束鹿凹陷西部斜坡带油气聚集控制因素

王帅，陈友福，万敏，李宪宝，吴晨林，张宇飞，韩天宝，王芳，魏一冰，刘滨莹

束鹿凹陷西部斜坡带油气聚集控制因素

王帅1，陈友福2，万敏3，李宪宝4，吴晨林5，张宇飞6，韩天宝1，王芳1，魏一冰1，刘滨莹1

（1．东方地球物理公司研究院地质研究中心，河北 涿州 072750；2．大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163712；3．华北油田公司第四采油厂，河北 廊坊 065000；4．东方地球物理公司集采技术支持部，河北 涿州 072750；5．华北油田公司巴彦勘探开发公司，内蒙古 阿拉善左旗 750300；6．华北油田勘探开发研究院，河北 任丘 062552）

针对束鹿凹陷西部斜坡带油气勘探面临的现实问题，深入开展石油地质特征和油气成藏规律研究，分析西部斜坡带油气藏潜力和勘探方向。西部斜坡带靠近西部物源区并紧邻东部洼槽区，拥有较好的储集层和油源条件，自身为一继承性发育斜坡带，为油气运移指向区，油气通过油源断层、区域性不整合面和渗透性砂岩向斜坡高部位进行运移，在合适部位形成构造油藏和地层岩性油藏。

束鹿凹陷； 沙河街组； 油气聚集特征； 成藏规律

束鹿凹陷钻探始于1977年1月钻探的第一口探井J2井，40多年来随着研究工作的不断深入与勘探工作的不断探索、实践，在西部斜坡带相继发现了奥陶系潜山油藏（J7和JG21为代表）、砂岩构造油藏（J93和J95x为代表）以及泥灰岩岩性油藏（St1H、St2和St3为代表）。

虽然取得了较大的勘探进展，但西部斜坡带还存在一些问题：①油气成藏条件复杂，发育石 炭-二叠系、沙三段和沙一段三套烃源岩，存在三期油气成藏过程；②构造复杂、油藏类型多样（新近系岩性油藏、古近系构造-岩性油藏、复杂断块“牙刷状”油藏和奥陶系潜山油藏），油气显示活跃，但能否在空间上聚集是研究区重点关注的问题之一；③油气资源丰富，但油气成藏关键因素认识不清，因缺乏勘探整体认识，这样是未见大规模油气田的重要原因。需要对西部斜坡带成藏机理进行再认识，以满足油气进一步勘探开发的需求，为油气成藏有利区带预测提供科学依据。

1 地质背景

束鹿凹陷位于渤海湾盆地冀中坳陷南缘，其东以新河断裂为界与新河凸起分割，西部通过斜坡过渡到宁晋凸起，南起小刘村凸起，北至衡水断裂，并与深县凹陷相隔，凹陷面积约740 km2，是在前新生界基底上发育的东断西超的新生代单断箕状凹 陷[1-3]（图1）。

图1 束鹿凹陷构造位置图

整体上束鹿凹陷内部具有“三洼两隆一斜坡”的构造格局[4]。三洼是指凹陷洼槽区被台家庄构造和荆丘构造分割成的3个次级洼槽，“两隆”就是指台家庄构造和荆丘构造，“一斜坡”是指凹陷的西部斜坡带（图2）。

束鹿凹陷形成于始新世[5]，从下往上发育古近系沙河街组沙三段（Es3）、沙二段（Es2）、沙一段（Es1）和东营组（Ed），新近系馆陶组（Ng）、明化镇组（Nm）以及第四系平原组（Qp）。

图2 束鹿凹陷地质解释剖面

2 油气聚集特征

2.1 三类油气来源

地球化学已证实，束鹿凹陷存在三套烃源岩层：沙一下亚段“特殊岩性段”、沙三下亚段暗色泥岩和泥灰岩以及石炭-二叠系煤系地层，主要分布在凹陷中、南部。根据地化分析资料认为，束鹿凹陷沙一下亚段烃源岩和原油具有高密度（0.985~1.087 g·cm-3），Pr/Ph <1，OPE<1，低的含蜡量，高的γ-蜡烷和低的重排甾烷，而沙三下亚段烃源岩和原油则相反。

本文对分析沙一下亚段及沙三下亚段烃源层内的残留油同类性质，将其与各层段发现的原油在密度、Pr/Ph比值、含蜡量、重排甾烷的高低等方面进行类比研究，综合类比结果得出以下结论：①沙一段以上层位油气来自于沙一下亚段烃源岩生成的油气；②沙二段上部油气绝大部分来源于沙三下亚段烃源岩生成的油气，极少部分油气来自于沙一下亚段烃源岩生成的油气；③沙三段及其沙二段下部层位油气来自沙三下亚段烃源岩生成的油气。研究区内干酪根为Ⅱ型和Ⅲ型，以Ⅲ型为主，生烃门限温度达101 ℃，区内烃源岩有机质生烃门限深度为 2 800 m[6]。

2.2 三期成藏过程

综合烃源岩热演化史、流体包裹体分析结果[7]，认为束鹿凹陷西部斜坡带沙河街组经历了三期油气充注。第一期是馆陶组沉积早期到中晚期（2 400—1670万年），石炭-二叠系烃源岩主排烃期；第二期是馆陶组中晚期到明化镇组早期 （1 670—700万年），沙三下亚段烃源岩主排烃期；第三期是馆陶组晚期到明化镇组晚期（1 220—500万年），沙一下烃源岩排烃期，时间相对较长。

2.3 两种油藏类型

1）断块油气藏。断块油气藏是指储集层沿上倾方向被断层切割，在断层的另一盘由不渗透层或断层泥等遮挡而形成的油气藏，储集层无明显的构造形态[8]，可分为顺向油气藏和反向油气藏。J68x井为比较典型的顺向断块油气藏，受控于东倾的J68断层，圈闭形态完整，构造简单，目前已投入开发。洼槽区生成的油气沿斜坡方向上进行运移，上倾方向受到两条反向断层遮挡形成的反向断块油气藏，以J105井为代表。

2）地层岩性油气藏。地层岩性油气藏指由于沉积作用或成岩作用使储集岩体的岩性或物性发生突变，被非渗透层包围或侧向遮挡而形成的油气藏[9]。从沉积背景上来看，继承性发育的西部斜坡带基底地层上超覆了沙河街组地层，为形成地层岩性油气藏提供了可能，同时研究区也发现了地层岩性油气藏的存在（J99井和J372x钻探获得工业油流）。

图3 束鹿凹陷斜坡带油藏模式图

3 油气聚集控制因素

3.1 保存条件是制约油气聚集与分布的关键

渐新世晚期至现今是束鹿凹陷油气保存时期，保存时间仅20 Ma[10]。渐新世晚期之前，大量凹陷中生成的油气沿不整合面、断层、砂岩等输导层就近运移到已形成的各类圈闭中，形成油气藏。假如渐新世末期至今保存条件良好，则油气得以保存至今，反之亦然。例如位于西部斜坡带西槽固构造的J95x油藏，控制构造的晚期断裂不发育，有利于油气保存，形成了束鹿凹陷的车城油田。而位于西斜坡高部位的J7油藏，由于斜坡外带处于氧化环境，保存条件相对较差，油气易散失，形成密度大、黏度高的稠油油藏[11]，J7井原油密度为1.021 7 g·cm-3（地面），黏度达72 876 mPa·s（50 ℃）。与之对应的是西斜坡低部位，该部位保存条件相对较好，可形成规模油藏，这已被勘探发现的J105井区断块油藏所证实。

3.2 斜坡背景是油气运移指向区

束鹿西斜坡带为一继承性斜坡，其初始于石 炭-二叠系地层沉积前。以东部洼槽区为生油中心，生成的油气一直向西部斜坡带进行运移。西部斜坡带沙一、二、三段油藏的油气主要来源于洼槽区的沙三下亚段暗色泥岩和泥灰岩。油气显示平面分布统计图（图4），直观地反映了油气显示及运移路径的可能分布，向西首先进入西斜坡沙三段地层，然后沿不整合面或顺储层向北西和南西向两个方向，向沙河街组在西部斜坡带的尖灭线附近运移。

图4 沙和街组油气显示与试油情况

3.3 油气运移输导体系控制砂体含油性

束鹿西部斜坡带主要目的层是沙河街组，沙三下亚段作为主要的烃源岩层，沙河街组油源断层、区域不整合面和渗透性砂体组成了斜坡带油气的输导体系。输导体系中断裂是最主要的类型，是油气垂向运移的重要通道，只有断层沟通的砂岩才能有油气充足。如图5所示，西部斜坡带油源断层十分发育，其沟通沙三下烃源岩至馆陶组地层。斜坡带北东向雁列式展布的顺向主断层常构成多级台阶，剖面上切割至基岩，由于活动时间较晚且与油气生成时间匹配，构成了油气垂向运移通道，为重要的油源断层[12]。

另外一种输导体系是不整合面，不整合面可形成以不整合面之上底砾岩和之下半风化岩石为主的两种高效输导层，油气沿不整合面向上运移，在孔隙性较好的砂体中聚集成藏（如J99油藏见图3）。研究表明下第三系沉积物源主要来自西部的宁晋凸起以及东侧的新河凸起，发育了扇三角洲、辫状河三角洲、滨浅湖沙滩（坝）、河流沉积等不同类型的砂体。这些渗透性砂体既是油气储层，也是油气横向运移的重要输导体系。

图5 束鹿凹陷地震解释剖面

4 结 论

1）束鹿凹陷西部斜坡带具有紧邻东部生油洼槽和处于西部物源发育带的有利成藏条件。油气主要富集于继承性斜坡部位以及断层-岩性控制的各类圈闭中。油气聚集具有以下特点：①多油气源。束鹿凹陷存在三套烃源岩层，即沙一下亚段“特殊岩性段”、沙三下亚段暗色泥岩和泥灰岩以及石炭-二叠系煤系地层。②多期成藏。束鹿凹陷西部斜坡带沙河街组经历了三期油气充注。③多种类型油气藏，例如断块油气藏和地层岩性油气藏等。

2）控制该区油气富集的因素是多样，保存条件是制约油气聚集与分布的关键，区域构造背景是油气运移指向，油气运移输导体系控制砂体含油性，砂体连通性控制油气横向连片分布。

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Controlling Factors of Oil and Gas Accumulation in West slope of Shulu Depression

1,2,3,4,5,6,1,1,1,1

（1. Geological Research Center, Geological Research Institute, BGP Inc, Zhuozhou HeBei 072750, China;2. Exploration and Development Research Institute of Daqing Oilfield Co., Ltd., Daqing Heilongjiang 163712, China;3. No.4 Oil Production Factory of Huabei Oilfield Company, Langfang Hebei 065000, China;4. CNPC BGP Inc. Acquisition Technology Center, Zhuozhou Hebei 072750, China;5. Huabei Oilfield Company Bayan Exploration and Production Branch, Alxa Left Banner Inner Mongolia 750300, China;6. Exploration and Development Research Institute, HuaBei Oilfield Company, Renqiu Hebei 062552, China）

In view of the practical problems faced by oil and gas exploration in the western slope belt of Shulu depression, the study on the characteristics of petroleum geology and the law of oil and gas accumulation was carried out in depth to analyze the potential and exploration direction of oil and gas reservoirs in the western slope belt. Closed to the western provenance and eastern sub sag, the western slope belt has good reservoir and oil source condition. It is a heritable development slope zone and hydrocarbon migration direction area. Oil and gas migrated from sub sag to high area by the fracture system, permeability of sandstone layer and regional unconformity surfaces, gathered in the structural trap and lithological trap.

Shulu depression; Shahejie formation; Factors on petroleum accumulation; Hydrocarbon accumulation law

2020-10-23

王帅（1990-），男，工程师，河北省保定市人，2012年毕业于重庆科技学院石油工程专业，研究方向：地震资料解释及地质综合研究。

TE122.1

A

1004-0935（2020）11-1440-04