20世纪70年代, 在曙古潜山碳酸盐岩地层发现了高产工业油流, 当时受资料少的影响, 将该套碳酸盐岩地层时代界定为中、新元古界^{[1, 2]}。为了对该套碳酸盐岩地层时代进行明确的认识, 由辽河油田勘探开发研究院王仁厚负责的项目组运用古生物化石手段, 对该套地层时代归属进行了系统研究, 并在曙古潜山碳酸盐岩地层中见到了大量的三叶虫、腕足类、牙形石等古生物化石, 因该类化石不可能产生于前寒武纪及新生代地层当中, 故提出了曙古潜山存有古生界地层的新认识, 此举改变了多年来一直将该套碳酸盐岩地层归属为中、新元古界的传统认识^{[3, 4]}。现今认为曙古潜山存有古生界、元古界及太古界3套地层, 3套潜山地层均有油气分布, 对潜山地层的重新认识为潜山油气立体勘探奠定了良好的基础。

2.1.1 岩性组合特征

为进一步落实碳酸盐岩的具体岩性, 笔者通过碳酸盐含量分析仪定量评价岩心碳酸盐含量。分析发现, 曙古低潜山古生界碳酸盐岩地层中碳酸盐含量一般在80%以上, 且组分均以碳酸钙为主, 其含量一般在70%以上, 结合镜下特征分析, 该类碳酸盐岩主要为鲕粒灰岩、泥晶灰岩及含生屑灰岩^[5]（图1）; 曙古中高潜山碳酸盐含量普遍比曙古低潜山低, 含量一般在60%左右, 组分亦以碳酸钙为主, 镜下见大量陆源碎屑, 岩性以泥灰岩为主。同时结合录井岩性认为, 在古生界地层当中发育有石英砂岩及厚层板岩, 而元古界碳酸盐岩地层中碳酸盐含量一般在70%左右, 组分以碳酸镁钙为主, 含量在60%以上（图2）。结合镜下特征分析, 元古界碳酸盐岩地层中普遍含有陆源碎屑。该类碳酸盐岩主要为泥质泥晶云岩、含燧石条带或结核灰云岩, 同时结合录井岩性认为, 在元古界地层当中发育有石英岩及板岩, 元古界地层岩性组合明显与古生界地层不同。本区受钻井深度制约, 钻遇太古界地层的井较少, 仅有s 110、s 123等4口井钻遇, 岩性主要为混合花岗岩、片麻岩及深层侵入岩。

图1

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图1 古生界碳酸盐含量特征

图2

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图2 元古界碳酸盐含量特征

2.1.2 电性特征

曙古低潜山古生界碳酸盐岩地层自然伽马曲线主要表现为低幅度较平直特征, 而中高潜山古生界碳酸盐岩地层表现为中高幅度指状特征。古生界石英岩普遍含黏土成分较重, 自然伽马曲线表现为高幅度指状特征, 板岩地层自然伽马曲线表现为高幅度箱状特征。元古界碳酸盐岩地层受陆源碎屑黏土矿物影响, 自然伽马曲线主要表现为低幅度参差不齐齿状特征, 石英岩地层自然伽马曲线表现为低幅度平直特征, 板岩地层自然伽马曲线表现为中高幅度箱状特征。太古界地层自然伽马曲线主要表现为高幅度指状与箱状混合特征（图3）。

图3

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图3 曙古潜山带综合柱状图

2.1.3 地震相特征

古生界地层在曙古中高潜山连片分布, 其地震相表现为上部近层状反射, 中下部近空白反射特征; 而在低潜山表现为残留分布, 主要分布于s 103井区、s 601井区及s 125井区, 与下伏元古界地层不整合接触明显, 其中在s 103井区及s 601井区内部为空白反射, 而在s 125井区具有明显的层状反射。

元古界地层在曙古潜山为区域性分布, 其地震相主要为层状反射及杂乱反射。太古界地层地震相主要为杂乱型反射特征。

燕山期运动是辽河断陷形成的主导运动, 该期运动使辽河断陷由以早期平缓升降作用为主转为以拉张断陷作用为主^[6]。燕山期发育了一系列北东走向的西倾掉深大断裂并切割基底, 该期古潜山地貌开始形成。曙古潜山西倾反向断层基本定型于沙河街组三段早期。一系列北东向西倾的区域展布断裂切割基地, 控制了曙古潜山平面上构造格局呈北东向条带分布。同时近东西向及近南北向次一级断裂进一步导致北东向主体条带复杂化, 使得曙古潜山现今构造为一系列断鼻、断块乃至穹窿构造。

曙古潜山整体为西高东低、北高南低的构造格局, 构造幅度较大, 自西部凸起至陈家洼陷, 潜山埋深800~6 300 m。自西向东大体可分为3个条带：sg 157井至sg 97井一线以西至西部凸起为曙古高潜山带, s 603井至sg 192井一线以西为曙古中潜山带, 中潜山带以东至陈家洼陷为曙古低潜山带（图4）。从目前实钻井分析来看, 3个构造条带均获得了工业油流, 且在中潜山带的多数井为日产百吨以上的高产油流井。

图4

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图4 曙光潜山带前中生界顶界构造图

曙古潜山发育多套储层, 主要岩性为太古界斜长混合花岗岩、古生界及中上元古界碳酸盐岩等。

混合花岗岩储层主要发育于太古界地层中, 具有花岗变晶结构, 晶粒0.25~5.0 mm, 致密块状构造, 矿物成分主要有斜长石、石英、黑云母和白云母, 岩石脆性大, 在各种地质应力的长期作用下, 特别是构造断裂作用的多期改造, 岩石碎裂化, 并形成多期、多组系构造缝（图5）, 为油气提供了良好储集空间。

图5

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图5 sg157井1 066 m岩心

碳酸盐岩储层发育于元古界及古生界地层, 其中元古界以白云岩系列为主, 主要岩性为泥质泥晶云岩及灰质云岩, 而古生界以灰岩系列为主, 主要岩性为鲕粒灰岩、泥晶灰岩、含生屑灰岩及含砂颗粒灰岩。碳酸盐岩主要由白云石、方解石、黏土、石英和长石等矿物组成, 在各种地质应力特别是构造断裂作用的改造下, 岩石的溶蚀孔、洞、缝十分发育（图6）, 它们以各种复杂的组合方式, 形成良好的储集空间, 是曙古潜山较理想的储集体。据岩心资料统计, 本区碳酸盐岩孔隙度最大为27.71%, 最小为0.1%, 平均3%, 渗透率最大为670 mD, 最小为0.1 mD以下, 平均0.1 mD, 表现了较好的储集性能。

图6

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图6 sg 48井2 121.9 m岩心

曙古潜山紧邻辽河坳陷西部凹陷的陈家洼陷及盘山洼陷, 洼陷内发育沙三段及沙四段两套生烃系统, 具有沉积环境、生油母质和成熟度的多样性。在两套生烃系统中, 沙三段深水湖相泥岩和沙四段浅湖相油页岩、灰质泥岩及白云质泥岩可作为本区主要生油岩, 其埋藏深度多大于3 500 m, 演化阶段处于成熟-过成熟阶段。

从生烃强度分析来看, 沙三段及沙四段生油岩具有有机碳含量高、干酪根类型好等特点（表1）。从曙古潜山高、中、低3个台阶潜山原油与区内洼陷内原油对比发现, 虽然潜山埋藏深度差异性很大, 但潜山原油与邻近的沙四段原油及生油岩在饱和烃组成上具有很好的对比性^[7], 证实了潜山原油与沙四段原油为“ 同根生” 原油, 亦即潜山原油主要来自于陈家洼陷内的沙三段及沙四段生油岩。

表1

表1

表1 陈家洼陷沙三段、沙四段烃源岩评价 层位 有机碳含量/% 氯仿沥青“ A” 含量/% 总烃/（10-6） S2/（mg· g-1） 干酪根类型 烃源岩评价 沙三段 2.68 0.22 889 0.85 Ⅱ B 较好 沙四段 3.8 0.47 1880 1.11 Ⅱ A 好

表1 陈家洼陷沙三段、沙四段烃源岩评价

曙古低潜山西侧存在西倾深大断裂, 最大垂直断距达500 m, 深大断裂导致曙古低潜山在西侧直接与沙三段及沙四段烃源岩接触, 构成了烃源岩与曙古低潜山间的有效通道, 成为低潜山带区域性大面积供油窗口, 同时受多期次构造运动影响, 在曙古低潜山形成了多期次构造裂缝, 这种有效的源储匹配关系, 使得曙古低潜山带的上部及内幕形成了古潜山内幕油气藏。

曙古中高潜山浅层目前勘探程度较高, 通过油源对比分析及潜山油藏原油性质变化来看, 曙古中高潜山油源并非来自于与其直接侧向接触的沙四段地层, 而是主要来源于洼陷内的沙四段地层^[8]。结合构造认识, 曙古中高潜山与曙古低潜山间存在一条大的、区域性展布的西倾逆冲断裂, 最大垂直断距近700 m, 该逆冲断裂的存在, 有效地错开了潜山上覆巨厚古近系房身泡组及中生界地层, 使洼陷内的烃源岩自东侧侧向接触曙古中高潜山, 从而成为曙古中高潜山大的油源断层。油气自东向西, 自洼陷向斜坡上倾方向沿潜山不整合面进行长距离运移, 遇到有利、有效圈闭, 即可形成油气藏。sg 1、sg 98区块油藏均为“ 源上山” 型油藏, 这两块油藏即为典型的油气长距离运移油藏。近西部凸起的sg 158井在潜山钻探成功, 同样说明油气经断裂及不整合面进行了长距离运移^[9]。另据文献^{[4, 5]}曙古潜山元古界蓟县系地层整体缺失, 故元古界长城系与青白口系间必然存有可观的区域性不整合界面, 该不整合界面在曙古中高潜山的地震资料上具有明显响应, 山内不整合面与东侧逆冲断层能否组成复式油气疏导体系未见文献提及。笔者分析认为, 曙古中高潜山内幕不整合面极有可能成为中深层大的油气疏导体系, 在该不整合面之下的有利内幕构造部位极有可能形成油气藏。

曙古低潜山目前上报探明储量1 114× 10⁴ t, 上报面积9.7 km²。低潜山钻井密度小, 埋深3 300~6 300 m, 本项目研究前试油最大下限为s 111井3 800 m, 且该井在3 800 m仍获得工业油流, 证实低潜山仍未探至含油下限。依据“ 勘探无禁区, 找油无止境” 及“ 生油岩埋藏有多深, 成藏就可能有多深” 的勘探理念, 提出在曙古潜山实施立体式内幕勘探。结合地层认识、构造认识及油气成藏认识, 评价出有利断鼻圈闭35 km², 预测石油资源量5 000× 10⁴ t。该断鼻受西倾正断裂控制, 具有构造形态好、邻近烃源岩及储层储集空间多样性等特点。

结合本项目地质综合研究成果, 横向上针对断鼻不同构造部位、纵向上针对不同潜山地层实施潜山立体勘探并取得了良好效果。近期实施的sg 175井达到了预期勘探效果。该井部署于断鼻构造鼻梁高部位, 勘探目的层位为古生界兼探元古界, 实钻地层与预测地层较为吻合, 自3 950 m进入古生界潜山, 刚揭开古生界潜山录井油气显示并不理想, 自3 990 m后岩屑录井显示明显变好, 取心后获得富含油显示, 钻至4 000 m进行中途测试, 经测试获得日产166 t的高产工业油流。该井于4 615 m完钻, 在古生界潜山及元古界潜山见多套油气显示。在潜山钻进过程中多次成功点火, 证实了潜山上部及内幕油气的活跃性。该井的成功实施, 验证了针对潜山内幕实施分层系立体勘探思路的正确性, 同时进一步拓展了曙古低潜山的含油下限, 有望实现规模储量的发现。

曙古中高潜山上报探明储量3 352× 10⁴ t, 上报面积9.59 km²。与曙古低潜山不同, 曙古高潜山钻井密度大, 上部古生界潜山勘探程度极高, 亦即古生界风化壳勘探程度高, 对于中深层而言, 本区属于勘探空白区。本次研究结合潜山内幕地层及构造认识, 针对中深层元古界评价出有利圈闭20 km², 预测石油资源量3 000× 10⁴ t。依据圈闭评价分析认为该圈闭有如下优势：

（1）本区油源充足, 中高潜山以西倾逆冲断裂与陈家洼陷的沙四段烃源岩侧向接触, 具有优先捕获油气的条件。

（2）不整合面之下的碳酸盐岩地层受长时间暴露陆上的影响, 风化淋滤作用必然使得溶蚀孔洞较为发育, 加之后期的构造改造作用, 裂缝亦能广泛发育。

（3）元古界内幕不整合面可作为本区良好的区域盖层, 同时碳酸盐岩内部所夹板岩同样可作为有效盖层, 利于油气保存。

综上认为, 曙古潜山中深层具有有利的油气成藏条件, 勘探有望取得新的、突破性的发现。