冀中坳陷油气勘探历程与启示

沈华，范炳达，王权，张以明，杨德相，郭惠平，王名巍

（中国石油a.华北油田分公司；b.华北油田分公司勘探开发研究院，河北任丘 062552）

渤海湾盆地冀中坳陷是中国潜山复式油气聚集理论的发源地，其理论在整个勘探过程中上潜山、下凹陷、再上潜山，从构造走向岩性，均起到引领作用；坳陷勘探历程的总结十分必要，具有良好的启迪意义。冀中坳陷油气勘探历程回顾与综述，在1988 年出版的《中国石油地质志》和2000 年出版的《冀中坳陷古潜山复式油气聚集区》石油专著中有过阐述，但缺少后续勘探发现过程的记载和论述，且先期勘探历程的阶段划分和论述角度也不尽相同，需进一步补充完善。本文在上述资料基础上，补充了2000 年以来的油气勘探成果、认识及技术进展，并从勘探认识突破、勘探思路转变、勘探技术发展、重大勘探发现和储量的增长特点等角度综合考量，重新厘定、划分了冀中坳陷的4 个油气勘探阶段，总结了每个阶段的勘探特征，提炼出3 条主要勘探经验启示，深化了陆相湖盆断陷油气勘探发现规律认识，对中国今后的油气勘探工作具有借鉴与指导作用。

1 地质概况

冀中坳陷位于渤海湾盆地西部，是以新生界为主的一个坳陷。在太古宇和元古宇变质岩系基岩之上，发育了中元古界、新元古界、古生界、中生界和新生界多套沉积地层。其中，中元古界—古生界奥陶系较渤海湾盆地其他坳陷发育，以海相碳酸盐岩沉积为主；新生界古近系发育沙河街组三段和沙河街组一段2套主力湖相烃源岩。

冀中坳陷主要发育北东—南西向和北西—南东向2 组断裂体系，控制形成多个半地堑凹陷和半地垒凸起，以及潜山构造、伸展构造和走滑构造3 类构造样式；主要发育廊固凹陷、霸县凹陷、饶阳凹陷等12 个凹陷，牛驼镇凸起、大兴凸起等7 个凸起。主要储集岩类型为中元古界—古生界奥陶系海相碳酸盐岩和古近系碎屑岩。冀中坳陷发育多种油气藏，潜山油气藏最为发育[1]，其次为古近系油气藏，新近系油气藏次之。潜山油气藏与古近系油气藏、新近系油气藏多层叠置，复式聚集，立体分布。截至2019 年底，已在饶阳、廊固、霸县等7 个凹陷中获工业油气流，发现了任丘、岔河集、大王庄等43个油气田（图1）。

2 勘探历程

冀中坳陷油气勘探始于1955 年，经历了一个反复实践、反复认识的探索过程，可划分为区域地质普查勘探、突出潜山油藏勘探、主攻古近系—新近系构造油藏勘探和加强岩性-地层油藏及隐蔽型潜山油气藏勘探4个阶段（图2）。

2.1 区域地质普查勘探阶段（1955—1972年）

1955—1972 年，冀中坳陷以陆相沉积盆地生油理论和油气分布的源控理论为指导，开展了区域油气普查和定凹选带，完成了全区重力、磁力普查和部分钻探工作，基本明确了冀中坳陷的区域地质结构、坳陷特征和主要构造单元，证实了其良好的生油条件，发现了多套含油层系，有4口探井获得工业油流。

1955 年，开展了1∶1 000 000 重力、1∶200 000 磁力、电法及地震勘探试验工作。1956 年，在邢衡隆起新河凸起和冀中坳陷牛驼镇凸起分别钻探了华1 井和固1 井。1961 年，在济阳坳陷发现了东营油田后，把油气勘探重点转向华北平原的京津地区。1964 年底—1966 年9月，在廊固凹陷凤河营构造带钻探的京参1 井和河1 井获低产油气流，在河西务构造带钻探的京1 井，于古近系获得日产油32.80 t，自喷不到一天就停产。同时从保定凹陷、蠡县斜坡到任丘构造带钻探参数井冀参1井、冀参2井、冀参3井和冀参4井，查明了地层展布情况。

1966 年后勘探中断，1968 年底，把勘探重点转向冀中坳陷中部的霸县凹陷和饶阳凹陷的古近系。先后钻探了霸县凹陷的岔河集构造带、鄚州构造带，饶阳凹陷的任丘构造带、南马庄构造带、肃宁构造带，普遍见到油气显示，但未获工业油气流。1972年10月，在济阳坳陷义和庄凸起钻探沾11 井，于奥陶系石灰岩获得千吨高产油流，从而掀起华北地区凸起上石灰岩中找油热潮。在冀中坳陷牛驼镇凸起、沧县隆起大城凸起等钻井13口，仅在大城凸起上的大3井获得少量天然气。

尽管该阶段没有取得战略性突破，但坚持勘探获得的地质认识、成果和持续开展的地震勘探工作，为下一阶段战略性突破打下了坚实的基础。

2.2 突出潜山油藏勘探阶段（1973—1985年）

冀中坳陷经过区域地质普查勘探，总结勘探经验，深化油源供给条件分析后，钻探任4 井，发现任丘油田，提出了“新生古储”潜山油气成藏理论认识，开拓了潜山找油新领域。随后，积极钻探潜山，发现了一批潜山油气田，推动了华北油田的快速增储上产，1979年，年产油量高达1 733×104t。

1973 年7 月，在分析现有地震和钻井资料的基础上，认为凹陷中的隆起型构造带是油气聚集的有利区带，并选定高家堡、任丘、留路构造带和高阳低凸起为冀中坳陷的4 大突破口。1974 年，首钻高家堡构造带，家1井在古近系沙河街组三段自喷日产油63.30 t，成为冀中坳陷第一口高产油流井。

1974 年9 月，在任丘构造带上钻的冀门1 井，钻穿古近系进入蓟县系碳酸盐岩，取心发现0.93 m 硅质白云岩，其裂缝和晶洞含油，钻进中槽面见油花。当时认为目的层主要是新生界，对碳酸盐岩活跃的油气显示未给予足够的重视。

1975 年2 月，在任丘构造带上钻任4 井，其主要目的是追踪任2 井沙河街组油层，至古近系完钻。1975年6月，于3 151.55 m钻穿古近系进入碳酸盐岩，并于3 161.00—3 184.60 m 井段见到4 处硅质白云岩裂缝含油，钻至3 200.64 m 完钻[2]。1975 年7 月，通过大型酸化后，油管放喷日产油1 014.00 t，发现了任丘油田，该油田为高产潜山油田，目的层为蓟县系雾迷山组，岩性为碳酸盐岩，任丘油田的发现，实现了冀中坳陷油气勘探的重大突破。

图1 冀中坳陷构造单元划分及油气分布Fig.1.Division of structural units and hydrocarbon distribution in Jizhong depression

任4 井突破后，采取“占山头、打高点、探含油边界”的布井方法，部署探井和评价井共14 口，对任丘油田雾迷山组潜山油藏进行整体评价。1976 年上半年，钻探任丘构造带的北、中、南3 个潜山高点，基本探明了任丘潜山油藏的类型、形态、油水界面和储量规模，为产能建设提供了可靠资料。1979 年投产17口井，探明石油储量4.70×108t，建成了l 000×104t 原油生产能力，实现了当年勘探、当年建设、当年开发和当年收回投资。

任丘油田的发现，打破了基岩找油的“禁区”，总结出了“新生古储”潜山油气成藏理论[3]。基于这些认识，积极开展潜山勘探，1975—1985 年，相继发现雁翎、薛庄、八里庄、八里庄西、留北、河间、南孟、龙虎庄等潜山油气田。

该阶段是冀中坳陷主要油气田的发现阶段，是储量增长的高峰，是油田产量的高峰，是勘探效益最好的时期，也是华北油田大发展阶段。

图2 冀中坳陷勘探阶段划分Fig.2.Division of exploration stages in Jizhong depression

2.3 主攻古近系—新近系构造油藏勘探阶段（1986—1999年）

随着勘探的不断深入，埋藏浅、易识别和规模大的潜山油气藏相继被找到，深部潜山成为主要的勘探对象，由于深部潜山落实不准或成藏条件差，勘探成效低。与此同时，伴随着新生界油藏的不断发现，逐步总结出断裂潜山复式油气聚集规律，提出以油为主、油气并举，以新生界为主、潜山与新生界并举，以浅层为主、深层和浅层并举的勘探方针。同时，加大地震勘探工作，强化复杂断块油气藏勘探配套技术研究，深化主要富油气凹陷的油气勘探，取得了一系列新成果。

2.3.1 新生界老区新带新发现

早期以凹陷中的中央隆起型构造带为主要勘探对象，加密二维地震采集，深化复杂断块成藏规律研究与构造落实，河西务、岔河集、柳泉、南马庄等油田的勘探成果不断扩大，到1988 年，探明石油储量9 174.00×104t。后期加大三维地震采集力度，运用三维可视化解释、储集层预测、断层封挡分析等地震新技术[4]，以及多靶点斜井钻探技术，在中央隆起型构造带新发现了留楚、武强、榆科等复杂断块油气田[5-6]。同时，深化斜坡成藏规律研究，充分应用储集层预测技术，发现文安斜坡议论堡油藏、束鹿凹陷西斜坡车城油田及沙河街组三段砂砾岩油藏、蠡县斜坡新的含油断块，3 大斜坡共探明石油储量1 964.00×104t。

2.3.2 天然气勘探新发展

在廊固凹陷发现南旺潜山气藏、东储潜山油气藏、兴8井和兴9井沙河街组三段下亚段砾岩油气藏。利用固安—旧州三维连片地震资料处理结果，发现固安沙河街组三段中亚段含油气构造，以及柳泉北、柳泉南、韩村等潜山含气构造。在文安斜坡，利用重力、磁力、电法和三维地震综合勘探技术，于1998 年发现了埋深大于5 000 m 的苏桥潜山凝析气藏。之后，又发现了苏50 井、务古2 井等潜山油藏，使沉寂了十多年的潜山油气勘探又充满了生机活力。

该阶段随着古近系—新近系构造油藏的持续发现和规模开发，油气产量稳步提升，至1989 年，古近系—新近系原油产量首次超过潜山油藏，对快速递减的潜山产量起到接替作用，从而遏制了油田产量持续下滑，为油田稳产奠定了基础。

2.4 加强岩性-地层油藏及隐蔽型潜山油气藏勘探阶段（2000—2019年）

面对构造油藏勘探进入“圈闭面积为小数点、无目标可钻”的被动勘探局面，加强岩性地层油气成藏规律研究，提出了油气分布具有互补性[7]和陆相断陷洼槽聚油地质理论[8-9]。根据新认识，转变思路，提出“构造油藏与岩性-地层油藏并重，以岩性-地层油藏为主”的勘探战略[10]，利用岩性-地层油藏勘探配套技术，发现落实多个岩性-地层油藏规模储量接替区。

受岩性-地层油藏勘探启示，重新认识潜山勘探现状，认为埋藏浅、易识别的块状潜山勘探程度高，基本钻探殆尽；而外形不易识别、结构复杂的潜山内幕油藏和深潜山油藏勘探与认识程度低，剩余资源量约4.00×108t，勘探前景较好。因此，开展系统的地质研究，构建多种潜山油气成藏模式（图3），引领新一轮的隐蔽型复杂潜山勘探，发现了一些潜山内幕油藏和深潜山油藏。

图3 冀中坳陷主要潜山油气成藏模式Fig.3.Reservoir-forming models of main buried-hill oil reservoirs in Jizhong depression

2.4.1 岩性-地层油藏勘探成效显著

2000—2001年，通过老井复查寻找砂体含油线索，采用滚动预测、滚动评价和滚动钻探的勘探方法，在饶阳凹陷留西构造带西翼大王庄东断层下降盘，发现了古近系渐新统东营组河道砂岩性油藏[11]（图4），探明石油储量654.00×104t。2002年，在留西构造带东翼断阶带，构建南北向单斜构造与近东西向展布的三角洲前缘砂体配置的岩性-地层油气成藏模式[12]，部署钻探的路43 井、路44 井、路46 井等获得成功。2004年，探明石油储量1 318.00×104t。2004—2005年，在饶阳凹陷赵皇庄东地区，根据二次采集的三维地震资料，构建西南物源方向河道砂与北东—南西向断层斜交的岩性-地层油气成藏模式，发现了留107 井、留104井等优质储量区块。

图4 饶阳凹陷大王庄东断层下降盘岩性地层油气成藏模式（剖面位置见图1）Fig.4.Reservoir-forming model of lithologic oil reservoirs in downthrow of Dawangzhuang East fault of Raoyang sag(porfile location is shown in Fig.1)

自2005 年开始，在饶阳凹陷，优选蠡县斜坡雁翎潜山北翼为突破口，发现了淀20X 井、淀16 井等沙河街组二段岩性-地层油藏。随后向南拓展勘探，发现了斜坡中—北段沙河街组一段和沙河街组二段多种类型岩性-地层油藏的叠合连片[13]，探明石油储量4 349.00×104t。2010 年之后，按照“拓展外带、强化内带”的勘探思路，钻探发现高63 井、高保1X 井、高9 井、高20 井等构造-岩性油藏，探明石油储量1 350.00×104t。

自2006 年开始，在霸县凹陷，加强文安斜坡中—南段三维地震采集处理，在斜坡外带发现了苏70X井、苏71 井、苏77X 井等河道砂岩油藏；在斜坡内带发现了文安1 井、文安11 井、苏67 井等三角洲前缘砂岩油藏。共落实三级石油储量近亿吨。2012 年，开展文安斜坡中段的河道砂岩油藏勘探，新增探明石油储量1 212.94×104t。

2013—2014 年，在霸县凹陷岔河集构造带，进行岩性-地层油藏精细评价，发现岔河集油田连片含油，新增探明石油储量2 527.80×104t，支撑岔河集油田产量稳中有升。

2011—2019 年，在饶阳凹陷马西—肃宁洼槽区、大王庄构造带，构建断-砂耦合构造-岩性油气成藏模式，宁75X 井、宁78X 井、西582X 井等获工业油流，新增探明石油储量2 755.30×104t。

与此同时，在廊固凹陷固安构造带，运用“含砂率预测-AVO 定量预测-圈闭落实”天然气藏评价技术，发现了曹29X 井、固41X 井、州29X 井等多个含油气断块。在饶阳凹陷杨武寨构造带西翼，发现了强161X井、强162X井等“牙刷状”断块油藏。

2.4.2 潜山油气藏连获发现

2000—2009 年，利用高精度三维地震资料，创新潜山油气成藏模式，发现了饶阳凹陷南马庄构造带西20 井下寒武统府君山组潜山内幕油藏（图5a）、长洋淀长3 井“古储古堵”块状潜山油藏[14]（图5b）、文安斜坡文古3 井府君山组“古储古堵”层状潜山内幕油藏（图5c）、肃宁潜山构造带宁古8X 井雾迷山组油藏以及孙虎潜山构造带虎8 井、虎19X 井等潜山油藏[15-19]，累计探明石油储量1 342.55×104t。

图5 冀中坳陷典型潜山油气成藏模式（剖面位置见图1）Fig.5.Reservoir-forming models of typical buried-hill oil reservoirs in Jizhong depression(porfile location is shown in Fig.1)

随着深潜山油藏和潜山内幕油藏的持续发现，勘探程度不断提高，埋深小于5 000 m 的潜山油气藏基本上都已被钻探，发现难度越来越大，继续寻找埋深大于5 000 m 的超深层潜山油气藏已是勘探的主要方向。2011 年，利用高精度三维地震二次采集与叠前深度偏移处理资料，落实了霸县凹陷牛东断阶潜山构造形态，部署钻探牛东1井[20]（图6）。牛东1井于5 639.00 m进入雾迷山组潜山，完钻井深为6 027.00 m，完井测试日产油497.87 t，日产气56.228×104m3。牛东1井油气藏的发现表明，渤海湾盆地深层油气资源丰富，超深潜山是下一步勘探的新方向，对于推动渤海湾盆地超深潜山油气勘探具有重要的意义。

图6 霸县凹陷牛东1井潜山油气成藏模式（剖面位置见图1）Fig.6.Reservoir-forming model of buried-hill oil and gas reservoir in Well Niudong 1 of Baxian sag(porfile location is shown in Fig.1)

受牛东1井油气藏启发，优选廊固凹陷杨税务深潜山，创建奥陶系准层状潜山油气成藏模式（图7），2015年钻探安探1X井，在5 065.20—5 203.00 m井段压裂试油[21]，日产气40.890×104m3和凝析油57.85 t。随后，安探3井、安探4X井和安探401X井均获高产油气流，且投产后产量稳定，形成现实的优质天然气储量接替区。

图7 廊固凹陷杨税务构造带奥陶系准层状潜山油气成藏模式（剖面位置见图1）Fig.7.Reservoir-forming model of Ordovician quasi-bedded buried hill in Yangshuiwu structural belt of Langgu sag(porfile location is shown in Fig.1)

另外，在束鹿西斜坡构建隐伏断层控制的低幅度潜山油气成藏模式，钻探晋古21井、晋古22X井等5口井，均获工业油流，实现了束鹿凹陷潜山油气勘探的突破[22]。

在该阶段，通过对岩性-地层油藏和深潜山油藏及潜山内幕油藏的重点勘探，实现了油田探明储量的持续增长，保障了油田产量的持续稳定。

3 勘探启示

回顾冀中坳陷的油气勘探历程，从区域地质普查，到潜山油田的重大突破，再到复杂构造、岩性-地层油藏以及多领域油气藏的陆续发现[23]，勘探过程曲折，取得了重要的勘探经验与启示。

3.1 潜山油气成藏模式引领勘探与持续发现

1973—1974 年，主攻冀中坳陷凸起找油失利后，分析认为凹陷中的隆起型构造带油源供给充足，是油气聚集的有利带。1975 年，在任丘构造带，钻探任4井发现了任丘油田，总结出“新生古储”潜山油气成藏理论，在新认识引领下，相继发现了一大批潜山油气田。随着潜山油气勘探程度的不断提高，勘探领域开始转向斜坡带。1998 年，深化文安斜坡苏桥潜山带成藏研究，构建了石炭系—二叠系煤系为主要气源岩、奥陶系碳酸盐岩为储集层、中生界泥岩为封堵层的“古生古储中堵”潜山成藏模式，发现了苏桥潜山带凝析气藏。2000 年以后，突出潜山内幕成藏要素研究，创建府君山组层状潜山内幕成藏模式，落实了饶阳凹陷南马庄构造带西20 井潜山油藏。2006 年，加强潜山内幕地质结构研究，构建断层下降盘青白口系为侧封层、上升盘雾迷山组为储集层的“古储古堵”块状潜山油气成藏模式，发现了长洋淀长3 井潜山油藏。2008 年，构建断层上升盘府君山组为内幕储集层、下降盘寒武系徐庄组、毛庄组和馒头组为侧向封堵层的“古储古堵”层状潜山内幕成藏模式，发现了文安斜坡文古3 井潜山油藏。2015年，突破以往风化壳块状潜山油藏认识，构建奥陶系内幕准层状潜山油气藏模式，发现了廊固凹陷杨税务潜山油气藏。正是在持续的勘探过程中，不断提高对潜山油气成藏的认识，构建潜山油气成藏新模式，从而推动冀中坳陷潜山油气勘探的持续突破和发现。

3.2 成藏理论指导岩性-地层油藏勘探与发现

20 世纪末，面对规模富集构造油藏发现难度日趋增大的勘探形势，加强岩性-地层油气成藏条件与富集规律研究，形成了油气分布“互补性”和陆相断陷“洼槽聚油”地质理论，提升了负向构造和洼槽区的勘探价值，拓展了油气勘探领域。以成藏理论为指导，积极转变勘探思路，将主要勘探对象由构造油藏转向岩性-地层油藏，由正向构造带转向负向构造带，由构造高部位转向构造低部位，由环洼区转向洼槽区，主攻岩性-地层油藏，发现了留西构造带翼部、蠡县斜坡、文安斜坡、肃宁构造带翼部等岩性-地层油藏储量接替区，实现了冀中坳陷探明油气储量的持续增长，确保了油田稳产。

3.3 新勘探技术支撑岩性-地层油藏勘探部署优化

由于岩性-地层油藏的形成条件、分布规律和油藏形态与构造油藏有差异，勘探方法也有所不同。在冀中坳陷岩性-地层油藏的勘探实践中，逐步形成了一套适应于陆相断陷岩性-地层油藏的勘探技术（图8），即通过优选剩余资源量大的区域，然后根据岩性-地层油藏的形成机制和分布规律，优选有利区带；当勘探方向选定后，着重识别、落实、评价岩性-地层圈闭，在众多圈闭中选准突破口；若发现了岩性-地层油藏，则运用滚动式的储集层预测、油藏描述、评价和钻探部署，扩大油藏规模。通过岩性-地层油藏勘探技术的应用推广，有效促进了陆相断陷岩性-地层油藏的勘探，发现了留西构造翼部、蠡县斜坡等多个岩性-地层油藏。

图8 陆相断陷岩性-地层油藏勘探技术Fig.8.Exploration technologies of litho-stratigraphic oil reservoirs in continental fault depression

4 结语

冀中坳陷经历了区域地质普查勘探、突出潜山油藏勘探、主攻古近系—新近系构造油藏勘探、加强岩性-地层油藏及潜山油气藏勘探4 个阶段。在勘探过程中，提出“新生古储”潜山油气成藏理论及勘探技术，开拓了潜山找油领域，引领和支撑了渤海湾盆地及中国其他盆地的潜山油气藏规模发现。发展形成了断裂潜山复式油气聚集勘探技术，助推了冀中坳陷及中国东部复杂构造油藏的连续发现。提出油气分布“互补性”和“洼槽聚油”理论认识及勘探技术，率先开展了岩性-地层油藏勘探，进而推动了中国其他盆地岩性-地层油藏的精细勘探与规模发现。上述勘探理论认识及勘探技术，仍将继续推动冀中坳陷油气的进一步勘探。