束鹿凹陷西斜坡潛山成藏主控因素與成藏模式

黃遠鑫，魚占文，張 驁，焦亞先，周 陽

(1.中國石油華北油田分公司，河北 任丘 062552;2.中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院，河北 保定 071000)

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(fā)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(fā)現(xiàn)2個洼中隆(荊丘、臺家莊)潛山油藏，之后陸續(xù)在西斜坡鉆探22口潛山井，均未獲工業(yè)油流。前人研究表明，束鹿凹陷西斜坡油源條件好，潛山發(fā)育多套優(yōu)質(zhì)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(huán)節(jié)，制約著該區(qū)的勘探。因此，對該區(qū)各類型潛山成藏主控因素進行了深入分析，探討總結(jié)潛山成藏模式，旨在指導(dǎo)束鹿凹陷西斜坡潛山油氣勘探工作。

1 區(qū)域地質(zhì)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(qū)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(qū)域缺失青白口系及下寒武統(tǒng)府君山組地層。地層巖性主要為海相碳酸鹽巖[8-9]。基底構(gòu)造受衡水?dāng)鄬印⑴_家莊斷層、荊丘斷層和雷家莊斷層的影響，發(fā)育3排北東向的反向控山斷層，調(diào)節(jié)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(gòu)造格局(圖1)。

2 成藏主控因素

束鹿凹陷沙三下亞段發(fā)育200～1 200 m巨厚泥灰?guī)r，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(yōu)質(zhì)烴源巖[10]，表明西斜坡油源充足，具有良好的資源基礎(chǔ)。束鹿凹陷西斜坡經(jīng)歷多期構(gòu)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(gòu)造位置形成不同的潛山類型。斜坡高部位主要發(fā)育地貌殘丘潛山，斜坡中內(nèi)帶主要發(fā)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(rèn)識不清，制約著這一區(qū)域的潛山勘探。因此，在對束鹿凹陷西斜坡進行了精細構(gòu)造解釋的基礎(chǔ)上，較深入系統(tǒng)地分析了束鹿西斜坡不同構(gòu)造位置的潛山成藏主控因素。

圖1 束鹿凹陷潛山頂面構(gòu)造形態(tài)

2.1 地貌殘丘潛山成藏主控因素

地貌殘丘潛山主要發(fā)育于斜坡區(qū)高部位的寧晉凸起區(qū)，該區(qū)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(jì)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(qū)潛山出露地層主要為薊縣系霧迷山組，發(fā)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(chǎn)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(fā)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(qū)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(jīng)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(nèi)帶通常發(fā)育被早期斷層或沖溝切割的斷塊山，區(qū)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(qū)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(qū)中高部位以往潛山鉆探實踐分析，斜坡區(qū)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(cè)向封擋條件。當(dāng)斜坡區(qū)早期反向斷層發(fā)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(gòu)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(jīng)古水流搬運，滯留沉積在沖溝內(nèi)，物性較差。沖溝內(nèi)礫巖、下第三系泥巖與反向斷層上升盤側(cè)向?qū)樱勺鳛闈撋饺﹂]的側(cè)向封擋層(圖2)。

圖2 束鹿西斜坡下第三系沉積模式

2.3 地層巖性潛山成藏主控因素

束鹿西斜坡為古隆起構(gòu)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(qū)發(fā)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(zhì)灰?guī)r；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(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)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(zhì)灰?guī)r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(xiàn)為高幅值，且在區(qū)域上分布穩(wěn)定，可作為斜坡區(qū)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(nèi)帶第三系地層廣泛發(fā)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(fā)育一套油頁巖，可作為區(qū)域性蓋層，有利于油氣保存。

3 成藏模式

根據(jù)潛山成藏主控因素不同，構(gòu)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(fēng)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(qū)域上發(fā)育3組北東向的控山反向斷層，也發(fā)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(xiàn)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(jīng)受風(fēng)化雨淋及斷裂活動的影響，孔洞及裂縫發(fā)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(yán)重，為有利儲層。潛山上覆地層為古近系沙河街組，發(fā)育湖相泥巖，較為致密，作為潛山蓋層和側(cè)向封擋層。

當(dāng)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(dǎo)下，在束鹿西斜坡鉆探晉古22井，獲日產(chǎn)油為103 m3/d的高產(chǎn)工業(yè)油流。

圖3 束鹿西斜坡潛山油藏模式

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(dāng)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(zhì)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(chǎn)工業(yè)油流，日產(chǎn)油穩(wěn)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(gòu)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(gòu)造運動背景下發(fā)育早期斷層和沖蝕溝，往往會使?jié)撋矫姘纪共黄剑纬蓽羡窒嚅g的古地貌特征。

研究發(fā)現(xiàn)，在束鹿西斜坡早期發(fā)育的反向小斷層下降盤，會形成局部低洼古地勢，后期經(jīng)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(chǎn)物，測井曲線表現(xiàn)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(cè)向?qū)由仙P潛山儲層，形成側(cè)向封擋，上升盤潛山頂部礫巖未沉積，由于溝內(nèi)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(xù)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?guī)r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(chǎn)油為203 m3/d高產(chǎn)工業(yè)油流。

3.4 山坡楔狀體層狀油藏模式

束鹿西斜坡中內(nèi)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(dāng)潛山奧碳酸鹽巖儲層削截于潛山頂面，其下部在區(qū)域上發(fā)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?shù)装鍖拥挠行д趽鯙闈撋匠刹氐闹骺匾蛩兀凑者@種油藏模式，在西斜坡鉆探的晉7井獲工業(yè)油流。

3.5 高位風(fēng)化體塊狀殘丘油藏模式

高位風(fēng)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(fēng)化剝蝕殆盡，由于差異風(fēng)化淋濾和差異剝蝕，形成斜坡高位局部殘丘山；區(qū)域上薊縣系霧迷山組地層出露，巖性以白云巖為主，經(jīng)后期風(fēng)化雨淋以及基底隆升作用影響，溶孔、裂縫發(fā)育，晉2井在薊縣系霧迷山組白云巖地層日產(chǎn)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(fēng)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(jié) 論

(1) 束鹿西斜坡發(fā)育3種類型的潛山圈閉：斜坡高部位主要發(fā)育地貌殘丘潛山，斜坡中內(nèi)帶主要發(fā)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(nèi)帶反向斷塊型潛山的成藏主控因素為蓋層條件和側(cè)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(fēng)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(nèi)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。