李智，岳欣欣，楊云飛，李雙建，張志業(yè)，羅家群

（1.中國(guó)石化深部地質(zhì)與資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102206；2.中石化河南油田分公司，河南 南陽(yáng) 473400）

基巖油藏指賦存在沉積盆地邊界大斷裂或基底不整合面之下、盆地形成之前古老變質(zhì)巖或巖漿巖裂縫、溶蝕孔洞內(nèi)的油氣藏（Landes et al.，1960；陳文玲等，2012）。隨著勘探進(jìn)程日趨深入，在中國(guó)的酒泉、柴達(dá)木、松遼等多個(gè)盆地均取得基巖油氣勘探突破，展示了巨大勘探潛力（謝恭儉，1981；潘建國(guó)等，2007；吳彥雄等，2014；姜亭等，2022）。隨著東部老區(qū)勘探程度的提高，基巖油藏日益受到勘探家重視，成為資源接替和增儲(chǔ)穩(wěn)產(chǎn)的重要領(lǐng)域。

泌陽(yáng)凹陷位于華北地塊和揚(yáng)子地塊碰撞縫合形成的秦嶺-桐柏-大別褶皺造山帶之上，是一個(gè)受南部唐河-栗園-泌陽(yáng)斷裂控制的、以古近系沉積為主的中新生代箕狀扇形富油氣斷陷。根據(jù)剖面形態(tài)，可自北向南將凹陷劃分為北部斜坡帶、中部深凹帶、南部陡坡帶（圖1）。凹陷面積為1 000 km2，油氣資源量為4.13×108t，已探明地質(zhì)儲(chǔ)量為28 152×104t，資源探明率達(dá)68%，目前已進(jìn)入高成熟勘探階段（李智等，2020a）。在泌陽(yáng)凹陷，把中上元古界及上下古生界褶皺變質(zhì)，以及巖漿巖侵入的結(jié)晶基底稱為基巖，其內(nèi)部?jī)?chǔ)集的油氣稱為基巖油藏。

圖1 泌陽(yáng)凹陷構(gòu)造綱要、油氣田分布及研究區(qū)位置圖Fig.1 Structural outline,distribution of oil and gas fields and location of study area in Biyang depression

栗園地區(qū)位于泌陽(yáng)凹陷南部陡坡帶唐河-栗園斷裂與栗園-下二門斷裂交匯處，緊鄰深凹區(qū)，北與安棚鼻狀構(gòu)造毗鄰（圖1）。在野外地質(zhì)踏勘中，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)的大理巖基巖露頭中分布有劉碾油苗、小南莊油苗、南莊氣苗及栗園瀝青等地面油氣顯示。泌301 井在基巖內(nèi)中元古界大河群蔡家凹組（Pt2c）鉆遇灰白色熒光大理巖，抽汲日產(chǎn)油量為2.93 t，酸壓抽汲日產(chǎn)油量為4.83 t，獲得基巖油氣藏勘探新突破。筆者以露頭、地震、鉆井、測(cè)錄井、巖心和地化資料為基礎(chǔ)，分析泌陽(yáng)凹陷栗園地區(qū)及周緣基巖地層展布，蔡家凹組大理巖儲(chǔ)層縫洞發(fā)育特征及孔滲物性特征。根據(jù)油源對(duì)比，建立栗園地區(qū)核桃園組富油洼陷供烴，上覆孤山頭組片巖和斷層泥封蓋，邊界斷裂-近岸水下扇砂體復(fù)合輸導(dǎo)的基巖油藏油氣成藏模式，對(duì)同類型斷陷盆地基巖油藏勘探具一定借鑒作用。

1 泌陽(yáng)凹陷基底特征

根據(jù)重磁、地震深反射資料，結(jié)合區(qū)域露頭和基巖鉆井資料，認(rèn)為泌陽(yáng)凹陷發(fā)育鎮(zhèn)平-唐河-松扒斷裂、字母溝-二郎山-大河斷裂等北西-南東向展布的基底主干斷裂，活動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，切割深度大，將凹陷基底分割為北西-南東走向呈帶狀展布的基巖構(gòu)造巖相帶（李智等，2020b）。晚白堊世以來(lái)，凹陷南緣受近南北向伸展應(yīng)力場(chǎng)作用，沿唐河-栗園斷裂表現(xiàn)為東西向巖脈展布；凹陷東緣受近東西向伸展應(yīng)力場(chǎng)作用，沿栗園-泌陽(yáng)斷裂表現(xiàn)為北北東-南南西向巖脈展布（李宗耀等，2017；李承東等，2018；李運(yùn)冬等，2018）。

泌陽(yáng)凹陷南緣栗園地區(qū)出露基巖為中元古界大河群彭家寨組（Pt2p）、蔡家凹組（Pt2c）、孤山頭組（Pt2g），上元古界信陽(yáng)群龜山組（Pt3g）和南灣組（Pt3n），局部見花崗斑巖、花崗巖、角閃輝綠巖出露（圖2）。

圖2 栗園地區(qū)基巖平面展布及蔡家凹組頂面構(gòu)造圖Fig.2 Plane distribution of bedrock in Liyuan area and structural map of top surface of Caijia’ao formation

（1）彭家寨組（Pt2p）：巖性為黑云斜長(zhǎng)混合片麻巖、蝕變含石墨黑云斜長(zhǎng)片麻巖、黑云二長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃片麻巖夾石榴矽線石巖及大理石薄層。

（2）蔡家凹組（Pt2c）：巖性下段為蛇紋石化白云石大理石夾斜長(zhǎng)角閃巖，中段為條帶狀含石墨白云巖大理石、白云巖大理石，上段為條帶狀含石墨大理石巖夾斜長(zhǎng)角閃片巖。

（3）孤山頭組（Pt2g）：巖性下段北部為混合巖化斜長(zhǎng)角片麻巖、綠簾斜長(zhǎng)角閃巖、透輝斜長(zhǎng)角閃巖夾絹云石英片巖及條帶狀大理石；南部為混合巖化斜長(zhǎng)角片巖夾鈣質(zhì)絹云石英片巖、鈣質(zhì)綠泥片巖、二云石英片巖、黑云石英片巖、黑云片巖。中段為混合巖化斜長(zhǎng)片麻巖、混合巖化白云變粒巖夾斜長(zhǎng)角閃片巖及絹云長(zhǎng)石片巖。上段為混合巖化斜長(zhǎng)角閃片麻巖及綠簾斜長(zhǎng)角閃巖夾混合巖化斜長(zhǎng)片麻巖。

（4）花崗巖：巖性為斑狀花崗巖，Rb-Sr 全巖等時(shí)線年齡為82 Ma，為燕山期侵入。

栗園地區(qū)基巖儲(chǔ)集空間主要為蔡家凹組（Pt2c）大理巖內(nèi)縫洞。根據(jù)鉆井層位標(biāo)定在三維地震資料解釋蔡家凹組頂面構(gòu)造，認(rèn)為栗園地區(qū)蔡家凹組基巖頂面為鼻狀構(gòu)造形態(tài)，構(gòu)造長(zhǎng)約為10 km，寬約為5 km，面積約為50 km2，軸向近南北向，向凹陷中傾沒(méi)。構(gòu)造隆起幅度上大下小，淺層接近1 000 m，在深層約為260 m；鼻狀構(gòu)造兩翼傾角差異明顯，東部較陡達(dá)45°，西部較緩為40°，核部?jī)A角55°～63°（圖2）。

2 基巖油藏基本特征

2.1 油源條件

基巖本身不具有生烴能力，其儲(chǔ)集的油氣來(lái)源于毗鄰生烴洼陷的富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖中（黃第藩等，2005）。栗園地區(qū)緊鄰安棚-安店深凹區(qū)，沉積了巨厚的深湖-半深湖相古近系核桃園組，為紋層發(fā)育的褐色、褐灰色及黑色頁(yè)巖，最厚達(dá)3 000 m，分布面積達(dá)640 km2；烴源巖母質(zhì)類型好，有機(jī)質(zhì)豐度高，生烴條件優(yōu)越，為基巖油氣藏的形成提供了堅(jiān)實(shí)物質(zhì)基礎(chǔ)。

通過(guò)對(duì)泌301 井基巖原油的油源對(duì)比分析，認(rèn)為原油顯示了高成熟特征，其甾烷分布呈高熟型，具有“低伽馬蠟烷含量、高三環(huán)萜烷及相對(duì)高的Ts/（Ts+Tm）值”的特征，與核桃園組核三段Ⅳ砂組原油特征一致，進(jìn)一步證明了基巖油氣來(lái)源于核桃園組核三段（圖3）。

圖3 泌301 基巖與趙43 井、泌255 井H3Ⅳ砂組原油的甾萜烷分布特征圖Fig.3 Distribution characteristics of steranes in B301 bedrock and H3Ⅳ sand formation crude oil of Z43 and B255 wells

2.2 儲(chǔ)層特征

2.2.1 基巖儲(chǔ)層裂縫特征

栗園地區(qū)基巖油藏主要儲(chǔ)集空間為基巖縫洞，是前白堊紀(jì)碰撞造山期擠壓構(gòu)造裂縫、晚白堊世基巖風(fēng)化縫洞和新生代以來(lái)伸展構(gòu)造裂縫的綜合體；以構(gòu)造裂縫為主，還包括非構(gòu)造片理縫以及微裂縫、溶蝕洞和晶間隙等。

受北西西向和北東向基底斷裂影響，基巖裂縫以340°～350°和55°兩組裂縫最為發(fā)育。裂縫性質(zhì)以剪切縫為主，約占90%；張性縫較少，約占10%；傾角大多在70°以上（圖4）；構(gòu)造裂縫發(fā)育強(qiáng)度與地層時(shí)代、基巖堅(jiān)硬程度、發(fā)育構(gòu)造部位等均有關(guān)。地層或巖層時(shí)代越老，裂縫越發(fā)育。同時(shí)期地層或巖層中，塊狀巖石比片狀、片麻狀巖石裂隙發(fā)育；塊狀巖石中較軟巖石比較硬巖石裂縫密度高，但延伸短、產(chǎn)狀不穩(wěn)定。基巖巖性不同，裂縫發(fā)育程度有所差異，據(jù)鉆井巖心觀察，大理巖裂縫密度大于27 條/m，花崗巖裂縫密度為25 條/m，細(xì)碧巖裂縫密度為15 條/m，片巖僅為2 條/m。同時(shí)期同巖性地層，裂縫在斷裂附近、褶皺軸部及傾沒(méi)端相對(duì)更為發(fā)育（朱偉鴻，2016）。

圖4 泌陽(yáng)凹陷基巖巖心裂縫特征圖Fig.4 Fracture characteristics of bedrock core in Biyang depression

構(gòu)造縫通常直立、平行或低角度斜交巖心軸，普遍充填、半充填礦物質(zhì)，張開縫少見；片理縫通常陡傾，很少充填。早期構(gòu)造縫多為方解石、石英、黃鐵礦、綠泥石等全充填；晚期構(gòu)造縫充填程度低，多為方解石半充填或無(wú)充填物（圖4）。

由此可見，栗園地區(qū)蔡家凹組發(fā)育時(shí)代早，經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，位于唐河-栗園斷裂和栗園-泌陽(yáng)斷裂交匯處，且位于基巖鼻狀構(gòu)造軸部；巖性以大理巖為主，易發(fā)生破裂；多種因素決定其應(yīng)為泌陽(yáng)凹陷基巖油藏主要儲(chǔ)集層。現(xiàn)階段鉆遇基巖的探井油氣顯示和油氣分布也多集中于蔡家凹組（圖5）。

圖5 泌陽(yáng)凹陷栗園區(qū)塊基巖油藏儲(chǔ)層柱狀圖Fig.5 Histogram of bedrock reservoir in Liyuan block,Biyang depression

2.2.2 基巖儲(chǔ)層物性特征

根據(jù)栗園地區(qū)及周緣部分基巖巖心物性數(shù)據(jù)分析可知，大理巖孔隙度最高，大多為0.38%～9.34%，平均為5.14%；其次是花崗巖孔隙度為0.35%～6.41%，平均為2.5%；輝綠巖孔隙度為0.25%～1.45%，平均為0.65%；片巖孔隙度最小，大多為0.30%～0.93%，平均為0.52%。各類巖層滲透率大多小于1 mD，僅個(gè)別樣品最大值達(dá)2.14 mD。但由于取心樣品裂縫不發(fā)育，實(shí)際地下基巖孔滲物性應(yīng)優(yōu)于上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

基巖內(nèi)的構(gòu)造縫和溶蝕孔洞對(duì)滲透率影響也有不同。發(fā)育構(gòu)造微裂縫的巖心樣品，滲透率較高；而溶蝕孔洞發(fā)育的巖心樣品，孔隙度雖較高，滲透率反而較低。

2.3 保存條件

基巖油氣藏能否形成，封閉條件的好壞是關(guān)鍵問(wèn)題之一，而決定封閉條件的關(guān)鍵因素是東南部邊界斷裂的活動(dòng)特征、基巖水動(dòng)力條件及基巖上覆有無(wú)一定厚度的泥巖或上覆的砂礫巖層有無(wú)封蓋能力。

2.3.1 基巖內(nèi)幕蓋層

根據(jù)鉆井揭示基巖巖性，蔡家凹組中下部為大理巖，上部及上覆孤山頭組巖性主要為片巖。根據(jù)巖心物性資料，片巖在各類基巖巖性中構(gòu)造裂縫最不發(fā)育，僅為2 條/m，且孔隙度也最小，僅為0.30%～0.93%，平均為0.52%，具備為其下大理巖儲(chǔ)層封蓋的能力。

2.3.2 基巖上覆沉積蓋層封閉能力

栗園地區(qū)沉積地層為新生界砂、礫巖與泥巖互層。其中，泥質(zhì)巖類+泥質(zhì)白云巖類累計(jì)厚度一般大于500 m，占總巖類30%～40%，單層泥巖厚度一般為3～6 m，該地區(qū)除核桃園組內(nèi)有自生自儲(chǔ)式油藏外，新近系未見油氣顯示，說(shuō)明蓋層封閉性良好。

2.3.3 斷層封閉

廖莊組沉積期后，泌陽(yáng)凹陷由斷陷向坳陷轉(zhuǎn)化，斷裂活動(dòng)減弱。栗園地區(qū)邊界斷裂由張扭性質(zhì)反轉(zhuǎn)為壓扭性質(zhì)，斷層封閉，對(duì)油氣起遮擋作用。這從東南緣油苗終止于廖莊組砂巖得到佐證。

2.3.4 水文地質(zhì)條件

基巖內(nèi)水動(dòng)力可分為活躍區(qū)、過(guò)渡區(qū)和穩(wěn)定區(qū)3個(gè)區(qū)。栗園地區(qū)為古地貌低洼帶，基巖埋藏深度較大，在2 000 m 以下，是水動(dòng)力環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定區(qū)，有利于油氣聚集和保存（程學(xué)峰，2006）。

2.4 圈閉特征

根據(jù)地震解釋及鉆井資料，認(rèn)為泌陽(yáng)凹陷南部陡坡帶基巖斷塊存在4 種基本樣式：①簡(jiǎn)單斷裂、風(fēng)化殼不發(fā)育式，分布于楊橋以東和東緣斷裂帶，斷層單一，破碎帶不發(fā)育。②轉(zhuǎn)換帶破碎斷塊式，分布于平氏一帶，在2 條斷層之間，斷裂破碎嚴(yán)重。③多級(jí)斷裂之間破碎斷塊式，分布于平氏東西兩側(cè)。④基巖內(nèi)復(fù)雜斷層切割斷塊式，分布在栗園一帶，頂部斷塊破碎較輕，只發(fā)育風(fēng)化殼，下部靠近新生代地層的斷塊破碎嚴(yán)重，而遠(yuǎn)離新生代地層的斷塊破碎較輕，有可能形成山內(nèi)斷塊圈閉（圖6）。

圖6 基巖潛山樣式圖Fig.6 bedrock buried hill style

栗園地區(qū)基巖圈閉為第四種模式，即蔡家凹組以糜棱巖化大理巖為主，小段夾片麻巖和片巖，構(gòu)造縫和溶蝕孔洞比較發(fā)育，可作為油氣儲(chǔ)層；內(nèi)部片巖夾層則是局部蓋層；其上的孤山頭組以淺灰色片巖、斜長(zhǎng)角閃片麻巖和斜長(zhǎng)角閃巖為主，裂縫和孔隙不發(fā)育，可作為區(qū)域蓋層；邊界斷裂在廖莊組沉積后呈壓扭封閉狀態(tài)，與上覆泥巖和斷層泥共同構(gòu)成了栗園地區(qū)基巖屋脊式斷塊圈閉條件。

3 基巖油藏油氣成藏模式

栗園地區(qū)基巖油藏屬于以塊狀大理巖為儲(chǔ)集空間的斷層-巖性油藏，多種油氣成藏作用共同控制了基巖油藏的成藏過(guò)程和富集規(guī)律。華北板塊和揚(yáng)子板塊的多期碰撞拼合及晚白堊世以來(lái)泌陽(yáng)凹陷成盆期的多個(gè)伸展-聚斂構(gòu)造旋回，使泌陽(yáng)凹陷基底受多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，構(gòu)造裂縫發(fā)育，形成非均質(zhì)性較強(qiáng)但具有較好儲(chǔ)集能力的大理石基巖儲(chǔ)層。栗園地區(qū)毗鄰的安棚-安店深凹區(qū)，沉積了巨厚的核桃園組泥頁(yè)巖層，埋藏深，是泌陽(yáng)凹陷的生烴中心。核三上段烴源巖在核二段沉積期開始時(shí)即進(jìn)入生油門限，廖莊組沉積期進(jìn)入生油高峰階段。核三段沉積期沿栗園地區(qū)邊界斷裂向凹陷方向發(fā)育的一系列小型近岸水下扇砂體，與該時(shí)期呈張扭性質(zhì)的犁式邊界斷裂配置形成的斷層-砂體復(fù)合輸導(dǎo)體系，沿單斜構(gòu)造背景將油氣由深凹區(qū)運(yùn)移至蔡家凹組大理巖基巖中。廖莊組末期，受區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，泌陽(yáng)凹陷由斷陷向坳陷轉(zhuǎn)化，邊界斷裂由開啟型張性斷裂變?yōu)榫叻忾]性的壓性斷裂。大理巖上覆的片巖、壓性邊界斷裂內(nèi)的斷層泥、斷裂上盤的泥巖和白云巖及穩(wěn)定的基巖內(nèi)幕水動(dòng)力條件，共同構(gòu)成了基巖的封蓋條件（圖7）。

圖7 泌陽(yáng)凹陷栗園地區(qū)基巖油藏成藏模式圖Fig.7 Reservoir forming model of bedrock reservoir in Liyuan area,Biyang depression

4 結(jié)論

（1）泌陽(yáng)凹陷發(fā)育北西向基底斷裂將凹陷基底切割為北西-南東走向的基巖構(gòu)造巖相帶。栗園地區(qū)基巖地層自下而上為中元古界大河群彭家寨組、蔡家凹組、孤山頭組，上元古界信陽(yáng)群龜山組、南灣組。

（2）栗園地區(qū)蔡家凹組大理巖基巖位于基底構(gòu)造軸部，受邊界大斷裂影響，發(fā)育高角度剪切構(gòu)造縫和溶蝕孔洞，孔滲性能好，是凹陷主要基巖儲(chǔ)層。

（3）深凹區(qū)核桃園組油氣在單斜背景下沿邊界斷裂-近岸水下扇砂體復(fù)合輸導(dǎo)跨斷層至蔡家凹組大理巖，在穩(wěn)定基巖水動(dòng)力條件及上覆片巖、斷層泥、上盤泥巖和白云巖共同作用下封蓋，是栗園地區(qū)基巖油藏成藏主要模式。