束鹿凹陷西部斜坡帶館陶組油氣成藏模式

梁越，楊麗麗，王芳，韓冰，王丹君，王雅迪，劉賀，王德良，賈昔東，王永君

束鹿凹陷西部斜坡帶館陶組油氣成藏模式

梁越1，楊麗麗2，王芳3，韓冰1，王丹君4，王雅迪1，劉賀1，王德良1，賈昔東2，王永君1

（1. 東方地球物理公司研究院地質(zhì)研究中心，河北 涿州 072750； 2. 東方地球物理公司塔里木物探處方法研究所，新疆 庫爾勒 841000；3. 東方地球物理公司研究院華北分院，河北 任丘 062550； 4．昆明理工大學 國土資源工程學院，云南 昆明 650093）

束鹿凹陷位于冀中坳陷南部，鉆錄井資料表明，束鹿凹陷館陶組底礫巖是一套形成于鄰近高地附近的剝蝕或沖積產(chǎn)物，西部斜坡帶館陶組油藏具有雙向油源，油氣來自北部深縣凹陷以及東部的束鹿北洼。館陶組底礫巖油藏分布主要受構(gòu)造背景和沉積相帶控制，深部油氣沿斷層和不整合面向上運移，形成古生新儲型油藏。儲集層主要由館陶組辮狀河沉積砂體組成，與礫巖相伴生的砂巖可以構(gòu)成良好的油氣儲層，形成巖性上傾尖滅、透鏡體等多種類型的油氣藏。館陶組底部館三段上部發(fā)育泥巖蓋層，成藏和保存條件優(yōu)越。

束鹿凹陷；館陶組；底礫巖；巖性油藏

束鹿凹陷位于渤海灣盆地冀中坳陷南緣，主要包括西部斜坡帶、中部洼槽帶以及東部陡坡帶，為前第三系基底背景上發(fā)育的東斷西超的單斷箕狀凹陷[1-3]，勘探面積1 200 km2（圖1）。研究區(qū)新近系館陶組以河流相沉積為主，地層厚度超過250 m，自上而下可劃分為館陶組一、二、三段，通過不整合與接觸下伏古近系地層接觸。早期在凹陷內(nèi)鉆探了大量探井，館陶組只在西部斜坡帶北部外帶多口井見良好顯示，對其中8口井進行試油，只有JG16井為含油水層，其余均為水層，館陶組勘探一直未獲突破。

圖1 研究區(qū)區(qū)域位置圖

近年來，圍繞束鹿凹陷館陶組底礫巖展開了油氣成藏、油藏類型系統(tǒng)研究，確定了館陶組底礫巖在測井曲線以及地震剖面上的響應特征，相繼發(fā)現(xiàn)了與館陶組底礫巖相關(guān)的油氣藏。2016年鉆探的Shu21井在館陶組底部試油獲得22.89 m3·d-1的工業(yè)油流，打破了束鹿凹陷館陶組勘探的沉寂局面。勘探實踐證明，館陶組底礫巖成因、分布與油氣成藏具有重要的聯(lián)系，因此深化認識漸新世晚期-中新世早期的沉積特征和構(gòu)造背景、尋找與館陶組底礫巖相關(guān)的構(gòu)造-巖性以及巖性油氣藏，對指導今后油氣勘探具有重要的現(xiàn)實意義。

1 區(qū)域背景

研究區(qū)作為渤海灣盆地的一部分，具有東部新生代盆地的地層沉積樣式，剖面上表現(xiàn)為斷-坳樣式的雙層結(jié)構(gòu)[4]（圖2）。古近紀斷陷盆地湖泊沉積充填結(jié)束于喜山期第二幕（東營期）之后，此時華北地區(qū)受到太平洋板塊運動的影響，遭受強烈擠壓作用，區(qū)域整體抬升，廣泛發(fā)生侵蝕作用并發(fā)育河流相沉積。研究區(qū)的物源區(qū)為西部寧晉凸起的各個低凸起，發(fā)育多條攜砂河流，河流為近源、短流高能礫質(zhì)河。因此粒度特征呈現(xiàn)下粗上細的辮狀河沉積為研究區(qū)普遍發(fā)育的沉積體系，巖性表現(xiàn)為厚層雜色底礫巖、砂礫巖以及粗砂巖、中砂巖夾薄層棕色、棕黃色、紫紅色泥巖的特征。石英、長石為砂巖和礫巖的主要組成，見少量顆粒棱角狀至半棱角狀燧石塊體。館陶組地層埋深1200~1900m，平均厚度350~600m。Shu21井館陶組底深1565m，厚達500m。

圖2 束鹿凹陷特征剖面

2 成藏基本條件

2.1 烴源巖特征

地球化學已證實，束鹿凹陷存在三套烴源巖層：沙一下（Es1下）、沙三下亞段（Es3下）暗色泥巖和泥灰?guī)r以及石炭-二疊系（C-P）煤系地層[5-6]，主要分布在凹陷南、中洼槽。

沙一下亞段沉積時期，束鹿凹陷經(jīng)歷了一次大規(guī)模的湖泛過程，形成一套未成熟-低熟烴源巖，即沙一下亞段的“特殊巖性段”。在凹陷中南部該段烴源巖母質(zhì)類型較好，以Ⅱ2型為主，有機質(zhì)豐度高；北部有機質(zhì)豐度底，為較差烴源巖。

沙三段烴源巖為沙三段底部礫巖層上發(fā)育的厚度為300~1 200 m的泥灰?guī)r，有機質(zhì)豐度高，烴源巖母質(zhì)類型屬于Ⅱ1型和Ⅲ型，生烴門限溫度達101 ℃，區(qū)內(nèi)烴源巖有機質(zhì)生烴門限深度為2 800 m[7]，烴源巖也已成熟。沙二段和沙三段地層的油氣主要來自此套烴源巖，該套烴源巖凹陷內(nèi)分布廣泛，為一套優(yōu)質(zhì)烴源巖[8]。

石炭-二疊系埋藏深度在4 000～6 500 m，分布在凹陷的洼槽區(qū)，有機質(zhì)豐度高，是較好的氣源層，沙三段和潛山地層的油氣主要來自此套烴源巖。

2.2 儲集層條件

束鹿凹陷西部斜坡帶館陶組下段儲層主要由辮狀河沉積砂體組成（圖3）。儲集層物性較好，巖性由砂礫巖、中、細砂巖為主，總體埋藏較淺，膠結(jié)疏松。館陶組底礫巖來源推測為西部寧晉凸起附近的沖積產(chǎn)物，鏡下薄片鑒定為成分成熟度低、分選差、磨圓一般的特征。研究區(qū)油氣最有利的儲集相帶為辮狀河道和分支河道邊緣亞相，由于河流相沉積的多變和復雜性，造成不同沉積相帶的儲集層巖性、物性變化較大。通過地震屬性與鉆井資料結(jié)合進行沉積環(huán)境劃分（圖4），統(tǒng)計結(jié)果表明，儲集層主要分布在辮狀河道及分支河道以及灘地亞相。

圖3 束鹿凹陷連井剖面

圖4 束鹿凹陷館Ⅲ段下部沉積環(huán)境

2.3 頂?shù)装鍡l件

油氣成藏并得以保存的一個重要條件是，頂?shù)装鍖拥姆忾]能力好。西部斜坡帶淺層頂板層為館陶組上、下亞段局部蓋層。底板層為東營組上部河流相泥巖層（圖3）。

2.3.1 頂板條件

館陶組下亞段沉積地層以大套厚層塊狀砂礫巖為主夾薄層泥巖，缺乏區(qū)域性穩(wěn)定蓋層，但泛濫平原和河漫灘亞相沉積的薄層泥巖可作為布局蓋層。館陶組上段曲流河沉積砂體規(guī)模偏小，分布零星，剖面上多呈透鏡狀，平面上表現(xiàn)為條帶狀彎曲，發(fā)育大規(guī)模河漫灘泥巖，多套棕紅色、紫紅色河漫灘泥巖厚度約15~20 m，因沉積時間長、分布范圍廣，封堵能力和分布范圍均大于館陶組下段的蓋層。

2.3.2 底板條件

東營組上段為辮狀河沉積形成洪泛平原相帶，以大套紫紅色、淺棕色、灰綠色河流相泥巖夾淺灰色河道砂巖互層為主。其中泥地比達50%~70%，泥巖厚度約18~30 m，因其厚度大，分布范圍廣，可作為館陶組底部砂礫巖儲層的底板層。

2.4 運聚條件

綜合烴源巖熱演化史、流體包裹體分析結(jié)果[9]，束鹿凹陷油氣運移始于館陶組沉積早期，大量運移發(fā)生在館陶組中晚期到明化鎮(zhèn)組早期，其主要成藏期亦為這一時期。西部斜坡帶淺層油氣藏為“下生上儲”型油藏。沙三下亞段生成的油氣沿斷層縱向運移，沿不整合面、滲透性砂層側(cè)向運移，在上部的有效圈閉中聚集成藏。束鹿凹陷館陶組不具備生烴能力，其油藏均為它源油氣藏。

長期活動的斷層及晚期活動斷層是新近系油氣成藏的關(guān)鍵[10]，東營組和沙一段發(fā)育的泥巖蓋層隔開了館陶組儲層與沙三段主力烴源層，館陶組油氣只能通過油源斷層作為油氣的縱向輸導通道獲得油氣補給。西部斜坡內(nèi)帶的該類斷層，如J100斷層，在淺層油氣成藏過程中起到了重要作用。J100斷層長期活動，在油藏形成過程中不僅提供了油氣運移通道，而且影響了油氣的聚集。斜坡外帶北部多條斷層起到類似作用。平面上，由于以斷層垂向運移和補給為主，油氣受油源斷層控制并分布于斷層相接地層的上傾方向，如斜坡斷裂構(gòu)造中/外帶的鼻狀構(gòu)造軸部。

3 油氣成藏模式

從目前勘探實踐看，束鹿凹陷西部斜坡帶外帶沒有大的構(gòu)造背景，并且斷裂系統(tǒng)不發(fā)育，因此成藏的關(guān)鍵因素之一為油氣側(cè)向運移的有效性。館陶組下段發(fā)育辮狀河沉積的厚層礫巖、砂礫巖和粗砂巖，具有典型“砂包泥”的沉積特征，砂地比高達70%~80%，多屬于結(jié)構(gòu)支撐，粒間孔隙大，橫向連通性好。

此外館陶組下段油藏的油氣來自于洼槽區(qū)沙三下亞段烴源巖。館下段為辮狀河塊狀砂礫巖沉積，圈閉（油氣）側(cè)向封堵困難，砂體的上傾尖滅可導致油氣聚集成藏，因此成藏的關(guān)鍵在于砂體周邊非滲透地層的分布。

油氣首先通過斜坡內(nèi)帶油源斷裂垂向運移至館陶組下段地層，再通過發(fā)育于館下段孔滲條件優(yōu)越的砂礫巖地層進行橫向運移至有利儲層發(fā)育區(qū)。如果儲集層上傾方向或周邊被泥巖包圍，側(cè)向封堵條件好。因此束鹿凹陷館陶組油藏類型主要為巖性尖滅油藏或砂巖透鏡體油藏，油藏主要分布在館下段（圖5）。

圖5 束鹿凹陷西斜坡油藏模式圖

4 結(jié) 論

1）束鹿凹陷西部斜坡帶淺層油具有雙向油源的優(yōu)越條件，長期活動的同生斷層及不整合面是其重要的運移通道。

2）含油層系為上第三系館陶組下段，油氣藏類型以河流相砂巖上傾尖滅形成的巖性油藏為主，館陶組上段穩(wěn)定分布的薄層泥巖構(gòu)成了局部性蓋層。館陶組沉積中晚期到明化鎮(zhèn)組早期是主要的成藏期。生、運、聚作用的合理時空匹配，是束鹿凹陷淺層油氣聚集的重要因素。

3）淺層油藏的平面分布主要受構(gòu)造背景和沉積相帶控制，縱向分布受地層砂地比控制，館陶組下段油藏易于形成巖性油藏，主要分布在西部斜坡外帶的中北部。

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Hydrocarbon Accumulation Models of Guantao Formation in West Slope of Shulu Sag

1,2,3,1,4,1,1,1,2,1

（1. Geological Research Center of GRI,BGP Inc, Zhuozhou Hebei 072750, China;2. Eastern Geophysical Company Talimu Geophysical Research Institute, Korla Xinjiang 841000, China;3. Huabei Branch of GRI, BGP Inc, Renqiu Hebei 062550, China;4. Faculty of Land Resource Engineering ,Kunming University of Science and Technology, Kunming Yunnan 650093, China）

Sulu sag is located at the southern part of Jizhong depression. Well logging data shows that the basal conglomerate of Guantao formation in Sulu depression was generated by truncation or alluvial sediments, petroleum reservoir in western slope of Guantao formation is bi-directional oil source, hydrocarbon came from the north Shenxian sag and eastern Sulu sub-sag. Oil reservoir of the basal conglomerate in Guantao formation was controlled by structural background and sedimentary belts, the sandstone accompanying with conglomerate is good oil reservoir, the type of reservoir is mainly up dip lithology truncation and lens reservoir, shale developed at the upper part of section III in Guantao formation,making the seal condition good.

Shulu sag; Guantao Formation; Basal granule; Lithologic resrevoir

2020-08-28

梁越（1990-），男，蒙古族，中級工程師，碩士，河北省任丘市人，2015年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學（北京）構(gòu)造地質(zhì)學專業(yè)，研究方向：地震資料解釋及綜合地質(zhì)。

P618.13

A

1004-0935（2020）09-1166-04