歧口凹陷埕海潛山地質(zhì)構造及奧陶系天然氣成藏特點

付立新，吳雪松，趙 敏，郭淑文，王 輝，楊子玉，馮建園

（1．中國石油大港油田勘探開發(fā)研究院，天津 300280； 2．中國石油大港油田勘探處，天津 300280）

歧口凹陷埕海潛山地質(zhì)構造及奧陶系天然氣成藏特點

付立新1，吳雪松1，趙 敏2，郭淑文1，王 輝1，楊子玉1，馮建園1

（1．中國石油大港油田勘探開發(fā)研究院，天津 300280； 2．中國石油大港油田勘探處，天津 300280）

埕海潛山位于歧口凹陷南緣，是覆蓋巨厚中生界、上古生界的內(nèi)幕型潛山構造，近期勘探在遠離基巖風化殼的奧陶系發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)天然氣．為明確奧陶系碳酸鹽巖潛山形成演化、內(nèi)幕縫洞儲層發(fā)育及天然氣成藏的關系，在新的三維地震資料解釋基礎上，解剖內(nèi)幕潛山地質(zhì)結構．結果表明：埕海潛山經(jīng)歷3期構造變形，即印支期逆沖褶皺、鹽山期走滑斷陷及喜山期反轉(zhuǎn)構造．中生代早期逆沖推覆、新生代構造負反轉(zhuǎn)對潛山內(nèi)幕圈閉形成和縫洞儲層展布最為重要．埕海潛山天然氣源自上古生界煤系，新近紀構造深埋促進煤系源巖二次生烴，并沿負反轉(zhuǎn)斷裂系充注于奧陶系內(nèi)幕成藏．由于高角度裂縫切割奧陶系含石膏地層，促進大規(guī)模TSR反應，導致天然氣藏富集硫化氫．

歧口凹陷；埕海潛山；地質(zhì)構造；奧陶系；天然氣；成藏

0 引言

潛山是渤海灣盆地油氣勘探增儲的重要領域，已在太古界、元古界、古生界等多個層系發(fā)現(xiàn)工業(yè)油氣藏［1—3］，其中不乏超億噸級大型油氣田，成為渤海灣地區(qū)油氣穩(wěn)產(chǎn)的重要基礎．渤海灣地區(qū)發(fā)現(xiàn)的潛山類型多樣，潛山構造圈閉及儲層類型復雜多變．在結構上，既有以任丘潛山為代表的大型斷塊殘丘山，也有具復雜內(nèi)幕結構的褶皺—斷塊復合型潛山［3—4］．潛山儲集體既有碳酸鹽巖，也有碎屑巖、變質(zhì)巖及火山巖，儲層地質(zhì)年代自太古界到中生代．盡管潛山結構、含油層系變化較大，但油氣成藏條件具有一定的相似性，表現(xiàn)出“藏源分離，源外成藏”的特點．一方面，潛山多數(shù)被古近系烴源巖層系所覆蓋，“新生古儲”特點表現(xiàn)突出，大型不整合及斷層是油氣運聚的關鍵條件；另一方面，潛山儲層主要發(fā)育在古近系與前新生界的風化殼附近，基巖風化淋濾程度及風化殼結構決定潛山儲油物性的好壞．風化淋濾時間長、儲層地質(zhì)年代較老的太古界、元古界的油氣富集程度明顯高于古生界和中生界的．

早期潛山勘探主要探索構造“山頭”，以發(fā)現(xiàn)風化殼潛山油氣藏為主．隨勘探程度的不斷提高，近幾年潛山勘探正逐漸向隱蔽的斜坡區(qū)及內(nèi)幕延伸．以華北油田、遼河油田為代表，依托三維地震成像技術，精細刻畫潛山內(nèi)幕結構，提出區(qū)域不整合及基巖地層產(chǎn)狀控制潛山內(nèi)幕含油氣分布［4—5］，變質(zhì)巖相控制內(nèi)幕儲層分割等認識．在下遼河拗陷發(fā)現(xiàn)興隆臺變質(zhì)巖內(nèi)幕潛山油藏，在冀中拗陷發(fā)現(xiàn)牛東深潛山油氣藏［4—6］，突破早期高位序潛山風化殼頂部油氣成藏的認識，發(fā)展?jié)撋絻?nèi)幕勘探理論，證實富油氣凹陷基巖層系具有一定的油氣資源前景，能夠成為渤海灣地區(qū)老油田穩(wěn)產(chǎn)的資源基礎．在新發(fā)現(xiàn)的帶動下，深層低位潛山、中生界紅層之下的隱伏潛山正逐漸成為渤海灣盆地潛山油氣勘探的主導方向．

位于渤海灣腹地的歧口凹陷盆地演化歷史與周緣地區(qū)有較大區(qū)別，其中中生代期間相對拗陷演化，導致地區(qū)內(nèi)殘留巨厚的中生界和上古生界．這些被稱為“紅黑被子”的基巖地層將奧陶系碳酸鹽巖潛山“密封”在古近系盆地之下，限制奧陶系碳酸鹽巖風化淋濾，使?jié)撋健靶律艃Α睏l件變差．截至到2007年，在北大港潛山構造帶東翼上古生界剝蝕區(qū)發(fā)現(xiàn)千米橋潛山凝析油氣田［7］，而多數(shù)覆蓋上古生界的潛山山頭，如港西潛山、南大港潛山等常規(guī)預探均未發(fā)現(xiàn)規(guī)模產(chǎn)量．由于歧口凹陷石炭系缺失區(qū)分布局限，如能在石炭—二疊系覆蓋地區(qū)發(fā)現(xiàn)奧陶系油氣藏將對歧口凹陷深層勘探有重要的現(xiàn)實意義．

2009年以來，大港油田推進石炭—二疊系覆蓋區(qū)奧陶系潛山區(qū)帶優(yōu)選與評價研究，首選上古生界、中生界殘留厚度巨大的埕海地區(qū)開展深層疊前深度偏移地震成像試驗，分析深層奧陶系潛山內(nèi)幕結構．在奧陶系峰峰組發(fā)現(xiàn)20萬m3以上高產(chǎn)工業(yè)氣流，成為歧口凹陷石炭系覆蓋區(qū)奧陶系潛山內(nèi)幕首口油氣井；2010年，埕海潛山奧陶系上馬家溝組酸化壓裂后再次獲高產(chǎn)工業(yè)氣流．

基于埕海潛山勘探成果，筆者探討內(nèi)幕型奧陶系潛山圈閉形成發(fā)育地質(zhì)特點及天然氣成藏的主導地質(zhì)因素，分析潛山構造發(fā)育過程及其對結構定型的控制作用，構造變形演化對奧陶系縫洞儲層發(fā)育的影響，以及巨厚上古生界、中生界覆蓋下的奧陶系內(nèi)幕油氣充注成藏規(guī)律．

1 地質(zhì)背景及勘探概況

埕海潛山位于埕寧隆起向歧口凹陷延伸的斷階斜坡之上，構造上隸屬于埕寧隆起北部裙邊帶傾末端．潛山構造以趙北、羊二莊等基巖斷層為界，與南側的羊二莊、趙東潛山相鄰（見圖1），古生界埋深呈臺階式向北增加．位于羊二莊斷層上升盤的趙東潛山構造奧陶系埋深為2 600～3 000m，位于趙北斷層下降盤的埕海潛山奧陶系頂埋深為4 400～5 000m．

圖1 埕海潛山奧陶系頂面構造形態(tài)及區(qū)域位置Fig．1 Structure map for the top of Ordovician system of Chenghai buried—hill and its regional location map

歧口凹陷中生代古地質(zhì)背景與古近紀構造呈翹翹板反轉(zhuǎn)格局，歧口古近紀沉降中心對應中生代古隆起，而埕寧隆起及埕北裙邊構造為古隆起南翼的復向斜［8］．該古地質(zhì)背景影響埕海地區(qū)基巖地層分布，導致埕寧隆起北坡中生界和上古生界厚度向凹陷區(qū)和埕寧隆起區(qū)雙向減薄，中部埕海潛山帶殘留厚度最厚可達1 500m以上．奧陶系灰?guī)r潛山呈現(xiàn)內(nèi)幕型潛山特點．

埕海潛山所處的埕北斷階斜坡油氣富集程度高，已在新近系、古近系發(fā)現(xiàn)近3億t的油氣儲量，但古生界潛山勘探程度很低．2008年前，鉆探集中在趙東潛山、羊二莊潛山等高位潛山區(qū)，發(fā)現(xiàn)侏羅系和二疊系油藏，zhg1、zhg2等井在奧陶系取心并進行試油，但未獲工業(yè)油氣．早期評價認為，地區(qū)內(nèi)中生界和石炭二疊系地層保存齊全，導致奧陶系巖溶儲層不發(fā)育，進而限制奧陶系碳酸鹽巖潛山油氣成藏．

2 地質(zhì)結構與構造成因

2．1 地質(zhì)結構特點

根據(jù)新的三維地震解釋成果，埕海潛山宏觀地質(zhì)結構呈現(xiàn)被斷層復雜化的背斜形態(tài)（見圖1），與南部的羊二莊、趙東潛山構造鼎足而立，潛山之間隔槽相望．埕海地區(qū)奧陶系背斜被兩組方向基巖斷裂切割分塊，在平面上構成向東收斂的帚狀特點．近東西走向斷裂以張東斷層為代表，多條次級斷層也呈東西展布；北東走向基巖斷裂系以張北斷裂、羊二莊斷裂為代表，斷裂在埕海潛山東部呈左階雁列展布，限制或截斷近東西向斷層．

受基巖斷裂及褶皺影響，埕海地區(qū)奧陶系潛山呈現(xiàn)東西分帶、南北成排特點．其中埕海潛山與南側的羊二莊背斜潛山構造遙相呼應，組成軸向北北西向的背斜構造帶；與東側的趙東潛山之間以向斜或淺鞍分割．與東側趙東潛山相比，埕海潛山帶褶皺特點更為明顯，近東西向地震剖面展現(xiàn)寬緩背斜形態(tài)（見圖2）．由東側向斜區(qū)中生界地層殘留厚度大的特點推測，北北西向背斜輪廓應形成于中生代．

埕海潛山南北成排的特點也很明顯，主要受EW向順向基底斷層活動控制．這些斷裂在古近紀斷陷期活動，將早期北北西向古構造切割為不同埋深的斷塊體，形成高、中、低三排潛山構造（見圖3）．高位潛山帶位于趙北鏟式斷層上升盤，潛山結構相對簡單，前寒武系基底可見低角度逆沖斷層被趙北斷層所切割．中位潛山帶即埕海Ⅰ潛山構造，受趙北鏟式斷層和張東斷層夾持，南北向呈地壘結構，東西向具有背斜特點．在剖面上可見古生界逆斷層被新生代正斷層切割．低位潛山為埕海Ⅱ潛山，夾持于張東斷層和歧東斷層之間，西界被張北斷層限制．由地震剖面（見圖3）可以看出，埕海Ⅱ潛山中生界與古生界之間存在大型角度不整合，古生界內(nèi)幕逆沖斷層發(fā)育，地層結構復雜，由于存在差異剝蝕，局部見殘丘山．

總體上，埕海地區(qū)三排潛山內(nèi)幕結構有別，低潛山古生界產(chǎn)狀遠較中、高位序潛山復雜，與其更靠近印支期古復背斜有關．根據(jù)潛山局部高點串珠狀展布及褶皺特點，埕海地區(qū)北北西向和近東西向構造交織特點比較突出，顯示至少兩期構造變形疊加痕跡．

圖3 埕海潛山南北向三維地震解釋剖面臺階狀結構Fig．3 NS seismic profile of Chenghai buried—hill showing terrace structure characters

2．2 潛山構造圈閉特點

埕海潛山構造被張北斷層、張東斷層、海4斷層及歧東斷層所限定，奧陶系圈閉構造呈復雜的斷裂背斜特點，被張東、趙北斷層反轉(zhuǎn)改造后，東西向剖面保持古背斜特點，南北向剖面呈明顯的壘塹式結構（見圖1）．以張東斷層為界，分為中位序埕海Ⅰ潛山圈閉群和低位序埕海Ⅱ潛山圈閉群．位于張東斷層上升盤的埕海Ⅰ潛山圈閉群呈斷背斜形態(tài)，奧陶系高點埋深為4 500m左右，奧陶系潛山閉合幅度高，圈閉條件最好．

張東斷層下降盤的埕海Ⅱ潛山圈閉群被南北向向斜分割為東、西兩大塊．東側為墻角斷塊構造圈閉，被歧東斷層、南北向調(diào)節(jié)斷層限定．西側為依附于張北斷裂的窄斷鼻圈閉，張東斷層與張北斷層交匯地段小幅度回傾．低位序潛山圈閉群靠隱伏調(diào)節(jié)斷層、張北及張東斷層側向遮擋，圈閉條件相對較差．

2．3 潛山構造演化

埕海潛山形成發(fā)育與華北克拉通裂解過程中的幾期構造變形有直接聯(lián)系．埕海潛山構造發(fā)育經(jīng)歷4個階段（見圖4）．

2．3．1 穩(wěn)定抬升階段

晚古生代至早三疊世，處于克拉通盆地演化階段，埕海地區(qū)與整個華北地區(qū)一起經(jīng)歷穩(wěn)定的抬升與沉降演化，沉積上古生界和下三疊統(tǒng)地層．該階段是埕海奧陶系潛山區(qū)域蓋層沉積的主要地質(zhì)階段．

2．3．2 逆沖褶皺階段

晚三疊世以來，埕海潛山處于歧口印支期古隆起的南翼［8］．在近南北向擠壓作用下，古隆起南翼發(fā)育多條近東西向的逆沖斷裂系統(tǒng)．張東斷層、歧東斷層、趙北斷層等在中生代早期為逆斷層．強烈的沖斷褶皺作用形成近東西向推覆構造，造成埕海地區(qū)古生界差異風化剝蝕，影響潛山內(nèi)幕圈閉發(fā)育．

2．3．3 走滑拉分階段

侏羅紀—白堊紀晚期，埕海地區(qū)基底走滑活動加劇，張北斷裂系發(fā)生左旋平移，并伴隨近東西向擠壓．早期近東西向逆沖褶皺構造之上又疊加南北向褶皺．同時，由于區(qū)域性松弛效應影響，埕海地區(qū)基底發(fā)生裂陷，形成若干地塹型盆地，沉積侏羅—白堊系紅層．白堊紀晚期，埕海地區(qū)發(fā)生強烈的抬升，中生界頂部遭受剝蝕改造．

2．3．4 反轉(zhuǎn)伸展階段

漸新世沙河街期，隨歧口凹陷南翼翹翹板反轉(zhuǎn)，原古隆起剝蝕區(qū)負反轉(zhuǎn)為凹陷區(qū)，基底也逐漸由北高南低，反轉(zhuǎn)為南高北低．同時，中生代早期逆斷層也以鏟式結構負反轉(zhuǎn)，形成臺階狀控盆斷層系統(tǒng)，將早期逆斷型潛山切割成高、中、低潛山帶，并使?jié)撋綐嬙熳罱K定型．東營組沉積晚期以后，潛山地質(zhì)構造定型．

啟動搖車有問題：①啟動前加油搖車時間過長。此時氣缸內(nèi)積聚柴油過多，啟動時氣缸內(nèi)積聚的柴油發(fā)生早燃，導致柴油機反運轉(zhuǎn)。②啟動時搖車轉(zhuǎn)速低，飛輪沒有儲存足夠的能量，松開減壓后，活塞反被高壓空氣推動下行，引起反轉(zhuǎn)著火。

埕海潛山地質(zhì)構造形成主要受早逆晚正負反轉(zhuǎn)構造控制，其中印支期（晚三疊—早侏羅世）強烈的逆沖褶皺作用奠定埕海潛山分區(qū)分帶的基本格局，控制古生界頂面不整合和內(nèi)幕結構，是影響奧陶系潛山內(nèi)幕圈閉、基巖構造裂縫發(fā)育的關鍵地質(zhì)階段．新生代負反轉(zhuǎn)斷陷活動是埕海奧陶系潛山結構定型的關鍵階段，基巖斷裂負反轉(zhuǎn)伸展活動造成潛山切割分塊，并出現(xiàn)局部潛山高點臺階狀高低位序分布的格局．同時，控制潛山斷裂供烴窗口發(fā)育、裂縫系統(tǒng)定型及油氣充注．

圖4 埕海潛山構造演化史剖面Fig．4 Kinematic evolution map of Chenghai buried—hill

3 構造發(fā)育對奧陶系碳酸鹽巖儲層發(fā)育的影響

3．1 奧陶系儲層特點

埕海潛山奧陶系碳酸鹽巖儲層與石炭系煤系和鋁土巖組成有利儲蓋組合，目前已在峰峰組、上馬家溝組發(fā)現(xiàn)天然氣．結合井壁取心及成像測井資料判斷，埕海地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲層總體屬于低孔低滲型儲層，有效孔隙度多小于5% ，平均在3%左右，碳酸鹽巖巖溶孔洞發(fā)育程度也較千米橋潛山差．根據(jù)成像測井資料，奧陶系高角度裂縫普遍發(fā)育，縫寬一般在1．3mm以上，裂縫傾角一般大于60°，并且形成明顯的共軛組合關系．這些裂縫為儲層物性改善奠定有利的條件，加劇潛山儲層的非均質(zhì)性．如hg1和hg101井相距不遠，但碳酸鹽巖儲層產(chǎn)液量有很大區(qū)別．hg1井奧陶系裂縫發(fā)育程度較差，以三類儲層為主，通過酸化壓裂改造，日產(chǎn)天然氣達19．0萬m3，表明井旁裂縫儲層貢獻大．hg101井鉆遇奧陶系裂縫帶，測井解釋的裂縫密度、縫寬、裂縫長度等參數(shù)遠好于hg1井的，通過酸化壓裂改造，日產(chǎn)天然氣51．8萬m3．埕海潛山奧陶系儲層具雙孔隙介質(zhì)特點，構造裂縫和沿裂縫發(fā)育的溶蝕孔洞共同形成儲集空間，儲層物性相對較好．按照高寧等給出的公式［9］，埕海潛山奧陶系天然氣儲集能力評價參數(shù)約為7．9m．

3．2 奧陶系碳酸鹽巖裂縫儲層分布規(guī)律

結合成像測井資料，利用多屬性擬合技術對碳酸鹽巖縫洞型儲層發(fā)育進行半定量預測［10］，文中采用調(diào)諧技術和多參數(shù)擬合技術對優(yōu)質(zhì)儲層進行預測，初步明確奧陶系優(yōu)質(zhì)裂縫儲層縱橫向變化規(guī)律（見圖5）．

圖5 埕海潛山奧陶系調(diào)諧振幅地震預測（橙色區(qū)代表優(yōu)質(zhì)裂縫儲層發(fā)育區(qū)）Fig．5 Maps of tuning amplitude seismic attributes in Ordovician system in Chenghai buried—hill（The orange region related to fractured carbonate reservoir zone）

3．2．1 分區(qū)展布特點

地震屬性分析結果證實，奧陶系高滲透性裂縫儲層主要發(fā)育在趙北、張東等大型基底斷裂附近，基底斷裂交匯區(qū)及壘式斷背斜軸部裂縫密集發(fā)育，如埕海Ⅰ斷塊、趙東潛山區(qū)及羊二莊潛山構造區(qū)裂縫密度大，在埕海低潛山區(qū)裂縫發(fā)育強度相對較弱．

3．2．2 方向性

埕海潛山奧陶系裂縫儲層發(fā)育帶方向性明顯，在不同的斷塊區(qū)裂縫帶優(yōu)勢走向不同．埕海Ⅰ斷塊裂縫帶優(yōu)勢走向為NE30°～40°，與張北、趙北斷層大角度相交，構造裂縫傾角為60°～80°（見圖6）．埕海Ⅰ斷塊東側裂縫帶最為發(fā)育．埕海Ⅰ南斷塊奧陶系裂縫帶異常走向以NW290°為主．zhg1井區(qū)裂縫帶優(yōu)勢走向與hg1井區(qū)相近．由于處于多組斷裂交匯區(qū)，C—1井斷塊裂縫帶呈共軛展布，發(fā)育北西向和北東向兩組裂縫．

圖6 埕海潛山hg1井奧陶系儲層裂縫方位Fig．6 Azimuth diagram maps illustrating the fracture occurrence which distributed in Ordovician reservoir in hg1well in Chenghai buried—hill

3．2．3 峰峰組與馬家溝組裂縫帶相互溝通

奧陶系峰峰組、馬家溝組以碳酸鹽巖地層為主，兩者優(yōu)質(zhì)裂縫型儲層發(fā)育特點具有明顯的繼承性．裂縫帶發(fā)育位置、走向相近．hg1峰峰組產(chǎn)層與hg101上馬家溝組產(chǎn)層天然氣組分幾乎相同，說明奧陶系裂縫儲層縱向上相互溝通，潛山內(nèi)部流體混合程度高．

3．3 構造演化對奧陶系縫洞型儲層發(fā)育的影響

在埕海潛山演化過程中，印支期構造抬升事件和中、新生代2期裂陷事件對奧陶系裂縫型儲層形成有重要影響，強烈構造變形造就不同成因裂縫不規(guī)則分布，抬升與沉降期流體作用影響奧陶系巖溶作用的發(fā)育程度，共同決定縫洞儲層展布．

印支期逆掩褶皺作用階段是埕海地區(qū)奧陶系儲層裂縫系統(tǒng)發(fā)育的關鍵階段，在南北向擠壓構造作用下，逆斷層相關褶皺軸部及上盤斷塊形成大量的高角度共軛裂縫．地區(qū)內(nèi)北東向與北西走向大面積分布的裂縫系統(tǒng)與該階段應力場有關系．古近紀斷陷階段，隨基巖斷裂負反轉(zhuǎn)，北東向裂縫重新開啟，導致hg1井奧陶系有效裂縫走向出現(xiàn)優(yōu)勢方向．早期北西向裂縫在近東西向負反轉(zhuǎn)斷層附近被壓制．2期構造變形階段形成的裂縫和節(jié)理彼此相互溝通，成為埕海潛山奧陶系縫洞儲層的基礎框架．根據(jù)中生代演化古背景，趙北斷層上盤斷塊體普遍經(jīng)歷早抬晚埋負反轉(zhuǎn)演化，其構造裂縫發(fā)育程度要高于趙北斷層下盤斷塊體的，也是高位序羊二莊潛山奧陶系裂縫儲層發(fā)育不如中低位埕海潛山的主要原因．

埕海潛山奧陶系在中生代以后基本未經(jīng)歷表生巖溶改造，在深埋藏階段，因裂陷伴隨的巖漿熱液、有機酸熱流體活動使奧陶系地層經(jīng)歷復雜的埋藏巖溶改造．熱液既加劇裂縫周邊碳酸鹽巖的溶蝕，又導致碳酸鹽巖儲層白云巖化，增加奧陶系儲層孔隙，提高儲集性能［11］．由于埋藏熱液巖溶對構造裂縫的依存度高，因此次生孔隙往往沿裂縫帶展布，具有很強的方向性．埕海潛山hg1、101井成像測井見到明顯的溶洞，證實深部埋藏巖溶的存在．另外，chh1井曾于奧陶系鉆遇裂縫及溶蝕孔洞，其中充填物見有粗晶畸形白云石，后者被認為是埋藏熱液巖溶作用的產(chǎn)物［11］．

埕海潛山奧陶系裂縫儲層發(fā)育主要受中、新生代構造變形，以及伴隨的深部熱液次生溶蝕作用共同控制．其中構造裂縫控制奧陶系潛山儲集空間宏觀格架，深部熱液沿裂縫帶活動，改善儲層的孔隙性，最終形成網(wǎng)狀的縫洞帶，控制油氣分布（見圖7）．

圖7 埕海潛山奧陶系網(wǎng)狀構造裂縫成因示意（紅色箭頭代表熱水巖溶方向）Fig．7 Schematic map showing the formation mechanism of reticular structure fracture in Ordovician reservoir in Chenghai buried—hill（The red arrow shows the direction of hydrothermal karst）

4 天然氣藏特點及成藏模式

4．1 奧陶系天然氣藏特點

埕海潛山奧陶系天然氣藏主要為高含硫化氫、二氧化碳的干氣藏．氣藏甲烷體積分數(shù)為50．43%～57．78%，二氧化碳體積分數(shù)為28．85%，硫化氫體積分數(shù)達到13．41%，甲烷系數(shù)達到0．99以上，氣藏為正常壓力系統(tǒng)．

目前，潛山僅鉆探hg1、hg101井，進入奧陶系后見到明顯的氣測異常，hg1氣測全烴最高為5．87%，hg101最高為61．33%，主要氣測異常段集中在峰峰組下部峰6—峰10段，以及上馬家溝組上部．其中hg1井峰峰組酸化壓裂后日產(chǎn)氣19．78萬m3．hg101井上馬家溝組上部酸化壓裂后日產(chǎn)天然氣51．8萬m3．兩層段天然氣組分幾乎相同，表明埕海潛山奧陶系氣藏為塊狀裂縫型氣藏，目前測試最低的含氣層段距風化殼266m，仍未見水，表明氣藏規(guī)模很大，氣柱高度至少280m以上．

4．2 天然氣成因

奧陶系氣藏烴類氣體同位素偏重，甲烷碳同位素為—27．2‰，乙烷碳同位素為—18．7‰，明顯有別于歧口凹陷古近系天然氣．根據(jù)天然氣識別標準［12—13］，屬于過成熟階段煤成天然氣范疇，按照甲烷同位素推斷煤系烴源巖熱演化程度Ro可達2．5%以上．結合埕海地區(qū)地質(zhì)結構推斷，上古生界煤系烴源巖是埕海潛山重要的氣源巖，油氣源來自埕海低斷階甚至歧口深凹陷區(qū)石炭二疊系煤系地層．

埕海潛山氣藏富含硫化氫和二氧化碳，二氧化碳含量甚至高于四川盆地［14］，是目前渤海灣地區(qū)奧陶系發(fā)現(xiàn)酸性氣體含量最高的天然氣藏，與以往發(fā)現(xiàn)的孔西潛山中生界煤成天然氣、烏馬營潛山烏深1奧陶系煤成氣，以及蘇橋煤成天然氣有較大的區(qū)別．

碳酸鹽巖儲層中硫化氫形成機制具有多樣性［14—17］，其中生物成因和熱化學成因是形成高硫氣藏的主要原因．根據(jù)硫化氫氣藏地化特征，生物還原成因的硫化氫伴生CO2體積分數(shù)普遍小于5%，伴生甲烷同樣具生物甲烷特點，即碳同位素偏輕．埕海潛山奧陶系高含CO2，且甲烷明顯是高成熟階段熱解產(chǎn)物，因此綜合判斷埕海潛山奧陶系硫化氫成因?qū)儆赥SR熱化學反應的產(chǎn)物．根據(jù)測井、錄井資料，埕海地區(qū)奧陶系上馬家溝組發(fā)育4～5層膏鹽層，硫酸鹽礦物在高溫及地下水的環(huán)境下與烴類發(fā)生TSR反應，導致埕海奧陶系氣藏高含硫、偏干的特點．埕海潛山CO2碳同位素介于—11．2‰～12‰之間，根據(jù)戴金星等模板［12—13］，介于有機成因和巖漿火山成因之間，不排除深部CO2混入的可能性．

4．3 奧陶系天然氣藏成藏模式

受負反轉(zhuǎn)斷層活動強度、上覆中生界、上古生界厚度影響，埕海潛山奧陶系與古近系沙河街組烴源巖對接關系不好，不利于新生古儲型潛山成藏．因此，結合氣源對比，認為天然氣成藏主要以古生古儲為主．古近紀晚期—新近紀期間，深埋藏、高熱演化的煤系大規(guī)模二次生烴是埕海奧陶系潛山天然氣規(guī)模聚集的關鍵條件．

根據(jù)天然氣甲烷同位素推斷，埕海潛山天然氣源巖熱演化程度很高，按照戴金星等天然氣熱演化圖版［12—13］分析，對應的Ro已達到2．14%，表明埕海潛山天然氣藏形成于深埋藏階段．結合hg1井埋藏史及熱史分析，埕海地區(qū)古生界煤系源巖達到相應成熟門限的時間為新近紀，埕海奧陶系氣藏充注時間晚于館陶組沉積時期，現(xiàn)今構造基本代表天然氣大規(guī)模運聚階段的地質(zhì)框架．

在潛山油氣運聚過程中，基巖斷裂和不整合是重要的運移通道．其中斷裂及相關裂縫系統(tǒng)所具有的方向性和高滲透性有利于油氣規(guī)模富集［18—19］．因此，盡管埕海潛山奧陶系缺乏大規(guī)模表生巖溶作用的條件，但中、新生代擠壓、負反轉(zhuǎn)伸展階段形成的大量構造裂縫保證煤成天然氣沿奧陶系縫洞儲層長距離運移，造就埕海中臺階潛山天然氣規(guī)模富集．

埕海潛山天然氣成藏受煤系源巖分布、運移路徑及儲集體分布共同控制，單側向臺階式規(guī)模運聚，為奧陶系內(nèi)幕富集天然氣提供重要的保證（見圖8）．導致埕海潛山規(guī)模成藏的主要地質(zhì)因素包括：（1）埕海Ⅰ壘式圈閉周圍大面積深埋的石炭—二疊系煤系地層為潛山提供充足的氣源，預測埕海地區(qū)供氣面積可達400km2；（2）埕海潛山構造帶幾組基底斷裂，如張東斷層、張北斷裂系等在新近紀有一定的活動性，基底斷裂及其派生的裂縫系統(tǒng)是天然氣在埕海地區(qū)運移的主要路徑；（3）中生代、新生代構造變形疊置形成的縫洞網(wǎng)絡是埕海潛山天然氣富集的主要儲集空間，裂縫密集發(fā)育的地段也是天然氣富集高產(chǎn)的地段．

圖8 埕海潛山油氣成藏模式Fig．8 Cross section model showing how hydrocarbon accumulated in Chenghai buried—hill

5 結論

（1）埕海潛山為深埋于中、新生界盆地之下的內(nèi)幕型碳酸鹽巖潛山．奧陶系地質(zhì)構造呈現(xiàn)基巖斷裂改造的大型背斜形態(tài)，具明顯的南北成排特點．高、中、低位序潛山內(nèi)幕地質(zhì)結構有別．高位潛山結構簡單，低位潛山內(nèi)幕結構復雜．

（2）埕海潛山構造發(fā)育經(jīng)歷中生代逆掩褶皺、走滑拉分改造及新生代負反轉(zhuǎn)伸展等變形階段，潛山內(nèi)幕圈閉分布受印支期古隆起南翼逆掩構造系統(tǒng)及新生代負反轉(zhuǎn)構造控制．其中中生代逆掩構造影響潛山內(nèi)幕結構、裂縫系統(tǒng)，新生代反轉(zhuǎn)斷陷控制潛山位序分布．

（3）埕海潛山奧陶系發(fā)育縫洞儲層，裂縫儲層發(fā)育受中生代逆掩構造系統(tǒng)控制，發(fā)育于負反轉(zhuǎn)斷層上盤．奧陶系裂縫以高角度共軛縫為主，沿構造縫發(fā)生的熱液巖溶增加奧陶系儲層的孔隙性，是hg1、hg101井試油并獲得高產(chǎn)的主要原因．

（4）埕海奧陶系天然氣高含酸性氣體是新生代深埋階段煤成天然氣充注，并與儲層中硫酸鹽礦物TSR反應的結果．逆斷負反轉(zhuǎn)階段形成的高角度裂縫系統(tǒng)是天然氣規(guī)模運聚，并實現(xiàn)富集的主導因素．

（5）埕海奧陶系潛山天然氣藏的發(fā)現(xiàn)為歧口凹陷油氣勘探提供新的領域，證實在多期斷裂褶皺作用改造下，深埋的碳酸鹽巖仍有良好的儲集性能，能夠形成高產(chǎn)、富集的大中型氣田．

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TE121．2

A

2095—4107（2013）05—0063—10

DOI 10．3969／j．issn．2095—4107．2013．05．009

2013—06—15；編輯：任志平

中國石油天然氣股份有限公司重大科技專項（2008E—0604，2012E—06）

付立新（1968—），男，博士，高級工程師，主要從事地質(zhì)構造方面的研究．