廊固凹陷大興斷裂潛山帶的落實及成藏研究

陳 令

（長江大學地球物理與石油資源學院，湖北 武漢430100）

（中石油華北油田分公司地球物理勘探研究院，河北 任丘062552）

黃森林 （中石油華北油田分公司渤海石油職業學院，河北 任丘062552）

李春榮，王愛麗

徐玉平，馬玉芝

（中石油華北油田分公司地球物理勘探研究院，河北 任丘062552）

廊固凹陷是渤海灣盆地冀中坳陷北部的一個北東走向的古近紀箕狀斷陷。大興斷裂潛山帶位廊固凹陷和大興凸起結合部，走向北東，面積約500km2。在20世紀70年代已發現廊固凹陷西部的大興剩余重力正異常帶，它與大興凸起之間存在一個很深的重力負異常帶［2］（見圖1），呈北東走向。根據異常形態及幅度規模，推測該異常體是具有較大埋深、較大規模的地質體的反映。為了落實該重力異常帶的地質屬性，近幾年部署了高精度重重力、磁力和電法勘探，并部署實施了3條深層地震公關大剖面，針對大興潛山開展了重磁電震全信息地球物理勘探［3］。

1 大興潛山地質結構重新認識

圖1 固安地區重力剩余異常圖

1.1 重磁電綜合解釋反映潛山存在

根據高精度重力異常圖，大興地區依舊存在一個重力異常范圍大、起伏小，異常形態具有 “低頻”特征的條帶狀異常。平均密度值為2.70×103kg／m3，確認為下古生界和太古界地層。2011年鉆探的興古1井鉆探位置為重力異常高值帶，第三系砂礫巖累計厚度小于200m，不足以引起重力異常，證實潛山帶的存在。

由磁力異常圖分析可知，從西向東存在2個高值帶，中間部1個低值帶，走向均為北東向，這一異常特征基本反映了該區結晶基底磁性較強且起伏較大，構造上具有凹凸相間的地質結構。西部為大興凸起核部的反映，東部為大興潛山帶結晶基底反映，而非上覆沉積礫巖的反映。從北西走向的4條電法測深剖面分析，大興凸起和大興斷裂之間存在明顯變化區，大興凸起為明顯的高電性區，在大興斷裂上升盤靠近凹陷方向還有一個電性較高的地質體，2個高電性之間為一電性低值區。分析認為該低值區可能是時代較新地層或相同地層埋藏較深所致，推斷大興斷層與大興西斷層之間存在一個深鞍部，基底具有壘塹相間的特征。

1.2 高品質地震資料落實潛山結構

在垂直于固安斷裂潛山的長線新二維剖面上，從西向東具有雜亂反射－較連續、中強振幅反射－連續較強振幅反射的地震相特征，通過精細解釋認為在較緩的大興斷層西部存在一個較陡的大興西斷層，向東是固安西斷層，形成壘塹相間的地質結構。“一壘”就是大興潛山構造帶，“一塹”就是固安西洼槽。具備潛山存在的可能。

1.3 建立了斷壘式潛山結構模式

根據重力、磁力、電法、地震等各項資料，構建了大興凸起內部壘塹相間的潛山與洼槽的地質結構（見圖2），通過在地壘、地塹填充不同密度體的一系列正演模型試驗表明，只有當大興凸起西部充填太古界變質巖的密度體、東部斷壘充填相當于中新元古界及古生界的地層、斷槽充填相當于中生界地層密度的地層時，不僅也與重力、磁法、電法、地震等各單項資料符合性最好，而且地震處理中地震成像資料符合性最好。

圖2 大興斷裂潛山帶固安潛山油藏模式

2 大興潛山成藏條件認識

2.1 大興潛山具有良好油源條件

廊固凹陷古近系烴源層的有機質熱演化成熟門限古埋深為3000～4400m，鏡質體反射率Ro在0.5%～1.1%之間，處于成熟－生油高峰階段；4400～4850m，Ro在1.1%～1.7%之間，處于凝析油－濕氣階段；古埋深大于4850m為干氣階段。

大興潛山帶對接的沙三段 （Es3）地層埋深均在4400m以上，已進入濕氣階段，沙四段 （Es4）烴源巖埋深大都大于5000m，全部進入高成熟或過成熟階段，以生凝析油氣為主。

2.2 油氣運移條件好，供油窗口大

大興斷裂潛山帶與大興斷層下降盤對接地層為Es下3及Es4地層。大興潛山帶通過斷面直接與Es3、Es4烴源巖接觸，烴源巖埋深已達5000～8500m，供油窗口大于3000m，供油暢通。在大興斷層下降盤部分地區，Es3、Es4烴源巖向東抬升，正常情況下油氣應向東部高部位運移，但由于大興斷層是持續活動斷層，有利于下降盤生成的油氣持續向大興潛山帶負壓區中充注。潛山北、東、南翼面向桐南～韓村生油凹槽，處于流體勢場中的低位能勢區［5］，大興斷層作為油源斷層，是油氣長期運移的指向。

2.3 潛山層位為薊縣系霧迷山組

大興斷裂潛山帶只有興古1井鉆遇固安潛山，層位是太古界，為推測潛山帶的層位提供了依據。從冀中凹陷前中生界地質圖上可以看出，潛山帶位于大興古背斜核部，長期風化剝蝕造成潛山地層南老北新、西老東新，自南向北、自西向東依次為太古界、長城系、薊縣系，寒武系、奧陶系、石炭－二疊系等地層。

在凸起東側鉆探的興熱2井、興垡熱1井2口熱水井，這2口井過大興斷層進入凸起，斷點深度相近，南部興閥熱1井存在高于莊組地層，厚約350m，北部興熱2井出露霧迷山組以及高于莊組地層，均是直接覆蓋在太古界地層之上，說明潛山地層南老北新。

過興6井－務古2井的東西向連井線上，興6井1940m鉆入太古界片麻巖，東部務古2井揭示的潛山地層從上至下是C（石炭系）－P（二疊系）、O （奧陶系）。受牛駝鎮凸起抬升的影響，廊固凹陷前第三系基底地層特征南老北新，大興斷裂潛山帶也同樣具有此特征。從過大興斷裂潛山帶高點的南北向任意線分析，大興斷裂潛山帶由北向南抬升，南部潛山地層剝蝕多，而北部潛山地層相對較新。由此可見，從南部的興古1井向北推測，北部的2個潛山地層應為霧迷山組，或是青白口系及寒武系地層，其中以出露霧迷山組地層最多。

通過地震反射特征，識別太古界地層與上覆沉積巖層的角度不整合面，確定其為太古界頂地震反射T″g。該層面之上地層，結合元古代區域巖相圖［4］，推測地層厚度及層位。角度不整合超覆太古界地層之上，長城系常州溝組厚約200m，串嶺溝組厚約300m，團山子組厚約200m，大紅峪組厚約150m，高于莊組厚約1400m，長城系地震反射厚度約為700～900ms。

在T″g之上2000m處，確定長城系高于莊組頂面反射層T′g，為不整合面，其上地層呈雜亂空白段反射特征，推測為薊縣系霧迷山組，薊縣系楊莊組厚約100m，霧迷山組厚約2000～2200m，地震反射約為800ms。確定薊縣系霧迷山組頂面反射層Tg。

2.4 潛山具有良好儲蓋組合

大興斷裂潛山帶被固安西洼槽中生界和廊固凹陷Es3、Es4覆蓋。中生界和Es3、Es4作蓋層，潛山碳酸鹽巖作儲層，兩者構成古儲、中新蓋的儲蓋組合。

大興斷裂潛山帶儲層雖然均為元古界及古生界地層組成，研究認為中部潛山高點霧迷山組儲層應好于北部寒武系及奧陶系儲層。薊縣系霧迷山組主要巖石類型有白云巖。白云巖有粉晶白云巖、泥微晶白云巖、含泥質條帶泥晶白云巖等。霧迷山組儲層白云巖發育，泥質含量低，橫向穩定，是大興斷裂潛山帶的主要儲層。碳酸鹽巖儲層有晶間孔、溶孔、溶洞、構造縫、溶蝕縫和縫合線等6種儲集空間。

霧迷山組在冀中坳陷是區域上的優質儲層，縫、洞、孔非常發育，任丘潛山的內幕霧迷山地層單井日產量可超過千噸，是形成高產油氣藏的主要層系。同時構造演化史分析表明，大興斷裂潛山帶在上古生界末期曾遭受剝蝕和風化淋濾，分析認為其儲層物性較好。

位于潛山帶東側的大興斷層下降盤一直處于沙三段－孔店組湖相沉積的中心，湖相泥巖發育，是潛山良好的蓋層。雖然圍繞大興斷層根部發育一系裂的扇體，但這些扇體均直接嵌入泥巖地層中，并且扇體根部多為雜基礫石，為致密礫巖儲層發育區，儲層橫向連通性差，測試計算礫石中地層壓力系數多在1～1.1之間，而華北油田潛山地層壓力系數多小于或等于1，因此受地層壓差影響，大興斷層下降盤致密礫巖儲層應對潛山油氣成藏起到有效封堵作用。

潛山帶西側對接的是中生界地層，其潛山蓋層也為中生界，該套地層區域上為有利的蓋層和封堵層。

3 大興潛山含油氣性預測

利用高保真的資料，對大興潛山進行疊前裂縫預測，在最大峰值振幅屬性圖上，有南、北2個高振幅區，對應地震剖面上具有明顯異常的 “串珠狀”地震相特征。

致密塊狀碳酸鹽巖內部通常為低頻弱反射，呈現中高頻強反射地震相特征，推測應是存在較大規模洞縫的地震響應。經過物理模型正演研究，根據孔洞水平直徑、垂向直徑和橫向長度建立棍、片、球、柱4種模型，正演結果顯示，棍型孔洞更容易形成 “串珠狀”地震相反射，且隨著洞縫規模的增大，體積越大，地震能量越大。

分析地震相特征，認為具有明顯的含氣特征，具體表現強反射層突然中斷，同相軸發生極性反轉。含氣巖層的頂面反射系數一般為負值，下伏巖層界面的反射系數都是正值。這樣就形成含氣巖層頂面反射波極性與其下伏各層面極性相反 （見圖3）。

圖3 大興斷裂潛山帶地震相特征疊前道集及速度譜分析

此外，利用疊前地震反射振幅隨著炮檢距 （入射角）的變化規律對巖石孔隙中是否含氣進行判斷［6］。在發生極性反轉異常體上，抽取CDP道集分析，發現反射波特征是反射振幅隨炮檢距的增大而增大，這是儲層含氣呈低阻抗的特征，說明儲層中含氣，且含氣厚度大，導致儲層阻抗較低。

儲層含氣要比含水和含油時速度低，這個現象可以反映在疊加速度上。筆者針對道集的平均速度譜進行分析，發現速度3300ms左右存在明顯的低速異常。

由于碳酸鹽巖儲層并無井鉆遇，潛山層位也有可能是太古界。太古界表層風化殼經風化剝蝕淋濾形成優質儲層；此外，太古界內幕地層經多期構造活動形成的裂縫，被生油巖包圍，具有優良成藏條件時，也可成藏。

4 結 論

（1）大興斷裂潛山帶總體為一個北東向展布的斷壘潛山帶，地層南老北新，由南向北依次出露太古界、長城系，薊縣系霧迷山組地層。

（2）成藏條件研究，構建了中新生、古儲、中新堵潛山成藏模式。

（3）疊前儲層預測，潛山縫洞發育，具有明顯含油氣特征。