征(圖4b)。

2.3 斜長石-Si圖

YL8區(qū)基底潛山酸性侵入巖以二長花崗巖和正長花崗巖為主，兩者的區(qū)別主要在于堿性長石和斜長石的含量，理論上可以利用斜長石的相對含量對兩者進行區(qū)分?；谠劁浘蚗衍射錄井數(shù)據(jù)，建立斜長石-Si圖(圖4c)。從圖中可以看出，正長花崗巖主要集中分布于40.0%<ω(Si)<48.0%和斜長石<32.0%的區(qū)域內(nèi)，而二長花崗巖則分成兩群，分別是40.0%<ω(Si)、斜長石>32.0%的區(qū)域和40.0%>ω(Si)、斜長石<32.0%的區(qū)域(圖4c)。

3 基底潛山高頻、典型巖石類型錄井識別特征

根據(jù)錄井巖性判別圖可以初步判定巖石類型，但無法解決與巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造相關(guān)的問題，特別是無法識別遭受構(gòu)造改造的動力變質(zhì)巖，同時錄井現(xiàn)場一般采用巖屑混樣進行元素和X衍射測試，對于巖性突變、巖性變化頻繁的井段誤差較大。因此，以巖性判別圖為基礎(chǔ)，結(jié)合巖芯/壁芯、巖屑、薄片等觀察和鑒定結(jié)果，綜合建立YL8區(qū)基底潛山高頻、典型巖石類型的錄井識別特征。

3.1 正長花崗巖

正長花崗巖以高石英含量和高堿性長石含量為特征，含有一定量的斜長石。在錄井巖性判別圖上位于40.0%<ω(Si)<48.0%和斜長石<32.0%的區(qū)域內(nèi)(圖4、表1)。在X衍射礦物含量上表現(xiàn)為石英含量大于或接近于20%，堿性長石明顯多于斜長石。在巖芯/壁芯、巖屑中表現(xiàn)為含有大量具有油脂光澤的石英，肉紅色、灰白色的堿性長石明顯多于灰白色、蝕變后呈淡綠色粉狀的斜長石(圖5a-b)；在顯微鏡下則表現(xiàn)為表面干凈、無雙晶、正低突起、一級灰白(黃白，現(xiàn)場磨片一般較厚)的石英含量高；具有卡氏雙晶、正低突起、微裂縫發(fā)育的堿性長石明顯多于具有聚片雙晶、正低突起、蝕變較強的斜長石(圖5c)。

3.2 二長花崗巖

二長花崗巖以高石英含量，堿性長石和斜長石含量均較高且大致相等為特征。在錄井巖性判別圖上位于ω(K+Na)=2.8%～6.0%(圖4a、表1)，40.0%<ω(Si)、斜長石>32.0%或40.0%>ω(Si)、斜長石<32.0%的區(qū)域內(nèi)(圖4c、表1)。在X衍射礦物含量上表現(xiàn)為石英含量大于或接近于20%，在巖芯/壁芯、巖屑和鏡下表現(xiàn)為含有大量石英，堿性長石與斜長石大致相當(圖5d--f)。

3.3 正長巖

正長巖以低石英含量和高堿性長石含量為特征，含有一定量的斜長石。在錄井巖性判別圖上位于6.0%<ω(K+Na)<10.0%、42.0%<ω(Si)<55.0%的區(qū)域(圖4a)。在X衍射礦物含量上表現(xiàn)為石英含量明顯<20%，堿性長石明顯多于斜長石。在巖芯/壁芯、巖屑、鏡下表現(xiàn)為石英可見或少見，堿性長石明顯多于具斜長石(圖5g--i)。

a-c. 正長花崗巖，結(jié)晶程度較好，石英含量高，堿性長石>斜長石，斜長石邊緣蝕變后呈淡綠色、邊緣呈粉狀，樣品依次為Y831井，2 885 m壁芯、2 886 m巖屑、2 885 m壁芯薄片；d-f. 二長花崗巖，結(jié)晶程度較好，石英含量高，堿性長石≈斜長石，斜長石邊緣蝕變后呈淡綠色、邊緣呈粉狀，樣品依次為Y831井，2 920 m壁芯、巖屑、壁芯薄片；g-i. 石英正長巖，結(jié)晶程度較好，石英含量較低，堿性長石>斜長石，堿性長石卡上雙晶發(fā)育，蝕變?nèi)?、發(fā)育微裂縫，斜長石溶蝕孔發(fā)育，樣品依次為Y111井，3 744 m壁芯、壁芯薄片。圖5 YL8區(qū)基底潛山正長花崗巖、二長花崗巖和正長巖典型照片F(xiàn)ig.5 Typical photographs of syenogranite, monzogranite and syenite in basement buried hill of YL8 area

3.4 二長巖

二長巖以低石英含量，堿性長石和斜長石含量均較高且大致相等為特征。在錄井巖性判別圖上也位于6.0%<ω(K+Na)<10.0%、42.0%<ω(Si)<55.0%的區(qū)域(圖4a)。在X衍射礦物含量上表現(xiàn)為石英含量明顯<20%，在巖芯/壁芯、巖屑、鏡下表現(xiàn)為石英可見或少見，堿性長石與斜長石大致相當(圖6a--c)。

3.5 脈巖

脈巖類型復雜，并且出現(xiàn)頻次都較低，X衍射礦物含量、元素錄井都無法有效識別，必須基于巖芯/壁芯、薄片的結(jié)晶程度(結(jié)晶程度差)以及產(chǎn)狀(夾于侵入巖之間)進行識別。 若結(jié)晶程度較好，石英、長石可鑒別，并且具斑狀結(jié)構(gòu)，可命名為花崗斑巖(圖6d--e)；無斑則為花崗質(zhì)巖脈；若以石英為主或未結(jié)晶，則分別為石英脈或硅質(zhì)巖脈?，F(xiàn)場錄井過程中，可不對脈巖進行細分，根據(jù)結(jié)晶程度直接命名為“脈巖”。

3.6 碎裂巖

碎裂巖是酸性侵入巖或中性侵入巖經(jīng)動力變質(zhì)作用改造形成的巖石，其結(jié)晶程度、化學組成、X衍射礦物含量和元素錄井等特征與改造之前的原巖相似，主要區(qū)別在于具有碎裂結(jié)構(gòu)或碎斑結(jié)構(gòu)(圖6f-g)，并且在產(chǎn)狀上靠近斷裂帶。因此，對于碎裂巖的識別，首先應(yīng)根據(jù)結(jié)晶程度、礦物組合、X衍射礦物含量和元素錄井等參數(shù)判定其原巖類型，然后結(jié)合其特有的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和產(chǎn)狀進行命名。

3.7 具風化特征的火成巖

基底潛山風化具有垂向分帶性，自下而上包括基巖帶、裂縫帶、砂礫質(zhì)風化帶和黏土風化帶等5個風化程度逐漸加強的帶[24]。野外剖面和蓬萊9--1的勘探實踐表明，坡度越陡花崗巖松散風化物越難以保存，高部位及高陡斜坡帶花崗巖風化殼剝蝕殆盡難以存留[25--26]。YL8區(qū)鉆井較少，主要目標為構(gòu)造高部位，因此尚未鉆遇典型的松散風化物，所鉆遇的具風化特征的火成巖在壁芯、巖屑上與正常火成巖基本一致(圖6h)，只是在鏡下、X衍射和元素錄井上有較為明顯的響應(yīng)。具風化特征的火成巖位于基底頂部，具有較長井段連續(xù)的、>15.0%的高黏土礦物總量，ω(K+Na)多<6.0%，在鏡下具有裂縫分布均勻、寬度不大、且環(huán)繞顆粒分布、單偏光下明顯的風化淋濾縫(圖6i、表1)。

a-c. 二長巖，結(jié)晶程度較好，石英含量低，堿性長石≈斜長石，樣品依次為Y111井，3 840 m壁芯、壁芯薄片、3 842 m巖屑薄片；d-e. 花崗斑巖，斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶為斜長石，基質(zhì)為微晶結(jié)構(gòu)，產(chǎn)狀上夾于正長花崗巖圍巖之間，樣品依次為Y812井，3 343 m壁芯、壁芯薄片；f-g. 碎裂花崗巖，巖石結(jié)晶較好，礦物以石英、長石為主，石英含量高，具碎裂結(jié)構(gòu)，樣品依次為Y811井，3 024 m壁芯、3 022 m壁芯薄片；h-i. 具風化特征的二長花崗巖，風化淋濾裂縫分布均勻，寬度不大，且環(huán)繞顆粒分布，單偏光下特征明顯，樣品依次為Y811井2 968 m壁芯、2 960.5 m壁芯薄片。圖6 YL8區(qū)基底潛山二長巖、脈巖、碎裂巖和具風化特征的火成巖典型照片F(xiàn)ig.6 Typical photographs of monzonites, dike rocks, fractured granites and weathered igneous rocks in basement buried hill of YL8 area

表1 YL8區(qū)基底潛山正長花崗巖、二長花崗巖和風化二長花崗巖X衍射礦物、元素錄井數(shù)據(jù)表

4 基底潛山錄井巖性識別工作流程

以基底潛山典型、高頻巖性錄井識別特征為基礎(chǔ)，根據(jù)現(xiàn)場資料獲取情況，結(jié)合錄井巖性識別現(xiàn)場手段和方法，建立YL8區(qū)基底潛山錄井巖性識別流程：

①根據(jù)(K+Na)--Si圖(圖4a)，初步區(qū)分(碎裂)中性侵入巖、(碎裂)酸性侵入巖和具風化特征的火成巖。②根據(jù)黏土總量-Si圖(圖4b)，以較長井段連續(xù)黏土總量15%為界區(qū)分酸性侵入巖與具風化特征的火成巖。③根據(jù)斜長石-Si圖(圖4c)，區(qū)分正長花崗巖與二長花崗巖，正長花崗巖主要集中于40.0%<ω(Si)<48.0%和斜長石<32.0%的區(qū)域。④基于X衍射礦物含量，根據(jù)石英、堿性長石和斜長石三者含量，利用QAP圖解確定基本巖石類型(原巖類型)。⑤根據(jù)巖芯/壁芯、巖屑和薄片觀察結(jié)果，對比典型圖校驗基本巖石類型(圖5、圖6)，并根據(jù)結(jié)晶程度、結(jié)構(gòu)構(gòu)造分析其是否為脈巖、是否遭受動力變質(zhì)或風化改造，從而最終確定巖石名稱。

5 結(jié)論

(1)根據(jù)巖石成因、巖石結(jié)晶程度和主要礦物的含量，結(jié)合構(gòu)造破裂和變形特征，參考巖石產(chǎn)出部位，YL8區(qū)基底潛山巖性可分為2大類4小類14種。

(2)YL8區(qū)基底潛山火成巖要發(fā)育正長花崗巖、二長花崗巖、二長巖和脈巖；變質(zhì)巖主要發(fā)育碎裂巖類，并以碎裂花崗巖為主。

(3)以元素錄井和X衍射錄井巖性判別圖版為基礎(chǔ)，結(jié)合巖芯/壁芯、巖屑和薄片觀察結(jié)果，可以實現(xiàn)YL8區(qū)基底潛山巖性的錄井快速識別。

(4)建議基于真巖屑元素錄井和X衍射測試結(jié)果對混樣測試結(jié)果進行比對和校正，提高混樣測試結(jié)果的準確性和可靠性。