束鹿凹陷潛山地層分布特征及有利區(qū)預(yù)測(cè)

吳東勝，陳 林

(長(zhǎng)江大學(xué)，湖北 武漢 430100)

0 引 言

束鹿凹陷位于冀中坳陷南部，發(fā)育斷塊、地層巖性、泥灰?guī)r和潛山等多種類型油藏。凹陷內(nèi)已探明雷家莊、荊丘、臺(tái)家莊、南小陳等多個(gè)潛山油藏，發(fā)現(xiàn)了奧陶系石灰?guī)r、太古界變質(zhì)巖等含油層系，展示出良好的勘探前景[1-5]。研究表明，潛山油藏分布與基底地層巖性有著密切的關(guān)系[6-7]，但由于凹陷基底殘留地層變化較大，目前鉆遇探井較少且進(jìn)山層位不一致，基底內(nèi)幕反射不清楚且斷裂發(fā)育等問題[8-9]，導(dǎo)致基底地層出露和分布認(rèn)識(shí)不清，嚴(yán)重制約了潛山圈閉及油氣藏的勘探[10-11]。綜合利用探井揭露、地震追蹤、潛山上覆地層組合分析等方法[12]，預(yù)測(cè)基底出露地層的分布及其規(guī)律，為潛山油氣藏勘探提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料。

1 地質(zhì)概況

1.1 構(gòu)造特征及演化

束鹿凹陷位于冀中坳陷南緣，為古近系基底上發(fā)育的“東斷西超”的單斷箕狀凹陷(圖1)。東西方向可分為東部斷階帶、洼槽帶和西部斜坡帶，南北方向則發(fā)育荊丘、臺(tái)家莊鼻狀構(gòu)造和南、中、北3個(gè)次洼槽，形成洼、隆相隔的構(gòu)造格局。

圖1 束鹿凹陷構(gòu)造綱要

束鹿凹陷東側(cè)的新河斷裂為邊界控凹斷層，具有落差大、延伸長(zhǎng)、形成時(shí)間早和活動(dòng)期長(zhǎng)等特點(diǎn)。衡水、雷家莊斷裂近北西向延伸，為凹陷的北部和南部邊界。臺(tái)家莊斷裂、荊丘斷裂為新河斷裂伴生的二級(jí)正斷層，控制了凹陷內(nèi)部次級(jí)洼槽和構(gòu)造帶的形成。新河斷層早期活動(dòng)改變了湖盆基底的面貌，對(duì)沙三段沉積有明顯的控制作用，斷層下降盤保留了厚度較大的石炭系—二疊系地層。晚期斷層活動(dòng)主要影響沙二段—東營(yíng)組沉積，次級(jí)伴生斷層發(fā)育形成了凹陷的次級(jí)洼陷和隆起構(gòu)造帶。

1.2 基底地層組成

束鹿凹陷基底地層由老至新依次發(fā)育有太古界、中—上元古界、下古生界、上古生界等。太古界為該區(qū)結(jié)晶基底，變質(zhì)巖主體巖性為片麻巖、混合片麻巖，其次為片巖、變質(zhì)石英巖和大理巖。中—上元古界地層缺失較多，僅見高于莊組、霧迷山組和長(zhǎng)龍山組分布，巖石類型以碳酸鹽巖和少量碎屑巖組成。下古生界是淺海地臺(tái)相碳酸鹽巖為主的沉積，寒武系以灰?guī)r、白云巖夾泥頁巖為主，奧陶系主要是灰?guī)r、白云巖，夾極少泥質(zhì)巖。上古生界由于區(qū)域性抬升剝蝕，分布范圍不廣。石炭系巖性為深灰色泥巖、灰黑色炭質(zhì)泥巖及煤層，夾深灰色薄層灰?guī)r和淺灰色細(xì)砂巖。二疊系為灰黑色炭質(zhì)泥巖與深灰色泥巖間互，夾煤層和淺灰色細(xì)砂巖。

2 潛山地層組合與特征

2.1 鉆井揭露潛山地層特征

束鹿凹陷潛山地層的分布具有明顯規(guī)律性，從西部的寧晉凸起到東部的新河斷層，潛山頂面鉆遇地層依次為太古界變質(zhì)巖、中—上元古界霧迷山組、寒武系—奧陶系地層、石炭系—二疊系地層,構(gòu)造高部位出露地層較老,凹陷中心出露地層較新且保存完好。

從西斜坡中部斷裂帶到中央洼槽帶，鉆井揭露潛山頂面地層依次為寒武系、奧陶系峰峰組和石炭系—二疊系，地層逐漸變新，進(jìn)山深度逐漸增加，表明基底地層產(chǎn)狀與構(gòu)造形態(tài)一致，地層的缺失是由于抬升剝蝕所致。如東部的Jg18井的進(jìn)山層位為奧陶系冶里組(深度為1 340 m)，在1 487 m進(jìn)入寒武系地層，潛山鉆遇奧陶系視厚度為147 m；中部J8井的進(jìn)山層位為奧陶系馬家溝組(深度為3 272 m)，在3 820 m進(jìn)入寒武系地層，潛山鉆遇奧陶系視厚度為552 m；中央洼槽區(qū)Jg2井的進(jìn)山層位石炭系—二疊系(深度為4 190 m)；Jg13井的進(jìn)山深度為4 403 m。越靠近洼槽中心，地層保留越完整(圖2)。

2.2 潛山地震響應(yīng)與追蹤

束鹿凹陷基底地層結(jié)構(gòu)和構(gòu)造極為復(fù)雜，各構(gòu)造層之間既有角度不整合，又有假整合，同一界面的不同地段接觸關(guān)系和巖性特征變化大，各層界面波阻抗有很大差異，界面清晰度不一致。潛山頂面與上覆新生界沉積的沙泥巖地層之間存在著較大的速度差異，這種差異會(huì)清晰地顯示出波阻抗界面，地震剖面上整體表現(xiàn)為1～2個(gè)連續(xù)性較好、低頻、強(qiáng)振幅的反射同相軸，可在全區(qū)追蹤和對(duì)比。如晉66井標(biāo)定結(jié)果，進(jìn)山層位為奧陶系，往下的強(qiáng)波阻抗代表寒武系，再往下的弱反射為中—上元古界。但由于潛山內(nèi)部構(gòu)造的復(fù)雜性和震源能量的限制，內(nèi)幕地震反射表現(xiàn)為振幅弱，連續(xù)性差，難以連續(xù)追蹤，層位和地層的界定只能依靠鉆井資料和區(qū)域地質(zhì)規(guī)律來確定。

圖2潛山連井剖面

2.3 潛山上覆地層組合特征

潛山上覆地層及其厚度是基底地層結(jié)構(gòu)和構(gòu)造抬升、剝蝕情況的綜合反映。統(tǒng)計(jì)束鹿凹陷多口潛山鉆遇井的資料，分析潛山埋藏深度、上覆沙三段地層厚度和進(jìn)山地層類型之間的關(guān)系，可以發(fā)現(xiàn)：整體上進(jìn)山深度越淺，潛山鉆遇的地層時(shí)代越老；反之，則越新。西部斜坡外帶鄰近寧晉凸起，剝蝕嚴(yán)重，出露太古界和元古界地層；凹陷東部大斷裂的下降盤處于斷陷最深部位，地層保留完好，留存上古生界地層，且上覆沉積速度最快，地層厚度最大；東部斷層上升盤劇烈抬升，剝蝕嚴(yán)重，沉積緩慢，再次出露元古界地層。

潛山進(jìn)山深度、進(jìn)山地層類型和上覆地層厚度的組合可分為3類。

(1) 第Ⅰ類進(jìn)山地層為太古界和元古界，沙三段沉積厚度為0，進(jìn)山深度為1 000～1 500 m，鉆遇井如J49、J75井等。此類組合位于控凹斷層上升盤或凸起等長(zhǎng)期構(gòu)造抬升部位，基底地層剝蝕強(qiáng)烈并大部缺失，至新近紀(jì)坳陷沉降接受沉積。

(2) 第Ⅱ類進(jìn)山地層為下古生界，沙三段沉積厚度為0～800 m，進(jìn)山深度為1 500～4 500 m，如Jg8、Jg6、Jg4、J6井等。鉆遇此類組合的井多位于西斜坡中帶，為斷陷早期出露地表并遭受剝蝕，隨后基底沉降接受沉積，因此，缺失上古生界，且隨著進(jìn)山深度增加，沙三段地層變厚。

(3) 第Ⅲ類進(jìn)山地層為上古生界，沙三段沉積厚度為700～1 400 m，進(jìn)山深度為4 200 m以上，鉆遇井如Jg13、Jg2井等。此類組合位于斷陷中心，為長(zhǎng)期構(gòu)造沉降部位和沉積中心，故潛山地層保存最為完好，上覆沙三段也最厚。此外，J48、J109井所鉆遇的中生界地層為束鹿凹陷以南發(fā)育的中生界盆地向北延伸的部分(圖3)。

圖3 束鹿凹陷潛山進(jìn)山深度與上覆地層Es3厚度關(guān)系

3 潛山地層分布與有利區(qū)帶預(yù)測(cè)

綜合探井揭露、地震標(biāo)定和追蹤、潛山上覆地層組合分析等方法，可對(duì)基底出露地層進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析。束鹿凹陷基底地層展布基本呈北北東向，由西向東地層由老變新。寧晉凸起及西斜坡外帶出露地層為元古界長(zhǎng)城系和薊縣霧迷山系，斜坡中帶出露寒武系—奧陶系地層，東部深凹帶則是上古生界石炭系—二疊系地層。位于新河斷層上升盤的新河凸起同樣展現(xiàn)出由西向東，地層由老至新的分布特點(diǎn)。凹陷南側(cè)雷家莊斷裂上升盤Jg19井?dāng)鄩編У貙訛樘沤纾騼蓚?cè)地層由老至新(圖4)。

束鹿凹陷目前鉆遇的潛山油層主要為臺(tái)家莊、荊丘、南小陳等隆起帶的奧陶系油層和雷家莊斷裂上升盤的太古界油層。儲(chǔ)層評(píng)價(jià)結(jié)果表明，有利勘探區(qū)主要包括以下2部分：一是分布于西部斜坡帶下古生界碳酸鹽巖地層分布區(qū)，斜坡反向斷層上升盤對(duì)接沙三段，形成上傾方向被泥巖封堵的斷鼻、斷塊圈閉；二是東部陡坡帶斷層上升盤的碳酸鹽巖、變質(zhì)巖分布區(qū)，剝蝕殘余山頭被新近系泥巖封閉形成的古潛山圈閉。潛山油藏油氣來源于沙三下亞段生油巖。

圖4 束鹿凹陷基底地層及潛山有利勘探區(qū)分布

4 結(jié) 論

(1) 束鹿凹陷基底出露地層的分布是構(gòu)造沉降和抬升、地層剝蝕和殘留的結(jié)果，具有由西至東地層由老至新的特點(diǎn)。上覆沙三段厚度、進(jìn)山深度和基底出露地層的組合可分為3類：Ⅰ類出露地層為元古界或太古界，分布于斷裂上升盤的凸起帶；Ⅱ類出露地層為下古生界，分布于西部斜坡帶；Ⅲ類位于凹陷的中心，基底出露地層為上古生界。

(2) 綜合鉆井資料、地震追蹤和潛山上覆地層組合等分析方法，可預(yù)測(cè)基底出露地層的分布。儲(chǔ)層評(píng)價(jià)認(rèn)為，凹陷東部陡坡帶南端的斷層上升盤變質(zhì)巖分布區(qū)和西部斜坡帶中部的下古生界碳酸鹽巖分布區(qū)為有利勘探區(qū)帶。

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