港北多层系潜山油气成藏再认识与勘探实践

0 引 言

随着老油区中浅层勘探程度的不断提高,古潜山油气藏受到广大勘探工作者的高度重视。历年来,黄骅坳陷潜山勘探均以奥陶系低位潜山为主,在千米桥、乌马营等潜山勘探中取得突破,展现了潜山勘探的巨大潜力^[1,2,3],但受埋深及含硫化氢等因素制约,拓展勘探、效益增储难度大。港北潜山油气勘探已有近50年历史。自1964年大港油田成立以来,潜山钻探活动就已经开展,早期利用重力与模拟地震解释成果,发现了港西基岩隆起构造,G 1井首次在奥陶系碳酸盐岩潜山获工业油气流,揭开了潜山钻探的序幕。20世纪70年代以后,受华北任丘油田发现的影响,大港油田潜山勘探进入第二个高峰期,港北潜山相继部署实施的G 59、T 4、T 13等井油气显示活跃,且T 4井试油获工业油气流,证实了奥陶系灰岩潜山具备形成工业油气藏的基本条件。但这一阶段由于勘探技术相对落后,地震资料品质差,导致对潜山内幕结构认识不清,影响了潜山油气藏的评价工作。

近年来,面对国际油价震荡下行的严峻形势,勘探重心由寻找低位的奥陶系潜山向中高位的多层系潜山油气藏转变。大港油田公司针对黄骅坳陷港北潜山内幕成像问题,开展叠前深度偏移处理攻关,形成了新的三维深度域地震数据体,为潜山带地质结构,特别是为重新认识多层系潜山内幕圈闭类型及油藏规律创造了有利的条件。

1 研究区概况

港北潜山位于渤海湾盆地黄骅坳陷北大港潜山构造带主体部位,勘探面积约560 km²,是一个古近纪定型的基岩断裂控制的大型断鼻潜山构造。东接歧口生油凹陷,北邻板桥次凹,东部收敛变窄后与千米桥潜山相通(图1)。自古生代以来,港北潜山经历了中-新生代挤压、走滑、伸展等不同机制、多旋回的构造演化过程,其内幕不同时期、多种类型断裂交替发育,构造形态落实困难,油藏认识不清。传统观点认为,港北潜山为一受滨海断层切割的断背斜山,构造圈闭高点位于背斜轴部。此外,潜山主体受多期构造反转控制,石炭系、二叠系及中生界剥蚀殆尽,且储集层不发育,以奥陶系为单一勘探层系,钻探构造高点大部分井段缺石炭系、二叠系及中生界,多年未取得突破。这种围绕基岩疏导断裂,寻找奥陶系单一层系的认识长期禁锢着港北潜山勘探的进程。笔者基于新处理的叠前深度偏移攻关地震资料,通过对港北潜山构造勘探策略重新解释和成藏条件再分析,认为该区潜山高部位紧邻歧口主生油凹陷,具有“双源供烃,控山断裂疏导油气,内幕多层系、多类型储集层发育”的优越成藏条件,勘探背景十分有利。

显示原图| 下载原图ZIP| 生成PPT

图1   港北潜山区域位置

   

2 地震资料基础与构造落实

2.1 叠前深度偏移成像目标处理攻关

地震偏移的目的是使时间域的波动图像恢复成为地层的真实图像^[4,5,6]。大港探区港北潜山内幕地层倾角大、接触关系复杂,造成速度纵横向变化大,常规的速度分析和时间域偏移成像技术,不能产生正确反映反射层位置的成像,造成潜山形态难以准确落实,给地质解释和认识带来了诸多困扰(图2)。

显示原图| 下载原图ZIP| 生成PPT

图2   inline2004测线的常规时间剖面与叠前深度偏移剖面

   

为精确落实港北潜山构造形态,针对港北潜山实际地质情况,开展潜山内幕叠前深度偏移目标处理攻关,取得了较好的效果。对比三维常规时间偏移剖面与三维叠前深度偏移剖面,可以看出叠前深度偏移剖面效果明显。其一,潜山内幕波组成像有明显改善,横向追踪解释更加可靠;其二,控山断裂北大港断层断面清楚,断点清晰,可以清楚识别,利于构造准确落实。此外,边界断层下盘地层产状发生明显变化,解决了时间域产状回倾的假象问题,与已钻井更吻合,为后期构造高点的精细落实和井位部署指导提供了可靠的地震资料基础。

2.2 精细地震解释与构造再认识

依托新深度偏移地震资料,对港北潜山进行重新构造解释,首次落实了港北潜山整体为依附于滨海断层的复杂的断鼻型潜山,改变了以往断背斜山的认识。从叠前深度偏移剖面可见,受多期构造运动影响,港北潜山发育伸展、挤压和走滑三类不同性质的断层。在晚燕山-喜山期大规模拉张应力作用下,形成的伸展断层控制着港北潜山北东向展布的大型断鼻形态,也为潜山内幕油气疏导提供主要的运移通道;受印支期北西-南东向压扭环境影响,沿滨海断层下盘发育北东-南西向逆冲断层,断层晚期活动停止,促进了潜山内幕裂缝型储集层发育;早燕山期压扭作用下产生的走滑断层具有构造分割作用,该类断层晚期活动弱,改善储集层和油气再疏导的同时,控制着潜山东西分段构造格局(图3)。

显示原图| 下载原图ZIP| 生成PPT

图3   港北潜山奥陶系顶界断裂系统

   

潜山东侧表现为断鼻结构,以南掉断层控制的反向断鼻圈闭为主,潜山内幕叠瓦逆冲断层发育,造成地层存在重复现象,有利于改善储集层;西侧为断阶结构,地层埋深较浅,产状陡,次级顺向断层,利于油气疏导,同时分割潜山,形成多个断块圈闭(图4)。

显示原图| 下载原图ZIP| 生成PPT

图4   港北潜山奥陶系顶界立体显示图与典型地震解释剖面

   

3 港北多层系潜山油气有利成藏条件

3.1 “双源、双向”供烃充足

丰富的油气资源是油气藏形成的重要前提条件。港北潜山东西两侧被歧口、板桥两大生烃凹陷环绕,已证实古近系巨厚生油岩为其提供了丰富的油源^[7]。油气通过港西、大张坨两条基岩断裂向潜山带垂向、侧向供给,供烃窗口的大小控制着油气成藏的规模。此外,黄骅坳陷石炭系太原组与二叠系山西组,煤系源岩发育(煤层与泥岩互层,煤层厚度1218 m,碳质泥岩厚1525 m,暗色泥岩厚3760 m)且分布稳定,有机质丰度高(煤层有机碳含量在45%~70%之间,碳质泥岩有机碳含量在5%~20%之间,暗色泥岩有机碳含量在1%~2%之间),属于好源岩^[8]。

通过新钻井对比,发现港北潜山Z 1502井与王官屯潜山WG 1井地球化学指标相似,二者天然气均来自石炭-二叠系“古生”源岩。对港北潜山蕴含的资源量做初步计算,石炭系烃源岩二次生烃,最大生气强度可以达到190×10⁸ m³/km²,二次生气总量达25.82×10¹² m³。该发现为港北潜山古生界天然气勘探打开了新局面,也预示着大港探区古生界含油气系统良好的勘探前景。

3.2 “多层系、多类型”储集层发育

受多旋回、多幕式构造演化的控制,港北潜山内幕地层存在差异剥蚀。以往勘探以奥陶系单一目的层为主,多年来未获得重大突破。近期研究表明,受滨海断层早逆晚正负反转构造运动控制,港北潜山主体残留了较厚的中生界、二叠系和奥陶系,具备多层系、多类型储集层发育的基础(图5)。其中,中生界侏罗-白垩纪火成岩发育,有利相带与裂缝改造可形成优势储集空间。

显示原图| 下载原图ZIP| 生成PPT

图5   港北潜山中-古生界残留地层厚度分布

   

结合井震与波形聚类属性,识别出沿断棱带发育火成岩厚值区及裂缝发育带。另外,二叠系的下石盒子组长石石英砂岩、次生溶蚀孔隙发育,孔隙度值分布在10%15%,储集性能较好。常规振幅及神经网络属性显示,港北潜山储集层分布受地层剥蚀和三角洲水道沉积控制,沿断棱带分布稳定,存在多个厚值区(图6)。

显示原图| 下载原图ZIP| 生成PPT

图6   港北潜山中-古生界属性预测

   

奥陶系受加里东一期华北地台整体抬升影响,港北潜山仅发育奥陶系中下统,储集层主要分布在潜山顶面250 m左右峰峰组、上马家沟组上段的风化壳附近,以岩溶、缝洞和裂缝型储集层为主。港北潜山中-古生界多层系、多类型储集层,与泥岩、煤层等盖层相匹配,形成潜山内幕多层系、多类型储盖组合。

3.3 “多层系、多类型”立体成藏

在多期构造和沉积作用的共同控制下,港北潜山奥陶系灰岩、二叠系碎屑岩和中生界火成岩等多样性储集层,与基岩断裂共同控制形成多层系、多类型的构造-岩性复合圈闭,加上石炭系、古近系两套源岩与长期活动的滨海断裂系沟通,油气通过滨海断层及次级调节断层直接或者侧向运移至奥陶系、二叠系、中生界等孔隙、裂缝型内幕圈闭中,油气受石炭系煤系隔层、中生界泥岩及侧向断层的泥岩涂抹遮挡而聚集,构成立体供油体系,形成“双源供烃,断裂疏导,纵向多层系、多类型储集层含油”的立体成藏模式(图7)。

显示原图| 下载原图ZIP| 生成PPT

图7   港北潜山油气藏模式

   

4 油气勘探成果与勘探远景

4.1 港北多层系潜山勘探成果

近年来,针对港北潜山构造落实难度大,准确度低的问题,开展了处理解释一体化的叠前深度偏移目标处理攻关。在叠前深度偏移目标处理的基础上,分层系精细落实港北潜山内幕层(奥陶系、二叠系、下石盒子组、中生界火成岩顶)构造形态,落实有利圈闭及储量规模。奥陶系新发现构造圈闭9个,有利圈闭面积8.1 km²,二叠系下石盒子组新落实构造圈闭9个,有利圈闭面积7 km²中生界新落实有利圈闭8个,有利圈闭面积9.9 km²,三层系预测增加储量超千万吨。

按照“多层系潜山”立体式勘探的指导思路,结合靠近“新”油源,寻找“新生古储”型油气藏,拓展石炭系煤系地层的“老”油源,寻找“古生古储”型油气藏勘探策略,立体勘探,共部署井位13口,其中7口完钻井均在潜山内幕见到良好显示,多层系试油获工业油流。另外,T 17x1井老井试油,射开奥陶系峰峰组,未经措施改造,8 mm油嘴放喷,产油28.8 m³/d,产气100 464 m³/d,合计油当量超百吨,成为港北潜山第一口百吨井。港北潜山勘探突破,预计新增三级储量970×10⁴ t,形成千万吨级规模增储区,从而打开了多层系潜山勘探新局面。

4.2 多层系潜山油气勘探远景

不同于东侧渤中坳陷、西侧冀中坳陷,黄骅坳陷前第三纪长期处于沧津复向斜区,导致潜山内幕古生界抬升剥蚀程度较低、中生界广泛分布,多类型储集层发育,多层系潜山遍布全区。多层系潜山临近歧口和沧东两大富油凹陷,古近系和石炭系两大生油层,“新生、古生”两类源岩发育,油源条件好,剩余资源量大。断面、不整合面成为油气运移的良好通道, 将还有相当可观的油气储量在各类圈闭内发现。

目前,歧北潜山、埕海潜山、扣村-羊三木潜山、王官屯潜山、徐黑潜山,已相继发现潜山圈闭52 个,奥陶系圈闭面积约350 km²,二叠系圈闭120 km², 中生界火成岩圈闭多于60 km²,相继部署多口井均发现良好油气显示。多层系潜山圈闭十分发育,油气资源背景大,有较大的含油气场面,有望成为黄骅坳陷的重要接替领域,有良好的勘探前景。

5 结论与认识

(1)良好的地震资料品质是勘探获得突破的前提和保障,三维叠前深度偏移是较理想的改善复杂潜山内幕成像和断层的地震资料成像效果的技术。该项技术的应用,对于创新地质认识、减少勘探风险和提高钻探成功率起到推动作用。

(2)港北多层系潜山表现为大型断鼻构造,圈闭规模大,石炭系、古近系两套源岩与长期活动的滨海、大张坨断裂系沟通,构成立体供油体系,其成藏表现为“双源供烃,断裂疏导,纵向多层系、多类型储集层立体含油”的多层楼式成藏模式。

(3)黄骅坳陷前期勘探重点放在奥陶系,目的层单一,而众多潜山,受多期构造反转影响,多层系、多类型储集层发育,新生、古生两类油气源供给充沛,二者通过断裂及不整合有效沟通,利于形成多层楼式潜山内幕油气藏。由于多层系潜山的潜力规模较大,且认识程度低,应是黄骅坳陷实现预探突破的重点领域。

参考文献

文献选项

• 原文顺序
• 文献年度倒序
• 文中引用次数倒序
• 被引期刊影响因子