束鹿凹陷西斜坡油藏分布規(guī)律及成藏模式

陳朝兵，宗超倫，焦立芳，趙政權(quán)，呂宏玖，南凡馳

（1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安 710065；2.陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710065；3.中國石油天然氣股份有限公司華北油田分公司第五采油廠，河北辛集 052360）

束鹿凹陷位于冀中坳陷南部，為一典型的東斷西超單斷箕狀凹陷，走向?yàn)楸北睎|向[1–3]。 束鹿凹陷的基底為寒武系（?）–奧陶系（O）海相碳酸鹽巖以及石炭系（C）–二疊系（P）海陸交互相沉積巖，地層自下而上分別為沙河街組、東營組及館陶組[4–6]。束鹿西斜坡位于束鹿凹陷西部，東部與凹陷中洼槽為鄰，西部為寧晉凸起。前人對(duì)束鹿凹陷西斜坡的油藏富集規(guī)律做過大量研究，取得了大量成果[7–12]，黃遠(yuǎn)鑫[11]認(rèn)為束鹿凹陷西斜坡主要發(fā)育塊狀殘丘潛山、斷塊潛山和地層楔狀體潛山，有效地指導(dǎo)了束鹿西斜坡潛山目標(biāo)的落實(shí)與鉆探部署，實(shí)現(xiàn)了潛山勘探的新突破；李冬梅[8]對(duì)西斜坡中部成藏因素進(jìn)行了分析，認(rèn)為中部油氣成藏受控于斷層與烴源巖的空間配置關(guān)系。前人研究多聚焦于束鹿西斜坡的潛山油藏，對(duì)西斜坡潛山上部油藏分布及成藏模式的研究相對(duì)較少，本文通過對(duì)束鹿凹陷西斜坡古近系及新近系油藏成藏條件分析，明確油藏類型及分布規(guī)律，建立油藏成藏模式，為后期開發(fā)提供指導(dǎo)。

1 地質(zhì)概況

束鹿凹陷位于冀中坳陷南部，東以新河斷裂為界，西為斜坡過渡至寧晉凸起，南至小劉村凸起，北以衡水?dāng)嗔雅c深縣凹陷相接（圖1），面積約700 km2。束鹿凹陷是在前古近系基底上發(fā)育的箕狀凹陷，具有南北分區(qū)、東西分帶的構(gòu)造格局，總體呈北東向狹長分布。從東到西可分為陡坡帶、洼槽帶和斜坡帶，具有“三洼兩隆” 的特點(diǎn)，從凹陷形成的過程來看，屬于斷層控制的繼承性凹陷。由北向南發(fā)育六個(gè)含油氣構(gòu)造帶，分別為南小陳、臺(tái)家莊、西曹固、荊丘、雷家莊、西斜坡構(gòu)造帶。西斜坡構(gòu)造帶位于束鹿斜坡帶最西部，東以斜坡內(nèi)帶為界，西鄰寧晉凸起，南至小劉村凸起，北到深縣凹陷南部斷裂，西斜坡所處構(gòu)造位置較高，是油氣最終運(yùn)移、聚集的有利區(qū)域，但勘探評(píng)價(jià)程度低、剩余資源量大、資源轉(zhuǎn)化率低（表1）。

圖1 冀中坳陷南部束鹿凹陷構(gòu)造位置

表1 束鹿凹陷資源量統(tǒng)計(jì)

2 沉積特征

巖性和巖相組合是束鹿凹陷西斜坡古近系及新近系儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)，沉積相對(duì)巖性和巖石結(jié)構(gòu)控制作用明顯。束鹿凹陷西斜坡自下向上依次鉆遇薊縣系霧迷山組（Jxw）、寒武系（?）、奧陶系（O）、古近系沙河街組（Es）、東營組（Ed）、新近系館陶組（Ng）、明化鎮(zhèn)組（Nm）以及第四系平原組（Qp）地層，其中沙河街組沙二段（Es2）和沙三段（Es3）為主力含油層系，探明地質(zhì)儲(chǔ)量占總探明地質(zhì)儲(chǔ)量的71.84%，館陶組、東營組、沙河街組沙一段以及奧陶系探明地質(zhì)儲(chǔ)量合計(jì)占28.16%?？v向上，從沙河街組到館陶組為束鹿凹陷填平補(bǔ)齊的過程，物源主要來自于西部寧晉凸起（圖2a），東部新河斷層高部位及南部小劉村凸起也提供部分物源，因此，西斜坡區(qū)以近源碎屑沉積為主。沙三段沉積期，束鹿凹陷西斜坡以扇三角洲沉積體系為主（圖2b），發(fā)育碳酸鹽質(zhì)角礫巖和砂巖儲(chǔ)層，其中碳酸鹽角礫巖儲(chǔ)層為超低孔–特低滲儲(chǔ)層，受構(gòu)造和成巖作用改造后，發(fā)育一定數(shù)量的孔縫，為角礫巖儲(chǔ)層提供了儲(chǔ)集空間；沙二段–沙一段沉積期，束鹿凹陷西斜坡發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系，斜坡帶廣布辮狀河（水下）分流河道砂體，構(gòu)成了沙二段–沙一段的主要油氣儲(chǔ)集體；東營組–館陶組沉積期，束鹿凹陷內(nèi)基本被沉積物填平補(bǔ)齊，沉積環(huán)境逐漸由辮狀河三角洲轉(zhuǎn)化為辮狀河沉積，發(fā)育心灘、河道充填和泛濫平原等微相，厚層河道含礫砂巖構(gòu)成了沉積骨架。

圖2 束鹿凹陷古近系沉積前古地貌（a）及沉積特征（b）

3 油氣成藏條件

3.1 烴源巖特征

受構(gòu)造及沉積環(huán)境的影響，束鹿凹陷內(nèi)的南、中、北三個(gè)洼槽區(qū)在沙河街組沉積期處于湖泊沉積環(huán)境，水體較深且平靜，透光性差，喜氧細(xì)菌難以生存，湖泊中沉積的有機(jī)質(zhì)得以較好地保存，形成了厚度較大的烴源巖。縱向上，束鹿凹陷主要發(fā)育石炭系–二疊系（C–P）、沙三下亞段（Es3下）和沙一下亞段（Es1下）三套較好的烴源巖（表2），其中沙三下亞段為主力烴源巖，沙一下亞段為次主力烴源巖，石炭系–二疊系為次要烴源巖。沙三下亞段烴源巖的巖性以泥灰?guī)r為主，厚度為50～500 m，有機(jī)質(zhì)豐度高，烴源巖母質(zhì)類型為Ⅱ1型，為成熟烴源巖，是束鹿凹陷的主力烴源巖，三個(gè)洼槽內(nèi)均發(fā)育泥灰?guī)r烴源巖，其中中部洼槽烴源巖厚度最大、分布最廣；沙一段沉積早期，束鹿凹陷發(fā)生大規(guī)模湖泛，形成一套重要的未熟–低熟烴源巖，烴源巖母質(zhì)類型好，Ⅱ2–Ⅱ1型，為次主力烴源巖。從主力烴源巖成熟度（Ro）分布來看，束鹿凹陷中南部有機(jī)質(zhì)成熟度較高，北部有機(jī)質(zhì)成熟度相對(duì)較低。

表2 束鹿凹陷烴源巖綜合評(píng)價(jià)

3.2 儲(chǔ)層條件

束鹿凹陷西斜坡儲(chǔ)層主要為扇三角洲成因的碳酸鹽質(zhì)角礫巖、辮狀河三角洲成因的砂巖，其次為濱淺湖成因的泥灰?guī)r。其中，辮狀河三角洲中砂體雜基含量低、分選較好、單個(gè)砂體的側(cè)向連續(xù)性好，因此，砂體的儲(chǔ)集性能相對(duì)較好；扇三角洲砂體離物源近、搬運(yùn)距離短、分選差，儲(chǔ)集性能稍差。斜坡帶鉆探的22口井中19口井在古近系沙河街組見到油氣顯示，且均發(fā)育在辮狀河三角洲或扇三角洲砂體中，因此，辮狀河三角洲和扇三角洲砂礫巖體構(gòu)成了束鹿凹陷西斜坡主要的儲(chǔ)層，具有分布面積廣、砂體疊置厚度大、儲(chǔ)集條件整體較好的優(yōu)勢(shì)。

3.3 儲(chǔ)蓋組合與保存條件

受斷層發(fā)育及沉積旋回的控制，束鹿凹陷儲(chǔ)蓋配置關(guān)系較好，垂向上形成了五套儲(chǔ)蓋組合，分別是：①奧陶系潛山儲(chǔ)蓋組合：烴源巖為沙三段泥灰?guī)r和石炭系含煤地層，奧陶系灰?guī)r為儲(chǔ)層，二疊系地層為蓋層；②沙二段–沙三段儲(chǔ)蓋組合：屬于自生自儲(chǔ)組合，沙三段泥灰?guī)r為烴源巖，沙二段–沙三段砂巖為儲(chǔ)層，沙一段底部泥巖為蓋層；③沙一段儲(chǔ)蓋組合：沙三段泥灰?guī)r和沙一段泥巖作為烴源巖，沙一段砂巖作為儲(chǔ)層，沙一段泥巖作為蓋層；④東營組儲(chǔ)蓋組合：沙三段泥灰?guī)r作為烴源巖，東營組砂泥巖為儲(chǔ)層和蓋層；⑤館陶組儲(chǔ)蓋組合：沙三段泥灰?guī)r作為烴源巖，館陶組砂泥巖作為儲(chǔ)層和蓋層（表3）。

表3 束鹿凹陷西斜坡油藏蓋儲(chǔ)組合

束鹿凹陷油藏的保存主要受古近紀(jì)斷層活動(dòng)的影響，斷層對(duì)于束鹿凹陷西斜坡油氣保存具有雙重影響：一方面，早期斷層產(chǎn)生的次級(jí)裂縫使油氣向上部運(yùn)移，破壞了原始油藏保存條件，原始油藏飽和度降低；另一方面，隨著斷層的不斷演化，后期斷層封閉性變好，持續(xù)的油氣供給使得油氣在斷層面附近聚集成藏，形成斷層圈閉。束鹿凹陷經(jīng)歷了古近紀(jì)斷層的影響后，構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定，斷裂活動(dòng)性降低。因此，古近系油藏成藏后的保存條件相對(duì)較好。

4 油氣藏類型與分布規(guī)律

通過對(duì)已發(fā)現(xiàn)油藏的分析，束鹿凹陷西斜坡在構(gòu)造、沉積、成巖等綜合因素影響下，發(fā)育巖性、構(gòu)造、地層和復(fù)合等多種類型的油氣圈閉。根據(jù)圈閉的成因類型，將束鹿凹陷西斜坡油氣藏分為四種類型，即巖性油氣藏、構(gòu)造油氣藏、地層油氣藏和復(fù)合油氣藏。

由于束鹿凹陷西斜坡主要發(fā)育扇三角洲和辮狀河三角洲沉積，很少發(fā)育烴源巖，因此，烴源巖—輸導(dǎo)體系—圈閉的搭配方式制約著斜坡帶油氣的聚集，西斜坡儲(chǔ)集的油氣主要是凹陷中部的沙三段泥灰?guī)r生成運(yùn)移而來。如圖3所示，在束鹿凹陷東西方向上，斜坡內(nèi)帶因鄰近凹陷中部生油洼槽，油氣經(jīng)過短距離運(yùn)移優(yōu)先聚集在斜坡內(nèi)帶而形成構(gòu)造油氣藏，如晉105油藏；內(nèi)帶發(fā)育斷層和鼻狀隆起，為油氣的聚集提供了良好的構(gòu)造背景，加之三角洲砂體厚度較大且橫向連續(xù)性較好，在起封閉作用的斷層和隆起共同作用下形成巖性–構(gòu)造復(fù)合油氣藏，如晉7油藏；斜坡外帶下伏地層遭受剝蝕，沙河街組地層不整合于下伏地層之上，發(fā)育地層油氣藏，如晉古16油藏；沙三下亞段廣泛分布透鏡狀的礫巖致密儲(chǔ)層，被湖相泥巖或泥灰?guī)r所包圍，形成透鏡體巖性圈閉，如晉古3油藏。平面上，束鹿凹陷西斜坡的油藏主要分布在斜坡內(nèi)帶的中南部，油藏相對(duì)集中連片，主要發(fā)育在西曹固構(gòu)造帶（車城油田）、臺(tái)家莊構(gòu)造帶（臺(tái)家莊油田）、南部雷家莊構(gòu)造帶（雷家莊油田）以及北部的南小陳構(gòu)造帶（南小陳油田）。

圖3 束鹿凹陷油藏分布

5 油氣成藏模式

5.1 西斜坡南部油氣成藏模式

雷家莊構(gòu)造帶位于束鹿凹陷南部，處于西斜坡、南洼槽和小劉村凸起的交匯處，油藏類型主要為巖性油氣藏、構(gòu)造油氣藏、凸起殘丘潛山油氣藏等類型，但在西斜坡南部主要發(fā)育地層油氣藏和巖性油氣藏（圖4），這是由于斜坡南部構(gòu)造相對(duì)簡單，發(fā)育扇三角洲和沖積扇沉積體系，砂體橫向連續(xù)性好，易形成砂體側(cè)向巖性尖滅圈閉和地層圈閉。該區(qū)油氣主要由雷家莊斷層溝通烴源運(yùn)移而來，斷層兩側(cè)整體為背斜形態(tài)，隨著與斷層距離的增加，構(gòu)造位置逐漸降低，含油氣性也變得差一些。

圖4 雷家莊構(gòu)造帶成藏模式

5.2 西斜坡中部油氣成藏模式

西斜坡中部為西曹固構(gòu)造帶和臺(tái)家莊構(gòu)造帶，西曹固構(gòu)造帶位于西斜坡內(nèi)帶的中南部，整體為西高東低的寬緩大型斷裂鼻狀構(gòu)造，區(qū)內(nèi)多發(fā)育斷層，油藏類型主要為構(gòu)造油氣藏、巖性油氣藏和構(gòu)造–巖性復(fù)合油氣藏，其中以構(gòu)造油氣藏為主，形成多層系的“牙刷狀”油氣藏（圖5），各層的油氣分布規(guī)模不一，且沒有統(tǒng)一的油水界面。油藏主要分布在斷層周邊和區(qū)域構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶附近，烴類主要來源于中南洼槽沙三下亞段泥灰?guī)r和沙一段泥巖，油藏具有連片成藏的特征。臺(tái)家莊構(gòu)造帶位于束鹿凹陷中部，自西向東為“兩邊抬起，中間下凹”的形態(tài)，區(qū)內(nèi)斷裂較發(fā)育。根據(jù)油藏圈閉條件及控油因素，可分為構(gòu)造油氣藏、巖性油氣藏及巖性–構(gòu)造復(fù)合油氣藏三種類型。臺(tái)家莊構(gòu)造位于中、北兩個(gè)洼槽間，烴源供給相對(duì)充足，形成的構(gòu)造油氣藏主要是反向斷層控制的斷鼻油藏，形成的巖性油氣藏主要為沙三下亞段的礫巖油氣藏和泥灰?guī)r油氣藏（圖6）。

圖5 西曹固構(gòu)造帶“牙刷狀”成藏模式

圖6 臺(tái)家莊構(gòu)造帶成藏模式

5.3 西斜坡北部油氣成藏模式

南小陳構(gòu)造帶位于西斜坡北部，介于深縣凹陷和束鹿凹陷之間，整體為北東向低幅度鼻狀構(gòu)造。南小陳構(gòu)造帶主要發(fā)育構(gòu)造油氣藏和潛山油氣藏（圖7），長期活動(dòng)的斷層使得來自束鹿凹陷北洼槽和深縣凹陷的油氣向構(gòu)造主體運(yùn)移；潛山油氣藏主要分布在西斜坡古隆起背景下的斷塊山，側(cè)向封堵條件好即可成藏。

圖7 南小陳構(gòu)造帶成藏模式

6 結(jié)論

（1）束鹿凹陷西斜坡具有較好的油氣成藏地質(zhì)條件，沙三下亞段泥灰?guī)r及沙一段泥巖為優(yōu)質(zhì)烴源巖，為西斜坡油藏的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)；西斜坡緊鄰主要物源區(qū)——寧晉凸起，接受近源碎屑持續(xù)供給，扇三角洲和辮狀河三角洲厚層砂體為西斜坡油氣的聚集提供了有利場(chǎng)所；受湖盆演化及岸線遷移影響，西斜坡發(fā)育多套儲(chǔ)蓋組合，為油氣的聚集成藏提供了基本條件；斷層對(duì)于西斜坡油氣的逸散及保存具有關(guān)鍵作用，早期斷層導(dǎo)致原始油藏豐度降低，后期封閉性較高的斷層又為油氣的二次聚集提供了遮擋和圈閉條件。

（2）束鹿西斜坡主要發(fā)育巖性油氣藏、構(gòu)造油氣藏、地層油氣藏以及復(fù)合油氣藏等四種類型。斜坡帶不同部位發(fā)育的油氣藏類型也不盡相同，斜坡內(nèi)帶主要發(fā)育構(gòu)造油氣藏，斜坡外帶以地層油氣藏為主；西斜坡南部主要以地層油氣藏和巖性油氣藏為主，中部以構(gòu)造油氣藏、巖性油氣藏和構(gòu)造–巖性復(fù)合油氣藏為主，北部則以構(gòu)造油氣藏和古潛山油氣藏為主。