摘要：

下古生界碳酸鹽巖潛山是渤海灣盆地重要的油氣勘探領(lǐng)域，目前已發(fā)現(xiàn)的碳酸鹽巖潛山油氣藏主要集中在構(gòu)造高部位，對(duì)構(gòu)造低部位斜坡帶碳酸鹽巖潛山的儲(chǔ)層發(fā)育程度以及成藏規(guī)模還缺乏深入認(rèn)識(shí)。為了探索斜坡帶碳酸鹽巖潛山儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)律，明確油氣成藏條件，本研究以沙壘田西北（沙西北）斜坡帶為靶區(qū)，開(kāi)展了潛山構(gòu)造演化、儲(chǔ)集空間形成機(jī)理、潛山油氣成藏綜合分析。結(jié)果表明：沙西北斜坡帶下古生界潛山巖性由上組合（大套灰?guī)r夾白云巖、泥灰?guī)r）和下組合（鮞?；?guī)r、灰?guī)r和泥巖互層）組成，崮山組區(qū)域穩(wěn)定泥巖是二者的分界線；斜坡帶潛山經(jīng)歷印支期、燕山早期、燕山中期、燕山晚期和喜馬拉雅期五期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，具有蹺蹺板式構(gòu)造演化特征，多期構(gòu)造活動(dòng)形成的大量裂縫為儲(chǔ)層發(fā)育奠定基礎(chǔ)，優(yōu)勢(shì)巖性組合疊合應(yīng)力成縫多期巖溶改造三元耦合控制碳酸鹽巖潛山儲(chǔ)層發(fā)育，上組合形成似層狀縫溶型優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，是優(yōu)勢(shì)的油氣聚集層系；低斜坡碳酸鹽巖潛山處于烴源巖超壓中心與常壓儲(chǔ)層直接接觸的常超過(guò)渡帶，發(fā)育上組合表生巖溶成儲(chǔ)下組合致密層遮擋封蓋的地層側(cè)封油氣成藏模式，形成斜坡帶大中型油田群。

關(guān)鍵詞：

碳酸鹽巖；斜坡帶潛山；縫溶型儲(chǔ)層；地層側(cè)封；油氣成藏；渤海海域

doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20240249

中圖分類(lèi)號(hào)：TE122.2；P618.13

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

黃志，葉濤，肖述光，等. 渤海灣盆地沙壘田西北斜坡帶碳酸鹽巖潛山儲(chǔ)層形成與油氣成藏.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（地球科學(xué)版），2024，54（6）：18151828. doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20240249.

Huang Zhi，Ye Tao，Xiao Shuguang，et al. Formation and Hydrocarbon Accumulation of Slope-Type Carbonate Buried Hill Reservoir in Northwest of Shaleitian， Bohai Bay Basin. Journal of Jilin University （Earth Science Edition），2024，54（6）：18151828. doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20240249.

收稿日期：20241008

作者簡(jiǎn)介：黃志（1986-），男，高級(jí)工程師，主要從事石油地質(zhì)綜合研究工作， E-mail：huangzhi3@cnooc.com.cn

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41972313，41790453）

Supported by the National Natural Science Foundation of China （41972313，41790453）

Formation and Hydrocarbon Accumulation of Slope-Type Carbonate Buried Hill Reservoir in Northwest of Shaleitian， Bohai Bay Basin

Huang Zhi，Ye Tao，Xiao Shuguang，Li Fei，Gao Wenbo，Dai Jianfang

CNOOC China Limited，

Tianjin Branch，Tianjin 300459，China

Abstract：

Lower Paleozoic carbonate buried hill is an important oil and gas exploration field in Bohai Bay basin. The existing buried hill is mainly concentrated in the high structural position. The reservoir development and hydrocarbon accumulation scale in the low structural position of low slope carbonate buried hill are less understood. In order to understand the developing principles of slope carbonate buried hill and the forming conditions of hydrocarbon accumulations， the tectonic evolution of buried hill， the genetic mechanism of reservoir spaces， the comprehensive analysis of hydrocarbon accumulation were carried out in northwest Shaleitian. It is concluded that： 1） The lithology of the lower Paleozoic buried hill in the slope belt of northwest Shaleitian is composed of the upper association （large set of limestone and muddy limestone） and the lower association （oolitic limestone， interbedded limestone and mudstone）， the stable mudstone in the Gushan Formation is the boundary between these two units. 2） The buried hill in the slope zone have undergone five periods of tectonic movements， namely the Indosinian， the Early Yanshanian， the Middle Yanshanian， the Late Yanshanian， and the Xishanian， and had the characteristics of seesaw-type structural evolution. A large number of fractures formed by multi-stage tectonic activities is favorable for the foundation of reservoirs. The component coupling of dominant lithology， superposition stress fracture formation and multi-stage karst transformation controlled the development of carbonate buried hill reservoirs， forming stratiform fracture-soluble high-quality reservoirs， of which the upper association is the dominant oil-gas accumulation layer. 3） The low-slope carbonate buried hill is located in the transitional zone， with the oil-gas accumulation model of upper supergene karst reservoir-lower dense layer shielding and sealing formation， forming large and medium-sized oilfield groups in the slope area.

Key words：

carbonate rock; slope type buried hill; fracture-soluble reservoir; stratigraphic lateral sealing; Oil-gas accumulation;" Bohai Sea

0" 引言

碳酸鹽巖儲(chǔ)集了全球約50%的石油和25%的天然氣［13］，是重要的油氣儲(chǔ)集巖。渤海灣盆地廣泛發(fā)育下古生界碳酸鹽巖潛山，目前已發(fā)現(xiàn)了任丘、千米橋、埕島、楊稅務(wù)等大中型下古生界碳酸鹽巖潛山油氣田，油氣儲(chǔ)量約占盆地總儲(chǔ)量的6%［4］，證實(shí)了渤海灣盆地古生界碳酸鹽巖潛山具有巨大的勘探潛力，是渤海灣盆地重要勘探領(lǐng)域之一。

渤海海域近5年古潛山勘探取得了豐碩成果，相繼發(fā)現(xiàn)了全球規(guī)模最大的變質(zhì)巖凝析氣田渤中196凝析氣田及國(guó)內(nèi)最大的變質(zhì)巖油田渤中266油田［5］，但下古生界碳酸鹽巖潛山一直未獲得大中型油氣田發(fā)現(xiàn)。近年來(lái)，諸多石油地質(zhì)研究人員針對(duì)渤海海域下古生界碳酸鹽巖潛山開(kāi)展了大量有益的研究，主要集中在地層巖性［67］、構(gòu)造演化［8］、油氣儲(chǔ)集層［914］等方面，認(rèn)識(shí)到：渤海古生界碳酸鹽巖潛山以風(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)層為主，巖性和沉積相是碳酸鹽巖潛山儲(chǔ)層形成的基礎(chǔ)，巖溶作用是碳酸鹽巖潛山儲(chǔ)層形成的關(guān)鍵，構(gòu)造破裂作用是碳酸鹽巖潛山儲(chǔ)層形成的紐帶。但這些研究多數(shù)聚焦于儲(chǔ)集空間、巖溶作用和白云巖成因等方面的探討，且研究區(qū)域多集中于古隆起，而對(duì)斷陷盆地占比最大的斜坡帶碳酸鹽巖潛山成藏條件和潛力缺乏研究。

沙壘田凸起西北（沙西北）斜坡帶古生界碳酸鹽巖潛山勘探始于1976年，在凸起核心區(qū)鉆探了10余口探井，雖獲得了油層發(fā)現(xiàn)但并無(wú)規(guī)模儲(chǔ)量，斜坡帶也僅在反向斷裂形成的背斜構(gòu)造發(fā)現(xiàn)了小型潛山油田（曹妃甸21），勘探自此陷入困境。2012—2016年，中海石油重新采集了沙壘田西段連片三維地震資料，在此基礎(chǔ)上，大力開(kāi)展了潛山地質(zhì)組成及演化、儲(chǔ)集空間形成與分布、油氣聚集規(guī)律等相關(guān)研究，并在沙西北斜坡帶發(fā)現(xiàn)了渤海海域首個(gè)下古生界潛山大中型油田——曹妃甸2B油田，取得了較大勘探突破。本次研究選取沙西北斜坡帶為靶區(qū)，根據(jù)最新三維地震、鉆井、薄片觀察及掃描電鏡等實(shí)驗(yàn)分析和數(shù)據(jù)，探索斜坡帶碳酸鹽巖潛山儲(chǔ)層的形成與油氣成藏條件，提出縫溶型儲(chǔ)層概念，建立烴源巖超壓中心與常壓儲(chǔ)層直接接觸的常超過(guò)渡低斜坡帶碳酸鹽巖潛山地層側(cè)封油氣成藏新模式，以期實(shí)現(xiàn)渤海海域斜坡帶碳酸鹽巖潛山勘探的突破，為斷陷盆地類(lèi)似地區(qū)油氣勘探提供理論支持和技術(shù)依據(jù)。

1" 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)沙西北斜坡帶位于渤海灣盆地沙壘田凸起西段西北部，因地處南堡凹陷向沙壘田凸起過(guò)渡的斜坡帶，構(gòu)造命名為沙西北斜坡帶（或沙西北構(gòu)造帶），面積約3. 0×103 km2，呈北西走向（圖1a、b）。研究區(qū)基底從南至北出露太古宇、下古生界和中生界（圖1c）。太古宇以混合花崗巖與花崗片麻巖為

主；下古生界寒武系為海相碳酸鹽巖和泥巖互層，以

厚層泥巖夾薄層白云巖或灰?guī)r為主，下古生界奧陶系為海相碳酸鹽巖沉積，以大套灰?guī)r和白云巖為主，夾薄層泥灰?guī)r；中生界巖性最為復(fù)雜，為一套含火山巖的陸相碎屑巖，其僅發(fā)育在南堡凹陷深洼區(qū)；上覆新生界自下而上發(fā)育沙河街組、東營(yíng)組、館陶組、明化鎮(zhèn)組和平原組，且從北向南新生界逐漸超覆變新，至凸起高部位僅發(fā)育新近系館陶組和明化鎮(zhèn)組（圖1c）。南堡凹陷是發(fā)育于寒武系—奧陶系基底之上的中、新生代疊合型裂谷盆地，研究區(qū)由于緊鄰南堡凹陷曹妃甸次洼、林雀次洼，油氣成藏條件較為優(yōu)越。

2" 潛山地層巖性及構(gòu)造演化

2.1" 潛山地層特征和巖性序列

沙西北斜坡帶隸屬于華北地臺(tái)，基底主要為下古生界克拉通穩(wěn)定地臺(tái)沉積物，發(fā)育寒武系和奧陶系共計(jì)10個(gè)地層組（圖2）。通過(guò)巖心、偏光顯微、X射線衍射及掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，下古生界巖性序列具有兩分性，可分為上組合和下組合。

上組合以碳酸鹽巖為主，主要發(fā)育大套灰?guī)r夾白云巖、泥灰?guī)r，包含上下馬家溝組、亮甲山組、冶里組、鳳山組和長(zhǎng)山組。鳳山組長(zhǎng)山組主要發(fā)育灰色中厚層灰?guī)r，長(zhǎng)山組和鳳山組的界線不明顯，總厚度為130～160 m；冶里組巖性以灰?guī)r為主，白云石體積分?jǐn)?shù)向上逐漸增加至10%，厚度為80～100 m，下部發(fā)育薄層泥灰?guī)r與鳳山組分隔；亮甲山組上部為灰色泥晶白云巖，下部為灰色含生屑灰?guī)r與白云巖互層，白云石體積分?jǐn)?shù)向上逐漸降低，厚度為89～100 m，與冶里組分界不明顯；下馬家溝組巖性以深灰色白云巖為主，白云石體積分?jǐn)?shù)在中部最低，厚度為200～250 m；上馬家溝組巖性以厚層白云質(zhì)灰?guī)r為主，殘留厚度為0～220 m。因此，上組合不發(fā)育穩(wěn)定海相泥巖，各組僅以薄層泥灰?guī)r為分界，且多數(shù)分界不清楚，巖性較為均一，總體以碳酸鹽巖為主（圖2）。

下組合巖性為鮞?；?guī)r、泥巖、薄層灰?guī)r或白云巖互層，碳酸鹽巖體積分?jǐn)?shù)低于上組合，主要包括崮

山組、張夏組、饅頭組和府君山組。其中：府君山組巖性以灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和白云巖為主；饅頭組以灰質(zhì)泥巖、灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r和泥巖不等厚互層為主；張夏組發(fā)育大套灰?guī)r、鮞粒灰?guī)r，可夾中厚層灰質(zhì)泥巖；崮山組巖性主要為灰質(zhì)泥巖。

通過(guò)巖性序列精細(xì)分析，認(rèn)為下古生界復(fù)雜巖性潛山可簡(jiǎn)化為以碳酸鹽巖為主的上組合及以泥巖為主的下組合。上組合和下組合巖性的分界為崮山組灰質(zhì)泥巖，鉆井揭示渤海海域西部崮山組海相泥巖分布穩(wěn)定，且崮山組上、下巖性差異大，因此，在崮山組頂部出現(xiàn)可區(qū)域追蹤的地震軸（圖1c），依據(jù)地層厚度關(guān)系可預(yù)測(cè)地層分布，提高探井成功率。

2.2" 潛山形成及演化

2.2.1" 斷裂體系特征

研究區(qū)發(fā)育北西向（或近東西向）及北東向兩組斷裂體系，相互切割、分割，形成網(wǎng)格狀構(gòu)造格局。北西向（或近東西向）和北東向斷裂分別歸屬于不同的斷裂系。北西向（或近東西向）斷裂屬?gòu)埮顢嗔洋w系，剖面上呈上陡下緩的形態(tài)，在斷層上盤(pán)鄰近斷層處下古生界逐漸減?。▓D1b、c）；而中生界和古近系則明顯增厚，呈現(xiàn)蹺蹺板的特征，北西向斷層整體上控制了該區(qū)隆凹相間的格局。北東向斷裂隸屬于黃驊—東明斷裂體系，由多條平行蜿蜒延伸的斷裂組成，剖面上呈陡傾板狀，與北西向斷層呈交切關(guān)系，將北西向凸起分切成多個(gè)獨(dú)立的山頭。整體來(lái)看，研究區(qū)斷裂體系呈現(xiàn)三橫四縱網(wǎng)格狀構(gòu)造格局。

2.2.2" 潛山形成及演化

沙西北地區(qū)構(gòu)造演化作為渤海灣盆地中新生代構(gòu)造演化的縮影，與整個(gè)東亞中生代以來(lái)的大地構(gòu)造動(dòng)力學(xué)背景緊密相關(guān)［1517］。根據(jù)地層變化及斷裂活動(dòng)等研究，并結(jié)合前人成果［1418］，沙西北地區(qū)識(shí)別出印支期、燕山早期、燕山中期、燕山晚期和喜馬拉雅期五期構(gòu)造活動(dòng)，控制了潛山的形成與演化。

早古生代該區(qū)在太古宇變質(zhì)巖基底上沉積了一套陸表海的碳酸鹽巖，晚古生代為海陸過(guò)渡相沉積。由于早古生代加里東運(yùn)動(dòng)和海西運(yùn)動(dòng)以垂直升降為主，水平方向構(gòu)造作用較弱，此時(shí)古生代地層形變小，改造弱（圖3a）。

印支期，受華南板塊與華北板塊碰撞作用影響，研究區(qū)形成了一系列的北西西向（或近東西向）逆沖斷裂，引起了古生界的褶皺變形，同時(shí)形成了多排整體向北東方向逐步抬升的北西向構(gòu)造帶，并在逆沖斷裂上盤(pán)和褶皺高部位發(fā)生剝蝕。該時(shí)期上古生界基本剝蝕殆盡，下古生界在逆沖斷裂上盤(pán)根部和褶皺高部位剝蝕強(qiáng)烈（圖3b、圖1c）。

燕山早期，研究區(qū)轉(zhuǎn)入濱太平洋構(gòu)造體系域，受北西向擠壓應(yīng)力場(chǎng)作用，北東向逆沖斷裂開(kāi)始形成，在先存北西向逆沖斷裂及相關(guān)褶皺的格局上進(jìn)行立交橋式疊加，沙西北地區(qū)進(jìn)一步差異隆升，形成了三橫四縱的構(gòu)造雛形，導(dǎo)致北東向逆沖斷裂上盤(pán)靠近兩組斷裂根部的下古生界被強(qiáng)烈剝蝕，形成多個(gè)中間厚、邊緣薄的古生界殘留區(qū)（圖3c，圖1a、c）。

燕山中期，華北地區(qū)構(gòu)造體制和應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生了根本性變革，研究區(qū)由先前的壓扭剪切應(yīng)力場(chǎng)轉(zhuǎn)入張扭剪切應(yīng)力場(chǎng)，穩(wěn)定的克拉通被破壞，柏各莊等先存的北西向逆沖斷裂發(fā)生負(fù)反轉(zhuǎn)，形成了北斷南超的南堡凹陷雛形，并沉積了中生代地層。沙西北地區(qū)受塊斷旋轉(zhuǎn)翹傾作用，為隆升區(qū)，剝蝕作用強(qiáng)。由此可見(jiàn)，燕山中期沙西北地區(qū)發(fā)生了一次大的構(gòu)造格局變化，由印支期北高南低轉(zhuǎn)變?yōu)楸钡湍细?，形成蹺蹺板式演化現(xiàn)象（圖3d）。燕山晚期，受東部高原作用影響，研究區(qū)整體抬升構(gòu)造作用較弱。

喜馬拉雅期，受太平洋持續(xù)俯沖和地幔隆升熱對(duì)流影響，該區(qū)繼承了燕山中期構(gòu)造格局，先存北西向斷裂和北東向斷裂發(fā)生強(qiáng)烈斷陷，北斷南超為主，并伴隨東西向伸展，形成南堡凹陷多個(gè)烴源灶和多個(gè)潛山塊體，造就了沙西北地區(qū)南北分帶、東西分塊的構(gòu)造格局（圖3d）。受差異隆升影響，沙西北地區(qū)逐步定型為南堡凹陷向沙壘田凸起過(guò)渡的斜坡帶。

基于構(gòu)造演化分析，總結(jié)了斷陷盆地碳酸鹽巖潛山勘探低效原因：受多期構(gòu)造演化影響，現(xiàn)今構(gòu)造高并非印支期和燕山期擠壓應(yīng)力集中區(qū)，導(dǎo)致高點(diǎn)儲(chǔ)層差，儲(chǔ)量規(guī)模??；受剝蝕和喜馬拉雅期斷陷影響，下古生界現(xiàn)今主要分布在斜坡帶，風(fēng)化殼儲(chǔ)層較發(fā)育；傳統(tǒng)認(rèn)為斜坡帶為油氣運(yùn)移過(guò)路區(qū)［1920］，難以形成大中型油氣田，因此對(duì)斜坡帶探索少。

3" 儲(chǔ)集空間與儲(chǔ)層發(fā)育模式

3.1" 儲(chǔ)層基本特征

由巖心、成像及薄片等實(shí)驗(yàn)資料分析可知，沙西北地區(qū)下古生界儲(chǔ)集空間類(lèi)型多樣，以裂縫、溶孔、溶洞為主。裂縫、溶孔與溶洞具有耦合共生關(guān)系，常見(jiàn)裂縫的溶蝕擴(kuò)大，以及沿裂縫發(fā)育的溶蝕孔、洞（圖4）。該現(xiàn)象說(shuō)明，下古生界碳酸鹽巖潛山儲(chǔ)層的形成主要依靠次生作用，后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)成縫以及沿縫溶蝕是儲(chǔ)層形成的主要營(yíng)力。本研究將這類(lèi)在

微晶灰

巖或白云巖中發(fā)育沿縫溶蝕形成的儲(chǔ)集空間稱為縫溶型儲(chǔ)層。

1）裂縫：研究區(qū)構(gòu)造裂縫極為發(fā)育，在巖心、薄片上大量可見(jiàn)（圖4h、i）。受后期流體影響，構(gòu)造裂縫發(fā)生溶蝕形成溶蝕裂縫（圖4c）。同一條溶蝕縫不同位置的寬度不一致，一般介于0. 03～1.00 cm之間。裂縫極易被碳酸鹽巖礦物所充填（圖4e），多數(shù)裂縫可見(jiàn)沿縫發(fā)育的溶蝕擴(kuò)大孔洞（圖4b、g）。成像資料顯示，研究區(qū)主要發(fā)育兩組裂縫，一組以北東東向?yàn)橹?，另一組以北西西向?yàn)橹鳎渲斜睎|東向裂縫占主導(dǎo)。另外，裂縫發(fā)育的深度下限與測(cè)試產(chǎn)能底界具有高度一致性。

2）溶孔：由于受后期流體作用，碳酸鹽巖發(fā)生溶解，產(chǎn)生一系列晶間擴(kuò)溶孔（圖4c、d），孔徑較小，一般小于1 mm，該類(lèi)儲(chǔ)集空間較為少見(jiàn)。

3）溶洞：主要發(fā)育在灰?guī)r地層中，常見(jiàn)于馬家溝組和冶里組—亮甲山組，獨(dú)立分布或者沿裂縫分布，溶洞大小不一，一般直徑為1～2 cm（圖4a）。

由鉆井揭示可知：潛山頂部發(fā)育高孔高滲儲(chǔ)層，以裂縫孔洞性儲(chǔ)層為主；潛山中下部?jī)?chǔ)層低孔高滲，以孔洞裂縫性儲(chǔ)層為主（圖5）。統(tǒng)計(jì)表明，該區(qū)潛山儲(chǔ)層主要分布在距潛山頂面300 m范圍以內(nèi)的上組合中，下組合僅局部白云巖段發(fā)育薄層儲(chǔ)層，儲(chǔ)層凈毛比低（圖5）。

3.2" 儲(chǔ)集空間

3.2.1" 裂縫的形成

沙西北地區(qū)下古生界海相碳酸鹽巖歷經(jīng)印支、燕山及喜馬拉雅多期構(gòu)造活動(dòng)，受北西和北東向?yàn)橹鞯臄D壓、走滑、伸展應(yīng)力疊加改造，形成多種類(lèi)型的裂縫。印支期，在強(qiáng)烈近南北向擠壓作用下，形成

a. CFD2A2井，3 600. 45 m，白云巖，溶洞；b. CFD2B3井，3 715. 00 m，灰?guī)r，裂縫和溶蝕孔；c. CFD2B3井，3 333. 00 m，亮晶砂屑灰?guī)r，粒間溶孔和溶蝕縫；d. CFD2B3井，3 664. 00 m，白云質(zhì)灰?guī)r，可見(jiàn)白云石晶洞；e. CFD2B3井，3 817. 00 m，灰?guī)r，發(fā)育粒間溶蝕孔；f. CFD2B3井，4 082. 00 m，白云巖，白云石溶蝕孔；g. CFD2A2井，3 709. 50 m，順裂縫發(fā)育溶蝕孔；h. CFD2B3井，3 955. 00 m，鮞粒灰?guī)r，構(gòu)造裂縫發(fā)育；i. CFD2B3井，3 757. 00 m，灰?guī)r，構(gòu)造裂縫發(fā)育。

一系列北西—南東向逆沖斷裂和相關(guān)褶皺，伴隨斷裂和隆起產(chǎn)生，發(fā)育北西向裂縫體系。燕山早期，在北西—南東向擠壓作用下，在早期裂縫基礎(chǔ)上疊加了北東向裂縫體系。燕山中期—喜馬拉雅期，在近南北向拉張應(yīng)力場(chǎng)下，潛山裂縫體系發(fā)生了一定程度的活化，形成了優(yōu)質(zhì)的裂縫儲(chǔ)集體。

利用成像測(cè)井資料與元素測(cè)、錄井資料，統(tǒng)計(jì)了不同白云石體積分?jǐn)?shù)段的裂縫發(fā)育線密度（圖6），結(jié)果表明，除了少量灰?guī)r中（白云石體積分?jǐn)?shù)低）裂縫密度較大之外，整體上隨著白云石體積分?jǐn)?shù)的增加，裂縫的密度具有明顯增加的趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)表明，白云巖的抗壓強(qiáng)度為49.00 MPa，灰質(zhì)白云巖為70.74 MPa，白云質(zhì)灰?guī)r抗壓強(qiáng)度為75.40 MPa，而灰?guī)r的抗壓強(qiáng)度可達(dá)104.90 MPa［21］。即隨著碳酸鹽巖白云石體積分?jǐn)?shù)的增加，抗壓強(qiáng)度具有逐步降低的趨勢(shì)。需注意，白云巖的抗壓強(qiáng)度僅為灰?guī)r的1/2，白云巖體積分?jǐn)?shù)越高，巖石越容易發(fā)生破裂形成構(gòu)造裂縫。另外，從裂縫縱向分布觀察，上組合巖性較為均一，多類(lèi)型裂縫交織發(fā)育，而下組合僅零星層段裂縫較為發(fā)育（圖5）。導(dǎo)致下組合裂縫發(fā)育差的原因主要是崮山組發(fā)育穩(wěn)定泥巖，裂縫大部分終止于該力學(xué)性質(zhì)變化界面上［22］。

3.2.2" 裂縫的溶蝕機(jī)制

構(gòu)造裂縫為流體的滲流提供了良好的通道，這是巖溶儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)。裂縫充填物的觀察以及碳氧同位素分析結(jié)果表明，研究區(qū)至少發(fā)生了兩期巖溶：第一期充填物以細(xì)晶白云巖/灰?guī)r為主，C同位素介于-2‰～0之間，O同位素介于-16‰～-8‰

之間（圖7），可能代表表生期的大氣淡水溶蝕；第二期以粗晶白云巖/灰?guī)r為主，C同位素介于-4‰～-2‰之間，O同位素介于-18‰～-8‰之間（圖7），表明其成巖溫度更高，可能與埋藏期的巖溶有關(guān)［2324］。

但值得注意的是，沙西北地區(qū)上組合以灰?guī)r為主，白云巖欠發(fā)育，與渤海灣盆地已發(fā)現(xiàn)規(guī)模性儲(chǔ)層存在較大差異，這也是該區(qū)已鉆井未發(fā)現(xiàn)規(guī)模儲(chǔ)層的根本原因。通常認(rèn)為，大套灰?guī)r不具備大型優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育條件；但碳酸鹽巖溶蝕作用模擬實(shí)驗(yàn)［25］表明，灰?guī)r中白云石質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同會(huì)對(duì)其溶蝕強(qiáng)度產(chǎn)

N.樣本數(shù)。

生影響，當(dāng)白云石體積分?jǐn)?shù)＜9%時(shí)，溶蝕作用與白云石體積分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)關(guān)系；當(dāng)白云石體積分?jǐn)?shù)＞15%時(shí)，溶蝕作用與白云石體積分?jǐn)?shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明白云質(zhì)灰?guī)r這類(lèi)過(guò)渡巖性具有形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的潛力。而研究區(qū)下古生界頂部的馬家溝組發(fā)育白云質(zhì)灰?guī)r和灰?guī)r，亮甲山組—冶里組主要發(fā)育白云巖和白云質(zhì)灰?guī)r的巖性組合；上組合總體為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r互層，且灰?guī)r中白云石體積分?jǐn)?shù)大多介于5%～15%之間，溶蝕作用最強(qiáng)，易于形成厚層優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

基于以上分析，結(jié)合構(gòu)造演化過(guò)程，認(rèn)為研究區(qū)發(fā)育四期表生巖溶和一期埋藏巖溶作用。加里東期構(gòu)造活動(dòng)雖然較弱，但經(jīng)歷長(zhǎng)達(dá)1.5億a的風(fēng)化剝蝕（圖8a）；印支期，受南北向擠壓，研究區(qū)形成近北西西向褶皺，在印支期逆沖斷裂帶附近形成裂縫密集帶，與此同時(shí)發(fā)生第二次表生巖溶，受地貌影響，南堡凹陷現(xiàn)今凹陷區(qū)為巖溶高地，流體流動(dòng)方向由北向南（圖8b）；燕山早期，在壓扭作用下，斷裂附近進(jìn)一步形成北東東向斷裂密集區(qū)，此時(shí)古生界潛山仍然暴露，持續(xù)表生溶蝕（圖8c），裂縫的充填物表現(xiàn)為相對(duì)高的C同位素特征；燕山中晚期—喜馬拉雅期早期，由于伸展作用，構(gòu)造格局發(fā)生了變革，南部沙壘田為巖溶高地，流體向北流動(dòng)（圖8d）；喜馬拉雅晚期，古生界在斜坡背景下發(fā)生埋藏順層巖溶，由于埋藏深度較大，導(dǎo)致充填物的C同位素更偏負(fù)；隨著新生代的持續(xù)埋藏，O同位素整體偏負(fù)。巖溶高地的變遷，導(dǎo)致現(xiàn)今構(gòu)造高部位和低部位均具有較強(qiáng)的巖溶作用。

3.2.3" 儲(chǔ)層發(fā)育模式

沙西北地區(qū)由于下古生界巖性組合特殊，影響了儲(chǔ)層的發(fā)育模式。上組合各組界線不清，巖性以碳酸鹽巖為主，巖性較為均一，且裂縫交織發(fā)育，受后期巖溶改造，在其頂部200～300 m內(nèi)易形成儲(chǔ)層。下組合發(fā)育崮山組穩(wěn)定泥巖、張夏組鮞?；?guī)r以及饅頭組穩(wěn)定泥巖，且張夏組鮞?；?guī)r相對(duì)泥晶灰?guī)r溶蝕效率低［26］；另外，下組合顆?；?guī)r的彈性模量最大，同一構(gòu)造區(qū)，鮞粒灰?guī)r裂縫發(fā)育條件較灰?guī)r和白云巖差，裂縫密度低［27］，鉆井揭示張夏組均為致密層。可見(jiàn)下組合難以形成規(guī)模儲(chǔ)層，一般為非滲透層，是流體流動(dòng)的遮擋層。

基于巖性組合序列、裂縫縱向分布規(guī)律以及巖溶作用模式，認(rèn)為沙西北地區(qū)碳酸鹽巖潛山受優(yōu)勢(shì)巖性組合疊合應(yīng)力成縫多期巖溶改造的共同控制，上組合形成了沿潛山頂面發(fā)育的、具穿時(shí)效應(yīng)的似層狀縫溶型儲(chǔ)層，下組合一般為致密層。上組合白云質(zhì)灰?guī)r提供了較好的物質(zhì)基礎(chǔ)；同時(shí)受到印支—燕山運(yùn)動(dòng)早期和燕山運(yùn)動(dòng)晚期兩期構(gòu)造擠壓，造成上組合多類(lèi)裂縫交織形成縫網(wǎng)體系；后期沿縫網(wǎng)體系進(jìn)行多期巖溶改造，印支期大氣淡水由北向南、燕山中期—喜馬拉雅期大氣淡水由南向北運(yùn)移，巖溶高地的變遷使得現(xiàn)今構(gòu)造高部位和低部位均發(fā)育規(guī)模性儲(chǔ)層；多因素耦合下，形成一套沿潛山頂面發(fā)育的、具有穿時(shí)效應(yīng)的、大面積分布的似層狀縫溶型儲(chǔ)層（圖9），該類(lèi)儲(chǔ)層形成與我國(guó)西部的順層巖溶、斷溶體有本質(zhì)區(qū)別。

4" 地層側(cè)封型碳酸鹽巖潛山成藏新模式

沙西北地區(qū)碳酸鹽巖潛山帶整體表現(xiàn)為凹陷區(qū)向凸起區(qū)過(guò)渡的斜坡帶。傳統(tǒng)成藏模式認(rèn)為，斜坡

帶的單斜型潛山由于風(fēng)化殼儲(chǔ)層連通問(wèn)題缺少遮擋保存條件，成藏風(fēng)險(xiǎn)較大［1920］。

研究區(qū)下古生界巖性序列特殊，具有明顯的兩分特征。上組合表現(xiàn)為較純碳酸鹽巖段，易于形成巨厚的縫溶型儲(chǔ)層；而下組合為鮞?；?guī)r、灰?guī)r和泥巖等互層，其中張夏組鮞粒灰?guī)r的鮞粒之間充填泥晶灰?guī)r，導(dǎo)致該套地層溶蝕速率低、抗壓強(qiáng)度大、力學(xué)非均質(zhì)性強(qiáng)［2627］，裂縫易終止于力學(xué)性質(zhì)變化界面上，難形成規(guī)模較大的構(gòu)造縫，表現(xiàn)為致密層發(fā)育段?；谙鹿派鐜r性序列控制下儲(chǔ)層的變化規(guī)律，建立了斜坡帶下古生界碳酸鹽巖潛山上組合表生巖溶成儲(chǔ)下組合致密層遮擋封蓋的新型成藏模式，認(rèn)識(shí)到斜坡帶潛山同樣具有截留油氣能力，具備形成大中型油氣田的保存條件（圖10）。

此外，沙西北地區(qū)整體的單斜構(gòu)造特征致使?jié)撋巾敳糠€(wěn)定分布的縫溶儲(chǔ)層與沙河街組優(yōu)質(zhì)烴源巖直接接觸，即潛山側(cè)向與生烴中心對(duì)接。潛山頂面大面積發(fā)育的縫溶型儲(chǔ)層可以作為油氣的高效輸導(dǎo)體系，將低部位生烴中心生成的油氣向高部位運(yùn)移和聚集；且曹妃甸2B構(gòu)造緊鄰的林雀次洼和曹妃甸次洼，均發(fā)育超壓［2830］，最大壓力系數(shù)可達(dá)1.7以上。兩大超壓中心與常壓體系的直接接觸，使?jié)撋教幱诔３^(guò)渡位置，導(dǎo)致低孔滲的潛山成為油氣運(yùn)移和匯聚的指向區(qū)，在超壓驅(qū)動(dòng)下，使油氣能高效、遠(yuǎn)距離地在潛山中運(yùn)移。

油氣成藏模式的新認(rèn)識(shí)推動(dòng)了勘探思路轉(zhuǎn)變，堅(jiān)定了向曹妃甸2B構(gòu)造斜坡帶潛山進(jìn)一步勘探的信心。在斜坡帶鉆探的CFD2B2井，測(cè)試獲得日產(chǎn)油超千立方米的產(chǎn)能，構(gòu)造低部位后續(xù)鉆探的兩口井也獲得成功，發(fā)現(xiàn)了曹妃甸2B中型整裝潛山油田，油藏厚度達(dá)1 200 m，標(biāo)志著渤海油田在斜坡帶潛山勘探領(lǐng)域獲得突破。

5" 結(jié)論

1）沙西北斜坡帶潛山主要發(fā)育下古生界，其巖性序列由上組合和下組合組成。上組合為較純碳酸鹽巖段（包括大套灰?guī)r夾白云巖），而下組合為鮞?；?guī)r、灰?guī)r、灰質(zhì)泥巖和泥巖等互層；上、下組合以崮山組海相穩(wěn)定泥巖為分界線，可進(jìn)行區(qū)域追蹤，明確地層分布規(guī)律，提高探井成功率。

2）沙壘田古隆起斜坡上的潛山經(jīng)歷印支期、燕山早期、燕山中期、燕山晚期和喜馬拉雅期五期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成蹺蹺板式構(gòu)造演化，使研究區(qū)發(fā)育四期表生巖溶和一期埋藏巖溶，導(dǎo)致現(xiàn)今構(gòu)造高部位和低部位均具有較強(qiáng)的巖溶作用。

3）碳酸鹽巖潛山儲(chǔ)層受優(yōu)勢(shì)巖性組合疊合應(yīng)力成縫多期巖溶改造三元耦合控制，形成一套沿潛山頂面發(fā)育的、具有穿時(shí)效應(yīng)的及大面積分布的似層狀縫溶型儲(chǔ)層。

4）斜坡帶碳酸鹽巖潛山處于常超過(guò)渡帶，發(fā)育上組合表生巖溶成儲(chǔ)下組合致密層遮擋封蓋的地層側(cè)封油氣成藏模式，表明斜坡帶亦可形成大中型油田群。

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