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1潜山油气藏的勘探与开发——渤海湾盆地潜山油气藏调研第一章综述第一节潜山的概念潜山（Buriedhills）一词，较早见于赛德尼.鲍尔斯（Sidney.Powers）的论文《潜山及其在石油地质学中的重要性》中（美国经济地质学，一九二二年第十七卷），后来，其它地质学家也使用了这一术语，如A.I.莱复生（Levorsen）在其《石油地质学》一书中就提到潜山，系指在盆地接受沉积前就已形成的基岩古地貌山，后来被新地层所覆盖埋藏而形成的潜伏山。我国1982年出版的《潜山油气藏》（华北石油勘探开发设计研究院，1982）一书中提出，凡是现今被不整合埋藏在年轻盖层下，属于基底的基岩突起，都称为潜山。它包括了后期由于基岩块体翘倾，所形成的基岩突起，都称为潜山。还有一部分学者把潜山油气藏称之为基岩油气藏，如兰德斯（Landes，1960）认为基岩油气藏和一般油气藏的主要区别在于烃源层位于储层之上。后来一些学者进一步定义为：基岩油气藏位于一个大的区域性不整合面下的比较老的基岩中，烃源层多数位于不整合面之上，但有少数烃源层位于不整合面之下、储层之上，这种油气藏统称基岩油气藏。第二节潜山的分类潜山分类有多种多样，主要有按成因、形态、岩性等来进行分类。一、按成因分为地貌山、构造山和构造—地貌山1、地貌山：主要是受侵蚀作用形成的潜山，就是在上覆盖层沉积前，在不整合面上基底就存在地形上突起，并遭受风化、剥蚀、淋滤，后期被年轻的盖层埋藏形成的潜山。这类潜山的储集体的孔、洞、缝一般都很发育。2、构造山：主要是在构造应力的作用下形成的潜山，就是上覆盖层沉积前，在不整合面上不存在或仅有微弱的地貌显示，主要是在盖层沉积期或沉积以后，由于构造变动产生的褶皱、断裂活动而形成的构造山或后成潜山。其特征是潜山侵蚀面与上覆层产状平行，断棱或褶皱的核部是潜山的最高部位。构造山还可以进一步分为断块山和褶皱山，断块山在冀中坳陷较发育，褶皱山尚未发现。这类潜山的储集体的孔、洞、缝不如地貌山发育。3、构造—地貌山：由构造和侵蚀两种因素共同作用形成的潜山。在古侵蚀面上就存在地貌山，潜山幅度的大小是随后期的构造活动变化而增减。实际上，地貌山和构造—地貌山在地质营力的作用上是很难割断，地貌山从表面上看似乎是以侵蚀作用为主，但实际上构造活动也在起作用；从潜山的评价来看，地貌山和构造地貌山均遭受过多期构造活动和岩溶作用，孔、洞、缝均较发育。因此，把地貌山和构造—地貌山都称之为地貌山。二、按形态分为潜山、潜台、潜丘1、潜山：现今被年轻的盖层埋藏在不整合面下的基岩高突起，规模相对较大。潜山按不同部位又可以分为：山顶（头），即位于潜山的顶部；山坡，即位于潜山的山坡；山腹（内幕），即位于潜山内部，由于潜山内部结构存在隔层，组成山腹（内幕）圈闭。2、潜台：现今被年轻盖层埋藏在不整合面下的基岩台地，规模相对较大，如鄂尔多斯盆地中部气田奥陶系古潜台。23、潜丘（或残丘）：现今被年轻盖层埋藏在不整合面下的基岩小突起，规模较小，一般发育在凸起上。三、按岩类分为碳酸盐岩潜山、碎屑岩潜山、火成岩潜山、火山碎屑岩潜山和变质岩潜山等。一般来讲碳酸盐岩潜山最有利于油气的储集，由于碳酸盐岩易于溶蚀，形成孔、洞、缝发育的储层连通体，为油气高产创造优越的地质条件。第三节潜山的分布古潜山的形成是在特定的构造背景下，与断块的翘倾活动密切相关。因此，古潜山的分布与断层的分布关系十分密切。归纳起来，有以下五种类型潜山带或潜山（图1）和其分布特点。一、断棱潜山带。这是主要潜山类型。这种类型潜山带是由于断块的翘倾活动，在上断棱部位由于抬升遭受剥蚀，形成一连串潜山；在下断棱部位则下降形成深洼槽。这类潜山带多为地貌山，分布广、规模大。冀中坳陷这类潜山带主要沿北北东向、北东向和北西西向断层分布。沿北北东向断层分布的潜山带，如任丘潜山构造带、雁翎潜山构造带等；沿北东向断层分布的潜山带，如高阳—博野潜山构造带等；沿北西西向断层分布的潜山带，如旧城北潜山构造带等。二、断阶潜山带。这类潜山带分布在断层下降盘的一侧，由于拉张和重力滑动两种应力的作用，在主断层的下降盘产生平行主断层的次级断层形成断阶和翘倾断块。有时还可以形成多级断阶。在翘倾断块的断棱部位形成潜山，既有地貌山，也有断块山，如八里庄潜山带和霸县断阶潜山带等。三、斜坡潜山带。这类潜山带分布在斜坡带上，由于反向断层的切割，使基岩块体翘倾，在断棱部位形成潜山，如苏桥—信安镇潜山构造带等。四、凸起潜山带。这类潜山带分布在凸起上，由于基岩块体剧烈翘倾，抬升过高，遭受强烈剥蚀后，而残留一些残丘—潜丘。这些潜丘虽沿大断层分布，但距大断层保持着一定的距离，这因为紧靠断层岩石破碎厉害，不易保存，如牛驼镇凸起潜丘带。五、内幕潜山。这是由于在潜山内幕结构中存在隔层，在隔层下面形成的内幕潜山，如冀中坳陷任北寒武系和河间太古界潜山等。第二章潜山油气藏的勘探第一节潜山油气藏形成条件3一、潜山的烃源条件渤海湾盆地潜山的烃源主要来自古近系，即“新生古储”及古近系和石炭—二迭系混合烃源。现以任丘潜山油田和苏桥潜山油气藏的烃源为例来阐明潜山的烃源条件。㈠任丘油田“新生古储”的证据1、潜山原油的性质与古近系沙河街组原油性质相同⑴产自中元古界蓟县系雾迷山组海相碳酸盐岩的原油具有明显的陆相原油特点，高蜡低硫，与古近系沙河街组陆相原油性质相同。含蜡量高达15.6%~21.1%，含硫量仅为0.023%~0.34%。⑵潜山原油中镍卟啉含量高，为0.75~31.75ppm，钒镍比值小于1，与古近系沙河街组陆相原油接近，与海相原油有较大差别。⑶潜山原油中孢粉以被子类为主，具有沙河街组的孢粉组合特征。⑷原油成熟度低，正烷烃主峰炭为C22~C23，而海相碳酸盐岩抽提物的主峰碳多数为C17~C19，二者有很大的区别。⑸潜山原油中的δ13C为－28.22‰~－29.12‰，古近系陆相原油的δ13C为－28.37‰~－28.54‰，古近系湖相泥岩沥青“A”的δ13C为－26.80‰~－29.48‰，三者十分接近，而与华北地区海相碳酸盐岩抽提物的δ13C－30.80‰~－35.00‰区别较大。⑹潜山原油的正异构烷烃分布特征与古近系相同。主要表现为植烷含量很高，Pr/Ph＜1，Ph/nC18很高，在2以上。OEP常小于1。⑺甾烷、萜烷分布特征与潜山周围的古近系生油岩有很好的可比性。2、“新生古储”的地质结构任丘潜山位于饶阳凹陷北部，属中央隆起型潜山带，潜山被四周洼槽所环绕，而四周洼槽都是好生油洼槽，潜山和洼槽之间，东、北、南三面为超覆关系，西面为断层接触，具有良好的供油条件。四周洼槽的主要生油层沙一段和沙三段有机质丰度高，转化率高，油源丰富，有机碳平均含量为0.68%~3.01%，沥青“A”平均含量为0.05%~0.48%，热解生油潜量（S1+S2）平均为4.4~21.2kg/t，总烃含量为257~2693ppm。生油层厚度占地层厚度的49.1%~98.5%，生油强度达到500~1000×104t/km2，总生油量达60.2×108t，聚集量达9.66×108t，为任丘油田提供了丰富的油源。㈡苏桥潜山油气藏为古近系和石炭—二迭系混合烃源根据油源对比研究结果，苏桥潜山油气藏的油气源来自霸县凹陷的古近系系和潜山附近的石炭—二迭系煤系。主要依据是（费宝生，1994）：1、从天然气甲烷碳同位素特征来看，一般重于－37‰，最重达－35.6‰，这比冀中坳陷油型气偏重。与国内外多数典型煤成气藏的δ13C1重于－30‰偏轻。投在W·Stahl的δ13C1与源岩成熟度Ro关系图（图2）中，它介于煤型气与油型气之间，而更接近油型气。它又不同于油型气，冀中坳陷最大埋深的宁古1井5061～5166m井段天然气δ13C1仍为－39.1‰。42、从天然气的成分特征来看，湿气含量（C2+）一般＜20%，C2/C3+＞1，较油型气低，较生物改造气高，具有煤型气特征。3、从油全烃气相色谱特征来看，芳烃含量高，支链烷烃低，环烷烃相对较高。苯/nC6一般＞0.4，最高可达1.48，甲苯/nC7一般＞1，支链烷烃含量一般＜20%，环烷烃含量一般＞40%，还有双环倍半萜烷较丰富，反映煤成油气特征。4、从地质结构特征来看，潜山的顶部及周围发育石炭—二迭系，且近底部发育有煤层、碳质泥岩、暗色泥岩，具有良好的生烃条件，并与潜山直接接触，有利于油气运聚。同时西部紧邻古近系生烃深洼槽，生成的油气通过不整合面和断层及潜山内幕孔渗输导层向潜山运聚成藏。二、油气运移通道油气从烃源层运移到潜山聚集成藏主要有以下四种运移方式：㈠不整合面不整合面既是“汇油面”，又是油气侧向运移的重要通道。不整合面在烃类运移中有两大作用，一是作为通道，相邻烃源岩向不整合面直接排烃；二是作为汇油面，把不整合面上下分布众多的烃源层和各种侧向运移通道联系到一起，尤其是通过具有良好的孔渗输导层侧向运移来的油气，都向不整合面集中，从而形成汇油面向低势区——孔洞缝发育的潜山储层运聚成藏（图3）。5根据潜山不整合面（或断面）与烃源层的接触关系又可以分为三种情况（图4）：一是烃源层与不整合面顺向成角度相交，交角愈大浮力愈大，愈有利于油气运移；二是烃源层与不整合面（或断面）平行，不利于油气向潜山运聚，只有与潜山直接接触的烃源层生成油气才向潜山运聚；三是烃源层与不整合面（或断面）倾向相反，也不利于油气向潜山运移。㈡断面油气通过断面向潜山运移主要有两种方式：一是断层上升盘潜山与断层下降盘烃源层直接或间接接触，油气通过断面向潜山运聚，如任丘潜山西侧任西断层下降盘沙一段和沙三段烃源层生成的油气通过断层向任丘潜山运移，这已被油源对比所证实。二是断层的一端断达生烃深洼槽，断层的另一端断至潜山，生烃洼槽中生成的油气通过断层向潜山运移，如苏桥潜山的台山断层是一条横切斜坡的北西西向断层一直延伸到了霸县凹陷的中心，油气通过台山断层向苏桥潜山供油。㈢断面—不整合面组合6油气通过断面—不整合面组合较远距离向潜山运移，如冀中坳陷霸县断阶带（图5），霸县凹陷生成的油气，首先通过断面运移到顾辛庄潜山形成气藏，然后通过断面—不整合面运移到南孟—龙虎庄潜山形成油藏，再后通过断面—不整合面运移到雄县残丘形成油藏。㈣潜山内幕孔渗层如苏桥潜山之上有石炭—二迭系砂泥岩覆盖，第三系原油难以进入潜山，但西倾的潜山侵蚀斜坡则为第三系供油创造了条件，在霸县洼槽深部，奥陶系不整合面可以和古近系生油岩大面积直接接触，油气可以从低部位先进入奥陶系，由于斜坡的坡度大于内幕地层倾角，油气沿奥陶系内部溶蚀性孔渗层，然后再往东运移而聚集于潜山圈闭中（图6）。这是沿不整合面低部位供油的情况；另外，若潜山的低部位保留有石炭—二迭系砂泥岩地层，而斜坡的高部位石炭—二迭系被剥蚀，则油气沿斜坡的高部位向潜山供油。三、潜山储层条件潜山的储层类型丰富多彩，主要发育有碳酸盐岩、变质岩、火山碎屑岩和碎屑岩等。其主要特征如下。7㈠碳酸盐岩储层特征碳酸盐岩储层现以渤海湾盆地冀中坳陷任丘潜山油田中元古界雾迷山组以白云岩为主和苏桥潜山油藏奥陶系以灰岩为主为例，来阐明碳酸盐岩储层的特征。1、任丘潜山油田雾迷山组白云岩储层特征研究表明，冀中坳陷任丘潜山中上元古界—下古生界碳酸盐岩储层，自老而新经历了多期构造运动和多期岩溶发育期。主要经历了芹峪运动、蓟县运动、加里东运动、印支运动、燕山运动和喜山运动等六次岩溶期。其中前四次运动均以抬升为主，表生期风化溶蚀多局限于同一时代的地层内，形成风化壳。由于后期压实充填，这些早期岩溶作用形成的溶蚀孔、洞、缝除局部地区保存较好外，大部分遭到破坏，失去储集条件。地面露头区常见雾迷山组、铁岭组、中奥陶统顶面古喀斯特漏斗或溶洞被上覆沉积物充填的现象。燕山运动和喜山运动岩溶期是冀中坳陷潜山碳酸盐岩溶蚀孔隙系统形成的决定性时期。首先燕山运动使本区深埋地腹的中上元古界—下古生界巨厚碳酸盐岩广泛褶皱、块断成山，并使其在古近系沉积之前一直暴露地表，遭受风化、剥蚀，岩溶作用持续时间长达1.48亿年。除个别地区外，该岩溶期使本区中上元古界—下古生界碳酸盐岩受到了强烈的区域性溶蚀、淋滤，形成了大量溶蚀孔、洞、缝，为潜山碳酸