冀中坳陷潜山内幕隔层特征及控藏模式

第２８卷　第３期２０１４年６月现　代　地　质ＧＥＯＳＣＩＥＮＣＥＶｏｌ２８　Ｎｏ３Ｊｕｎ２０１４冀中坳陷潜山内幕隔层特征及控藏模式!高长海１，张新征２，查　明１，赵贤正３，金凤鸣３（１中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东青岛　２６６５８０；２中国石化胜利油田地质录井公司，山东东营　２５７０６４；３中国石油华北油田分公司，河北任丘　０６２５５２）　　收稿日期：２０１３０６１２；改回日期：２０１４０４２５；责任编辑：潘令枝。　　基金项目：国家科技重大专项项目（２０１１ＺＸ０５００１－００１－００６）；国家自然科学基金项目（４１２７２１４１）；山东省自然科学基金项目（ＺＲ２０１３ＤＭ０１６）；中央高校基本科研业务费专项资金项目（１４ＣＸ０２０３４Ａ）；中国石油科技创新基金项目（２０１１Ｄ－５００６－０１０２）。　　作者简介：高长海，男，讲师，博士，１９７７年出生，矿产普查与勘探专业，主要从事石油地质方面的教学与科研工作。Ｅｍａｉｌ：ｇｃｈ２６０７２５＠１６３ｃｏｍ。摘要：隔层是潜山内幕油气分布的重要控制因素之一。从冀中坳陷潜山内幕的勘探实践出发，综合利用地质、地震、测井、分析化验等资料，对潜山内幕隔层的岩性特征、电性特征、地震反射特征及其分布特征等进行了分析。研究结果表明，冀中坳陷潜山内幕隔层岩石类型多样，且具有较好的封堵性能，其在纵向及横向上的分布特征影响着潜山内幕油气的分布。根据潜山内幕隔层与油气的配置关系，将隔层控制下的潜山内幕油气分布模式划分为顶部遮挡型、底部遮挡型、侧向遮挡型和顶底夹持型等４种类型。中央隆起带潜山深层内幕圈闭、斜坡带和断阶带内幕圈闭是冀中坳陷今后潜山内幕油气藏勘探的有利方向和区带。关键词：冀中坳陷；潜山内幕；隔层特征；油气分布；控藏模式中图分类号：ＴＥ１２１１　　　　　文献标志码：Ａ　　　　　文章编号：１０００－８５２７（２０１４）０３－０５６６－０７ＩｎｔｅｒｌａｙｅｒＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄＩｔｓＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇＨｙｄｒｏｃａｒｂｏｎＡｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎＭｏｄｅｌｏｆＩｎｎｅｒＢｕｒｉｅｄＨｉｌｌｉｎＪｉｚｈｏｎｇＤｅｐｒｅｓｓｉｏｎＧＡＯＣｈａｎｇｈａｉ１，ＺＨＡＮＧＸｉｎｚｈｅｎｇ２，ＺＨＡＭｉｎｇ１，ＺＨＡＯＸｉａｎｚｈｅｎｇ３，ＪＩＮＦｅｎｇｍｉｎｇ３（１ＳｃｈｏｏｌｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｑｉｎｇｄａｏ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　２６６５８０，Ｃｈｉｎａ；２ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＬｏｇｇｉｎｇＣｏｍｐａｎｙｏｆＳｈｅｎｇｌｉＯｉｌｆｉｅｌｄ，ＳＩＮＯＰＥＣ，Ｄｏｎｇｙｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　２５７０６４，Ｃｈｉｎａ；３ＨｕａｂｅｉＯｉｌｆｉｅｌｄＣｏｍｐａｎｙ，ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ，Ｒｅｎｑｉｕ，Ｈｅｂｅｉ　０６２５５２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｓｏｆｉｎｎｅｒｂｕｒｉｅｄｈｉｌｌｓａｒｅｔｈｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．ＳｔａｒｔｉｎｇｆｒｏｍｔｈｅｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｐｒａｃｔｉｃｅｉｎＪｉｚｈｏｎｇｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｌｉｔｈｏｌｏｇｙ，ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ，ｓｅｉｓｍｉｃｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｓｕｓｉｎｇｔｈｅｓｅｉｓｍｏｌｏｇｙ，ｇｅｏｌｏｇｙ，ｌｏｇｇｉｎｇａｎｄａｓｓａｙｄａｔａ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｓｏｆｉｎｎｅｒｂｕｒｉｅｄｈｉｌｌｓｉｎＪｉｚｈｏｎｇｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎｈａｖｅｍｕｌｔｉｐｌｅｔｙｐｅｓｏｆｒｏｃｋｓｗｉｔｈｐｒｅｆｅｒａｂｌｅｓｅａｌｉｎｇａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｓｉｎｈｏｒｉｚｏｎｔａｌａｎｄｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｎｅｒｂｕｒｉｅｄｈｉｌｌｒｅｓｅｒｖｏｉｒ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｉｎｔｅｒｌａｙｅｒａｎｄｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ，ｔｈｅｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃａｎｂｅｃｌａｓｓｉｆｉｅｄｉｎｔｏｆｏｕｒｍａｉｎｔｙｐｅｓ，ｉｅ．ｔｏｐｂａｒｒｉｅｒｉｎｇ，ｂｏｔｔｏｍｂａｒｒｉｅｒｉｎｇ，ｌａｔｅｒａｌｂａｒｒｉｅｒｉｎｇａｎｄｔｏｐｂｏｔｔｏｍｓａｎｄｗｉｃｈ．Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｓｓｈｏｕｌｄｂｅｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅｄｅｅｐｉｎｎｅｒｔｒａｐｓｉｎｔｈｅｃｅｎｔｒａｌｕｐｌｉｆｔｂｅｌｔ，ａｎｄｔｈｅｉｎｎｅｒｔｒａｐｓｏｆｔｈｅｓｌｏｐｅｂｅｌｔａｎｄｔｈｅｆａｕｌｔｓｔｅｐｂｅｌｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｊｉｚｈｏｎｇｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ；ｉｎｎｅｒｂｕｒｉｅｄｈｉｌｌ；ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ　　受潜山古风化壳含油认识的指导和限制［１－７］，冀中坳陷经过多年的勘探，那些埋藏较浅、易于识别的常规潜山多已被钻探，潜山勘探一度处于停滞状态。自２０００年以来，随着三维地震资料品质的不断提高和勘探思路的转变，冀中坳陷在潜山内幕圈闭中不断获得勘探突破，先后发现了南马庄、任北、南孟、文安斜坡内带、长洋淀等潜山内幕油气藏，目前其探明地质储量已占到潜山总储量的近７％，逐渐成为重要的潜山勘探领域之一。隔层不仅是潜山内幕油气藏形成的主控因素之一，也是影响和控制剩余油分布的重要因素［８－１２］。因此，开展潜山内幕隔层特征研究，对于指导冀中坳陷潜山内幕油气勘探，预测潜山剩余油分布规律，丰富潜山油气成藏理论具有重要的现实和理论意义。１　潜山内幕隔层特征１１　岩性特征按“优势岩性”概念分析，潜山内幕隔层是在该潜山内岩性序列中靠后的岩性，即任何岩性都具有成为内幕隔层的可能［１０］。通过野外露头、岩心观察及分析化验资料（图１），结合勘探实践，发现冀中坳陷潜山内幕主要发育有１０套隔层，包括寒武系长山组—崮山组、徐庄组、毛庄组—馒头组，青白口系景儿峪组、长龙山组、下马岭组，蓟县系洪水庄组、雾六段、杨庄组以及长城系高于庄组和串岭沟组。岩石类型主要为泥／页岩、泥质白云岩和泥质灰岩，由于泥质含量较高、岩石塑性强、非储集层段集中且厚度大，在相同构造应力的作用下，不易产生裂缝，从而可作为潜山内幕隔层（图１）。１２　电性特征作为冀中坳陷潜山内幕隔层的泥（页）岩、泥质白云岩和泥质灰岩，在电性上具有明显的特征，易区别于白云岩、灰岩等储层。这些潜山内幕隔层普遍具有较高的泥质含量，其自然伽马值相对较高；由于这类岩石中Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃａ等暗色矿物较多，导电性较好，因此电阻率值通常较低；同时，这类岩石相对较致密，孔隙度较低，显示出较低的声波时差值。总体上，冀中坳陷潜山内幕隔层在测井曲线上表现为“一高两低”（相对高自然伽马、低电阻率、低声波时差）特征（图２）。１３　地震反射特征两种不同的岩性地层，只要密度和速度存在差异，即波阻抗产生差异，就会有明显的地震反射。连续的地震反射通常都是沿着地层的层面或不整合面，而地层内部的岩性变化，一般不产生连续变化，而仅仅是使层面和不整合面的反射波形发生变化［１３－１４］。冀中坳陷潜山内部，由于密度与速度的差异，隔层与储层之间存在明显的地震反射。在地震剖面上隔层顶面表现为一组强振幅地震反射界面，连续性较好，隔层产状在潜山核部与潜山顶面呈近平行状，而在翼部则与潜山顶面呈斜交状，如图３所示。１４　物性特征冀中坳陷潜山内幕隔层野外露头及室内岩心样品的孔隙中值半径普遍较小，在０００２～００１０μｍ之间；排替压力均较大，在７～２２ＭＰａ之间；岩心样品总体孔隙度较小，一般小于４％，而露头样品孔隙度较大，多在４％以上（表１）。运用数理统计方法，对冀中坳陷潜山内幕隔层进行了灰色聚类分析，结果表明这些隔层本身普遍具有较好的封堵性能，属于好－较好隔层，但最终能否作为油气有效的封堵层还要取决于断裂的发育程度及其封闭性［１５］。冀中坳陷自中元古代至古生代经历了吕梁—海西多期构造运动，导致潜山及其内幕断裂体系发育。断层封闭性评价结果表明，这些断裂的泥岩削刮比值（ＳＧＲ）多在０５０以上，具有良好的封闭性能，因此可充当有效的顶、底板层和侧向封堵层，为潜山内幕油气的聚集和保存提供了有利的保障［１２］。目前，已在以徐庄组、馒头组、景儿峪组、长龙山组、雾迷山组雾六段、串岭沟组等为隔层的圈闭中发现了油藏，如龙虎庄潜山霸２４井府君山组日产油６９９ｔ，其上覆馒头组厚５１ｍ，是良好的盖层。１５　分布特征潜山内幕隔层的形成主要受沉积环境控制，不同的隔层形成的沉积相不同，这种不同对隔层的分布具有重要影响［１６－１７］。冀中坳陷经历了中元古代—早古生代的海相沉积和晚古生代的海陆过渡相沉积［１８］，发育隐藻岸礁滩、砂泥坪、云灰泥坪、隐藻坪等多种微相类型，形成了不同岩石类型的隔层，除石炭—二叠系、青白口系长龙山组和长城系常州沟组发育碎屑岩外，其余地层均为碳酸盐岩过渡岩性（泥质灰岩、泥质白云岩等），致使潜山内部发育多套隔层，构成了纵向上隔层与储层交替分布的格局（图１），为潜山内幕圈闭的形成奠定了良好的基础。冀中坳陷潜山内幕隔层平面上主要发育连续分布型和不连续分布型两种。连续型隔层主要分布于各个潜山核部及其翼部，而在各个潜山之间，７６５　第３期高长海等：冀中坳陷潜山内幕隔层特征及控藏模式!图１　冀中坳陷潜山内幕隔层柱状图Ｆｉｇ１　ＩｎｔｅｒｌａｙｅｒｃｏｌｕｍｎａｒｓｅｃｔｉｏｎｏｆｉｎｎｅｒｂｕｒｉｅｄｈｉｌｌｉｎＪｉｚｈｏｎｇｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎＣｈ长城系；Ｊｘ蓟县系；Ｑｂ青白口系；∈寒武系；Ｏ奥陶系；Ｃｈｃｈ长城系串岭沟组；Ｃｈｔ长城系团山子组；Ｃｈｇ长城系高于庄组；Ｊｘｙ蓟县系杨庄组；Ｊｘｗ蓟县系雾迷山组；Ｊｘｈ蓟县系洪水庄组；Ｊｘｔ蓟县系铁岭组；Ｑｂｘ青白口系下马岭组；Ｑｂｃ青白口系长龙山组；Ｑｂｊ青白口系景儿峪组；∈１ｆ寒武系府君山组；∈１ｍ寒武系馒头组；∈１ｍｚ寒武系毛庄组；∈２ｘ寒武系徐庄组；∈２ｚ寒武系张夏组；∈３ｇ寒武系崮山组；∈３ｃ寒武系长山组；∈３ｆ寒武系凤山组；Ｏ１ｌ奥陶系亮甲山组；Ｏ２ｘ奥陶系下马家沟组；Ｏ２ｓ奥陶系上马家沟组隔层呈不连续分布特征，这主要是由于不同潜山经历的风化剥蚀程度不同，造成潜山地层分布比较复杂。如饶阳凹陷长洋淀潜山带上钻遇的任９７井、任９７－１井、任９６井和长３井，这些井分别位于不同的潜山头，进山层位各异，如任９７井为蓟县系雾迷山组，任９７－１井为青白口系长龙山组，而任９６井为寒武系馒头组（图４），这种复杂的地层分布特征造成了隔层横向分布的不连续性。２　潜山内幕隔层控制的油气分布模式潜山内幕油气分布受多因素共同控制，本文从潜山内幕隔层角度出发，根据其与油气层的位８６５现　代　地　质２０１４年　图２　冀中坳陷潜山内幕隔层电性特征Ｆｉｇ２　ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｏｆｉｎｎｅｒｂｕｒｉｅｄｈｉｌｌｉｎＪｉｚｈｏｎｇｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ图３　冀中坳陷潜山内幕隔层地震反射特征（Ｌｉｎｅ２０９２）Ｆｉｇ３　ＩｎｔｅｒｌａｙｅｒｓｅｉｓｍｉｃｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｉｎｎｅｒｂｕｒｉｅｄｈｉｌｌｉｎＪｉｚｈｏｎｇｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ置关系，以及隔层在内幕油气藏形成中所起的作用，将冀中坳陷潜山内幕隔层对油气分布的控制作用划分为４类。２１　顶部遮挡型模式油气受顶部隔层遮挡（顶板