潜山又称古潜山，是一种古地貌圈闭，最初由Powers发表在《潜山及其在石油地质学中的重要性》一文中。潜山构造是油气可以非常富集的一类特殊基底构造，油气勘探的不断实践也逐渐证明潜山油气藏的巨大勘探潜力。国外，有美国在1928年发现的俄克拉荷马城古潜山油田，委内瑞拉1953年发现的拉巴斯油田，阿尔及利亚在1956年发现的哈西迈萨乌德寒武系潜山油田，利比亚在花岗岩基岩潜山中发现的奥季拉-纳福拉油田^[1]，尤其是目前世界排名前二的委内瑞拉的拉帕滋油田^{[2, 3]}、越南的白虎油田^{[4, 5]}等花岗岩潜山油藏。国内，有1959年在酒西盆地发现的变质岩潜山裂缝性油藏，1975年在冀中坳陷发现的任丘潜山油田，2003年发现的渤海锦州25-1S大型潜山油田^[6]，2012年发现的渤海蓬莱9-1中生代花岗岩潜山油藏^[7]。然而，在南海珠江口盆地目前并未发现潜山油气田。

珠江口盆地(东部)的惠州凹陷已经被证实为最好的富生烃凹陷之一^[8]。自珠江口盆地1973年开展勘探工作以来，惠州凹陷一直是该区勘探工作的主战场^[9]。但随着勘探的不断深入，经过近40年的勘探开发，新近系及古近系珠海组这些埋深浅的地层的大型构造圈闭所剩无几^[10]，针对低幅构造等新的勘探领域也采用了一系列的技术方法^[11-13]，但勘探形式依然严峻^[14]。为了扩宽勘探视野，近几年已将勘探方向转移到深层的古近系勘探、中浅层的岩性圈闭等新领域的复式勘探上^[15]。但仍面临一系列问题，如地震资料的品质有待提高，采集处理解释有进一步优化和提升的空间，深层开发作业成本高、施工难度大、技术要求高，等等^[16]。因此，继续拓展新的勘探领域，不仅能助力惠州凹陷油田群的持续开发，更能利用老油区生产设施齐全且便捷的特点更快地开发动用，增储上产^[17]。

其中的新勘探领域之一就是古潜山的勘探^[18]。而惠州凹陷基底又以花岗岩为主，因此花岗岩古潜山就成为惠州凹陷新的勘探方向之一^[19]。但是迄今为止，惠州凹陷钻遇基底花岗岩的为数不多的几口井，或没有钻遇古潜山，或没有任何油气荧光显示^[20-22]。这就直接导致惠州凹陷花岗岩古潜山的内幕结构与油气圈闭和成藏条件的关系研究不但薄弱且常常停滞不前，甚至引起学界对于惠州凹陷的古潜山是否有成藏潜力和研究价值的怀疑。花岗岩潜山油气藏需要独特区域构造与沉积条件的要求^{[23, 24]}，如上覆四面下倾且区域分布的优质盖层^{[25, 26]}，具有较好的风化条件^{[27, 28]}，基岩岩性与基底断裂发育的耦合较好^{[28, 29]}等。结合渤海花岗岩潜山油田取得突破的经验^[30-33]，本文认为惠州凹陷花岗岩潜山油藏不单存在，还有商业性开发的潜能。对惠州凹陷花岗岩古潜山深入研究不仅具有石油地质意义，还对促进惠州凹陷新生界(古近系)和中生界地质特点和构造演化规律的认识具有重要的科学价值。

针对以上问题，本文的研究思路为：为开拓火成岩油气藏勘探领域，优选惠州凹陷A构造作为靶区，通过钻探A3井对井壁取心、薄片和FMI(微电阻率扫描成像测井)成果进行分析研究，梳理储层段裂缝类型和发育层段，并对花岗岩潜山储层特征进行总结。在此基础上类比新疆北部石炭系火山岩的特点和渤海蓬莱花岗岩潜山的特点，分析A构造花岗岩潜山的储层控制因素及其分布模式。最后，应用RCI(储层表征仪)和MDT(模块式电缆储层动态测试器)测试花岗岩潜山油藏的情况并分析其生、储、盖、圈、运、保条件，总结其石油地质意义。

1.   研究区概况

研究区位于珠江口盆地惠州凹陷南侧，水深118m，主要为惠州A目标构造(图 1)。惠州凹陷A构造是发育在控洼断层下降盘上的一个以逆牵引背斜为背景的复式圈闭，从珠江组到文昌组均有圈闭发育，是具有基底古隆起的披覆继承性构造。A构造周边的钻井结果表明，研究区的油气显示丰富(上珠江组到恩平组、文昌组)，油层自浅至深都有分布，且物性较好。基于此，A构造周围已经开发有多个油田, 可以比较直观地反映出该构造具有好的油源条件、储盖条件，且应该位于油气运移的优势路径之上。A构造的西高点已钻探的A1井已经发现油藏，证明了惠州A含油构造的勘探潜力, 从而推动了A3井钻探东高点古潜山的勘探工作。A构造东高点处的地震资料品质相对较好，基底刻画较为清晰，古潜山的轮廓易于识别且内幕断裂系统较为发育，可以推测岩性与基底断裂发育的耦合较好，风化条件较好，加上区域沉积情况稳定且分布范围较大的优质盖层，因此古潜山油藏成藏的可能性较大。这一推断已经由A3井的钻探予以证实。

图  1  珠江口盆地构造单元划分和A构造位置

Figure  1.  Structural map of Pearl River Mouth Basin and the location of structure A

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在A构造东高点钻探的A3井完钻于前古近系，在珠江组、珠海组和基底花岗岩中均见到油气显示。尤其是发现了90m连续荧光显示的花岗岩潜山储层，成为珠江口盆地第一口花岗岩潜山油藏发现井。A3井在钻探后进行了测井、测压、取样，设计井壁取心位置并实际取得等作业。测井作业获取的数据包括(1)三条岩性曲线：自然伽马(GR)、自然电位(SP)、井径(CAL)；(2)三条电阻率曲线：双侧向(DLL)曲线，即深侧向和浅侧向曲线，及微侧向或微球型聚焦(MLL)曲线；以及(3)一条补偿声波(AC或者DT)曲线的测井数据。

A3井基底花岗岩潜山段的录井结果显示，在3280~3370m深度段有90m的连续油气显示, 均为荧光花岗岩。该深度段花岗岩的孔隙度为5.2%~7.6%，渗透率为(1~2)×10^-4μm²(图 2)。

图  2  过A3井剖面及A3井综合录井图

GR代表自然伽马曲线，DT代表声波测井曲线，DEN代表密度曲线

Figure  2.  The cross section through the well A3 and its integrated logging diagram

GR represents natural Gamma curve, DT represents acoustic logging curve, DEN represents density curve

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2.   花岗岩潜山储层特征

2.1   孔隙特征

基底花岗岩的原始岩石基本上没有基质孔隙，难以成为油气储层。但作为盆地的基底，基岩在成盆前一般都会受到断层、节理、构造部位、古地理和古气候条件等多种因素的综合影响，从而使得不同区域和构造部位的风化程度不同，同时受上述因素影响而形成的古地貌也会存在较大的差异，导致基岩中的孔隙类型也多种多样。通过观察井壁取心样品、薄片鉴定和扫描电镜等资料后进行分析认为，惠州A构造基底花岗岩储层的储集空间包括破碎粒间孔、构造裂缝、长石和方解石等矿物的溶蚀孔隙和微裂缝等(图 3、图 4、图 5)。

图  3  井壁取心照片

Figure  3.  Pictures of sidewall cores

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图  4  花岗岩岩屑的薄片特征

Figure  4.  Thin-section characteristics of granite cuttings

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图  5  FMI特征

MD代表测井时的测量深度，PHIE代表有效孔隙度曲线，VISO FINAL代表次生孔隙度曲线

Figure  5.  FMI characteristics

MD represents the depth of measurement at logging time in M, PHIE represents the effective porosity curve in v/v, VISO FINAL represents the secondary porosity curve in v/v

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基底井壁取心的岩性为花岗岩，按颜色等特征显示为两种类型，第一类为肉红色花岗岩，以呈斑状分布长石为主(小部分被风化)，石英和暗色矿物次之。同时，伴随的小型裂缝较为发育。第二类为灰绿色和浅灰色花岗岩，成分以石英和长石为主，暗色矿物次之。与花岗岩突变接触的灰绿色充填物(疑似捕虏体或断层角砾岩)点缀其间。同时，裂缝在接触面比较发育，而条带状小裂缝在块状构造与粗粒结构中均较为发育。

图 4中A处的岩屑成分主要为花岗岩岩屑(断层两侧岩石团因断裂而破碎，发生物理碾磨后混入)。样品主要由花岗岩岩屑和石英、长石晶屑组成。通过观察，可以发现样品由充填物充填的数条粗大裂缝，可分为3期：第1期充填自形的长石颗粒，第2期充填方解石，也掺杂第1期的长石颗粒，第3期充填有机质。此处样品几乎观察不到孔隙，但能观察到少量构造缝。

2.2   储层类型

结合岩心和薄片观察、岩性分析、常规测井的结果，应用地层微电阻率扫描成像(FMI)资料进一步研究，可将花岗岩潜山储层划分为孔隙型和裂缝型(图 5)。

2.2.1   裂缝型储层

裂缝型储层岩石结构相对比较完整，天然裂缝较为发育，以张开的网状或高角度裂缝群为主(图 5a)。裂缝走向与主断裂平行，通过图 6的FMI裂缝统计参数可见大量裂缝发育，裂缝倾向主要为北西向，走向主要为北东—南西向，倾角落在10°~78°的区间内。主要裂缝发育的层位有4个，分别为：3290~3303，3340~3348，3349~3355和3370~3378m层段。结合井壁取心资料，裂缝部分被充填，属于半充填裂缝。肉红色花岗岩中的小型裂缝偶被白色方解石充填；灰绿色和浅灰色花岗岩中的裂缝常充填方解石，但也偶有黄铁矿充填。

图  6  裂缝统计

Figure  6.  Fracture statistics

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2.2.2   孔隙型储层

孔隙型储层岩石较为破碎，结构非均质性强(图 5b)，风化现象较为明显，主要发育在潜山顶部。FMI孔隙频谱分析(计算不同孔径的孔隙度，并能区分原生孔隙和次生孔隙，利用成像测井资料分析地层孔隙度分布)可见孔隙发育，多为次生溶蚀孔隙，主要为溶蚀孔洞和沿裂缝溶蚀。此段发育的裂缝较为模糊且规模不够，裂缝中存在方解石充填。同时，在3367~3373m层段，花岗岩受到风化及淋滤作用，沿裂缝次生溶蚀发育，图像上可见少量花岗岩内部溶蚀现象。溶蚀形成的晶间孔隙也是重要的储集空间。

2.3   裂缝和次生溶蚀分析

基底花岗岩层段裂缝和次生溶蚀较为发育的原因可能是层段内的暗色矿物(角闪石、辉石等)较为发育，易于风化蚀变，有利于形成裂缝和次生溶蚀；而顶部层段裂缝和次生溶蚀也较为发育，可能是受后期构造活动及淡水淋滤的影响。通过对不同火山岩层段裂缝产状进行统计(图 5，图 6)，结果表明不同岩性段的裂缝产状也有相应改变，底部层段高导缝倾向主要为近北向、北西和南东向；中部层段高导缝倾向主要为北西向，部分南西向和南东向；顶部层段高导缝倾向主要为北西向。

花岗岩层段发育高阻缝和次生溶蚀，两者的发育对花岗岩层段的油气赋存均具有重要的促进意义，但两者的成因和地质意义不同。花岗岩层段高导缝类型主要有成组缝、网状缝和孤立缝，其形成主要受构造运动控制，裂缝的产状主要受控于区域应力场方向，根据成像和井壁取心资料发现A3井大部分高导缝被方解石充填，部分被完全充填，未被充填的裂缝较少，裂缝往往是作为油气的疏导通道，未被充填的裂缝对油气疏导具有促进作用，由于裂缝具有较强的非均质性，在网状裂缝较为发育的层段油气疏导条件较好。次生溶蚀主要包括沿裂缝溶蚀和溶蚀孔洞两种类型，其形成是由于基底花岗岩暴露地表时期由于大气淡水的淋滤作用造成基底花岗岩层段发育次生孔隙，次生溶蚀在FMI图像上表现为黑色，表明次生溶蚀常为开启型的孔洞，次生孔隙常作为油气的储集空间，次生溶蚀越发育，油气的储集条件越好。根据渤海花岗岩油田的勘探经验，在其他地质条件相同或相似的条件下，裂缝和次生溶蚀共同发育的层段是花岗岩油气勘探的主要靶区(表 1)。

表  1  裂缝及次生溶蚀分析

Table  1.  Fracture and secondary corrosion

类别	类型	成因	开启型	地质意义
裂缝	成组缝	主要由构造运动形成，受控于区域应力场方向	大部分裂缝被方解石充填，部分被完全充填，少见未被充填的裂缝	常作为油气疏导通道，未被充填的裂缝对油气疏导有促进作用
	网状缝
	孤立缝
次生溶蚀	沿裂缝溶蚀	基底暴露地表时期由于大气淡水的淋滤作用造成次生溶蚀发育	常为开启型溶蚀孔洞	常作为油气的储集空间，次生溶蚀越发育，油气储集条件越好
	溶蚀孔洞

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3.   花岗岩储层控制因素及分布模式

在构造应力、风化破碎等作用下，花岗岩潜山自浅至深的风化溶蚀作用呈现逐渐减弱的趋势(图 7)。根据储层的录井、测井、井壁取心和薄片特征等分析，可将花岗岩潜山自上而下分为3个带：黏土带、碎裂-裂缝带和基岩带：按照自浅至深的顺序，最浅层的黏土带位于花岗岩潜山顶部，基本处于完全风化的程度，几乎无储集空间。次浅层为碎裂-裂缝带，已经进入风化的花岗岩本体，风化程度呈现逐渐减弱的趋势。在强风化程度区域，岩石碎裂，储集空间以裂缝-孔隙为主。在弱风化程度区域，主要发育构造缝或节理，以裂缝为主要储集空间。最深层的基岩带基本没有受到风化溶蚀，但存在一定化学风化特征，发育少量裂缝或节理，储集空间基本不发育。A构造断面两侧岩性差异较大，下盘一侧为基底，上盘为不同时期沉积的多套地层，并且断面与常见的破碎带先沉积后断裂破碎的断层破碎带模式不同，特点为断面下盘基底先风化后在断面下部沉积，或基底高部位风化与断面低部位沉积同时发生。并且由于A3井位于断面形成的陡坡一侧，风化物较难保存，只能残留少量的风化碎屑和残余裂缝。花岗岩潜山储层的垂向分带特征比较明显，上部的破裂-裂缝带为有利储层，具有较好的横向连通性，相对较好的孔隙-裂缝型储集空间，具有90m荧光显示的层段也是位于此区域内。

图  7  花岗岩潜山分带及储层发育模式

Figure  7.  Zonation model of buried granite hill and development pattern of reservoirs

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A构造所处的位置为陡坡带一侧，虽然不是风化壳的主要发育区，淋滤风化作用较浅，但是陡峭的斜坡高部位风化壳也有一些残留，以节理、裂缝为主，坡脚低部位风化壳发育完整。其次，构造以伴生缝为主，大部分的构造裂缝都与边界断层相伴生，产状主要为北东—南西向，与油源断裂走向一致，少部分高角度裂缝与油源断裂走向不一致，为少量溶蚀缝作用发育的裂缝。另外，基岩裂缝也受到风化作用的一些影响。再次，通过图 5与渤海湾蓬莱花岗岩油田的对比^[7]得知，A构造基岩裂缝FMI显示为1~5条/m，发育程度稍显不足。再次，根据大量实际钻井资料总结显示^[34]，新疆北部石炭系火山岩风化壳具有6层完整火山岩风化壳模型，即土壤层、水解带、淋蚀带、崩解Ⅰ带、崩解Ⅱ带和母岩。土壤层厚度 < 15m，孔隙度 < 3%，孔隙类型为微孔，特征为次生矿物为主；水解带厚度5~15m，孔隙度3%~8%，孔隙类型为细微孔，以泥岩和破碎岩为主；淋蚀带厚度20~200m，孔隙度8%~30%，孔隙类型为溶蚀孔、裂缝、溶蚀洞，特征为岩石半破碎，溶蚀孔及裂缝发育，风化淋滤蚀变作用加强，构造破裂；崩解Ⅰ带厚度20~130m，孔隙度5%~25%，孔隙类型为裂缝、溶蚀孔，特征为岩石半破碎，溶蚀孔及裂缝较发育，裂缝和孔隙半充填，结构较完整；崩解Ⅱ带厚度25~1000m，孔隙度4%~10%，孔隙类型为裂缝、原生孔，特征为岩石半破碎，裂缝为主，偶见溶蚀孔，裂缝和溶蚀孔被充填或半充填，结构较完整；母岩孔隙类型为原生孔，特征为固结岩石，结构完整，孔洞缝不发育。新疆北部石炭系火山岩有利储层主要为淋蚀带和崩解Ⅰ带。而A构造完全符合这一特征，基底裂缝的风化特征显示该构造的油气显示段确实属于崩解Ⅰ—Ⅱ带，但淋蚀带较薄。最后，裂缝被方解石充填，裂缝方解石脉原生包裹体测定的均一温度范围为40~150℃，主要分布在40~70℃和110~150℃两个区间，具有低温和高温两种流体混合的特征，方解石的碳、氧、锶同位素以及锰元素显示，形成方解石的流体较为复杂，推测来源为主要包括大气淡水和深度热流体或火山物质的蚀变热液。

4.   石油地质意义

首先，由于古潜山没有油源，必须借助于能与生油层沟通的不整合面、断面或渗透性岩层使生油层中的油气运移进入古潜山储集层。此次钻探古潜山的惠州A构造位于东沙隆起边缘的较低部位，由临近的富生烃洼陷进行单源供烃，并且南侧断层为油源断层，油气疏导顺畅(见图 1)，因此供烃充足。其次，A3井基底潜山花岗岩层段储层的次生溶蚀主要为沿裂缝的溶蚀和溶蚀孔洞，次生溶蚀最大为8%，次生溶蚀分布不均。再次，对于盖层条件，大多数情况下古潜山本身没有封盖层，需要依靠上覆非渗透性岩层作为盖层。而A构造是东沙隆起边缘低部位陡坡带的构造背景和珠海组浅海相砂岩夹薄层泥岩的盖层，基底花岗岩层段之上未见厚层区域泥岩盖层，仅见有一定厚度的泥岩发育，对花岗岩层段储存的油气部分封堵，类比渤海蓬莱油田位于缓坡带及陡坡带上升盘的洼间隆的构造背景和馆陶组湖相泥岩夹薄层砂岩的盖层，相对来说，渤海蓬莱油田的盖层条件更为优越。最后，基底潜山层段见高导缝发育，根据成像及井壁取心资料分析发现，花岗岩层段高导缝大部分都是被充填的裂缝，甚至部分裂缝被完全充填，裂缝非均质性较强，疏导通道条件较弱，在网状裂缝发育层段油气运移条件较好。

应用RCI(Reservoir Characterization Instrument，储层表征仪)在基底测试15个点，测压结果显示有2个低渗点，12个致密层，在深度3295.39m处取得微量油花，后经过10.4h的泵抽，取到6.4L滤液和油。因此可以综合推断出储层为低渗层，含油但没有见到地层水。

应用MDT(Modular Cable Reservoir Dynamic Tester, 模块式电缆储层动态测试器)在基底3294.5~3296.1m进行了取样。在取回仪器的过程中，在封隔器胶皮上发现含油迹象，从荧光显示看，也可以推断储层应含有烃类物质。

结合上文对于惠州凹陷A含油构造花岗岩潜山储层特征的分析，认为珠江口盆地珠一坳陷的潜山在构造演化的时期内，均会经历相似的演化阶段。具体来说，就是潜山的储层物性受构造特征、构造应力和外部环境的改造(风化剥蚀淋滤)等方面影响而被改造。燕山期珠一坳陷花岗岩的形成是受中生代太平洋板块向华南大陆板块的俯冲所引起的大陆边缘岩石圈隆起及地壳岩石多次重熔，并在花岗岩层形成，受区域性的剥蚀作用影响，导致花岗岩背斜的形成以及火山类物质的广泛发育。而后续新生代的沉积物就覆盖在此之上，形成披覆背斜，这也是珠江口盆地30年来油气勘探重点关注的含油气构造类型。因此，惠州凹陷A含油构造花岗岩潜山的发现及其成藏条件的分析对开辟珠江口盆地，甚至南海海域的潜山油气藏的研究均具有重要的科学意义和领域性突破的重大指示意义。

5.   结论

(1) 基底花岗岩潜山储层可分为裂缝型储层和孔隙型储层。裂缝有成组缝、网状缝和孤立缝3种类型，存在4个裂缝较为发育的层段；孔隙型储层岩石较为破碎，结构非均质性强，风化现象较为明显，主要发育在潜山顶部。多为次生溶蚀孔隙，主要为溶蚀孔洞和沿裂缝溶蚀。

(2) A构造花岗岩潜山垂向上受差异风化淋滤改造可以分为3个带：黏土带、碎裂-裂缝带和基岩带。储集空间以伴生缝为主, 基底油气显示段属于崩解Ⅰ—Ⅱ带，但淋蚀带较薄。裂缝被方解石充填，推测方解石来源主要包括大气淡水和深度热流体或火山物质的蚀变热液。

(3) A构造花岗岩潜山近源而供烃充足，花岗岩层的网状裂缝发育层段对油气的疏导具有促进作用，同时溶蚀孔洞和沿裂缝溶蚀的发育能提供油气的储集空间，配合花岗岩顶层一定厚度的泥岩盖层，成为A构造花岗岩潜山成藏的条件。