冀中坳陷霸縣凹陷文安斜坡潛山油氣成藏模式與勘探發(fā)現(xiàn)

王建瑞，劉趁花，郭永軍，朱潔瓊，金 濤

（中國(guó)石油華北油田公司勘探開發(fā)研究院）

冀中坳陷霸縣凹陷文安斜坡潛山油氣成藏模式與勘探發(fā)現(xiàn)

王建瑞，劉趁花，郭永軍，朱潔瓊，金 濤

（中國(guó)石油華北油田公司勘探開發(fā)研究院）

利用已鉆井資料及高精度疊前時(shí)間偏移三維地震資料，對(duì)冀中坳陷文安斜坡基巖結(jié)構(gòu)特征、潛山內(nèi)幕反射結(jié)構(gòu)和已鉆井分析表明，斜坡南段潛山內(nèi)幕寒武系發(fā)育有多套儲(chǔ)蓋組合，油源來(lái)自霸縣洼槽下第三系沙河街組和孔店組，大斷層面、不整合面和滲透層構(gòu)成油氣運(yùn)移通道。構(gòu)建了“坡腹層狀古儲(chǔ)古堵古蓋油氣藏”潛山內(nèi)幕成藏新模式，并發(fā)現(xiàn)落實(shí)了一批潛山內(nèi)幕圈閉，優(yōu)選鉆探文古3井，于下寒武統(tǒng)府君山組獲得高產(chǎn)工業(yè)油氣流?；仡櫫藰?gòu)建潛山成藏新模式和文古3潛山油藏的勘探發(fā)現(xiàn)歷程，并描述了該油藏的基本特征。

霸縣凹陷；文安斜坡；油氣勘探；古潛山油氣藏；油氣成藏模式；油氣藏特征

1 概 述

潛山構(gòu)造一直是文安斜坡油氣勘探的重要領(lǐng)域，自20世紀(jì)70年代在華北冀中坳陷進(jìn)行油氣勘探以來(lái)，以“新生古儲(chǔ)新堵潛山成藏”模式為指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)了以任丘油田為代表的一大批“凹中古隆起型”古潛山油氣田，實(shí)現(xiàn)了華北油田古潛山勘探的重大突破；80年代，以“混生古儲(chǔ)中堵塊狀油氣成藏”模式為指導(dǎo)，又發(fā)現(xiàn)了霸縣凹陷文安斜坡北段以蘇橋油氣田為代表的“斜坡型”古潛山油氣田，再一次實(shí)現(xiàn)了古潛山勘探的突破。但是隨著勘探程度的提高，這兩種典型模式的古潛山塊狀油氣藏已無(wú)新發(fā)現(xiàn)，古潛山勘探又漸入低谷。因此，不斷尋求探索新的潛山油氣成藏模式就具有非常現(xiàn)實(shí)的價(jià)值和意義。

文安斜坡位于冀中坳陷霸縣凹陷東部，屬牛駝鎮(zhèn)背斜東翼。這里是一個(gè)油氣資源富集、由不同層系、不同類型油氣藏組成的復(fù)合型油氣聚集區(qū)。自1977年在文安斜坡鉆到潛山以來(lái)，至今鉆達(dá)潛山的探井共有47口。1977年第一口鉆達(dá)潛山的文3井在文安斜坡中段（位置見圖1），鉆達(dá)目的層奧陶系后未發(fā)現(xiàn)油氣顯示。1982年在文安斜坡北段構(gòu)建了潛山“混生古儲(chǔ)中堵塊狀油氣成藏”模式（即新生界暗色泥巖與石炭系—二疊系煤系地層為烴源巖，古生界奧陶系石灰?guī)r為儲(chǔ)集層，中生界泥巖為封堵層），鉆探的蘇1井在奧陶系獲得高產(chǎn)油氣流，由此發(fā)現(xiàn)了蘇橋潛山凝析氣藏。到1986年，又相繼發(fā)現(xiàn)了信安鎮(zhèn)潛山（蘇4）、蘇橋潛山帶南（蘇6）、蘇橋潛山帶西（蘇16）奧陶系凝析氣藏（井位見圖1）。在隨后的十幾年里，潛山勘探?jīng)]有取得新的進(jìn)展，文安斜坡進(jìn)入了以第三系油氣藏為主的勘探期［1-7］。20世紀(jì)90年代中后期，利用三維地震資料積極勘探和落實(shí)深、小潛山，于1998年在蘇橋斷裂潛山帶北部發(fā)現(xiàn)埋深達(dá)4800m的信安鎮(zhèn)北奧陶系潛山，鉆探的蘇49井獲得高產(chǎn)油氣流。2001年在蘇橋斷裂潛山帶西部又發(fā)現(xiàn)埋深達(dá)4700m的蘇60井奧陶系潛山氣藏（位置見圖1）。近幾年，對(duì)深潛山及潛山內(nèi)幕領(lǐng)域進(jìn)一步地深化研究，構(gòu)建潛山內(nèi)幕層狀油氣藏模式，利用新處理的疊前時(shí)間偏移地震資料發(fā)現(xiàn)落實(shí)了一批潛山內(nèi)幕圈閉，2008年3月在文安斜坡南段優(yōu)選鉆探了文古3井（位置見圖1），于古生界下寒武統(tǒng)府君山組獲得高產(chǎn)工業(yè)油氣流，由此又開辟了潛山勘探的新領(lǐng)域。文古3府君山組油氣藏是在文安斜坡發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)內(nèi)幕型下古生界碳酸鹽巖潛山油氣藏。

圖1 霸縣凹陷前第三系地質(zhì)圖

2 構(gòu)建潛山油氣成藏新模式與勘探發(fā)現(xiàn)歷程

2.1 地質(zhì)綜合分析，明確有利勘探區(qū)帶

文安斜坡是一個(gè)第三紀(jì)前東傾的古斜坡，由于在喜馬拉雅期之前長(zhǎng)期遭受剝蝕，造成基巖地層自東而西由新變老，依次出露中生界、石炭系—二疊系、奧陶系、寒武系、新元古界青白口系、中元古界薊縣系［8］（圖1）。早第三紀(jì)，在區(qū)域性沉降的作用下，古斜坡發(fā)生西降東翹的構(gòu)造反轉(zhuǎn)，晚第三紀(jì)構(gòu)造活動(dòng)減弱，定型成“坡上內(nèi)幕山”。第三系自西而東厚度減薄，下第三系超覆于古斜坡之上，表現(xiàn)出文安斜坡是早第三紀(jì)沉積的斜坡（圖2）。

文安斜坡南北基底結(jié)構(gòu)存在著差異性。斜坡中北段蘇橋—信安潛山帶發(fā)育有相互切割的NNE和NW向兩組張性斷裂，控山斷層斷距大，形成高壘深溝和壘塹間互的構(gòu)造格局，造成斷塊式潛山成帶分布，從而形成了以?shī)W陶系為儲(chǔ)層，以第三系、石炭系—二疊系、中生界為封蓋層的碳酸鹽巖潛山圈閉（在此發(fā)現(xiàn)了蘇橋、信安鎮(zhèn)、信安鎮(zhèn)北等一批奧陶系潛山凝析氣藏）。而文安斜坡南段為低壘淺槽結(jié)構(gòu)特征,缺乏規(guī)模大的反向斷層，難于形成較大型常規(guī)的潛山圈閉，僅局部地區(qū)發(fā)育有相互斜交的NNE和NEE向兩組張性斷裂，控山斷層斷距較?。ㄒ话阈∮?00m），主要形成小幅度斷塊、斷鼻潛山構(gòu)造（圖2）。

分析發(fā)現(xiàn)，文安斜坡潛山勘探存在兩個(gè)方面的不均衡性。一是已發(fā)現(xiàn)潛山油藏全部分布在中北段，而中南段尚無(wú)油氣發(fā)現(xiàn)，勘探程度低；二是已發(fā)現(xiàn)潛山油藏以?shī)W陶系頂塊狀油氣藏為主，寒武系及其以下潛山內(nèi)幕勘探程度很低。進(jìn)一步研究認(rèn)為，文安斜坡內(nèi)帶，尤其是中南段前第三系出露寒武系，埋深不太大，青白口系—寒武系碳酸鹽巖與泥巖不等厚互層，并存在多套儲(chǔ)蓋組合［9］（圖3），它們與控山小斷層配置，具備形成潛山內(nèi)幕圈閉和油氣藏的條件，是深化潛山及內(nèi)幕勘探的有利方向。

圖2 文安斜坡南部地質(zhì)結(jié)構(gòu)剖面圖

圖3 文安潛山內(nèi)幕儲(chǔ)蓋組合圖

2.2 老井重新分析，發(fā)現(xiàn)有利線索

文古1井是1987年利用二維地震資料設(shè)計(jì)鉆探的一口老井，它位于文安斜坡南段文安潛山帶（位置見圖1），進(jìn)潛山層位為寒武系，鉆穿寒武系、青白口系進(jìn)入薊縣系霧迷山組完鉆。該井在寒武系、青白口系見多層氣測(cè)異常，并發(fā)現(xiàn)1層6m的9～15級(jí)熒光顯示，在鉆井過(guò)程中曾發(fā)生井漏（漏失泥漿569.35m3)，測(cè)井解釋寒武系Ⅱ類儲(chǔ)層計(jì)35.2m。地層測(cè)試的結(jié)果產(chǎn)水，取樣器中有天然氣。

經(jīng)三維地震資料落實(shí)，文古1井潛山頂面不存在構(gòu)造圈閉，按照潛山頂塊狀油氣藏模式，文古1井潛山出水就順理成章了。但經(jīng)深入分析后發(fā)現(xiàn)，文古1井潛山上部地層為青白口系—寒武系碳酸鹽巖與泥巖不等厚互層，存在多套儲(chǔ)蓋組合，發(fā)現(xiàn)多套氣測(cè)異常，呈現(xiàn)層狀成藏特征，而且從疊前三維時(shí)間偏移地震資料來(lái)看，寒武系內(nèi)幕反射特征清楚，潛山頂不整合面與潛山內(nèi)幕地層面呈角度不整合關(guān)系［10］（圖4），潛山頂面構(gòu)造與潛山內(nèi)幕構(gòu)造明顯不一致，為此我們開展了潛山內(nèi)幕構(gòu)造精細(xì)解釋工作。

圖4 文古1潛山地震剖面

2.3 精細(xì)構(gòu)造解釋，發(fā)現(xiàn)潛山內(nèi)幕圈閉

利用文古1合成記錄確定了潛山頂面及潛山內(nèi)幕寒武系張夏組、府君山組、霧迷山組等各層的反射界面，編制了各層系構(gòu)造圖。從新編的下寒武統(tǒng)府君山組頂面構(gòu)造圖（圖5）可看出，文安潛山帶潛山頂面總體為一東抬西傾的單斜，但潛山內(nèi)幕的構(gòu)造與潛山頂面有所不同，局部地層南抬，與北東向、南北向兩組斷層配置形成多個(gè)潛山內(nèi)幕斷塊、斷鼻構(gòu)造。

圖5 文安潛山下寒武統(tǒng)府君山組頂面構(gòu)造圖

在文安潛山帶發(fā)現(xiàn)了四個(gè)潛山構(gòu)造，分別是文古1斷塊潛山、文古1南斷塊潛山、文古1北斷塊潛山和蘇68斷鼻潛山（圖5）。這4個(gè)潛山內(nèi)幕的寒武系張夏組和府君山組、薊縣系霧迷山組等三個(gè)層系，圈閉面積共計(jì)49km2。

2.4 構(gòu)建坡腹層狀油氣藏模式，部署鉆探文古3井取得突破

上述潛山內(nèi)幕構(gòu)造中，以文古1斷塊潛山最為落實(shí)，它是由南北向的文古1井西斷層和北東向的文古1井南斷層夾持形成的墻角式壘塊。文古1井位于構(gòu)造低部位。文古1井西斷層是第三紀(jì)斷層，斷距較大；文古1井南斷層是內(nèi)幕老斷層，第三紀(jì)活動(dòng)微弱，斷層兩側(cè)地層均為古生界，其封堵性是潛山成藏的關(guān)鍵。對(duì)文古1井鉆遇的地層分析可知，斷塊高部位潛山地層主要為府君山組，是寒武系的主要儲(chǔ)層發(fā)育段；在文古1井南斷層下降盤與其對(duì)接的是寒武系張夏組、徐莊組、毛莊組和饅頭組，其巖性為紅色泥巖夾薄層灰?guī)r，是良好的蓋層和側(cè)向封堵層［11］（圖6）。因此，文古1斷塊潛山具備形成潛山斜坡坡腹層狀古儲(chǔ)古堵內(nèi)幕油氣藏成藏的條件。文古1井在構(gòu)造低部位已見到熒光顯示和氣測(cè)異常，其高部位成藏的可能性很大，為此，2008年在文古1潛山內(nèi)幕高部位設(shè)計(jì)鉆探了文古3井。

圖6 文安斜坡坡腹層狀內(nèi)幕油藏模式圖

文古3井于4359m鉆遇潛山（層位為寒武系饅頭組），于4 461 m進(jìn)入寒武系府君山組，鉆遇潛山的深度比文古1井深140 m，潛山內(nèi)幕府君山組比文古1井高220 m。文古3井在府君山組發(fā)現(xiàn)油氣顯示，中途裸眼測(cè)試獲高產(chǎn)油氣流，折合日產(chǎn)油302.6 m3和天然氣94 643 m3（13 mm油嘴）。

3 油氣藏形成特征

3.1 白云巖儲(chǔ)集體

文古3井寒武系府君山組儲(chǔ)層巖石類型為白云巖，主要有泥晶白云巖 (占40%)、粉晶白云巖 (占40%)、細(xì)晶粉晶白云巖(占13.3%)和泥晶粉晶白云巖(占6.7%)四種（圖7）。白云巖中的白云石含量達(dá)77%～100%，平均95.9%，主要為泥晶和粉晶結(jié)構(gòu)（圖7a—7c），少量細(xì)晶—粉晶和泥晶—粉晶結(jié)構(gòu)（圖7d，7c），部分巖石含粉砂級(jí)陸源碎屑達(dá)20%。

3.2 孔洞、裂縫兩類儲(chǔ)集空間

根據(jù)測(cè)井資料、井壁鉆心及鑄體薄片，文古3井寒武系府君山組白云巖儲(chǔ)集空間有孔洞型、裂縫型兩類儲(chǔ)集空間和晶間孔、溶孔、溶洞、構(gòu)造縫等四種孔隙類型（圖7），有效孔隙度為0.5%～9.3%、滲透率達(dá)（0.1～216.5）×10-3μm2。測(cè)井解釋有Ⅰ類儲(chǔ)層 2 層計(jì)21.2m、Ⅱ類儲(chǔ)層2層計(jì)15m、Ⅲ類儲(chǔ)層2層計(jì)8m，占府君山組地層厚度的72.5%。儲(chǔ)層發(fā)育，儲(chǔ)集性能良好［12］。

圖7 文古3井白云巖儲(chǔ)層特征

3.3 霸縣洼槽深部烴源巖供油氣

文古3井原油密度較低，為0.771 2 g/cm3(20℃時(shí))；熱演化程度較高，20S/（20S+20R）C29為45.36%，ββ/∑C29為43.08%，為處于生油高峰期烴源巖生成的原油。

烴源對(duì)比表明，文古3井油氣來(lái)自霸縣洼槽埋藏較深的下第三系沙河街組四段—孔店組烴源巖。

結(jié)合地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析,文安潛山帶有兩種供烴方式。

一是大斷層斷面供烴。文安潛山通過(guò)其西翼的文古1西大斷層與斷層下降盤的霸縣洼槽沙河街組四段—孔店組烴源巖對(duì)接，油氣可穿過(guò)斷面直接向文安潛山內(nèi)幕碳酸鹽巖儲(chǔ)集層中運(yùn)移聚集［13］，這是主要的供油方式。

二是沿不整合面和滲透層供烴。油氣可通過(guò)潛山頂部不整合面和潛山滲透層向相鄰斷塊潛山及內(nèi)幕供油氣。

3.4 坡腹層狀內(nèi)幕油氣藏

文古3井府君山組油氣藏地層壓力為42.2MPa，地層壓力系數(shù)為0.985，地層溫度為151℃。原油密度0.771 2 g/cm3(20 ℃)、黏度1.303 mPa·s(50 ℃)、凝固點(diǎn)26℃、含硫0.001%、含膠質(zhì)+瀝青質(zhì)1.09%、含蠟23.84%。天然氣組分：甲烷72.09%、乙烷14.99% 丙烷4.85%、異丁烷1.84%、正丁烷1.35%。天然氣甲烷含量較低，濕氣含量較高，各組分碳同位素相對(duì)較重，為油型裂解氣。

原油凝固點(diǎn)和含蠟量較高，氣油比相對(duì)偏低，定性為揮發(fā)性輕質(zhì)油氣藏。

油氣藏類型為斜坡坡腹層狀內(nèi)幕潛山油氣藏。文古3井含油層不在潛山頂部風(fēng)化殼，而在潛山內(nèi)幕，而且文古3井潛山頂面低于文古1井140m。文古3井潛山頂部為寒武系饅頭組，為泥巖夾薄層灰?guī)r，并作為府君山組油層的蓋層。而府君山組中部的泥巖、泥灰?guī)r和青白口系景兒峪組的泥灰?guī)r是油氣藏的底板層和隔層。

4 勘探啟示

(1)轉(zhuǎn)變思維、創(chuàng)新認(rèn)識(shí)、開拓勘探新領(lǐng)域，是高勘探程度區(qū)取得新突破的關(guān)鍵。霸縣凹陷是冀中探區(qū)富油氣凹陷之一，剩余資源量十分豐富［14］，但勘探程度高，要進(jìn)一步取得新發(fā)現(xiàn)、新突破的難度也大。文古3潛山內(nèi)幕油藏的發(fā)現(xiàn)，充分說(shuō)明轉(zhuǎn)變勘探思路，創(chuàng)新認(rèn)識(shí)，不斷開拓勘探新領(lǐng)域，勘探就可能有新突破和大發(fā)現(xiàn)。

（2）斜坡坡腹層狀內(nèi)幕潛山是文安斜坡今后勘探的重要領(lǐng)域。文古3井潛山內(nèi)幕油氣藏的發(fā)現(xiàn)表明，文安斜坡薊縣系—寒武系存在多套儲(chǔ)蓋組合，油氣源充足，潛山內(nèi)幕成藏條件優(yōu)越，是深化老區(qū)勘探的一個(gè)重要領(lǐng)域。

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A Hydrocarbon Accumulation Model and Petroleum Discovery of Cambrian Buried Hill Reservoirs in Wen'an Slope,Jizhong Depression

Wang Jianrui,Liu Chenhua,Guo Yongjun,Zhu Jieqiong,Jin Tao

Based on the analysis of the textures and characteristics of the basement rock,the seismic reflection features of buried hills and drilling and logging data,it is known that three sets of source-reservoir-caprock assemblages develop from the top to the bottom in Cambrian inner buried hills of Wen'an Slop,Jizhong Depression.Hydrocarbon derives from Paleogene Shahejie and Kongdian source rocks and the permeable large fault planes and unconformable planes work as the pathways of hydrocarbon migration.After a new hydrocarbon accumulation model of inner buried-hills is recommended,a group of buried-hill traps were discovered in Wen'an slope.A risk prospecting well,Well Weng'an-3,was elected to drill and high-yielded commercial oil flew was obtained in the lower Cambrian Fujunshan buried-hill carbonate reservoir.The history how to set up the new model and to prospect and discover the Weng'an-3 reservoir is reviewed and the basic characteristics of the reservoir also depicted.

Buried hill reservoir;Model of hydrocarbon accumulation;Reservoir characteristics;Oil and gas exploration;Wen'an Slope;Jizhong Depression

TE112.36；TE122.3

A

10.3969/j.issn.1672-9854.2012.01.006

1672-9854(2012)-01-0035-06

2011-09-15；改回日期：2011-10-21

王建瑞： 1960年生，高級(jí)工程師。1982年華東石油學(xué)院地球物理勘探專業(yè)畢業(yè)。主要從事油氣勘探綜合研究工作。通訊地址：062552河北省任丘市華北油田勘探開發(fā)研究院；電話：（0317）2725347

趙國(guó)憲

Wang Jianrui：male,Senior Geologist.Add:Research institute of Petroleum Exploration and Development,PetroChina Huabei Oilfield Company,Renqiu,Hebei,062552,China