冀中坳陷南部中—新生代构造转换及其油气地质意义

为了分析冀中坳陷南部中—新生代构造转换机制及其与油气分布的关系,基于地震解释资料,对该区地质结构特征、构造演化及构造转换过程进行研究,并对其油气地质意义进行了探讨。结果表明:冀中坳陷南部衡水调节带两侧地质结构存在明显差异,北部为“双断-双向滑脱-背倾半地堑”结构,南部为“多断-单向滑脱-复式半地堑”结构;冀中坳陷南部地区中—新生代构造演化大致分为基底演化(中生代)、初始裂陷演化(孔店组—沙四段沉积时期)、强裂陷演化(沙三段—沙二段沉积时期)、弱裂陷演化(沙一段—东营组沉积时期)及后裂陷演化(馆陶组沉积时期以来)5个阶段;冀中坳陷南部经历了基底NNE向构造体系向新生代NE向构造体系的转换,区域中—新生代以来应力场变化是冀中坳陷多方位复杂构造形成的原因;冀中坳陷南部构造转换作用通过影响洼槽迁移进而影响有效烃源岩分布,通过控制砂体入盆通道影响储层砂体展布,构造变换过程中主干断层位移梯度变化导致横向背斜形成指示油气富集的有利部位。构造体制转换形成的不同规模变换构造具有一定勘探潜力。

冀中坳陷区深部碳酸盐岩分布特征

前人研究表明冀中坳陷深部地热储层主要为蓟县系雾迷山组、长城系高于庄组碳酸盐岩地层,区内广泛分布的以黏土、砂岩、含砾砂岩为主的新生界地层为盖层,现今的地温梯度和大地热流具有从西向东先增大后降低的趋势,其平面展布与构造地形起伏具有一致性(常健等,2016)。因此研究由综合地球物理剖面解释推断(1)的碳酸盐岩分布特征,结合区内热储盖层、大地热流特征,有助于分析该区深部地热资源的赋存特征。

冀中坳陷岩溶热储地下水对流活动的聚热效应

地形起伏及浮力均可以驱动地下水流,在此过程中通过对流方式快速传递热量,进而改变温度分布模式,造成局部显著热异常,对岩溶储层地热资源聚敛有着重要意义.冀中坳陷岩溶热储发育,岩溶缝洞系统为地下水提供了良好的垂向和水平径流条件,形成了独特的对流-传导复合型地热系统.通过温度场、水动力场耦合数值模拟,本文聚焦冀中坳陷岩溶热储强迫对流和自由对流联合作用模式及其聚热效应.二维有限元数值模拟结果表明,在自由对流模型的基础上,地形驱动的强迫对流叠加作用使岩溶层内地下水流速显著增加.地形驱动流体可以推动自由对流单元向坡下滚动,强化了地下水对流的聚热效应.高阳凸起和献县凸起显著的热异常主要归因于岩溶储层和断裂带内地下水自由对流的传热效应,基底起伏造成的热流折射聚热效应是次要的.此外,地形驱动下,自由对流单元向流域下游方向推进可能是献县凸起较高阳凸起热异常更为显著的重要原因.

冀中坳陷奥陶系深层白云岩储集层成因机制

深层潜山内幕储集层是冀中坳陷重要的油气接力区,明确其成因机制对油气勘探开发尤为重要。通过钻井、测井、露头、岩心、薄片等资料,揭示了奥陶系深层白云岩储集层特征,分析其主控因素,并建立了优质储集层成因演化模式。结果表明:冀中坳陷奥陶系发育3套优质储集层带,岩性以结晶白云岩及石灰质白云岩为主,储集层非均质性强,孔渗相关性差,发育晶间孔、溶蚀孔、溶洞和裂缝4类储集空间;白云石化、溶蚀和构造破裂是建设性成岩作用,压实、胶结充填、去白云石化、黄铁矿化和硅化为破坏性成岩作用;周期性海平面变化影响下的沉积和白云石化是储集层形成的基础,成岩演化序列决定孔隙演化的3个阶段,构造运动主导了储集层的改造,储集层共经历了4个演化阶段,形成了深埋潜山型及斜坡型优质白云岩储集层。

基于全油气系统理论的油气资源评价方法——以冀中坳陷武清凹陷沙河街组三段为例

针对武清凹陷沙河街组三段烃源岩分布特征、生排烃潜力认识不清等问题,以全油气系统理论为指导,基于研究区岩心、测井、实测地化等资料,建立了武清凹陷沙三段烃源岩的生排烃模式,明确了研究区的烃源岩分布和地球化学特征,以及源内生、排、残留烃量特征。结果表明:1)武清凹陷沙三段烃源岩厚度大,有机质丰度高,母质类型较好,处于低熟—成熟阶段,且与多个构造带有良好的油源匹配关系;2)武清凹陷沙三段烃源岩总生烃量为4950×10^(8)t,总排烃量为3170×10^(8)t,残留烃量为1780×10^(8)t,生烃潜力较大;3)基于全油气系统理论计算的结果不仅包含生烃量,还包含排烃量(常规+致密烃量)及残留烃量(页岩烃量)。该研究对于沙三段深层油气勘探具有指导意义。

大地电磁测深法在冀中坳陷深部碳酸盐岩热储调查评价中的应用

地热资源作为一种清洁能源,在“双碳”背景下,其开发和利用越来越受到重视。为了探查渤海湾盆地的冀中坳陷深部碳酸盐岩的热储条件,笔者等利用3条大地电磁测深剖面,进行了数据处理、分析和反演,获得可靠的二维电阻率模型和电阻率等深度平面图。分析研究区深部电性结构特征及主要断裂构造特征,同时根据基底隆起形成的高阻异常对深部碳酸盐岩分布和埋深进行了推断,并对冀中坳陷深部碳酸盐岩热储进行评价,以圈定地热异常远景区。分析认为:①研究区电性结构可以被划分为5层,其中第5电性层为高阻标志层,对应深部碳酸盐岩基底;②据此圈定了3类深部地热远景区:基岩埋深小于4000 m,如高阳低凸起地热远景区、黑龙口低凸起地热远景区(徐水凹陷)和河间潜山地热远景区(饶阳凹陷),基岩埋深4000~5000 m,如雁翎潜山地热远景区(霸县凹陷),基岩埋深5000~5500 m,如肃宁潜山地热远景区和留路潜山地热远景区;③大地电磁测深方法适用于冀中坳陷深部碳酸盐岩热储远景区的探查。深部热储远景区的圈定,可为后期的地热资源评价和开发利用建立基础。

冀中坳陷老第三纪湖盆演化与油气

根据冀中坳陷大量钻井岩性剖面、地震测线和实验室分析等资料 ,以沉积学、层序地层学和石油地质学等多学科理论为指导 ,深入研究冀中坳陷老第三系区域地质特征、层序地层特征、沉积环境变迁、沉积相带展布和油气分布状况。将冀中坳陷老第三纪划分为断陷分割充填期、断陷扩张深陷期、断陷萎缩期、断坳扩展期和断坳抬升消亡期五大演化阶段。最终把区内 12个凹陷划分为继承型、早盛型、过渡型、偏移型和沉降型 5种类型湖盆 ,并对它们进行了含油气评价。指出廊固和坝县凹陷具有良好的油气勘探前景 ,是今后油气勘探的主攻方向 ;饶阳凹陷东部、晋县和束鹿凹陷 ,要立足小断块 ,不断发现小油藏 ,保证冀中油气长期稳产。

冀中坳陷古近系沉积构造特征与油气分布规律

依据冀中坳陷的沉积构造演化特征、地层发育和油气成藏特点,把冀中坳陷划分出12个凹陷和7个凸起。认为冀中坳陷古近纪经历了5个沉积演化阶段,发育两大成湖期和多种类型的储集体,形成了东西分带、南北分区的沉积构造格局。认为东西分带的沉积格局控制东富西贫的油气分布特点,源岩母质类型控制南油北气的分布特点,洼槽类型控制油气资源潜力和油气勘探前景,次级构造带控制油气藏类型、油气贫富程度和油气聚集带形成,以古潜山为主体的复式油气聚集带是油气聚集的主要形式。最终指出,冀中坳陷具有较大的油气资源潜力和良好的油气勘探前景,深化老区勘探是华北油田找油的必由之路。

渤海湾盆地冀中坳陷现今地热特征

渤海湾盆地冀中坳陷是我国最典型的潜山油气藏富集区.本文借助117口钻井地层测温资料和45块实测岩石热导率数据系统研究了冀中坳陷现今地温梯度、大地热流、热岩石圈厚度、岩石圈热结构等地热特征参数.研究表明,冀中坳陷0～3000m统一深度现今地温梯度为20.8～41.0℃·km^-1,平均值为31.6℃·km^-1,比未校正值减小1～3℃·km^-1;现今大地热流介于48.7～79.7mW·m^-2,平均值为59.2mW·m^-2.平面上,冀中坳陷现今地温梯度和热流由西向东（从盆地边缘向内部）逐渐增大,并且凸起区地温梯度和热流相对较高,而凹陷区则偏低,与基底地形起伏具有很好的对应关系.同时,冀中坳陷腹部高热流凸起区广泛分布地热田.冀中坳陷现今热岩石圈厚度为98～109km,其岩石圈热结构为一典型的＂冷壳热幔＂型.本研究不仅对冀中坳陷油气勘探与地热能开发具有重要的指导意义,而且为深部岩石圈研究（华北克拉通破坏科学问题）提供了新依据.

冀中坳陷古近纪的伸展构造

冀中坳陷的构造格架是新生代的伸展构造系统。该系统以大兴、保定—石家庄拆离滑脱断层为主体,与牛东—河东、马西、宁晋、新河等伸展断层以及徐水—安新变换带和衡水、宝坻—桐柏镇变换断层等组合而成。据平衡剖面和基底沉降曲线分析,冀中坳陷古近纪伸展作用过程持续发育,具幕式特点,以沙三期伸展作用最为强烈。地壳的快速伸展作用与火山活动强度之间缺乏耦合关系。冀中坳陷的动力学成因与伸展背景下的剪切作用有关。

冀中坳陷斜坡带奥陶系潜山油气成藏条件分析

研究工作依据实际资料和新的地质认识,对冀中坳陷文安斜坡和杨村斜坡奥陶系潜山带的构造格局及古潜山油气藏的形成条件进行了剖析。该区发育有正向和反向正断层,奥陶系地层形成一个地垒状潜山带,上覆石炭—二叠系地层,具有新生—古生—古储—中堵的成藏条件。石炭—二叠系煤系和下第三系泥岩为供烃源;不整合面、断面及北西向断裂为供油通道。油气成藏的主力因素储层的发育明显受白云石化、岩溶和构造破裂作用的控制,喜马拉雅期的岩溶作用是由活动断层导入岩溶水而得以进行的,因此,孔隙、裂隙相对富集的岩层与活动断层的匹配是潜山储层形成的关键地质条件。潜山古风化壳并不是制约储层发育的唯一因素。对该类储层的评价应构造分析与地层分析相结合。储集条件影响了油气的富集,长期活动的大断裂控制了油气的分布。

冀中坳陷潜山内幕油气藏的多样性与成藏控制因素

潜山内幕油气藏是指位于潜山顶面不整合面以下、分布于潜山腹内的油气藏,它与潜山顶不整合覆盖油气藏的区别在于其圈闭多与潜山顶面不整合面无关。对近几年来冀中坳陷潜山油气最新勘探成果进行梳理和分析,探讨潜山内幕油气藏的类型及其成藏控制因素。结果表明:潜山内幕油气藏具有多样性,其圈闭包括内幕断层圈闭、内幕地层岩性圈闭以及内幕单斜构造圈闭等不同类型;潜山内幕油气藏多表现为层状,这不同于潜山顶面油气藏多为块状的特点;潜山内幕油气藏的形成主要受控于输导条件和潜山内幕隔层,其中输导条件主要为潜山边界断层和不整合面,渗透率降低导致油气运移受阻是油气被迫进入潜山内幕的重要原因,而内幕隔层的形成主要受内幕地层泥质含量的影响。

河流相沉积储层地震精细预测方法研究与应用——以渤海湾盆地冀中坳陷古近系河道砂为例

河流相沉积砂岩是陆相断陷常见的储层类型。由于河流改道频繁,砂、泥岩交互发育且横向变化快,造成地震反射连通性差,加之受分辨率限制,储层预测难度较大。以渤海湾盆地冀中坳陷中部研究区为例,进行了层位的精细标定和等时地层对比下的精细解释,进行优选提取地震属性并进行三维可视化立体雕刻;研究薄层的调谐频率,并利用分频研究结果预测河道平面分布;构建合理的地质模型,优选参数进行拟声波反演取得较高精度的预测结果。

渤海湾盆地冀中坳陷古潜山的构造成因类型

冀中坳陷的潜山是油气勘探的重要领域。解剖潜山的地质结构、揭示潜山的成因机制是深化油气勘探领域的认识、深入分析潜山构造演化的关键。本文在覆盖全坳陷高精度的二维、三维地震资料,数百口深探井系统解释的基础上,应用构造解析方法,深入研究了潜山的地层系统、断裂构造与构造演化特征,提出了潜山成因分类的新方案。研究表明,冀中坳陷的潜山经历了前中生代建造形成、侏罗纪晚期挤压、白垩纪-古近纪多幕伸展断陷与新近纪-第四纪沉陷埋藏的形成过程;依据潜山发育的构造位置、构造变形特点与伸展变形的强度,将潜山划分为14种基本的成因类型;受控于长期演化及内外地质营力的联合作用,潜山多具有复合成因,在平面上不同成因类型的潜山带有规律地出现,主要有掀斜断块-高凸起型、反向断阶型、同向断阶-高凸起型、横向背斜或转换凸起-反转斜坡型、高凸起型-伸展外来断块型-反转斜坡型、高凸起型-双向旋转型-高凸起型、掀斜断块-变质核杂岩型等7种组合类型。其中,反向掀斜断块型、高凸起型、断阶型、反转型斜坡、外来断块型等成因类型的潜山因源-储组合、成山与成藏时期匹配而含油气性较好。冀中坳陷的潜山油气资源丰富,上述潜山成因分类方案有助于进一步剖析潜山的油气成藏机理与油气分布规律。

冀中坳陷苏桥—文安地区混源油定量识别模式研究——典型原油混合实验及混源油识别模式

通过典型原油混合实验及其产物的地球化学剖析,揭示当煤成油和下第三系原油混合时,随着下第三系原油的增加,C19三环萜烷,C24四环萜烷,C30重排藿烷,C29甾烷和重排甾烷逐渐变小;而姥鲛烷和植烷,伽马蜡烷和C27甾烷含量则逐渐增加。利用饱和烃生物标志物和芳烃化合物绝对浓度的变化规律,建立了冀中坳陷苏桥—文安地区混源油定量识别模式图版。根据混源油识别的模式,判断苏49井的混源油是由10%的下第三系原油和90%的煤成油混合而成;相反文1021井混源油则是由90%的下第三系原油和10%的煤成油混合而成。

冀中坳陷潜山油气输导体系及与油气藏类型的匹配关系

通过总结前人研究结果,利用测井、钻井地质和地化等资料,对冀中坳陷潜山油气藏类型和油气输导体系特征进行研究,并结合已发现的潜山油气藏,建立了不同油气输导体系与潜山油气藏类型的匹配关系。结果表明:根据不同的圈闭遮挡条件,可将冀中坳陷潜山油气藏分为潜山顶、潜山坡和潜山内幕油气藏等3种类型;潜山油气输导体系发育断裂、不整合、内幕溶蚀层和复合型输导体系等4种类型;受碳酸盐岩地层、断层活动性影响以及与油气生成时间的匹配,断裂型输导体系具有高效性和时效性的特征,有利于形成潜山顶和内幕油气藏;不整合型输导体系由不整合上部底砾岩和下部淋浴带组成,具有"双层"输导的特点,有利于形成潜山顶和潜山坡油气藏;内幕溶蚀层型输导体系由潜山内部的溶蚀孔-洞-缝系统组成,其发育程度受内部地层泥质含量控制,有利于形成潜山内幕油气藏;复合型输导体系由单一型输导体系复合形成,具有"多样式"的特点,可以形成潜山顶、潜山坡和潜山内幕油气藏。

冀中坳陷廊固凹陷河西务构造带古近系沙河街组四段储集层孔隙度演化定量研究

薄片鉴定、流体包裹体分析、埋藏演化史与有机质热演化史分析、膏岩层脱水及黏土矿物转化分析等研究表明:河西务构造带古近系沙河街组四段储集层经历了碱性→酸性→碱性→弱酸性→弱碱性的成岩环境演化过程;成岩作用演化序列为:压实作用→长石溶蚀和(或)石英加大→碳酸盐胶结和(或)硬石膏胶结→少量碳酸盐胶结物溶解→少量黄铁矿胶结。利用"反演回剥"的原理,以铸体薄片资料为基础,计算了各关键成岩作用对储集层面孔率的贡献量,并利用面孔率—孔隙度的函数关系,结合机械压实校正,定量地恢复了不同成岩特征储集层的实际孔隙度演化史。根据孔隙度演化史与油气成藏史匹配关系,河西务构造带沙四段储集层第1期油气成藏时期储集物性较好,孔隙度高达20%左右。第2期油气成藏时期,北部区块储集层碳酸盐胶结强烈,孔隙度急剧降低至7%左右,不利于油气充注补充;而南部区块储集层碳酸盐胶结作用弱,孔隙度仍以大于10%为主,有利于油气充注补充和成藏,成为有利勘探目标。

冀中坳陷饶阳凹陷蠡县斜坡带层序地层发育模式及主控因素

蠡县斜坡是冀中坳陷饶阳凹陷西部的一个古近系构造—沉积型斜坡,该斜坡南、北两个区域由于构造活动强弱程度的不同以及物源供给充足程度的差异,使其在斜坡类型、层序地层的对称性、湖平面的变化及沉积充填特征等方面均有不同。主要表现为斜坡北部具有构造—沉积型斜坡的特征,在沙三上亚段沉积时期构造活动强烈,构造坡折明显,层序地层格架具明显的三分性,发育了构造控制下的以高位体系域占优势的不对称层序,以顺流加积的辫状河三角洲沉积为主;沙二段沉积时期构造活动减弱,物源供给控制了层序的发育特征,由于北部物源欠发育,泥层厚度较大,以"泥包砂"为特点;沙一段沉积时期北部由于物源供给不足,A/S值逐渐加大,导致地层退积明显,在湖泛时期沉积了一套较厚的砂岩。而南部为典型的单斜型沉积斜坡,斜坡区不发育坡折,缺少低位体系域,沉积了以前积为主的三角洲体系;在沙二段沉积、沙一段沉积时期,物源供给和湖平面变化控制了层序的发育,南部受主物源影响,形成了大套分布广泛的三角洲前缘砂体,以"砂包泥"为特征。

冀中坳陷陆相地层层序地层学的应用

应用层序地层学的基本概念和研究方法重新解释了冀中坳陷的下第三系地层。四个层序可从地震剖面和钻井资料中解释出来，每一层序可进一步划分成三个体系域：低水位期、水进期和高水位期。体系域的沉积或岩相的分布明显受湖水升降及构造沉降的双重作用控制，每一层序构成了水进到水退的沉积旋回。从现有的资料分析，冀中坳陷的水进期体系域可能与“海泛”或“海侵”有关，发育有较厚的暗色泥、页岩夹碳酸盐岩（包括生物碎屑灰岩）的沉积，并伴有大量的与“咸水”环境有关的微古生物，这些微古生物是形成油气的主要物质基础。而位于水进期之下的低水位期的盆底扇、斜坡扇、斜坡河道砂、水进三角洲和位于水进期之上的高水位期的水退三角洲、扇三角洲砂体是有利的储集层系。圈闭类型明显受砂体的成因类型控制。

油气跨断层侧向运移评价方法——以渤海湾盆地冀中坳陷霸县凹陷文安斜坡史各庄鼻状构造带为例

为定量研究油气跨断层侧向运移的可能性及发生部位,利用双井Knipe图解法识别反向断层和顺向断层上、下盘地层砂-砂并置部位及并置模式,结合试油区域断层侧向封闭油气下限法,建立1套油气跨断层侧向运移部位定量评价方法。将该定量评价方法应用于渤海湾盆地冀中坳陷霸县凹陷文安斜坡史各庄鼻状构造带古近系沙河街组一段和二段(简称沙一段、沙二段),确定断层上、下盘地层砂-砂并置部位及沙一段和沙二段的断层泥比率(SGR)下限值分别为26%和29%,由此厘定出油气跨断层侧向运移的发生部位。通过分析沙一段和沙二段的油气分布特征及沙一段4口井含氮化合物的变化趋势,与油气跨断层侧向运移可能发生部位的定量评价结果一致,初步验证了评价方法的可行性。