断裂附近源断砂空间配置油气运聚有利部位预测方法及其应用

付广 于桐

关键词 断裂附近；源断砂空间配置；油气运聚；有利部位；预测方法

0 引言

随着油气勘探的深入，在砂泥岩含油气盆地下生上储式生储盖组合中，能够找到的纯构造油气藏越来越少，而断裂附近断砂空间配置形成的油气藏越来越多，这类油气藏的形成除了受本身圈闭条件的控制外，同样也要受油气供给条件的控制。只有油气供给条件和圈闭条件耦合一致时，方可使油气聚集成藏，否则二者缺一，或二者均发育但不耦合，均无油气聚集成藏。由此不难看出，能否准测地预测断裂附近源断砂空间配置油气运聚有利部位，对于正确认识砂泥岩含油气盆地下生上储式断裂附近断砂空间配置圈闭中油气分布规律及指导油气勘探至关重要。

目前，断裂附近源断砂空间配置油气运聚有利部位的研究相对较少，主要是关于断裂附近源断空间配置油气运移有利部位和断裂附近断砂空间配置油气侧向分流运移的研究。断裂附近源断空间配置油气运移有利部位的研究主要表现在两个方面。一方面是根据源岩排烃分布区和油源断裂凸面脊分布，研究停止活动后断裂附近源断空间配置油气运移有利部位[1-3]，认为源岩排烃分布区内油源断裂凸面脊发育部位，为停止活动后断裂附近源断空间配置油气运移有利部位；另一方面是根据源岩排烃分布区与油源断裂活动速率相对较大部位，研究活动期断裂附近源断空间配置油气运移有利部位[4-7]，认为源岩排烃分布区内的油源断裂活动速率较大部位，为活动期断裂附近源断空间配置油气运移有利部位。断裂附近断砂空间配置油气侧向分流运移的研究主要表现在两个方面。一方面是根据其断盖配置垂向是否封闭，研究断裂附近断砂空间配置是否侧向分流运移油气[8-11]，认为断盖配置垂向封闭，断裂附近断砂空间配置能侧向分流运移油气；反之断裂附近断砂空间配置不能侧向分流运移油气。另一方面是根据砂体所在地层砂地比值相对大小，研究断裂附近断砂空间配置侧向分流运移油气层位[12-13]，认为砂体所在地层砂地比值相对较高的层位，应是断裂附近断砂空间配置侧向分流运移油气层位。

上述研究成果对正确认识砂泥岩含油气盆地下生上储式断裂附近断砂空间配置圈闭中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，目前对断裂附近断砂空间配置油气圈闭部位研究的相对较少，将源断砂放在一起进行空间配置研究油气运聚有利部位的更少，这无疑不利于指导油气勘探。因此，开展断裂附近源断砂空间配置油气运聚的有利部位研究，对于正确认识砂泥岩含油气盆地下生上储式断裂附近断砂空间配置圈闭中油气分布规律及指导油气勘探均具重要意义。

1 断裂附近源断砂空间配置油气运聚机制及有利部位

所谓断裂附近源断砂空间配置是指断裂附近源断空间配置油气运移有利部位和断砂空间配置油气圈闭部位之间的配置关系。如果断裂附近断砂空间配置油气圈闭部位位于源断空间配置油气运移有利部位处或附近，断砂空间配置圈闭可获得大量油气运聚成藏，此源断砂空间配置为油气运聚的有利部位（图1，A处）；相反，如果断裂附近断砂空间配置油气圈闭部位远离源断空间配置油气运移有利部位，那么断砂空间配置圈闭无法获得大量油气运聚成藏，此源断砂空间配置不是油气运聚的有利部位（图1，B处）。

断裂附近源断空间配置油气运移有利部位是指源岩排烃分布区与断裂输导油气有利部位之间的配置关系。只有位于源岩排烃分布区的断裂输导油气有利部位才是断裂附近源断空间配置油气运移有利部位（图1，A、B处），反之不是断裂附近源断空间配置油气运移有利部位。断裂附近断砂空间配置要形成油气圈闭，除了要求断砂空间配置二者倾向相反外，还必须要求断裂侧向封闭和砂体能储集油气，即断裂侧向封闭部位与油气储集砂体发育部位二者耦合部位才能形成断裂附近断砂空间配置油气圈闭（图1，A处），否则二者缺一，或二者均发育但不耦合，都不能形成断裂附近断砂空间配置油气圈闭（图1，B处）。

2 断裂附近源断砂空间配置油气运聚有利部位预测方法

由上可知，要预测断裂附近源断砂空间配置油气运聚有利部位，就必须断裂附近源断空间配置油气运移有利部位和断砂空间配置油气圈闭部位，取二者的重合部位即为断裂附近源断砂空间配置油气运聚有利部位。

2.1 断裂附近源断空间配置油气运移有利部位预测方法

要预测断裂附近源断空间配置油气运移有利部位，就必须确定源岩排烃分布区和断裂输导油气有利部位。利用源岩地化参数随埋深变化特征和源岩排烃门限明确方法[14]，厘清源岩排烃门限，据此便可确定源岩排烃分布区（图2）。能输导油气的断裂应是连接源岩和目的层，且在油气成藏期活动的断[15]，利用三维地震资料拆分目的层中断裂断穿层位，将上述断裂圈在一起，即为断裂输导油气区（图2a）。由地震资料统计这些断裂在不同测线处的断距，利用最大断距相减法[16]恢复断裂在油气成藏期的古断距，再除以其活动期，便可以得到不同测线处断裂古活动速率（图2b）。统计研究区已知井点断裂古活动速率与其附近油气显示特征，取油气井最小古活动速率作为断裂伴生裂缝发育所需的最小活动速率[17]，因为只有断裂伴生裂缝发育，断裂方可输导油气，才有油气在其附近运聚成藏，油气钻探才能发现油气；否则无油气发现。将断裂古活动速率大于其伴生裂缝发育所需的最小活动速率的部位圈在一起，便可得到断裂输导油气有利部位（图2b）。源岩排烃分布区和断裂输导油气有利部位的耦合部位即为断裂附近源断空间配置油气运移有利部位。

2.2 断裂附近断砂空间配置油气圈闭部位预测方法

要预测断裂附近断砂空间配置油气圈闭部位，就必须明确断裂侧向封闭分布部位和能储集油气砂体分布部位。利用钻井和地震资料统计断裂在目的层内的断距和被其错断地层岩层厚度，由式1计算断裂在目的层内断层岩泥质含量。

统计研究区已知井点断裂在目的层内断层岩泥质含量与其油气显示特征，取含油气井最小断层岩泥质含量，作为断裂侧向封闭油气所需的最小断层岩泥质含量[18]，这是因为只有断裂侧向封闭，油气才能在附近的砂体中聚集成藏，油气钻探才能发现油气；否则无油气发现。将断层岩泥质含量大于其侧向封闭所需的最小断层岩泥质含量的部位圈在一起，便可以得到断裂侧向封闭分布部位（图3a）。由钻井资料统计断裂附近目的层砂地比值，统计研究区已知井点地层砂地比值与其内砂体中油气显示特征，取油气井最小砂地比值，作为能储集油气砂体所需的最小地层砂地比值[19]。将目的层砂地比值大于能储集油气砂体所需的最小地层砂地比值的部位圈在一起，便可得到断裂附近目的层能储集油气砂体分布部位（图3b）。将上述确定的断裂侧向封闭分布部位和能储集油气砂体分布部位叠合，二者重合部位即为断裂附近断砂空间配置油气圈闭部位（图3c）。

3 实例应用

本文选取渤海湾盆地冀中坳陷廊固凹陷大柳泉地区旧州4条分支断裂作为应用实例，利用上述方法预测其附近沙三中下亚段源断砂空间配置油气运聚有利部位，并通过预测结果与目前沙三中下亚段已发现油气分布之间关系，验证该方法用于预测断裂附近源断砂空间配置油气运聚有利部位的可行性。

大柳泉地区是廊固凹陷西南部的一个油气勘探重点地区，该区所钻遇的地层主要有古近系和新近系，少量第四系，古近系地层主要是孔店组、沙河街组、东营组，新近系地层主要是馆陶组和明化镇组。目前已发现油气主要分布在沙三中下亚段，油气主要来自下伏沙四段源岩，为下生上储式生储盖组合。旧州断裂位于大柳泉地区中部，为北北东走向，由4条走向近于一致的F1、F7、F8和F9分支断裂构成（图4），其中F1、F7和F8断裂延伸长度相对较大，F9断裂延伸长度相对较小。旧州断裂4条分支断裂倾角均较大，均从下伏沙四段底部向上断至馆陶组底部，主要在沙三段沉积中期—东营组沉积时期活动，东营组沉积之后停止活动。由于旧州4条分支断裂连接了沙三下亚段及沙四段源岩和沙三中下亚段，且在油气成藏期（沙二段沉积时期）活动，因此这4条断裂应是沙三中下亚段的油源断裂。目前，华北油田在旧州4条分支断裂附近的沙三中下亚段找到了大量油气，主要分布在F7断裂两端和F9断裂处，其余位置无油气分布。这除了受构造圈闭是否发育的影响外，还受其附近源断砂空间配置油气运聚有利部位的影响。因此，能否准确地预测旧州4条分支断裂附近沙三中下亚段源断砂空间配置油气运聚的有利部位，对指导其油气勘探至关重要。

3.1 断裂附近源断空间配置运移油气有利部位预测

根据大柳泉地区沙四段源岩地化参数随埋深变化特征[20]及源岩排烃门限的确定方法[14]，确定大柳泉地区沙四段源岩排烃门限约为3 280 m，据此可以得到大柳泉地区沙四段源岩排烃分布区（图4）。大柳泉地区沙四段源岩排烃分布区主要在中部地区，仅南部和北部边部为非源岩排烃分布区，旧州4条分支断裂位于沙四段源岩排烃分布区内。按照上述研究方法，求取旧州4条分支断裂在沙三中下亚段内的古活动速率，由图5中大柳泉地区沙三中下亚段伴生裂缝发育所需的最小活动速率，可知旧州4条分支断裂伴生裂缝发育所需的最小活动速率（图6）。旧州4条分支断裂输导油气有利部位相对发育，主要分布在F9断裂、F8断裂除西南端部处、F7断裂除中部及东北部局部处、F1断裂中部。旧州4条分支断裂位于沙四段源岩排烃分布区内，因此，其输导油气有利部位即为断裂附近源断空间配置油气运移有利部位（图4）。

3.2 断裂附近断砂空间配置油气圈闭部位预测

由于断裂发生上拱，旧州4条分支断裂与沙三中下亚段砂体配置倾向相反，因此，能否形成圈闭主要取决于断裂侧向封闭性和砂体能否储集油气。断裂侧向封闭性与断裂在沙三中下亚段的断层岩泥质含量有关，且泥质含量越高，断裂侧向封闭性越强[21]。按照上述方法，求取旧州4条分支断裂在沙三中下亚段内断层岩泥质含量，并根据大柳泉地区不同井点断裂在沙三中下亚段的断层岩泥质含量与油气显示关系（图7），厘定旧州4条分支断裂侧向封闭分布部位（图8）。大柳泉地区不同测线断裂侧向封闭油气所需的最小断层岩泥质含量为29%（图7），旧州4条分支断裂在沙三中下亚段内断层岩泥质含量大于此值的部位即为侧向封闭分布部位。可以看出，旧州4条分支断裂侧向封闭部位主要分布在F9断裂、F8断裂除东北部局部处和F7断裂除中北部处（图8）。砂体能否储集油气与沙三中下亚段地层砂地比有关，地层砂地比值越高，砂体储集油气的能力越好[22]。利用钻井资料统计大柳泉地区沙三中下亚段地层砂地比值，根据大柳泉地区已知井点沙三中下亚段地层砂地比值与其内砂体中油气显示之间的关系（图9），确定大柳泉地区沙三中下亚段地层能储集油气砂体分布部位（图10）。大柳泉地区沙三中下亚段地层能储集油气砂体地层砂地比下限值为18%（图9），只有地层砂地比大于此值的砂体才能储集油气。可以看出，大柳泉地区沙三中下亚段地层能储集油气砂体主要分布在F9断裂、F8断裂除中北部局部处、F7断裂除中北部处和F1断裂西南局部及东北部（图10）。

将上述已确定的旧州4条分支断裂侧向封闭部位和沙三中下亚段能储集油气砂体分布部位叠合，便可得到旧州4条分支断裂与沙三中下亚段砂体配置油气圈闭部位（图11）。叠合图显示，旧州4条分支断裂与沙三中下亚段砂体配置油气圈闭部位主要分布在F9断裂、F8断裂的西南部及东北部局部、F7断裂的西南部及东北部。

3.3 断裂附近源断砂空间配置油气运聚有利部位及其与油气聚集关系

将上述已确定的旧州4条分支断裂附近沙三中下亚段断裂附近源断空间配置油气运移有利部位和断裂附近断砂空间配置油气圈闭部位叠合，便可得到附近沙三中下亚段源断砂空间配置油气运聚有利部位（图12）。可以看出，旧州4条分支断裂附近沙三中下亚段源断砂空间配置油气运聚有利部位主要分布在F9断裂、F8断裂中部西南及东北部局部、F7断裂西南部。

4 结论

（1） 只有断裂附近断砂空间配置油气圈闭部位与源断空间配置油气运移有利部位耦合，才有利于砂泥岩含油气盆地下生上储式油气运聚成藏，为断裂附近源断砂空间配置油气运聚有利部位；否则不是断裂附近源断砂空间配置油气运聚有利部位。

（2） 渤海湾盆地冀中坳陷廊固凹陷大柳泉地区旧州4条分支断裂附近沙三中下亚段源断砂空间配置油气运聚有利部位，主要分布在F9断裂、F8断裂中部西南及东北部局部、F7断裂西南部，有利于下伏沙四段源岩生成油气沿断裂附近源断空间配置运移油气有利部位向上覆沙三中下亚段断裂附近断砂空间配置圈闭中运聚成藏，与目前旧州4条分支断裂附近沙三中下亚段已发现油气分布部位相吻合。

（3） 通过确定断裂附近源断空间配置油气运移有利部位和断砂空间配置油气圈闭部位，两者叠合建立了一套断裂附近源断砂空间配置油气运聚有利部位的预测方法，并经实例应用，验证了该方法的可行性。该方法适用于砂泥岩含油气盆地断裂附近源断砂空间配置油气运聚有利部位的预测。