富台油田的勘探实践
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发布时间：2022-04-20 08:12
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时间：2023-09-28 01:16
刘华夏 王永诗 姜素华
摘要 富台油田主力含油层位为下古生界及第三系沙三段上亚段，属复式油气藏，其中沙三段上亚段不整合油气藏是在车镇凹陷首次发现的油气藏类型。在富台油田的勘探实践中，使用了高精度重力、叠前深度偏移、三维可视化、成像测井等多种高新技术，为其发现创造了有利的条件。文章系统地阐述了该区利用高新技术对成藏条件的分析，其结果对车镇凹陷北带同类型的潜山勘探有重要的指导意义。
关键词 富台油田 复式油气藏 潜山 沙三段上亚段 成藏条件
一、引言
富台油田位于山东省无棣县境内，东为大王北油田，西南与东风港油田相邻。在区域构造上处于车镇凹陷车西洼陷与大王北洼陷之间的车3鼻状构造主体部位，勘探面积约200km2，北部以埕南大断层与埕子口凸起相接，南部同套尔河潜山以鞍部相连（图1）。富台油田的勘探经历了早期侦察、区带预探、整体评价三个勘探阶段。
图1 车镇凹陷区域位置图
早期侦察阶段（1969～1995） 在勘探早期本区曾做过1∶20万重力普查工作，在重力低值的背景上有一南北向重力高异常带，据此1969年钻探了车3井，完钻层位沙三段，完钻井深2569m，全井未见任何油气显示。1992年西北有色金属地质所在该区完成了点距1000m的化探详查工作，并划出两个甲烷及气汞异常区，可能是油气富集的显示。
区带预探阶段（1995～1998) 1995年车3井区完成了三维地震资料的采集与处理工作，通过资料解释初步认为车3鼻状构造的下部存在一个前第三系基岩隆起，并在隆起的最高部位部署了车古20井，完钻井深3463m，完钻层位奥陶系。该井在奥陶系、石炭—二叠系、沙三段见油气显示，测试奥陶系3222.88～3238.10m井段日产油10.3t，从而使车3鼻状构造突破了出油关，但产量相对偏低。
整体评价阶段（1999～2000)1999年，对车3地区进行了叠前深度偏移地震资料的处理，通过对潜山顶面形态的精细解释及成藏条件的综合分析，并借鉴埕岛胜海古1、埕北30等井的钻探经验，认为在靠近台阶断层的部位储集层发育，有形成富集高产、多层系含油的复式油气聚集带的可能性。为了进一步了解车古20潜山的整体含油气情况，于1999年钻探了车古201井，完钻井深4697m，完钻层位太古宇。该井在下古生界及太古宇见良好的油气显示，其中裸眼测试八陡组3265.23～3314m井段，8mm油嘴折算日产油77.9t，气4683m3，无水；裸眼测试冶里—亮甲山组3905.95～3959.5m井段，畅喷折算日产油222.8t，无水，从而突破了高产关。该井还见到沙三段上亚段油层，已完钻的车3-1井获21.9t/d的工业油流，车西地区的勘探获得重大突破。该区2000年控制含油面积17.4km2，控制石油地质储量2107×104t，已被命名为富台油田。
二、地质结构
富台油田的发现是建立在对车镇凹陷地质分析基础之上，采用地质类比法和地质综合评价技术，明确各区带不同层系的地质特征、油气藏类型及油气分布控制因素并最终优选的勘探目标。
车镇凹陷位于济阳坳陷北部，轴向北东向，是一个典型的北断南超箕状凹陷。根据其沉积特征，自南向北整体可划分为三个带，即南部斜坡带、中部深凹带、北部陡坡带[1]（图2）。
图2 车镇凹陷地质结构图
1.南部斜坡带
南部斜坡带面积约占整个洼陷的1/2，为具有双元结构的斜坡带。基底遭到不同程度的剥蚀，在剥蚀第三系古地质图上，由南向北依次出露太古界、寒武—奥陶系、石炭—二叠系，古生界以反向断层为主，形成了套尔河、义和庄等潜山油气藏；下第三系逐层超覆于古生界之上，多发育顺向盆倾断层，断层落差小，油气主要集中分布在沙四段上亚段及沙二段，形成构造－岩性油气藏。已完钻的各类探井80%集中于南部斜坡带，并发现了东风港、大王庄等油田。随后在南部斜坡超覆带钻探了多口预探井，由于圈闭条件差，除义和庄东坡馆陶组发现了地层超覆油气藏之外，其余层位仍未有大的突破。
2.中部深凹带
中部深凹陷带东西长约100km，南北宽约5km，沉积了厚约3000m的下第三系。沉积物源方向主要来自南部的无棣凸起及义和庄凸起。沉积物经远距离运移至凹陷中心后，颗粒变细，多以泥岩为主，储集层不发育，尤其是生油层段砂泥比低，阻碍了油气的纵向运移。据洼陷中心的车25井剖面看，其主要储集层发育段集中于沙四段、沙三段中、下亚段及沙三段上亚段、沙二段，暗色泥岩厚达1000m，由于断裂系统简单，凹陷内生成的油气只能以水平运移为主向北部陡坡带及南部斜坡带聚集。
3.北部陡坡带
北部陡坡带具有两层结构，上部以发育大套砂砾岩体为特征，下部发育潜山。砂、砾岩体受地形陡的影响表现为近岸快速堆积的特点，岩性粗，分选性差，泥质隔层不发育，仅在车26、大80等鼻状构造的砂砾岩体顶面，形成构造－岩性油藏，总体上物性差，含油性变化大。
由于车镇凹陷分割性差，凹陷带物源及沉积体系相对单一，储集层不发育，生、储、盖组合较差，加之区内断层不发育，决定了北部陡坡断阶潜山带具有较大的勘探潜力。
（1）断层形态控制着台阶断块山圈闭的形成
埕南断层古生界断距近4000m，有北东、东西、北西向多个分支断裂组合而成，由不同方向断层交汇而产生的台阶断层，控制了断阶潜山带的发育，潜山顶深约为3000～4000m，上部覆盖石炭—二叠纪地层作盖层，周围被沙三段烃源岩或沙四段泥岩所包围，具有良好的圈闭条件。
（2）古潜山具有良好的储集条件
古潜山在形成过程中，由于受风化、淋滤等因素的影响，加上控制潜山的台阶断层落差多在1000m以上，受断层活动的影响裂缝及溶蚀孔洞发育，对油气的成藏及富集高产起着关键性作用。
（3）临近生油凹陷的潜山最易成藏
车镇凹陷烃源岩的最大埋深约为5200m，有些潜山尽管无法直接与烃源岩接触，但由于沙三段烃源岩直接与埕南断面接触，油气可通过断面作侧向运移进入潜山圈闭形成潜山油气藏。在已发现的多个潜山中，其中车古20潜山规模最大，面积约30km2，且夹持于大王北及车西两大洼陷之间，油气资源丰富。
综上所述，车镇凹陷具有丰富的资源量和巨大的勘探潜力，凹陷的地质结构决定了北部陡坡断阶潜山带具有有利的成藏条件，车古20潜山是勘探首选目标。
三、勘探潜力及油源分析
车镇凹陷总面积2390km2，包括车西、大王北、郭局子三个次级生油中心，纵向上发育沙三段及沙一段两套生油组合，烃源岩厚度大于1000m。沙三段下亚段干酪根类型以混合型为主，总烃含量高，生油层地球化学指标好，属好—较好烃源岩。据全国第三次油气资源评价，车镇凹陷总资源量为5.6×104t，平均资源丰度24×104t/km2，目前仅发现8个油田，探明储量1.3×104t，探明程度23%，远远低于沾化凹陷和东营凹陷，因此该区具有较大的勘探潜力。
车西地区沙三段烃源岩γ－蜡烷/C30霍烷小于0.2，而C2920S/20(S+R）大于0.3。通过油样对比，车西地区的油样 γ－蜡烷/C30霍烷小于0.2，而C2920S/20(S+R）大于0.3，因此其油源应为沙三段生油层，Pr/Ph比一般大于1。富台油田的原油油样γ－蜡烷/C30霍烷为0.02～0.14,C2920S/20(S+R）为0.35～0.50,Pr/Ph比为0.78～1.94。说明富台油田的油源主要来自车西洼陷沙三段烃源岩，为车古20潜山的评价提供了可靠的依据。
经车古201、车古202井12块样品可溶组分分析，主峰碳为C25,OEP值1.13～1.26,（C21+C22)/(C28+C29）为1.10～2.11；在萜烷中反映成熟度的Tm/Ts为1.28～1.81；镜质反射率Ro为1.11～1.96。这些反映成熟度参数的指标表明该区沙三段烃源岩已达到成熟—高成熟阶段。
四、勘探技术
1.叠前深度偏移构造解释技术
1）方法原理
叠前深度偏移技术首先建立在叠前的精细预处理和反复的速度模型迭代的基础之上，是地震模拟与几何模拟相结合的解释。地震反演模拟与几何反演模拟均有多解性，两者相结合可以把多解性减至最低，得出的叠前深度偏移剖面上不整合面更加清晰、明确，前第三系潜山内幕地层反射层次明显加强，断层的形态较前有明显的改善。
2）成山模式
利用叠前深度偏移资料解释了T2、T3、T6、Tp、
、
等反射层构造图，从中可以看出车占20潜山是在印支、燕山、喜马拉雅等多期构造活动影响下发育起来的古潜山[[21。
印支期 受印支构造运动的影响，车镇凹陷早期曾遭受过一次近北东向挤压而造成古生界及太古界基底产生轴向北西的宽缓褶皱，西部向斜轴位于车31—车古55井一线，东部向斜轴位于大51—大古67井一线，中部背斜轴位于车古20潜山—套尔河潜山（义和庄凸起东翼）一线，同时产生一系列北东向压扭型断裂。印支构造形成的构造应力场为北东向右旋挤压结构，断裂上、下盘为顺时针走动，因此印支期形成的压扭型断裂以顺时针（右旋）平移为主。
燕山期 自燕山运动Ⅱ幕开始，区域应力场由北东向右旋挤压转变为北东向左旋张断，济阳坳陷进入大规模断陷期。印支期形成的埕南断层及车古20台阶断层开始活动，车镇凹陷西部及东部向斜随埕南断层的活动分别演化成现今的车西洼陷和大王北洼陷；在北部台阶断层活动的同时，南部义和庄凸起大幅度抬升，车古20潜山成为一定规模的相对的古潜山。埕南断层与车古20台阶断层活动的差异性又使潜山改造为南抬北掉的抬斜断块，向东北、西北、东南三面倾伏，形成北西走向的大型断鼻构造。
在断裂剧烈活动的同时，北部埕子口凸起遭受强烈的风化剥蚀形成砂、砾岩体，堆积在埕南断层与车古20潜山北部夹缝之间，形成车3鼻状构造。潜山高部位也遭受剥蚀，粗碎屑物以楔状堆积在断层下降盘一侧。沙四段沉积的晚期，沙四段直接披覆在车古20潜山之上，台阶断层停止活动，车古20潜山基本定型。
喜马拉雅期 济阳运动Ⅱ幕后，车镇凹陷进入断拗阶段，埕南断层持续活动，潜山再次拔高，受应力影响，潜山下部古生界向下弯曲形成太古宇顶背斜构造，台阶断层产状由缓变陡接近90°。在潜山主体部位南端，台阶断层下降盘地层明显受后期埕南断层活动的影响，地层上翘形成“牵引”构造，在上翘地层的转折部位可形成小型逆冲断层；主体两端下降盘地层受埕南断层活动的影响较弱，主要受台阶断层的影响造成地层下翘，形成“逆牵引”构造。
3）圈闭类型
受印支、燕山、喜马拉雅等多期构造活动的影响，本区共形成以下4种主要圈闭类型。
（1）太古宇背斜圈闭
该圈闭在太古界顶面构造图上表现为背斜构造特征。高点埋深4600m，闭合幅度1200m，圈闭面积23.5km2。
（2）古生界断鼻圈闭
该圈闭在
构造图上表现为大型断鼻构造，向西北、东南、东北三面倾伏，地层以北倾为主。高点埋深3200m，闭合幅度1000m，圈闭面积22.7km2。
（3）下第三系鼻状构造
该圈闭在在潜山背景基础上，北部埕子口凸起由于遭受风化剥蚀形成粗碎屑岩随水流沿冲沟带下形成砂、砾岩体，堆积在埕南断层下降盘一侧，经差异压实后演变为大型鼻状构造——车3鼻状构造。它是在古潜山背景上依托埕南断层形成的，地层以南倾为主。
（4）下第三系地层不整合圈闭
该圈闭在受济阳运动Ⅱ幕的影响，车镇凹陷湖盆萎缩，车3鼻状构造出露水面，遭受不同程度的剥蚀。在地震剖面上，沙三段上亚段与沙二段之间有明显的角度不整合关系，沙三段上亚段砂体形成地层不整合圈闭。
2.三维可视化构造显示技术
利用三维可视化立体显示，对车3三维地震数据体
反射形态进行构造描述。车古20潜山为一北西向断鼻构造，东陡西缓，高点在车古20—车古201井一线。车古201井南发育一条近北东向的弧形断裂，台阶之上以台阶断层为主干，发育了数条近北东向的小断层，潜山主体显示出被断层复杂化的、以台阶断层为依托的北西向断鼻构造形态，地层北倾，且挟持在两条大断层之间，对成藏十分有利。
3.储集层描述技术
1）潜山储集层地质描述
（1）储集层发育
富台油田潜山储集层纵向上主要发育在八陡组—凤山组3266.0～4080.3m井段，厚256.4m，占地层厚度的31.5%，馒头组—太古宇4470～4695m井段，储集层厚75.7m，占地层厚度的33.6%。车古201全井共解释Ⅰ—Ⅱ类储集层135.2m/31层，占地层厚度的10%。按其剖面岩性组合特征及泥岩隔层的发育，该区可划分以下四套储集层发育段。
太古宇—馒头组 馒头组以灰岩、白云岩为主，累计厚度113m，与太古界花岗片麻岩呈角度不整合接触，两套地层之间无泥岩隔层，为一套储集层。顶部为毛庄—徐庄组泥岩段。
凤山组—冶里－亮甲山组 凤山组为深灰色灰岩、结晶白云岩，厚100m，冶里－亮甲山组为细—中细晶白云岩，厚137m，顶部为下马家沟组泥岩。
下马家沟组 下马家沟组岩性以厚层块状灰岩为主，夹薄层白云岩，厚223m，顶部为上马家沟组底部泥岩。
八陡组—上马家沟组 上马家沟组岩性与下马家沟组相似，厚282m。八陡组以中薄层灰岩、白云岩与泥质白云岩、灰质泥岩、泥岩互层，为层状储集层，累计厚度106m。
（2）储集空间类型
车古20潜山下古生界储集体原生孔隙不发育，对油气聚集起决定性作用的为次生孔隙，且储集层非均质强、规律性差。通过岩心观察并结合电镜、薄片等资料分析，车古20潜山下古生界、太古宇储集空间类型共具有孔（洞）、缝两类五种。
晶簇孔洞 晶簇孔洞多发育在方解石脉的*部位，为裂缝两壁方解石未充填的部分。方解石晶体呈马牙状，自形程度高。主要发育在八陡组、上马家沟组，含油性好。
溶蚀孔洞 溶蚀孔洞是碳酸盐岩经地下水或地表水溶解而成。溶蚀孔洞多呈规则的圆形或椭圆性，大小不一。车古201井在八陡组及泥质含量少的上马家沟组比较常见。
裂缝 车古20潜山下古生界储集层裂缝极为发育，岩心破碎严重，多为应力形成的构造裂缝。该区共发育四组裂缝，一组近直立，两组与水平面夹角50°～80°为共轭裂缝，一组与水平面夹角0～30°，且以高角度裂缝为主。裂缝主要发育在八陡组、上马家沟组、下马家沟组、冶里－亮甲山组及太古宇，宽度约0.5～2mm，最大可达1.2cm；低角度裂缝主要发育在上马家沟组。四组裂缝均为印支期同期裂缝。裂缝按其充填程度又可划分为开启裂缝、半充填裂缝和全充填裂缝。根据岩心观察统计，车古201井开启裂缝、半充填裂缝极其发育，约占80%，且均含油，充分说明裂缝对下古生界潜山油气藏富集高产起着决定性的作用。
砾间缝隙 砾间缝隙是一种特殊的开启、半充填裂缝（似孔隙结构）。在断层活动的影响下，白云岩受挤压、错动等外力因素的影响形成角砾状白云岩，其缝隙除少数被后期方解石充填外，多为开启及半充填裂缝，含油性最好。车古201、车古202井均发现砾间缝隙，且主要发育在八陡组、上马家沟组。
晶间孔隙、晶间微裂缝 除裂缝、溶蚀溶洞发育外，还发育有晶间孔隙、晶间微裂缝等微观次生型孔隙结构。由车古201井八陡组3358.5m井段岩心电镜扫描分析，其晶间孔隙相对发育，孔隙为0.5～1.5μm；八陡组3279.5m及3358.5m井段，岩心晶间缝比较发育，缝宽0.5～1.0μm。该类孔、缝是潜山的主要含油系统。
上述几种储集空间类型相互交错，缝、孔（洞）相连，组成以下四种复合型储集层[3]。
裂缝－溶洞－孔隙型储集层 八陡组为该类储集层。储集层孔隙为主要储集空间，溶蚀孔洞为其次要储集空间，而裂缝系统则主要起渗滤通道作用。
裂缝－溶洞型储集层 马家沟组为该类储集层。其裂缝（溶洞）系统既是渗滤通道，又是主要的储集空间。
微裂缝－孔隙型储集层 凤山组—冶里－亮甲山组为该类储集层。储集层孔隙为主要储集空间，微裂缝系统是主要渗滤通道。
裂缝－孔隙型储集层 该类储集层主要发育于太古宇。由断裂活动形成的裂缝起渗滤通道作用，岩石风化剥蚀形成的溶蚀孔隙为主要的储集空间。
（3）储集层发育控制因素
构造活动 纵向上，潜山储集体裂缝发育程度自上而下逐渐减弱。以车古201井为例，八陡组裂缝开启程度大，缝多且宽，并发育多组裂缝；上马家沟组、下马家沟组及冶里—亮甲山组主要发育近直立裂缝，裂缝向下逐渐变窄。这是由于八陡组处于背斜轴部的顶端，在北东向挤压过程中，顶端位置应力集中，向下应力逐渐减小所致。横向上，车古20、车古201井均处于北西向背斜轴部，应力集中，裂缝发育，车古202井位于背斜翼部，裂缝较为简单。
岩性 不同的岩性其储集性能有较大差异。白云岩性脆易产生构造裂缝，在成岩后期作用过程中发生去白云石化作用形成孔洞，构成孔隙型储集层；灰岩易形成大的溶蚀孔洞，构成裂缝、溶孔（洞）型储集层。因此，冶里—亮甲山组的含油性能优与八陡组—马家沟组。
侧向溶蚀作用 受印支期构造挤压的影响，车古20潜山形成多组构造裂缝，燕山期的岩溶作用使裂缝相互连通构成空间储集网。由于潜山顶部覆盖有石炭—二叠系，风化壳岩溶作用较弱。但在沙四段沉积时期，断面部分暴露，造成半覆盖状态，岩溶作用以侧向溶蚀为主。侧向溶蚀作用沿台阶断层横向上逐渐减弱，分带明显，远离断层（500m）的车古20、车古202井溶蚀现象弱于断裂附近的车古201井。
综上所述，富台油田潜山储集层次生孔隙发育，平均孔隙度2.81%，最大孔隙度12.6%，平均渗透率5.02×10-3μm2，最大渗透率为59.6×10-3μm2，属中孔中渗储集层。
2）成像测井储集层描述
FMI成像解释与岩心描述有很多相似之处，其内容包括沉积构造、成岩作用现象、构造应力及裂缝分析等。不同的是FMI为井壁描述，井壁上的诱导缝及破损反映了地应力的影响，而裂缝的定向数据则是岩心观察不易获取的。两者结合将使地层描述更为准确。
FMI成像测井技术能很好地反映潜山的裂缝及孔洞发育程度。成像测井表明，潜山主要发育北北西向为主的高导缝及北北东向为主的高阻缝。裂缝多为高角度张裂缝，角度在30°～80°，集中于50°左右，上马家沟组、下马家沟组、冶里－亮甲山组发育有近东西向的低角度裂缝，沿裂缝有孔洞分布发育。FMI成像测井共解释五个裂缝及孔洞发育井段：八陡组3226～3340m，上马家沟组3440～3500m，下马家沟组3660～3765m，冶里－亮甲山组、凤山组3930～4080m，馒头组、太古宇4600～4697m。以上五个井段裂缝及孔洞发育，含油性较好。这与岩心观察结果是吻合的。
3）测井约束反演储集层描述
车古20潜山经历了多期构造运动，遭受强烈的风化、剥蚀和淋滤等作用，地层非均质性强。当潜山地层受到构造运动和风化淋滤作用影响而产生的有效储集空间中聚集了一定的流体后，地层速度明显降低，储集层表现为高速中的低速层，在波阻抗剖面上为高阻抗中的低阻抗层。
车古201井下古生界及太古宇储集层在STRATA剖面上表现为高阻抗中的低阻抗层基本成层状展布，顶部是潜山风化壳形成的低速带，其分布与地层分布形态基本一致；中部低速带连续性稍差，表明储集层有一定的非均质性；在太古宇顶部还发育一套分布稳定的低速体，分析认为是由于风化剥蚀形成的风化壳。故推测潜山储集层呈层状展布，应为层状油气藏；太古宇为风化壳含油的壳状油气藏。
总之，车古20潜山由于遭受风化剥蚀、淋滤作用及构造运动等多种因素的影响，形成以构造裂缝、溶蚀孔为主的良好储集空间，尤其是八陡组、上马家沟组、冶里－亮甲山组—凤山组及馒头组底部灰岩储集层的发育，对潜山的含油起着决定性作用。
五、结束语
车镇凹陷北部陡坡带目前已发现的潜山构造除车古20潜山外，还有大古60潜山、大65潜山、车57潜山等。目前车57潜山已见良好的油气显示；大古60潜山由于认识上的*，所有探井均未钻穿奥陶系，已完钻的大古60—12井在下马家沟组、冶里—亮甲山组见油气显示，经试产日产油100t，获得了潜山勘探的又一重大突破；大65潜山已完成构造解释等基础工作，预测其有形成类似车古20潜山多层系含油的可能。
富台油田的发现，证明了新技术在勘探实践中的重要作用，对该带下一步的油气勘探有广泛的指导意义。
主要参考文献
[1]王秉海，钱凯主编.胜利油区地质研究与勘探实践.东营：石油大学出版社，1992.
[2]杨森楠，*然.中国大地构造学.北京：地质出版社，1990.
[3]华北石油勘探开发设计院.潜山油气藏.北京：石油工业出版社，1982.
