冀中坳陷潜山内幕油气藏的多样性与成藏控制因素

高先志，吴伟涛，卢学军，崔周旗，孔令武，贾连奇，王海潮

(1.中国石油大学 油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249;2.中国石油大学地球科学学院，北京 102249;3.中石油华北油田分公司勘探开发研究院，河北任丘 062550)

冀中坳陷潜山内幕油气藏的多样性与成藏控制因素

高先志1，2，吴伟涛2，卢学军3，崔周旗3，孔令武2，贾连奇2，王海潮3

(1.中国石油大学 油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249;2.中国石油大学地球科学学院，北京 102249;3.中石油华北油田分公司勘探开发研究院，河北任丘 062550)

潜山内幕油气藏是指位于潜山顶面不整合面以下、分布于潜山腹内的油气藏，它与潜山顶不整合覆盖油气藏的区别在于其圈闭多与潜山顶面不整合面无关。对近几年来冀中坳陷潜山油气最新勘探成果进行梳理和分析，探讨潜山内幕油气藏的类型及其成藏控制因素。结果表明：潜山内幕油气藏具有多样性，其圈闭包括内幕断层圈闭、内幕地层岩性圈闭以及内幕单斜构造圈闭等不同类型;潜山内幕油气藏多表现为层状，这不同于潜山顶面油气藏多为块状的特点;潜山内幕油气藏的形成主要受控于输导条件和潜山内幕隔层，其中输导条件主要为潜山边界断层和不整合面，渗透率降低导致油气运移受阻是油气被迫进入潜山内幕的重要原因，而内幕隔层的形成主要受内幕地层泥质含量的影响。

潜山油气藏;潜山内幕隔层;油气输导;冀中坳陷

自1975年发现任丘潜山油田以来，潜山油气藏一直是冀中坳陷最重要的勘探目标之一，冀中坳陷经过30多年的潜山勘探，形成了“新生古储”的潜山油气成藏理论以及“站山头、打高点”的潜山勘探思路［1-2］，20世纪90年代，较容易勘探的潜山基本钻探殆尽。进入21世纪，由于潜山勘探技术的提高和勘探思路的转变，冀中坳陷在潜山内幕中不断获得突破，例如在饶阳凹陷长洋淀潜山长6井的寒武系崮山组，霸县凹陷文安斜坡潜山构造带南部文古3井府君山组，廊固凹陷务古2井的奥陶系峰峰组和马家沟组等潜山内部地层中获得了高产油气流。这些潜山内幕油气藏的发现，突破了潜山顶油气聚集成藏的传统模式，体现了潜山成藏的复杂性和多元性。因此，笔者通过对近几年来冀中坳陷潜山油气勘探成果分析，对潜山内幕油气藏类型及其成藏控制因素进行研究，丰富和完善潜山油气藏类型和分布模式，指导潜山油气精细勘探。

1 潜山内幕油气藏形成的地质条件

冀中坳陷潜山是华北地台在晚古生代经历长期风化剥蚀之后，由于中生代地台的活化和新生代断裂作用，导致基岩块断、翘倾和抬升而最终形成的［3］。从潜山成因看，发育有侵蚀山、断块山以及断块－侵蚀山等不同类型。三者的形成时期不同，侵蚀山为古近纪沉积前的“古潜山”，断块山和断块－侵蚀山则为古近纪沉积时或古近纪末由于断裂作用而形成的同沉积潜山或沉积后生潜山。

潜山地层的多元结构是潜山内幕形成的基础。受华北地台地层发育程度和保存程度控制，冀中潜山地层主要由元古界、古生界构成。其中，中、上元古界较渤海湾盆地其他坳陷更发育，自下而上依次为长城系、蓟县系和青白口系，但缺失震旦系;古生界发育寒武系、奥陶系、上石炭统和二叠系(图1)，这些不同层系的地层构成了潜山丰富的内幕结构。在岩性方面，除上石炭统－二叠系、青白口系长龙山组和长城系常州沟组为薄层碎屑岩外，其他均为厚层碳酸盐岩。因此，冀中坳陷潜山是以中、上元古界和古生界碳酸盐岩为主，间夹其他层系碎屑岩多种岩性的潜山。

图1 冀中坳陷潜山地层分布剖面Fig.1 Stratigraphic section of buried hills in Jizhong depression

从中元古代—古生代漫长的地台演化阶段，受白云石化、构造运动及风化淋滤、岩溶等各种成岩后生作用，碳酸盐岩形成了多种次生孔隙和裂缝，这为潜山油气聚集提供了有利的储集条件，对此大量学者有过深入研究［2，4-6］。

新生代断裂和差异沉降作用形成的洼槽有利于烃源岩发育，形成数千米厚的古近系烃源岩并与潜山相接触，为潜山油气藏形成提供了丰富的油源。同时断块山的边界断裂和侵蚀潜山的不整合面为油气“进山”提供了良好的输导条件。

2 潜山内幕油气藏类型特点

潜山内幕油气藏是分布在潜山腹内的油气藏，与潜山顶面油气藏属于分布于潜山不同位置的两类油气藏，两者共同组成了潜山油气藏的完整系列［7-8］。潜山顶面油气藏，习惯上称之为潜山剥蚀突起油气藏［9］，多为块状油气藏，潜山内幕油气藏受潜山内幕地层结构控制，主要为层状油藏。

潜山内幕发育多种类型油气藏。关于潜山内幕油气藏的分类，不同学者从不同角度进行了划分［1，10-11］。笔者认为，从圈闭成因角度划分油气藏类型可以反映油气成藏机制，据此，冀中坳陷所发现的潜山内幕油气藏可以分为断层圈闭、地层岩性圈闭以及不整合遮挡单斜圈闭油气藏。

2.1 潜山内幕断层圈闭油气藏

潜山内幕中断层圈闭最常见，断层圈闭多由潜山边界断层及/或内幕断层的封闭遮挡作用而形成，如霸县凹陷文古3潜山内幕油气藏的形成是由潜山边界断层和内幕断层联合控制而成(图2)。

文古3潜山位于霸县凹陷文安斜坡潜山构造带的南部，受到东、西两侧断层的控制。潜山西侧断层断距比较大，下降盘的沙四段中下部烃源岩生成的油气沿断层运移进入潜山的寒武系府君山组白云岩储层中，馒头组泥岩作为盖层而形成内幕油气藏。

图2 文古3潜山内幕油气藏Fig.2 Hydrocarbon reservoir of buried hill of Wengu 3

2.2 潜山内幕地层岩性油气藏

潜山内部地层岩性圈闭的形成有3种情况：第一种是由潜山内部不整合面遮挡形成的圈闭，如石炭系与奥陶系之间的不整合圈闭(图3)，下古生界和中－上元古界碳酸盐岩地层中存在多个不整合面，具备形成潜山内幕不整合地层圈闭的条件;第二种是由于碳酸盐岩的成岩后次生作用而形成的成岩圈闭，如河西务潜山构造带的务古2井油气藏(图4)，其圈闭是由于淋滤及层间岩溶而形成的;第三种是砂岩上倾尖灭油气藏，推测在文安斜坡地区的石炭－二叠系煤系地层中存在这种原生砂岩体的上倾尖灭圈闭。

图3 刘其营潜山内幕不整合－断层复合圈闭油气藏Fig.3 Hydrocarbon reservoir of buried hill sealed by unconformity and fault in Liuqiying

2.3 不整合遮挡内幕单斜构造油气藏

这种类型的油气藏主要分布在潜山斜坡区的内幕中。从圈闭形成的角度看，储层为内幕单斜，其顶部由潜山顶面不整合面遮挡，两侧为潜山内部隔层所夹持。这种圈闭都是在潜山地层倾斜的情况下形成的，因此可称之为潜山内幕单斜油气藏。如图5所示的任北潜山斜坡上的任94井寒武系油藏，寒武系张夏组和府君山组两个储层中的油气是由上覆的不整合面与侧面的隔层联合构成封堵的。寒武系凤山－崮山组、徐庄－馒头组和青白口系碳酸盐岩中泥质含量较高，成为侧向封隔层。

3 潜山内幕油气藏形成的主控因素

3.1 输导条件

古近系烃源岩所生成的油气可通过不同路径进入潜山(图6)：一种情况是烃源岩排烃直接“进山”，当古近系烃源岩与潜山储层直接接触时，烃源岩把油气直接排到潜山储层中(图6(a));第二种情况是古近系烃源岩首先把油气排进古近系的砂层中进行侧向运移，由砂层与潜山储层的对接处进入潜山中(图6(b));第三种情况是古近系烃源岩生成的油气在古近系砂层中运移至潜山边缘后，先沿潜山边界不整合面或断层面向潜山顶部方向运移，当遇到潜山储层后再进入潜山内部(图6(c))。

作为潜山边界输导层的断层及/或不整合面，其输导层的连续性或性能的变化特点制约了油气能否“进山”以及在什么位置“进山”。如果潜山边界断层或不整合面是连续的高渗透输导层，其孔渗性比内幕地层的孔渗性好，油气则会优先沿高渗透性的断层或不整合面向潜山顶方向持续运移，这种情况下，油气难以进入内幕储层;当接触到潜山内幕非渗透地层时，潜山边界断层或不整合面的输导性能变差，油气顺其运移受到的毛细管阻力远大于进入潜山储层的阻力，油气被迫进入潜山内幕。

图6 潜山内幕油藏油气运移模式Fig.6 Hydrocarbon migration styles of buried hill reservoir

3.2 内幕隔层的控制作用

冀中坳陷碳酸盐岩潜山中储层的广泛发育决定了其内幕盖层(隔层)的发育程度，这是决定圈闭形成的关键因素。

冀中坳陷的潜山地层可划分出奥陶系冶里组－寒武系崮山组、寒武系徐庄－馒头组、青白口系景儿峪组、蓟县系洪水庄组、蓟县系雾迷山组雾六段、蓟县系杨庄组、长城系高于庄组高二段和长城系串岭沟组8套盖(隔)层(图7)。

目前所发现的潜山内幕油气藏都是由于有好的盖层(隔层)存在。例如：河间马62、马65井常州村组石英砂岩油藏，其上覆有串岭沟组盖层;文安斜坡文古3井、龙虎庄潜山坝24井、坝19井、坝10井府君山组油藏，其上覆有馒头组盖层;南孟坝14井、坝18井馒头组产油也是由于其上覆有张夏组盖层。

碳酸盐岩盖层的好坏与其泥质含量有关，由图7可知，除蓟县系杨庄组和雾迷山组雾六段外，其他隔层泥质含量基本上都超过30%，部分隔层超过60%。寒武系徐庄－毛庄－馒头组地层因其具有较高的泥质含量，在区域上多为良好的盖层(隔层)，而杨庄组和雾迷山组雾六段因其泥质含量低，难以形成有效盖层。例如，饶阳凹陷的任深2x井揭示的雾迷山组雾七段储层非常好，但经两次试油结果均为水层，主要原因是其上覆的雾六段地层中泥质含量较低，尽管地层厚79.0 m，岩性主要为泥质白云岩和白云岩，但泥质含量仅为5% ～11%，其封隔油气效果不好。

碳酸盐岩地层中高泥质含量有利于抑制地层的裂缝化和溶蚀作用。泥质含量越高，脆性越差，抗溶蚀能力越强，越有利于成为盖层。因此，对冀中坳陷，高泥质含量的隔层分布及储盖组合研究非常重要。

图7 冀中坳陷潜山内幕隔层纵向分布Fig.7 Vertical distribution of interlayer inside of buried hills in Jizhong depression

4 结论

(1)冀中坳陷潜山地层结构具有多元性，形成了多种类型的潜山内幕油气藏，包括内幕断层圈闭油气藏、内幕地层岩性圈闭油气藏以及潜山内幕单斜构造油气藏。潜山内幕油气藏多表现为层状，这不同于潜山顶面油气藏的块状特点。

(2)油气进入潜山内幕的输导条件和潜山内幕是否发育隔层是决定潜山内幕油气藏形成的关键。潜山边界断层和不整合面是油气的两种基本输导类型，但在油气运移过程中渗透率降低导致油气运移受阻是油气被迫进入潜山内幕的重要原因;内幕隔层的形成主要受内幕地层泥质含量的影响。

(3)冀中坳陷潜山具备优越的成藏条件，潜山内幕具有很大勘探潜力，但是潜山内幕的复杂性以及油气输导方式的多变性和内幕隔层的不稳定性使得潜山内幕油气分布更具隐蔽性，需要重视内幕储盖层组合研究。

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Multiplicity of hydrocarbon reservoir and accumulation controlling factors within buried hills in Jizhong depression

GAO Xian-zhi1，2，WU Wei-tao2，LU Xue-jun3，CUI Zhou-qi3，KONG Ling-wu2，JIA Lian-qi2，WANG Hai-chao3
(1.State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting in China University of Petroleum，Beijing 102249，China;2.College of Geoscience in China University of Petroleum ，Beijing 102249，China;3.Exploration and Development Institute of Huabei Oilfield Branch，PetroChina，Renqiu 062550，China)

Inner hydrocarbon reservoirs of buried hills are the oil pools where hydrocarbon accumulated under the unconformity，but on the essence their traps are irrelevant to the unconformity and are different from those pools trapping by the unconformity.Based on the analysis of the recent exploration achievements in Jizhong depression，the types of inner hydrocarbon reservoir and its accumulation controlling factors were discussed.The results show that the inner hydrocarbon reservoirs are characterized by multiplicity.There are various inner hydrocarbon reservoirs of buried hills including inner fault traps，inner stratigraphic traps，monocline traps and so on.The inner hydrocarbon reservoirs of buried hills are characterized as stratified while the pools trapping by the unconformity are massive.The formation of inner hydrocarbon reservoirs of buried hills is controlled by the transporting conditions and the impermeable beds(caprocks).Commonly，unconformity and boundary faults are the two basic conducting beds，and their permeability becomes lower than those of the inner beds，which is the important reason for the petroleum being forced to migrate into the inner of the buried hills.The development of the inner impermeable layers is controlled by the mud percentage of the inner beds.

hydrocarbon reservoir of buried hill;inner impermeable bed of buried hill;hydrocarbon transporting;Jizhong depression

TE 122.1

A

10.3969/j.issn.1673-5005.2011.03.006

1673-5005(2011)03-0031-05

2010－11－12

中国石油天然气股份公司科技项目(2008B－0303)

高先志(1963－)，男(汉族)，山东荣成人，教授，博士，博士生导师，从事油气藏形成与分布研究。

(编辑 徐会永)