方正斷陷源蓋空間匹配關(guān)系及控藏作用

付廣，劉桐汐，史集建，李云飛，楊麗峰

方正斷陷源蓋空間匹配關(guān)系及控藏作用

付廣1，劉桐汐1，史集建1，李云飛2，楊麗峰3

（1.東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江大慶163318；2.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠，黑龍江大慶163511；3.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠，黑龍江大慶163514）

為了研究方正斷陷油氣成藏規(guī)律，基于源巖和蓋層的發(fā)育及分布特征，從二者空間匹配關(guān)系入手，對(duì)該斷陷油氣成藏與分布的控制作用進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：方正斷陷主要發(fā)育2類5套源蓋空間匹配關(guān)系，其中自源自蓋型2套，主要發(fā)育于新安村+烏云組；下源上蓋型3套，主要發(fā)育于新安村+烏云組至寶二段。Ⅰ和Ⅲ套源蓋空間匹配關(guān)系在整個(gè)斷陷均有分布，Ⅱ和Ⅴ套僅分布于斷陷東部，Ⅳ套僅分布于斷陷西部。5套源蓋空間匹配關(guān)系對(duì)油氣成藏與分布的控制作用主要表現(xiàn)在3個(gè)方面，分別為源蓋空間匹配關(guān)系的數(shù)量控制著油氣聚集與分布的層位，同一層位源蓋空間匹配關(guān)系的數(shù)量控制著油氣聚集的數(shù)量以及源蓋空間匹配關(guān)系中蓋層的質(zhì)量控制著油氣聚集的數(shù)量。

源巖；蓋層；空間匹配關(guān)系；油氣聚集；控制作用；方正斷陷

0 引言

方正斷陷位于依舒地塹北部，為二級(jí)負(fù)向構(gòu)造單元，呈北東東向狹長(zhǎng)形分布，主要發(fā)育白堊系、古近系、新近系及第四系，其中古近系的新安村+烏云組和寶泉嶺組是該斷陷的主要沉積地層，也是目前該斷陷油氣富集的主要層位（圖1）。截至目前，方正斷陷已獲得5口工業(yè)油流井，2口工業(yè)氣流井和5口低產(chǎn)油流井，顯示出該斷陷具有進(jìn)一步勘探的潛力。然而，該斷陷地層條件復(fù)雜，既有早期的伸展作用及中期的張扭作用，又有晚期的壓扭作用［1］（圖1），這些作用使地層破碎，經(jīng)多期作用后形成交錯(cuò)分布的斷裂，不僅造成地層界限難以確定，而且對(duì)地層斷裂的解釋也存在問(wèn)題，增加了方正斷陷的油氣勘探難度。盡管前人對(duì)方正斷陷的源巖和蓋層條件［2-5］、構(gòu)造［6-13］、沉積［14-15］及其對(duì)油氣成藏作用［16］等方面均進(jìn)行過(guò)研究和探討，并取得了一些認(rèn)識(shí)，但這些認(rèn)識(shí)主要是從某一側(cè)面對(duì)該斷陷的油氣成藏條件進(jìn)行研究，缺乏綜合性的研究。對(duì)于從油氣成藏的主控因素即源巖和蓋層之間的空間匹配關(guān)系入手研究油氣成藏規(guī)律的報(bào)道，至今尚無(wú)，這明顯不利于方正斷陷油氣勘探的深入研究。因此，開(kāi)展方正斷陷源蓋空間匹配關(guān)系及其對(duì)油氣成藏分布的控制作用研究，對(duì)于正確認(rèn)識(shí)該斷陷的油氣成藏規(guī)律和指導(dǎo)油氣勘探均具有重要意義。

圖1 方正斷陷地層柱狀圖Fig.1Stratigraphic column of Fangzheng fault depression

1 源巖發(fā)育及分布特征

油氣源對(duì)比結(jié)果表明，方正斷陷目前發(fā)現(xiàn)的油氣主要來(lái)自新安村+烏云組源巖［10］。油氣勘探和地震資料揭示，該源巖主要發(fā)育于新安村+烏云組的底部和頂部（參見(jiàn)圖1）。新安村+烏云組底部源巖主要分布在方正斷陷東部方10井以南地區(qū)，少量分布在西部，最大厚度為120 m；其次分布在方4井和方15井東北部，最大厚度分別為100 m和90 m。新安村+烏云組底部源巖厚度由3個(gè)高值區(qū)向其四周逐漸減小，在斷陷邊部減小至零［圖2（a）］。新安村+烏云組頂部源巖僅分布在方正斷陷東部，最大厚度為110 m，主要分布在方13井；其次分布在方15井，最大厚度為100 m。新安村+烏云組頂部源巖厚度由2個(gè)高值區(qū)向其四周逐漸減小，在斷陷邊部減小至零［圖2（b）］。

圖2 方正斷陷新安村+烏云組有效源巖分布Fig.2Distribution of the effective source rocks of Xin’ancun-Wuyun Formation in Fangzheng fault depression

2 蓋層發(fā)育及分布特征

圖3 方正斷陷蓋層分布Fig.3DistributionofthecaprockinFangzhengfaultdepression

地質(zhì)、地震及油氣分布等資料揭示，方正斷陷自下而上發(fā)育新安村+烏云組底部、新安村+烏云組頂部、寶一段和寶二段共4套泥巖蓋層。新安村+烏云組底部泥巖蓋層在方正斷陷東、西部均有分布，主要分布在方18井，最大厚度為190 m；其次分布在方402井、方3井和方13井北部，最大厚度為80 m。新安村+烏云組底部泥巖蓋層厚度由3個(gè)高值區(qū)向其四周逐漸減小，在斷陷邊部減小至40 m以下［圖3（a）］。新安村+烏云組頂部泥巖蓋層主要分布在方正斷陷東部方13井，最大厚度為300 m；其次分布在方15井，最大厚度為115 m；斷陷西部也有分布，但厚度和分布面積均較小。新安村+烏云組頂部泥巖蓋層厚度由2個(gè)高值區(qū)向其四周逐漸減小，在斷陷邊部減小至25 m以下［參見(jiàn)圖3（b）］。寶一段泥巖蓋層僅分布在方正斷陷東部，最大厚度為1 000 m，主要分布在方12井北部；其次分布在方15井，最大厚度為950 m。寶一段泥巖蓋層厚度由2個(gè)高值區(qū)向其四周逐漸減小，在斷陷東部邊界減小至100 m以下［參見(jiàn)圖3（c）］。寶二段泥巖蓋層分布面積廣，東部和西部均有分布，最大厚度為1 040 m，主要分布在方5井北部；其次分布在方18井南部，最大厚度為840 m。寶二段泥巖蓋層厚度由2個(gè)高值區(qū)向其四周逐漸減小，在斷陷邊部減小至200 m以下［參見(jiàn)圖3（d）］。

3 源蓋空間匹配關(guān)系及不同類型的分布特征

源巖和蓋層作為油氣成藏的2個(gè)重要條件，不僅單獨(dú)對(duì)油氣成藏起控制作用，更重要的是，二者空間匹配關(guān)系共同控制著油氣成藏與分布。由于受源巖和蓋層初期沉積范圍大小及后期遭受抬升剝蝕程度的影響，方正斷陷的源巖和蓋層在空間與分布上均存在差異（參見(jiàn)圖2和圖3），使得二者空間匹配關(guān)系在不同地區(qū)表現(xiàn)出不同特征。方正斷陷源蓋空間匹配關(guān)系主要有2種類型，第1種為自源自蓋型，主要發(fā)育于新安村+烏云組。該類型又可進(jìn)一步細(xì)分為2套空間匹配關(guān)系，分別為Ⅰ和Ⅱ套，其中Ⅰ套是由新安村+烏云組泥巖與新安村+烏云組底部泥巖蓋層構(gòu)成，在方正斷陷東、西部均有分布；Ⅱ套是由新安村+烏云組頂部泥巖與新安村+烏云組頂部泥巖蓋層構(gòu)成，僅分布在該斷陷東部（圖4）。第2種為下源上蓋型，發(fā)育于新安村+烏云組—寶二段。該類型又可進(jìn)一步細(xì)分為3套空間匹配關(guān)系，分別為Ⅲ，Ⅳ和Ⅴ套，其中Ⅲ套是由新安村+烏云組底部源巖與新安村+烏云組頂部泥巖蓋層構(gòu)成，在方正斷陷東、西部均有分布；Ⅳ套是由新安村+烏云組底部源巖與寶二段泥巖蓋層構(gòu)成，僅分布在該斷陷西部；Ⅴ套是由新安村+烏云組頂部源巖與寶一段泥巖蓋層構(gòu)成，僅分布在該斷陷東部（圖4）。

圖4 方正斷陷源蓋空間匹配關(guān)系示意圖Fig.4The sketch of spatial matching relation between source rock and caprock in Fangzheng fault depression

由圖4可以看出，方正斷陷東部發(fā)育4套源蓋空間匹配關(guān)系，西部則發(fā)育3套源蓋空間匹配關(guān)系，二者在數(shù)量上有著明顯差異，而且在源蓋空間匹配類型上也存在差異，西部發(fā)育的源蓋空間匹配關(guān)系分別是Ⅰ，Ⅲ和Ⅳ套，而東部發(fā)育的源蓋空間匹配關(guān)系是Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ和Ⅴ套。

由圖3（c）和圖3（d）可以看出，方正斷陷寶一段和寶二段泥巖蓋層厚度大，并且未斷裂錯(cuò)開(kāi)，仍保持橫向分布的連續(xù)性，而且其與新安村+烏云組底部源巖構(gòu)成的Ⅳ和Ⅴ套源蓋空間匹配關(guān)系的油氣保存條件相對(duì)較好；新安村+烏云組底部和頂部泥巖蓋層中，除局部厚度相對(duì)較大外，大部分地區(qū)的厚度相對(duì)較小，而且易被斷裂錯(cuò)開(kāi)，失去橫向分布的連續(xù)性（表1）。由表1可以看出，方正斷陷東部斷裂斷距相對(duì)較大，新安村+烏云組底部和頂部2套泥巖蓋層厚度普遍小于斷距，被斷裂錯(cuò)開(kāi)后，失去了橫向分布連續(xù)性，而且Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ套源蓋空間匹配關(guān)系的油氣保存條件相對(duì)較差；斷陷西部由于斷裂斷距相對(duì)較小，新安村+烏云組底部和頂部泥巖蓋層部分被斷裂錯(cuò)開(kāi)，而且Ⅰ和Ⅲ套源蓋空間匹配關(guān)系的油氣保存條件介于Ⅳ，Ⅴ套與東部Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ套源蓋空間匹配關(guān)系的油氣保存條件之間。

表1 方正斷陷油氣顯示井與蓋層斷接厚度關(guān)系Table 1Relation between oil-gas show wells and faulted thickness of caprock in Fangzheng fault depression

續(xù)表1

4 對(duì)油氣成藏與分布的控制作用

通過(guò)對(duì)源蓋空間匹配關(guān)系及其分布與油氣分布之間的關(guān)系進(jìn)行研究得出，方正斷陷源蓋空間匹配關(guān)系對(duì)油氣成藏與分布的控制作用主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

圖5 方正斷陷蓋層分布及油氣顯示關(guān)系Fig.5Relation between caprock distribution and oil-gas show in Fangzheng fault depression

4.1 源蓋空間匹配關(guān)系的數(shù)量控制著油氣聚集與分布的層位

由于方正斷陷西部缺失寶一段地層，在Ⅱ和Ⅳ套源蓋空間匹配關(guān)系中，源巖和儲(chǔ)層均分別相同，只是蓋層不同而已，所以西部實(shí)際上是2套源蓋空間匹配關(guān)系，明顯少于東部。因此，該斷陷東部和西部油氣分布層位存在著明顯的差異。由圖5可以看出，方正斷陷西部油氣除少量分布在白堊系外，其余主要分布在新安村+烏云組地層內(nèi)；東部油氣從下伏基巖至上覆寶一段地層皆有分布，而且含油氣層位明顯多于斷陷西部。這主要是由于該斷陷東部源巖蓋層空間匹配關(guān)系數(shù)量相對(duì)較多，導(dǎo)致油氣儲(chǔ)集與分布的空間分布層位相對(duì)較多造成的。

4.2 同一層位源蓋空間匹配關(guān)系的數(shù)量控制著油氣聚集的數(shù)量

由圖4可以看出，方正斷陷從下伏基巖或白堊系至上覆寶一段或?qū)毝蔚貙又校挥行掳泊?烏云組內(nèi)的源蓋空間匹配關(guān)系最好，同時(shí)有Ⅱ，Ⅲ和Ⅳ套源蓋空間匹配關(guān)系，油氣成藏與分布的空間范圍最大，最有利于油氣聚集與分布，這是造成目前在該斷陷新安村+烏云組地層內(nèi)發(fā)現(xiàn)油氣最多（參見(jiàn)圖5）的根本原因?；鶐r或白堊系、寶一段地層內(nèi)部均發(fā)育一套源蓋空間匹配關(guān)系，油氣成藏與分布的空間范圍有限，故目前找到的油氣也有限。

4.3 源蓋空間匹配關(guān)系中蓋層的質(zhì)量控制著油氣聚集的數(shù)量

在方正斷陷5套源蓋空間匹配關(guān)系中，Ⅳ和Ⅴ套中的寶二段及寶一段泥巖蓋層厚度最大，而且無(wú)斷裂錯(cuò)開(kāi)，封閉油氣質(zhì)量最好；其次是該斷陷西部的Ⅰ和Ⅲ套，由于其斷裂斷距相對(duì)較小，新安村+烏云組底部和頂部泥巖蓋層的厚度相對(duì)較小，而且僅部分被斷裂錯(cuò)開(kāi)，封閉油氣質(zhì)量相對(duì)較好；最差是斷陷東部Ⅰ和Ⅱ套，由于其斷裂斷距相對(duì)較大，新安村+烏云組底部和頂部泥巖蓋層的厚度相對(duì)較小，而且大部分被斷裂錯(cuò)開(kāi)，封閉油氣質(zhì)量相對(duì)較差。正因如此，方正斷陷寶二段泥巖蓋層之下的新安村+烏云組上部地層、寶一段泥巖蓋層之下的寶一段或新安村+烏云組上部地層以及西部新安村+烏云組底部之下的新安村+烏云組或白堊系油氣相對(duì)富集，而斷陷西部新安村+烏云組頂部泥巖蓋層之下的新安村+烏云組上部地層和新安村+烏云組底部泥巖蓋層之下的基巖油氣聚集相對(duì)較少（參見(jiàn)圖5）。

5 結(jié)論

（1）方正斷陷主要發(fā)育2類5套源蓋空間匹配關(guān)系，其中Ⅰ和Ⅲ套分布于整個(gè)斷陷，Ⅱ和Ⅴ套僅分布于斷陷東部，Ⅳ套僅分布于斷陷西部。

（2）方正斷陷源蓋空間匹配關(guān)系對(duì)油氣成藏與分布的控制作用主要表現(xiàn)在3個(gè)方面，分別為源蓋空間匹配關(guān)系的數(shù)量控制著油氣聚集與分布的層位，同一層位源蓋空間匹配關(guān)系的數(shù)量控制著油氣聚集的數(shù)量以及源蓋空間匹配關(guān)系中蓋層的質(zhì)量控制著油氣聚集的數(shù)量。

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（本文編輯：涂曉燕）

Spatial matching relation between source rock and caprock and its control action on oil-gas accumulation in Fangzheng fault depression

FU Guang1，LIU Tongxi1，SHI Jijian1，LI Yunfei2，YANG Lifeng3
（1.College of Earth Sciences，Northeast Petroleum University，Daqing 163318，Helongjiang，China；2.No.4 Oil Production Plant，PetroChina Daqing Oilfield Company Ltd.，Daqing 163511，Heilongjiang，China；3.No.8 Oil Production Plant，PetroChina Daqing Oilfield Company Ltd.，Daqing 163514，Heilongjiang，China）

In order to study oil-gas accumulation law in Fangzheng fault depression,based on the characteristics of development and distribution of source rock and caprock,this paper studied the spatial matching relation between source rock and caprock and its control action on oil-gas accumulation in Fangzheng fault depression.The result shows that there are two types of spatial matching relation between source rock and caprock itself and lower sourcerock and upper caprock in Fangzheng fault depression.There are two sets of spatial matching relation between source rock and caprock in the first type,and they formed in Xin’ancun-Wuyun Formation.There are three sets of spatial matching relation between source rock and caprock in the second type,and they formed in Xin’ancun-Wuyun Formation to the second member of Baoquanling Formation.The first and third sets distributed in the whole fault depression,the second and fifth sets only distributed in the eastern fault depression,and the fourth set only distributed in the western fault depression.The control action of these five sets of spatial matching relation between source rock and caprock on oil-gas accumulation mainly displays in the following three aspects:①the numbers of spatial matching relation between source rock and caprock control oil-gas accumulation and distribution horizons;②the numbers of spatial matchingrelation between source rock and caprock in the same horizon control oil-gas accumulation amount;③caprock quality in spatial matchingrelation between source rock and caprock alsocontrols oil-gas accumulation amount.

source rock；caprock；spatial matching relation；oil-gas accumulation；control action；Fangzheng fault depression

TE122.1

：A

1673-8926（2014）05-0009-06

2014-02-23；

2014-04-28

國(guó)家自然科學(xué)

“斷層巖水壓張裂漏油主控因素及張性破裂壓力預(yù)測(cè)”（編號(hào)：41372154）資助

付廣（1962-），男，博士，教授，主要從事油氣藏形成與保存方面的教學(xué)與科研工作。地址：（163318）黑龍江省大慶市高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)發(fā)展路199號(hào)東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院。E-mail：fuguang2008@126.com。