断裂作为油气运移优势通道的条件分析——以珠一西地区为例❋

刘 涛， 张宏兵， 许自强， 但志伟， 吴其林， 宋 鹏

(1.河海大学地球科学与工程学院，江苏 南京10098；2.中海油能源发展工程技术特普公司, 广东 湛江 524000； 3.中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室，山东 青岛 266100)

断裂作为油气运移优势通道的条件分析
——以珠一西地区为例❋

刘 涛1,2， 张宏兵1， 许自强2， 但志伟2， 吴其林2， 宋 鹏3❋❋

(1.河海大学地球科学与工程学院，江苏 南京10098；2.中海油能源发展工程技术特普公司, 广东 湛江 524000； 3.中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室，山东 青岛 266100)

本文以珠一西地区为例，从珠一西地区断裂特征研究出发，结合实际井位信息，阐述了在特殊油气地质情况下，断裂作为油气运移优势通道的条件，指出运移通道是否存在油气运移还和断裂与烃源岩的相对位置、断裂内部结构、断面的形态以及断裂的组合形式等有关，为类似地质情况的盆地寻找油气藏提供了一种研究思路及研究手段。

油气运移通道；高角度断层；浅层油气藏

在含油气盆地形成演化、油气藏形成破坏的全过程中，油气运移始终起着重要的纽带作用，所以它是石油地质学的基本理论课题之一，更是油气勘探开发中必须探讨的实际问题[1]。油气的运移通常可划分为初次运移和二次运移，其中油气的二次运移是指油气“进入储集层或运载层以后的一切运移[2]”，即油气在储集层(或输导层)内的侧向运移，或从一个储集层进入另一个储层(向上或向下)的穿层运移，以及停聚后由于条件变化而发生的再次运移都属于二次运移的范畴。油气二次运移的研究，对于提高油气藏定位的精度，降低油气勘探的风险具有重要的意义，目前，国内外专家学者，通过采用流体示踪剂法、物理模拟法、数值模拟法等研究手段，针对油气运移的相态、运移动力、运移通道、运移时间、运移距离、运移数量等研究内容进行了深入的探讨，取得了一系列的研究成果[3-4]。

油气的二次运移中，在无外来干扰情况下,其自然优先流经的通道称为优势通道。对油气优势通道的证实以及对优势运移通道在微观和宏观控制因素的研究有助于提高油气运移的预测精度，降低油气勘探的风险。构成油气运移优势通道有断裂、不整合面、高孔渗的输导层等，本文以珠一西地区为例，结合实际井位信息，从珠一西地区断裂特征研究出发，阐述了在特殊油气地质情况下，断裂作为油气运移优势通道的条件，为类似地质情况的盆地寻找浅层油气藏提供了一种研究思路及研究手段。

1 珠一西地区地质概况

珠江口盆地位于南海北部大陆边缘，总体呈NE-SW向展布，东西长约800 km，面积约17.8×104km2，是南海北部一个重要的含油气盆地(珠一西地区断裂平面分布如图1所示)。珠江口盆地处于欧亚、太平洋和印度洋三大板块交汇处，是一个在加里东、海西、燕山期褶皱基底上形成的准被动大陆边缘盆地。地壳拉张导致了位于板块交汇处的珠江口盆地形成了南北分带、东西分块的构造格局，从北至南，新生代沉积盆地大致分布在走向NE-NEE的坳陷带中，坳陷带之间为3条隆起带相隔，形成三坳三隆的格局。同时，这些NE-NEE向构造又被若干NW向断裂所切割，成为走向略有不同的若干段，形成“东西分块”的格局[5]。

珠一西地区位于珠江口盆地珠一坳陷带的西部，北为北部隆起带，南靠番禺低隆起和东沙隆起带，东临陆丰凹陷，西接珠三坳陷，为南北向隆起带夹持的长形地带，其中包含有4个负向构造：恩平凹陷、番禺4洼、西江凹陷和惠州凹陷。珠一西地区自下而上共发育两套断裂系统，早期以NE走向为主的断裂仅发育在裂陷期，表现为张性低角度铲式正断层，仅切割下部地层，控制了文昌组、恩平组两套烃源岩的发育，这一类断裂基本都消亡在珠海组沉积后。之后的坳陷期发育了一批NWW 走向断裂和少量近EW向断裂，其活动持续时间长，为张性断层，在由珠江组到韩江组的发育过程中，断裂活动强度逐渐衰弱，至粤海期断裂活动强度明显增强[6]。在早期断裂发育的基础上，性质由拉张转变为具有走滑-拉张特征。坳陷期发育的断层切割地层的层系多，在油气成藏过程中起到沟通下部源岩和上部储层的作用，成为油源断层[7]。

图1 珠一西地区断裂平面分布图

2 珠一西地区断裂作为油气运移优势通道条件分析

任何一条断裂都有可能是潜在的运移通道，但并不是所有的运移通道都存在油气运移，运移通道是否存在油气运移还和断裂与烃源岩的相对位置、断裂内部结构、断面的形态以及断裂的组合形式等有关。

2.1 烃源岩位置分析

断裂能否直接起到输导油气的作用，与烃源岩的位置关系非常密切。通常情况下，与烃源岩直接接触的断裂，即通常所说的油源断裂，是油气的主要运移通道。越处于生油岩中心的深大断裂，其排烃强度和超压程度就越强，断面作为优势运移通道所运载油气的距离就越长，也越有利于浅层油气的聚集。只要有足够的油气供给，断面优势运移通道就能充分发挥输导油气的作用[8]。

从已有的勘探成果可知：珠一西地区广泛分布深湖-半深湖相泥岩文昌组烃源岩，具有生油能力。因此，从与烃源岩的相对位置角度分析，珠一西地区的断裂具备作为油气运移通道的条件。

2.2 断裂内部结构分析

断裂带一般由中心的破碎带以及两侧的高裂缝带组成，其间不同的结构具有不同的输导能力。伴生裂缝发育会提高断层的垂向渗透性，成为断裂活动时期油气运移的优势通道；断裂带所处岩层的性质决定了断裂内部结构的不均一性，进而控制断面优势运移通道的发育。脆性断裂带的优势运移通道为断层岩的伴生裂缝，无黏结力的断层岩和诱导裂缝可以作为垂向运移通道[9]。珠一西地区断裂伴生裂缝发育，而且纵向上为大倾角的平直型断裂(这样的断裂多发于砂地比为50%左右的区域，储层物性非常好)，有利于形成良好的油气优势运移通道[10]。

2.3 断面的形态分析

断面形态是影响断层内流体运移的重要因素[11]。断面空间形态上的不规则性，主要表现在纵向上断面陡缓的相对变化，以及走向上断面形态的起伏差异。断面产状的三种基本类型为：上陡下缓型、平直型和上缓下陡型，其中越趋向垂直的断面越有利于油气的垂向运移；另一方面，走向上，弯度越少的层段，越有利于油气的垂向运移。对于有多条断层组成的断裂系，倾角越大的断层，越易于成为油气垂向运移的优势运移通道[12]。

珠一西地区浅层断裂发育的最显著特点就是高角度，这是与其它盆地所不同的地方。无论在渤海湾盆地，还是在松辽盆地，断裂的倾角一般在40°以下，而珠一西地区的断裂倾角可达60°～70°(见表1)。这样的大倾角断裂，只有在中国西部一些盆地可见到，如准噶尔盆地陆东地区、柴达木盆地尕斯地区，这些地区高倾角均为逆断层，断层倾角达 70°～80°[13]。

表1 浅层断面倾角统计表Table 1 Statistical table of shallow fault dip angle

珠一西地区浅层高角度断层的形成机制与其所受区域张扭应力场有密切关系，其发育可分为早晚两个期次，早期断裂以低角度为特点，控制了生油凹陷的发育，这样的断裂，多数在后期不再发育；晚期断裂控制了构造带的发育，断裂发育以高角度为特征，断面自下而上倾角均较大，表现为板状，一般断面倾角为60°～70°[14]。

断层的开启性会随着断层倾角增加而增大；而从物理学角度分析也可知，断层倾角越大，油气在浮力作用下沿断层面运移的动力分量越大，从而更有利于油气的垂向运移[15]。

2.4 断裂的组合形式分析

根据珠一西地区断裂的平面组合样式，可以分为以下四种，首尾相接形、平行形、单一弧形、相交形(见图2)[16]。其中的首尾相接形和单一形，这两种组合形式整体表现为弧形结构，表明所受应力场具有旋转或扭动的明显特点，这类张扭性断裂沿走向上断距时大时小，具有分段连接特点，有利于形成良好的油气优势运移通道。据屈春燕等实验数据分析认为：在两个断层段分段衔接处，跨断层两侧形变速率梯度是不同的，初步分析认为拉分盆是断裂上活动性较强的段落，在断裂两侧出现了明显的形变差异[17]。

(A首尾相接形End to end；b平行形Parallel；c单一弧形Single arc；d相交形Intersect)

图2 断裂平面组合样式图
Fig.2 Planar graph of fault polygon

此外，珠一西地区剖面上高角度的正断层，具有上陡下缓特征，呈铲式或多米诺式。这与所受应力转变有关，区域构造活动所产生的应力场方向由左行张扭逐渐转为右行压扭。产生断裂的中段曲率最大，称为弧顶。断层两端的断距较小，生长指数小，活动性较弱，称为收敛段。从弧顶到收敛段，主要伴生与其近似直交的羽状断层，撒开段的断距较大(见图3)，活动性强，具有同生性质，生长指数大(见图4)，为长期活动的同生断层。压扭断裂在活动期是油气运移通道，但后期都有利于遮挡油气，起较好的保存作用。此外，断层岩也可以较好地封堵油气。

图3 B4-1断裂T35断距统计图

图4 B4-1断裂生长指数统计图

3 珠一西地区断裂作为通道的实例分析

珠一西地区断裂，不但其伴生裂缝发育，而且纵向上为大倾角的平直型断裂，同时平面上组合形式多样。其中 “羽状”形式的断裂组合，具有生长断层的特征，其成核、分段生长、派生、连锁等不同的形成阶段下，形成了平面上明显的“首尾”联接特征，其储层物性非常好，有利于形成良好的油气优势运移通道。结合钻井分析，推测此类断裂具有油气通道的作用。图5是其中的A区PE1构造图，该构造南侧为高角度断裂，断裂的平面走势明显看到有拐点，可大致分为两段。该圈闭钻井两口，所处构造高度几乎等高(见图6)，然而两口井含油差异较大，对应于PE1-1井的含油层，在PE1-2井却为水层或干层，说明靠近断裂的井，含油性比远离断裂的要好。

图5 A区PE1构造图

图6 A区PE1构造地质剖面

B区的B4构造见图8，该构造由多段倾向一致的断层共同组成一条控制断裂(见图9)。这样的断裂伴生裂缝非常发育，伴生裂缝提高了断层的垂向渗透性，成为油气运移的优势通道。其结果造成了距离断裂较近的B4-1、B4W-1井含油，远离断裂的B4-2井不含油(见图10)。这一事实也说明，垂向裂缝的发育，使得油气在垂向的运移速度远大于横向上砂岩储层内的运移速度。断层倾角越大，油气在垂向浮力作用下沿断层面运移的动力越大，油气的运聚都是受两个力学法则控制的，一是运移动力大于阻力，油气发生运移；反之，油气发生聚集。二是油气运移指向阻力最小的方向[15]。

图7 PE1构造钻井对比图

图8 B区B4构造图

图9 B区B4构造地质剖面

图10 B4构造钻井对比图

4 结论

本文以珠一西地区为例，从珠一西地区断裂特征研究出发，结合实际井位信息，阐述了在特殊油气地质情况下，断裂作为油气运移优势通道的条件，并得出如下结论：

(1)高角度断裂作为珠一西研究区浅层的一个普遍现象，该性质断裂的内部结构决定了断裂必将成为油气运移的优势通道。

(2)通过研究断裂分布与烃源岩的相对位置关系、断裂内部结构、断面的形态以及断裂的组合形式等有关，由此诸多因素来寻找浅层油气藏，是通过珠一西地区实际工作中总结出的规律，可以推广到类似地质情况的其它地区来运用。

当然，目前依靠断裂所形成的油藏，其内部油气水分布界限或规律尚不清楚，因此逐步利用三维地震资料预测油气运移路径，进一步研究优势通道的断裂内部结构，揭示断裂作为运移通道的规律，将有助于该类油气藏的开发,最大限度的降低勘探风险。

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AnalysisoftheConditionsofFaultsastheDominantChannelofOilandGasMigration：ACaseStudyofZhuyiWestArea

LIU Tao1,2, ZHANG Hong-Bing1,XU Zi-Qiang2, DAN Zhi-Wei2, WU Qi-Lin2, SONG Peng3

(1.College of Earth Science and Engineerring,HohaiUniversity,Nanjing 210098, China; 2.CNOOC Ener Tech-Drilling & Production Co., Data Processing Co., Zhanjiang 524000, China; 3.Key Lab of Submarine Geosciences and Prospecting Techniques Ministry of Education, Ocean University of China, Qingdao 266100, China)

Illustrated by the example of ZHUYI WEST area and based on the study the of the faults characteristics of a ZHUYI WEST area and the information of the actual well location, the out hor this paper elaborates the conditions of faults as the dominant channel of oil and gas migration under special oil and gas geological conditions, and points out whether the migration channel exists the migration of oil and gas is also related to the relative position of fault with source rock, faults internal structure, cross-section morphology and faults combination. It provides a research way of thinking and research method for the shallow oil and gas reseroirs in the basin which is similar to the geological situation.

oil and gas migration pathway; high angle fault; shallow oil and gas reservoir

TE8

A

1672-5174(2018)02-073-06

10.16441/j.cnki.hdxb.20160365

刘涛， 张宏兵， 许自强， 等. 断裂作为油气运移优势通道的条件分析——以珠一西地区为例[J]. 中国海洋大学学报(自然科学版), 2018, 48(2): 73-78.

LIU Tao, ZHANG Hong-Bing, XU Zi-Qiang, et al. Analysis of the conditions of faults as the dominant channel of oil and gas migration: a case study of ZHUYI WEST area[J].Periodical of Ocean University of China, 2018, 48(2): 73-78.

国家自然科学基金项目(41374116，41574105)资助

Supported by National Natural Science Foundation of China(41374116，41574105)

2016-10-26；

2016-12-18

刘涛(1984-)，男，工程师，主要从事地震资料处理、解释研究。E-mail：liutao9@cnooc.com.cn

❋ ❋ 通讯作者：E-mail：pengs@ouc.edu.cn

责任编辑 徐 环