油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换部位预测方法

付 广，韩 旭

(东北石油大学地球科学学院，黑龙江大庆 163318)

油气勘探的实践表明，在含油气盆地中由于凹陷区和斜坡区位置不同。油气运移方向不同，凹陷区油气以垂向运移为主，而斜坡区则以侧向运移为主，造成其油气聚集与分布规律明显不同，油气勘探思路也就不同。由此看出，能否准确地预测出油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换部位，对于正确认识含油气盆地油气分布规律和指导油气勘探均至关重要。关于凹陷区断裂输导油气和向斜地区砂体输导油气前人曾做过一定研究，对凹陷区断裂输导油气研究主要表现在以下2个方面：一方面是根据断裂类型与源储之间的配置关系，研究输导油气的断裂类型[1-6]，认为只有连接源岩和上覆目的储层，且在油气成藏期活动的断裂，才是目的层输导油气的油源断裂;另一方面是根据上述已确定出的此类油源断裂分布区与源岩排烃分布区之间的关系，研究断裂输导油气分布区[7-11]。认为只有源岩排烃分布区内的油源断裂分布区才是断裂输导油气分布区,二者缺少哪一个均不是断裂输导油气分布区。对于斜坡区砂体输导油气研究也主要表现在以下2个方面：一方面是根据砂体是否连通和其上断盖配置垂向是否封闭，研究砂体输导油气所需的条件[12-14]，认为只有其上断盖配置垂向封闭且砂体连通分布才能输导油气，上述二个条件缺少哪一个砂体均不能输导油气;另一个方面是根据连通砂体所在地层顶面油气成藏期古油气势能等值线法线汇聚线确定油气侧向运移路径。以上这些研究成果对正确认识凹陷区和斜坡区油气分布规律及指导其油气勘探起到了非常重要的作用。然而，目前对油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换部位研究的相对较少，且仅是根据源岩排烃区边界或油源断裂分布区边界进行确定断裂输导油气分布区[15-18]，而对砂体输导油气分布区研究至今未见文献报导，致使目前油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换部位的确定难以准确地反映地下的实际情况，影响了含油气盆地凹陷区与斜坡区油气分布规律认识和油气勘探的深入。因此开展油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换预测方法研究，对于正确认识含油气盆地凹陷区和斜坡区油气分布规律和指导油气勘探均具重要意义。笔者通过确定油源断裂分布区和源岩排烃分布区确定凹陷区断裂输导油气分布区，通过确定连通砂体分布区和砂体输导油气优势路径分布区确定斜坡区砂体输导油气分布区，二者叠合建立一套油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换部位的预测方法。

1 油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换条件及部位

在含油气盆地通常由于斜坡区不发育源岩，其油气主要来自凹陷区，凹陷区主要是断裂输导油气，而斜坡区则主要为砂体输导油气，那么凹陷区断裂输导油气须向斜坡区砂体输导转换，才能使凹陷区油气在斜坡区运聚成藏。然而，并非凹陷区断裂输导油气均可向斜坡区砂体输导发生转换，应须满足以下3个条件：

(1)第一个条件是断裂输导油气遇到上覆封闭的区域性盖层，使断裂输导油气停止，向砂体中侧向分流运移。因为封闭的区域性盖层厚度相对较大，油源断裂在区域性盖层内分段生长上下不连接，不是油气穿过区域性盖层的输导通道，油气不能通过油源断裂穿过区域性盖层向上运移，使断裂输导油气停止，造成断裂输导油气向区域性盖层之下砂体中发生侧向分流运移，如图1(a)所示，否则断裂输导油气将主要穿过区域性盖层向上继续运移，即使断裂对盘对接砂体物性再好，也不会有大量油气向其侧向分流运移，如图1(b)所示。

(2)第二个条件是斜坡区发育连通分布砂体，方可使断裂输导油气侧向分流进入砂体后在斜坡区进行砂体输导油气；否则即使断裂输导油气向砂体侧向分流运移，也不能向斜坡区进行砂体输导油气，只能在油源断裂附近砂体尖灭中聚集。

(3)第三个条件是斜坡区连通砂体发育油气运移优势路径，才能使进入砂体中油气在斜坡区进行长距离侧向汇聚运移，从而完成油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换，对斜坡区油气大规模聚集成藏起到贡献作用；否则，进入到连通砂体中的油气将会发散运移，不能在斜坡区砂体中进行长距离侧向运移，也就不能对斜坡区油气大规模聚集成藏起到贡献作用。

图1 断裂输导油气向砂体侧向分流运移条件示意图Fig.1 Schematic diagram of oil and gas lateral shunt conditions transported from fault to sand body

图2 油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体 输导转换部位示意图Fig.2 Schematic diagram of oil and gas transmission from fault in depression area to sand body in slope area

由于凹陷区断裂输导油气分布区主要受到油源断裂分布的控制(图2)，而斜坡区砂体输导油气分布区主要受到连通砂体输导油气优势路径分布的控制，二者相接触部位即油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换部位。如图2所示，油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换部位有3种情况：①第一种是重叠带状接触转换部位，为油源断裂与砂体输导油气优势路径重叠接触，最有利于油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换；②第二种是线状接触转换部位，为油源断裂与砂体输导油气优势路径直接接触，油气由凹陷区断裂输导也较易向斜坡区砂体输导转换；③第三种是带状不接触转换部位，为油源断裂与砂体输导油气优势路径不能直接接触，二者之间存在一个过渡带，油气要经过一段距离的发散运移后才能砂体输导，不利于凹陷区断裂输导油气向斜坡区砂体输导转换。

2 预测方法

由上可知，要预测油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换部位，就必须确定出凹陷区断裂输导油气分布区和斜坡区砂体输导油气分布区，二者相接部位即为油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换部位。

利用地震资料拆分凹陷区目的储层内发育断裂断穿层位，将连接源岩和目的储层，且在油气成藏期活动的断裂，作为目的层油源断裂。将所有此类断裂圈在一起作为油源断裂分布区。利用钻井和分析测试资料，研究凹陷区源岩分布及其地化特征，由文献[19]中源岩排烃门限的确定方法，确定凹陷源岩排烃门限，据此圈定凹陷源岩排烃分布区，将上述已确定出的油源断裂分布区和源岩排烃分布区叠合，便可以得到凹陷区断裂输导油气分布区。

由钻井和地震资料统计斜坡区目的储层地层砂地比，作其平面分布图如图3所示。统计研究区已知井点处目的储层地层砂地比与其砂体内油气显示特征，取含油气砂体处最小地层砂地比作为砂体连通所需的最小地层砂地比。这是因为只有砂体连通，油气方可在其内部侧向运移和聚集。

图3 连通砂体分布区厘定示意图Fig.3 Determination of distribution area of connected sandbody

由连通砂体所在地层顶面埋深，由地层古埋深恢复方法[20]恢复其在油气成藏期古埋深，由式(1)计算其古油气势能，由其古油气势能等值线法线汇聚线，便可以得到其砂体输导油气优势路径。将连通砂体内所有砂体输导油气优势路径圈在一起，便可以得到斜坡区砂体输导油气分布区。

将上述已确定出的凹陷区断裂输导油气分布区与斜坡区砂体输导油气分布区叠合，便可以得到油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换部位。

(1)

式中，Φ为断层面油气势能值，kJ；Z为断层面埋深，m；P为断层面流体压力，MPa(其大小等于ρwZ,ρw为地层水密度，g/cm3)；g为重力加速度，m/s2；ρ为油气密度，g/cm3。

3 实例应用

选取海拉尔盆地贝尔凹陷苏德尔特地区作为研究实例，利用上述方法预测南屯组一段(南一段)上部油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换部位，并将预测结果与目前苏德尔特地区南一段上部已发现的油气分布进行比较，验证该方法用于预测油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换部位的可行性。

苏德尔特地区位于贝尔凹陷中部，构造上包括苏德尔特潜山构造带中部、贝西洼槽的部分地区和敖瑙海洼槽及霍多莫尔断鼻构造带的局部地区，该区油气钻探所揭示的地层主要有白垩系和新生界，下白垩统地层由下至上为南屯组、大磨拐河组和伊敏组，上白垩统仅为青元岗组，如图4所示。目前该区已发现油气主要分布在南一段上部，少量分布在大磨拐河组，油气主要来自贝西洼槽南一段下部源岩。研究区包括贝西洼槽凹陷区和苏德尔特潜山构造带的斜坡区，能否准确地预测出南一段上部油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换部位，对于正确认识苏德尔特地区南一段上部油气分布规律和指导其油气勘探均具重要意义。

利用地震资料拆分苏德尔特地区断裂断穿层位，划分断裂类型(图5)。由图5可以看出，苏德尔特地区只有Ⅰ、Ⅱ断裂才是凹陷区南一段上部油源断裂，因其连接了南一段上部和南一段源岩，且在油气成藏期——伊敏组沉积末期活动。由图6可以看出，苏德尔特地区南一段上部主要发育3条油源断裂，其中F1油源断裂主要分布在其中北部，平面延伸距离相对较远。F2油源断裂分布在其西南地区，平面延伸距离其次。F3油源断裂分布在其东北边部，平面延伸距离相对较近，将3条油源断裂圈起来即为苏德尔特地区南一段上部油源断裂分布区，如图6所示。可以看出，苏德尔特地区凹陷区南一段上部油源断裂主要分布在其中北部地区。由苏德尔特地区南一段下部源岩厚度及有机质地化特征，根据文献[19]中源岩排烃门限确定方法，确定出苏德尔特地区南一段下部源岩排烃门限约为2 200 m，据此可以得到苏德尔特地区南一段下部源岩排烃分布区。由图6可以看出，苏德尔特地区南一段源岩排烃分布区也主要分布在其中部及北部地区，面积大于油源断裂分布区。

将上述已确定出油源断裂分布区和源岩排烃分布区叠合，便可以得到苏德尔特地区南一段上部凹陷区断裂输导油气分布区，如图6所示，苏德尔特地区南一段上部断裂输导油气分布区主要分布在其中北部地区。

图4 苏德尔特地区构造及地层特征Fig.4 Structral and stratigraphic characteristics of Sudeerte area

图5 苏德尔特地区典型剖面断裂类型划分Fig.5 Fault type division of typical bisect in Sudeerte area

由钻井资料统计苏德尔特地区南一段上部地层砂地比，作其平面分布图，如图7所示。可以看出，苏德尔特地区南一段上部地层砂地比最大可达到85%，主要分布在其东部地区，次极值砂地比也可达75%，主要分布在其西北地区和东北地区，由3个高值区向其四周南一段上部地层砂地比逐渐减小，在其中部的南部和北部南一段上部地层砂地比达到最小，小于18%。统计苏德尔特地区已知井点处南一段上部地层砂地比与其内砂体中油气显示特征(图8)，取含油气砂体处最小地层砂地比(约为18%)作为砂体连通所需的最小地层砂地比。由图7和图8可以得到苏德尔特地区南一段上部连通砂体分布区，苏德尔特地区南一段上部连通砂体主要分布在其东部和西部，少量分布在其中部的中部。由苏德尔特地区南一段上部地层埋深，由地层古埋深恢复方法[20]恢复油气成藏期——伊敏组沉积末期古埋深，由式(1)计算其油气成藏期古油气势能值，由其古油气势能等值线法线汇聚线，便可以得到苏德尔特地区南一段上部斜坡区砂体输导油气优势路径分布，如图6所示。由图6可以看出，苏德尔特地区南一段上部斜坡区7条砂体输导油气优势路径分布区主要分布在中部地区。将上述砂体连通分布区和砂体输导油气优势路径分布区叠合，便可以得到砂体输导油气分布区，苏德尔特地区南一段上部砂体输导油气分布区主要分布在中部地区。

图6 苏德尔特地区南一段上部油气由凹陷区断裂 输导向斜坡区砂体输导转换部位与油气分布关系Fig.6 Relationship between oil and gas distribution and migration from fault of sag to sandbody in slope area of the upper Nantun 1 section in Sudeerte area

将上述已确定出的苏德尔特地区南一段上部凹陷区断裂输导油气分布区与斜坡区砂体输导油气分布区叠合，便可以得到其南一段上部油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换部位(图6)。由图6可以看出，苏德尔特地区南一段上部凹陷区断裂输导油气向斜坡区砂体输导转换部位主要分布在其中北部，其中部及南部为线状接触转换部位，有利于南一段上部油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换，其北部为带状未接触转换部位，而且越向北越宽，不利于南一段上部油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换。由图6可以看出，苏德尔特地区斜坡区南一段上部目前已发现的油气主要分布在中部油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导线状接触转换部位处的斜坡区，少量油气分布在北部油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导带状未接触转换部位处的斜坡区，这是因为只有位于南一段上部油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导线状接触转换部位处的斜坡区，才有利于油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换，形成大规模油气在斜坡区聚集成藏，油气钻探才有大量油气发现，而位于南一段上部油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导带状未接触转换部位处的斜坡区，油气由凹陷区断裂输导不能直接向斜坡区砂体输导转换，须经历一段发散运移，才能进行砂体输导，不利于油气在斜坡区大规模聚集成藏，油气钻探发现的油气相对较少。

图7 苏德尔特地区南一段上部连通砂体分布Fig.7 Distribution of connected sandbody in the upper Nantun 1 section of Sudeerte area

图8 苏德尔特地区南一段连通砂体所需的最小地层砂地比厘定图Fig.8 Determination of the minimum formation sand-ground ratio required for conncting sandbody in Nantun 1 section of Sudeerte area

4 结 论

(1)油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换部位应是凹陷区断裂输导油气分布区与斜坡区砂体输导油气分布区的接触部位，可以是叠置带状接触和线状接触，也可以是带状未接触，前两者较后者更易使油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换。

(2)通过确定油源断裂分布区和源岩排烃分布区来确定凹陷区断裂输导油气分布区，通过确定连通砂体分布区和砂体输导油气优势路径分布区来确定斜坡区砂体输导油气分布区，二者叠合建立一套油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换部位的预测方法，并通过实例应用验证了该方法用于预测油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换部位是可行的。

(3)海拉尔盆地贝尔凹陷苏德尔特地区南一段上部油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换部位主要分布在其中部，其南部和中部为线状接触转换部位，有利于南一段上部油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换，易在斜坡区形成大规模油气聚集；其北部为带状未接触转换部位，不利于南一段上部油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换，不易在斜坡区形成大规模油气聚集，与目前苏德尔特地区斜坡区南一段上部已发现油气分布相吻合。

(4)该方法主要适用于砂泥岩含油气盆地油气由凹陷区断裂输导向斜坡区砂体输导转换部位的预测。