廊固凹陷大兴断裂潜山带的落实及成藏研究

陈 令

（长江大学地球物理与石油资源学院，湖北 武汉430100）

（中石油华北油田分公司地球物理勘探研究院，河北 任丘062552）

黄森林 （中石油华北油田分公司渤海石油职业学院，河北 任丘062552）

李春荣，王爱丽

徐玉平，马玉芝

（中石油华北油田分公司地球物理勘探研究院，河北 任丘062552）

廊固凹陷是渤海湾盆地冀中坳陷北部的一个北东走向的古近纪箕状断陷。大兴断裂潜山带位廊固凹陷和大兴凸起结合部，走向北东，面积约500km2。在20世纪70年代已发现廊固凹陷西部的大兴剩余重力正异常带，它与大兴凸起之间存在一个很深的重力负异常带［2］（见图1），呈北东走向。根据异常形态及幅度规模，推测该异常体是具有较大埋深、较大规模的地质体的反映。为了落实该重力异常带的地质属性，近几年部署了高精度重重力、磁力和电法勘探，并部署实施了3条深层地震公关大剖面，针对大兴潜山开展了重磁电震全信息地球物理勘探［3］。

1 大兴潜山地质结构重新认识

图1 固安地区重力剩余异常图

1.1 重磁电综合解释反映潜山存在

根据高精度重力异常图，大兴地区依旧存在一个重力异常范围大、起伏小，异常形态具有 “低频”特征的条带状异常。平均密度值为2.70×103kg／m3，确认为下古生界和太古界地层。2011年钻探的兴古1井钻探位置为重力异常高值带，第三系砂砾岩累计厚度小于200m，不足以引起重力异常，证实潜山带的存在。

由磁力异常图分析可知，从西向东存在2个高值带，中间部1个低值带，走向均为北东向，这一异常特征基本反映了该区结晶基底磁性较强且起伏较大，构造上具有凹凸相间的地质结构。西部为大兴凸起核部的反映，东部为大兴潜山带结晶基底反映，而非上覆沉积砾岩的反映。从北西走向的4条电法测深剖面分析，大兴凸起和大兴断裂之间存在明显变化区，大兴凸起为明显的高电性区，在大兴断裂上升盘靠近凹陷方向还有一个电性较高的地质体，2个高电性之间为一电性低值区。分析认为该低值区可能是时代较新地层或相同地层埋藏较深所致，推断大兴断层与大兴西断层之间存在一个深鞍部，基底具有垒堑相间的特征。

1.2 高品质地震资料落实潜山结构

在垂直于固安断裂潜山的长线新二维剖面上，从西向东具有杂乱反射－较连续、中强振幅反射－连续较强振幅反射的地震相特征，通过精细解释认为在较缓的大兴断层西部存在一个较陡的大兴西断层，向东是固安西断层，形成垒堑相间的地质结构。“一垒”就是大兴潜山构造带，“一堑”就是固安西洼槽。具备潜山存在的可能。

1.3 建立了断垒式潜山结构模式

根据重力、磁力、电法、地震等各项资料，构建了大兴凸起内部垒堑相间的潜山与洼槽的地质结构（见图2），通过在地垒、地堑填充不同密度体的一系列正演模型试验表明，只有当大兴凸起西部充填太古界变质岩的密度体、东部断垒充填相当于中新元古界及古生界的地层、断槽充填相当于中生界地层密度的地层时，不仅也与重力、磁法、电法、地震等各单项资料符合性最好，而且地震处理中地震成像资料符合性最好。

图2 大兴断裂潜山带固安潜山油藏模式

2 大兴潜山成藏条件认识

2.1 大兴潜山具有良好油源条件

廊固凹陷古近系烃源层的有机质热演化成熟门限古埋深为3000～4400m，镜质体反射率Ro在0.5%～1.1%之间，处于成熟－生油高峰阶段；4400～4850m，Ro在1.1%～1.7%之间，处于凝析油－湿气阶段；古埋深大于4850m为干气阶段。

大兴潜山带对接的沙三段 （Es3）地层埋深均在4400m以上，已进入湿气阶段，沙四段 （Es4）烃源岩埋深大都大于5000m，全部进入高成熟或过成熟阶段，以生凝析油气为主。

2.2 油气运移条件好，供油窗口大

大兴断裂潜山带与大兴断层下降盘对接地层为Es下3及Es4地层。大兴潜山带通过断面直接与Es3、Es4烃源岩接触，烃源岩埋深已达5000～8500m，供油窗口大于3000m，供油畅通。在大兴断层下降盘部分地区，Es3、Es4烃源岩向东抬升，正常情况下油气应向东部高部位运移，但由于大兴断层是持续活动断层，有利于下降盘生成的油气持续向大兴潜山带负压区中充注。潜山北、东、南翼面向桐南～韩村生油凹槽，处于流体势场中的低位能势区［5］，大兴断层作为油源断层，是油气长期运移的指向。

2.3 潜山层位为蓟县系雾迷山组

大兴断裂潜山带只有兴古1井钻遇固安潜山，层位是太古界，为推测潜山带的层位提供了依据。从冀中凹陷前中生界地质图上可以看出，潜山带位于大兴古背斜核部，长期风化剥蚀造成潜山地层南老北新、西老东新，自南向北、自西向东依次为太古界、长城系、蓟县系，寒武系、奥陶系、石炭－二叠系等地层。

在凸起东侧钻探的兴热2井、兴垡热1井2口热水井，这2口井过大兴断层进入凸起，断点深度相近，南部兴阀热1井存在高于庄组地层，厚约350m，北部兴热2井出露雾迷山组以及高于庄组地层，均是直接覆盖在太古界地层之上，说明潜山地层南老北新。

过兴6井－务古2井的东西向连井线上，兴6井1940m钻入太古界片麻岩，东部务古2井揭示的潜山地层从上至下是C（石炭系）－P（二叠系）、O （奥陶系）。受牛驼镇凸起抬升的影响，廊固凹陷前第三系基底地层特征南老北新，大兴断裂潜山带也同样具有此特征。从过大兴断裂潜山带高点的南北向任意线分析，大兴断裂潜山带由北向南抬升，南部潜山地层剥蚀多，而北部潜山地层相对较新。由此可见，从南部的兴古1井向北推测，北部的2个潜山地层应为雾迷山组，或是青白口系及寒武系地层，其中以出露雾迷山组地层最多。

通过地震反射特征，识别太古界地层与上覆沉积岩层的角度不整合面，确定其为太古界顶地震反射T″g。该层面之上地层，结合元古代区域岩相图［4］，推测地层厚度及层位。角度不整合超覆太古界地层之上，长城系常州沟组厚约200m，串岭沟组厚约300m，团山子组厚约200m，大红峪组厚约150m，高于庄组厚约1400m，长城系地震反射厚度约为700～900ms。

在T″g之上2000m处，确定长城系高于庄组顶面反射层T′g，为不整合面，其上地层呈杂乱空白段反射特征，推测为蓟县系雾迷山组，蓟县系杨庄组厚约100m，雾迷山组厚约2000～2200m，地震反射约为800ms。确定蓟县系雾迷山组顶面反射层Tg。

2.4 潜山具有良好储盖组合

大兴断裂潜山带被固安西洼槽中生界和廊固凹陷Es3、Es4覆盖。中生界和Es3、Es4作盖层，潜山碳酸盐岩作储层，两者构成古储、中新盖的储盖组合。

大兴断裂潜山带储层虽然均为元古界及古生界地层组成，研究认为中部潜山高点雾迷山组储层应好于北部寒武系及奥陶系储层。蓟县系雾迷山组主要岩石类型有白云岩。白云岩有粉晶白云岩、泥微晶白云岩、含泥质条带泥晶白云岩等。雾迷山组储层白云岩发育，泥质含量低，横向稳定，是大兴断裂潜山带的主要储层。碳酸盐岩储层有晶间孔、溶孔、溶洞、构造缝、溶蚀缝和缝合线等6种储集空间。

雾迷山组在冀中坳陷是区域上的优质储层，缝、洞、孔非常发育，任丘潜山的内幕雾迷山地层单井日产量可超过千吨，是形成高产油气藏的主要层系。同时构造演化史分析表明，大兴断裂潜山带在上古生界末期曾遭受剥蚀和风化淋滤，分析认为其储层物性较好。

位于潜山带东侧的大兴断层下降盘一直处于沙三段－孔店组湖相沉积的中心，湖相泥岩发育，是潜山良好的盖层。虽然围绕大兴断层根部发育一系裂的扇体，但这些扇体均直接嵌入泥岩地层中，并且扇体根部多为杂基砾石，为致密砾岩储层发育区，储层横向连通性差，测试计算砾石中地层压力系数多在1～1.1之间，而华北油田潜山地层压力系数多小于或等于1，因此受地层压差影响，大兴断层下降盘致密砾岩储层应对潜山油气成藏起到有效封堵作用。

潜山带西侧对接的是中生界地层，其潜山盖层也为中生界，该套地层区域上为有利的盖层和封堵层。

3 大兴潜山含油气性预测

利用高保真的资料，对大兴潜山进行叠前裂缝预测，在最大峰值振幅属性图上，有南、北2个高振幅区，对应地震剖面上具有明显异常的 “串珠状”地震相特征。

致密块状碳酸盐岩内部通常为低频弱反射，呈现中高频强反射地震相特征，推测应是存在较大规模洞缝的地震响应。经过物理模型正演研究，根据孔洞水平直径、垂向直径和横向长度建立棍、片、球、柱4种模型，正演结果显示，棍型孔洞更容易形成 “串珠状”地震相反射，且随着洞缝规模的增大，体积越大，地震能量越大。

分析地震相特征，认为具有明显的含气特征，具体表现强反射层突然中断，同相轴发生极性反转。含气岩层的顶面反射系数一般为负值，下伏岩层界面的反射系数都是正值。这样就形成含气岩层顶面反射波极性与其下伏各层面极性相反 （见图3）。

图3 大兴断裂潜山带地震相特征叠前道集及速度谱分析

此外，利用叠前地震反射振幅随着炮检距 （入射角）的变化规律对岩石孔隙中是否含气进行判断［6］。在发生极性反转异常体上，抽取CDP道集分析，发现反射波特征是反射振幅随炮检距的增大而增大，这是储层含气呈低阻抗的特征，说明储层中含气，且含气厚度大，导致储层阻抗较低。

储层含气要比含水和含油时速度低，这个现象可以反映在叠加速度上。笔者针对道集的平均速度谱进行分析，发现速度3300ms左右存在明显的低速异常。

由于碳酸盐岩储层并无井钻遇，潜山层位也有可能是太古界。太古界表层风化壳经风化剥蚀淋滤形成优质储层；此外，太古界内幕地层经多期构造活动形成的裂缝，被生油岩包围，具有优良成藏条件时，也可成藏。

4 结 论

（1）大兴断裂潜山带总体为一个北东向展布的断垒潜山带，地层南老北新，由南向北依次出露太古界、长城系，蓟县系雾迷山组地层。

（2）成藏条件研究，构建了中新生、古储、中新堵潜山成藏模式。

（3）叠前储层预测，潜山缝洞发育，具有明显含油气特征。