凹陷区与斜坡区断砂配置输导体系特征及其对油气控制作用的差异性

2022-04-09李根

大庆石油地质与开发 2022年2期

李根

（中国石油大庆油田有限责任公司第一采油厂，黑龙江大庆 163001）

0 引言

断砂配置体系是含油气盆地油气运移的输导通道［1］。由于凹陷区和斜坡区地质条件不同，造成断砂配置输导体系特征明显不同，也导致其控制下的油气分布特征存在明显差异。前人对断砂配置输导体系主要进行了3 个方面的研究和探讨，一是根据断裂与砂体之间组合形式，研究断砂配置输导体系的类型［1-4］，把断砂配置输导体系按凹陷区和斜坡区分别分为牙刷状、树枝状和同层阶梯、跨层阶梯状；二是根据断砂配置输导体系类型与断裂密集带之间关系，研究断砂配置输导体系分布特征［5-9］，认为无论是凹陷区还是斜坡区断砂配置输导体系均与断裂密集带有关，不是分布在其内，就是分布在其附近；三是根据断砂配置输导体系与油气分布之间关系，研究断砂配置输导体系对油气分布的控制作用［10-14］，认为无论是凹陷区还是斜坡区油气分布均受到断砂配置输导体系分布的控制，且凹陷区与斜坡区具有不同的油气分布特征。

上述研究虽然对凹陷区和斜坡区断砂配置输导体系及所控制油气分布特征进行了分析，但是针对二者断砂配置输导体系分布及其对油气分布的控制作用差异性研究相对较少，且考虑的因素尚不全面，不能准确反映凹陷区和斜坡区油气分布的差异性，给油气勘探带来一定风险。因此，开展凹陷区和斜坡区断砂配置输导体系及其控制的油气分布差异性研究具有重要意义。

1 断砂配置输导体系油气运移机理

1.1 凹陷区

凹陷区通常发育3 种类型的断裂： ①油源断裂，沟通源岩和目的储层，且在油气成藏期活动的断裂，一般为长期活动断裂； ②输导断裂，油气成藏期活动，但未连接源岩，一般为晚期活动断裂；③遮挡断裂，油气成藏期不活动的断裂，一般为早期形成的断裂。油源断裂和输导断裂在凹陷区往往以相互组合的形式出现，剖面上表现为地垒或地堑状，平面上表现为密集带。凹陷区下生上储式含油气组合中，下伏源岩生成油气在剩余地层孔隙流体压力差和浮力的作用下，通过油源断裂向上覆地层中运移，由于受到上覆区域性盖层阻挡，油源断裂输导油气便向区域性盖层之下的渗透性好的砂岩层中侧向运移，形成了凹陷区断砂配置输导油气体系（图1）。凹陷区断砂配置输导体系以油源断裂垂向输导油气为主，砂体侧向输导为辅，形成条件是其上部存在封闭的区域性盖层。

1.2 斜坡区

斜坡区通常发育2 种类型的断裂： ①输导断裂，一般为长期活动断裂或晚期活动断裂，二者也可以组合的形式相伴而生，剖面上表现为地垒、地堑状，平面上表现为密集带； ②遮挡断裂，一般为早期形成的断裂。凹陷区源岩生成的油气通过油源断裂向上运移，因受区域性盖层遮挡作用发生侧向分流运移，即在浮力作用下，沿被断裂连接的砂体侧向运移和聚集，形成了斜坡区阶梯状断砂配置输导体系（图2）。斜坡区以砂体侧向运移为主，断裂输导油气为辅。其条件为砂体大面积连续分布，且断盖配置封闭。

2 断砂配置输导体系类型

凹陷区和斜坡区油气运移方向、油气运移动力的差异性，造成凹陷区和斜坡区的断砂配置输导体系类型也不同。

2.1 凹陷区

凹陷区油气运移方向主要以垂向为主，油气运移动力是剩余地层孔隙流体压力差和浮力，而阻力仅为油气沿油源断裂运移时所遇到的阻力，油气运移动力相对较强。在油源断裂向上输导油气受到上覆区域性泥岩盖层阻挡后，可以向其下多层砂地比值相对较高的砂体中进行侧向分流运移，形成牙刷状断砂配置输导体系（图3 （a））。如果油源断裂在剖面上组合为花状或似花状，那么多个牙刷状断砂配置输导体系组合成了树枝状断砂配置输导体系（图3 （b））。

例如，高尚堡构造是南堡凹陷的主要含油气构造，位于渤海湾盆地南堡凹陷北部，从下至上发育有古近系沙河街组、东营组和新近系的馆陶组、明化镇组。沙二段、沙一段、东营组、馆陶组和明化镇组是主要含油气层位。高尚堡构造属于典型的下生上储式生油组合，沙三段烃源岩生成的油气在油源断裂的垂向输导作用下，向上覆地层中运移，在顶部由于受到明化镇组区域性泥岩盖层阻挡，油源断裂输导油气便向其上盘不同层位的砂体中发生侧向分流运移，形成了牙刷状断砂配置输导体系。在高尚堡构造核部油源断裂与分支断裂组成花状，且与不同层位砂体构成了树枝状断砂配置输导体系（图4）。

2.2 斜坡区

斜坡区油气运移方向以侧向为主，油气运移动力为浮力，阻力为砂体毛细管力，油气运移动力相对较弱，即使受到输导断裂侧接或变径输导作用的影响，也仅能在一层或多层砂体中进行侧向运移，形成同层阶梯状断裂配置输导体系或跨层阶梯状断砂配置输导体系（图5）。例如，乌东斜坡带是海拉尔盆地重点勘探地区，位于乌尔逊凹陷东部，该区从下至上主要发育有下白垩统的铜钵庙组、南屯组、大磨拐河组、伊敏组以及上白垩统的青元岗组。南屯组是其主要含油气层位，大磨拐河组也有少量油气分布。乌东斜坡带油气主要来自西侧凹陷区南一段下部烃源岩。由于乌东斜坡区南屯组输导断裂断距相对较小，断盖配置垂向封闭，在大一段盖层封闭作用下，西部凹陷南一段烃源岩生成的油气沿着南一段砂体向乌东斜坡区侧向运移，为同层阶梯状断砂配置输导体系（图6）。在靠近乌东斜坡带东部的边部，由于南屯组顶部盖层厚度相对较小，输导断裂断距相对较大，断盖配置垂向不封闭，南一段油气上调至大磨拐河组运移，形成了跨层阶梯状断砂配置输导体系（图6）。

3 断砂配置输导体系对油气分布的控制作用

3.1 断砂配置输导体系分布特征

3.1.1 凹陷区

凹陷区主要发育由油源断裂和输导断裂构成的地堑或地垒构造带，构成边界断裂的油源断裂和输导断裂可以输导油气，是下伏源岩生成油气向上运移的有利输导通道。凹陷区发育的沉积砂体主要为三角洲前缘席状砂体、重力流砂体，砂体横向连通性相对较差，不利于油气长距离侧向运移，故凹陷区形成以断裂为主要运移通道的断砂配置输导体系，且沿断裂密集带呈带状分布。

例如，留楚地区位于渤海湾盆地饶阳凹陷中北部，是该区域油气勘探的重点地区。与南堡凹陷相似，留楚地区主要烃源岩位于沙一段，油气主要分布在东二、三段，馆陶组也有少量油气分布。在剩余地层孔隙流体压力差和浮力的作用下，下伏沙一段源岩生成的油气沿着花状断裂密集带边部的油源断裂向上覆地层中运移，由于受到上部东一、二段的区域性盖层阻挡，沿断裂密集带边部油源断裂向上运移油气开始在断裂密集带内的倾斜砂体中发生侧向分流运移，形成了牙刷状或树枝状的断砂配置输导体系［15］。这些牙刷状或树枝状断砂配置输导体系在平面上沿断裂密集带方向呈带状分布（图7）。

3.1.2 斜坡区

斜坡区通常发育有输导断裂的地堑构造带或地垒构造带，长期活动或晚期活动的边界断裂皆可以输导油气。斜坡区沉积的主要是三角洲水上和水下分流河道砂体，砂体横向连通性好，有利于油气长距离侧向运移，故斜坡区形成以砂体为主要运移通道的断砂配置输导体系，且横穿断裂密集带呈线状分布。

例如，文安斜坡区是渤海湾盆地霸县凹陷油气勘探的重点地区，位于霸县凹陷东部。文安斜坡油气主要来自其西侧霸县凹陷沙一段源岩，油气主要分布在沙一、二段，东营组和馆陶组聚集油气较少。霸县凹陷西部沙一段源岩生成的油气通过顺向断裂对接进入到沙二段砂体中，沿着沙二段同阶梯状断砂配置输导体系向文安斜坡区发生侧向运移，在文安斜坡中部遇到几条断裂密集带。由于断裂带规模较大，并且沙一段泥岩盖层破坏程度较高，断盖配置体系垂向上不封闭，使沙二段同层阶梯状断砂配置输导体系在断裂密集带内转变成沙一段甚至东营组的油气输导体系，从而形成了跨层阶梯状断砂配置输导体系［15］。这些断砂配置输导体系横切断裂密集带呈线状分布（图8）。

3.2 油气聚集分布特征

凹陷区和斜坡区断砂配置输导体系分布不同，造成凹陷区和斜坡区受断砂输导体系控制的油气分布也存在差异性。

3.2.1 凹陷区

凹陷区油气藏类型主要是构造和断层—岩性油气藏，如断块、断层—岩性和构造油气藏，受断砂配置输导体系控制，油气主要分布在断砂配置输导体系处及其附近，即沿断裂密集带分布。

例如上述的渤海湾盆地饶阳凹陷留楚地区，下伏沙一段源岩生成的油气在剩余地层孔隙流体压力差和浮力的作用下，沿断裂聚集带断裂向上覆地层中运移，因受顶部东一、二段泥岩盖层阻挡，油气向断裂密集带内砂体中侧向分流运移，形成了牙刷状或树枝状断砂配置输导体系［16-20］。通过此断砂配置输导体系油气发生运移，并在断裂密集带内聚集成藏，使得油气沿断裂密集带聚集，并呈带状分布（图7）。

3.2.2 斜坡区

斜坡区的油藏类型主要为构造油气藏和岩性油气藏，例如断块、断层遮挡和岩性上倾尖灭油气藏。受断砂配置输导体系控制，油气主要分布在断砂配置输导体系及其附近，呈横穿断裂密集带的线状分布。

如上述渤海湾盆地霸县凹陷西侧沙一段源岩生成的油气沿着沙二段和沙一段砂体侧向运移至文安斜坡过程中，须穿过多条断裂密集带，使同层阶梯状断砂配置输导体系变成跨层阶梯状断砂输导体系，油气聚集主要横切断裂密集带或沿油源断裂呈线状分布（图8）。