源外斜坡区有利于油气运聚的断砂配置分布区预测方法*

朱焕来 陈 岩 王卫学

（1.东北石油大学 黑龙江大庆 163318；2.中油测井吉林分公司 吉林松原 138000；3.大庆油田第四采油厂 黑龙江大庆 163511）

随着油气勘探深入，源外斜坡区已逐渐成为油气重点勘探地区。源外斜坡区目前已发现的油气分布明显受到断砂配置分布控制，主要分布在断砂配置分布区，但并不是所有断砂配置分布区皆有油气分布，只有位于有利于油气运聚的断砂配置分布区，才能有油气聚集成藏，否则无油气聚集成藏。由此看出，能否准确地预测出源外斜坡区有利于油气运聚的断砂配置分布区，是正确认识其油气分布规律及指导其油气勘探的关键。

关于源外斜坡区有利油气运聚的断砂配置分布区目前虽未开展过专门研究，但相关研究已经开展，主要表现在以下3 个方面：第一个方面是根据砂体连通分布区和砂体所在地层顶面古构造脊分布，研究源外斜坡区砂体输导油气优势路径（蒋有录等，2011；罗晓容等，2012；张新涛等，2012；张博为等，2017；付广等，2021b），将砂体连通分布区内砂体所在地层顶面古构造脊作为砂体输导油气优势路径。第二个方面是根据断层岩泥质含量与断裂侧向封闭所需的最小断层岩泥质含量的相对大小，研究源外斜坡区断裂侧向封闭部位（付晓飞等，2011；刘哲等，2012；付广等，2016b，2022；胡欣蕾等，2019；姜大朋等，2019），将断层岩泥质含量大于或等于断裂侧向封闭所需最小断层岩泥质含量的部位，作为断裂侧向封闭部位。第三个方面是根据砂体输导油气优势路径与断裂侧向封闭部位之间的空间位置关系，研究源外斜坡区断砂配置运聚油气有利部位（张姣等，2018；周立宏等，2019；曹兰柱等，2021；付广等，2021a），认为只有砂体输导油气优势路径与断裂侧向封闭部位的耦合部位，才是断砂配置运聚油气有利部位。上述这些研究成果对正确认识含油气盆地源外斜坡区油气分布规律及指导油气勘探起到了非常重要的作用。然而，上述这些研究在研究断砂配置运聚油气有利部位时，由于将砂体输导油气运移优势路径视为一条线，与断裂侧向封闭相交则为一个点，据此得到的断砂配置运聚油气有利部位仅为一点，与目前源外斜坡区断裂附近油气往往呈大面积分布不符。虽然付广等（2016a）认为砂体输导油气优势路径不是一条线，而是一个带，但研究用油气距砂体输导油气路径的最大距离来反映砂体输导油气优势路径的宽度缺少理论依据。再者断层侧向封闭性研究是目前断层侧向封闭性，而不是油气成藏期断层侧向封闭性，与油气成藏期砂体输导油气优势路径不符，预测结果也难以反映地下实际情况。这些问题造成了源外斜坡区有利于油气运聚的断砂配置分布区预测不准，用其指导油气勘探可能会有一定风险。因此，开展源外斜坡区有利于油气运聚的断砂配置分布区预测方法的研究，对于正确认识源外斜坡区油气分布规律及指导油气勘探有重要意义。

1 源外斜坡区断砂配置运聚机制及有利分布区

油气勘探的实践表明，并不是源外斜坡区所有的断砂配置分布区皆可以成为有利的油气运聚区，只有在油气成藏期砂体输导油气区与河道砂体上倾方向断裂侧向封闭部位的耦合区，才是有利于油气运聚的断砂配置分布区，如图1所示。这是因为在此河道断砂配置分布区内，砂体可以输导油气，为断砂配置运聚提供油气来源，且河道砂体上倾方向断裂侧向封闭遮挡河道砂体输导油气，使油气在断砂配置圈闭中聚集成藏。相反，砂体输导油气区和砂体上倾方向断裂侧向封闭部位二者缺少哪一个或者二者都发育，但不耦合，均无油气在断砂配置中聚集成藏，不是有利于油气运聚的断砂配置分布区，如图1所示。

图1 源外斜坡区有利于油气运聚的断砂配置分布区示意图Fig.1 Schematic diagram of distribution area of sand break configuration conducive to oil and gas migration and accumulation

2 源外斜坡区有利于油气运聚的断砂配置分布区预测方法

由上可知，要预测源外斜坡区有利于油气运聚的断砂配置分布区，就必须确定出油气成藏期河道砂体输导油气分布区和砂体上倾方向断裂侧向封闭部位。

要确定油气成藏期砂体输导油气区，就必须确定出砂体连通分布区和油气成藏期砂体所在地层顶面砂体输导油气汇聚区；利用钻井资料读取目的层砂地比值，作其平面分布图，利用付广等（2014）提出的砂体连通分布所需的最小地层砂地比值确定方法确定研究区砂体连通分布所需的最小地层砂地比值，将目的层砂地比值大于或等于其砂体连通分布所需的最小地层砂地比值的部位圈在一起，便可以得到油气成藏期砂体连通分布区（因为可视地层砂地比值在各地质时期内近似不变），如图2所示。利用三维地震资料确定砂体所在地层顶面埋深，由付广等（2016b）提出的地层古埋深恢复方法恢复油气成藏期古埋深，由式1计算其古油气势能值，由其古油气势能等值线分布图确定砂体输导油气汇聚区，如图2所示。将上述已确定出的砂体连通分布区和砂体输导油气汇聚区分布叠合，取二者重合区便可以得到油气成藏期砂体输导油气分布区，如图2所示。

图2 油气成藏期砂体输导油气分布区厘定示意图Fig.2 Schematic diagram for determining the distribution area of oil and gas transported by sand body during oil and gas accumulation

式中，φ为砂体所在地层顶面油气势能值，单位为kJ；Z为砂体所在地层顶面埋深，单位为m；P为砂体所在地层顶面流体压力，单位为MPa，其中，P=ρwZ，ρw为地层水密度，单位为g/cm3；g为重力加速度，单位为m/s2；ρ为油气密度，单位为g/cm3。

要确定油气成藏期河道砂体上倾方向断裂侧向封闭部位，需利用钻井和地震资料确定断裂在目的层的断距和被其错断地层岩层厚度及泥质含量（可利用自然伽马测井资料，由吴国平等（2008）提出的岩石泥质含量计算方法求得）；将其代入式（2）中求取断裂不同部位的填充物泥质含量，由付广等（2013）提出的断裂侧向封闭所需的最小填充物泥质含量确定方法确定研究区断裂侧向封闭所需的最小填充物泥质含量，将断裂填充物泥质含量大于断裂侧向封闭所需的最小填充物泥质含量的部位圈在一起，便可以得到油气成藏期断裂侧向封闭部位（因为可视断裂填充物泥质含量各地质时期近似不变），如图3所示。

图3 油气成藏期断裂侧向封闭部位厘定示意图Fig.3 Determination of lateral sealing parts of faults during oil and gas accumulation

式中，Rf为断裂填充物泥质含量；Hi为被断裂错断第i层岩层厚度，单位为m；Ri为被断裂错断第i层岩层泥质含量；n为被断裂错断地层岩层层数；L为断裂断距，单位为m。

将上述已确定出的油气成藏期砂体输导油气分布区和砂体上倾方向断裂侧向封闭部位分布叠合，取二者的重合区便可以得到源外斜坡区有利于油气运聚的断砂配置分布区，如图1所示。

3 实例应用

本文选取渤海湾盆地歧口凹陷扣村断裂为例，利用上述方法预测有利于油气运聚的扣村断裂与沙一下亚段砂体配置分布区，并通过预测结果与目前扣村断裂附近沙一下亚段已发现油气分布之间关系分析，验证该方法用于预测源外斜坡区有利于油气运聚的断砂配置分布区的可行性。

扣村断裂位于歧口凹陷的歧南斜坡区南部，是一条近南北向的正断层，长度约为14.4 km，断层面向北倾斜，倾角介于15°～70°，从下伏基底一直向上断至近地表，是一条长期发育的断裂，如图4所示。扣村断裂所在的歧南斜坡区发育的地层从下至上为古近系（孔店组、沙河街组和东营组）、新近系（馆陶组和明化镇组）及少量第四系。目前扣村断裂附近已发现的油气主要分布在沙河街组，其中以沙一下亚段油气最为富集，油气主要来自西北歧南次凹的沙三段源岩。由于扣村断裂位于歧南次凹之外的歧南斜坡区，歧南次凹沙三段源岩生成的油气沿油源断裂进入到沙一下亚段，沿其砂体向扣村断裂侧向运移。由于扣村断裂位于沙一下亚段河道砂体上倾方向，如图4所示，可形成断砂配置圈闭聚集油气。目前扣村断裂附近沙一下亚段目前已发现的油气主要分布在其东部，如图4所示。这除了受到其圈闭发育的影响外，主要是受到了有利于油气运聚的扣村断裂与沙一下亚段砂体配置分布区的控制。因此，能否准确地预测出有利于油气运聚的扣村断裂与沙一下亚段砂体配置分布区，应是扣村断裂附近油气勘探的关键。

图4 有利于油气运聚的扣村断裂与沙一下亚段砂体配置分布区与油气分布关系图Fig.4 The relationship between the distribution area and oil and gas distribution of the Koucun fault and the lower Shahejie sub-member sandbodies that are favorable for hydrocarbon migration and accumulation

油气钻探揭示，扣村断裂附近沙一下亚段为三角洲沉积，河道砂体发育。利用钻井资料统计扣村断裂附近沙一下亚段地层砂地比值，作其平面分布图（图5）。由图5中可以看出，扣村断裂附近沙一下亚段地层砂地比值相对较高，最大可达到50%以上，主要分布在东部和西部局部地区，由此向其四周沙一下亚段地层砂地比值逐渐减小，在中部局部地区砂地比值减小至15%以下。由歧口凹陷沙一下亚段砂体连通分布所需的最小地层砂地比值约为15%（图6），可以得到扣村断裂附近沙一下亚段砂体连通分布区，如图5所示。由图5中可以看出，扣村断裂附近沙一下亚段除了中部和西部端部局部地区不连通外，其余地区皆是连通分布的。

图5 扣村断裂附近沙一下亚段砂体连通分布图Fig.5 Distribution diagram of sand body connection of Shayixia sub member near Koucun fault

图6 歧口凹陷沙一下亚段砂体连通分布所需的最小地层砂地比值厘定图Fig.6 Determination of minimum formation sand ground ratio required for sand body connection and distribution in the lower member of Shahejie Formation in Qikou Depression

利用三维地震资料读取扣村断裂附近沙一下亚段顶面埋深，由宋明水等（2016）提出的地层古埋深恢复方法恢复其在油气成藏期古埋深，由式1计算其古油气势能值，如图7所示。由图7中可以看出，扣村断裂附近沙一下亚段顶面古油气势能值东北高、西南低，发育两个砂体输导油气汇聚区，其中一个分布在其东部，面积相对较大，另一个分布在其中部，分布面积相对较小。

图7 油气成藏期扣村断裂附近沙一下亚段砂体输导油气汇聚区分布图Fig.7 Distribution of oil and gas accumulation area of sand body transport in the lower Shahejie Formation near the Koucun fault during oil and gas accumulation

将上述已确定出的扣村断裂附近沙一下亚段砂体连通分布区与砂体输导油气汇聚区分布叠合，便可以得到扣村断裂附近沙一下亚段砂体输导油气分布区，如图4所示。由图4中可以看出，扣村断裂附近沙一下亚段发育1个砂体输导油气分布区，主要分布在其中东部。

利用钻井及地震资料读取扣村断裂在沙一下亚段内断距和被其错断地层岩厚度及泥质含量（可利用自然伽马测井资料，由吴国玉等（2008）提出的岩石泥质含量计算方法求得），将其代入式（2）中便可以计算得到扣村断裂在沙一下亚段内填充物泥质含量（Rf）分布（图8）。由图8中可以看出，扣村断裂在沙一下亚段内填充物泥质含量（Rf）在其西部和东部中部相对较大，而在其中部、东部及西部端部相对较小。统计歧口凹陷断裂在沙一下亚段填充物泥质含量与油气分布关系，取油气分布最小填充物泥质含量作为断裂在沙一下亚段内侧向封闭所需的最小填充物泥质含量（Rfmin）约为24%，如图9所示。图9中断裂填充物泥质含量大于24%一些井中油气显示不好，可能是其他成藏条件不好造成的，并不是断裂侧向封闭不好所致。可以得到除了西部端部和中部外扣村断裂在其余地区沙一下亚段内侧向均是封闭的。

图8 油气成藏期扣村断裂侧向封闭部位厘定图Fig.8 Determination of lateral sealing part of kouchun fault during oil and gas accumulation

图9 歧口凹陷断裂侧向封闭所需的最小填充物泥质含量厘定图Fig.9 Determination diagram of minimum filler shale content required for fault lateral sealing in Qikou Sag

将上述已确定出的扣村断裂附近沙一下亚段河道砂体输导油气分布区和位于沙一下亚段砂体上倾方向扣村断裂在沙一下亚段内侧向封闭部位分布叠合，便可以得到有利于油气运聚的扣村断裂与沙一下亚段砂体配置分布区，如图4所示。由图4中可以看出，有利于油气运聚的扣村断裂与沙一下亚段砂体配置分布区主要分布在其东部。

由图4中可以看出，扣村断裂附近沙一下亚段目前已发现油气主要分布在其东部，正好位于有利于油气运聚的扣村断裂与沙一下亚段砂体配置分布区内。这是因为只有位于有利于油气运聚的扣村断裂与沙一下亚段砂体配置分布区内，才能通过沙一下亚段砂体输导油气区从西北歧南次凹沙三段源岩处获得油气，并在扣村断裂处被其侧向封闭，使油气在扣村断裂附近的沙一下亚段内聚集成藏，油气钻探才能在庄68井、庄40井和扣56井处发现油气，其他部位无油气井是未钻探所致。

4 结 论

（1）源外斜坡区有利于油气运聚的断砂配置分布区应是油气成藏期河道砂体输导油气分布区与砂体上倾方向断裂侧向封闭部位的耦合区，其分布面积越大，越有利于油气聚集成藏；反之则不利于油气聚集成藏。

（2）通过砂体连通分布区和砂体所在地层顶面砂体输导油气汇聚区，确定油气成藏期河道砂体输导油气分布区，通过断裂填充物泥质含量及断裂侧向封闭所需的最小填充物泥质含量相对大小，确定油气成藏期砂体上倾方向断裂侧向封闭部位，二者叠合，建立了一套源外斜坡区有利于油气运聚的断砂配置分布区预测方法，经实例应用，结果证实了该方法用于预测源外斜坡区有利于油气运聚的断砂配置分布区是可行的。

（3）渤海湾盆地歧口凹陷有利于油气运聚的扣村断裂与沙一下亚段砂体配置分布区主要分布在其中东部，有利于西北歧南次凹沙三段源岩生成的油气在扣村断裂附近沙一下亚段内聚集成藏，与目前扣村断裂附近已发现油气主要分布在其中东部相吻合。

（4）该方法主要适用于砂泥岩含油气盆地源外斜坡区有利于油气运聚的断砂配置分布区的预测。