束鹿凹陷潛山油氣成藏主控因素及其成藏模式 *

丹君，范柱國(guó)，楊淑華，韓 冰，于 璐， 王永君，王德良，韓天寶，王 帥，魏一冰

(1.昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093；2.中國(guó)石油東方地球物理公司研究院 地質(zhì)研究中心，河北 涿州 072750；3.中國(guó)石油東方地球物理公司研究院 庫(kù)爾勒分院，新疆 庫(kù)爾勒 841000)

0 引言

潛山油氣藏是我國(guó)東部斷陷盆地中重要的油氣藏類型[1-3]，冀中坳陷任丘油田的發(fā)現(xiàn)是國(guó)內(nèi)尋找潛山油氣藏的重要轉(zhuǎn)機(jī)。束鹿凹陷位于冀中坳陷南緣，潛山主要分布于洼槽潛山帶、西斜坡潛山構(gòu)造帶、小劉村潛山構(gòu)造帶和新河凸起潛山構(gòu)造帶(殘丘山及內(nèi)幕)[4-6]。自1977年以來(lái)，已先后發(fā)現(xiàn)荊丘、臺(tái)家莊、南小陳等潛山油藏。于2011年完鉆的JG19井，在變質(zhì)巖儲(chǔ)層中獲得了油氣勘探突破，日產(chǎn)油6.6 m3。但2014年鉆探的JG17井、JG20井和Shu7井均告失敗，足以反映潛山油氣藏的復(fù)雜性。潛山油氣藏仍存在一些地質(zhì)問題需要深入探究，如供油通道和成藏主控因素等。本次研究在分析束鹿凹陷凸起帶潛山油氣藏構(gòu)造特征、儲(chǔ)集空間、油氣來(lái)源和運(yùn)移方向及油氣運(yùn)移通道的基礎(chǔ)上，建立了潛山油氣成藏模式，以期為凸起帶潛山油氣勘探提供參考。

近年來(lái)，油田公司圍繞束鹿凹陷西部斜坡帶潛山相關(guān)的油氣成藏、油藏類型展開了系統(tǒng)研究，確定了束鹿凹陷西部斜坡外帶潛山圈閉構(gòu)造帶的巨大勘探潛力，發(fā)現(xiàn)了單井效益高的潛山油藏。2017年鉆探的JG21x井在奧陶系灰?guī)r試油獲得71.9 m3/d的工業(yè)油流，隨后鉆探的JG22x、JG23x井相繼獲得高產(chǎn)油流，至此打開了冀中坳陷南部潛山勘探新局面。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

束鹿凹陷位于冀中坳陷南緣，為前新生界基底上發(fā)育的“東斷西超”的單斷箕狀凹陷[7-9](見圖1)。20世紀(jì)70年代末投入勘探以來(lái)，發(fā)現(xiàn)的主要含油層系有新近系、古近系、石炭-二疊系、奧陶系，在太古界潛山層段有部分井見到了油氣或獲得了工業(yè)油氣流[10-12]。凸起帶東側(cè)緊鄰生油氣洼陷，為潛山油氣藏的形成創(chuàng)造了充足的油源條件。

圖1 束鹿凹陷北西向三維地震剖面

2 成藏主控因素

2.1 洼槽帶潛山油氣成藏主控因素

洼中隆潛山的控藏關(guān)鍵為儲(chǔ)層縱向發(fā)育深度，而儲(chǔ)層發(fā)育厚度決定了油氣充注的高度。該區(qū)帶潛山油源條件十分充足，潛山地層和沙三下段的烴源巖被荊丘斷裂和臺(tái)家莊斷裂導(dǎo)通，油氣沿這兩條斷裂垂向運(yùn)移至潛山，形成了良好的油氣成藏條件。其上覆的石炭-二疊地層底部發(fā)育的鋁土質(zhì)泥巖可以為潛山提供良好的區(qū)域性蓋層，而沙三下段發(fā)育的烴源巖直接覆蓋于石炭-二疊地層之上，為蓋層的可靠性提供了又一保障。

洼槽區(qū)的潛山地層作為洼槽中的較高部位，是該區(qū)帶潛山地層油氣運(yùn)移和聚集的最終場(chǎng)所，圈閉成藏的可能性很高。奧陶系發(fā)育海相碳酸鹽巖沉積，是該潛山油藏的主要產(chǎn)層。其中峰峰組地層巖性以深灰色、灰褐色白云巖夾灰色泥質(zhì)云巖為主，上馬家溝組的巖性以褐色白云巖、灰質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r為主[13-14]。儲(chǔ)層發(fā)育一些溶蝕孔洞，晶間微孔，臺(tái)家莊潛山平均有效孔隙度為6.6%；荊丘潛山孔隙度為6.05%，巖心有效孔洞縫面孔率小，表現(xiàn)為低孔低滲的儲(chǔ)集特征。潛山裂縫比較發(fā)育，為孔隙裂縫性儲(chǔ)層，其中上馬家溝組和峰峰組的地層最發(fā)育，共計(jì)81條，占裂縫總數(shù)的81%，為本區(qū)的主要儲(chǔ)層(見圖2)。據(jù)對(duì)鉆井JG1、JG1-1井的統(tǒng)計(jì)，臺(tái)家莊潛山在4 250 m以上儲(chǔ)地比為31.29%，以下儲(chǔ)地比為6.97%，該潛山具有統(tǒng)一油水界面，亦為4 250 m；荊丘潛山亦具有統(tǒng)一油水界面，為4 830 m，油柱高度230 m。因此，該區(qū)帶儲(chǔ)層發(fā)育厚度決定了潛山油氣充注的高度。

圖2 巖性構(gòu)造特征

2.2 斜坡帶潛山油氣成藏主控因素

斜坡帶潛山油氣成藏主要受不整合面上的西北構(gòu)造脊和北東向斷裂復(fù)合控制，結(jié)合其優(yōu)越的蓋層條件，經(jīng)過(guò)初次油氣運(yùn)移后沿不整合面向兩套地層運(yùn)移，最終向上在第三系地層匯聚，向下在潛山地層成藏。束鹿凹陷Tg地震反射層不整合面上的4個(gè)脊?fàn)顦?gòu)造對(duì)成藏起到了關(guān)鍵作用，其內(nèi)部均發(fā)育四五個(gè)小的構(gòu)造脊，沿寧晉凸起向上收斂，是重要的油氣運(yùn)移通道。此外，潛山地層和不整合面通道由一組順向斷裂相連，同樣形成了優(yōu)良的導(dǎo)油通道。在連片數(shù)據(jù)體上通過(guò)精細(xì)解釋，識(shí)別出大量潛山內(nèi)幕斷層；老井精細(xì)標(biāo)定也證實(shí)，束鹿西斜坡發(fā)育沖蝕溝槽，溝脊相對(duì)形成封閉潛山，第三系地層充填溝槽內(nèi)，形成側(cè)向封堵。因此，往往發(fā)育斷距不大的斷層受后期沖蝕作用后發(fā)育橫向遮擋的斷鼻潛山圈閉。不整合面發(fā)育的構(gòu)造脊一方面是油氣運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)通道，又是圈閉發(fā)育的有利區(qū)帶，斷層發(fā)育所提供的側(cè)向封堵條件是斜坡帶潛山油氣成藏的主要控制因素。

2.3 凸起帶潛山油氣成藏主控因素

凸起帶潛山受其成藏模式的差異及分布區(qū)帶不同的影響，其成藏的主控因素也有所差異。從新河凸起的以往潛山鉆探實(shí)踐分析，洼邊隆斷壘山潛山和侵蝕殘丘山控藏主要因素為潛山頂面的蓋層條件。這兩類潛山頂均被館陶組底部砂礫巖覆蓋，其蓋層條件較差。對(duì)于寧晉凸起，發(fā)育的殘丘潛山油氣橫向運(yùn)移是成藏的基礎(chǔ)，由于寧晉凸起遠(yuǎn)離束鹿凹陷生烴洼槽，油氣能長(zhǎng)距離運(yùn)移至此是該類潛山成藏的重要條件；此外，該區(qū)帶殘丘山上伏地層為館陶組地層，以河流相礫巖沉積為主，物性較好，蓋層條件相對(duì)較差，而蓋層條件亦是該類潛山成藏的關(guān)鍵。因此，位于優(yōu)勢(shì)運(yùn)移通道重要指向和蓋層發(fā)育較好的凸起區(qū)帶是油氣成藏的有利區(qū)帶。對(duì)于潛山內(nèi)幕控藏關(guān)鍵因素為儲(chǔ)蓋組合的有效性，以新河斷層北部He5井潛山內(nèi)幕圈閉為例，油氣可沿?cái)嗝孢\(yùn)移，特別是烴源與五臺(tái)群、甘陶河群內(nèi)幕儲(chǔ)層直接接觸，可直接向其內(nèi)幕圈閉供油?？夭仃P(guān)鍵因素在于潛山內(nèi)幕儲(chǔ)蓋組合是否有效，該潛山內(nèi)幕儲(chǔ)蓋組合是以五臺(tái)群和甘陶群不整合面上下的變質(zhì)巖內(nèi)幕裂縫帶為儲(chǔ)層、以上下致密層為封蓋層組成的儲(chǔ)蓋組合。

3 成藏模式

潛山油氣藏在洼槽構(gòu)造帶、斜坡構(gòu)造帶以及凸起構(gòu)造帶均有分布。不同構(gòu)造帶其構(gòu)造發(fā)育演化特征及地層沉積展布特征不同，因此其油氣成藏特征及其主控因素也不同。本文對(duì)潛山油氣成藏進(jìn)行了分區(qū)分帶分類研究與總結(jié)。

3.1 洼槽帶潛山油氣成藏模式

束鹿凹陷整體上受繼承性活動(dòng)的二級(jí)斷層控制，凹陷的中心區(qū)域形成低構(gòu)造隆起(臺(tái)家莊、荊丘等地)，潛山巖性以寒武系、奧陶系碳酸鹽巖為主，上覆蓋層為石炭-二疊系泥巖層與沙三段砂泥巖層[15]。儲(chǔ)層與沙三下亞段直接對(duì)接捕獲油氣形成斷塊潛山油藏(見圖3)。

圖3 斷塊潛山成藏模式

3.2 斜坡帶潛山油氣成藏模式

斜坡帶主要發(fā)育有3種成藏模式(見圖4)：①新生側(cè)運(yùn)-古儲(chǔ)新蓋的頂超削截楔狀潛山成藏模式(J7井)；②新生側(cè)運(yùn)-古儲(chǔ)新蓋新堵的斷階斷塊潛山成藏模式(JG6井)；③新生側(cè)運(yùn)-古儲(chǔ)新蓋新堵的斷槽沖蝕潛山成藏模式(JG14-1x井)。其中斜坡中內(nèi)帶的斷階斷塊山蓋層一般為沙河街組地層，巖性較細(xì)，封蓋條件較好，成藏條件優(yōu)越。對(duì)于斷槽沖蝕潛山成藏模式是由于斷層誘導(dǎo)產(chǎn)生沖蝕溝槽而形成的潛山圈閉，斷槽沖蝕沉積滯留的礫巖體，當(dāng)?shù)[巖體致密時(shí)，亦可成藏(JG14-1x井)。

圖4 斜坡帶潛山油氣成藏模式

3.3 凸起帶潛山油氣成藏模式

根據(jù)其圈閉類型及其成藏特征，主要分為3種成藏模式(見圖5)：①凹邊隆斷壘山成藏模式；②變質(zhì)巖地層不整合層狀內(nèi)幕山成藏模式；③侵蝕殘丘山成藏模式。發(fā)育在新河凸起的凹邊隆斷壘山成藏模式油氣沿新河斷層直接進(jìn)入潛山，成藏條件較為優(yōu)越，并且在新河凸起南段鉆探的JG19井已獲得突破。變質(zhì)巖地層不整合層狀內(nèi)幕山成藏模式是凸起的基巖內(nèi)幕發(fā)育地層不整合面存在裂縫發(fā)育段，具備形成層狀裂縫內(nèi)幕山圈閉條件。侵蝕殘丘山成藏模式在新河凸起帶是油氣沿新河斷層垂向運(yùn)移至潛山地層，在寧晉凸起帶該成藏模式是油氣沿束鹿西斜坡基底不整合面運(yùn)移至寧晉凸起帶進(jìn)入潛山地層，再沿不整合面向潛山高部位聚集，離烴源區(qū)近且運(yùn)移通道具有優(yōu)勢(shì)的圈閉將優(yōu)先捕集油氣并成藏。

圖5 凸起帶潛山油氣成藏模式

4 結(jié)論

a.束鹿凹陷內(nèi)洼槽帶潛山成藏由荊丘斷裂和臺(tái)家莊斷裂作為油氣運(yùn)移通道，以石炭-二疊和沙三下段地層為蓋層，形成斷塊潛山成藏模式；斜坡帶內(nèi)西北向構(gòu)造脊和北東向斷裂為油氣運(yùn)移的通道和側(cè)向封堵條件，形成新生側(cè)運(yùn)-古儲(chǔ)新蓋的頂超削截楔狀潛山成藏模式、新生側(cè)運(yùn)-古儲(chǔ)新蓋新堵的斷階斷塊潛山成藏模式、新生側(cè)運(yùn)-古儲(chǔ)新蓋新堵的斷槽沖蝕潛山成藏模式；凸起帶上覆蓋層潛山內(nèi)幕儲(chǔ)蓋組合是否有效為能否成藏的關(guān)鍵，主要為凹邊隆斷壘山成藏模式、變質(zhì)巖地層不整合層狀內(nèi)幕山成藏模式、侵蝕殘丘山成藏模式。

b.成藏條件最為有利的研究區(qū)為洼槽帶的洼中隆潛山，具有優(yōu)越的油源條件、運(yùn)聚條件和蓋層條件；其次為斜坡帶，該區(qū)帶主要發(fā)育斷層控山斷塊圈閉和溝槽控山斷槽山圈閉，致密礫巖充填斷槽可以起到很好的橫向遮擋作用。由于離烴源巖較遠(yuǎn)，油源條件對(duì)凸起帶潛山成藏有至關(guān)重要的作用，且上覆地層主要為館陶組底部砂礫巖，蓋層條件差，凸起帶成藏相對(duì)于其他區(qū)帶不利。