冀中坳陷潜山油气藏输导体系及成藏模式

高长海，查明，赵贤正，彭浦

（1.中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东青岛266580；2.中国石油华北油田分公司，河北任丘062552；3.中国石化胜利油田分公司河口采油厂，山东东营257200）

冀中坳陷潜山油气藏输导体系及成藏模式

高长海1，查明1，赵贤正2，彭浦3

（1.中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东青岛266580；2.中国石油华北油田分公司，河北任丘062552；3.中国石化胜利油田分公司河口采油厂，山东东营257200）

冀中坳陷潜山具有多期构造运动和储层非均质性强等特征，油气输导体系一直是该类油气藏研究的难点，成为制约潜山勘探的主要因素之一。通过分析中元古代以来的构造格架、沉积充填和油藏特征等，认为冀中坳陷潜山主要发育断层、不整合以及碳酸盐岩储集层等3种油气输导类型，其中断层和不整合共同构成了潜山油气藏的主要输导体系，并与碳酸盐岩储集层一起控制了潜山的油气运移与成藏。依据断层和不整合对油气输导作用的大小，将冀中坳陷潜山油气藏输导体系组合划分为断层主导型、不整合主导型及断层-不整合复合型这3种类型，结合潜山区带分布及构造特征的差异性，建立了断阶带、斜坡带和中央隆起带3种潜山油气成藏模式，其中断阶带和斜坡带将是今后潜山勘探的重点区带。

潜山；油气藏；输导体系；成藏模式；冀中坳陷

0　引言

冀中坳陷属于渤海湾盆地西北部的一个一级构造单元，北起燕山隆起，南至邢衡隆起，西临太行山隆起，东至沧县隆起，勘探面积约3.2万km2。冀中坳陷潜山的形成经历了中新元古代至古生代的物质基础发育期、中生代的初始形成期、古近纪的形成和定型期及新近纪的深埋期，从而形成了现今东西分带、南北分区、隆凹相间的构造格局（图1）。冀中坳陷自古生代以来，经历了多期构造运动，尤其是燕山末期的构造运动使华北地台整体抬升并遭受长期的风化剥蚀，形成了区域性的潜山顶部不整合。由于受古地形和剥蚀等因素的影响，潜山地层从太古界到中上元古界再到中生界均有所出露。目前，冀中坳陷已发现10个潜山油气聚集带、近50个潜山油气藏，前人对潜山结构构造、沉积体系、储集体特征、油气成藏条件及区带评价等均进行了深入研究，并取得了一定的认识和成果［1-5］。尽管油气输导体系一直是油气成藏研究的重点，但前期研究涉及油气输导体系的内容相对较少，同时由于潜山储集体的非均质性，以及潜山构造演化的多期性等，导致潜山油气运移聚集特征、成藏模式及分布规律等尚不十分清楚，成为制约潜山油气勘探的主要因素之一。因此，对连接烃源岩和圈闭的油气输导体系的研究就显得十分重要［6-8］。笔者针对冀中坳陷潜山油气藏，利用地震、钻井及分析测试等资料，结合油气勘探实践，分析潜山油气藏的输导体系特征，探讨潜山油气藏的成藏模式，阐明潜山油气成藏规律，以期为有利勘探方向的预测，以及寻找规模储量区带提供依据。

图1　冀中坳陷构造单元划分及位置Fig.1 Tectonic unitsand location of Jizhong Depression

1　潜山油气藏特征

潜山油气藏是冀中坳陷主要的油气藏类型，按其形成机制可划分为残丘型、褶皱型（背斜型、断背斜型）和断块型（单断型、断阶型、断垒型）等3个大类和5个亚类。冀中坳陷潜山油气主要来源于上覆古近系烃源岩，其次为石炭系—二叠系的煤系烃源岩［9-10］，并在中上元古界和下古生界碳酸盐岩储集层中聚集成藏，属于典型的“新生古储”型油气成藏组合。这些潜山油气多近油源分布，具东富西贫、南油北气的特征，在断裂带附近的潜山圈闭中富集（参见图1）。多期的构造运动使得区内断层、不整合十分发育，构成了多种类型的潜山油气藏输导体系。

2　潜山油气藏输导类型及其组合

潜山油气藏的形成不仅需要良好的油源及储盖组合等条件，还需要良好的油气运移通道［10］。通过地震、钻井及分析测试等资料的综合分析，认为冀中坳陷潜山油气藏主要发育断层、不整合和碳酸盐岩储集层等3种油气输导类型。

2.1输导类型

2.1.1断层

断层既可作为油气运移的通道，又可作为油气运移的遮挡层，这取决于其自身的封闭性能［14-17］。受多期构造运动的影响，冀中坳陷基底断层十分发育，并以NE—NNE向展布为主，这些断层及其派生断层构成了潜山断裂系统（图2），对潜山的油气成藏具有控制作用。冀中坳陷断层在潜山油气运移中的作用主要体现在2个方面：①潜山断层的发育，改变了烃源岩和储集层的空间配置关系，使得古近系烃源岩与潜山储集体侧向上直接对接在一起，利于油气直接进入潜山；②若烃源岩和储集层没有直接接触，潜山断层就成为油气垂向运移进入潜山的重要通道。如任丘潜山的任西断层，沙三段主力烃源岩生成的油气沿该断层垂向运移至潜山圈闭中；同时，断层活动使得沙一段与潜山侧向直接对接，对接面积约90 km2，沙一段烃源岩生成的油气可直接通过断层进入潜山圈闭中（图3）。

图2　冀中坳陷中北部基底断裂平面分布Fig.2 Distribution ofbasement faults in the central and northern Jizhong Depression

图3　冀中坳陷潜山不整合地震响应特征Fig.3 The seism ic reflection characteristicsofunconform ity of buried hill in Jizhong Depression

2.1.2不整合

冀中坳陷自中新元古代以来，经历了多期次构造运动，在潜山顶部及内部形成了多个不整合（参见图3）。由于遭受长期的风化、剥蚀和淋滤等作用，潜山碳酸盐岩储集体的物性得以改善［11-13］，并且物性基本不受埋深的影响。如牛东1井潜山储层孔隙度最大可达19.5%，渗透率最大可达2 489mD（图4），可作为油气良好的渗流通道。同时，受基底结构和块断差异升降作用的影响，导致古近系烃源岩逐层不整合超覆于潜山碳酸盐岩储集体之上，使烃源岩与储集体直接对接，形成了良好的“供烃窗口”（参见图3）。如马西洼槽沙三段烃源岩超覆于任丘潜山之上，不整合（潜山的北、南、东三面）与生、储对接的面积约450 km2，烃源岩生成的油气可直接进入不整合，并沿不整合向潜山高部位运移，从而在圈闭发育处聚集成藏。

图4　冀中坳陷潜山储层物性随深度变化Fig.4 Changesof reservoir propertiesw ith depths ofburied hill in Jizhong Depression

表1　冀中坳陷碳酸盐岩储集空间类型Table1 The carbonate reservoir space types in Jizhong Depression

2.1.3碳酸盐岩储集层

冀中坳陷潜山储集层主要为中元古界长城系高于庄组和蓟县系雾迷山组与下古生界寒武系府君山组和奥陶系的海相碳酸盐岩。岩心及镜下观察表明，这些碳酸盐岩储集层经长期的成岩后生作用，特别是表生期的淋滤溶蚀作用和构造应力作用的改造，产生了大量的溶蚀孔洞和构造缝，发育了孔隙型（藻间孔、晶间孔、粒间孔、砾间孔、晶内溶孔）、裂缝型（构造缝、层间缝、风化缝、压溶缝、溶蚀缝）和溶洞型（溶蚀孔-洞、溶蚀孔-缝、洞穴）3个大类及13个亚类的储集空间（表1），构成了“孔-洞-缝”网络系统，使得储层物性得到改善（参见图4），成为有效的油气运移通道和储集空间。如任丘潜山任9井和任25井碳酸盐岩储集层为连通层，尽管两者之间发育小型断裂，但当任25井放大油嘴提高产量时，任9井的产量由920 t/d降至860 t/d；另外，任9井和任25井雾迷山组地层压力系数均为1.02，地层水均为NaHCO3型。这些都表明碳酸盐岩储集层不仅储集性能良好，而且其“孔-洞-缝”网络系统可作为油气运移的有效通道。

2.2输导组合

通常情况下，油气多是通过由断层与不整合组合而成的断层-不整合输导体系发生运移［18］。冀中坳陷独特的构造背景，导致古近系烃源岩通过断层、不整合与潜山储集体直接接触，使得断层和不整合可直接作为油气运移的通道，这与其他多数坳陷中的输导体系组合有所不同［9-10，19-20］。根据断层和不整合在油气运移中的相对作用大小，可将冀中坳陷潜山油气输导组合划分为3种类型（图5）：①断层主导型，断层在油气输导中起主要作用，油气经断层进入断阶带和陡坡带的潜山储集体中聚集成藏，如南孟潜山青白口系和寒武系油藏、长洋淀潜山寒武系油藏等；②不整合主导型，不整合在油气输导中起主要作用，断层起辅助调节作用，油气沿着不整合进入缓坡带的潜山储集体中聚集成藏，如韩村潜山奥陶系油藏、任北斜坡寒武系和奥陶系油藏等；③断层-不整合复合型，即断层与不整合在油气的输导过程中共同起作用，油气沿断层与不整合同时运移，进行双向供烃，并在中央隆起带的潜山储集体中聚集成藏，如任丘潜山雾迷山组油藏、刘其营潜山奥陶系油气藏等。

图5　冀中坳陷潜山油气输导体系组合类型及分布Fig.5 Assemblage typesand distribution ofm igration systemsof buried hill in Jizhong Depression

3　潜山油气成藏模式

依据潜山油气输导体系组合，冀中坳陷存在3种不同类型的潜山成藏模式，即中央隆起带成藏模式、斜坡带成藏模式及断阶带成藏模式，它们分别代表了不同区带潜山的成藏过程和特征。

3.1中央隆起带成藏模式

中央隆起带成藏模式是冀中坳陷潜山主要的成藏类型，其特点是中央隆起带内发育断层复杂的潜山残丘体系，潜山处于多个生烃洼槽的围限内，洼槽生成的油气沿着靠陡坡一侧的断层和缓坡一侧的不整合对潜山圈闭进行双向供烃，可形成潜山顶型油气藏和潜山坡型油气藏（图6）。已发现的任丘潜山油藏就属于这种成藏模式，该潜山在古近系底部不整合面之下的雾迷山组、寒武系和奥陶系储集层中均发现了油层，试油日产量有28口井均超过1 000 t，最高的任9井日产油量达5 435 t。

图6　冀中坳陷中央隆起带成藏模式Fig.6 The hydrocarbon accumulationmodelof centralup liftbelt in Jizhong Depression

图7　冀中坳陷斜坡带成藏模式Fig.7 The hydrocarbon accumulationmodelof ramp belt in Jizhong Depression

3.2斜坡带成藏模式

根据烃源岩距离圈闭的远近和油气输导体系的差异，将冀中坳陷斜坡带自凹陷中心向外依次划分为内带、中带和外带，可发育残丘、断块和断垒等潜山圈闭类型。由于斜坡带埋藏相对较浅，且遭受了较大程度的风化与淋滤，其内部储集体发育，再加上长期处于油气运移指向带，因而具有良好的成藏条件。油气主要沿不整合发生侧向运移，期间通过断层的垂向调节作用，使油气呈阶梯状运移，逐级进入不同部位的潜山圈闭中并聚集成藏（图7）。已发现的文安斜坡文23井与文古3井等，以及杨村斜坡苏3井与苏49井等潜山油藏即属此类成藏模式。该成藏模式的特点是潜山单向供烃，油气以沿不整合侧向运移为主，配合断层的垂向运移，因此运移距离较远，可达斜坡外带。

3.3断阶带成藏模式

潜山受控凹（洼）断层的限制，自生烃洼槽向潜山呈节节抬升的断阶结构，上升盘潜山地层受挤压作用，发生掀斜和褶皱，并遭受风化、剥蚀及淋滤等作用，因此在这类潜山的顶部可发育残丘型和断块型潜山圈闭，如南马庄潜山、河间潜山、留北潜山及深西潜山等。油气主要通过断层及不整合组成的输导系统呈阶梯状进入高部位的潜山储集体中聚集成藏（图8）。该成藏模式的特点是潜山单向供烃，油气以沿断层的垂向运移为主，配合不整合的侧向输导，运移距离较短。

图8　冀中坳陷断阶带成藏模式Fig.8 The hydrocarbon accumulationmodelof fault step belt in Jizhong Depression

4　结论

（1）冀中坳陷潜山主要发育断层、不整合及碳酸盐岩储集层等3种油气输导类型，其中断层及不整合的发育改变了烃源岩和碳酸盐岩储集层的空间配置关系，成为主要的油气运移通道，并与碳酸盐岩储集层一起控制了潜山的油气成藏。根据断层及不整合在油气运移中的相对作用大小，将冀中坳陷潜山油气输导体系划分为断阶带的断层主导型、缓坡带的不整合主导型以及中央隆起带的断层-不整合复合型等3种组合类型。

（2）受油气输导体系组合及区带差异性的影响和控制，冀中坳陷发育了断阶带、斜坡带和中央隆起带3种潜山油气成藏模式。中央隆起带型仍是该区主要的成藏模式，断阶带型和斜坡带型将是该区今后勘探的重点。

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（本文编辑：杨琦）

M igration system sand hydrocarbon accumulationmodelsof buried hill reservoirs in Jizhong Depression

GAOChanghai1，ZHAM ing1，ZHAO Xianzheng2，PENG Pu3
（1.SchoolofGeosciences，China University of Petroleum，Qingdao266580，Shandong，China；2.PetroChina Huabei Oilfield Company，Renqiu 062552，Hebei，China；3.Hekou OilProduction Plant，ShengliOilfield Company，Sinopec，Dongying257200，Shandong，China）

Theburied hills in Jizhong Depression are abundant in hydrocarbonwhich is characterized bymulti-stage tectonic movements and complex reservoir heterogeneity.The exploration results in recent years indicate that the hydrocarbonmigration system in buried hillshasbecome thekey factor restricting theexploration.Based on theanalysis of structural framework，depositional filling and reservoir characteristics since Mesoproterozoic，it is determined that thehydrocarbonmigration pathwaysofburied hills include fault，unconformity and carbonate reservoir.Among them，faultsand unconformitiesserveas themainmigration pathwaysand controlsimultaneously thehydrocarbonmigration and accumulation with carbonate reservoirs.The assemblage types ofhydrocarbonmigration system are divided into fault-dominated，unconformity-dominated and fault-unconformity compositeaccording to their functions.On thisbasis，the hydrocarbon accumulation models can be concluded into three types in combination with differences of zone distribution and structural features，including centralupliftbelt，faultstep beltand ramp belt.The future exploration zonesshould be focused on the faultstep beltand the ramp belt.

buried hill；reservoir；migration system；hydrocarbon accumulationmodel；Jizhong Depression

TE122.3

A

1673-8926（2015）02-0026-05

2014-10-28；

2014-12-20

国家重大科技专项“重点盆地地层油气藏成藏机理与分布规律”（编号：2011ZX05001-001-006）、山东省自然科学基金项目“基于大中型不整合结构体的油气分布规律研究”（编号：ZR2013DM016）和中央高校基本科研业务费专项资金项目“基于碎屑岩不整合结构体的次生成岩特征研究”（编号：14CX02034A）联合资助

高长海（1977-），男，博士，讲师，主要从事油气成藏机理与分布规律方面的教学与科研工作。地址：（266580）山东省青岛市黄岛区长江西路66号地学院。E-mail：gch260725@163.com。