饒陽凹陷蠡縣斜坡出岸潛山內(nèi)幕勘探潛力探討

張成武 李冬蕾 侯玉花 李 娟 張?jiān)| 鄧 清

(中國石油渤海鉆探第二錄井公司)

0 引 言

受潛山古風(fēng)化殼含油認(rèn)識(shí)的指導(dǎo)和限制，冀中坳陷經(jīng)過多年的勘探，埋藏較淺、易于識(shí)別的常規(guī)潛山多已鉆探，潛山勘探一度處于停滯狀態(tài)[1-7]。自2000年以來，冀中坳陷在潛山內(nèi)幕圈閉中不斷獲得勘探突破，先后發(fā)現(xiàn)了南馬莊、任北、南孟、文安斜坡內(nèi)帶等潛山內(nèi)幕油氣藏，目前其探明地質(zhì)儲(chǔ)量已占到潛山總儲(chǔ)量的近7%，逐漸成為重要的潛山勘探領(lǐng)域之一[8]。中元古界薊縣系霧迷山組碳酸鹽巖內(nèi)幕潛山油藏是其中重要的一部分，已發(fā)現(xiàn)了雁翎、長洋淀及任丘潛山構(gòu)造帶。本文研究的出岸潛山位于雁翎、長洋淀潛山以南，任丘潛山以西，成藏背景與周邊油藏相似，通過針對(duì)該區(qū)實(shí)鉆摸查，只有Y 51井鉆至潛山，勘探程度低，內(nèi)幕潛山鉆探失利，對(duì)前人的報(bào)告分析認(rèn)為，內(nèi)幕潛山隔層是失利的原因之一，由此可見隔層不僅是潛山內(nèi)幕油氣藏形成的主控因素之一，也是影響和控制剩余油分布的重要因素[8-12]。因此，本文針對(duì)出岸內(nèi)幕潛山隔層特征進(jìn)行研究分析，這對(duì)于指導(dǎo)該區(qū)潛山內(nèi)幕油氣勘探、井位部署、豐富潛山油氣成藏具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1 出岸潛山內(nèi)幕

1.1 構(gòu)造及勘探概況

出岸潛山面積約為80 km2,構(gòu)造上位于饒陽凹陷蠡縣斜坡北部出岸斷層上升盤，受出岸斷層控制，主要儲(chǔ)層為霧迷山組七段(霧七段)。出岸斷層平面上呈北北西向展布，長約9.2 km。出岸斷層是一條發(fā)育于前古近紀(jì)的正斷層，斷面西傾，剖面上呈坡坪式，于沙一段末期停止活動(dòng)，主要控制中生界與古近系的沉積。出岸斷層下降盤鉆探較深的井有YS 1井和R 99井，2口井均未進(jìn)入潛山地層。其中YS 1井鉆至井深4 600 m完鉆，層位為孔店組；R 99井完鉆井深5 000 m，層位為中生界。目前，出岸潛山上升盤上僅Y 51井鉆至霧迷山組八段(霧八段)，但該井位于潛山較低部位，未見油氣顯示。出岸潛山屬于潛山勘探相對(duì)空白區(qū)，而其緊鄰的雁翎、長洋淀、任丘潛山帶均已成藏，作為新層系內(nèi)幕，出岸潛山具有一定的勘探價(jià)值。

1.2 有利目標(biāo)發(fā)現(xiàn)

首先對(duì)潛山層位進(jìn)行標(biāo)定，確定潛山界面。該區(qū)只有Y 51井鉆至潛山。根據(jù)區(qū)域上潛山的分層依據(jù)，自然伽馬突然降低，深、淺雙側(cè)向電阻率突然增高是進(jìn)入潛山的依據(jù)之一，同時(shí)根據(jù)鉆井巖性等綜合判斷Y 51井進(jìn)入霧八段地層。針對(duì)Y 51井精細(xì)地層劃分，合成記錄的標(biāo)定，井震結(jié)合，標(biāo)定了出岸潛山內(nèi)幕霧迷山組頂面。

進(jìn)而對(duì)霧迷山組頂面層位進(jìn)行追蹤。由于雁翎潛山的Y 3井，長洋淀潛山的R 97、R 96及CH 3井均鉆遇霧迷山組，根據(jù)鉆至潛山井潛山的地震特征，從雁翎-出岸-長洋淀潛山引層追蹤，落實(shí)霧迷山組頂面層位的可靠性(圖1)。

圖1 出岸潛山霧迷山組頂面引層追蹤地震剖面

在此基礎(chǔ)上對(duì)潛山斷層精細(xì)梳理。根據(jù)已鉆井層位、地震特征和構(gòu)造特征推斷斷層、斷面的存在，加強(qiáng)斷層的梳理，確定斷層解釋的最佳方案，落實(shí)了出岸潛山內(nèi)幕有利目標(biāo)(圖2)。

圖2 出岸潛山內(nèi)幕有利目標(biāo)示意

出岸潛山內(nèi)幕位于出岸斷層上升盤，霧迷山組地層南抬北傾，頂部遭受風(fēng)化剝蝕后被第三系覆蓋，保存比較完整的霧七段及以下地層，受出岸斷層、上覆霧六段地層及上第三系地層封堵遮擋，形成了以霧七段為儲(chǔ)層的內(nèi)幕潛山。圈閉面積約為18 km2，高點(diǎn)埋深3 500 m，幅度150 m，含油面積約9 km2，油層厚度25 m。出岸潛山內(nèi)幕成藏的關(guān)鍵因素包括潛山蓋/隔層側(cè)向封堵條件及油源條件，下文將予以具體分析。

2 蓋/隔層條件分析

蓋/隔層不僅是潛山內(nèi)幕油氣藏形成的主控因素之一，也是影響和控制剩余油分布的重要因素。開展出岸潛山內(nèi)幕隔層特征研究，對(duì)于指導(dǎo)冀中坳陷潛山內(nèi)幕油氣勘探，預(yù)測潛山剩余油分布規(guī)律，豐富潛山油氣成藏理論具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義[9-13]。影響潛山內(nèi)幕蓋/隔層封蓋有效性的因素可歸結(jié)為沉積環(huán)境、成巖作用及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)3大類[14]，其決定了蓋/隔層的巖性、厚度、展布規(guī)模、連續(xù)性及滲透性。而泥質(zhì)含量是決定隔層質(zhì)量好壞和圈閉有效性的主要因素[15]。

饒陽凹陷霧六段作為潛山內(nèi)幕隔層，對(duì)其有效性一直頗有爭議。饒陽凹陷中北部發(fā)育有任丘、雁翎和長洋淀等潛山帶，出岸潛山緊鄰其南部，成藏背景相似。任丘潛山R 463井于1997年投產(chǎn)，以霧六段作隔層，霧七段作儲(chǔ)層，初期日產(chǎn)油81.1 t，含水2.6%，目前累計(jì)產(chǎn)油20 383 t；RS 2井鉆遇霧二、霧三段時(shí)發(fā)生鉆井液失返現(xiàn)象，鉆至霧六段時(shí)基本不再漏失，反映出該區(qū)域霧六段的隔層特征。下文據(jù)出岸潛山周邊潛山帶已鉆井霧六段巖性-電性-物性、隔層厚度和分布特征評(píng)價(jià)出岸潛山霧六段隔層封蓋的有效性。

2.1 巖性-電性-物性特征

2.1.1 巖性特征

按“優(yōu)勢巖性”概念分析，潛山內(nèi)幕隔層是在該潛山內(nèi)巖性序列中靠后的巖性，即任何巖性都具有成為內(nèi)幕隔層的可能[11]。結(jié)合勘探實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)冀中坳陷潛山內(nèi)幕巖石類型主要為泥/頁巖、泥質(zhì)白云巖和泥質(zhì)灰?guī)r，由于泥質(zhì)含量較高、巖石塑性強(qiáng)、非儲(chǔ)層段集中且厚度大，在相同構(gòu)造應(yīng)力的作用下，不易產(chǎn)生裂縫，從而可成為潛山內(nèi)幕隔層。

從饒陽凹陷潛山標(biāo)準(zhǔn)剖面可知，霧六段巖性主要為棕紅、紫紅色泥質(zhì)白云巖、泥云巖夾灰白色、灰色白云巖。因出岸潛山周邊鉆遇霧迷山組的探井較少，在霧六段取心井僅有RG 2井，故選取RG 2井霧六段鉆井取心共14塊樣品展開分析，井段3 308.89～3 311.18 m，落實(shí)巖性以泥質(zhì)白云巖為主。巖心顏色呈暗紫紅色或淺棕黃色(圖3)，從圖3a、圖3b可以看出，RG 2井取心3 309.05、3 310.20 m井深處巖心含泥質(zhì)重，分布均勻。從圖3c、圖3d可以看出，RG 2井取心3 310.53、3 310.61 m井深處巖心泥質(zhì)含量少，分布不均勻，洞縫不發(fā)育。

圖3 RG 2井巖心樣品特征

通過復(fù)查巖心薄片(圖4)及XRD衍射分析(表1)可知，霧六段巖性含泥鐵質(zhì)泥晶云巖、含泥鐵質(zhì)粉晶泥晶云巖和粉晶泥晶云巖，黏土礦物含量為23%～33%。泥晶白云巖基本上由泥晶組成，霧六段巖性為泥質(zhì)白云巖，其沉積水動(dòng)力特點(diǎn)與碎屑巖中黏土巖相似。主要發(fā)育于缺少強(qiáng)水動(dòng)力簸選的低能環(huán)境，如淺水潟湖或較深水的斜坡和盆地環(huán)境等。

表1 RG 2井霧六段巖心XRD衍射分析數(shù)據(jù)

圖4 RG 2井巖心薄片特征

總之，霧六段巖性通過薄片和分析資料證實(shí)主要為泥質(zhì)白云巖，泥質(zhì)含量高，分布均勻，為好-較好的封隔層。

2.1.2 電性特征

兩種不同的巖性地層，只要密度和速度存在差異，即波阻抗產(chǎn)生差異，就會(huì)有明顯的地震反射。連續(xù)的地震反射通常都是沿著地層的層面或不整合面，在地層內(nèi)部的巖性變化，一般不產(chǎn)生連續(xù)變化，而僅僅是使層面和不整合面的反射波形發(fā)生變化[16-17]。饒陽凹陷潛山地層的分布比較穩(wěn)定，因任丘潛山鉆井多，剖面全，故以任丘構(gòu)造帶潛山地層作為饒陽凹陷潛山標(biāo)準(zhǔn)剖面。剖面分析可知，霧六段電性上表現(xiàn)為塊狀高自然伽馬、平直低洼兜電阻率特征，反映出地層泥質(zhì)含量明顯增加。通過選取RG 2-RG 5-RG 6-RS 2井做地層對(duì)比(圖5)可見，出岸潛山周邊霧六段地層電性特征與饒陽凹陷潛山標(biāo)準(zhǔn)剖面結(jié)果一致，具有高度相似性。

圖5 出岸潛山周邊井霧六段內(nèi)幕隔層連井地層對(duì)比

在地震剖面上，出岸潛山內(nèi)幕霧六段地層表現(xiàn)為一組強(qiáng)振幅地震反射界面，連續(xù)性較好，霧六段隔層產(chǎn)狀與上下地層在潛山核部與潛山頂面呈近平行狀，而在翼部則與潛山頂面呈斜交狀，如圖2所示。

2.1.3 物性特征

冀中坳陷潛山內(nèi)幕隔層野外露頭及室內(nèi)巖心樣品的孔隙中值半徑普遍較小，排替壓力較大，在7～22 MPa之間；巖心樣品總體孔隙度較小，一般小于4%，而露頭樣品孔隙度較大，多在4%以上[18]。本文對(duì)出岸潛山霧六段隔層物性特征主要從實(shí)物資料和實(shí)鉆兩個(gè)方面展開分析。

由于出岸潛山及其周邊鉆探至霧六段的單井僅RG 2井獲得了巖心資料，故選用該井巖心展開實(shí)驗(yàn)分析。通過對(duì)RG 2井3 310.61 m巖心所做物性實(shí)驗(yàn)可知：巖石密度為2.72 g/cm3，有效孔隙度為4.2%，滲透率為0.04 mD，碳酸鹽含量為48.3%。從以上的巖心物性數(shù)據(jù)看出，RG 2井霧六段巖心物性差，為低孔低滲特征，鑒于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較少，該結(jié)論僅為初步定性認(rèn)識(shí)。

因出岸潛山勘探程度低，故實(shí)鉆井主要選取的是該區(qū)相鄰的任丘潛山RS 2井展開分析。從RS 2井實(shí)鉆井況看，RS 2井鉆進(jìn)至井深3 373.56 m(霧二段、霧三段)時(shí)發(fā)生井漏，隨后鉆井液有進(jìn)無回，鉆至井深3 600 m后進(jìn)入霧六段漏失明顯減少，直至井深3 748.00 m不再漏失，說明霧六段地層連通性較差，具有一定的封堵性。

2.2 隔層厚度及分布特征

從理論上講，蓋/隔層厚度對(duì)儲(chǔ)層封閉能力沒有直接影響，但從保存油氣的角度看，蓋/隔層越厚越有利，實(shí)際蓋層的厚度一般可從幾十米到幾百米，而蓋層的大范圍連續(xù)穩(wěn)定分布對(duì)于油氣聚集有十分重要的意義。

潛山內(nèi)幕隔層的形成主要受沉積環(huán)境控制，不同的隔層形成的沉積相不同，這種不同對(duì)隔層的分布具有重要影響[19-20]。冀中坳陷經(jīng)歷了中元古代-早古生代的海相沉積和晚古生代的海陸過渡相沉積[21]，致使?jié)撋絻?nèi)部發(fā)育多套隔層，構(gòu)成了縱向上隔層與儲(chǔ)層交替分布的格局。橫向上，冀中坳陷潛山內(nèi)幕隔層平面上主要發(fā)育連續(xù)分布型和不連續(xù)分布型兩種，連續(xù)型隔層主要分布于各個(gè)潛山核部及其翼部，而在各個(gè)潛山之間隔層呈不連續(xù)分布特征[8]。通過對(duì)出岸潛山周邊鉆遇霧六段的探井，如任丘潛山帶上的RG 2、RG 5、RG 6和RS 2井，進(jìn)行地層追蹤和對(duì)比可落實(shí)在該區(qū)域上霧六段地層連續(xù)性較好(圖5)，統(tǒng)計(jì)厚度為20～282 m，RS 2井沉積最厚。

3 出岸潛山內(nèi)幕油源分析

以上論證了潛山內(nèi)幕霧六段封堵的有效性，接下來研究潛山成藏的另一個(gè)關(guān)鍵因素——油源條件。饒陽凹陷的油源主要有兩套，一套為沙一下亞段的生油巖，另一套為沙三段的生油巖。本文研究潛山內(nèi)幕對(duì)接的為沙三段生油巖。

前人的研究認(rèn)為：饒陽凹陷北部的雁翎潛山和出岸潛山內(nèi)幕油源主要來自于任西、淀北洼槽沙三段的生油巖。而本文提出的有利目標(biāo)為雙油源，如圖6所示。一套是來自北東方向的任西、淀北洼槽沙三段的生油巖，淀北洼槽的CH 9井沙三上亞段的4 050～4 230 m發(fā)育一套暗色油頁巖，4 209～4 214 m錄井見油跡顯示3 m/2層，說明該區(qū)沙三段的烴源巖有生油能力；另一套來自西南方向出岸斷層下降盤中生界的生油巖，R 99井鉆至中生界暗色烴源巖近180 m，具有一定生油能力(前人研究成果)，中生界的油源沿出岸大斷層向上運(yùn)移到潛山有利部位，該斷層下降盤所鉆的YS 1井于沙三中亞段3 650 m錄井見到良好的油斑顯示(YS 1井沙三段為紅色泥巖，不具備生油能力，故來自下降盤中生界的生油巖)，進(jìn)一步證實(shí)了該區(qū)中生界具有潛在的生油能力。

圖6 出岸潛山油源分析

首先證實(shí)該區(qū)沙三段的暗色泥巖(只有暗色泥巖具有生油能力)的發(fā)育程度，為此針對(duì)該區(qū)YS 1井周邊鉆至沙三段近20口井進(jìn)行了沙三段的暗色泥巖厚度統(tǒng)計(jì)并繪制沙三段暗色泥巖分布等厚圖(圖7)。由圖7可知，YS 1井北東向烴源巖連續(xù)沉積，且沉積厚度自南向北逐漸變厚，最北部CH 9井沉積厚度達(dá)245 m，進(jìn)一步證實(shí)了任西、淀北洼槽具有一定的生油能力所需的物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖7 饒陽凹陷北部沙三上亞段暗色泥巖分布等厚圖

其次證實(shí)該區(qū)沙三段暗色泥巖具有一定的生烴能力，為此針對(duì)沙三段泥巖具有生油指標(biāo)的分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)的多口井的生油指標(biāo)數(shù)據(jù)(表2)可知，R 96、R 97、R 99井有機(jī)碳含量最大達(dá)0.728%，氯仿瀝青“A”含量最大值為0.371%，根據(jù)湖相烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[21]：有機(jī)碳含量0.5%～1.0%，生油巖的級(jí)別為中等；氯仿瀝青“A”含量>0.1%，生油巖級(jí)別為好。證實(shí)了該區(qū)沙三段暗色泥巖具有好的生烴能力。雖然CH 9井無生油指標(biāo)數(shù)據(jù)，但從沉積規(guī)律推測，CH 9井暗色泥巖最厚，生烴能力更好。

表2 出岸潛山周邊井生油指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

綜上所述，任西、淀北洼槽沙三段烴源巖和出岸斷層下降盤中生界暗色泥巖均具備為有利目標(biāo)提供油源的條件。根據(jù)以上的綜合分析研究，構(gòu)建了出岸潛山內(nèi)幕成藏模式示意圖，如圖8所示。

圖8 出岸潛山帶成藏模式示意

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

本文論證了饒陽凹陷蠡縣斜坡出岸潛山內(nèi)幕成藏的關(guān)鍵因素為霧六段隔層封蓋的有效性和油源條件的優(yōu)越性。

(1)通過已鉆井層位的引層追蹤、辨別落實(shí)研究區(qū)域相應(yīng)層位的地震特征等方法落實(shí)霧六段層位的準(zhǔn)確性，這為潛山內(nèi)幕層位及有利目標(biāo)的評(píng)價(jià)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

(2)從巖性-電性-物性、隔層厚度和分布特征綜合評(píng)價(jià)出岸潛山霧六段隔層封蓋有效性，為潛山內(nèi)幕油氣的聚集和保存提供有利的保障。

(3)本文通過綜合分析認(rèn)為該區(qū)有利目標(biāo)有兩套油源。一套來自北東方向的任西、淀北洼槽沙三段的生油巖，另一套來自西南方向出岸斷層下降盤中生界的生油巖。說明本區(qū)有利目標(biāo)油源條件優(yōu)越。

總之，通過對(duì)出岸潛山內(nèi)幕霧六段隔層封堵有效性及油源的優(yōu)越條件的論證，說明該區(qū)內(nèi)幕潛山帶具有一定的勘探潛力，是今后饒陽凹陷潛山內(nèi)幕油氣勘探的有利方向，若勘探成功，有望擴(kuò)展該區(qū)潛山內(nèi)幕規(guī)模，形成雁翎-出岸-長洋淀-任丘潛山帶油藏連片，為華北油田增儲(chǔ)上產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。