束鹿凹陷西斜坡潛山成藏主控因素與成藏模式

發布時間：2020-01-15所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次

摘 要： 摘要: 針對束鹿凹陷西斜坡潛山油藏特征復雜、主控因素不明等問題，運用石油地質學、沉積學綜合研究方法，對該區的潛山成藏主控因素和成藏模式進行研究。研究表明: 束鹿凹陷西斜坡主要發育塊狀殘丘潛山、斷塊潛山和地層楔狀體潛山; 蓋層的有效性是塊狀殘丘潛

　　摘要: 針對束鹿凹陷西斜坡潛山油藏特征復雜、主控因素不明等問題，運用石油地質學、沉積學綜合研究方法，對該區的潛山成藏主控因素和成藏模式進行研究。研究表明: 束鹿凹陷西斜坡主要發育塊狀殘丘潛山、斷塊潛山和地層楔狀體潛山; 蓋層的有效性是塊狀殘丘潛山成藏主控因素，側向封擋條件是斷塊潛山成藏主控因素，底板層的有效性是地層楔狀體潛山成藏主控因素; 在此基礎上構建了山坡斷棱塊狀油藏、山坡斷棱層狀油藏、山坡斷溝侵蝕型油藏、山坡楔狀體層狀油藏、高位風化體塊狀殘丘油藏等 5 種成藏模式。該研究有效地指導了束鹿西斜坡潛山目標的落實與鉆探部署，實現了潛山領域勘探的新突破。

　　關鍵詞: 束鹿西斜坡; 成藏主控因素; 潛山油氣藏; 成藏模式

　　0 引 言

　　潛山油氣藏是中國東部斷陷盆地中重要的油氣藏類型，在華北油田的勘探開發中占有舉足輕重的作用[1-4]。束鹿凹陷潛山勘探始于 1977 年，除了發現 2 個洼中隆( 荊丘、臺家莊) 潛山油藏，之后陸續在西斜坡鉆探 22 口潛山井，均未獲工業油流。前人研究表明，束鹿凹陷西斜坡油源條件好，潛山發育多套優質儲層，但對于潛山成藏主控因素及成藏模式的研究至今仍是一個薄弱環節，制約著該區的勘探。因此，對該區各類型潛山成藏主控因素進行了深入分析，探討總結潛山成藏模式，旨在指導束鹿凹陷西斜坡潛山油氣勘探工作。

　　1 區域地質概況

　　束鹿凹陷東南以新河大斷裂為界，西至寧晉凸起，北與深縣凹陷相接，凹陷面積約為 700 km2 。束鹿凹陷西部斜坡區受燕山期古隆起與新河斷層相互控制，為一個西高東低的順傾坡，古近系地層與基底潛山地層呈角度不整合接觸，披覆在潛山之上[5-7]。由西向東依次出露的潛山地層為: 太古界，中上元古界長城系、薊縣系，下古生界寒武系和奧陶系，上古生界石炭系和二疊系，其中，薊縣運動使區域缺失青白口系及下寒武統府君山組地層。地層巖性主要為海相碳酸鹽巖[8-9]�；�底構造受衡水斷層、臺家莊斷層、荊丘斷層和雷家莊斷層的影響，發育 3 排北東向的反向控山斷層，調節斷層近東西向與之相交，基巖在局部斷裂的作用下，隆升十分明顯，整體形成壘塹相間的潛山構造格局 ( 圖 1) 。

　　2 成藏主控因素

　　束鹿凹陷沙三下亞段發育 200 ～ 1 200 m 巨厚泥灰巖，有機碳含量一般為 0. 50% ～ 2. 00%，平均含量為 1. 34%; 氯仿瀝青“A”平均含量為 0. 17%; 總烴含量平均為 790 mg /L; S1 +S2 為 0. 87 ～ 17. 47 mg /g，平均為 3. 87 mg /g; 干酪根類型為Ⅱ1—Ⅱ2 型，為優質烴源巖[10]，表明西斜坡油源充足，具有良好的資源基礎。束鹿凹陷西斜坡經歷多期構造運動，造成多次沉積間斷，出露不同時期的地層，形成了多套溶蝕型儲集層[8]，也決定了不同的構造位置形成不同的潛山類型。斜坡高部位主要發育地貌殘丘潛山，斜坡中內帶主要發育斷塊型潛山和地層巖性潛山[11-14]。由于長期以來對于斜坡帶潛山的成藏主控因素認識不清，制約著這一區域的潛山勘探。因此，在對束鹿凹陷西斜坡進行了精細構造解釋的基礎上，較深入系統地分析了束鹿西斜坡不同構造位置的潛山成藏主控因素。

　　2. 1 地貌殘丘潛山成藏主控因素

　　地貌殘丘潛山主要發育于斜坡區高部位的寧晉凸起區，該區由于熱地幔上隆伸展作用，基巖塊體劇烈傾翹，抬升過高，遭受強烈剝蝕后而殘留形成的地貌殘丘山[15]。直至晚第三紀開始接受沉積，館陶組地層不整合覆蓋在殘丘山之上。寧晉凸起區潛山出露地層主要為薊縣系霧迷山組，發育的白云巖具有良好的儲層物性，如晉 2 井在薊縣系霧迷山組日產水達 1 480 m3 /d。由于該類潛山上覆地層主要為館陶組地層，以河流相沉積為主，礫巖、砂巖較發育，物性較好，蓋層條件相對較差，蓋層的有效性直接決定潛山圈閉的成藏性，是凸起區潛山成藏的主控因素，因此，潛山頂面的蓋層條件是斜坡外帶地貌殘丘潛山成藏的主要控制因素。以往鉆探經驗證實館陶組底礫巖蓋層條件較差，勘探效果較差。

　　2. 2 斷塊型潛山成藏主控因素

　　束鹿西斜坡中內帶通常發育被早期斷層或沖溝切割的斷塊山，區域上長期處于油氣運移的指向位置，具有良好的油源條件。該區出露地層主要為奧陶系，儲層物性較好，總體上具有良好的成藏背景。從斜坡區中高部位以往潛山鉆探實踐分析，斜坡區中帶斷塊型潛山成藏主控因素為基底早期反向斷層，其控制了潛山的蓋層條件和側向封擋條件。當斜坡區早期反向斷層發育，斷層上升盤潛山地層局部翹傾抬升，形成局部單斷潛山圈閉。上升盤頂部沉積以泥巖、砂泥巖為主，礫巖不沉積，由于斜坡帶高部位下第三系構造活動較弱，即使相對較薄的泥巖層段也能起有效封擋作用，作為潛山圈閉的蓋層，如晉古 21、晉古 22、晉古 14-1 井。而在反向斷層下降盤，受古水流沖刷侵蝕形成沖溝，礫巖經古水流搬運，滯留沉積在沖溝內，物性較差。沖溝內礫巖、下第三系泥巖與反向斷層上升盤側向對接，可作為潛山圈閉的側向封擋層( 圖 2) 。

　　2. 3 地層巖性潛山成藏主控因素

　　束鹿西斜坡為古隆起構造背景下形成的順傾坡，基底地層向斜坡高部位剝蝕削截，形成楔狀體潛山地層巖性圈閉。該類潛山圈閉的成藏主控因素為底板層的封擋條件和潛山坡上覆地層( 蓋層) 的封擋條件。研究表明斜坡區發育的 3 套有效隔層; 第 1 套是奧陶系冶里亮甲山組底部厚度為 20～ 30 m 的頁巖與泥質灰巖; 第 2 套是寒武系固山組和長山組厚度為 110 m 左右的頁巖、泥質灰巖、泥質白云巖互層; 第 3 套是寒武系徐莊組厚度為 20 m 左右的頁巖與泥質灰巖互層段。這 3 套隔層測井解釋主要為致密層，自然伽馬曲線表現為高幅值，且在區域上分布穩定，可作為斜坡區潛山油藏的底板層。3 套致密隔層與上傾尖滅的楔狀體儲層相匹配形成有利的儲隔組合。西斜坡中內帶第三系地層廣泛發育，披覆基底地層之上，沉積巖性以湖相的泥巖、砂泥巖為主，具有較好的封蓋能力，沙一段底部發育一套油頁巖，可作為區域性蓋層，有利于油氣保存。

　　3 成藏模式

　　根據潛山成藏主控因素不同，構建了 5 種潛山油藏模式: 山坡斷棱塊狀油藏、山坡斷棱層狀油藏、山坡斷溝侵蝕型油藏、山坡楔狀體層狀油藏、高位風化體塊狀殘丘油藏成藏模式( 圖 3) 。

　　3. 1 山坡斷棱塊狀油藏模式

　　束鹿西斜坡區域上發育 3 組北東向的控山反向斷層，也發育與之相交的北西向派生斷層，切穿基底并繼承性活動，南北向表現為壘塹相間，受北東向反向控山斷層切割形成 3 排反向斷塊潛山圈閉。反向斷層上升盤海相碳酸鹽地層經受風化雨淋及斷裂活動的影響，孔洞及裂縫發育，特別是奧陶系上馬家溝組和下馬家溝組物性最好，鉆井過程中，泥漿漏失嚴重，為有利儲層。潛山上覆地層為古近系沙河街組，發育湖相泥巖，較為致密，作為潛山蓋層和側向封擋層。

　　當反向控山斷層斷距小于潛山儲層厚度時，沙三下段生成的油氣沿基底不整合面運移至潛山斷塊圈閉中形成“新生古儲新堵”山坡斷棱塊狀油藏 ( 圖 3) 。在該種油藏模式下指導下，在束鹿西斜坡鉆探晉古 22 井，獲日產油為 103 m3 /d 的高產工業油流。

　　3. 2 山坡斷棱層狀油藏模式

　　該類油藏與山坡斷棱塊狀油藏具有相似的成藏條件，不同之處在于底板層的條件。當反向斷層的斷距大于儲層厚度時，奧陶系冶里組底部、寒武系固山和長山組和寒武系徐莊組 3 套高泥質含量致密隔層作為層狀潛山底板層，油氣供給充足，形成“新生古儲古隔新堵”山坡斷棱層狀油藏( 圖 3) 。以這種油藏模式在束鹿西斜坡鉆探的晉古 21 井獲高產工業油流，日產油穩定在 35 t /d 以上，效果良好。

　　3. 3 斷溝侵蝕型潛山油藏模式

　　斷溝侵蝕型潛山油藏是近年來新構建的一種西斜坡潛山油氣成藏模式。束鹿西斜坡屬于高角度斜坡，斜坡傾角大，在古構造運動背景下發育早期斷層和沖蝕溝，往往會使潛山面凹凸不平，形成溝壑相間的古地貌特征。

　　研究發現，在束鹿西斜坡早期發育的反向小斷層下降盤，會形成局部低洼古地勢，后期經古水流沖刷改造形成沖蝕溝，大套礫巖滯留沉積在溝谷底部。這種礫巖為多期次沉積的產物，測井曲線表現為齒邊大幅度，屬于沖積扇扇根亞相，電測解釋為致密層，孔隙度為 1. 3% ～ 3. 7%，總體上物性較差。致密礫巖側向對接上升盤潛山儲層，形成側向封擋，上升盤潛山頂部礫巖未沉積，由于溝內礫巖巖石礦物成分以碳酸巖為主，含量為 40% ～ 75%，與潛山地層巖石礦物成分相似，造成其在地震上為一套連續強反射，而真正的潛山面為其下部的中到中強反射，造成該類潛山具有一定的隱蔽性。潛山頂面上覆古近系沙河街組及東營組泥巖、砂泥巖可作為蓋層，奧陶系馬家溝組灰巖作為儲層，形成“新生古儲礫巖封堵”的斷溝侵蝕型潛山油藏模式。按照這種油藏模式在西斜坡鉆探晉古 14-1 井中途測試，獲日產油為 203 m3 /d 高產工業油流。

　　3. 4 山坡楔狀體層狀油藏模式

　　束鹿西斜坡中內帶奧陶系地層出露，上覆古近系地層超覆于潛山面之上，潛山地層削截于潛山頂面。當潛山奧碳酸鹽巖儲層削截于潛山頂面，其下部在區域上發育了 3 套致密隔層，可作為底板層，上覆古近系沙河街組、東營組泥巖作為潛山蓋層，形成山坡楔狀體層狀地層油藏( 圖 3) 。楔狀體潛山成藏條件更為苛刻，頂底板層的有效遮擋為潛山成藏的主控因素，按照這種油藏模式，在西斜坡鉆探的晉 7 井獲工業油流。

　　3. 5 高位風化體塊狀殘丘油藏模式

　　高位風化體塊狀殘丘油藏主要位于束鹿西斜坡外帶( 凸起) 。斜坡外帶潛山地層上隆明顯，奧陶系寒武系地層風化剝蝕殆盡，由于差異風化淋濾和差異剝蝕，形成斜坡高位局部殘丘山; 區域上薊縣系霧迷山組地層出露，巖性以白云巖為主，經后期風化雨淋以及基底隆升作用影響，溶孔、裂縫發育，晉 2 井在薊縣系霧迷山組白云巖地層日產水為 1 480 t /d，表明該套地層物性良好，可作為潛山儲層; 館陶組地層披覆在殘丘山之上，作為潛山的蓋層，形成高位風化體塊狀殘丘油藏( 圖 3) 。該類油藏館陶組泥巖蓋層的封蓋能力直接決定潛山油藏的保存條件和成藏性。

　　4 結 論

　　( 1) 束鹿西斜坡發育 3 種類型的潛山圈閉: 斜坡高部位主要發育地貌殘丘潛山，斜坡中內帶主要發育反向斷塊型潛山圈閉和地層巖性潛山圈閉。斜坡高部位地貌殘丘潛山的成藏主控因素為蓋層條件; 斜坡中內帶反向斷塊型潛山的成藏主控因素為蓋層條件和側向封擋條件; 地層巖性潛山成藏主控因素為蓋層條件和底板層條件。

　　( 2) 成藏條件及主控因素研究表明，束鹿西斜坡的潛山油藏模式主要有 5 種: 山坡斷棱塊狀油藏、山坡斷棱層狀油藏、山坡斷溝侵蝕型油藏、山坡楔狀體層狀油藏、高位風化體塊狀殘丘油藏。其中，山坡斷棱塊狀油藏、山坡斷溝侵蝕型油藏位于斜坡中內帶，距離生油洼槽較近，成藏條件較好，且西斜坡分布廣泛，是束鹿凹陷西斜坡最為有利的潛山類型。

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