廊固凹陷潜山成藏模拟及油气勘探潜力-.pdf

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D O I10.3969l/j.iss n.16727703.2012.06.010 廊 固 凹 陷 潜 山 成 藏 模 拟 及 油 气 勘 探 潜 力 木 田建章1苏建杰2辛玮江1丛良滋z曹建华s徐玉平田会琴- 1中国石油华北油田公司地球物理勘探研究院,河北省任丘市062552;2潜能恒信能源技术股份 有限公司,北京100107;3中国石油渤海钻探公司第二录井分公司,河北省任丘市062552 摘 要廊固凹陷深潜山具有独特的地质构造背景,其空间展布可构成3个明显的构造带,即大兴断裂潜山构造 带、河西务断裂潜山构造带和风河营侯尚村构造带。各深潜山带油气成藏静态要素空间配置存在明显差异,大兴断裂 潜山构造带顶面储层可能为中元古界蓟县系雾迷山组白云岩,烃源岩及上覆盖层为优质的沙三段一沙四段泥岩,断面与 不整合面为其重要的运载体系,河西务断裂潜山构造带和风河营侯尚村构造带顶面为石炭系一二叠系砂岩或奥陶系石 灰岩储层,并发育内幕碳酸盐岩储层,前者烃源层以孔店组为主,同时可能兼有石炭系一二叠系和沙四段烃源层的部分 贡献,油气输导以不整合面和断面为主;后者烃源层以优质的沙三段、沙四段烃源岩为主,桐柏镇断面是其主要的油气 垂向和侧向输导通道,潜山内部不整合面对潜山内幕油气成藏十分重要。根据成藏模拟结果,各潜山构造带勘探前景存 在明显差异,大兴潜山构造带为首选勘探目标。 关键词廊固凹陷;深潜山;成藏模拟;勘探潜力 中图分类号TEl l2.3文献标识码A 由于潜山具有独特的地质构造背景和成藏特点, 一直以来,潜山油藏是地质家热衷寻找的油气藏类型。 华北油田以潜山油藏勘探闻名,从1975发现任丘潜山 油藏至今,已经发现了50多个潜山油藏,早期的勘探 主要针对埋藏浅小于3500m 、幅度大、易于识别的 潜山,随着勘探程度的加深,此类潜山基本钻探殆尽, 而埋深在3500m 以上的深潜山和潜山内幕逐渐成为当 前的勘探重点【l】。 1地质背景与构造演化 廊固凹陷是位于渤海湾盆地冀中坳陷北部的箕状 断陷,受大兴断层和桐柏镇断层强烈活动及牛驼镇凸 起抬升的影响,形成东西分带自西而东分别为大兴断 裂潜山带、大柳泉鼻状构造带、韩村洼槽带和河西务断 裂潜山构造带、南北分区自北而南分别为凤河营一 侯尚村构造带、桐南洼槽、牛北斜坡 的构造格局【21 图 1。凹陷内古近系自下而上沉积了孔店组、沙河街组和 东营组,新近系只发育明化镇组。基底地层由上向下不 同程度地残留有石炭系一二叠系、奥陶系、寒武系和 新、中元古界。 ’ 地球动力学研究证实,不同构造域的动力学机制 和变形机制各不相同,同一构造域受统一地球动力控 制【21。有关渤海湾盆地的形成机制,可概括为3种观点。 第一种观点以李德生【3】、马杏垣【41为代表,认为地幔软 流圈上涌是盆地形成的主导因素;第二种观点以朱夏【51、 田在艺为代表,他们虽然承认地幔上涌机制的存在, 但认为这是区域应力引张的被动结果;第三种观点以童 崇光【6| 、胡朝元【71为代表,认为渤海湾盆地的形成主要 与剪切作用有关。尽管如此,上述观点普遍承认渤海湾 盆地的形成与太平洋板块和欧亚板块的作用有关。 廊固凹陷为渤海湾盆地西北侧的次级构造单元, 其形成经历了燕山末期至喜马拉雅期多期构造变动, 基金项目中国石油天然气股份有限公司科技项目“华北探区重点勘探领域综合评价和风险目标优选”2011D 一0806。 第一作者简介田建章,男,高级工程师,1984年毕业于江汉石油学院,主要从事油气地震地质综合研究及勘探部署工作。 收稿日期2012一0915 田在艺、康一孑、张庆春,黄骅坳陷形成机制与油气分布,黄骅盆地油气勘探研讨会文集,1995159~179。 53 N o62012Chi na Pet r ol eumExploration、N 心 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油地质 图1廊固凹陷古近系构造图 Fig.1Pal eogenest r uct ur em ap of LangguD epressi on 由于深潜山构造是在盆地基底早期块断作用基础上进 一步发育而形成的,因此,其形成与凹陷的构造演化过 程密切相关。有关晚白垩世以来西太平洋板块的俯冲 运动方向,Enegebretson曾开展了详细的研究工作【8】。 晚白垩世至古近纪始新世后期6542M a,西太平 洋洋壳向欧亚板块沿北北西方向发生板缘俯冲,华北 板块作为弧后伸展区,不仅表现出张性构造特征,而且 北北西向的区域主应力还产生了一系列北东向左旋剪 切走滑断裂。古新世中后期以来42一O M a ,西太平 洋板块与欧亚板块的碰撞方向由北北西向转为北西向, 渤海湾盆地作为弧后裂陷区,其构造总体表现为伸展 特征,同时兼有一定程度的右旋特色。受区域构造应力 场影响,廊固凹陷的构造演化与沉积充填过程发生明 显的差异性变化。古新世孔店期,受北东向东倾大兴断 裂和牛驼镇一河西务凸起西斜坡控制,廊固凹陷形成 西断东超的北东向、狭长箕状凹陷初始构造形态。始新 世沙河街组四段和渐新世沙三段发育期,凹陷西部边 界大兴断层沉降强烈,东部斜坡区活动较弱,凹陷在保 持原有箕状形态基础上,沉降中心逐渐向西、向北扩 展。沙三末期,廊固凹陷原南部主体沉降区柳泉一固 安一旧州一带发生初步隆升回返,沙三上亚段沉积厚 度明显减薄,渐新世沙二段至东营组发育期,原南部沉 降区隆升范围不断扩大,凹陷沉降区不断向东北方向 退缩。由于廊固凹陷地处渤海湾盆地西北隅,古近纪末 期至新近纪早期的盆地整体抬升与剥蚀作用在廊固凹 彳巧历,r 中国石油勘探2012年第6期54 陷表现得尤为强烈,致使凹陷内东营组沉积较薄、馆陶 组缺失。新近纪明化镇期,廊固凹陷随渤海湾盆地整体 下沉,进入曲流河盆地坳陷发育阶段。 2主要深潜山构造带特征 通过处理解释一体化技术攻关,廊固凹陷深潜山 成像品质得到很大提高,潜山顶面构造形态更加明显、 潜山内幕结构更加清晰、潜山断块边界更加易于识别 图2 。 I羹 图2廊固凹陷大兴断裂潜山构造带地震剖面 F追.2 Sei sm i c profi le of D axi ngdeep buri edKllm LangguD epressi on 通过精细构造解释,廊固凹陷深潜山展布构成了3 个明显的构造带。 大兴断裂潜山构造带位于廊固凹陷西南侧大兴断 裂下盘,并为基底固安西断层和大兴断层所夹持。潜山 带呈北东走向,由西南向东北,构造幅度逐渐减小。基 岩地层主要为蓟县系雾迷山组。该潜山带为前中生代 形成的盆地基底断块,具有形成时间早、构造幅度大的 特点。 凤河营一侯尚村构造带位于廊固凹陷北部,是受 南掉桐柏镇断裂和一系列北倾反向断裂控制的断块构 造群。该深潜山由蓟县系、青白口系、寒武系、奥陶系 和石炭系一二叠系基岩地层构成。古近纪孔店期至沙 三期,受桐柏镇断裂两侧差异沉降作用影响,潜山初具 形态,沙三段沉积末期至东营组末期,桐柏镇断层活动 性增强,凤河营一侯尚村构造区整体处于抬升剥蚀状 态,潜山构造定型。 河西务断裂潜山构造带位于廊固凹陷东侧,是河 西务西斜坡背景上受东南掉次级反向断裂控制而形成 的凹陷基底断块构造群。该构造带呈北东一南西走向, 湖咖 蜘咖 姗啪姗 籼湖 咖湖栅 螂咖 姗 ● l 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 整体可分为东、西两列潜山构造。该潜山构造带顶部地 层或为石炭系一二叠系,或为奥陶系。该深潜山构造带 的东南侧为永清、别古庄高潜山,其中永30断块高潜 山已发现高产油气流。 3深潜山油气成藏静态要素空间配置 潜山油气成藏静态要素空间配置是决定潜山储层 类型、圈闭条件、油气充注条件、油气藏类型、油气藏 类型、油气藏规模的重要基础。廊固凹陷不同区带的深 潜山具有不同的静态要素配置条件。 大兴断裂潜山构造带是在前古近系凹陷基底断块 基础上,经新生界充填深埋而形成的深潜山构造带。该 潜山带高断块已完钻深探井一口兴古1井,该井潜 山顶面为太古宇花岗片麻岩,推测其北侧较低断块潜 山顶面可能发育中元古界蓟县系雾迷山组白云岩良好 储层。大兴断裂潜山构造带的上覆地层主要为沙三下 亚段一沙四上亚段,这段地层是廊固凹陷已证实的最 有利烃源层发育段,不仅其生成的油气可通过大兴断 面和潜山不整合面直接运移到下伏潜山圈闭中,而且 其本身可作为深潜山圈闭的良好盖层。该潜山构造带 的西侧为受固安西断裂和大兴西断裂控制的中生界地 堑图3剖面左下侧 ,中生界地层泥岩发育,有望对 潜山带形成良好的侧向封堵。 图3过大兴与河西务深潜山带地质剖面图 F适.3G eol ogi cal sect i on t hr oughD ay andH exi w udeepburi edhil ls 河西务断裂潜山构造带是在牛驼镇一河西务西斜 坡基础上发育的深潜山构造带,向南该潜山带过渡为 永清一牛驼镇高潜山。根据钻井与地震解释成果,河西 务断裂潜山顶面或为石炭系一二叠系,或为奥陶系,其 潜山内幕则发育寒武系、青白口系、蓟县系、长城系和 太古宇。其中石炭系一二叠系由砂岩与暗色泥岩夹煤 层组成,具有自成体系的储盖组合;顶部暴露的奥陶系 石灰岩,因长期风化淋滤,可形成良好的缝洞型储层; 潜山内幕因多期抬升剥蚀及岩溶改造,也具备良好储 集条件。该潜山带整体被孔店组直接覆盖 图3剖面右 下侧,钻井研究结果表明,河西务深潜山区孔店组暗 色泥岩发育程度较高,它不仅可以作为深潜山的潜在 烃源层,又可作为潜山顶面良好区域盖层。除孔店组暗 色泥岩外,石炭系一二叠系暗色泥岩与煤层、沙四段暗 色泥岩通过部分断面侧向供烃也是河西务深潜山的 重要潜在烃源层。 位于桐柏镇断裂上升盘的凤河营一侯尚村构造带 由一系列逐级北掉的断块组成 图4 ,南部高部位断 块潜山顶面为石炭系一二叠系,内幕由奥陶系、寒武 系、青白El 系、蓟县系、长城系和太古字构成。北部低 断块潜山顶面为奥陶系,内幕由寒武系、青白口系、蓟 县系、长城系和太古字构成。因此,凤河营一侯尚村构 造带具有潜山顶面和潜山内幕两种潜在油气藏类型, 石炭系一二叠系砂岩、奥陶系石灰岩、寒武系府君山组 石灰岩和蓟县系雾迷山组白云岩都是有利的潜在储层。 该潜山带的上覆盖层为沙四段一孔店组,沙三段、沙四 段和孔店组成熟烃源岩均可通过桐柏镇断层对凤河营 一侯尚村构造带进行垂向或侧向供烃。 4深潜山油气成藏模拟 油气成藏模拟技术是以含油气系统理论为指导, 以含油气系统静态要素空间配置为基础,以烃源岩生 55 Na 62012Chi na Pet r ol eumExploration’沁 一吕一 恻髓 ㈣ ㈣ 咖 咖 ㈣ 咖 ㈣ 咖 咖 l 2 3 4 5 6 7 8 9 O O O O O O 0 0 0 啪 抛 瑚 伽 湖 咖 瑚 蝴 啪 一旦魁蜡 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 桐20 图4廊固凹陷凤河营潜山地质剖面图 Fig.4G eol ogi cal secti oncr ossFeheyi ngbur i edhi llsinLangguD epressi on 烃动力学热演化生烃、压实与超压排烃、流体势为运移 动力等生、排烃动力学机制为支撑,通过数值模拟技术 动态恢复油气生烃与成藏的动态演化过程。 热演化模拟结果表明,凹陷西部深洼区的石炭系 一二叠系、孔店组、沙四下亚段和沙四中亚段烃源岩均 于沙四末期不同程度地进入成熟状态,至现今,这4套 烃源岩在西部深洼区和桐南洼槽区的镜质组反射率 R 0值整体大于1.3%,最高可达2.7%~3.3%。沙四 上亚段与沙三下亚段烃源岩分别于沙三末期部分进入 成熟状态,至现今,前者兄值在西部深洼区和桐南洼 槽区基本处于1.3%以上,最大可达2.0%;后者兄值 在西部深洼区和桐南洼槽区基本处于1.0%以上,最大 可达1.5%。沙三中、上亚段烃源岩仅分布在桐南洼槽 区,并均于东营末期部分进入低熟状态,至现今,其整 体成熟度仍较低,R 。值最高分别达1.1%和0.9%。 4.3油气运聚结果 根据油气成藏运聚模拟,油气于沙四段沉积期开 始从深洼区向四周运移,早期的油气藏主要分布在河 西务潜山带和凤河营潜山内幕,但规模都很小。沙四段 沉积末期构造抬升,河西务潜山油气藏部分被破坏,但 凤河营潜山内幕油藏影响不大。沙三段沉积期,凤河营 和河西务潜山带仍是油气的主要运移指向区,河西务 潜山内带北部和外带南部油气富集;凤河营潜山内幕 油气藏规模明显增加,潜山顶部也开始有油气聚集,大 兴潜山的南部和中部形成初步油气聚集,但规模相对 衫刍E厂中国石油勘探2012年第6期56 较小。沙三段沉积末期的构造运动对凹陷的油气藏破 坏较大,凤河营潜山和潜山内幕油气藏均有大幅缩小; 河西务潜山外带油气藏基本被破坏,内带所受影响较 小,大兴潜山带南部构造抬升,油气发生再运移,在南 部构造高部位重新成藏。沙二段至东营组沉积期,油气 主要运移方向为凤河营潜山和河西务潜山带,大兴潜 山带油气藏变化不大,受热演化程度的影响,此阶段的 成藏以气藏为主。东营期之后,构造活动减弱,油气藏 规模逐渐扩大,大兴潜山带为主要运聚中心,以气藏为 主,分南北两部分,北部规模较小,南部气藏沿潜山山 头呈带状展布;凤河营和河西务潜山带也有较大规模 天然气聚集,河西务潜山带的聚集部位位于潜山带北 部,南部有小规模的油气藏聚集,凤河营潜山内幕以气 藏为主,潜山断块以油气藏为主。 图5为廊固凹陷深潜山油气成藏模拟结果与潜山顶 面构造叠合图,其中河西务构造带南部高部位近东西 向永清潜山带附近的气藏与油藏已被大量的钻井成果 所证实。北部深潜山的3个断鼻构造京24、务古l 和务 古4勘探也获得突破。 5深潜山勘探潜力与方向 根据先期研究成果,廊固凹陷沙三段和沙四段为 已证实的有利烃源岩。根据新的油气成藏模拟成果,孔 店组和石炭系一二叠系也具有一定的生烃潜力,.并且 是廊固凹陷深潜山较重要的烃源岩。 油气成藏模拟揭示出廊固凹陷良好的油气勘探前 景,特别是天然气资源勘探潜力较大。由于主要烃源层 孔店组热演化程度高,并且潜山埋藏深,原有油藏中原 一目一 恻聪 咖 咖 咖 咖 咖 咖 咖 咖 ● 2 3 4 5 6 7 8 0 0 0 0 O 0 0 0 m 抛 狮 伽 湖 啪 瑚 啪 一目一 雠鹾 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图5廊固凹陷深潜山油气成藏模拟结果 Fi g.5 Petr oleumaccum ul at i onsi m ul afi onof deepburi edhi ll s in LangguD epressi on 油发生裂解,因此廊固凹陷潜山带主要以气藏为主。根 据油气成藏模拟成果,大兴断裂潜山构造带资源量最 大,可达840 X10hn3,其次为河西务断裂潜山构造带, 资源量约310105n3,凤河营侯尚村构造带资源量 约80 X105n3。因此,大兴深潜山应为廊固凹陷深层天 然气勘探的首选目标区。 需要说明的是,廊固凹陷深潜山,无论是石炭系一 二叠系砂岩储层,还是古生界、元古宇的碳酸盐岩储 层,其非均质性很强,由此造成同一断块内油气产能存 在较大变化,甚至出现矛盾,有些井试油陷入初产较 高但稳产较差的困境。如务古4井,奥陶系4997.6~ 5284.87m ,试油初期日产油5.23m 3,日产气5.5 X 104Ⅱ1,,后迅速衰减。因此,加强储层非均质性研究,强 化潜山裂缝预测对钻前研究必不可少。 参考文献 【l 】赵贤正,金凤鸣,张以明,等.富油凹陷隐蔽型潜山油气 藏精细勘探【M 】.北京石油工业出版社,20104~8. 【2】侯启军,赵志魁,陈红汉,等.伊通盆地演化与油气成藏 动力学[M 】.北京石油工业出版社,20098. 【3】李德生.中国含油气盆地的基本特征【J】.地球学报,1994, 23-4159~166. 【4】马杏垣,刘国栋,宿俭.华北及东北油区大陆岩石圈构造 和动力学[J】.石油实验地质,1984,63180~191. 【5】朱夏.板块构造与中国石油地质,朱夏论中国含油气盆地 构造【M 】.北京石油工业出版社,198671~79. 【6】童崇光.中国东部裂谷系盆地的石油地质特征[J】.石油学报, 1980,l 4 19-26. 【7】胡朝元.渤海湾盆地的形成机理与油气分布特点新议【J】.石 油实验地质,1982,43161~168. 【8】Enegebret sonDC ,C onA ,G or donRG .Rel at i on m ot ionsbetw eenocenani candcont i nent al pl ates i n t hepacif icbasi n,Speci al Paper ,206,TheG eol ogi cal Soci alofA m eri ca.1985. 57 N o.62012Chi naPet r ol eumExpl orat i on、辽心N 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
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