束鹿凹陷西部斜坡帶油氣聚集控制因素

王帥，陳友福，萬敏，李憲寶，吳晨林，張宇飛，韓天寶，王芳，魏一冰，劉濱瑩

束鹿凹陷西部斜坡帶油氣聚集控制因素

王帥1，陳友福2，萬敏3，李憲寶4，吳晨林5，張宇飛6，韓天寶1，王芳1，魏一冰1，劉濱瑩1

（1．東方地球物理公司研究院地質研究中心，河北 涿州 072750；2．大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712；3．華北油田公司第四采油廠，河北 廊坊 065000；4．東方地球物理公司集采技術支持部，河北 涿州 072750；5．華北油田公司巴彥勘探開發(fā)公司，內蒙古 阿拉善左旗 750300；6．華北油田勘探開發(fā)研究院，河北 任丘 062552）

針對束鹿凹陷西部斜坡帶油氣勘探面臨的現實問題，深入開展石油地質特征和油氣成藏規(guī)律研究，分析西部斜坡帶油氣藏潛力和勘探方向。西部斜坡帶靠近西部物源區(qū)并緊鄰東部洼槽區(qū)，擁有較好的儲集層和油源條件，自身為一繼承性發(fā)育斜坡帶，為油氣運移指向區(qū)，油氣通過油源斷層、區(qū)域性不整合面和滲透性砂巖向斜坡高部位進行運移，在合適部位形成構造油藏和地層巖性油藏。

束鹿凹陷； 沙河街組； 油氣聚集特征； 成藏規(guī)律

束鹿凹陷鉆探始于1977年1月鉆探的第一口探井J2井，40多年來隨著研究工作的不斷深入與勘探工作的不斷探索、實踐，在西部斜坡帶相繼發(fā)現了奧陶系潛山油藏（J7和JG21為代表）、砂巖構造油藏（J93和J95x為代表）以及泥灰?guī)r巖性油藏（St1H、St2和St3為代表）。

雖然取得了較大的勘探進展，但西部斜坡帶還存在一些問題：①油氣成藏條件復雜，發(fā)育石 炭-二疊系、沙三段和沙一段三套烴源巖，存在三期油氣成藏過程；②構造復雜、油藏類型多樣（新近系巖性油藏、古近系構造-巖性油藏、復雜斷塊“牙刷狀”油藏和奧陶系潛山油藏），油氣顯示活躍，但能否在空間上聚集是研究區(qū)重點關注的問題之一；③油氣資源豐富，但油氣成藏關鍵因素認識不清，因缺乏勘探整體認識，這樣是未見大規(guī)模油氣田的重要原因。需要對西部斜坡帶成藏機理進行再認識，以滿足油氣進一步勘探開發(fā)的需求，為油氣成藏有利區(qū)帶預測提供科學依據。

1 地質背景

束鹿凹陷位于渤海灣盆地冀中坳陷南緣，其東以新河斷裂為界與新河凸起分割，西部通過斜坡過渡到寧晉凸起，南起小劉村凸起，北至衡水斷裂，并與深縣凹陷相隔，凹陷面積約740 km2，是在前新生界基底上發(fā)育的東斷西超的新生代單斷箕狀凹 陷[1-3]（圖1）。

圖1 束鹿凹陷構造位置圖

整體上束鹿凹陷內部具有“三洼兩隆一斜坡”的構造格局[4]。三洼是指凹陷洼槽區(qū)被臺家莊構造和荊丘構造分割成的3個次級洼槽，“兩隆”就是指臺家莊構造和荊丘構造，“一斜坡”是指凹陷的西部斜坡帶（圖2）。

束鹿凹陷形成于始新世[5]，從下往上發(fā)育古近系沙河街組沙三段（Es3）、沙二段（Es2）、沙一段（Es1）和東營組（Ed），新近系館陶組（Ng）、明化鎮(zhèn)組（Nm）以及第四系平原組（Qp）。

圖2 束鹿凹陷地質解釋剖面

2 油氣聚集特征

2.1 三類油氣來源

地球化學已證實，束鹿凹陷存在三套烴源巖層：沙一下亞段“特殊巖性段”、沙三下亞段暗色泥巖和泥灰?guī)r以及石炭-二疊系煤系地層，主要分布在凹陷中、南部。根據地化分析資料認為，束鹿凹陷沙一下亞段烴源巖和原油具有高密度（0.985~1.087 g·cm-3），Pr/Ph <1，OPE<1，低的含蠟量，高的γ-蠟烷和低的重排甾烷，而沙三下亞段烴源巖和原油則相反。

本文對分析沙一下亞段及沙三下亞段烴源層內的殘留油同類性質，將其與各層段發(fā)現的原油在密度、Pr/Ph比值、含蠟量、重排甾烷的高低等方面進行類比研究，綜合類比結果得出以下結論：①沙一段以上層位油氣來自于沙一下亞段烴源巖生成的油氣；②沙二段上部油氣絕大部分來源于沙三下亞段烴源巖生成的油氣，極少部分油氣來自于沙一下亞段烴源巖生成的油氣；③沙三段及其沙二段下部層位油氣來自沙三下亞段烴源巖生成的油氣。研究區(qū)內干酪根為Ⅱ型和Ⅲ型，以Ⅲ型為主，生烴門限溫度達101 ℃，區(qū)內烴源巖有機質生烴門限深度為 2 800 m[6]。

2.2 三期成藏過程

綜合烴源巖熱演化史、流體包裹體分析結果[7]，認為束鹿凹陷西部斜坡帶沙河街組經歷了三期油氣充注。第一期是館陶組沉積早期到中晚期（2 400—1670萬年），石炭-二疊系烴源巖主排烴期；第二期是館陶組中晚期到明化鎮(zhèn)組早期 （1 670—700萬年），沙三下亞段烴源巖主排烴期；第三期是館陶組晚期到明化鎮(zhèn)組晚期（1 220—500萬年），沙一下烴源巖排烴期，時間相對較長。

2.3 兩種油藏類型

1）斷塊油氣藏。斷塊油氣藏是指儲集層沿上傾方向被斷層切割，在斷層的另一盤由不滲透層或斷層泥等遮擋而形成的油氣藏，儲集層無明顯的構造形態(tài)[8]，可分為順向油氣藏和反向油氣藏。J68x井為比較典型的順向斷塊油氣藏，受控于東傾的J68斷層，圈閉形態(tài)完整，構造簡單，目前已投入開發(fā)。洼槽區(qū)生成的油氣沿斜坡方向上進行運移，上傾方向受到兩條反向斷層遮擋形成的反向斷塊油氣藏，以J105井為代表。

2）地層巖性油氣藏。地層巖性油氣藏指由于沉積作用或成巖作用使儲集巖體的巖性或物性發(fā)生突變，被非滲透層包圍或側向遮擋而形成的油氣藏[9]。從沉積背景上來看，繼承性發(fā)育的西部斜坡帶基底地層上超覆了沙河街組地層，為形成地層巖性油氣藏提供了可能，同時研究區(qū)也發(fā)現了地層巖性油氣藏的存在（J99井和J372x鉆探獲得工業(yè)油流）。

圖3 束鹿凹陷斜坡帶油藏模式圖

3 油氣聚集控制因素

3.1 保存條件是制約油氣聚集與分布的關鍵

漸新世晚期至現今是束鹿凹陷油氣保存時期，保存時間僅20 Ma[10]。漸新世晚期之前，大量凹陷中生成的油氣沿不整合面、斷層、砂巖等輸導層就近運移到已形成的各類圈閉中，形成油氣藏。假如漸新世末期至今保存條件良好，則油氣得以保存至今，反之亦然。例如位于西部斜坡帶西槽固構造的J95x油藏，控制構造的晚期斷裂不發(fā)育，有利于油氣保存，形成了束鹿凹陷的車城油田。而位于西斜坡高部位的J7油藏，由于斜坡外帶處于氧化環(huán)境，保存條件相對較差，油氣易散失，形成密度大、黏度高的稠油油藏[11]，J7井原油密度為1.021 7 g·cm-3（地面），黏度達72 876 mPa·s（50 ℃）。與之對應的是西斜坡低部位，該部位保存條件相對較好，可形成規(guī)模油藏，這已被勘探發(fā)現的J105井區(qū)斷塊油藏所證實。

3.2 斜坡背景是油氣運移指向區(qū)

束鹿西斜坡帶為一繼承性斜坡，其初始于石 炭-二疊系地層沉積前。以東部洼槽區(qū)為生油中心，生成的油氣一直向西部斜坡帶進行運移。西部斜坡帶沙一、二、三段油藏的油氣主要來源于洼槽區(qū)的沙三下亞段暗色泥巖和泥灰?guī)r。油氣顯示平面分布統(tǒng)計圖（圖4），直觀地反映了油氣顯示及運移路徑的可能分布，向西首先進入西斜坡沙三段地層，然后沿不整合面或順儲層向北西和南西向兩個方向，向沙河街組在西部斜坡帶的尖滅線附近運移。

圖4 沙和街組油氣顯示與試油情況

3.3 油氣運移輸導體系控制砂體含油性

束鹿西部斜坡帶主要目的層是沙河街組，沙三下亞段作為主要的烴源巖層，沙河街組油源斷層、區(qū)域不整合面和滲透性砂體組成了斜坡帶油氣的輸導體系。輸導體系中斷裂是最主要的類型，是油氣垂向運移的重要通道，只有斷層溝通的砂巖才能有油氣充足。如圖5所示，西部斜坡帶油源斷層十分發(fā)育，其溝通沙三下烴源巖至館陶組地層。斜坡帶北東向雁列式展布的順向主斷層常構成多級臺階，剖面上切割至基巖，由于活動時間較晚且與油氣生成時間匹配，構成了油氣垂向運移通道，為重要的油源斷層[12]。

另外一種輸導體系是不整合面，不整合面可形成以不整合面之上底礫巖和之下半風化巖石為主的兩種高效輸導層，油氣沿不整合面向上運移，在孔隙性較好的砂體中聚集成藏（如J99油藏見圖3）。研究表明下第三系沉積物源主要來自西部的寧晉凸起以及東側的新河凸起，發(fā)育了扇三角洲、辮狀河三角洲、濱淺湖沙灘（壩）、河流沉積等不同類型的砂體。這些滲透性砂體既是油氣儲層，也是油氣橫向運移的重要輸導體系。

圖5 束鹿凹陷地震解釋剖面

4 結 論

1）束鹿凹陷西部斜坡帶具有緊鄰東部生油洼槽和處于西部物源發(fā)育帶的有利成藏條件。油氣主要富集于繼承性斜坡部位以及斷層-巖性控制的各類圈閉中。油氣聚集具有以下特點：①多油氣源。束鹿凹陷存在三套烴源巖層，即沙一下亞段“特殊巖性段”、沙三下亞段暗色泥巖和泥灰?guī)r以及石炭-二疊系煤系地層。②多期成藏。束鹿凹陷西部斜坡帶沙河街組經歷了三期油氣充注。③多種類型油氣藏，例如斷塊油氣藏和地層巖性油氣藏等。

2）控制該區(qū)油氣富集的因素是多樣，保存條件是制約油氣聚集與分布的關鍵，區(qū)域構造背景是油氣運移指向，油氣運移輸導體系控制砂體含油性，砂體連通性控制油氣橫向連片分布。

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Controlling Factors of Oil and Gas Accumulation in West slope of Shulu Depression

1,2,3,4,5,6,1,1,1,1

（1. Geological Research Center, Geological Research Institute, BGP Inc, Zhuozhou HeBei 072750, China;2. Exploration and Development Research Institute of Daqing Oilfield Co., Ltd., Daqing Heilongjiang 163712, China;3. No.4 Oil Production Factory of Huabei Oilfield Company, Langfang Hebei 065000, China;4. CNPC BGP Inc. Acquisition Technology Center, Zhuozhou Hebei 072750, China;5. Huabei Oilfield Company Bayan Exploration and Production Branch, Alxa Left Banner Inner Mongolia 750300, China;6. Exploration and Development Research Institute, HuaBei Oilfield Company, Renqiu Hebei 062552, China）

In view of the practical problems faced by oil and gas exploration in the western slope belt of Shulu depression, the study on the characteristics of petroleum geology and the law of oil and gas accumulation was carried out in depth to analyze the potential and exploration direction of oil and gas reservoirs in the western slope belt. Closed to the western provenance and eastern sub sag, the western slope belt has good reservoir and oil source condition. It is a heritable development slope zone and hydrocarbon migration direction area. Oil and gas migrated from sub sag to high area by the fracture system, permeability of sandstone layer and regional unconformity surfaces, gathered in the structural trap and lithological trap.

Shulu depression; Shahejie formation; Factors on petroleum accumulation; Hydrocarbon accumulation law

2020-10-23

王帥（1990-），男，工程師，河北省保定市人，2012年畢業(yè)于重慶科技學院石油工程專業(yè)，研究方向：地震資料解釋及地質綜合研究。

TE122.1

A

1004-0935（2020）11-1440-04