斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)預(yù)測(cè)方法及其應(yīng)用

付廣,李世朝,楊德相

1.東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院, 黑龍江大慶 1633182.中國(guó)石油華北油田勘探開(kāi)發(fā)研究院，河北任丘 062552

斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)預(yù)測(cè)方法及其應(yīng)用

付廣1,李世朝1,楊德相2

1.東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院, 黑龍江大慶 1633182.中國(guó)石油華北油田勘探開(kāi)發(fā)研究院，河北任丘 062552

為研究斷裂在油氣成藏與分布中的作用，在斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式劃分的基礎(chǔ)上，對(duì)斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式所需條件和分布區(qū)預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式不同，所需條件也不同，斷裂垂向向上輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式所需的條件主要是斷裂位于成熟源巖區(qū)內(nèi)，斷裂垂向向下輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式所需條件是斷裂位于具有供油氣能力的超壓成熟源巖區(qū)內(nèi)，斷裂側(cè)向連接輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式所需條件是斷裂位于蓋層斷接厚度大于和等于其油氣側(cè)向運(yùn)移所需的最小斷接厚度區(qū)內(nèi)，斷裂側(cè)向變徑輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式所需條件是斷裂位于蓋層斷接厚度小于其油氣側(cè)向運(yùn)移所需的最小斷接厚度區(qū)內(nèi)。通過(guò)斷裂分布區(qū)成熟烴源巖區(qū)或具有供油氣能力的超壓成熟源巖區(qū)疊合和油氣側(cè)向運(yùn)移區(qū)、油氣非側(cè)向運(yùn)移區(qū)及斷裂分布區(qū)疊合，分別建立了斷裂垂向向上、垂向向下和側(cè)向連接、變徑輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)的預(yù)測(cè)方法，并將其分別應(yīng)用于渤海灣盆地冀中坳陷留楚地區(qū)東二、三段、松遼盆地三肇凹陷扶楊油層和渤海灣盆地冀中坳陷文安斜坡沙二段斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移不同形式分布區(qū)預(yù)測(cè)中，其預(yù)測(cè)結(jié)果與目前留楚地區(qū)東二、三段、三肇凹陷扶楊油層和文安斜坡沙一段和沙二段已發(fā)現(xiàn)油氣分布相吻合，表明該方法用于斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)預(yù)測(cè)是可行的。

斷裂輸導(dǎo)；油氣運(yùn)移形式；分布區(qū)；預(yù)測(cè)方法

隨著油氣勘探的深入，人們愈來(lái)愈認(rèn)識(shí)到斷裂在含油氣盆地油氣成藏與分布中所起的作用，斷裂不僅可以作為遮擋物使油氣在其兩側(cè)附近聚集成藏，而且活動(dòng)斷裂還可以作為輸導(dǎo)通道連接源巖和圈閉，使油氣在含有油氣盆地內(nèi)更大的立體范圍內(nèi)聚集成藏。由于油氣運(yùn)移方向不同，斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移的形式也就不同，所以對(duì)油氣運(yùn)移成藏與分布所起的作用也就不同。能否正確認(rèn)識(shí)斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式及其分布特征，是含油氣盆地?cái)嗔寻l(fā)育區(qū)油氣勘探的關(guān)鍵。關(guān)于斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式及其對(duì)油氣成藏的作用前人曾做過(guò)大量的研究和探討，主要是按照油氣運(yùn)移方向?qū)嗔演攲?dǎo)油氣運(yùn)移形式分為垂向和側(cè)向輸導(dǎo)油氣運(yùn)移兩種形式[1-2]。文獻(xiàn)[3-5]又將斷裂垂向輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式細(xì)分為垂向向上和垂向向下2種輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式，斷裂側(cè)向輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式又細(xì)分為斷裂側(cè)向連接和變徑輸導(dǎo)油氣運(yùn)移2種形式，并對(duì)上述幾種斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式特征及在油氣成藏中所起作用進(jìn)行了研究，所取得的研究成果對(duì)指導(dǎo)含油氣盆地?cái)嗔寻l(fā)育區(qū)油氣勘探起到了非常重要的作用。然而，關(guān)于斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布特征除了斷裂垂向輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式曾被研究[6-7]外，其他斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布特征研究的相對(duì)較少，目前尚無(wú)文獻(xiàn)報(bào)道，這無(wú)疑不利于含油氣盆地?cái)嗔寻l(fā)育區(qū)油氣勘探的深入。因此，開(kāi)展斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移不同形式分布區(qū)預(yù)測(cè)方法的研究，對(duì)于正確認(rèn)識(shí)含油氣盆地?cái)嗔寻l(fā)育區(qū)油氣分布規(guī)律和指導(dǎo)油氣勘探均具重要意義。

1 斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式及其所需條件

斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式按油氣運(yùn)移方向可以分為以下二大類和4小類。

1.1 斷裂垂向向上與向下輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式

斷裂垂向向上輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式主要發(fā)育在含油氣盆地油源區(qū)內(nèi)，源巖生成的油氣在浮力(若存在超壓，超壓也可作為動(dòng)力)作用下，通過(guò)斷裂垂向向上(包括斜向向上)輸導(dǎo)油氣的一種形式，如圖1a所示。該斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式發(fā)生所需條件主要是斷裂位于成熟烴源巖區(qū)內(nèi)，源巖生成的油氣才會(huì)沿?cái)嗔汛瓜蛳蛏陷攲?dǎo)運(yùn)移；否則源巖無(wú)油氣生成，也就無(wú)油氣沿?cái)嗔汛瓜蛳蛏陷攲?dǎo)運(yùn)移。即使有沿不整合面、砂體或其他斷裂運(yùn)移至此油氣，其再沿?cái)嗔汛瓜蛳蛏陷攲?dǎo)運(yùn)移的油氣也應(yīng)是有限的，不應(yīng)是斷裂垂向向上輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式發(fā)生的主要地區(qū)。

斷裂垂向向下輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式也主要發(fā)生在含油氣盆地油源區(qū)內(nèi)，源巖生成的油氣在其內(nèi)超壓的作用下通過(guò)斷裂垂向向下(包括斜向向下)輸導(dǎo)油氣運(yùn)移的一種形式，如圖1b所示。該類斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式發(fā)生需要的條件是斷裂位于具有供油氣能力的超壓成熟源巖區(qū)內(nèi)，源巖生成的油氣在超壓作用下才能克服斷裂垂向向下輸導(dǎo)所遇到的各種阻力(斷裂帶毛細(xì)管壓力、地層高壓和油氣本身浮力)，使源巖生成的油氣沿?cái)嗔汛瓜蛳蛳螺攲?dǎo)運(yùn)移，否則即使源巖生成油氣但超壓太小，或雖然源巖超壓較大，但源巖未有油氣生成均無(wú)油氣沿?cái)嗔汛瓜蛳蛳螺攲?dǎo)運(yùn)移。

1.2 斷裂側(cè)向連接和變徑運(yùn)移形式

斷裂側(cè)向連接和變徑輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式主要發(fā)生在含油氣盆地油源區(qū)之外，源巖生成的油氣在浮力的作用下沿砂體側(cè)向運(yùn)移遇到斷裂時(shí)，斷裂對(duì)油氣側(cè)向運(yùn)移所起的側(cè)向連接或側(cè)向變徑輸導(dǎo)運(yùn)移的二種形式(圖1c,d)。斷裂側(cè)向連接輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式發(fā)生需要的條件是砂體之上蓋層斷接厚度大于和等于其油氣側(cè)向運(yùn)移所需的最小斷接厚度，油氣不能沿?cái)嗔汛┻^(guò)蓋層向上輸導(dǎo)運(yùn)移，而只能在蓋層之下繼續(xù)沿砂體發(fā)生側(cè)向輸導(dǎo)運(yùn)移的一種形式，如圖1c所示。斷裂側(cè)向變徑輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式發(fā)生所需條件是砂體之上蓋層斷接厚度小于其油氣側(cè)向運(yùn)移所需的最小斷接厚度，油氣將沿?cái)嗔汛┻^(guò)蓋層向上輸導(dǎo)運(yùn)移，而無(wú)油氣繼續(xù)沿蓋層之下砂體側(cè)向輸導(dǎo)運(yùn)移的一種形式，如圖1a所示。

圖1 斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式類型示意圖Fig.1 Fault conduit form of transporting oil and gas diagram

2 不同斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)預(yù)測(cè)方法

由上可知，斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式不同，其所需條件也就不同，造成不同斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)的預(yù)測(cè)方法也就不同。

2.1 斷裂垂向向上和向下輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)預(yù)測(cè)方法

由于斷裂垂向向上輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式發(fā)生主要是斷裂位于源巖成熟區(qū)內(nèi)，因此，只要確定出源巖成熟區(qū)和斷裂分布區(qū)，二者疊合便可以確定出斷裂垂向向上輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式主要分布區(qū)。源巖成熟區(qū)可以根據(jù)源巖內(nèi)有機(jī)質(zhì)熱演化程度Ro大于和等于0.5%或源巖排烴門限所圈定的范圍來(lái)確定。而斷裂可以通過(guò)三維地震資料的解釋結(jié)果，對(duì)斷裂斷斷穿層位進(jìn)行拆分，將連接源巖和目的儲(chǔ)層，且在油氣成藏期活動(dòng)的斷裂作為輸導(dǎo)油氣的斷裂，再將源巖成熟區(qū)與斷裂分布疊合，二者重疊區(qū)便是斷裂垂向向上輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式的主要分布區(qū)。

由于斷裂垂向向下輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式應(yīng)是斷裂位于在具有供油氣能力的超壓成熟源巖區(qū)內(nèi)，因此，只要確定出具有供油氣能力的超壓成熟源巖區(qū)和斷裂分布區(qū)，二者疊合即為斷裂垂向向下輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)。具有供油氣能力超壓成熟源巖區(qū)可以首先根據(jù)聲波時(shí)差資料計(jì)算出現(xiàn)今源巖內(nèi)的超壓值大小利用文獻(xiàn)[8-10]中古超壓恢復(fù)方法，對(duì)源巖在油氣成藏期古超壓值進(jìn)行了恢復(fù)計(jì)算；然后根據(jù)已知井點(diǎn)處源巖古超壓值與斷裂垂向向下輸導(dǎo)油氣的運(yùn)移距離(可用目前源巖之下儲(chǔ)層中油氣顯示距源巖的最大深度統(tǒng)計(jì)得到)之間統(tǒng)計(jì)關(guān)系(圖2)。確定斷裂垂向向下輸導(dǎo)油氣所需最小源巖古超壓值，再根據(jù)網(wǎng)格點(diǎn)處源巖古超壓值，將古超壓值大于由圖2中所確定出的斷裂垂向向下輸導(dǎo)油氣運(yùn)移所需的最小源巖古超壓值的區(qū)域作為超壓成熟源巖區(qū)。再按照上述斷裂分布區(qū)的確定方法確定出斷裂分布區(qū)，最后將二者疊合得到的重疊區(qū)便是斷裂垂向向下輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)。

圖2 源巖古超壓值與斷裂垂向之下輸導(dǎo)油氣距離的關(guān)系Fig.2 The relationship between ancient source rock’s overpressure and the distance of fault vertically downward transporting oil and gas

2.2 斷裂側(cè)向連接和變徑輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)預(yù)測(cè)方法

由于斷裂側(cè)向連接或變徑輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式應(yīng)是斷裂位于砂體之上蓋層斷接厚度大于和等于或小于其油氣側(cè)向運(yùn)移所需的最小斷接厚度區(qū)內(nèi)。因此，只要確定出油氣側(cè)向運(yùn)移區(qū)和非油氣側(cè)向運(yùn)移區(qū)及斷裂分布區(qū)，三者疊合便可以得到斷裂側(cè)向連接或變徑輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)。油氣側(cè)向運(yùn)移區(qū)和非油氣側(cè)向運(yùn)移區(qū)可首先根據(jù)研究區(qū)已知井點(diǎn)處蓋層厚度和斷裂斷距計(jì)算其斷接厚度，并將其從小到大的順序排列，再統(tǒng)計(jì)蓋層上下油氣分布特征，如圖3所示，將僅在蓋層之下有油氣分布的最小斷接厚度視為油氣側(cè)向運(yùn)移所需的最小斷接厚度，這是因?yàn)槿绻蜌鈨H分布在蓋層之下，說(shuō)明油氣不能穿過(guò)蓋層向上運(yùn)移，只能在蓋層之下發(fā)生側(cè)向運(yùn)移；相反，油氣既可以分布在蓋層之下，又可以分布在蓋層之上，說(shuō)明一部分油氣已穿過(guò)蓋層向上運(yùn)移，油氣已不再發(fā)生側(cè)向運(yùn)移，而主要發(fā)生的是變徑運(yùn)移，應(yīng)為非側(cè)向運(yùn)移區(qū)。然后統(tǒng)計(jì)研究區(qū)所有斷裂的斷距和對(duì)應(yīng)處蓋層厚度，計(jì)算其斷接厚度，然后將其做成平面圖。最后將所有蓋層斷接厚度大于和等于其油氣側(cè)向運(yùn)移所需的最小斷接厚度的斷裂分布劃在一起，即為斷裂側(cè)向連接輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)，而將所有蓋層斷接厚度小于其油氣側(cè)向運(yùn)移所需的最小斷接厚度的斷裂劃在一起，即為斷裂側(cè)向變徑輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)。

圖3 油氣側(cè)向運(yùn)移所需的蓋層最小斷接厚度厘定示意圖Fig.3 Minimum thickness of the caprock for oil-gas lateral migration

3 實(shí)例應(yīng)用

3.1 斷裂垂向向上和向下輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)預(yù)測(cè)實(shí)例應(yīng)用

選取渤海灣盆地冀中坳陷饒陽(yáng)凹陷留楚地區(qū)東二段、東三段，利用上述方法預(yù)測(cè)斷裂垂向向上輸導(dǎo)沙一段源巖生成油氣運(yùn)移形式分布區(qū)，并通過(guò)其預(yù)測(cè)結(jié)果與目前東二、三段已發(fā)現(xiàn)油氣分布之間關(guān)系分析，驗(yàn)證該方法預(yù)測(cè)斷裂垂向向上輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)的可行性。

留楚地區(qū)位于冀中坳陷饒陽(yáng)凹陷中部，構(gòu)造上是一個(gè)NE走向的不對(duì)稱背斜構(gòu)造，背斜核部位于研究區(qū)北部，背斜東翼陡，西翼緩，面積515 km2。該區(qū)從下至上發(fā)育的地層有古近系的孔店組、沙河街組、東營(yíng)組和新近系的館陶組、明化鎮(zhèn)組和第四系。目前該區(qū)發(fā)現(xiàn)的油氣主要分布在東二、三段，油氣源對(duì)比結(jié)果表明，東二、三段油氣主要來(lái)自下伏沙一段源巖。由于沙一段源巖與東二、三段儲(chǔ)層之間被多套泥巖層相隔，沙一段源巖生成的油氣只能通過(guò)斷裂才能向上覆東二、三段輸導(dǎo)運(yùn)移。三維地震資料解釋結(jié)果表明，東二、三段發(fā)育有中期走滑伸展、晚期張扭、早期伸展—中期走滑伸展、中期走滑伸展—晚期張扭和早期伸展—中期走滑伸展—晚期張扭5類斷裂，但能夠成為沙一段源巖生成油氣向上覆東二、三段輸導(dǎo)運(yùn)移的斷裂應(yīng)是中期走滑伸展—晚期張扭和早期伸展中期走滑伸展—晚期張扭2類斷裂。

由圖4可以看出，留楚地區(qū)東二、三段輸導(dǎo)油氣斷裂除了研究區(qū)東北部和西部邊部相對(duì)不發(fā)育外，幾乎全區(qū)分布。由圖4可以看出留楚地區(qū)沙一段源巖成熟區(qū)除東、西、南部邊部外研究區(qū)大面積分布，中北部面積大于南部。由沙一段源巖成熟區(qū)和東二、三段輸導(dǎo)油氣斷裂分布疊合便可得到留楚地區(qū)東二、三段斷裂垂向向上輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)，如圖4所示。由圖4可以看出，除東、西、南部邊部外研究區(qū)東二、三段斷裂垂向向上輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)大面積分布，目前東二、三段已發(fā)現(xiàn)的油氣均分布在斷裂垂向向上輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)內(nèi)，這是因?yàn)橹挥形挥跀嗔汛瓜蛳蛏陷攲?dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)內(nèi)，東二、三段才能通過(guò)斷裂從下伏沙一段源巖處獲得油氣聚集成藏；否則，沙一段源巖無(wú)油氣生成，也就無(wú)油氣通過(guò)斷裂垂向向上輸導(dǎo)運(yùn)移，即無(wú)油氣聚集。

圖4 留楚地區(qū)東二、三段斷裂垂向向上輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布預(yù)測(cè)圖Fig.4 Fault conduit distributing prediction of vertically upward transporting oil and gas in Dong 2, Dong 3 member of Liuchu area

選取松遼盆地三肇凹陷扶楊油層為例，利用上述方法預(yù)測(cè)其斷裂垂向向下輸導(dǎo)青一段源巖生成油氣運(yùn)移形式分布區(qū)，并通過(guò)預(yù)測(cè)結(jié)果與目前扶楊油層已發(fā)現(xiàn)油分布之間關(guān)系分析，驗(yàn)證該方法用于預(yù)測(cè)斷裂垂向向下輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)的可行性。

三肇凹陷位于松遼盆地中央坳陷區(qū)內(nèi)，位于下白堊統(tǒng)泉頭組三、四段的扶楊油層是其內(nèi)油的主要產(chǎn)層，油源對(duì)比結(jié)果[11-12]表明，其油主要來(lái)自于上覆上白堊統(tǒng)青山口組一段源巖，屬于上生下儲(chǔ)式生儲(chǔ)蓋組合，青一段源巖生成的油在超壓的作用下通過(guò)斷裂向下伏扶楊油層輸導(dǎo)運(yùn)移。由文獻(xiàn)[13-15]利用聲波時(shí)差資料計(jì)算得到的三肇凹陷青一段源巖現(xiàn)今超壓值最大可達(dá)到20 MPa，整個(gè)凹陷只有在東南邊部青一段源巖超壓小于6 MPa，其余地區(qū)超壓值均在8 MPa以上。由文獻(xiàn)[8-10]中源巖古超壓恢復(fù)方法，對(duì)三肇凹陷青一段源巖在油氣成藏期—明水組沉積末期古超壓值恢復(fù)結(jié)果可知，青一段源巖古超壓值最大可達(dá)到10 MPa，除凹陷中部局部和東南邊部古超壓值小于5 MPa外，整個(gè)凹陷大部分地區(qū)青一段源巖古超壓值大于5 MPa。由文獻(xiàn)[16-17]中三肇凹陷青一段源巖古超壓值與斷裂垂向向下輸導(dǎo)油氣運(yùn)移距離之間關(guān)系(圖5)，可以得到斷裂垂向向下輸導(dǎo)油氣運(yùn)移所需的最小古超壓值約為5 MPa，據(jù)此由青一段源巖中古超壓值分布和油源巖排烴門限分布便可以得到三肇凹陷青一段超壓成熟源巖區(qū)(圖6)，再與文獻(xiàn)[17-19]中確定出的三肇凹陷扶楊油層輸導(dǎo)油氣斷裂(為圖6中斷裂密集帶的邊部斷裂)分布疊合，便可以得到三肇凹陷扶楊油層斷裂垂向向下輸導(dǎo)青一段源巖生成油氣運(yùn)移形式分布區(qū)如圖6所示，由圖6可以看出，三肇凹陷除凹陷中心局部地區(qū)和東南邊部外，整個(gè)凹陷其余廣大地區(qū)皆為斷裂垂向向下輸導(dǎo)青一段源巖生成油氣運(yùn)移分布區(qū)，這可能是目前三肇凹陷扶楊油層能在整個(gè)凹陷范圍內(nèi)(圖6)找到大量油藏的重要原因。

圖5 三肇凹陷青一段源巖古超壓與斷裂垂向之下輸導(dǎo)油氣運(yùn)移距離之間關(guān)系Fig.5 The relationship between Qing 1 member source rock of Sanzhao depression’s ancient overpressure and the distance of fault vertically downward transporting oil and gas

圖6 三肇凹陷扶楊油層斷裂垂向之下輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)預(yù)測(cè)圖Fig.6 Fault conduit distributing prediction of vertically down-ward transporting oil and gas in Fu-Yang oil layers

3.2 斷裂側(cè)向連接和變徑輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)預(yù)測(cè)實(shí)例應(yīng)用

選取渤海灣盆地冀中坳陷文安斜坡沙二段為例，利用上述方法預(yù)測(cè)其沙二段斷裂側(cè)向連接和變徑輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)，并通過(guò)預(yù)測(cè)結(jié)果與目前沙一段和沙二段已發(fā)現(xiàn)油氣分布之間關(guān)系分析，驗(yàn)證該方法預(yù)測(cè)斷裂側(cè)向連接和變徑輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)的可行性。

文安斜坡位于冀中坳陷霸縣凹陷東部，整體為一個(gè)東抬西傾斜坡，該區(qū)從下至上發(fā)育的地層有古近系的孔店組、沙河街組、東營(yíng)組和新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組和第四系。油氣主要分布在沙一段和沙二段，油氣源對(duì)比結(jié)果表明，油氣主要來(lái)自東部霸縣凹陷的沙一段源巖。霸縣凹陷沙一段源巖生成的油氣通過(guò)斷裂側(cè)接進(jìn)入沙二段儲(chǔ)層，然后油氣沿沙二段儲(chǔ)層在文安斜坡發(fā)生側(cè)向運(yùn)移，在側(cè)向運(yùn)移途中會(huì)遇到多條斷裂，而且這些斷裂錯(cuò)斷了上覆沙一段下部泥巖蓋層。由三維地震資料解釋結(jié)果可知，文安斜坡區(qū)沙二段發(fā)育中期走滑伸展、晚期張扭、早期伸展—中期走滑伸展、中期走滑伸展—晚期張扭和早期伸展—中期走滑伸展—晚期張扭5類斷裂，但能成沙二段油氣輸導(dǎo)斷裂應(yīng)是油氣成藏期—明化鎮(zhèn)組沉積末期活動(dòng)的斷裂，即主要是中期走滑伸展—晚期張扭和早期伸展—中期走滑伸展—晚期張扭2類斷裂，由圖7中可以看出，文安斜坡區(qū)沙二段輸導(dǎo)油氣斷裂全區(qū)發(fā)育，斷裂以北北東向展布為主，少量為近東西向展布。由鉆井和地震資料可以得到文安斜坡區(qū)沙一段下部泥巖蓋層厚度最大厚度可達(dá)到1 000 m以上，主要分布在研究區(qū)西南邊部局部地區(qū)，在研究區(qū)南部和中北部發(fā)育多個(gè)次極值區(qū)，沙一段下部泥巖蓋層厚度可達(dá)到500 m以上，由這些厚度極值區(qū)向東側(cè)斜坡沙一段下部泥巖蓋層厚度逐漸減小，在研究區(qū)邊部減少至50 m以下。通過(guò)已知38口井?dāng)嗔褦嗑嗪蜕骋欢蜗虏磕鄮r蓋層厚度計(jì)算其斷接厚度，并將其由小到大排列，統(tǒng)計(jì)沙一段下部泥巖蓋層上下油氣分布特征(圖8)，可以得到油氣側(cè)向運(yùn)移沙一段下部泥巖蓋層所需的最小斷接厚度為140～150 m。統(tǒng)計(jì)文安斜坡所有斷裂斷距和沙一段下部泥巖蓋層厚度，計(jì)算沙一段下部泥巖蓋層斷接厚度，并作其平面圖，如圖7所示，按照油氣側(cè)向運(yùn)移所需的沙一段下部泥巖蓋層最小斷接厚度值，便可以得到文安斜坡沙二段斷裂側(cè)向連接和變徑輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)如圖7所示。由圖7中可以看出，文安斜坡區(qū)沙二段斷裂側(cè)向連接輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)主要分布在研究區(qū)西部，東部及北部皆為斷裂側(cè)向變徑輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)。目前文安斜坡區(qū)沙二組已發(fā)現(xiàn)的油氣主要分布在斷裂側(cè)向連接輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)內(nèi)，少量分布在斷裂側(cè)向變徑輸導(dǎo)油氣形式分布區(qū)內(nèi)，而目前文安斜坡沙一段目前已發(fā)現(xiàn)的油氣均分布在斷裂側(cè)向變徑輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)內(nèi)，如圖7所示。這是因?yàn)檠厣扯M儲(chǔ)層側(cè)向運(yùn)移的油氣在斷裂側(cè)向連接輸導(dǎo)油氣運(yùn)移區(qū)域內(nèi)不能沿?cái)嗔严蛏陷攲?dǎo)運(yùn)移，而只能在沙二段儲(chǔ)層內(nèi)側(cè)向運(yùn)移和聚集。當(dāng)沿沙二段儲(chǔ)層側(cè)向運(yùn)移油氣進(jìn)入斷裂側(cè)向變徑輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)內(nèi)主要沿?cái)嗔寻l(fā)生變徑運(yùn)移，使油氣進(jìn)入到上覆沙一段儲(chǔ)層中運(yùn)移和聚集形成的。只有剩余的少量油氣繼續(xù)沿沙二段儲(chǔ)層側(cè)向運(yùn)移和聚集。

圖7 文安斜坡沙二段斷裂側(cè)向連接和變徑輸導(dǎo)運(yùn)移形式分布區(qū)預(yù)測(cè)圖Fig.7 Distribution prediction of fault lateral connections and adjustable transporting of the Sha 2 member, Wen’an slope

圖8 文安斜坡沙一段下部泥巖蓋層封油氣最小斷接厚度Fig.8 Minimum break thickness of sealing oil and gas in the mudstone cap rock of the lower part of Sha 1 member in Wen’an slope

4 結(jié)論

(1) 斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式不同，所需條件也不同。斷裂垂向向上輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式所需條件主要是斷裂位于成熟源巖區(qū)內(nèi)，斷裂垂向向下輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式所需形式是斷裂位于具有供油氣能力的超壓成熟源巖區(qū)內(nèi)，斷裂側(cè)向連接輸導(dǎo)運(yùn)移油氣形式所需條件是斷裂位于砂體之上蓋層斷接厚度大于和等于其油氣側(cè)向運(yùn)移所需的最小斷接厚度區(qū)內(nèi)，斷裂側(cè)向變徑輸導(dǎo)運(yùn)移油氣形式所需的條件是斷裂位于砂體之上蓋層斷接厚度小于其油氣側(cè)向運(yùn)移所需的最小斷接厚度區(qū)內(nèi)。

(2) 通過(guò)斷裂分布區(qū)、成熟源巖區(qū)及具有供油氣能力的超壓成熟源巖區(qū)疊合和油氣側(cè)向運(yùn)移區(qū)、非油氣側(cè)向運(yùn)移區(qū)及斷裂分布區(qū)疊合，分別建立了斷裂垂向向上、垂向向下和側(cè)向連接和變徑輸導(dǎo)油氣形式分布區(qū)的預(yù)測(cè)方法，并將其分別應(yīng)用于渤海灣盆地冀中坳陷留楚地區(qū)東二、三段、松遼盆地三肇凹陷扶楊油層和渤海灣盆地冀中坳陷文安斜坡區(qū)沙二段斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移不同形式分布區(qū)的預(yù)測(cè)中，其結(jié)果與目前留楚地區(qū)東二、三段、三肇凹陷扶楊油層和文安斜坡沙二段、沙一段已發(fā)現(xiàn)油氣分布相吻合，表明該方法用于斷裂輸導(dǎo)油氣運(yùn)移形式分布區(qū)的預(yù)測(cè)是可行的。

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A Method Forecasting Distribution Areas of Fault Transporting Oil-gas Migration and Its Application

FU Guang1, LI ShiZhao1, YANG DeXiang2

1. Earth Science Institute, Northeast Petroleum University, Daqing, Heilongjiang 163318, China2. Exploration and Development Research Institute, PetroChina Huabei Oilfield Company, Renqiu, Hebei 062552, China

To study the play of fault in oil-gas accumulation and distribution, based on the division of fault transporting oil and gas forms, the conditions required for fault transporting oil-gas and the method forecasting distribution are studied. The results show that the fault transporting oil-gas migration forms are different and the required conditions are also different. The conditions required for fault vertically transporting oil-gas upward is that the fault locates in the area where mature source rocks exist. The condition of fault vertically transporting oil-gas downward is the fault located in the maturation zone with ex-high pressure and supply oil ability. The condition of fault laterally transporting petroleum migration is that the fault locates in where cap rocks faulted-contact thickness is greater than or equal to the minimum faulted-contact thickness for oil-gas lateral migration. The condition of fault laterally diameter changing transporting petroleum migration is that the fault locates in the area that cap rocks faulted-contact thickness less than faulted-contact thickness for oil-gas lateral migration. By comparing the matured source rocks distribution or the matured source rocks distribution with anomaly high pressure and supply hydrocarbon ability, oil-gas lateral migration distribution, oil-gas non-lateral migration distribution and fault distribution, a prediction method of different fault transporting distribution area is established. Then it is applied into the study of predicting distribution areas of fault transporting oil-gas migration in Ed2,Ed3Formation, Jizhong sag of Bohai bay basin, the Fuyang Reservoir in the Sanzhao Depression of Songliao basin, and Ed2in Wenan slope of Baxian depression, Bohai bay basin. The prediction results are consistent with the discovered distribution of oil and gas, indicating that the prediction method of fault transporting oil and gas migration is feasible.

fault transporting; hydrocarbon migration form; distribution area; prediction method

1000-0550(2017)03-0592-08

10.14027/j.cnki.cjxb.2017.03.016

2016-06-08； 收修改稿日期： 2016-07-20

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41372153)[Foundation: Nation Natural Science Foundation of China, No.41372153]

付廣，男，1962年出生，教授，油氣藏形成與保存，E-mail: fuguang2008@126.com

P618.13

A