冀中坳陷束鹿凹陷潛山多樣性油氣成藏特征

朱潔瓊 張以明 黃遠(yuǎn)鑫 明 錦 趙偉森 吳 嵐 甘運(yùn)才 王元杰

（ 1中國石油華北油田友信勘探開發(fā)服務(wù)有限公司；2中國石油華北油田公司；3中國石油華北油田公司勘探開發(fā)研究院； 4中國石油華北油田公司勘探事業(yè)部 ）

0 引言

潛山油氣藏是中國東部斷陷盆地中重要的油氣藏類型[1-2]。渤海灣盆地冀中坳陷潛山油氣成藏條件優(yōu)越，剩余油氣資源比較豐富，并且隨著勘探技術(shù)的進(jìn)步已成為冀中地區(qū)油氣勘探的重要接替領(lǐng)域[3-9]。束鹿凹陷潛山勘探始于1977 年，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了洼槽區(qū)的兩個(gè)洼中?。ㄇG丘、臺(tái)家莊）潛山油藏、斜坡帶的斷階潛山油藏（南小陳、晉古21），展示出束鹿凹陷潛山油藏良好的勘探前景。

本文以上述勘探發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)，分析束鹿凹陷潛山多樣性油藏的類型和成藏特點(diǎn)，并從潛山儲(chǔ)層分布規(guī)律、油氣輸導(dǎo)體系、潛山油藏模式等方面對該凹陷潛山多樣性油藏的成藏特征進(jìn)行探討，旨在指導(dǎo)束鹿凹陷潛山油氣勘探工作。

1 潛山類型及特征

1.1 潛山類型

束鹿凹陷位于冀中坳陷中南部，東南以新河斷層為界，西鄰寧晉凸起，北與深縣凹陷相接，勘探面積約為700km2。區(qū)域上受燕山期古隆起與新河斷層相互控制，形成了東部中央洼槽區(qū)和西部斜坡區(qū)的構(gòu)造格局（圖1）。

束鹿凹陷潛山的形成與演化主要經(jīng)歷了中生代侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)（燕山期）塊斷抬升和新生代（喜馬拉雅期）拉張塊斷改造及覆蓋掩埋兩個(gè)階段[10-12]。本文從形成潛山的地質(zhì)背景和成因出發(fā)，分析潛山的形成機(jī)制、結(jié)構(gòu)類型，并結(jié)合地震解釋和地質(zhì)剖面等資料，把束鹿凹陷潛山分為地層潛山、斷溝侵蝕潛山、斷階潛山、洼中隆起潛山（表1）。

圖1 束鹿凹陷構(gòu)造位置圖Fig.1 Location of Shulu sag

表1 束鹿凹陷潛山分類表Table 1 Buried hill classification in Shulu sag

1.2 潛山特征

束鹿凹陷東部受新河斷裂控制，斷層下降盤形成中央洼槽區(qū)，區(qū)域上受新生代右旋扭張剪切應(yīng)力作用，發(fā)育兩組北東東向斷層（臺(tái)家莊斷層和荊丘斷層），形成中央隆起，與之相應(yīng)的是洼中隆起潛山油藏（荊丘、臺(tái)家莊）；西部斜坡區(qū)內(nèi)帶受北邊衡水?dāng)鄬?、中部臺(tái)家莊斷層、荊丘斷層3 組北東東向斷層的影響，區(qū)域上發(fā)育3 組北東向的次級(jí)斷層和與之相交的一系列北西向斷層，從北到南相應(yīng)形成了3 排壘塹相間的斷階潛山油藏（晉古6）和斷溝侵蝕潛山油藏（晉古14-1）；斜坡區(qū)外帶潛山地層沿斜坡方向傾斜，潛山內(nèi)幕致密隔層作為底板層與上覆古近系共同形成頂超削截楔狀體地層潛山油藏（晉7）（表1、圖1）。

2 油氣成藏條件

2.1 烴源巖

圖2 束鹿凹陷烴源巖等厚圖Fig.2 Isopach map of source rock in Shulu sag

平面上，束鹿凹陷中央洼槽區(qū)不同位置的烴源巖條件和生烴能力存在差異性。具體而言，中央洼槽區(qū)南部發(fā)育膏泥巖為主，其中晉古13 井泥灰?guī)r段有機(jī)碳含量分布在0.67%～2.04%，平均為1.35%；氯仿瀝青“A”含量平均為0.08%；干酪根類型為Ⅱ2—Ⅲ型，綜合評(píng)價(jià)為中等—好生油巖。中央洼槽區(qū)中部發(fā)育泥灰?guī)r為主，其中晉116 井泥灰?guī)r段有機(jī)碳含量分布在0.07%～4.29%，平均為1.71%；氯仿瀝青“A”含量平均為0.23%；干酪根類型為Ⅱ1型，綜合評(píng)價(jià)為好生油巖。中央洼槽區(qū)北部發(fā)育暗色泥巖為主，其中晉古8 井暗色泥巖段有機(jī)碳含量分布在0.41%～0.56%，平均為0.45%；S1+S2分布在0.2～0.73mg/g，平均為0.27mg/g；干酪根類型為Ⅲ型，綜合評(píng)價(jià)為差生油巖。

2.2 潛山儲(chǔ)層

2.2.1 潛山儲(chǔ)層類型

冀中坳陷是疊置在華北古生代地臺(tái)之上的中—新生界斷陷坳陷。中元古界長城系至中生界三疊系沉積時(shí)期，坳陷處于相對穩(wěn)定的地臺(tái)發(fā)育階段，主要發(fā)育一套巨厚的海相碳酸鹽巖夾碎屑巖沉積。在此期間發(fā)生多期次的垂直升降構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，造成多次沉積間斷，使不同時(shí)期的地層出露，形成了多套溶蝕型儲(chǔ)層。在此大的沉積背景下，束鹿凹陷受新生界斷裂影響，其基巖隆升幅度大，潛山基底地層暴露時(shí)間長，侵蝕范圍差異較大，從而造就了該區(qū)潛山儲(chǔ)層的多樣性[14]。

束鹿凹陷潛山發(fā)育下古生界寒武系白云巖儲(chǔ)層和下古生界奧陶系海相石灰?guī)r儲(chǔ)層。白云巖儲(chǔ)層以溶洞型儲(chǔ)層為主，細(xì)小微裂縫發(fā)育；奧陶系石灰?guī)r儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型最為多樣，在斜坡區(qū)外帶儲(chǔ)層以大洞縫型、微縫孔隙型和縫洞孔復(fù)合型儲(chǔ)層為主，為潛山最優(yōu)勢儲(chǔ)層，鉆井過程中在潛山面附近放空漏失較多；在有石炭系—二疊系覆蓋的奧陶系石灰?guī)r儲(chǔ)層，巖心有效孔洞縫面孔率小，以孔隙裂縫型儲(chǔ)層為主。

2.2.2 潛山儲(chǔ)層分布規(guī)律

束鹿凹陷的潛山儲(chǔ)層分區(qū)分帶性比較明顯。西部斜坡區(qū)外帶主要發(fā)育下古生界寒武系，斜坡區(qū)中內(nèi)帶主要發(fā)育奧陶系；東部中央洼槽區(qū)主要發(fā)育上古生界石炭系—二疊系（圖3）。與之相對應(yīng)，西部斜坡區(qū)從內(nèi)帶到外帶依次發(fā)育奧陶系峰峰組和馬家溝組、寒武系府鳳山組等層段的碳酸鹽巖儲(chǔ)層[15-17]，巖性以石灰?guī)r和白云巖為主；中央洼槽區(qū)的低構(gòu)造隆起帶（臺(tái)家莊、荊丘）潛山發(fā)育奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層，巖性以石灰?guī)r為主。

圖3 束鹿凹陷潛山出露地層平面分布圖Fig.3 Plane distribution of exposed formations of the buried hill in Shulu sag

2.3 儲(chǔ)蓋組合

在束鹿凹陷中心形成的中央隆起（臺(tái)家莊、荊丘）潛山頂面上覆石炭系—二疊系和沙三下亞段，石炭系底部的鋁土質(zhì)泥巖和Es3下泥巖是區(qū)域性良好蓋層，儲(chǔ)蓋組合最優(yōu)；斜坡區(qū)潛山的蓋層一般為沙河街組，巖性較細(xì)，封蓋條件較好，儲(chǔ)蓋組合條件較好。此外，斜坡區(qū)潛山內(nèi)幕發(fā)育3 套有效隔層，第一套是奧陶系亮甲山組底部厚20～30m 的頁巖與泥質(zhì)灰?guī)r；第二套是寒武系崮山組和長山組厚110m 左右的石灰?guī)r、頁巖、泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖互層；第三套是寒武系徐莊組厚20m 左右的頁巖與泥質(zhì)灰?guī)r互層段。這3 套隔層都具有較高的泥質(zhì)含量，測井解釋主要為高GR 值，是區(qū)域分布穩(wěn)定的致密層，可作為潛山油藏的蓋層和底板層，與潛山儲(chǔ)層相匹配形成有利的儲(chǔ)蓋組合（圖4）。

圖4 束鹿凹陷潛山地層綜合柱狀圖Fig.4 Comprehensive stratigraphic histogram of the buried hill in Shulu sag

2.4 輸導(dǎo)體系

2.4.1 斷層輸導(dǎo)體系

基巖同生正斷層可使?jié)撋綌鄩K上升盤儲(chǔ)層與下降盤烴源巖層接觸，即使不接觸也可經(jīng)斷層通道將油氣由烴源巖運(yùn)移至潛山圈閉而成藏。即基巖正斷層在古近紀(jì)恢復(fù)活動(dòng)并控制兩盤地層沉積厚度，是許多基巖斷塊山能否成藏的重要原因之一[18]。束鹿凹陷經(jīng)歷多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成三洼兩隆的構(gòu)造格局，平面上北東東向的衡水?dāng)鄬?、臺(tái)家莊斷層、荊丘斷層與北西向的新河斷層相交，對潛山油氣的垂向輸導(dǎo)起主要控制作用。這4 組斷層屬于同沉積斷層，斷穿基巖斷距較大，有效溝通了潛山儲(chǔ)層與烴源巖層，斷層長期活動(dòng)至館陶組沉積時(shí)期，與束鹿凹陷沙三下亞段烴源巖生排烴期相匹配，形成了油氣垂向運(yùn)移通道。束鹿凹陷東部—南部新凹陷中心形成的隆起帶（臺(tái)家莊、荊丘）潛山，均由該類同沉積斷層輸導(dǎo)體系控制油氣的垂向輸導(dǎo)（圖5a）。

2.4.2 不整合面輸導(dǎo)體系

潛山油氣藏的形成還與不整合面輸導(dǎo)體緊密相關(guān)。這種不整合面輸導(dǎo)體通常是潛山基底地層經(jīng)后期風(fēng)化淋濾和溶蝕作用的改造形成的風(fēng)化殼。風(fēng)化殼孔、洞、裂隙發(fā)育，構(gòu)成了良好的油氣儲(chǔ)層和輸導(dǎo)通道，有利于油氣水流體大規(guī)模側(cè)向運(yùn)移[9]。束鹿凹陷斜坡帶古近系和基底地層呈不整合接觸，基底不整合面出露的石炭系、二疊系、奧陶系、寒武系經(jīng)后期風(fēng)化淋濾和溶蝕作用的改造，形成良好的油氣側(cè)向輸導(dǎo)通道。洼槽區(qū)發(fā)育的成熟烴源巖側(cè)向排烴進(jìn)入不整合面輸導(dǎo)體，油氣在浮力作用下沿不整合面發(fā)生橫向運(yùn)移，將生成的油氣長距離運(yùn)移到斜坡各類潛山圈閉中（圖5b）。

2.4.3 復(fù)合輸導(dǎo)體系

受構(gòu)造活動(dòng)、斷裂作用及后期成巖作用等因素的影響， 斷層輸導(dǎo)體、不整合輸導(dǎo)體及滲透性潛山內(nèi)幕儲(chǔ)層在三維空間上相互疊置、交叉、連通可組成復(fù)合型輸導(dǎo)體系[19-20]。該類輸導(dǎo)體系在束鹿凹陷陡帶和斜坡帶均有發(fā)育。束鹿凹陷陡帶新河斷層上升盤，發(fā)育洼邊隆斷壘潛山、侵蝕殘丘山和潛山內(nèi)幕圈閉。新河大斷層溝通束鹿凹陷烴源巖，油氣沿?cái)嗝娲瓜蜻\(yùn)移，然后沿滲透性潛山地層和不整合面橫向運(yùn)移，最后進(jìn)入各類潛山及潛山內(nèi)幕圈閉。在斜坡帶，油氣先沿不整合面橫向運(yùn)移，再沿切割斜坡基底的控山斷層垂向運(yùn)移至潛山圈閉中（圖5c）。

圖5 束鹿凹陷輸導(dǎo)體系模式圖Fig.5 Schematic transport system in Shulu sag

3 潛山油藏類型

束鹿凹陷潛山類型、潛山儲(chǔ)層、儲(chǔ)蓋組合條件和油氣輸導(dǎo)體系的多樣性，導(dǎo)致束鹿凹陷潛山油藏類型的多樣性。

3.1 洼中隆起潛山油藏

該類潛山油藏主要是指束鹿凹陷兩個(gè)洼中?。ㄇG丘、臺(tái)家莊）潛山油藏。洼槽區(qū)潛山埋藏較深，奧陶系地層較全，峰峰組為主要目的層，物性好，產(chǎn)液高；潛山頂面覆蓋石炭系—二疊系和沙三下亞段，石炭系底部的鋁土質(zhì)泥巖和沙三下亞段泥巖都是區(qū)域性良好蓋層；潛山側(cè)向直接對接沙三下亞段烴源巖地層，油氣沿荊丘斷層、臺(tái)家莊斷層垂向運(yùn)移至潛山，形成新生古儲(chǔ)古蓋的洼中隆起斷塊潛山油藏（圖6）。該類潛山油藏具有統(tǒng)一的油水界面，呈塊狀油藏特征，基底油源斷層是否發(fā)育控制著該類潛山的油氣成藏。

圖6 洼中隆起斷塊潛山油藏模式Fig.6 Buried hill reservoir model in the uplifted fault block in Shulu sag

3.2 斷階潛山油藏

斷階潛山油藏主要發(fā)育于束鹿凹陷西部斜坡區(qū)中內(nèi)帶。斜坡區(qū)中內(nèi)帶基底反向斷層發(fā)育，斷層上升盤奧陶系海相碳酸鹽巖受風(fēng)化淋濾及斷裂活動(dòng)的影響，孔洞及裂縫發(fā)育，可作為潛山的儲(chǔ)層。斷層下降盤沉積古近系泥巖，形成潛山的側(cè)向封擋層。油氣沿斜坡區(qū)不整合面橫向運(yùn)移、沿?cái)鄬哟瓜蜻\(yùn)移，優(yōu)勢運(yùn)移路徑上離烴源區(qū)近的圈閉將優(yōu)先捕獲油氣并成藏，從而形成斜坡區(qū)斷階潛山油藏（晉古6、晉古21等）（圖7）。山體幅度、油藏大小直接受控山斷層斷距大小控制，側(cè)向?qū)臃鈸鯇邮欠裼行樵擃悵撋接筒爻刹仃P(guān)鍵。2017 年以斷階潛山油藏模式鉆探的晉古21 井，在奧陶系試油獲日產(chǎn)99.7t 工業(yè)油流，截至2019 年8 月，日產(chǎn)油穩(wěn)定在35t 以上，累計(jì)產(chǎn)油30688t。

圖7 束鹿凹陷斜坡區(qū)潛山油藏模式Fig.7 Buried hill reservoir model in the slope area in Shulu sag

3.3 斷溝侵蝕潛山油藏

斷溝侵蝕潛山油藏主要發(fā)育于束鹿凹陷西部斜坡區(qū)中外帶。斜坡區(qū)地層傾角大，早期發(fā)育的反向斷層下降盤會(huì)形成局部低洼古地勢，后期經(jīng)古水流沖刷改造形成沖蝕溝，大套礫巖滯留沉積在溝谷底部，可作為潛山的側(cè)向封擋層；潛山頂面上覆古近系沙河街組、東營組泥巖、砂泥巖，可作為蓋層；奧陶系馬家溝組石灰?guī)r作為儲(chǔ)層，形成新生古儲(chǔ)礫巖封堵的斷溝侵蝕潛山油藏模式（圖7）。按照這種油藏模式在斜坡區(qū)鉆探的晉古14-1 井，中途測試獲日產(chǎn)203m3的高產(chǎn)工業(yè)油流。

3.4 頂超削截楔狀體地層潛山油藏

楔狀體地層潛山油藏主要發(fā)育于束鹿凹陷西部斜坡區(qū)外帶。斜坡區(qū)作為順傾坡，地層西老東新，總體表現(xiàn)為上超下削，上覆古近系超覆于潛山面之上。當(dāng)潛山奧陶系、寒武系削截于潛山頂面，與斜坡區(qū)潛山內(nèi)幕發(fā)育的3 套有效隔層形成的底板層相匹配時(shí)，可形成頂超削截楔狀體地層潛山油藏，該類潛山油藏成藏條件苛刻，頂?shù)装鍖泳鶠橛行д趽鯇訒r(shí)方可成藏（圖7）。以頂超削截楔狀體地層潛山油藏模式鉆探的晉7 井，在奧陶系試油獲日產(chǎn)52.51t 的工業(yè)油流。

4 結(jié)論