引用本文
张君子, 樊晟阳, 黎铖, 李娟, 刘朔. 廊固凹陷旧州斜坡带构造-岩性油气藏勘探潜力评价[J]. 录井工程, 2024,35(4): 124-130.
ZHANG Junzi, FAN Shengyang, LI Cheng, LI Juan, LIU Shuo. Evaluation of the exploration potential of structural-lithologic reservoirs in Jiuzhou slope belt of Langgu Sag[J]. Mud Logging Engineering, 2024,35(4): 124-130.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2024.04.018  
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廊固凹陷旧州斜坡带构造-岩性油气藏勘探潜力评价
张君子①, 樊晟阳②, 黎铖①, 李娟①, 刘朔①
①中国石油渤海钻探第二录井公司
②中海石油（中国）天津分公司辽东作业公司

作者简介：张君子 工程师,1987年生,2012年毕业于长江大学矿产普查与勘探专业,现在中国石油渤海钻探第二录井公司从事地质综合研究工作。通信地址：062552 河北省任丘市中国石油渤海钻探第二录井公司。电话：18713711337。E-mail：zhangjunzi@cnpc.com.cn

收稿日期: 2024-10-17
摘要

旧州斜坡带作为廊固凹陷关键的二级含油构造带之一,近年来在勘探方面未有新的进展,勘探程度相对较低,但剩余资源颇为丰富。针对旧州斜坡带浅层构造特征认识不清、岩性圈闭高点难以精准把控,以及油气富集规律认识不足等问题,深入开展综合地质研究,通过多维断层分析重塑区域目标构造格架;同时,从生储盖组合、圈闭类型、储层砂体与构造耦合发育等层面展开评价,构建了全新的成藏模式。研究结果表明：旧州斜坡带浅层沙三上亚段上部主要为构造油气藏,侧向封堵对其油气成藏至关重要;中浅层沙三上亚段中下部至沙三中亚段主要为构造-岩性油气藏或岩性油气藏,储层的发育程度及展布特征是其油气成藏的关键因素。在此基础上进行综合评价,优选出ZH 22井区构造-岩性圈闭、X 5井区南部构造-岩性圈闭两个有利目标,预测圈闭资源量累计达 1 062.1×104 t,均可兼探多层目标且埋藏较浅,为该区域新一轮油气突破及储量规模发现奠定了坚实基础。

关键词: 勘探潜力; 廊固凹陷; 旧州斜坡带; 构造-岩性圈闭; 成藏模式
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Evaluation of the exploration potential of structural-lithologic reservoirs in Jiuzhou slope belt of Langgu Sag
ZHANG Junzi①, FAN Shengyang②, LI Cheng①, LI Juan①, LIU Shuo①
①No.2 Mud Logging Company, BHDC, CNPC, Renqiu, Hebei 062552, China
②Liaodong Operating Company of CNOOC China Limited Tianjin Company, Tianjin 300452, China
Abstract

As one of the key secondary oil-bearing structural belts in the Langgu Sag, Jiuzhou slope belt has not made any new progress in exploration in recent years, with a relatively low level of exploration but abundant remaining resources. Aiming at the problems of unclear understanding of shallow structural features, difficult to accurately control the high points of lithologic trap and insufficient understanding of oil and gas enrichment rules for shallow Jiuzhou slope belt, this paper carried out a comprehensive geological study, and reshaped the regional target tectonic framework through multi-dimensional fault analysis. At the same time, a new accumulation pattern was constructed by evaluating sources-reservoir-cap assemblages, the type of trap, and the coupling development of reservoir sand body and structure and other aspects. The results show that the upper part of the upper sub-member of Sha-3 member in shallow Jiuzhou slope belt is mainly a structural reservoir, and lateral blocking is crucial to its hydrocarbon accumulation. The middle and lower parts of the upper sub-member of Sha-3 member to middle sub-member of Sha-3 member in middle-shallow Jiuzhou slope belt are mainly structural-lithologic reservoirs or lithologic reservoirs, and the development degree and the distribution characteristics of the reservoirs are the key factors for its hydrocarbon accumulation. Based on the comprehensive evaluation, two favorable targets, structural-lithologic trap in wellblock ZH 22 and structural-lithologic trap in southern part of wellblock X 5, were optimized, the resources quantity of the traps was predicted to reach 1 062.1×104 t, both of which could be used to explore multi-layer targets with shallow burial, laying a solid foundation for the new breakthroughs in oil and gas and scale discovery of the reserves in this area.

Keyword: exploration potential; Langgu Sag; Jiuzhou slope belt; structural-lithologic trap; accumulation pattern
0 引言

旧州斜坡带地处冀中坳陷廊固凹陷西部的中北部, 系廊固凹陷重要的二级含油构造带之一[1]。该斜坡带多数探井于1980年钻探, 2014年钻探ZH 29X、ZH 30X等井后, 十余年未再有新的勘探进展, 勘探程度存在不均衡状况[2], 除局部强构造区块外, 斜坡主体区勘探程度较低。当前在冀中坳陷霸县凹陷文安斜坡和饶阳凹陷蠡县斜坡的勘探中均获新突破, 发现了一批整装规模储量, 表明冀中坳陷油气藏具备巨大勘探潜力[3]。综合分析认为, 旧州斜坡带作为岩性圈闭发育的有利斜坡带, 勘探潜力较大, 是下步勘探的重点区域。

通过分析该区勘探现状, 总结出制约该区勘探进展的因素为：一是浅层局部构造破碎且断裂繁杂, 区块构造特征认识不明; 二是自沙三段沉积晚期至沙二段沉积早期, 在反转构造带西部, 早期沉积的下倾尖灭砂体反转为上倾尖灭砂体, 有利于岩性圈闭的发育与形成[4], 但岩性圈闭高点难以精确把控; 三是呈指状立体空间叠置的砂体致使油层互不连通, 油气富集规律认识不清; 四是该区过往仅有大的地层格架, 整体地质综合研究不足, 尚未针对有利目标展开分析评价研究。针对上述问题, 本文重点在旧州斜坡带探寻构造-岩性圈闭、岩性圈闭目标, 搭建精细目标构造格架, 提升目标层的解释精度; 通过精细砂层对比开展沉积微相研究, 借助多技术联合进行储层有利储集相带预测[5]; 深入开展综合地质研究, 构建研究区成藏模式, 总结油气聚集规律, 发现并落实新的有利目标[6]。

1 区域构造特征
1.1 构造位置

研究区西部紧邻大兴凸起, 处于大兴断层下降盘, 东部以旧州断层为界和王居-琥珀营构造带相邻, 北部与万庄构造带毗邻, 周边环绕分布着局部构造的油气复式聚集带, 勘探面积约100 km² 。在这种相对简单的构造背景下, 其外环发育构造圈闭, 主体部分发育岩性圈闭、构造-岩性圈闭类型, 而且研究区处于自身的生油洼槽之中, 搭配适中的大套沙三段砂泥组合, 其自生自储的成藏条件极为优越, 属于油气运聚的优势指向区域。

1.2 构造演化特征

廊固凹陷古近系演化经历了3个阶段[7]。第一阶段为初始断陷期（孔店组-沙四段）, 基底东翘西断造成沉降而接受沉积, 形成了西断东超的早期构造格局; 第二阶段为强烈断陷期（沙三段早期-中期）, 凹陷强烈沉降, 接受巨厚沉积, 期间一直保持着东升西降的格局; 第三阶段为回返上升期（沙三段晚期-东营组）, 沙三段晚期的廊固运动, 造成冀中坳陷北部早期统一凹陷的分离以及凹陷二级构造带的基本形成[8], 该时期的桐南洼槽强烈沉降, 使廊固凹陷形成南升北降的晚期构造格局。

2 构造格架重塑

廊固凹陷历经三期构造反转后, 中部地层挤压上拱形成大型挤压背斜构造, 东营组沉积后的反转活动致使地层凹陷区域抬升并遭受剥蚀。廊固凹陷断层活动期次众多, 通常断层规模越大则发育越早, 研究区大部分二级以下断层于沙三段沉积晚期至沙二段沉积早期形成[9, 10]。

在前人研究基础上, 从已钻井的油层和油气显示着手, 采用井震结合的方式, 对古近系沙三段重点目标层进行构造精细解释, 重塑构造格架, 以期发现并落实有利的构造目标。以往构造研究结果认为多数断层为北东向, 存在针对北西向、南北向三级、四级断层识别与认识不足的问题, 且三级断层与其次生和补偿断层的关系未理清, 缺乏延续性, 阻碍了新构造圈闭的识别与发现。基于以往构造研究结果, 运用廊固凹陷大联片资料通过多维断层分析搭建新的目标格架。在理清一级、二级、三级断裂系统的基础上, 重点梳理使构造复杂化的四级断裂系统及其与三级断裂系统的空间展布和接触关系, 从而发现并落实更多的断鼻、断块圈闭。

通过十余层精细立体空间构造解释, 较为完整地搭建了廊固凹陷旧州斜坡带构造背景体系, 研究得出4层精细构造（沙三上亚段Ⅲ 砂组、沙三中亚段Ⅰ 砂组、沙三中亚段Ⅲ 砂组、沙三中亚段Ⅴ 砂组）。研究表明, 该区主要发育一级至四级断层（图1）：一级、二级为继承性断层, 如大兴断层、旧州断层, 控制着凹陷洼槽及构造带的形成; 三级断层活动相对较弱, 主要包括X 17断层、X 171 断层、X 9-20X断层等; 其余为四级断层, 致使局部构造破碎复杂化。断层分为北东向、北北东向和北西向, 主控断层整体向西南收敛, 向北东发散, 形成网状断裂体系, 构造面貌整体呈南西抬、北东倾的大型单斜, 构造由深至浅从简单趋向复杂。

图1 廊固凹陷旧州斜坡带沙三上亚段Ⅲ 砂组顶面构造图

浅层为断鼻断块式弱强构造样式, 中层为单斜弱构造样式, 各层具有良好的继承性, 为该区在构造背景下寻找岩性圈闭提供了优越的地质条件。总体而言, 重塑的构造格架断裂组合良好, 整体形态完整, 发现并落实了诸多新圈闭。

3 成藏条件综合评价
3.1 油源条件优越

通过对旧州斜坡带进行分析可知, 该区北东部存在桐南洼槽, 西南部有固安北洼槽, 东部借由旧州断层与韩村、曹家务油源相通, 油源条件颇为优越。

研究区主要发育沙三段生油岩, 其最大厚度超过1 500 m。沙三段可细分为沙三上、沙三中、沙三下3个亚段, 是一套自下而上生油性能由优转劣的生油岩, 有机质类型以Ⅱ 2-Ⅲ 的陆源高等植物为主, 总有机碳含量可达2.34%, 氯仿沥青“ A” 含量为0.209 2%, 总烃达1 079 mg/L, S1+S2为6.71 mg/g, 属于优质的烃源岩。其所生成的烃类以气态烃和凝析油为主, 造就了旧州斜坡带气多油轻的油气赋存格局, 故认为该区拥有特别优越的油源条件, 为油气藏的形成提供了充裕的油气资源[11]。

3.2 储盖组合适中

通过对已钻井大量油气显示的分析, 本次研究的中浅层沙三上亚段中下部、沙三中亚段, 深层沙三下亚段的储盖组合良好, 油气显示活跃, 且已发现油藏。区内沙三段为主力生油层, 从廊固凹陷旧州斜坡带沙三段综合柱状图（图2）可见, 研究区主要形成了3套储盖组合。

图2 廊固凹陷旧州斜坡带沙三段综合柱状图

第一套为沙三上亚段的下生上储式储盖组合。储层是分布较广的扇三角洲前缘分流河道及河口坝沉积, 盖层是上覆分布广泛的泛滥平原薄互层砂泥岩沉积, 埋藏较浅。在这套组合中已发现ZH 22、T 47X等油气藏。

第二套是沙三中亚段的下生上储或自生自储式储盖组合。该段中部发育扇三角洲前缘中厚泥砂互层的河道沉积, 沿斜坡上倾方向尖灭, 受上部大套泥岩段封堵, 形成了下生上储式储盖组合; 下部发育的扇三角洲前缘滩坝砂与大套间湾泥互层, 构成良好的自身储盖组合。在这套组合中已发现ZH 29X、ZH 30X 等油气藏。

第三套是沙三下亚段的自生自储式储盖组合。沙三下亚段上部储层相对发育, 层内分布大套暗色泥岩与其互层, 形成良好储盖组合; 下部为近岸水下扇, 扇中的砾岩与泥岩不等厚互层, 也是良好的储盖组合。在这套组合中已发现X 9等油气藏。

3.3 圈闭类型众多

旧州斜坡带位临桐南洼槽带的西南区域, 桐南洼槽带具备形成构造圈闭、构造-岩性圈闭及岩性圈闭的条件。由于廊固凹陷南端牛驼镇凸起持续抬升及桐南洼槽持续下沉, 致使旧州斜坡带呈现北低南高的大型斜坡构造带形态[12]。在此背景下发育了北东向、近东西向次生及补偿的多级断层, 导致沙三段形成了众多圈闭类型, 其中浅层沙三上亚段上部以构造圈闭为主, 中浅层沙三上亚段中下部-沙三中亚段以岩性圈闭、构造-岩性圈闭为主, 深层沙三下亚段则以岩性圈闭为主。

浅层沙三上亚段上部已发现落实的构造圈闭群主要为断鼻、断块构造圈闭, 主控断层为X 17断层、X 171断层、X 18断层, 断距50~80 m, 主要目的层为沙三上亚段Ⅰ -Ⅲ 砂组, 分析表明相应目的层砂泥岩段地层的封堵条件有效。

中浅层沙三上亚段中下部-沙三中亚段已发现落实的圈闭群在斜坡背景下, 物源来自西北部的大型水下扇三角洲砂体, 其发育的河道砂、席状砂及间湾泥等在空间立体交错, 后期在构造反转作用下, 砂体被北东向、北西向断层切割断砂耦合, 形成上倾尖灭的岩性圈闭、构造-岩性圈闭。

深层沙三下亚段已发现落实砾岩岩性圈闭。物源来自大兴凸起, 沿大兴断层断面形成水下扇体, 扇体位于大套沙三段暗色泥岩之中, 其上倾尖灭砾岩与泥岩配置形成砾岩体圈闭。目前主要发现了以X 9井区为代表的砾岩岩性圈闭油气藏。

3.4 砂体与构造耦合良好

在对沉积相进行分析的基础上, 经由精细的井间砂层对比及储层预测, 精细刻画重点目的层沙三上亚段Ⅲ 砂组-沙三中亚段Ⅲ 砂组水下扇三角洲前缘砂的展布特征, 明确有利砂体的发育区域及主要输砂路径通道。多向油气沿着通源断层向主要输砂路径通道运移, 在扇三角洲前缘砂体发育的部位, 沿其轴向横向大范围运移。斜坡背景使得砂岩上倾尖灭后, 在岩性油气藏和构造-岩性油气藏有富集油气的可能性。

廊固凹陷旧州斜坡带属于扇三角洲沉积, 物源来自西北部, 自西北朝东南方向砂体粒径由粗逐渐变细, 由含砾砂岩转变为粉砂岩, 砂体规模逐渐变小。主力目的层沙三上亚段和沙三中亚段是扇三角洲前缘沉积砂体, 储层岩性主要是细砂岩、粉砂岩, 砂体厚度最小为1 m, 最大为21 m, 通常在2~5 m之间; 沙三上亚段中下部地层砂地比为20%~30%, 沙三中亚段中上部地层砂地比为20%~45%。评价为中孔、低渗型储层。

研究区沉积呈继承性发育, 多期叠置的水下扇体面积较大, 在砂泥岩相变化区域, 薄层扇三角洲前缘砂大范围分布, 有利于岩性圈闭在岩相过渡带叠置发育, 并且在斜坡带中浅层, 由于应力作用相对较弱, 断层相对较少且断距小, 具备断层-轴向砂体组合输导体系供油的特点。这种扇三角洲前缘砂的多向输砂通道配置与后期多级断裂相结合, 导致砂体与构造相匹配的岩性油气藏发育, 已发现的ZH 22井岩性油气藏便是在这种背景下形成的[13]（图3、图4）。

图3 廊固凹陷旧州斜坡带沙三中亚段Ⅲ 砂组顶面构造沉积叠合图

图4 廊固凹陷旧州斜坡带油藏模式

3.5 成藏模式多样

在综合地质研究过程中, 对相邻地区的成藏模式展开调研。在研究旧州斜坡带砂体展布特征、主控因素以及油气聚集规律的基础上, 对旧州斜坡带中浅层的油气成藏模式予以总结, 这对下一步在该区寻找和预测新的油气藏具有关键意义。

本区浅层沙三上亚段上部断裂系统较为发育, 主控断层断距相对较大, 这是控制油气分布的核心因素, 具有构造油气藏发育的特点。油气主要聚集在断层核部和两翼构造高点, 油源来自沙三中亚段下部或侧部的主力生油岩, 以沙三上亚段上部砂岩作为储层, 形成了下生上储式成藏模式, 油层在高部位沿主控断层呈“ 牙刷” 状分布, 侧向封堵至关重要。中浅层沙三上亚段中下部-沙三中亚段在斜坡构造格架的背景下, 通源断裂与轴向砂体耦合, 发育大量向上倾、两侧尖灭的砂层, 其内部生油岩和储层近源供烃, 形成自生自储式、下生上储式成藏模式, 属于岩性或构造-岩性双重控制的油气藏类型（图4）。

4 有利目标优选

以往旧州斜坡带在旧州断层上升盘交界的强构造区块勘探程度相对较高, 而斜坡弱构造区块勘探程度较低。现通过对斜坡弱构造区块沙三上亚段和沙三中亚段地层构造的重新认识, 并基于廊固凹陷大联片资料, 从50余口井的地震合成记录标定着手, 分析区内各井所在层位的油气显示情况, 重新梳理并构建旧州斜坡带的目标格架。在解释的地层格架基础上, 提高重点井区重点目标层的解释精度。针对可能的岩性圈闭, 缩小解释单元、加大密度, 强化储层横向预测。从生储盖组合特征、圈闭条件、储层砂体与构造耦合发育特征等多方面进行评价, 深入开展综合地质研究。综合分析认为该区中浅层油气资源丰富, 具备形成多套含油气层系复式油气藏的条件。新发现的油气藏主要为在一些三级断层与四级断层搭接形成的断鼻构造上的上倾尖灭岩性圈闭。综合研究分析后, 在旧州斜坡带发现X 9-ZH 22 圈闭群, 预测圈闭资源量为2 562.8× 104t, 并综合评价优选出两个有利目标。

目标一为旧州斜坡带发育的ZH 22构造-岩性圈闭, 系由北东向、北北东向断层相切主控的断块。低部位已钻的ZH 22井在沙三上亚段已试油并获日产9.85 t的工业油流, 且已上交储量但未升级。更低部位的ZH 12井、相邻断块的X 9-20X井在沙三上亚段-沙三中亚段的岩屑录井、井壁取心中见到良好油气显示, 表明低部位及邻井油气显示活跃。控制圈闭的断层断点可靠, 构造落实。该圈闭可钻探5套目的层, 圈闭面积12.29 km² , 含油面积4.5 km² , 预测圈闭资源量为511.7× 10⁴ t。

目标二为X 5井区南部构造-岩性圈闭, 系由两条北西向、一条北北东向断层相切主控的断块圈闭, 成藏条件与ZH 22构造-岩性圈闭相似, 其沙三上亚段为构造圈闭, 沙三中亚段为构造-岩性双重控制的圈闭, 主控断层断距50~80 m。表明主线、联线上主控断层断点清晰, 在地层南抬北倾背景下, 圈闭呈断阶、垒块状, 圈闭落实可靠。该圈闭可钻探5套目的层, 圈闭面积6.86 km² , 含油面积4.0 km² , 预测圈闭资源量为550.4× 10⁴ t。

上述圈闭具备进一步勘探价值, 一旦钻探成功, 将扩大该区沙三上亚段和沙三中亚段的储量规模。

5 结论

通过对廊固凹陷旧州斜坡带勘探现状的重新分析, 查找出制约勘探进展的主要因素。从该区的勘探难点着手, 在对该区构造予以重新认识后, 从生储盖组合特征、圈闭条件、储层砂体及构造耦合发育特征等多方面进行评价, 归纳如下：

（1）该区中浅层油气资源丰富、储盖组合条件良好, 并且具有良好的保存条件, 具备形成多套含油气层系复式油气藏的条件。

（2）综合分析表明, 该区浅层沙三上亚段主要为构造油气藏, 侧向封堵较为关键; 中浅层沙三上亚段中下部-沙三中亚段发育构造-岩性油气藏或岩性油气藏, 储层的发育程度及展布特征至关重要。

在此基础上, 新发现并落实了多个有利目标, 预测圈闭资源量达2 562.8× 10⁴ t。综合评价优选出两个有利勘探目标, 圈闭面积总计19.15 km² , 含油面积总计8.5 km² , 预测圈闭资源量总计1 062.1× 10⁴ t, 均可兼探多层目标且埋藏较浅, 一旦钻探成功, 可盘活该区的勘探开发, 为新一轮油气突破及储量规模发现奠定坚实基础。

编辑 唐艳军

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