经过多年持续勘探，苏丹Muglad盆地6区主力成藏组合已进入勘探开发中后期，增储上产压力越来越大，寻找新层系、探索新领域迫在眉睫。向盆地深层寻找基岩目标、向凹陷中心寻找岩性目标正成为现阶段油气勘探的重要方向。基于对盆地地质结构、演化历史、沉积体系和油气系统等认识^[1-12]，对盆地深层基岩进行勘探正成为现实之选，尤其在邻区类似盆地基岩潜山勘探陆续获得突破的背景下，基岩勘探评价备受关注^[11-15]。

目前，苏丹Muglad盆地6区基岩勘探面临的现实问题是钻遇基岩井数有限，多数井即使钻遇基岩但揭示深度不够，且缺少取心及相关分析测试资料，造成对基底岩性、储层发育特征及分布规律认识不明，极大地影响和制约了基岩勘探。纵观国内外基岩潜山油气藏勘探历程不难发现，寻找规模优质储层一直是基岩潜山勘探的关键任务^[16-27]，而基岩潜山储层的发育类型和规模又较大程度上取决于基底岩性^{[13, 17, 28-29]}。因此，系统研究盆内基底岩性特征、分析基岩储层发育规模不仅是关键的基础地质研究，而且是勘探的迫切需要。

本文吸收借鉴Muglad盆地邻区及国内基岩潜山勘探经验^[23-28]，充分利用研究区内现有基岩钻井、测井数据和三维地震等一手资料，通过岩石薄片开展基岩矿物学、岩石学研究，在微观尺度上判识基岩岩性、储层发育类型，并尝试从井上和地震上分析基岩储层垂向和平面发育规律，进而预测研究区内基岩储层发育特征和规模，明确下一步勘探重点方向。

苏丹Muglad盆地6区位于盆地东北部，毗邻中非剪切带，主要包括Sufyan坳陷和Nugara坳陷两个一级构造单元，以及东部坳陷Fula凹陷和Kaikang坳陷Kaikang北凹陷两个二级构造单元（图 1）。Muglad盆地是中西非裂谷系内数十个重要含油气盆地之一，为前寒武系基底上发育的以白垩系和古近系沉积为盖层的中—新生代裂谷盆地^{[1-6, 30-31]}（图 1）。区域勘探已经证实中非裂谷系各盆地下白垩统为最主要烃源岩层，局部或全部覆盖在基底之上，既可直接为基底供烃，又可作为良好盖层，使得盆地下白垩统—基底成为一个重要的油气成藏组合^{[9-10, 28, 32]}。Muglad盆地Abu Gabra组（简称AG组）—基岩组合、Bongor盆地Prosopis组（简称P组）—基岩组合和Melut盆地Gayger组—基岩组合即为此类成藏组合的典型代表^{[28, 32-34]}。

图 1

图 1 苏丹Muglad盆地6区构造单元划分图（左）及综合柱状简图（右） Fig. 1 Division of structural units (left) and comprehensive stratigraphic column (right) of block-6 of Muglad Basin, Sudan

2008年，苏丹Melut盆地在Gayger组—基岩组合中发现了中西非裂谷系首个基岩潜山油藏——Ruman N-2潜山油藏，实现了区内花岗变质岩潜山勘探的首次突破。2013年，乍得Bongor盆地P组—基岩组合勘探获重大突破，在前寒武系花岗岩和花岗片麻岩中发现大规模商业油流。截至目前，Muglad盆地AG组—基岩组合尚未取得实质性突破。据不完全统计，Muglad盆地现有基岩钻井37口（苏丹Muglad盆地6区共计19口），其中12口见到油气显示，8口井测井解释出油层、可疑油层，试油6口井，均未获得商业油流，仅在Fula凹陷西陡坡SA-4井获得低产油流（4bbl/d），录井资料显示储层为变质岩。针对Muglad盆地基岩潜山目标，分别于2014年在苏丹Muglad盆地6区东南部外围的Bamboo隆起带上部署了B-1井，2015年在苏丹Muglad盆地6区Tomat凸起上部署了T-1井。前者钻揭基底岩性为前寒武系大理岩，后者钻揭基底岩性为花岗岩和花岗片麻岩。两口井在基岩段都见到了微弱油气显示，却均未发现油层，目前盆内潜山勘探基本停滞。

通过薄片观察发现，基岩岩石矿物主要包括石英、钾长石、斜长石、角闪石和云母等，也可见碳酸盐和黄铁矿等（图 2）。对岩屑样品进行X射线衍射分析也发现，岩石矿物基本以石英、钾长石、斜长石和黏土矿物等为主，含少量方解石、黄铁矿、角闪石和浊沸石等。考虑到X射线衍射样品为岩屑，矿物含量可能不具代表性，只用其作为矿物识别的证据。

图 2

图 2 苏丹6区基岩典型矿物薄片镜下特征 Fig. 2 Thin section microscopic characteristics of typical minerals of basement rocks in block-6, Sudan （a）D-1井，2115~2120m，10×，+；（b）Tarb-1井，1685~1690m，10×，+；（c）Tarb-1井，1685~1690m，10×，+；（d）KyN-3井，1565~1570m，10×，+。Pl—斜长石；Kf—钾长石；Q—石英；Bi—黑云母；Clastic lithic—岩屑；Ser—绢云母

薄片观察还发现，这些岩石大多经历了不同程度变质，造成石英、长石或黑云母等矿物定向或条带状排列，形成片麻状构造、层状构造和眼球状构造等(图 3a—c）。另外，个别井薄片也可见糜棱构造：岩屑碎斑呈卵圆形，发育扭折塑性变形；细小基质颗粒具明显面理构造、线理构造，呈条带状绕过碎斑，显示塑性流动特征，指示受到区域应力强烈改造（图 3d）。

图 3

图 3 苏丹6区基岩石典型的变质构造 Fig. 3 Typical metamorphic structures of basement rocks in block-6, Sudan （a）片麻状构造，绢云母定向或带状分布，石英颗粒长轴方向定向排列（T-1井，970~975m，10×，+）；（b）层状构造，鳞片状云母定向排列，与石英颗粒间互分布（RW-1井，3445~3450m，10×，+）；（c）眼球状构造，石英颗粒定向排列和波状消光（KyN-5井，2360~2365m，10×，+）；（d）糜棱构造，石英颗粒褶曲变形，且被“流动”的细颗粒矿物包围（KyN-6井，1475~1480m，10×，+）

从上述矿物组成及变质构造特征看，苏丹Muglad盆地6区基岩与乍得Bongor盆地基岩岩性非常相似^{[11, 28-29, 35]}。Bongor盆地基岩取样充足，可见到更丰富的矿物特征性结构和构造，如自形—半自形粒状结构、中粗粒结构等，岩石的块状构造、片麻状构造、线理状构造和条带状构造等。窦立荣等^[28]将Bongor盆地基岩分为岩浆岩和变质岩两大类，变质岩整体属低—中等变质程度的正变质岩，包括区域变质岩、混合岩和动力变质岩3种，其中混合岩分布最广。结合区域构造演化及薄片资料，分析认为苏丹Muglad盆地6区基底原岩为长英质花岗岩或花岗闪长岩，并经历了不同程度变质，形成一些典型变质构造，属低级—中级变质岩。

在最新完钻的Tomat凸起上的T-1井中进行连续取样，制备薄片并仔细观察。基岩顶部岩石破碎严重，长石和云母等矿物蚀变、黏土化明显，沿着双晶面或解理面形成带状分布的鳞片状云母，裂缝发育，但多被方解石充填，属严重溶蚀淋滤改造后产物（图 4a）。随深度增加，岩石破碎和矿物蚀变依然十分明显，长石和黑云母边缘蚀变明显，也可见裂缝（隙）和沿裂缝（隙）带充填的细粒石英岩脉（图 4b）。当深度进一步增加，岩石破碎程度降低，云母和石英颗粒晶形完整，边界清晰，云母干涉色鲜艳明亮，长石仍有蚀变，但晶形完整，蚀变程度较低，岩石整体上属风化程度较弱的原始基岩（图 4c）。在完钻深度附近，几乎看不见岩石破碎现象，矿物蚀变也十分微弱，长石、石英和云母等矿物颗粒紧密排列，斜长石聚片双晶和钾长石格子双晶清晰可见，岩石整体上属于原始基岩（图 4d）。从上可见，仅100m厚的基岩从浅到深，岩石破碎程度、矿物蚀变程度及裂缝发育规模垂向变化非常明显，顶部岩石破碎严重，矿物蚀变普遍，向深处快速过渡到原始致密基岩。

图 4

图 4 基岩段储层垂向发育特征图（T-1井） Fig. 4 Vertical development characteristics of reservoir section in basement (Well T-1) 红色箭头指示井壁取心样品薄片深度，蓝色箭头指示岩屑样品薄片深度。 Kao—高岭石；Cal—方解石；Or—正长石

借鉴国内潜山储层测井评价方法^[36]，开展单井储层测井评价，主要包括储层类型判识和垂向分布特征分析。仍以T-1井为例（图 4e），整个基岩段自上而下声波时差（DT）明显降低，电阻率（RD、RS和RMSL）和自然伽马（GR）总体升高，在957m深度附近存在一个界面，界面之上基岩电阻率测井显示低阻且有幅度差，三孔隙曲线(DT、CN和DEN)指示孔隙增大（指示裂缝或基质孔隙）；界面之下孔隙曲线幅度差明显减小，表明岩石变得致密，微球形聚焦电阻率曲线（RMSL）“跳尖”现象十分普遍，表明可能发育裂缝。为进一步描述储层缝洞发育特征，借助成像测井进行分析（图 5）。无论是静态图像还是动态图像都表现出明显分段性：上部岩层孔洞发育，偶见少量低角度裂缝；下部呈块状构造，多发育低角度裂缝（图 5）。

图 5

图 5 T-1井基底岩石成像测井 Fig. 5 Imaging logging of basement in Well T-1 （a）基底风化淋滤带，粉色箭头指示孔、洞；（b）基底原岩，蓝色箭头指示裂缝

综合上述薄片观察、常规测井和成像测井特征认为，T-1井基岩在957m深度附近存在一个界面，界面上下岩性、物性有明显差异，上部主要为片麻岩，下部主要为花岗岩。虽然准确估算孔隙度存在困难（缺少区域基岩基质矿物标定），但综合来看，上部的孔隙度要好于下部，常见大直径、大尺寸孔洞，零星发育低角度裂缝；下部裂缝偏多，裂缝密度明显增大。据此，可将该井分为上部以孔洞型储层为主的风化淋滤带和下部以裂缝、半充填缝为主的裂缝发育带，其中上部风化淋滤带厚度约为41m（916~957m）；裂缝发育带未见底界，厚度应该至少大于或等于目前钻揭的60m（957~1017m）。

基于前文钻井揭示的基岩储层类型及垂向发育特征的认识，选取Fula凹陷基底埋藏较浅、基底地震反射比较清楚，且有钻井钻遇基底的Moga三维地震开展研究，探寻基岩非均质性及储层发育特征，进行储层地震识别和预测。

一般而言，若基岩发育风化淋滤带和裂缝发育带等，这些地层由于孔渗特征的改变，与周围致密基岩在速度上存在明显差异（如前文提到的T-1井声波时差曲线的变化），其中以风化淋滤带最为显著，会造成两者地震反射振幅的显著差异，这为利用地震资料识别上述速度异常提供了依据。

为定量评估风化淋滤带发育厚度和规模，结合Moga地区地层结构及地层速度建立了地震正演模型（图 6）。模型中，根据测井资料读取AG1—AG5密度为2.15~2.70g/cm³, 基岩密度为2.83g/cm³；对应AG1—AG5地层声波速度为2000~4000m/s，基岩地层声波速度为6500m/s（图 6a、b）。风化淋滤带作为基岩风化淋滤产物，密度和声波速度变化都较大（也常被称为变速层或低速带），但通常都低于原始基岩，本研究分别取值2.78g/cm³和5500m/s，相当于基岩顶面的低速层和低密度带（图 6a、b）。

图 6

图 6 Moga三维地震正演模型 Fig. 6 Moga 3D seismic forward model （a）正演模型中地层垂向结构及密度取值；（b）正演模型中地层垂向结构及声波速度取值；（c）15ms（约45m）风化淋滤带地震反射特征（粉色箭头处未出现反映风化淋滤带的地震同相轴）；（d）30ms（约90m）风化淋滤带地震反射特征（粉色箭头处出现了反映风化淋滤带的地震同相轴）

基于此正演模型，分别从薄向厚增加风化淋滤带厚度，通过数十组正演组合发现，当风化淋滤带厚度为15ms（约45m）时，基岩顶部仅存在一个与上覆碎屑岩的强波峰反射，风化淋滤带反射在地震剖面上不可见（图 6c）；当风化淋滤带厚度在30ms（约90m）时，基岩顶部不仅存在一个与上覆碎屑岩的弱波峰反射，同时还存在一个反映风化淋滤带的弱波峰反射（图 6d），表明此厚度风化淋滤带可被地震有效识别。

对比Moga三维区内实际地震资料和多条骨干剖面发现，基岩与上覆AG5碎屑岩之间往往只存在一个强波峰反射，这表明Moga三维区内基岩顶部不发育风化淋滤带，或发育了风化淋滤带但厚度小于90m。结合前文T-1井实钻结果（发育厚度约为41m的风化淋滤带），本研究倾向于后者。由此可见，拟利用目前的三维地震来识别并预测Moga三维区内如此薄层的风化淋滤带将十分困难，除非将来针对性部署更高分辨率的三维地震，而目前对Moga三维区内基岩储层的地震预测更多体现在对裂缝系统识别和预测方面。

基于上述地震正演模型和Moga三维地震资料采集参数，分别以40ms、60ms、80ms、100ms和120ms为时窗作地震属性平面和剖面分析。以时窗80ms为例，介绍利用均方根振幅和波形聚类等地震属性分析基底结构（图 7）。均方根振幅属性图显示基岩顶部存在若干NW—SE向条带状强振幅区，这与该地区边界断层走向基本一致（图 7a）；波形聚类图上也可见到断裂带附近成片规则波形区（图 7b）。该三维区内基岩钻井M18-2井在上述两种地震属性图中均处于过渡地带：在均方根振幅属性图上其位于强振幅异常带南端（图 7a），南部振幅异常明显减弱；在波形聚类图上该井位于异常带边缘（图 7b）。这种特征在频谱分解地震剖面中更直观：NE—SW向地震剖面揭示基底成层性较好，受断裂影响，其连续性稍差（图 7c），值得注意的是，深层强反射连续性更差，地层似乎更破碎，暗示了裂缝更发育。同样的，在NW—SE向剖面上，M18-2井附近基底成层性不明显，连续性更差，强反射被频繁错断，但其南北两侧低部位深层再现了成层性，连续性同样欠佳，显示有断裂或裂缝存在（图 7d）。遗憾的是，M18-2井钻揭基岩厚度33m，只钻揭了基底表层，对地震属性深部异常揭示不足。

图 7

图 7 Moga三维区基底地震属性图 Fig. 7 Seismic attribute maps of basement in Moga 3D area （a）基底顶面80ms时窗内均方根振幅图；（b）基岩顶面80ms时窗内波形聚类图；（c）NE—SW向主测线频谱分解剖面（5Hz）；（d）NW—SE向联络线频谱分解剖面（5Hz）

综合来看，Moga三维区基底应该发育两类储层：浅部薄层风化淋滤带和深部裂缝发育带，与前文钻井揭示的Tomat凸起基底双层储层结构相似。不仅如此，对苏丹Muglad盆地6区其他构造带研究后发现相似规律。据此认为苏丹Muglad盆地6区基底表层发育风化淋滤带，中—深层发育裂缝发育带，其中风化淋滤带厚度通常较小，裂缝发育带应是研究区内基岩最主要储层类型，这与中非裂谷系Bongor盆地等其他盆地基底发育厚层风化淋滤带具有明显差异^{[13, 28]}。

苏丹Muglad盆地6区基底岩石由于本身矿物组成和岩石力学性质，既可经过矿物淋滤、蚀变形成溶蚀孔隙，也可受构造应力改造产生裂缝，具备成为有效储层的物质基础。需指出的是，尽管研究区内基本以低—中等变质程度的长英质花岗岩、花岗闪长岩为主，但盆内邻区钻探也发现了其他类型的岩石，如大理岩、石英岩和片麻岩等，这些岩石同样也具备成为良好储层的条件。

苏丹Muglad盆地6区基岩风化淋滤带厚度小、规模有限，裂缝发育带应是基底最主要储层类型。未来基岩勘探不应仅局限于寻找构造高部位古潜山，在富油气坳陷（或凹陷）边缘陡坡带、坳—隆过渡带等区域寻找裂缝型储层才应是基岩勘探的优选方向。研究区内Sufyan凹陷北斜坡、Sufyan—Tomat过渡带、Fula凹陷西陡坡、Moga构造带、Abu Gabra—Sharaf凸起东坡带、Abu Gabra—Sharaf凸起西坡带，Gato凹陷东陡坡和Kaikang—Nugara过渡带8个区带将是基岩勘探的有利区带（图 8）。

图 8

图 8 苏丹Muglad盆地6区基岩勘探潜力区带分布图 Fig. 8 Distribution map of potential zones of basement exploration in block-6 of Muglad Basin, Sudan

另外，未来的基岩勘探还应针对性部署高精度三维地震^[37]，如针对深部基岩部署“两宽一高”三维地震，以提高预测风化淋滤带和深部裂缝发育带的能力。钻井方面，除了要重视钻井方式（如常用的欠平衡钻井）外，尤其应增加基岩钻揭厚度，一般要求300m以上。最后，钻井还应注重取样工作，不仅对基岩岩心取样（或井壁取心），而且增加流体取样，增加对地层温度、压力测试等。

Muglad盆地6区基底矿物学、岩石学研究表明其具有形成溶蚀孔洞型储层的物质基础。区块毗邻中非剪切带，区内构造活动强烈，构造应力场变化频繁，为构造裂缝形成和储层物性改善提供了外部条件。因此，区内基底具有成为有利储层的地质条件，可成为盆内一个重要的潜力勘探层系。

打破了区内基岩勘探主要围绕潜山目标寻找风化淋滤带的常规做法，首次将基岩勘探从寻找发育风化淋滤带的潜山转向了裂缝发育带，并进一步指出富油气坳陷（或凹陷）边缘陡坡带、坳—隆过渡带等区域应是区内基岩勘探的优选方向，初步圈定了8个有利区，其中Sufyan凹陷北斜坡、Sufyan—Tomat过渡带、Fula凹陷西陡坡和Abu Gabra—Sharaf凸起周缘是基岩勘探的现实区带。

区内现有的地震资料、钻井设计和取样测试尚不能满足对基岩储层全面系统的评价。因此，未来区内基岩勘探应针对性部署高精度三维地震，提高深部成像质量，为裂缝预测提供保障；同时，强化钻井设计，增加钻揭基岩深度，明确基岩储层垂向发育特征和深度下限。另外，增加对基岩内部流体、储层温度及压力的取样和测试，明确基岩成藏环境条件。