受油源斷裂控制的不同層位油氣運聚空間分布部位預測方法及其應用

摘要：為了研究含油氣盆地油源斷裂附近油氣分布規律，在受油源斷裂控制的不同層位油氣運聚空間及分布部位研究的基礎上，通過油源斷裂在下部儲層內輸導油氣有利部位，確定下部蓋層油氣運聚空間分布部位；通過油源斷裂在下部儲層內輸導油氣有利部位和下部區域性泥巖蓋層滲漏部位，確定中部蓋層油氣運聚空間分布部位；通過油源斷裂在下部儲層內輸導油氣有利部位、下部和中部區域性泥巖蓋層滲漏部位，確定上部蓋層油氣運聚空間分布部位;三者組合建立了一套受油源斷裂控制的不同層位油氣運聚空間分布部位的預測方法，并將其應用于渤海灣盆地歧口凹陷受港東斷裂控制的不同層位油氣運聚空間分布部位的預測。結果表明：除西南部端部外，其余部位皆為受港東斷裂控制的沙三段源巖—沙一中亞段蓋層油氣運聚空間分布部位；受港東斷裂控制的沙三段源巖—東二段蓋層和沙三段源巖—明化鎮組蓋層油氣運聚空間分布部位均在其中部，前者分布范圍略大于后者。這些分布部位分別有利于下伏沙三段源巖生成的油氣在港東斷裂附近的沙一中亞段、東二段和明化鎮組區域性泥巖蓋層之下的儲層中運聚成藏。該預測方法的預測結果與目前港東斷裂附近沙一中亞段、東二段和明化鎮組區域性泥巖蓋層之下儲層中已發現油氣分布相吻合。

關鍵詞：油源斷裂；油氣運聚空間；分布部位；預測方法；歧口凹陷

doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20220220

中圖分類號：TE132;P618.13

文獻標志碼：A

0引言

隨著油氣勘探的深入，人們發現在含油氣盆地雖然油氣分布明顯受到油源斷裂（連接源巖與儲層，且在油氣成藏期活動的斷裂）控制，但不同部位的油氣分布層位卻不同，這除了受到圈閉和砂體分布的影響外，主要是受油源斷裂控制的不同層位油氣運聚空間分布部位的影響。因為其分布部位的不同，油氣在油源斷裂附近成藏層位和部位也就不同。因此，準確地預測受油源斷裂控制的不同層位油氣運聚空間分布部位，對正確認識含油氣盆地油源斷裂附近不同層位油氣分布規律及指導其油氣勘探均具有重要意義。

關于受油源斷裂控制的油氣運聚部位，前人曾做過一定研究工作，總結主要有以下3個方面：一是認為只有能排出油氣的源巖與油源斷裂輸導油氣有利位置耦合的部位，才能形成輸導油氣有利位置4]；二是認為油源斷裂只有在區域性泥巖蓋層內分段生長上下不連接的部位，才是區域性泥巖蓋層封閉部位8]；三是認為只有油源斷裂輸導油氣有利部位與區域性泥巖蓋層封閉部位耦合的部位，才是受油源斷裂控制的油氣運聚部位12]。上述研究成果對正確認識含油氣盆地油源斷裂附近油氣分布規律及指導其油氣勘探起到了非常重要的作用。然而，上述研究只能給出油源斷裂處同一層位油氣運聚部位，卻不能預測出不同層位油氣運聚空間分布的部位。因此，開展受油源斷裂控制的不同層位油氣運聚空間分布部位預測方法的研究，對于正確認識其分布規律及指導其油氣勘探均具有重要意義。

1受油源斷裂控制的不同層位油氣運聚空間及分布部位

大量研究表明，在含油氣盆地中，下伏源巖生成的油氣沿著油源斷裂向上運移過程中，首先遇到下部區域性泥巖蓋層阻擋，若下部區域性泥巖蓋層封閉，那么油源斷裂輸導油氣便在下部區域性泥巖蓋層之下的儲層中發生側向分流運移和聚集，形成了下部蓋層油氣運聚系統（圖1a）。若下部區域性泥巖蓋層不封閉，油源斷裂輸導油氣穿過下部區域性泥巖蓋層向上運移，然后遇到中部區域性泥巖蓋層的阻擋，若蓋層封閉，那么油氣便向中部區域性泥巖蓋層之下儲層中發生側向分流運移和聚集，形成了中部蓋層油氣運聚系統（圖1b）。若中部區域性泥巖蓋層不封閉，油源斷裂輸導油氣穿過中部區域性泥巖蓋層滲漏部位向上運移，最后遇到上部區域性泥巖蓋層的阻擋，油源斷裂輸導油氣向上部區域性泥巖蓋層之下儲層側向分流運移和聚集，形成了上部蓋層油氣運聚系統（圖1c）。由圖1可以看出，受油源斷裂控制的不同層位油氣運聚空間分布部位是不同的：受油源斷裂控制的源巖—下部蓋層油氣運聚空間分布部位應為油源斷裂輸導油氣有利部位同下部區域性泥巖蓋層之間的封閉部位；受油源斷裂控制的源巖—中部蓋層油氣運聚空間分布部位應是油源斷裂輸導油氣有利部位與下部區域性泥巖蓋層滲漏部位的耦合部位同中部區域性泥巖蓋層間的封閉部位；受油源斷裂控制的源巖—上部蓋層油氣運聚空間分布部位應是油源斷裂輸導油氣有利部位、下部和中部區域性泥巖蓋層滲漏部位的耦合部位同上部區域性泥巖蓋層間的封閉部位。

2受油源斷裂控制的不同層位油氣運聚空間分布部位預測方法

預測受油源斷裂控制的不同層位油氣運聚空間分布部位，需要確定出受油源斷裂控制的源巖—下部蓋層、中部蓋層和上部蓋層3套油氣運聚空間分布部位。

確定受油源斷裂控制源巖—下部蓋層油氣運聚空間分布部位，需要確定出油源斷裂在下部儲層內輸導油氣有利部位。利用三維地震資料確定油源斷裂在目的層內斷距：首先，由文獻14]中方法恢復油氣成藏期油源斷裂古斷距，除以斷裂活動時間，可以得到油源斷裂在下部儲層內不同部位古活動速率（v）；然后，由文獻中方法計算研究區斷裂輸導油氣所需的最小活動速率（vmin）；最后，當vgt; vmin時，便可以得到油源斷裂在下部儲層內輸導油氣有利部位，如圖2所示。將上述已確定出的油源斷裂在下部儲層內輸導油氣有利部位與下部區域性泥巖蓋層分布疊合，便可以得到受油源斷裂控制的源巖—下部蓋層油氣運聚空間分布部位，如圖1a所示。

要確定受油源斷裂控制源巖—中部蓋層油氣運聚部位，須確定出油源斷裂在下部儲層內輸導油氣有利部位和下部區域性泥巖蓋層滲漏部位，油源斷裂在下部儲層內輸導油氣有利部位上文已確定，只要確定出下部區域性泥巖蓋層滲漏部位即可。利用三維地震資料確定油源斷裂在下部區域性泥巖蓋層內斷距和被其錯斷的下部區域性泥巖蓋層厚度：首先，由文獻17]中方法恢復油源斷裂古斷距和下部區域性泥巖蓋層古厚度，由后者減去前者求取下部區域性泥巖蓋層古斷接厚度（Hf）；然后，由文獻中方法確定研究區蓋層封閉油氣所需的最小斷接厚度（Hf，min）；最后，將下部區域性泥巖蓋層古斷接厚度小于蓋層封閉油氣所需的最小斷接厚度的部位圈在一起，便可以得到下部區域性泥巖蓋層滲漏部位，如圖3所示。將上述已確定出的油源斷裂在下部儲層內輸導油氣有利部位和下部區域性泥巖蓋層滲漏部位疊合，便可以得到受油源斷裂控制的源巖—中部蓋層油氣運聚空間分布部位，如圖1b所示。

要確定受油源斷裂控制的下部至上部蓋層油氣運聚部位，須確定出油源斷裂在下部儲層內輸導油氣有利部位、下部和中部區域性泥巖蓋層滲漏部位。油源斷裂在下部儲層內輸導油氣有利部位和下部區域性泥巖蓋層滲漏部位上述已確定，中部區域性泥巖蓋層滲漏部位可按照下部區域性泥巖蓋層滲漏部位的確定方法來確定。將上述已確定出的油源斷裂在下部儲層內輸導油氣有利部位、下部和中部區域性泥巖蓋層滲漏部位疊合，便可以得到受到油源斷裂控制的源巖—上部蓋層油氣運聚空間分布部位，如圖1c所示。

3實例應用

本文選取渤海灣盆地歧口凹陷港東斷裂作為實例，利用上述方法預測受港東斷裂控制的不同層位油氣運聚空間分布部位，并通過預測結果與目前港東斷裂附近不同層位已發現油氣分布之間關系分析，驗證該方法用于預測受油源斷裂控制的不同層位油氣運聚空間分布部位是否可行。

港東斷裂位于歧口凹陷歧北斜坡區，是一條北東向展布的正斷層，在平面上延伸長度約為23 km，向南東方向傾斜，傾角變化在53°～71°之間。由圖4中可以看出，港東斷裂從下部沙三段（Es3）向上斷至明化鎮組（Nm）頂部，為一條長期繼承性發育的斷裂。目前港東斷裂附近已發現油氣主要分布在沙河街組（Es），其次是東營組（Ed）、館陶組（Ng）和明化鎮組（Nm），其蓋層分別為沙一中亞段（Es1z）、東二段（Ed2）和明化鎮組區域性泥巖蓋層，油氣主要來自下伏沙三段源巖。由于港東斷裂連接了下伏沙三段源巖和上覆沙河街組、東營組、館陶組、明化鎮組儲層，且在油氣成藏期—明化鎮組沉積中晚期活動，是沙河街組、東營組、館陶組、明化鎮組的油源斷裂。港東斷裂附近目前已發現的油氣主要分布在沙一中亞段區域性泥巖蓋層之下，油氣在港東斷裂附近大面積分布，而東二段和明化鎮組區域性泥巖蓋層之下油氣僅分布在其中部，這除了受到圈閉和砂體發育的影響外，主要是受到了港東斷裂控制的沙三段源巖—沙一中亞段蓋層、沙三段源巖—東二段蓋層和沙三段源巖—明化鎮組蓋層油氣運聚空間分布部位的影響。因此，能否準確地預測這些蓋層油氣運聚空間分布部位，是港東斷裂附近不同層位油氣勘探的關鍵。

利用三維地震資料確定港東斷裂在沙一下亞段內斷距，由文獻14]中方法計算斷裂古斷距，結合斷裂活動時間，得到港東斷裂在沙一下亞段內古活動速率（圖5）。由圖5中可以看出，港東斷裂在沙一下亞段內古活動速率中部相對較大，東西兩端相對較小。由歧口凹陷斷裂輸導油氣所需的最小活動速率約為4 m/Ma，可以得到港東斷裂在沙一下亞段內輸導油氣有利部位。圖5可以看出，除左端（港東斷裂西南部）部外，其余部位港東斷裂在沙一下亞段內皆為輸導油氣有利部位。

利用鉆井和三維地震資料確定港東斷裂在沙一中亞段及東二段區域性泥巖蓋層斷距和被其錯斷的泥巖蓋層厚度，由文獻14，1617]中斷裂古斷距和地層古厚度恢復方法恢復油氣成藏期港東斷裂在沙一中亞段內古斷距及東二段區域性泥巖蓋層古厚度，由后者減去前者求取沙一中亞段和東二段區域性泥巖蓋層古斷接厚度。由圖6、7可以看出，港東斷裂處沙一中亞段和東二段區域性泥巖蓋層斷接厚度均是中部相對較小，兩側相對較大。結合歧口凹陷沙一中亞段和東二段區域性泥巖蓋層封閉油氣所需的最小斷接厚度分別約為159 m和236 m23]，可以得到港東斷裂處沙一中亞段和東二段區域性泥巖蓋層滲漏部位，且均分布在其中部。

由圖4中可以看出，明化鎮組地層厚度相對較大，且港東斷裂未斷穿明化鎮組，至今其上未見到油氣，表明明化鎮組區域性泥巖蓋層封閉，無滲漏部位。

將上述已確定出的港東斷裂在沙一下亞段輸導油氣有利部位，沙一下亞段、東二段區域性泥巖蓋層滲漏部位，沙一中亞段、東二段和明化鎮組區域性泥巖蓋層封閉部位分布疊合，便可以得到受港東斷裂控制的沙三段源巖—沙一中亞段蓋層、東二段蓋層和明化鎮組蓋層油氣運聚空間分布部位（圖8），可以看出，港東斷裂處除了西南部端部外，其余部位皆為沙三段源巖—沙一中亞段蓋層油氣運聚空間分布部位；沙三段源巖—東二段蓋層和沙三段源巖—明化鎮組蓋層油氣運聚空間分布部位皆分布在其中部，只是沙三段源巖—東二段蓋層油氣運聚空間分布部位略大于沙三段源巖—明化鎮組蓋層油氣運聚空間分布部位。

港東斷裂附近沙一中亞段區域性泥巖蓋層之下目前已發現油氣在整個港東斷裂均有分布，東二段和明化鎮組區域性泥巖蓋層之下目前已發現油氣均分布在其中部，正好分別位于受港東斷裂控制的沙三段源巖—沙一中亞段蓋層、東二段蓋層和明化鎮組蓋層油氣運聚空間分布部位及附近，這是因為只有分別位于受港東斷裂控制的沙三段源巖和相對應的蓋層油氣運聚空間分布部位及附近，才能通過港東斷裂輸導油氣有利部位從下伏沙三段源巖處獲得大量油氣，在蓋層之下儲層中運聚成藏，油氣鉆探才能發現油氣；否則無油氣發現。

4結論

1）通過油源斷裂在下部儲層輸導油氣有利部位，確定源巖—下部蓋層油氣運聚空間分布部位；通過油源斷裂在下部儲層輸導油氣有利部位和下部區域性泥巖蓋層滲漏部位，確定源巖—中部蓋層油氣運聚空間分布部位；通過油源斷裂在下部儲層內輸導油氣有利部位、下部和中部區域性泥巖蓋層滲漏部位，確定源巖—上部蓋層油氣運聚空間分布部位。三者結合建立了一套受油源斷裂控制的不同層位油氣運聚空間分布部位的預測方法，經實例應用，結果證實了該方法用于預測油源斷裂控制的不同層位油氣運聚空間分布部位是可行的。

2）渤海灣盆地歧口凹陷除西南部外，其余部位皆為受港東斷裂控制的沙三段源巖—沙一中亞段蓋層油氣運聚空間分布部位；沙三段源—東二段蓋層和沙三段源巖—明化鎮組蓋層油氣運聚空間分布部位均分布在其中部，只是前者分布面積略大于后者分布面積，分別有利于下伏沙三段源巖生成油氣在沙一中亞段、東二段和明化鎮組區域性泥巖蓋層之下儲層中聚集成藏，與目前港東斷裂附近沙一中亞段、東二段和明化鎮組區域性泥巖蓋層之下儲層中已發現油氣分布相吻合。

3）該方法主要適用于砂泥巖含油氣盆地受油源斷裂控制的不同層位油氣運聚空間分布部位的預測。

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