陸相斷陷盆地油氣差異聚集模式探討——成藏動力、輸導(dǎo)、方式的關(guān)系

摘要：油氣差異聚集模式是石油地質(zhì)學(xué)的經(jīng)典模式之一，在基本條件和機理分析的基礎(chǔ)上對其在陸相斷陷盆地環(huán)境中的存在條件和適用范圍進行了探討。油氣差異聚集模式的實現(xiàn)條件隱含單一烴源巖層系或持續(xù)生烴演化過程、連續(xù)的排烴和以浮力為主的二次運移過程、以滲透性連通砂層為主要輸導(dǎo)體系、統(tǒng)一的流體動力系統(tǒng)等；而當(dāng)前陸相斷陷盆地成藏理論研究中不連續(xù)的生烴演化過程、幕式充注過程、輸導(dǎo)體系時間和空間有限性、異常流體封存箱與流體分隔體系等，已成為主要觀點，嚴(yán)格符合差異聚集模式的油氣運聚只能是特殊簡單狀態(tài)，油氣充注很可能是在盆地輸導(dǎo)體系一定范圍內(nèi)同時對圈閉進行充注，區(qū)別在于充注數(shù)量以及方式的差異，而對于盆地系列圈閉油氣成藏模式的影響，是理解為多個不同成藏階段油氣差異聚集過程的復(fù)合疊加，還是不同時間段油氣差異聚集作用的簡單疊加，以及由此產(chǎn)生的不同類型油藏與不同性質(zhì)流體的分布空間模式差異性，還有待于在實踐中深入探討。

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-9603（2014）06-0001-05

收稿日期：2014-09-05。

作者簡介：郝雪峰，男，高級工程師，博士，從事石油地質(zhì)綜合研究。聯(lián)系電話：（0546）8715822，E-mail：haoxuefeng.slyt@sinopec.com。

基金項目：國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”子課題“濟陽坳陷油氣富集機制與增儲領(lǐng)域”（2011ZX05006-003）。

油氣成藏模式，即對油藏空間分布樣式的總結(jié)，取決于對各個成藏要素及其內(nèi)在相互聯(lián)系的認(rèn)識。在一個已知的含油氣盆地，更多地取決于對烴源巖分布、圈閉類型與空間分布樣式、輸導(dǎo)體系格架、運聚動力等的綜合考慮，即“生、儲、蓋、運、圈、?！绷丶捌湎嗷ヂ?lián)系和作用的結(jié)果。一般來說，源控論 ［1-3］、復(fù)式油氣聚集帶 ［4-6］、相勢控藏 ［7］、油藏分布序列 ［8-10］等從不同成藏靜態(tài)要素或動態(tài)過程的靜態(tài)表現(xiàn)形式角度，闡述了對油藏分布規(guī)律的認(rèn)識，而基于圈閉的聚油機理，從油氣運聚動力和過程的角度，還沒有提出一個統(tǒng)一的針對盆地或區(qū)帶的動力學(xué)成藏模式。在盆地內(nèi)區(qū)帶尺度上，油氣差異聚集原理 ［11-12］是目前石油地質(zhì)學(xué)中經(jīng)典的聚集模式，但對于其形成規(guī)律和適用條件，尤其是相關(guān)動力學(xué)背景的研究較少。隨著成藏動力學(xué)的發(fā)展，流體封存箱 ［13-15］、優(yōu)勢輸導(dǎo)體系 ［16-18］和幕式成藏 ［19-21］等觀點的形成，對陸相斷陷盆地油氣聚集有了更新的認(rèn)識，也提供了在新的條件下進行研究的基礎(chǔ)。同時，油氣勘探實踐也證實，油氣差異聚集模式的適用性也有值得商榷之處。為此，筆者探討了陸相斷陷盆地環(huán)境中油氣差異聚集原理的存在條件和適用范圍。

1　油氣差異聚集原理

Gussow認(rèn)為：靜水條件下，如果在油氣運移的主方向上存在一系列溢出點自下傾方向向上傾方向遞升的圈閉，當(dāng)油氣源充足和蓋層封閉能力足夠大時，在浮力作用下，系列圈閉中將出現(xiàn)自上傾方向的空圈閉向下傾方向變?yōu)榧冇筒亍蜌獠亍儦獠氐挠蜌夥植继卣?［22］。油氣分異的這種規(guī)律性，與各圈閉的頂點位置無關(guān)，只要相鄰圈閉的溢出點一個比一個高即可，它既可以是同一褶皺軸上的一個背斜帶，也可以是軸向各不相同的許多相鄰背斜，還可以是幾個相鄰的礁塊或帶狀砂巖的連續(xù)高點，甚至是一系列斷塊圈閉。

2　油氣差異聚集形成條件分析

2.1基本條件

根據(jù)前人論述 ［23-24］，油氣差異聚集的發(fā)生必須具備4個基本條件：①在區(qū)域傾斜的下傾方向存在豐富的油源區(qū)；②具備良好運移通道，使油氣在較大范圍內(nèi)作區(qū)域性運移；③在區(qū)域傾斜背景上存在相互連通的系列圈閉、且溢出點向上傾方向遞升；④儲層中充滿靜止地層水。嚴(yán)格意義上，這些基本條件只是靜態(tài)要素條件，但卻隱含了較為嚴(yán)格的運聚運動方式和動力條件。隨著成藏動力學(xué)研究的進展，對控制形成油氣差異聚集的一系列地質(zhì)條件需要進行更深入的分析。

2.2機理分析

通過對油氣差異聚集過程的描述，從石油地質(zhì)特征的表現(xiàn)形式出發(fā)，推論油氣差異聚集模式中隱含的成藏要素及其動力學(xué)條件包括：①連續(xù)生烴。單一烴源巖層系或生烴灶，連續(xù)、持續(xù)均一（由液態(tài)烴到氣態(tài)烴）的生烴演化過程。②連續(xù)排烴。連續(xù)的排烴（初次運移）、二次運移和充注（圈閉聚集）過程。③單一運聚動力。以浮力為主的連續(xù)運移運動方式和單一受控于構(gòu)造形態(tài)（上傾地層）的動力（浮力）過程。④均質(zhì)輸導(dǎo)體系。以滲透性連通輸導(dǎo)體系（輸導(dǎo)層）為主要形式，在空間和時間上不存在間斷。⑤統(tǒng)一流體動力系統(tǒng)。連通或者說是統(tǒng)一的流體動力系統(tǒng)。

因此，油氣差異聚集模式的地質(zhì)認(rèn)識基礎(chǔ)還是相對簡單，而不是相對理想化，應(yīng)用于盆地油藏分布預(yù)測時需要結(jié)合當(dāng)前認(rèn)識的進展，有更深入的思考，才能與勘探實踐吻合。

3　當(dāng)前主要石油地質(zhì)認(rèn)識

當(dāng)前在陸相斷陷盆地的勘探實踐和理論研究中，多套烴源巖層系 ［25- 26］、不連續(xù)的生烴演化過程 ［27-28］、流體異常高壓作為主要運聚動力 ［29-31］，幕式充注過程 ［32-33］、斷層的幕式活動所導(dǎo)致的輸導(dǎo)體系時間和空間有限性 ［34-35］，異常流體封存箱與流體分隔體系 ［36-39］等，已經(jīng)成為主要觀點。也就是說，在成藏理論研究中，多期次、幕式、非均勻、分隔觀點已經(jīng)取代單一、均勻、連續(xù)、連通的觀點。勘探實踐所揭示的油藏類型和狀態(tài)分布的復(fù)雜性也證實了這一點 ［40-42］。

對于油氣差異聚集所需的基本地質(zhì)條件（動力環(huán)境、運動方式、輸導(dǎo)路徑）與古近系—新近系陸相斷陷盆地，如渤海灣盆地東營凹陷實際地質(zhì)條件之間，可以進行以下對比。

3.1從連續(xù)充注到幕式充注

依據(jù)儲層成巖礦物和裂紋捕獲的烴類包裹體產(chǎn)狀、熒光顏色、均一溫度以及與烴類包裹體同期的鹽水包裹體均一溫度、鹽度系統(tǒng)檢測，不僅能夠劃分油氣充注期次，而且還能有效區(qū)分包裹體捕獲的相對序次；再將給定今埋深樣品的各期次鹽水包裹體均一溫度“投影”到標(biāo)有等溫線的埋藏史圖上，對應(yīng)于時間軸上的年齡即代表油氣充注儲層的年齡 ［42］。根據(jù)渤海灣盆地濟陽坳陷東營凹陷不同區(qū)帶、層位的187塊油藏巖樣分析結(jié)果，確定存在3個主要油氣充注期：第1期為距今34~24 Ma；第2期為距今13.8~8.0 Ma；第3期為距今8.0~0 Ma。運用GOI測定分析技術(shù)和熒光觀測技術(shù)，結(jié)合試油成果數(shù)據(jù)定量、直觀揭示東營凹陷牛莊洼陷砂巖透鏡體巖性油藏的充注過程，這些砂巖透鏡體巖性圈閉均發(fā)生了2期油充注，早期為發(fā)黃色熒光成熟油充注，晚期為發(fā)藍(lán)白色熒光并伴有白色熒光純氣相的較高成熟度油氣充注；同時，砂體上傾部位樣品的GOI值高于下傾部位，直接反應(yīng)了油水界面的移動 ［43］。

另外，在精細(xì)分析準(zhǔn)噶爾盆地西北緣地區(qū)斷裂帶附近的儲層油氣包裹體時發(fā)現(xiàn)，其中普遍含有不等量的水，說明油氣包裹體在形成時有水參與；賦存于同一寄主礦物中的不同油氣包裹體之間，水/油（H 2O/（CH 3+CH 2））值存在明顯差異，而CH 3/CH 2值變化不明顯，這可能是油氣幕式成藏的真實記錄 ［44］。

3.2從連續(xù)均勻動力（浮力為主）到流體異常壓力與混合動力

在東營凹陷廣泛存在流體異常壓力，北部陡坡帶勝坨地區(qū)的坨76井、洼陷帶牛莊地區(qū)牛21井沙三段油藏中均發(fā)現(xiàn)了富含烴類的沸騰包裹體，其形成往往與突發(fā)地質(zhì)事件有關(guān)，是油氣突發(fā)式成藏的有力證據(jù) ［45］。在沸騰作用下，整個高壓層內(nèi)的流體被激活，流體快速涌向斷裂等出口，且流體的運移速度和運移量都較大。東營凹陷多個層系不同類型油藏樣品流體包裹體PVT測試數(shù)據(jù)證實，東營凹陷沙三段古流體壓力系數(shù)隨時間演變，第1期成藏基本上是在常壓系統(tǒng)中發(fā)生的，古壓力系數(shù)為1.0~ 1.1；第2期成藏是在低幅超壓系統(tǒng)中發(fā)生的，古壓力系數(shù)為1.2~1.4；第3期成藏是在中幅超壓系統(tǒng)中發(fā)生的，古壓力系數(shù)為1.3~1.6。

斷層作為超壓系統(tǒng)能量釋放的主要通道，在成藏動力的傳遞過程中具有重要作用，盆地淺層油藏保存的傳遞超壓成為深部超壓流體充注的證據(jù)，為超壓背景下油氣快速充注成藏的結(jié)果。如東營凹陷小營油田梁8井沙一段油藏發(fā)育異常高壓（深度為2 267 m，剩余壓力為7.02 MPa），而其圍巖不具備生烴能力和異常高流體壓力，經(jīng)油源對比證實原油來自下部的沙四段烴源巖（埋深大于3 000 m），該油氣藏保存了較高的剩余壓力，接近下部油源層流體壓力 ［46］。

3.3從單一連續(xù)輸導(dǎo)層到斷裂以及復(fù)合輸導(dǎo)體系

從連續(xù)存在的輸導(dǎo)體系（主要由連通砂體組成）到有時間限制的輸導(dǎo)體系（包含斷裂，或者斷裂是主要組成部分的垂向輸導(dǎo)體系） ［16-18］，或者是不同的輸導(dǎo)體系要素連接方式，如復(fù)式輸導(dǎo)（特別是與斷裂有關(guān)的輸導(dǎo)體系，可以認(rèn)為在斷陷盆地油氣運聚過程中，基本與斷層有關(guān)）等，這些實踐及研究中對輸導(dǎo)體系的認(rèn)識深化，主要表現(xiàn)為意識到斷裂是超壓體系卸壓的重要渠道，也是幕式排放的主要途徑［29，47-48］。

斷陷盆地中斷層對油氣運移指向及油藏分布樣式產(chǎn)生關(guān)鍵性的影響，決定了盆地范圍的油藏分布特征。即大型斷層或者說油源斷層，而不是通常認(rèn)為的大型滲透性連通體系，控制了盆地油藏縱向及平面分布狀態(tài)，如東營凹陷陡坡濱南—勝北斷裂帶、緩坡王家崗—陳官莊斷裂帶、凹陷中部的中央斷裂帶等 ［49］，控制了東營凹陷主要油氣聚集區(qū)勝坨、東辛、王家崗等油田的分布。

另外，還存在斷裂開啟的時間問題，即輸導(dǎo)體系的時間有效性問題 ［47-50］。與動力條件的復(fù)雜性對應(yīng)，超壓條件下斷裂的周期性開啟、超壓流體包括油氣的垂向—側(cè)向運移和充注控制油氣的分布樣式。在斷裂不開啟、油氣通過上、下盤對接輸導(dǎo)層穿過斷裂帶運移時（連續(xù)緩慢運移），根據(jù)油氣差異聚集原理，深部圈閉中較早聚集的原油被晚期聚集的天然氣排替，原油從構(gòu)造溢出點溢出（即底部溢出），進入對盤儲層。由此決定的油氣分布為原油在淺部圈閉聚集、天然氣在深部圈閉聚集，即出現(xiàn)“上油下氣”的油氣分布模式。而在超壓引起斷裂周期性開啟、流體包括油氣進行幕式瞬態(tài)運移時，油氣從頂部溢出，斷裂帶內(nèi)不同深度圈閉中油氣的分布恰恰相反，即“上氣下油”，且可能出現(xiàn)較強烈的相態(tài)分異 ［51］，即對不同性質(zhì)流體分布產(chǎn)生決定性影響。

3.4從統(tǒng)一的地層動力系統(tǒng)到分隔的地層動力系統(tǒng)

盆地空間分布不同的流體壓力體系，如通常劃分的封閉系統(tǒng)、過渡系統(tǒng)和開放系統(tǒng)，即使在封閉系統(tǒng)內(nèi)部，也是由多個不自由連通的壓力封隔系統(tǒng)組成 ［52］。東部斷陷盆地在縱向上常存在不同的壓力分層結(jié)構(gòu)，淺層一般為正常壓力體系，與地表水有密切的聯(lián)系；中深層為異常高壓體系，異常高壓是流體發(fā)生側(cè)向運移的動力；而深層則以流體封存箱為主。這些發(fā)育程度不同的超壓體系可以構(gòu)成不同級別的超壓封存箱系統(tǒng)，控制著油氣的運移和聚集。超壓體系構(gòu)成了準(zhǔn)封閉的超壓封存箱型自源油氣成藏動力學(xué)系統(tǒng)，同時也可以通過幕式排放為淺層的新近系及古近系沙三段上亞段至東營組常壓開放性他源油氣成藏動力學(xué)系統(tǒng)提供油源及成藏動力 ［29］。

斷陷盆地的這種流體動力體系特征對油氣藏分布及流體性質(zhì)分布特征產(chǎn)生了重大影響，不再是油氣差異聚集模式所描述的簡單線性樣式，理論上形成以流體封存箱為核心的并列的多個環(huán)狀油藏分布形態(tài)及流體分異樣式，同時由于斷裂輸導(dǎo)體系溝通不同的封存箱系統(tǒng)，在超壓等的影響下，實際又存在相互疊加的運聚過程，從而導(dǎo)致盆地中實際的油藏和流體分布樣式更加復(fù)雜。

綜上所述，在東部斷陷盆地如東營凹陷中，存在多層烴源巖以及多個演化運聚動力、通道、形式和過程 ［25-26］，導(dǎo)致油藏分布和流體種類的不均一性，聚集過程的差異性體現(xiàn)得更為復(fù)雜。此外，動力以異常壓力或壓力—浮力聯(lián)合作用為主，連續(xù)性較差，聚集的時間同樣連續(xù)性差，斷層作為主體的輸導(dǎo)系統(tǒng)也存在時間有效性。以上情況對比說明，在陸相斷陷盆地中，嚴(yán)格符合油氣差異聚集模式基本條件的油氣運聚只能是特殊情況，而非普遍存在。

4　實踐適用性討論

油氣差異聚集模式在斷陷盆地應(yīng)用的限制，主要表現(xiàn)為對油藏預(yù)測的影響，即對盆地中系列圈閉成藏模式的影響，分為2個方面，即圈閉充滿度分布差異性及流體性質(zhì)分布差異性。

4.1圈閉充滿度分布差異性

在油氣運移的過程中，由于動力和路徑條件的關(guān)系，不會發(fā)生只有運移路線上第1個圈閉完全充滿后，油氣才繼續(xù)運移的狀況。油氣的運移與圈閉的幅度、充滿度之間存在關(guān)系，但并不是由圈閉閉合高度變化或充滿程度決定充注過程的。從油氣運移聚集的角度來說，動力在其中起的作用更大些。從盆地油氣分布的實際來看，油氣的聚集并不是按照嚴(yán)格的順序，先充滿運移路徑上的第1個圈閉，再依次充注。油氣在充注時，很可能是在輸導(dǎo)體系一定范圍內(nèi)同時對圈閉進行充注，區(qū)別在于充注數(shù)量的差異。因為輸導(dǎo)體系與運移動力在烴類運動過程中變化的多樣性，圈閉只是輸導(dǎo)體系連接的部分儲集空間，而不是其中完全分隔孤立的一部分，因此，與運移類似，充注是一個幾乎同時在盆地展開的過程。根據(jù)勘探實踐，不存在這種盆地，即油氣在未能完全充滿近距離圈閉之前，不向更遠(yuǎn)距離運移。實際上，所有的含油氣盆地中，盆地邊界內(nèi)的圈閉都可能成藏，區(qū)別在于聚集量的不同，或者說在于聚集的優(yōu)先程度（充注程度）不同，而不存在絕對的充滿過程的先后次序。根據(jù)成藏基準(zhǔn)面原理 ［53-55］，油氣運聚可能有多種形式，可能會首先充注盆地邊緣構(gòu)造帶的儲集空間，依次后退（退積）；也可能首先充注洼陷構(gòu)造帶儲集空間，依次前進（進積）；還可能反復(fù)充注某個區(qū)帶（加積），即體積分配原理所決定的聚集過程差異性 ［54］。

4.2流體性質(zhì)分布差異性

從斷陷盆地當(dāng)前油氣藏分布狀況來看，氣藏、油藏的分布特征也不會是理想狀態(tài)。如東營凹陷，在凹陷中心深層目前尚未發(fā)現(xiàn)純氣藏，純氣藏在盆地邊緣的淺、中層發(fā)育；實際上，淺層真正的純氣藏較少，往往是溶解氣和析出氣形成的淺層氣藏 ［56］。在盆地陡坡帶深層往往發(fā)育凝析氣藏（東營凹陷當(dāng)前的勘探實踐已經(jīng)證實了這一點）。這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，在淺層是由于溶解氣析出，在深層與流體狀態(tài)或者油藏演化有關(guān) ［57-58］，而不是純氣藏分布的規(guī)律。盆地油藏類型與流體分異作用首先表現(xiàn)為在流體能量剖面的相同位置上油藏類型或油藏類型序列的完全變化，如在盆地相同或不同構(gòu)造位置發(fā)育的油藏類型或油藏類型組合序列的變化，其次表現(xiàn)為在成藏基準(zhǔn)面變化周期中的單個油藏各類流體屬性的改變，如充滿度、飽和度、油藏壓力等。這兩者都反映了不同類型油藏及其屬性與成藏基準(zhǔn)面、可充注空間變化、烴類體積分配差異性之間的關(guān)系 ［54］。

5　結(jié)束語

總體而言，作為描述盆地油氣運聚的典型模式，油氣差異聚集模式在單一過程、均勻連續(xù)體制與單一流體動力系統(tǒng)中是正確的。斷陷盆地油氣運聚在多重過程、幕式體制中的表現(xiàn)需要有更精細(xì)，甚至是完全不同的表現(xiàn)形式和方法來刻畫。簡單地講，是多個不同成藏階段油氣差異聚集過程的復(fù)合疊加，還是多個不同時間段油氣差異聚集作用的簡單疊加，不同類型油藏與不同性質(zhì)流體的空間分布樣式等都有待于在實踐中深入探討。