束鹿凹陷潛山油氣成藏規律及分布

鄒先華，陳江貽，聞達 （長江大學地球科學學院，湖北 武漢430100）

潛山油氣藏是我國東部斷陷盆地中重要的油氣藏類型［1］，而國內潛山油氣藏的勘探是以冀中坳陷任丘油田的發現為轉機。束鹿凹陷位于冀中坳陷南緣，該區潛山主要分布于洼槽潛山帶、西斜坡潛山構造帶、小劉村潛山構造帶和新河凸起潛山構造帶（殘丘山及內幕）。自1977年勘探以來，已先后發現荊丘、臺家莊、南小陳等潛山油藏。而在2011年完鉆的晉古19井，首次在變質巖儲層中獲得油氣突破，日產油6.6m3。但就目前勘探開發情況來看，潛山油氣藏仍存在一些地質問題需深入探討，如供油通道和成藏主控因素等。

1 研究區地質概況

束鹿凹陷位于渤海灣盆地冀中坳陷南緣，為古近系基底上發育的“東斷西超”的單斷箕狀凹陷，面積約700km2（圖1）。凹陷呈北北東走向，其內部具“兩隆三洼”的構造格局，發育有古近系沙河街組一段（Es1）、二段（Es2）、三段（Es3）、石炭－二疊系、奧陶系以及太古宇6套含油氣層系［2，3］。潛山地層包括上二疊統下石盒子組、山西組，石炭系太原組、本溪組，奧陶系峰峰組、上馬家溝組、下馬家溝組、亮甲山組和冶里組，寒武系鳳山組、長山組、崮山組、徐莊組、毛莊組、饅頭組和府君山組以及中－新元古界和太古宇，巖性包括太古宇的變質巖、中－新元古界的一套未變質或輕微變質的地臺型海相富鎂碳酸鹽巖、下古生界淺海臺地相碳酸鹽巖和上古生界碎屑巖。受斷層影響，其基巖隆升幅度大，潛山基底地層暴露時間長，侵蝕范圍廣，從而造就了該區古潛山的形成背景。

圖1 束鹿凹陷構造單元綱要圖

2 石油地質特征

2.1 主力烴源巖

束鹿凹陷潛山油氣藏油氣主要來源于沙河街組三段下亞段（EsL3）烴源巖，其湖相暗色泥巖和泥灰巖沉積厚度達400～600m。烴源巖有機質豐度較高，總有機碳質量分數為0.48%～7.14%，集中分布于1.0%～2.0%，平均為1.34% ；熱解生烴潛量為0.28～17.47mg／g，集中分布于2.0～6.0mg／g，平均為3.87mg／g；氯仿瀝青“A”質量分數平均高達0.1717%；而總烴含量平均為790μg／g。EsL3烴源巖在新近系館陶組（Ng）沉積末期成熟并大量生排烴，門限深度2800m。

2.2 儲蓋組合

束鹿凹陷太古宇變質巖儲層和中－新元古界～下古生界海相碳酸鹽巖儲層較為發育。太古宇潛山變質巖為漫長的地質歷史演化產物，其儲集空間類型多樣；而海相碳酸巖鹽儲層主要分布于中元古界薊縣系的霧迷山組、下古生界寒武系的府君山組以及奧陶系的峰峰組和馬家溝組，為一套淺海－濱海大陸架相碳酸鹽巖沉積。

潛山油氣藏本身不具有封蓋能力，其蓋層主要依靠上覆非滲透性巖層，研究表明，EsL3致密泥巖和Ng泥巖是區內2套重要的蓋層。

2.3 圈閉類型與分布

束鹿凹陷潛山圈閉可劃分為4種類型：

1）凸起帶變質巖潛山 分布于新河凸起、控凹大斷層的上升盤，儲集層為太古宇變質巖系，巖性以斜長角閃片麻巖、片麻巖等中深成變質巖類為主，上覆地層為新生界沙河街組（Es）和Ng泥巖。

2）凸起帶碳酸鹽巖潛山 分布于寧晉凸起和新河凸起，為斷層凸起上剝蝕殘留的古地貌潛山，儲集層為中元古界薊縣系霧迷山組淺變質－未變質白云巖及石英砂巖，圈閉蓋層由Es和Ng泥巖構成。

3）洼槽中央隆起碳酸鹽巖潛山 受繼承性活動的二級斷層控制，凹陷中心形成低構造隆起，如臺家莊、荊丘等地，潛山巖性以寒武系、奧陶系碳酸鹽巖為主，上覆蓋層為石炭－二疊系泥巖層與Es砂泥巖層。

4）斜坡碳酸鹽巖潛山 分布于凹陷斜坡上，為地層不整合面之下的遮擋圈閉，或反向斷層上升盤與不整合面組合而成的構造圈閉，潛山巖性為寒武－奧陶系碳酸鹽巖，圈閉蓋層由Es泥巖構成。

2.4 油氣輸導體系

束鹿凹陷油氣輸導體系由斷層輸導體、砂巖輸導體和不整合面輸導體構成，其中，不整合面和斷層溝通烴源巖與潛山儲集層，對油氣藏形成起著關鍵作用。

2.4.1 斷層輸導體

束鹿凹陷古近系主要發育有北東向、北東東向2組斷層，其中北東東向斷層對油氣藏形成具有明顯控制作用，對油氣的垂向運移以及形成構造油氣藏起著重要作用。古近紀繼承性發育的同沉積斷層基本斷穿基巖，如新河、寧晉、衡水等斷層，且由于活動時間長，斷開層位深，直接溝通了烴源層和輸導－儲集層，形成了良好的油氣運移通道。而斜坡帶北東向雁列式展布的順向主斷層常構成多級臺階，剖面上切割至基巖，由于活動時間較晚且與油氣生成時間配套，構成了油氣垂向運移通道，為重要的油源斷層。

2.4.2 不整合面輸導體

束鹿凹陷基底不整合面出露的地層包括上古生界、下古生界、中－新元古界和太古宇。自震旦紀以來多次構造運動，特別是以燕山期和喜山期斷塊活動為特征的強烈構造運動，導致不整合面下的太古宇變質巖、中－新元古界及下古生界的碳酸鹽巖等脆性巖石內部發育了大量的斷層和裂縫系統，并接受了后期風化淋濾和溶蝕作用的改造，構成了良好的油氣儲集層和疏導通道。

3 油氣成藏主控因素與成藏模式

3.1 不整合面及斷層輸導體控制了油氣的運移和聚集

斜坡上，成熟烴源巖垂直向下排烴進入不整合面輸導體，油氣在浮力作用下沿縫洞、輸導體中連通性、滲透性最好的通道發生橫向運移，逐漸向鼻狀構造的軸部匯聚。反向斷層的上升盤對接泥巖，形成封閉斷層并改變運移路徑。根據油氣運移過程的分析，在優勢運移路徑上離烴源區近的圈閉將優先捕集油氣并成藏。

凹陷陡坡帶，成熟烴源巖側向排烴進入控凹一級斷層所形成的斷層輸導體，油氣沿新河斷層輸導通道發生垂向運移，運移中向斷層凸起面匯聚。在新河凸起、寧晉凸起頂面，油氣進入不整面合輸導通道并向構造高部位側向運移和聚集。從油氣優勢運移路徑分析，位于斷層凸起面上方的圈閉將優先捕集油氣并成藏。

3.2 基底斷層發育及其演化控制了潛山圈閉的形成與發育

凹陷西斜坡上的北東向反向斷層上升盤對接Es3泥巖，形成上傾方向封堵，如由彎曲斷層與單斜地層或平直斷層與鼻狀構造組合形成平面上的封閉區域，則可形成斷塊、斷鼻型潛山圈閉。

凹陷東側的新河、寧晉等凸起上，不整合面出露的碳酸鹽巖、變質巖遭受風化并形成剝蝕殘余山頭，后被新近系致密巖層所覆蓋和封閉，形成古潛山圈閉。

3.3 基底地層巖性控制了潛山儲層的分布

束鹿凹陷西斜坡和新河凸起分布的中－新元古界、寒武－奧陶系碳酸鹽巖長期出露地表并遭受風化剝蝕，形成巖溶縫洞型儲層，可構成良好的油氣儲集體。太古宇變質巖經歷多期強烈構造，斷層、裂縫系統發育，且接受了后期風化淋濾和溶蝕作用的改造，可形成以裂縫為主、溶蝕孔洞為輔的油氣儲集層。斷裂發育的中高級區域變質巖分布區為潛山內幕裂縫性儲層發育的有利區帶。

3.4 潛山油氣成藏模式

3.4.1 深層側向運聚成藏模式

深層側向運聚成藏模式是束鹿凹陷潛山油氣成藏的主要模式［4，5］，該模式的最大特征是潛山油氣藏緊鄰Es3的成熟烴源巖，油氣源條件優越，以寒武－奧陶系或中－新元古界巖溶縫洞型碳酸鹽巖儲層為主，E致密泥巖作為蓋層。成熟烴源巖垂直向下排烴進入不整合面輸導體，油氣在浮力作用下沿基底頂面巖向上傾方向運移，匯聚于鼻狀構造的軸部。在優勢運移路徑上，離烴源巖區近的反向斷鼻、斷塊圈閉優先捕集油氣并成藏（圖2）。

圖2 斜坡帶潛山油氣成藏模式

3.4.2 淺層垂向運聚成藏模式

淺層垂向運聚成藏模式是束鹿凹陷潛山油氣成藏的另一種模式［4，5］，其成藏條件較為苛刻。由于油源距離潛山圈閉較遠，主要依靠連通性好的一級斷層垂向輸導。在凹陷陡坡帶，成熟烴源巖橫向排烴，油氣沿新河斷層輸導通道發生垂向運移到達潛山頂面，后沿巖溶縫洞輸導體向上傾方向橫向運移，最終在潛山圈閉中聚集成藏（圖3）。

圖3 東部陡坡帶潛山油氣成藏模式

4 結論

1）束鹿凹陷潛山油氣藏油氣主要來源于沙河街組三段下亞段烴源巖，太古宇、中上元古界、下古生界海相碳酸鹽巖儲層較為發育，不整合面及斷層輸導體控制了油氣的運移和聚集，基底斷層發育及演化控制了潛山圈閉的形成，基底巖性控制了潛山儲層的分布。

2）束鹿凹陷潛山油氣成藏模式主要有2種，西部斜坡帶以深層側向運聚成藏模式為主，東部陡坡帶則為淺層垂向運聚成藏模式。

［1］高長海，張新征，查明，等 .冀中坳陷潛山油氣藏特征 ［J］.巖性油氣藏，2011，23（6）：6～12.

［2］李軍，劉麗峰，趙玉合，等 .古潛山油氣藏研究綜述 ［J］.地球物理學進展，2006，21（3）：879～887.

［3］孔冬艷，沈華，劉景彥，等 .冀中坳陷束鹿凹陷橫向調節帶成因分析 ［J］.中國地質，2005，32（4）：690～695.

［4］劉華，蔣有錄，徐昊清，等 .冀中坳陷新近系油氣成藏機理與成藏模式 ［J］.石油學報，2011，32（6）：928～936.

［5］易士威，趙淑芳，范炳達，等 .冀中坳陷中央斷裂構造帶潛山發育特征及成藏模式 ［J］.石油學報，2010，31（3）：19～27.