束鹿凹陷西斜坡潜山成藏主控因素与成藏模式

黄远鑫，鱼占文，张 骜，焦亚先，周 阳

(1.中国石油华北油田分公司，河北 任丘 062552;2.中国地质大学长城学院，河北 保定 071000)

0 引 言

潜山油气藏是中国东部断陷盆地中重要的油气藏类型，在华北油田的勘探开发中占有举足轻重的作用[1-4]。束鹿凹陷潜山勘探始于1977年，除了发现2个洼中隆(荆丘、台家庄)潜山油藏，之后陆续在西斜坡钻探22口潜山井，均未获工业油流。前人研究表明，束鹿凹陷西斜坡油源条件好，潜山发育多套优质储层，但对于潜山成藏主控因素及成藏模式的研究至今仍是一个薄弱环节，制约着该区的勘探。因此，对该区各类型潜山成藏主控因素进行了深入分析，探讨总结潜山成藏模式，旨在指导束鹿凹陷西斜坡潜山油气勘探工作。

1 区域地质概况

束鹿凹陷东南以新河大断裂为界，西至宁晋凸起，北与深县凹陷相接，凹陷面积约为700 km2。束鹿凹陷西部斜坡区受燕山期古隆起与新河断层相互控制，为一个西高东低的顺倾坡，古近系地层与基底潜山地层呈角度不整合接触，披覆在潜山之上[5-7]。由西向东依次出露的潜山地层为：太古界，中上元古界长城系、蓟县系，下古生界寒武系和奥陶系，上古生界石炭系和二叠系，其中，蓟县运动使区域缺失青白口系及下寒武统府君山组地层。地层岩性主要为海相碳酸盐岩[8-9]。基底构造受衡水断层、台家庄断层、荆丘断层和雷家庄断层的影响，发育3排北东向的反向控山断层，调节断层近东西向与之相交，基岩在局部断裂的作用下，隆升十分明显，整体形成垒堑相间的潜山构造格局(图1)。

2 成藏主控因素

束鹿凹陷沙三下亚段发育200～1 200 m巨厚泥灰岩，有机碳含量一般为0.50%～2.00%，平均含量为1.34%；氯仿沥青“A”平均含量为0.17%；总烃含量平均为790 mg/L；S1+S2为0.87～17.47 mg/g，平均为3.87 mg/g；干酪根类型为Ⅱ1—Ⅱ2型，为优质烃源岩[10]，表明西斜坡油源充足，具有良好的资源基础。束鹿凹陷西斜坡经历多期构造运动，造成多次沉积间断，出露不同时期的地层，形成了多套溶蚀型储集层[8]，也决定了不同的构造位置形成不同的潜山类型。斜坡高部位主要发育地貌残丘潜山，斜坡中内带主要发育断块型潜山和地层岩性潜山[11-14]。由于长期以来对于斜坡带潜山的成藏主控因素认识不清，制约着这一区域的潜山勘探。因此，在对束鹿凹陷西斜坡进行了精细构造解释的基础上，较深入系统地分析了束鹿西斜坡不同构造位置的潜山成藏主控因素。

图1 束鹿凹陷潜山顶面构造形态

2.1 地貌残丘潜山成藏主控因素

地貌残丘潜山主要发育于斜坡区高部位的宁晋凸起区，该区由于热地幔上隆伸展作用，基岩块体剧烈倾翘，抬升过高，遭受强烈剥蚀后而残留形成的地貌残丘山[15]。直至晚第三纪开始接受沉积，馆陶组地层不整合覆盖在残丘山之上。宁晋凸起区潜山出露地层主要为蓟县系雾迷山组，发育的白云岩具有良好的储层物性，如晋2井在蓟县系雾迷山组日产水达1 480 m3/d。由于该类潜山上覆地层主要为馆陶组地层，以河流相沉积为主，砾岩、砂岩较发育，物性较好，盖层条件相对较差，盖层的有效性直接决定潜山圈闭的成藏性，是凸起区潜山成藏的主控因素，因此，潜山顶面的盖层条件是斜坡外带地貌残丘潜山成藏的主要控制因素。以往钻探经验证实馆陶组底砾岩盖层条件较差，勘探效果较差。

2.2 断块型潜山成藏主控因素

束鹿西斜坡中内带通常发育被早期断层或冲沟切割的断块山，区域上长期处于油气运移的指向位置，具有良好的油源条件。该区出露地层主要为奥陶系，储层物性较好，总体上具有良好的成藏背景。从斜坡区中高部位以往潜山钻探实践分析，斜坡区中带断块型潜山成藏主控因素为基底早期反向断层，其控制了潜山的盖层条件和侧向封挡条件。当斜坡区早期反向断层发育，断层上升盘潜山地层局部翘倾抬升，形成局部单断潜山圈闭。上升盘顶部沉积以泥岩、砂泥岩为主，砾岩不沉积，由于斜坡带高部位下第三系构造活动较弱，即使相对较薄的泥岩层段也能起有效封挡作用，作为潜山圈闭的盖层，如晋古21、晋古22、晋古14-1井。而在反向断层下降盘，受古水流冲刷侵蚀形成冲沟，砾岩经古水流搬运，滞留沉积在冲沟内，物性较差。冲沟内砾岩、下第三系泥岩与反向断层上升盘侧向对接，可作为潜山圈闭的侧向封挡层(图2)。

图2 束鹿西斜坡下第三系沉积模式

2.3 地层岩性潜山成藏主控因素

束鹿西斜坡为古隆起构造背景下形成的顺倾坡，基底地层向斜坡高部位剥蚀削截，形成楔状体潜山地层岩性圈闭。该类潜山圈闭的成藏主控因素为底板层的封挡条件和潜山坡上覆地层(盖层)的封挡条件。研究表明斜坡区发育的3套有效隔层；第1套是奥陶系冶里亮甲山组底部厚度为20～30 m的页岩与泥质灰岩；第2套是寒武系固山组和长山组厚度为110 m左右的页岩、泥质灰岩、泥质白云岩互层；第3套是寒武系徐庄组厚度为20 m左右的页岩与泥质灰岩互层段。这3套隔层测井解释主要为致密层，自然伽马曲线表现为高幅值，且在区域上分布稳定，可作为斜坡区潜山油藏的底板层。3套致密隔层与上倾尖灭的楔状体储层相匹配形成有利的储隔组合。西斜坡中内带第三系地层广泛发育，披覆基底地层之上，沉积岩性以湖相的泥岩、砂泥岩为主，具有较好的封盖能力，沙一段底部发育一套油页岩，可作为区域性盖层，有利于油气保存。

3 成藏模式

根据潜山成藏主控因素不同，构建了5种潜山油藏模式：山坡断棱块状油藏、山坡断棱层状油藏、山坡断沟侵蚀型油藏、山坡楔状体层状油藏、高位风化体块状残丘油藏成藏模式(图3)。

3.1 山坡断棱块状油藏模式

束鹿西斜坡区域上发育3组北东向的控山反向断层，也发育与之相交的北西向派生断层，切穿基底并继承性活动，南北向表现为垒堑相间，受北东向反向控山断层切割形成3排反向断块潜山圈闭。反向断层上升盘海相碳酸盐地层经受风化雨淋及断裂活动的影响，孔洞及裂缝发育，特别是奥陶系上马家沟组和下马家沟组物性最好，钻井过程中，泥浆漏失严重，为有利储层。潜山上覆地层为古近系沙河街组，发育湖相泥岩，较为致密，作为潜山盖层和侧向封挡层。

当反向控山断层断距小于潜山储层厚度时，沙三下段生成的油气沿基底不整合面运移至潜山断块圈闭中形成“新生古储新堵”山坡断棱块状油藏(图3)。在该种油藏模式下指导下，在束鹿西斜坡钻探晋古22井，获日产油为103 m3/d的高产工业油流。

图3 束鹿西斜坡潜山油藏模式

3.2 山坡断棱层状油藏模式

该类油藏与山坡断棱块状油藏具有相似的成藏条件，不同之处在于底板层的条件。当反向断层的断距大于储层厚度时，奥陶系冶里组底部、寒武系固山和长山组和寒武系徐庄组3套高泥质含量致密隔层作为层状潜山底板层，油气供给充足，形成“新生古储古隔新堵”山坡断棱层状油藏(图3)。以这种油藏模式在束鹿西斜坡钻探的晋古21井获高产工业油流，日产油稳定在35 t/d以上，效果良好。

3.3 断沟侵蚀型潜山油藏模式

断沟侵蚀型潜山油藏是近年来新构建的一种西斜坡潜山油气成藏模式。束鹿西斜坡属于高角度斜坡，斜坡倾角大，在古构造运动背景下发育早期断层和冲蚀沟，往往会使潜山面凹凸不平，形成沟壑相间的古地貌特征。

研究发现，在束鹿西斜坡早期发育的反向小断层下降盘，会形成局部低洼古地势，后期经古水流冲刷改造形成冲蚀沟，大套砾岩滞留沉积在沟谷底部。这种砾岩为多期次沉积的产物，测井曲线表现为齿边大幅度，属于冲积扇扇根亚相，电测解释为致密层，孔隙度为1.3%～3.7%，总体上物性较差。致密砾岩侧向对接上升盘潜山储层，形成侧向封挡，上升盘潜山顶部砾岩未沉积，由于沟内砾岩岩石矿物成分以碳酸岩为主，含量为40%～75%，与潜山地层岩石矿物成分相似，造成其在地震上为一套连续强反射，而真正的潜山面为其下部的中到中强反射，造成该类潜山具有一定的隐蔽性。潜山顶面上覆古近系沙河街组及东营组泥岩、砂泥岩可作为盖层，奥陶系马家沟组灰岩作为储层，形成“新生古储砾岩封堵”的断沟侵蚀型潜山油藏模式。按照这种油藏模式在西斜坡钻探晋古14-1井中途测试，获日产油为203 m3/d高产工业油流。

3.4 山坡楔状体层状油藏模式

束鹿西斜坡中内带奥陶系地层出露，上覆古近系地层超覆于潜山面之上，潜山地层削截于潜山顶面。当潜山奥碳酸盐岩储层削截于潜山顶面，其下部在区域上发育了3套致密隔层，可作为底板层，上覆古近系沙河街组、东营组泥岩作为潜山盖层，形成山坡楔状体层状地层油藏(图3)。楔状体潜山成藏条件更为苛刻，顶底板层的有效遮挡为潜山成藏的主控因素，按照这种油藏模式，在西斜坡钻探的晋7井获工业油流。

3.5 高位风化体块状残丘油藏模式

高位风化体块状残丘油藏主要位于束鹿西斜坡外带(凸起)。斜坡外带潜山地层上隆明显，奥陶系寒武系地层风化剥蚀殆尽，由于差异风化淋滤和差异剥蚀，形成斜坡高位局部残丘山；区域上蓟县系雾迷山组地层出露，岩性以白云岩为主，经后期风化雨淋以及基底隆升作用影响，溶孔、裂缝发育，晋2井在蓟县系雾迷山组白云岩地层日产水为1 480 t/d，表明该套地层物性良好，可作为潜山储层；馆陶组地层披覆在残丘山之上，作为潜山的盖层，形成高位风化体块状残丘油藏(图3)。该类油藏馆陶组泥岩盖层的封盖能力直接决定潜山油藏的保存条件和成藏性。

4 结 论

(1) 束鹿西斜坡发育3种类型的潜山圈闭：斜坡高部位主要发育地貌残丘潜山，斜坡中内带主要发育反向断块型潜山圈闭和地层岩性潜山圈闭。斜坡高部位地貌残丘潜山的成藏主控因素为盖层条件；斜坡中内带反向断块型潜山的成藏主控因素为盖层条件和侧向封挡条件；地层岩性潜山成藏主控因素为盖层条件和底板层条件。

(2) 成藏条件及主控因素研究表明，束鹿西斜坡的潜山油藏模式主要有5种：山坡断棱块状油藏、山坡断棱层状油藏、山坡断沟侵蚀型油藏、山坡楔状体层状油藏、高位风化体块状残丘油藏。其中，山坡断棱块状油藏、山坡断沟侵蚀型油藏位于斜坡中内带，距离生油洼槽较近，成藏条件较好，且西斜坡分布广泛，是束鹿凹陷西斜坡最为有利的潜山类型。