渤海湾盆地济阳坳陷隐蔽潜山油藏新发现及其意义

2020-03-19马立驰王永诗景安语

石油实验地质 2020年1期

马立驰，王永诗，景安语

(中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营 257015)

济阳坳陷是渤海湾盆地的一个次级构造单元，其下古生界主要为碳酸盐岩，地层厚度达1 400 m，油气主要来源于第三系，为新生古储型油藏。该类潜山油藏经过50余年的勘探，已经探明储量近2亿吨，先后发现了义和庄、桩西、埕岛、富台等多个潜山油藏，是胜利油田增储上产的重要阵地。从潜山多年的发展历程看，济阳坳陷潜山勘探经历了残丘块断潜山勘探和多样性潜山勘探两大阶段后，现今进入到隐蔽潜山勘探阶段[1-7]。随着勘探程度的不断提高，对济阳坳陷潜山成藏认识也逐渐加深，形成了与不同勘探阶段相适应的成藏模式。特别是近几年，随着一些新的潜山专探井和兼探井的成功，发现了埕北313、埕北古斜14、陈41-斜1等与传统成藏模式相“矛盾”的潜山油藏。这些油藏的发现，促使我们重新审视已有的成藏模式。本文旨在相似性中寻找差异性，并尝试建立具有特殊性的成藏模式，为下一步济阳坳陷乃至整个渤海湾盆地碳酸盐岩潜山挖潜提供新的方向。

1 传统潜山油气藏成藏模式

通过对济阳坳陷已有的潜山油藏进行解剖，上报探明储量的潜山油藏从储层类型上分为2类：一类是风化壳型潜山油藏；另一类是潜山内幕型油藏。发现的储量主要是以风化壳型潜山油藏为主，占整个储量的80%。不论是哪种类型的潜山，从潜山油藏圈闭类型来讲主要有2种模式：一种是潜山山头风化残留形成的自圈型构造圈闭；另一种是由于断层的存在形成的断块型潜山圈闭成藏。断块型潜山是当前济阳坳陷的断陷盆地中已发现潜山油藏的主体。对于断块型潜山经过多年来的实践，已经形成了基本共识，并建立了相应的成藏模式[1-5](图1)。

从济阳坳陷下古生界潜山风化壳储层统计来看，风化壳储层集中段厚度一般在250 m左右。当潜山断层为反向断层时，潜山山头侧向大多对接中生界，由于中生界碎屑岩混杂堆积，物性一般较差，该类型一般侧向封堵条件都较好，圈闭有效性基本落实(图1ⓐ)。在潜山发育顺向断层的情况下，如果断层断距小于250 m，其没有断开风化壳储层集中发育段，断层下降盘断块高部位与侧向对接的断层上升盘断块风化壳储层低部位连通，从而影响其圈闭有效性(图1ⓑ)。只有当潜山顺向断层断距大于250 m且未对接到奥陶系冶里组—亮甲山组内幕油藏的低部位的情况，潜山才可成藏(图1ⓒ)。

2 近期新发现的潜山油气藏

2.1 埕北313负向构造型潜山油气藏

埕北313潜山位于济阳坳陷东北部的埕岛潜山东南部。该区已经在埕北30、埕北302、埕北306等多个潜山山头上报下古生界探明储量3 000多万吨。由于勘探程度不断提高，该潜山带正向构造都已经有井钻遇油气藏。在传统潜山成藏模式指导下，现存的潜山断块都存在如下问题：负向构造高部位侧向都对接正向构造的低部位，由于2个断块之间断层断距小(小于250 m)(图1ⓑ)，所以负向构造圈闭大多因为侧向圈闭有效性问题而不能成藏，故该潜山带近十余年没有钻探新井。

整体上看，该潜山带位于东部渤中凹陷烃源岩最大生烃中心深度之上，从油源角度讲其具有整带含油的可能。2017年借助新采集的高精度三维资料，精细开展了潜山构造重新解释。在埕北302和埕北306两个正向构造之间的鞍部发育了一系列负向构造圈闭。埕北313潜山南北2个方向侧向对接物性较差的中生界下部层段，对接关系较好，封堵条件较好。埕北313潜山西侧对接埕北302块上寒武统崮山组和长山组，这2个组物性较差，可以充当遮挡层。该潜山向东高部位侧向对接埕北306井含油水层，该套储层试油日产油81 t、水66 m3。如果东侧的断层不封堵，该断块就有可能与埕北306井具有统一的含油底界，从而处于油水界面以下而不能成藏(图2)。研究中发现埕北313东侧断层古近纪后不活动，为一个老断层，这类断层往往后期胶结作用较强，因而具备一定的封堵能力。另外该断层为燕山期郯庐断裂左旋走滑作用下形成的NE向走滑断层，断面较直立，具有一定的走滑压扭特征，从断层性质分析认为也应该具有一定的封堵能力。如果封堵的话，该潜山带负向构造就都有可能成藏。2017年大胆钻探了一口具有一定风险的探井——埕北313井。埕北313井两次试油分别获得日产油64 t、气15 055 m3和油325 t、气10 823 m3的高产油气流。该井的成功，打破了潜山两侧由于断层断距小与渗透性地层对接而连通的传统认识(图1ⓑ)，从而使负向构造带的潜山勘探成为可能。

图1 渤海湾盆地济阳坳陷潜山传统成藏模式

图2 渤海湾盆地济阳坳陷埕岛地区埕北313潜山油藏剖面

2.2 埕北古斜14斜坡型潜山油气藏

埕北古斜14潜山位于济阳坳陷埕岛潜山中部的埕北20潜山带。按照传统的潜山成藏模式，该潜山带构造高部位已经先后钻探了胜海古2、埕北古4、埕北古11等10多口井并获得了成功。在已有的有利圈闭都已经钻探完毕的情况下，剩下的区域主要是潜山顶面没有断距的斜坡带(图1ⓓ)。传统模式下认为斜坡带油气主要聚集在斜坡的高部位，斜坡的腰部由于潜山顶面断层不发育而不具备圈闭条件(或者说不具备有效圈闭条件)，因而该潜山带勘探已经没有了进一步拓展的空间。

构造活动和断层性质重新分析发现了新的圈闭。济阳坳陷潜山在经历了印支期挤压抬升和燕山期郯庐断裂左旋剪切拉张作用后，早期发育的断层由于后期区域性的抬升而剥蚀殆尽，潜山顶面表现为没有断距，从而潜山表现为一个大的斜坡。而实际上潜山内部老断层两侧地层是不一致的，是存在断距的(图3)。借助新的三维资料，对断层两侧同相轴和波组特征有变化的老断层发育的地方开展了二次重新解释。经过重新解释，新增加10多个圈闭。

断层封堵性分析落实了圈闭有效性。受传统成圈模式思维束缚，认为前述新增加的圈闭即使存在也会因为风化壳连通问题而不具备成藏条件。2018年，在埕北313井获得成功的启示下，我们大胆分析认为斜坡部位的老断层后期基本不活动，应该也具有一定的封堵能力。一旦其具有封堵能力，斜坡部位就会由于老断层的存在而发育多个断块圈闭，从而改变了只有整个斜坡最高部位靠自身圈闭才可成藏的思维束缚。据此钻探了埕北古斜14井，该井下古生界3 792.00～3 938.56 m井段上马家沟组10 mm油嘴放喷求产，日产油52 t。该井的成功，打开了潜山斜坡带由于没有“断层”而不能形成圈闭的瓶颈，极大地拓宽了潜山勘探的战场。

2.3 侧向对接第三系高渗透储层型潜山油气藏

陈家庄潜山位于济阳坳陷中部陈家庄凸起北部。该地区为一个高凸起区，主要的勘探层系是新近系的馆陶组，下古生界潜山油气藏只有零星的发现。近几年在该区的勘探过程中发现了一类特殊的潜山油气藏，即潜山风化壳高部位侧向对接高渗透性的第三系储层。在以往的勘探中，这种接触关系的潜山大多都由于潜山圈闭有效性的原因而失利，但是在本区先后有几口潜山兼探井获得成功。这些成功大大冲击了传统潜山圈闭有效性的认识，从而也说明我们对地下未知世界了解得还不够深入。

2.3.1 陈41-斜1潜山风化壳—砂岩对接油气藏

陈41-斜1井位于陈43井西北断块高部位，该井1 509.39～1 515.35 m投产于奥陶系潜山，6 mm油嘴求产日产原油40 t，不含水。而该井圈闭高部位侧向对接陈43井东营组大套砂岩，该套砂岩试油日产水80 m3(图4)。从陈43和陈41-斜1井2口井的测试数据分析，位于两者之间的断层必是封堵性非常好的断层。而从该断层活动性看，其在新近纪还在活动，这种特殊的成藏模式同埕北313井老断层封堵相比更具有偶然性。笔者分析其成藏可能有2个原因：一是从浅层断层组合和断面发育特点看，断层具有一定的走滑压扭性质，但这一走滑应该是新近纪右旋走滑作用的结果；二是有可能为后期断层泥涂抹作用的结果。

图3 渤海湾盆地济阳坳陷埕岛地区埕北古斜14地震剖面

2.3.2 罗古2潜山风化壳—生物灰岩对接油气藏

罗古2井位于罗31井北部潜山断块。该断块高部位通过断层侧向对接罗31井沙一段生物灰岩(图5)。罗31井沙一段底部生物灰岩集中发育，3层厚度达30 m，中间最厚一层厚12 m，3套生物灰岩分别试油出水都在20 m3以上，物性非常好。罗古2井1 789.24～1 864.93 m，油管放喷，日产油47 t，日产水116 m3。罗31井和罗古2井之间的断层同上面的陈43井断层一样，后期断层依然活动，其封堵作用值得我们进一步思考。

陈家庄地区最近新发现的侧向对接高渗透储层型潜山油气藏，给前期认为侧向圈闭有效性差的高凸起型潜山勘探又进一步指明了方向。严格来讲，该种类型潜山成藏较难，今后的勘探中要加强该类潜山的断层活动性和封堵性的分析，从而提高勘探成功率。

3 新发现潜山油气成藏控制因素剖析

以上3类潜山圈闭要想成藏，核心是圈闭的有效性问题。圈闭有效性受何种因素控制目前还没有确定的答案[8-28]。本文从如下2个方面进行了探讨。

3.1 断层特征与其封堵性能

济阳坳陷下古生界经历了印支期挤压抬升、燕山期左旋负反转断陷和喜马拉雅期继承断陷、差异断陷以及走滑等阶段最终定型。印支、燕山和喜马拉雅3期构造运动叠合，潜山最终表现为张性正断为主的特征。但是部分地区挤压形成的逆断层在后期拉张作用下仍然有残留，表现为逆断特征。同时郯庐断裂左行和右行走滑影响较大，走滑断层普遍发育，对构造、地层和成藏的展布起重要作用。特别是燕山期与郯庐断裂左旋走滑同时形成的北东向走滑断层本身就具有压扭性质，因而封闭性较强。其次研究区存在很多燕山期之后不活动的断层，后期不活动的老断层往往胶结充填作用较强。岩心上发现这时期形成的断层基本上都被方解石所充填。

整体上看，上文中论述的负向型的埕北313井、斜坡式的埕北古斜14井以及高渗透型的潜山控圈断层都具有北东向的走滑性质，特别是前两者都在古近纪后不活动，因而圈闭有效性更好。

3.2 “类砂泥岩”潜山储层发育模式及其封堵性能

如图3所示的油藏剖面，当前对潜山储层认识都是按照层状储层发育模式来建立的。该模式的建立基于如下认识：通常情况下，潜山顶面250 m以内一般都解释了多套1类层和2类层，同时潜山风化壳都发育裂缝，这些裂缝将多套1类层和2类层沟通形成一个完整的储层集中发育段，故把这套储层集中发育段当成一个统一体，按照层状储层模式来分析现有的油气成藏。

图4 渤海湾盆地济阳坳陷陈家庄地区陈41-斜1潜山油藏剖面

图5 渤海湾盆地济阳坳陷陈家庄地区罗古2潜山油藏剖面

济阳坳陷潜山油藏出现了与传统潜山模式相矛盾的成藏模式，除了用断层封堵性来解释之外，笔者大胆提出另一种可能。现在的潜山风化壳测井解释的1类层和2类层之间往往发育致密段或者有物性较差的3类层，风化壳储层净毛比很少有大于30%的，也就是说潜山风化壳储层发育了大量的非渗透性隔层。在1类层和2类层之间裂缝不发育的情况下，能否把1类层和2类层看成碎屑岩储层结构中的砂岩，而其他层段看成碎屑岩储层结构中的泥岩，如果这种“类砂泥岩”潜山储层发育模式成立的话，潜山侧向封堵性的分析将开辟一个新的天地。这样的话，很多认为侧向封堵性不好的潜山圈闭都可纳入勘探视线。勘探实践中我们也确实发现，一是很多潜山取心井裂缝不是很发育，二是大多数裂缝都被方解石所充填而失去渗流能力。

因此，碳酸盐岩潜山“类砂泥岩”储层结构的特殊性有可能是决定特殊圈闭有效性的核心。