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，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 國土資源工程學院，云南 昆明 650093；2.中國石油東方地球物理公司研究院 地質研究中心，河北 涿州 072750；3.中國石油東方地球物理公司研究院 庫爾勒分院，新疆 庫爾勒 841000)

0 引言

潛山油氣藏是我國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現是國內尋找潛山油氣藏的重要轉機。束鹿凹陷位于冀中坳陷南緣，潛山主要分布于洼槽潛山帶、西斜坡潛山構造帶、小劉村潛山構造帶和新河凸起潛山構造帶(殘丘山及內幕)[4-6]。自1977年以來，已先后發現荊丘、臺家莊、南小陳等潛山油藏。于2011年完鉆的JG19井，在變質巖儲層中獲得了油氣勘探突破，日產油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雜性。潛山油氣藏仍存在一些地質問題需要深入探究，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造特征、儲集空間、油氣來源和運移方向及油氣運移通道的基礎上，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，油田公司圍繞束鹿凹陷西部斜坡帶潛山相關的油氣成藏、油藏類型展開了系統研究，確定了束鹿凹陷西部斜坡外帶潛山圈閉構造帶的巨大勘探潛力，發現了單井效益高的潛山油藏。2017年鉆探的JG21x井在奧陶系灰巖試油獲得71.9 m3/d的工業油流，隨后鉆探的JG22x、JG23x井相繼獲得高產油流，至此打開了冀中坳陷南部潛山勘探新局面。

1 區域地質背景

束鹿凹陷位于冀中坳陷南緣，為前新生界基底上發育的“東斷西超”的單斷箕狀凹陷[7-9](見圖1)。20世紀70年代末投入勘探以來，發現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油氣流[10-12]。凸起帶東側緊鄰生油氣洼陷，為潛山油氣藏的形成創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鍵為儲層縱向發育深度，而儲層發育厚度決定了油氣充注的高度。該區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家莊斷裂導通，油氣沿這兩條斷裂垂向運移至潛山，形成了良好的油氣成藏條件。其上覆的石炭-二疊地層底部發育的鋁土質泥巖可以為潛山提供良好的區域性蓋層，而沙三下段發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。

洼槽區的潛山地層作為洼槽中的較高部位，是該區帶潛山地層油氣運移和聚集的最終場所，圈閉成藏的可能性很高。奧陶系發育海相碳酸鹽巖沉積，是該潛山油藏的主要產層。其中峰峰組地層巖性以深灰色、灰褐色白云巖夾灰色泥質云巖為主，上馬家溝組的巖性以褐色白云巖、灰質白云巖、白云質灰巖為主[13-14]。儲層發育一些溶蝕孔洞，晶間微孔，臺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，表現為低孔低滲的儲集特征。潛山裂縫比較發育，為孔隙裂縫性儲層，其中上馬家溝組和峰峰組的地層最發育，共計81條，占裂縫總數的81%，為本區的主要儲層(見圖2)。據對鉆井JG1、JG1-1井的統計，臺家莊潛山在4 250 m以上儲地比為31.29%，以下儲地比為6.97%，該潛山具有統一油水界面，亦為4 250 m；荊丘潛山亦具有統一油水界面，為4 830 m，油柱高度230 m。因此，該區帶儲層發育厚度決定了潛山油氣充注的高度。

圖2 巖性構造特征

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造脊和北東向斷裂復合控制，結合其優越的蓋層條件，經過初次油氣運移后沿不整合面向兩套地層運移，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個脊狀構造對成藏起到了關鍵作用，其內部均發育四五個小的構造脊，沿寧晉凸起向上收斂，是重要的油氣運移通道。此外，潛山地層和不整合面通道由一組順向斷裂相連，同樣形成了優良的導油通道。在連片數據體上通過精細解釋，識別出大量潛山內幕斷層；老井精細標定也證實，束鹿西斜坡發育沖蝕溝槽，溝脊相對形成封閉潛山，第三系地層充填溝槽內，形成側向封堵。因此，往往發育斷距不大的斷層受后期沖蝕作用后發育橫向遮擋的斷鼻潛山圈閉。不整合面發育的構造脊一方面是油氣運移的優勢通道，又是圈閉發育的有利區帶，斷層發育所提供的側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。對于寧晉凸起，發育的殘丘潛山油氣橫向運移是成藏的基礎，由于寧晉凸起遠離束鹿凹陷生烴洼槽，油氣能長距離運移至此是該類潛山成藏的重要條件；此外，該區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，蓋層條件相對較差，而蓋層條件亦是該類潛山成藏的關鍵。因此，位于優勢運移通道重要指向和蓋層發育較好的凸起區帶是油氣成藏的有利區帶。對于潛山內幕控藏關鍵因素為儲蓋組合的有效性，以新河斷層北部He5井潛山內幕圈閉為例，油氣可沿斷面運移，特別是烴源與五臺群、甘陶河群內幕儲層直接接觸，可直接向其內幕圈閉供油。控藏關鍵因素在于潛山內幕儲蓋組合是否有效，該潛山內幕儲蓋組合是以五臺群和甘陶群不整合面上下的變質巖內幕裂縫帶為儲層、以上下致密層為封蓋層組成的儲蓋組合。

3 成藏模式

潛山油氣藏在洼槽構造帶、斜坡構造帶以及凸起構造帶均有分布。不同構造帶其構造發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。本文對潛山油氣成藏進行了分區分帶分類研究與總結。

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的二級斷層控制，凹陷的中心區域形成低構造隆起(臺家莊、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]。儲層與沙三下亞段直接對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

斜坡帶主要發育有3種成藏模式(見圖4)：①新生側運-古儲新蓋的頂超削截楔狀潛山成藏模式(J7井)；②新生側運-古儲新蓋新堵的斷階斷塊潛山成藏模式(JG6井)；③新生側運-古儲新蓋新堵的斷槽沖蝕潛山成藏模式(JG14-1x井)。其中斜坡中內帶的斷階斷塊山蓋層一般為沙河街組地層，巖性較細，封蓋條件較好，成藏條件優越。對于斷槽沖蝕潛山成藏模式是由于斷層誘導產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，當礫巖體致密時，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變質巖地層不整合層狀內幕山成藏模式；③侵蝕殘丘山成藏模式。發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入潛山，成藏條件較為優越，并且在新河凸起南段鉆探的JG19井已獲得突破。變質巖地層不整合層狀內幕山成藏模式是凸起的基巖內幕發育地層不整合面存在裂縫發育段，具備形成層狀裂縫內幕山圈閉條件。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移至寧晉凸起帶進入潛山地層，再沿不整合面向潛山高部位聚集，離烴源區近且運移通道具有優勢的圈閉將優先捕集油氣并成藏。

圖5 凸起帶潛山油氣成藏模式

4 結論

a.束鹿凹陷內洼槽帶潛山成藏由荊丘斷裂和臺家莊斷裂作為油氣運移通道，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；斜坡帶內西北向構造脊和北東向斷裂為油氣運移的通道和側向封堵條件，形成新生側運-古儲新蓋的頂超削截楔狀潛山成藏模式、新生側運-古儲新蓋新堵的斷階斷塊潛山成藏模式、新生側運-古儲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幕儲蓋組合是否有效為能否成藏的關鍵，主要為凹邊隆斷壘山成藏模式、變質巖地層不整合層狀內幕山成藏模式、侵蝕殘丘山成藏模式。

b.成藏條件最為有利的研究區為洼槽帶的洼中隆潛山，具有優越的油源條件、運聚條件和蓋層條件；其次為斜坡帶，該區帶主要發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，油源條件對凸起帶潛山成藏有至關重要的作用，且上覆地層主要為館陶組底部砂礫巖，蓋層條件差，凸起帶成藏相對于其他區帶不利。