敖古拉斷裂輸導(dǎo)油氣有利部位及其對(duì)薩葡高油層油氣聚集規(guī)律的影響

王運(yùn)增

(中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司，黑龍江 大慶 163618)

0 引 言

敖古拉斷裂位于松遼盆地西部，是一條北東向展布的正斷裂，其附近的薩葡高油層(薩爾圖姚二、三段—嫩一段油層，葡萄花姚一段油層和高臺(tái)子青二、三段油層)已發(fā)現(xiàn)了大量的油氣。但不同部位油氣分布特征明顯不同，除了受到不同部位圈閉及砂體發(fā)育程度不同的影響外，敖古拉斷裂不同時(shí)期輸導(dǎo)油氣有利部位起到了非常重要的作用，因此，能否準(zhǔn)確預(yù)測(cè)敖古拉斷裂在薩葡高油層內(nèi)不同時(shí)期輸導(dǎo)油氣有利部位，對(duì)于正確認(rèn)識(shí)油氣分布規(guī)律及指導(dǎo)油氣勘探均具有重要意義。前人關(guān)于斷裂輸導(dǎo)油氣有利部位的研究主要分為以下3個(gè)方面：①根據(jù)斷蓋配置是否封閉，研究斷裂輸導(dǎo)油氣條件[1-4]，認(rèn)為斷蓋配置不封閉，斷裂才能向上輸導(dǎo)油氣，否則斷裂不能繼續(xù)輸導(dǎo)油氣；②根據(jù)斷蓋配置不封閉區(qū)分布和輸導(dǎo)斷裂分布，研究斷裂輸導(dǎo)油氣分布區(qū)[5-7]，認(rèn)為斷蓋配置不封閉區(qū)內(nèi)的輸導(dǎo)斷裂分布區(qū)才是斷裂向上輸導(dǎo)油氣分布區(qū)；③根據(jù)輸導(dǎo)斷裂凸面脊分布和斷蓋配置不封閉區(qū)，研究斷裂輸導(dǎo)油氣有利部位[8-9]，認(rèn)為斷蓋配置不封閉區(qū)內(nèi)的輸導(dǎo)斷裂凸面脊發(fā)育部位應(yīng)是斷裂輸導(dǎo)油氣有利部位。上述研究成果對(duì)正確認(rèn)識(shí)含油氣盆地下生上儲(chǔ)式斷裂附近油氣分布規(guī)律和指導(dǎo)油氣勘探起到了非常重要的作用。然而，前人對(duì)斷裂輸導(dǎo)油氣有利部位的研究并不全面，只考慮了斷裂停止活動(dòng)后凸面脊輸導(dǎo)油氣作用，沒(méi)有考慮活動(dòng)時(shí)期伴生裂縫輸導(dǎo)油氣作用，難以準(zhǔn)確反映地下斷裂輸導(dǎo)油氣有利部位，給油氣勘探帶來(lái)了一定風(fēng)險(xiǎn)。因此，該文開(kāi)展敖古拉斷裂在薩葡高油層內(nèi)不同時(shí)期輸導(dǎo)油氣有利部位與油氣聚集關(guān)系研究，正確認(rèn)識(shí)其附近薩葡高油層油氣分布規(guī)律并指導(dǎo)油氣勘探。

1 斷裂發(fā)育及其與油氣側(cè)向運(yùn)移關(guān)系

由三維地震資料解釋成果可知，敖古拉斷裂平面延伸長(zhǎng)度約為26.6 km(圖1)，斷距為10～80 m，由下至上斷距逐漸變小，傾角變化不大，為31～33 °。敖古拉斷裂從下伏基底一直向上斷至古近系地層中，是一條長(zhǎng)期繼承性發(fā)育的斷裂。

圖1 敖古拉斷裂發(fā)育特征及油氣分布關(guān)系

由于敖古拉斷裂位于東側(cè)齊家-古龍凹陷青一段烴源巖區(qū)之外，不能直接將下伏青一段烴源巖生成的油氣向上輸導(dǎo)運(yùn)移。但可以對(duì)東側(cè)齊家-古龍凹陷青一段烴源巖生成的油氣進(jìn)入到薩葡高油層后向西部側(cè)向運(yùn)移起到輸導(dǎo)作用[10-12](圖2)。由圖2可知：東側(cè)齊家-古龍凹陷青一段烴源巖生成的油氣通過(guò)薩葡高油層砂體向西部側(cè)向運(yùn)移的過(guò)程中，必然要遇到敖古拉斷裂，只有敖古拉斷裂北部油氣可以通過(guò)轉(zhuǎn)換帶穿過(guò)敖古拉斷裂繼續(xù)向西北方向側(cè)向運(yùn)移，而大部分敖古拉斷裂因西側(cè)為高勢(shì)區(qū)，油氣無(wú)法穿過(guò)敖古拉斷裂繼續(xù)側(cè)向運(yùn)移，因而在敖古拉斷裂處停止側(cè)向運(yùn)移。

圖2 敖古拉斷裂與東側(cè)齊家-古龍凹陷薩葡高油層油氣側(cè)向運(yùn)移關(guān)系

由鉆井資料揭示，敖古拉斷裂錯(cuò)斷了嫩二段泥巖蓋層和薩葡高油層內(nèi)10套泥巖隔層。由于嫩二段泥巖蓋層厚度大，雖被斷裂錯(cuò)斷，但其上未見(jiàn)油氣顯示，說(shuō)明嫩二段是封閉的。油氣無(wú)法穿過(guò)嫩二段泥巖蓋層沿敖古拉斷裂繼續(xù)向上運(yùn)移，而薩葡高油層內(nèi)10套泥巖隔層由于厚度較小，被敖古拉斷裂錯(cuò)斷后，斷接厚度(蓋層厚度減去斷距)小，甚至出現(xiàn)負(fù)值，均是不封閉的(圖3)。因此，油氣可沿敖古拉斷裂在薩葡高油層內(nèi)繼續(xù)向上運(yùn)移。

圖3 敖古拉斷裂與10套泥巖隔層斷蓋配置斷接厚度分布特征

2 敖古拉斷裂不同時(shí)期輸導(dǎo)油氣有利部位及其分布特征

敖古拉斷裂活動(dòng)于明水組沉積末期，此時(shí)為油氣成藏時(shí)期，可作為活動(dòng)時(shí)期，研究其輸導(dǎo)油氣有利部位[10，12]。明水組沉積末期之后，敖古拉斷裂停止活動(dòng)，可取其后的四方臺(tái)組沉積時(shí)期作為其停止活動(dòng)時(shí)期，研究敖古拉斷裂輸導(dǎo)油氣有利部位。

2.1 伴生裂縫輸導(dǎo)油氣有利部位及其分布特征

斷裂活動(dòng)時(shí)期由于伴生有大量裂縫的形成，這些伴生裂縫較圍巖地層具有相對(duì)更高的孔滲性，是斷裂活動(dòng)期輸導(dǎo)油氣主要通道，也是斷裂活動(dòng)時(shí)期輸導(dǎo)油氣有利部位。由于受目前研究手段的限制，難以直接確定斷裂伴生裂縫的發(fā)育部位，只能利用間接方法預(yù)測(cè)。具體方法是首先利用三維地震資料統(tǒng)計(jì)斷裂在目的層內(nèi)的斷距，采用最大斷距相減法[13]恢復(fù)其在活動(dòng)期的古斷距，再除以斷裂活動(dòng)時(shí)間，便可得到斷裂在活動(dòng)時(shí)期的古活動(dòng)速率，然后統(tǒng)計(jì)研究區(qū)已知井點(diǎn)處斷裂古活動(dòng)速率及其附近油氣顯示特征，取油氣分布處的最小古活動(dòng)速率；作為斷裂伴生裂縫發(fā)育所需的最小古活動(dòng)速率，因?yàn)閿嗔阎挥邪樯芽p發(fā)育，才能輸導(dǎo)油氣，使油氣聚集成藏，油氣鉆探才能發(fā)現(xiàn)油氣，否則無(wú)油氣發(fā)現(xiàn)；最后將斷裂古活動(dòng)速率大于伴生裂縫發(fā)育所需的最小古活動(dòng)速率的部位圈在一起，便可以得到斷裂伴生裂縫發(fā)育部位。

按照上述方法，可以得到敖古拉斷裂不同法線處嫩江組沉積末期古活動(dòng)速率(圖4)。由圖4可知：敖古拉斷裂與嫩江組沉積末期的古活動(dòng)速率中部最大，可達(dá)到30 m/Ma以上，其次是西部和東部古活動(dòng)速率均大于20 m/Ma，最小為西部、東部、中部局部部位，古活動(dòng)速率小于15 m/Ma。松遼盆地北部薩葡高油層斷裂伴生裂縫發(fā)育所需的最小古活動(dòng)速率約為15 m/Ma，敖古拉斷裂伴生裂縫發(fā)育，除西部、東部端部和中部2處局部部位伴生裂縫不發(fā)育外，其余部位皆發(fā)育伴生裂縫，均可成為輸導(dǎo)油氣有利部位。

圖4 敖古拉斷裂伴生裂縫輸導(dǎo)油氣有利部位與油氣分布關(guān)系

2.2 凸面脊輸導(dǎo)油氣有利部位及其分布特征

斷裂停止活動(dòng)后，在上覆沉積載荷、區(qū)域活動(dòng)和地下水所攜帶礦物質(zhì)沉淀等作用下伴生裂縫緊閉愈合失去輸導(dǎo)油氣能力，不再是輸導(dǎo)油氣有利部位，但在斷裂未封閉前斷裂填充物尚未完全壓實(shí)成巖，仍具一定孔滲性和可輸導(dǎo)性，可成為輸導(dǎo)油氣有利部位。該文利用三維地震資料追索斷裂斷層面空間分布，由地層古埋深恢復(fù)方法[14]恢復(fù)其停止活動(dòng)后的古埋深，由式(1)計(jì)算斷裂斷層面古油氣勢(shì)能值，由其古油氣勢(shì)能值線法線匯聚線，便可以得到斷裂凸面脊發(fā)育部位。利用該方法得到敖古拉斷裂古四方臺(tái)組沉積時(shí)期古油氣勢(shì)能等值線法線匯聚線(凸面脊)(圖5)。由圖5中可知，敖古拉斷裂發(fā)育7處凸面脊，其中，中部發(fā)育3處凸面脊，中西部發(fā)育3處凸面脊，東部?jī)H發(fā)育1處凸面脊，可成為輸導(dǎo)油氣有利部位。

圖5 敖古拉斷裂凸面脊輸導(dǎo)油氣有利部位與油氣分布關(guān)系

(1)

式中：ΦH為古油氣勢(shì)能值，kJ；Z為古埋深，m；p為流體壓力，MPa；g為重力加速度，m/s2；ρH為油氣密度，g/cm3。

3 不同時(shí)期輸導(dǎo)油氣有利部位與油氣聚集關(guān)系

3.1 薩爾圖油層油氣最為富集

敖古拉斷裂附近以薩爾圖油層油氣最富集，其次為高臺(tái)子組油層，最少為葡萄花油層。這是由于敖古拉斷裂在活動(dòng)時(shí)期(嫩江組沉積末期)伴生裂縫較為發(fā)育(圖4)，可成為輸導(dǎo)油氣有利部位，有利于下伏高臺(tái)子油層和葡萄花油層中的油氣在斷裂活動(dòng)時(shí)期向上覆薩爾圖油層輸導(dǎo)運(yùn)移；斷裂停止活動(dòng)后(四方臺(tái)組沉積時(shí)期)，其凸面脊較為發(fā)育(圖5)，也可成為輸導(dǎo)油氣有利部位，有利于下伏高臺(tái)子油層和葡萄花油層中的油氣在斷裂活動(dòng)停止活動(dòng)后向上覆薩爾圖油層輸導(dǎo)運(yùn)移。而薩爾圖油層頂部為嫩二段區(qū)域性封閉蓋層，被斷裂輸導(dǎo)運(yùn)移上來(lái)的油氣不能穿過(guò)嫩二段區(qū)域性封閉蓋層繼續(xù)向上運(yùn)移，只能在薩爾圖油層中聚集，使薩爾圖油層內(nèi)的油氣最為富集。而下部高臺(tái)子油層(圖3)，由于其斷蓋配置斷接厚度比葡萄花油層斷蓋配置斷接厚度相對(duì)較大，因此，油氣保存條件相對(duì)較好，漏失的油氣相對(duì)較少，油氣聚集數(shù)量明顯多于中部葡萄花油層油氣聚集數(shù)量(圖4、5)。

3.2 伴生裂縫輸導(dǎo)對(duì)油氣成藏貢獻(xiàn)較大

敖古拉斷裂附近薩葡高油層油氣平面分布與活動(dòng)時(shí)期伴生裂縫輸導(dǎo)油氣有利部位關(guān)系要好于薩葡高油層油氣分布與停止活動(dòng)后凸面脊輸導(dǎo)油氣有利部位之間關(guān)系，主要表現(xiàn)在敖古拉東、西部和中部局部，薩葡高油層的油氣相對(duì)富集，但凸面脊輸導(dǎo)油氣有利部位不發(fā)育(圖5)，而伴生裂縫輸導(dǎo)油氣有利部位較為發(fā)育(圖4)。表明活動(dòng)時(shí)期伴生裂縫對(duì)薩葡高油層油氣輸導(dǎo)油氣能力對(duì)成藏貢獻(xiàn)要大于停止活動(dòng)后凸面脊輸導(dǎo)油氣有利部位對(duì)薩葡高油層油氣輸導(dǎo)油氣能力。

4 結(jié) 論

(1) 敖古拉斷裂在薩葡高油層內(nèi)除了東、西部和中部2處局部部位外，其余部位皆發(fā)育伴生裂縫輸導(dǎo)油氣有利部位。

(2) 敖古拉斷裂在薩葡高油層內(nèi)發(fā)育7處凸面脊輸導(dǎo)油氣有利部位，中部和中西部各發(fā)育3處凸面脊輸導(dǎo)油氣有利部位，東部?jī)H發(fā)育1處凸面脊輸導(dǎo)油氣有利部位。

(3) 敖古拉斷裂不同時(shí)期輸導(dǎo)油氣有利部位與薩葡高油層油氣聚集關(guān)系主要表現(xiàn)為伴生裂縫和凸面脊共同輸導(dǎo)使薩爾圖油層油氣最為富集，伴生裂縫輸導(dǎo)對(duì)油氣成藏貢獻(xiàn)大于凸面脊輸導(dǎo)對(duì)油氣成藏貢獻(xiàn)。