李　月，胥　凱，顏世永，林玉祥

（1.山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東青島266590；2.中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島266580）

含油氣盆地油氣輸導(dǎo)體系分析

李月1，胥凱1，顏世永2，林玉祥1

（1.山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東青島266590；2.中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島266580）

油氣輸導(dǎo)體系溝通烴源巖與圈閉，在油氣運(yùn)聚成藏過程中具有關(guān)鍵作用。在前人研究成果的基礎(chǔ)上，通過分析油氣輸導(dǎo)體系的輸導(dǎo)機(jī)制，對含油氣盆地的輸導(dǎo)體系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，油氣輸導(dǎo)機(jī)制從根本上來說是油氣在空間輸導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)移機(jī)制，主要包括輸導(dǎo)載體、輸導(dǎo)動力及其之間的內(nèi)在聯(lián)系和演化規(guī)律，提出油氣輸導(dǎo)體系的分類命名原則為輸導(dǎo)關(guān)鍵時(shí)期—輸導(dǎo)方向—輸導(dǎo)動力—輸導(dǎo)空間，據(jù)此可以確定油氣輸導(dǎo)體系的有效性，進(jìn)而預(yù)測油氣藏的分布以及指導(dǎo)油氣勘探。以東營凹陷南斜坡為例，將其明化鎮(zhèn)組沉積末期的油氣輸導(dǎo)體系分為3類，分別為明化鎮(zhèn)組沉積末期—向上—中高壓—中孔隙油氣輸導(dǎo)體系、明化鎮(zhèn)組沉積末期—橫向-向上—中高壓—大孔隙油氣輸導(dǎo)體系和明化鎮(zhèn)組沉積末期—橫向—中高壓-浮力—大孔隙油氣輸導(dǎo)體系。

油氣輸導(dǎo)體系 油氣輸導(dǎo)機(jī)制斷層 骨架砂體 不整合

油氣輸導(dǎo)體系是具有輸導(dǎo)能力的空間及其所含介質(zhì)組成的空間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，主要包括油氣運(yùn)移通道、驅(qū)動力以及運(yùn)移方向等。作為溝通烴源巖與圈閉的橋梁和紐帶，其在油氣運(yùn)聚成藏過程中控制著油氣的分布以及油氣藏的規(guī)模。對于油氣輸導(dǎo)體系的研究，前人主要從研究思路、方法和內(nèi)容等方面，針對輸導(dǎo)要素、特點(diǎn)、影響因素、輸導(dǎo)能力及分類等進(jìn)行了評述［1-2］。對于油氣輸導(dǎo)體系的分類主要側(cè)重于幾何學(xué)特征和靜態(tài)描述，多為基于單一要素的劃分［3-13］?；谟蜌廨攲?dǎo)體系復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及輸導(dǎo)能力的影響因素，有學(xué)者分別采用層序地層學(xué)、沉積學(xué)、成藏動力學(xué)和地球化學(xué)等方法對其進(jìn)行研究［14］；但僅根據(jù)油氣輸導(dǎo)體系類型無法明確其在某一地質(zhì)時(shí)期對油氣運(yùn)聚的作用，也難以確定油氣輸導(dǎo)體系的有效性。實(shí)際上，輸導(dǎo)要素只是組成油氣輸導(dǎo)體系的1個(gè)方面，即為油氣的輸導(dǎo)提供了運(yùn)移空間，而油氣輸導(dǎo)的動力、輸導(dǎo)體系的作用時(shí)間等因素也是油氣輸導(dǎo)體系組成中必不可少的關(guān)鍵要素。鑒于目前的研究現(xiàn)狀，油氣勘探實(shí)踐亟需建立一套基于輸導(dǎo)機(jī)制的油氣輸導(dǎo)體系分類方案以及相應(yīng)的定量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。為此，筆者以輸導(dǎo)機(jī)制為指導(dǎo)，多因素、動態(tài)地研究油氣輸導(dǎo)體系，并在此基礎(chǔ)上提出一種新的油氣輸導(dǎo)體系分類方案，進(jìn)而可以有效地預(yù)測油氣藏分布以及指導(dǎo)油氣勘探。

1　油氣輸導(dǎo)機(jī)制

油氣輸導(dǎo)機(jī)制是油氣在輸導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)移機(jī)制。主要包括輸導(dǎo)載體、輸導(dǎo)動力及其之間的內(nèi)在聯(lián)系和演化規(guī)律。

1.1骨架砂體

骨架砂體是油氣側(cè)向運(yùn)移的通道，主要通過粒間孔隙來輸導(dǎo)油氣，因此能否成為優(yōu)勢輸導(dǎo)通道主要取決于骨架砂體的孔隙度和滲透率。雖然受壓實(shí)作用影響，隨著埋深的增大骨架砂體的輸導(dǎo)能力會受到一定程度的影響，但總體來看，骨架砂體作為油氣長距離側(cè)向運(yùn)移的通道是比較穩(wěn)定的［15］。對于顆粒比較均一的骨架砂體，由于不存在粒度級差，通常無法形成優(yōu)勢輸導(dǎo)通道；對于顆粒不均一的骨架砂體，其優(yōu)勢輸導(dǎo)通道主要發(fā)育在顆粒相對較大的骨架砂巖處［15］。油氣在骨架砂體中的輸導(dǎo)動力主要是浮力。

鄂爾多斯盆地侏羅系延安組延10油層組為吳起地區(qū)的主要儲層［16-17］。通過對其沉積相、砂體展布及物性特征等的分析認(rèn)為，不同沉積相類型，其砂體的物性特征不同，輸導(dǎo)能力亦不同。例如延101油層段發(fā)育辮狀河、天然堤和漫灘沉積。其中，辮狀河沉積的砂巖厚度一般大于40m，孔隙度大于16%，滲透率大于12×10-3μm2，屬于中孔—低滲透—好連通—中輸導(dǎo)；天然堤沉積的砂巖厚度為20～40 m，孔隙度為14%～16%，滲透率為4×10-3～12×10-3μm2，屬于中低孔—低（特低）滲透—中連通—差輸導(dǎo)；漫灘沉積的砂巖厚度小于20m，孔隙度小于14%，滲透率小于4×10-3μm2，屬于低孔—特低滲透—差連通—差輸導(dǎo)。

1.2斷層（裂縫）

發(fā)育過程中的斷層內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，主要包括破碎帶和誘導(dǎo)裂縫帶［18-19］，是油氣垂向運(yùn)移通道的主要輸導(dǎo)空間。當(dāng)斷層活動時(shí)，破碎帶及誘導(dǎo)裂縫帶的孔隙空間增大，孔滲性變好，致使斷裂帶內(nèi)部流體壓力降低，在內(nèi)、外壓力差的驅(qū)動下，流體沿開啟斷層進(jìn)行垂向運(yùn)移，斷層成為良好的垂向運(yùn)移通道。當(dāng)斷層停止活動時(shí)，在上覆載荷、圍壓以及水—巖相互作用下，在斷層活動期形成的裂縫逐漸閉合，破碎帶的巖石孔隙度也隨之降低，進(jìn)而降低了油氣輸導(dǎo)能力。

裂縫包括構(gòu)造裂縫和非構(gòu)造裂縫。由構(gòu)造運(yùn)動及與斷層相伴生的裂縫的油氣輸導(dǎo)機(jī)制與斷層一致，而由成巖作用形成的成巖縫及超壓形成的天然水力破裂縫作為輸導(dǎo)要素時(shí)，油氣輸導(dǎo)能力稍差于構(gòu)造裂縫。但在斷層不發(fā)育的區(qū)域，非構(gòu)造裂縫的存在仍可成為油氣垂向和側(cè)向輸導(dǎo)的重要通道。

1.3不整合

不整合是油氣進(jìn)行長距離側(cè)向運(yùn)移的重要通道，是否對油氣起到輸導(dǎo)作用，主要由不整合結(jié)構(gòu)所決定。在剖面上可將不整合結(jié)構(gòu)分為上底礫巖、風(fēng)化粘土層和半風(fēng)化巖石3部分［20］。其中，上底礫巖的顆粒粗、孔滲性好，可作為油氣運(yùn)移通道；風(fēng)化粘土層是在物理及化學(xué)風(fēng)化的基礎(chǔ)上形成的細(xì)粒殘積物，其孔滲性差，一般難以成為油氣運(yùn)移通道；半風(fēng)化巖石在風(fēng)化過程中可發(fā)育裂縫，且具有良好的次生孔隙，是油氣運(yùn)移的重要通道。與骨架砂體一樣，油氣在不整合中的輸導(dǎo)動力主要為浮力。

塔里木盆地塔中地區(qū)奧陶系內(nèi)部發(fā)育不整合。其中，中—下奧陶統(tǒng)頂面和奧陶系頂面是2個(gè)具有重要意義的不整合。中—下奧陶統(tǒng)頂面不整合類型主要包括超覆不整合、褶皺不整合、底辟不整合和平行不整合［21-22］。根據(jù)不整合上、下的地層巖性，可將塔中地區(qū)不整合接觸關(guān)系分為4種類型，即灰?guī)r與灰?guī)r接觸、灰?guī)r與白云巖接觸、碎屑巖與灰?guī)r接觸、碎屑巖與白云巖接觸，并可進(jìn)一步分為10個(gè)小類（圖1）。

塔中地區(qū)中—下奧陶統(tǒng)頂面不整合之上主要發(fā)育砂巖和碳酸鹽巖，也有部分泥巖。若不整合之上發(fā)育砂體和底礫巖，上覆泥巖蓋層封閉，則不整合之上的巖層為有利的油氣運(yùn)移通道；若不整合之上僅沉積大套泥巖，則不整合之上的巖層為無效的油氣運(yùn)移通道。塔中地區(qū)不整合之下主要發(fā)育砂巖和碳酸鹽巖，其中砂巖主要分布于塔中地區(qū)的東北部，為良好的油氣運(yùn)移通道；在碳酸鹽巖發(fā)育區(qū)由于巖溶作用，可形成一定規(guī)模的溶洞、溶縫等有利于油氣運(yùn)移的空間，發(fā)育良好的油氣運(yùn)移通道。

圖1　塔中地區(qū)中—下奧陶統(tǒng)頂面不整合接觸關(guān)系Fig.1　Unconformitycontactmodelsonthetopof themiddle-lowerOrdovician

2　油氣輸導(dǎo)體系分類

2.1分類方案及命名原則

通過分析骨架砂體、斷層（裂縫）和不整合3種油氣輸導(dǎo)要素的輸導(dǎo)機(jī)制可以發(fā)現(xiàn)，油氣輸導(dǎo)能力主要與輸導(dǎo)要素的空間大小、空間結(jié)構(gòu)、組合關(guān)系、運(yùn)移動力和演化過程等因素相關(guān)?；谟蜌廨攲?dǎo)機(jī)制的油氣輸導(dǎo)體系分類方案的確定，重點(diǎn)在于明確油氣輸導(dǎo)體系的關(guān)鍵要素及其作用和主要演化規(guī)律，因此以關(guān)注主要矛盾、忽略次要矛盾為原則，對基于油氣輸導(dǎo)機(jī)制的含油氣盆地的油氣輸導(dǎo)體系進(jìn)行分類，并據(jù)此提出分類命名原則為輸導(dǎo)關(guān)鍵時(shí)期—輸導(dǎo)方向—輸導(dǎo)動力—輸導(dǎo)空間。

輸導(dǎo)體系的關(guān)鍵要素主要包括輸導(dǎo)空間（靜態(tài)要素）和輸導(dǎo)動力（動態(tài)要素）。輸導(dǎo)空間是輸導(dǎo)體系存在的基礎(chǔ)，是各輸導(dǎo)要素的空間組合，為油氣的運(yùn)移和聚集提供了容納與流動的載體。油氣在運(yùn)移過程中，即使輸導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)非常復(fù)雜，其輸導(dǎo)空間都可歸納為孔隙空間。根據(jù)孔隙空間的大小可分為大孔、中孔、小孔和微孔，因此油氣輸導(dǎo)體系可分為大孔油氣輸導(dǎo)體系、中孔油氣輸導(dǎo)體系、小孔油氣輸導(dǎo)體系和微孔油氣輸導(dǎo)體系。通過對這些輸導(dǎo)空間進(jìn)行詳細(xì)描述即可確定其形態(tài)、大小和輸導(dǎo)能力等。輸導(dǎo)動力是流體在輸導(dǎo)空間中運(yùn)移和聚集的推動力，是輸導(dǎo)體系中必要的動態(tài)輸導(dǎo)要素。油氣運(yùn)移輸導(dǎo)的主要?jiǎng)恿τ挟惓８邏?、浮力、水動力、?gòu)造應(yīng)力和毛細(xì)管力等。其中，異常高壓是油氣從烴源巖排出的主要?jiǎng)恿Γ?3］；浮力作為油氣運(yùn)移的動力，必須首先克服毛細(xì)管力在油氣運(yùn)移聚集過程中的阻力作用，只有當(dāng)浮力大于毛細(xì)管力時(shí)油氣才能運(yùn)移；水動力在油氣運(yùn)移過程中起動力亦或阻力作用，主要根據(jù)水流動方向與油氣浮力方向是否一致來確定；構(gòu)造應(yīng)力包括擠壓應(yīng)力和拉張應(yīng)力，其對流體流動的影響不同，擠壓應(yīng)力作為輸導(dǎo)動力，一方面可以直接驅(qū)動油氣運(yùn)移，另一方面可以改變地層壓力系統(tǒng)，導(dǎo)致異常高壓的形成或泄漏，促使油氣沿輸導(dǎo)通道運(yùn)移，而拉張應(yīng)力雖然在一定程度上可以作為油氣輸導(dǎo)動力，但對于油氣保存卻是不利因素，因此不利于大型油氣藏的形成。

除了對油氣輸導(dǎo)體系的關(guān)鍵要素進(jìn)行重點(diǎn)描述外，還須對油氣輸導(dǎo)過程中能夠表現(xiàn)輸導(dǎo)體系特征的其他要素進(jìn)行描述，主要包括輸導(dǎo)關(guān)鍵時(shí)期和輸導(dǎo)方向等。其中，輸導(dǎo)關(guān)鍵時(shí)期是較為重要的要素，只有當(dāng)輸導(dǎo)體系的輸導(dǎo)時(shí)期與圈閉形成時(shí)期以及油氣成藏關(guān)鍵時(shí)期具有良好的配置關(guān)系時(shí)，才能成為油氣成藏的有利因素，否則將會導(dǎo)致油氣散失，不利于油氣的聚集成藏；而輸導(dǎo)方向主要是由流體勢以及運(yùn)移通道的分布來決定的，一般而言，油氣總是從高勢區(qū)向低勢區(qū)運(yùn)移，在非均質(zhì)輸導(dǎo)層中總是沿著滲透率最大、毛細(xì)管力最小的輸導(dǎo)通道運(yùn)移，這些主要的輸導(dǎo)通道即構(gòu)成優(yōu)勢輸導(dǎo)通道，決定了油氣主要的輸導(dǎo)方向。

2.2實(shí)例分析

以東營凹陷南斜坡為例，基于油氣輸導(dǎo)機(jī)制對其油氣輸導(dǎo)體系進(jìn)行分類。東營凹陷南斜坡的斷層十分發(fā)育，大型區(qū)域性斷層主要有石村斷層、八面河斷層、陳官莊斷層和博興斷層等，這些斷層活動時(shí)間長、落差大且平面延伸遠(yuǎn)，對地層控制作用較明顯［24-25］。斜坡高部位的斷層形成時(shí)期較早（沙三段沉積之前），斜坡低部位的斷層形成時(shí)期較晚（館陶組—明化鎮(zhèn)組沉積初期）；而東營凹陷主要的油氣運(yùn)聚成藏期為東營組沉積晚期、館陶組沉積時(shí)期和明化鎮(zhèn)組沉積時(shí)期，因此其斷層活動期與東營凹陷主要油氣運(yùn)聚成藏期匹配，有利于油氣運(yùn)移。

東營凹陷南斜坡古近系砂體分布廣、厚度大，除沙三段下亞段和沙三段中亞段由于水體較深而砂體不發(fā)育，其他層段砂體均較為發(fā)育。其中，沙四段孔隙度約為20%；沙三段上亞段孔隙度由西北向東南逐漸增大，孔隙度等值線呈北東向延伸，在純化草橋鼻狀構(gòu)造帶最高超過36%；沙二段孔隙度總體較高，多在26%以上［24］。

東營凹陷南斜坡主要發(fā)育3個(gè)大型的不整合，分別為孔店組與下伏地層之間的不整合、漸新統(tǒng)與始新統(tǒng)之間的不整合以及古近系與新近系之間的不整合。此外，還存在一些沉積間斷，如孔店組與沙四段、沙三段與沙二段、沙二段與沙一段之間的沉積間斷等。這些不整合以及沉積間斷為研究區(qū)的油氣運(yùn)移提供了良好的通道，油氣在浮力作用下可沿著不整合以及沉積間斷長距離側(cè)向運(yùn)移。

對于東營凹陷南斜坡，斷層是其主要的油氣運(yùn)移通道，其次為砂體及不整合，構(gòu)成了斷層—砂體、斷層—不整合以及斷層—砂體—不整合復(fù)合型油氣輸導(dǎo)體系。綜合油氣輸導(dǎo)體系的關(guān)鍵要素分析，認(rèn)為研究區(qū)油氣運(yùn)移的優(yōu)勢通道為大孔隙，當(dāng)油氣開始運(yùn)移時(shí)主要以異常高壓作為動力，當(dāng)油氣大規(guī)模運(yùn)移時(shí)主要以浮力作為動力；因此，以明化鎮(zhèn)組沉積末期的油氣運(yùn)移為例，采用基于油氣輸導(dǎo)機(jī)制的油氣輸導(dǎo)體系分類，將東營凹陷南斜坡的油氣輸導(dǎo)體系命名為明化鎮(zhèn)組沉積末期—橫向-向上—中高壓—大孔隙油氣輸導(dǎo)體系、明化鎮(zhèn)組沉積末期—橫向—中高壓-浮力—大孔隙油氣輸導(dǎo)體系以及明化鎮(zhèn)組沉積末期—向上—中高壓—中孔隙油氣輸導(dǎo)體系（圖2），且其油氣輸導(dǎo)能力依次降低。

圖2　東營凹陷南斜坡油氣輸導(dǎo)體系Fig.2　Modelofcarriersysteminthesouthern slopofDongyingsag

3　結(jié)論

通過分析前人對油氣輸導(dǎo)體系的研究成果，提出基于油氣輸導(dǎo)機(jī)制的油氣輸導(dǎo)體系分類；以輸導(dǎo)要素為基礎(chǔ)，充分考慮輸導(dǎo)動力及輸導(dǎo)體系的作用時(shí)間，并確定油氣輸導(dǎo)體系的命名原則為輸導(dǎo)關(guān)鍵時(shí)期—輸導(dǎo)方向—輸導(dǎo)動力—輸導(dǎo)空間。據(jù)此可以動態(tài)地描述油氣輸導(dǎo)體系的有效性，進(jìn)而定量分析其輸導(dǎo)能力。以東營凹陷南斜坡明化鎮(zhèn)組沉積末期的油氣運(yùn)移為例，將其油氣輸導(dǎo)體系分為3類，分別為明化鎮(zhèn)組沉積末期—橫向-向上—中高壓—大孔隙油氣輸導(dǎo)體系、明化鎮(zhèn)組沉積末期—橫向—中高壓-浮力—大孔隙油氣輸導(dǎo)體系以及明化鎮(zhèn)組沉積末期—向上—中高壓—中孔隙油氣輸導(dǎo)體系，且其油氣輸導(dǎo)能力依次降低。

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編輯鄒瀲滟

Studyonhydrocarboncarriersysteminpetroliferousbasins

LiYue1，XuKai1，YanShiyong2，LinYuxiang1

（1.CollegeofEarthScienceandEngineering，ShandongUniversityofScienceandTechnology，QingdaoCity，ShandongProvince，266590，China；2.SchoolofGeoscience，ChinaUniversityofPetroleum（EastChina），QingdaoCity，ShandongProvince，266580，China）

Hydrocarboncarriersystemisimportantas“thebridgeandvinculum”betweentheoilsourcesandtrapsinhydrocarbonaccumulation.Basedonpreviousstudy，hydrocarboncarriersystemswerestudiedthroughanalyzingthemigrationmechanism.Theresultsobtainedshowthatthehydrocarbonmigrationmechanismisinessencehydrocarbonmigration inspace，whichincludescarriers，drivingforceandtheirintrinsiclinksandevolution.Thenamingprinciplesofhydrocarbonmigrationclassificationwereputforwardaskeymigrationperiod，transportationdirection，drivingforceandtransportationspace，whichcanbeusedintheeffectivenessevaluationofhydrocarboncarriersystemandthepredictionofhydrocarbonreservoirdistributiontoprovideguidanceforhydrocarbonexploration.AsacaseofthesouthernslopeinDongyingsag，thehydrocarboncarriersystemsformedattheendoftheMinghuazhenFormationsedimentaryperiodaredividedinto3 types，whicharetheendoftheMinghuazhenFormationsedimentaryperiod-verticalmigration-middletohighpressuremiddleporosityhydrocarboncarriersystem，theendofMinghuazhenFormationsedimentaryperiod-lateralandverticalmigration-middletohighpressure-largeporosityhydrocarboncarriersystemandtheendofMinghuazhenFormationsedimentaryperiod-lateralmigration-middletohighpressure-buoyancy-largeporosityhydrocarboncarriersystem.

hydrocarboncarriersystem；migrationmechanism；fault；sandbodyframework；unconformity

TE112.12

A

1009-9603（2015）01-0032-05

2014-11-05。

李月（1979—），女，河北滄州人，講師，博士，從事油氣成藏方面的研究。聯(lián)系電話：15064837652，E-mail：lyysy_79@163.com。

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“沁水盆地煤層氣與致密砂巖氣共生成藏機(jī)理研究”（41172108），國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“張性斷層斷裂帶水巖相互作用機(jī)理及其對斷層封閉性影響”（41202091），山東省高等學(xué)?？萍加?jì)劃項(xiàng)目“脆性正斷層斷裂帶水—巖相互作用機(jī)理研究”（J13LH02）。