束鹿凹陷潜山地层分布特征及有利区预测

吴东胜，陈 林

(长江大学，湖北 武汉 430100)

0 引 言

束鹿凹陷位于冀中坳陷南部，发育断块、地层岩性、泥灰岩和潜山等多种类型油藏。凹陷内已探明雷家庄、荆丘、台家庄、南小陈等多个潜山油藏，发现了奥陶系石灰岩、太古界变质岩等含油层系，展示出良好的勘探前景[1-5]。研究表明，潜山油藏分布与基底地层岩性有着密切的关系[6-7]，但由于凹陷基底残留地层变化较大，目前钻遇探井较少且进山层位不一致，基底内幕反射不清楚且断裂发育等问题[8-9]，导致基底地层出露和分布认识不清，严重制约了潜山圈闭及油气藏的勘探[10-11]。综合利用探井揭露、地震追踪、潜山上覆地层组合分析等方法[12]，预测基底出露地层的分布及其规律，为潜山油气藏勘探提供基础地质资料。

1 地质概况

1.1 构造特征及演化

束鹿凹陷位于冀中坳陷南缘，为古近系基底上发育的“东断西超”的单断箕状凹陷(图1)。东西方向可分为东部断阶带、洼槽带和西部斜坡带，南北方向则发育荆丘、台家庄鼻状构造和南、中、北3个次洼槽，形成洼、隆相隔的构造格局。

图1 束鹿凹陷构造纲要

束鹿凹陷东侧的新河断裂为边界控凹断层，具有落差大、延伸长、形成时间早和活动期长等特点。衡水、雷家庄断裂近北西向延伸，为凹陷的北部和南部边界。台家庄断裂、荆丘断裂为新河断裂伴生的二级正断层，控制了凹陷内部次级洼槽和构造带的形成。新河断层早期活动改变了湖盆基底的面貌，对沙三段沉积有明显的控制作用，断层下降盘保留了厚度较大的石炭系—二叠系地层。晚期断层活动主要影响沙二段—东营组沉积，次级伴生断层发育形成了凹陷的次级洼陷和隆起构造带。

1.2 基底地层组成

束鹿凹陷基底地层由老至新依次发育有太古界、中—上元古界、下古生界、上古生界等。太古界为该区结晶基底，变质岩主体岩性为片麻岩、混合片麻岩，其次为片岩、变质石英岩和大理岩。中—上元古界地层缺失较多，仅见高于庄组、雾迷山组和长龙山组分布，岩石类型以碳酸盐岩和少量碎屑岩组成。下古生界是浅海地台相碳酸盐岩为主的沉积，寒武系以灰岩、白云岩夹泥页岩为主，奥陶系主要是灰岩、白云岩，夹极少泥质岩。上古生界由于区域性抬升剥蚀，分布范围不广。石炭系岩性为深灰色泥岩、灰黑色炭质泥岩及煤层，夹深灰色薄层灰岩和浅灰色细砂岩。二叠系为灰黑色炭质泥岩与深灰色泥岩间互，夹煤层和浅灰色细砂岩。

2 潜山地层组合与特征

2.1 钻井揭露潜山地层特征

束鹿凹陷潜山地层的分布具有明显规律性，从西部的宁晋凸起到东部的新河断层，潜山顶面钻遇地层依次为太古界变质岩、中—上元古界雾迷山组、寒武系—奥陶系地层、石炭系—二叠系地层,构造高部位出露地层较老,凹陷中心出露地层较新且保存完好。

从西斜坡中部断裂带到中央洼槽带，钻井揭露潜山顶面地层依次为寒武系、奥陶系峰峰组和石炭系—二叠系，地层逐渐变新，进山深度逐渐增加，表明基底地层产状与构造形态一致，地层的缺失是由于抬升剥蚀所致。如东部的Jg18井的进山层位为奥陶系冶里组(深度为1 340 m)，在1 487 m进入寒武系地层，潜山钻遇奥陶系视厚度为147 m；中部J8井的进山层位为奥陶系马家沟组(深度为3 272 m)，在3 820 m进入寒武系地层，潜山钻遇奥陶系视厚度为552 m；中央洼槽区Jg2井的进山层位石炭系—二叠系(深度为4 190 m)；Jg13井的进山深度为4 403 m。越靠近洼槽中心，地层保留越完整(图2)。

2.2 潜山地震响应与追踪

束鹿凹陷基底地层结构和构造极为复杂，各构造层之间既有角度不整合，又有假整合，同一界面的不同地段接触关系和岩性特征变化大，各层界面波阻抗有很大差异，界面清晰度不一致。潜山顶面与上覆新生界沉积的沙泥岩地层之间存在着较大的速度差异，这种差异会清晰地显示出波阻抗界面，地震剖面上整体表现为1～2个连续性较好、低频、强振幅的反射同相轴，可在全区追踪和对比。如晋66井标定结果，进山层位为奥陶系，往下的强波阻抗代表寒武系，再往下的弱反射为中—上元古界。但由于潜山内部构造的复杂性和震源能量的限制，内幕地震反射表现为振幅弱，连续性差，难以连续追踪，层位和地层的界定只能依靠钻井资料和区域地质规律来确定。

图2潜山连井剖面

2.3 潜山上覆地层组合特征

潜山上覆地层及其厚度是基底地层结构和构造抬升、剥蚀情况的综合反映。统计束鹿凹陷多口潜山钻遇井的资料，分析潜山埋藏深度、上覆沙三段地层厚度和进山地层类型之间的关系，可以发现：整体上进山深度越浅，潜山钻遇的地层时代越老；反之，则越新。西部斜坡外带邻近宁晋凸起，剥蚀严重，出露太古界和元古界地层；凹陷东部大断裂的下降盘处于断陷最深部位，地层保留完好，留存上古生界地层，且上覆沉积速度最快，地层厚度最大；东部断层上升盘剧烈抬升，剥蚀严重，沉积缓慢，再次出露元古界地层。

潜山进山深度、进山地层类型和上覆地层厚度的组合可分为3类。

(1) 第Ⅰ类进山地层为太古界和元古界，沙三段沉积厚度为0，进山深度为1 000～1 500 m，钻遇井如J49、J75井等。此类组合位于控凹断层上升盘或凸起等长期构造抬升部位，基底地层剥蚀强烈并大部缺失，至新近纪坳陷沉降接受沉积。

(2) 第Ⅱ类进山地层为下古生界，沙三段沉积厚度为0～800 m，进山深度为1 500～4 500 m，如Jg8、Jg6、Jg4、J6井等。钻遇此类组合的井多位于西斜坡中带，为断陷早期出露地表并遭受剥蚀，随后基底沉降接受沉积，因此，缺失上古生界，且随着进山深度增加，沙三段地层变厚。

(3) 第Ⅲ类进山地层为上古生界，沙三段沉积厚度为700～1 400 m，进山深度为4 200 m以上，钻遇井如Jg13、Jg2井等。此类组合位于断陷中心，为长期构造沉降部位和沉积中心，故潜山地层保存最为完好，上覆沙三段也最厚。此外，J48、J109井所钻遇的中生界地层为束鹿凹陷以南发育的中生界盆地向北延伸的部分(图3)。

图3 束鹿凹陷潜山进山深度与上覆地层Es3厚度关系

3 潜山地层分布与有利区带预测

综合探井揭露、地震标定和追踪、潜山上覆地层组合分析等方法，可对基底出露地层进行预测和分析。束鹿凹陷基底地层展布基本呈北北东向，由西向东地层由老变新。宁晋凸起及西斜坡外带出露地层为元古界长城系和蓟县雾迷山系，斜坡中带出露寒武系—奥陶系地层，东部深凹带则是上古生界石炭系—二叠系地层。位于新河断层上升盘的新河凸起同样展现出由西向东，地层由老至新的分布特点。凹陷南侧雷家庄断裂上升盘Jg19井断垒带地层为太古界，向两侧地层由老至新(图4)。

束鹿凹陷目前钻遇的潜山油层主要为台家庄、荆丘、南小陈等隆起带的奥陶系油层和雷家庄断裂上升盘的太古界油层。储层评价结果表明，有利勘探区主要包括以下2部分：一是分布于西部斜坡带下古生界碳酸盐岩地层分布区，斜坡反向断层上升盘对接沙三段，形成上倾方向被泥岩封堵的断鼻、断块圈闭；二是东部陡坡带断层上升盘的碳酸盐岩、变质岩分布区，剥蚀残余山头被新近系泥岩封闭形成的古潜山圈闭。潜山油藏油气来源于沙三下亚段生油岩。

图4 束鹿凹陷基底地层及潜山有利勘探区分布

4 结 论

(1) 束鹿凹陷基底出露地层的分布是构造沉降和抬升、地层剥蚀和残留的结果，具有由西至东地层由老至新的特点。上覆沙三段厚度、进山深度和基底出露地层的组合可分为3类：Ⅰ类出露地层为元古界或太古界，分布于断裂上升盘的凸起带；Ⅱ类出露地层为下古生界，分布于西部斜坡带；Ⅲ类位于凹陷的中心，基底出露地层为上古生界。

(2) 综合钻井资料、地震追踪和潜山上覆地层组合等分析方法，可预测基底出露地层的分布。储层评价认为，凹陷东部陡坡带南端的断层上升盘变质岩分布区和西部斜坡带中部的下古生界碳酸盐岩分布区为有利勘探区带。

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