朱煥來(lái) 陳 巖 王衛(wèi)學(xué)

（1.東北石油大學(xué) 黑龍江大慶 163318；2.中油測(cè)井吉林分公司 吉林松原 138000；3.大慶油田第四采油廠 黑龍江大慶 163511）

隨著油氣勘探深入，源外斜坡區(qū)已逐漸成為油氣重點(diǎn)勘探地區(qū)。源外斜坡區(qū)目前已發(fā)現(xiàn)的油氣分布明顯受到斷砂配置分布控制，主要分布在斷砂配置分布區(qū)，但并不是所有斷砂配置分布區(qū)皆有油氣分布，只有位于有利于油氣運(yùn)聚的斷砂配置分布區(qū)，才能有油氣聚集成藏，否則無(wú)油氣聚集成藏。由此看出，能否準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出源外斜坡區(qū)有利于油氣運(yùn)聚的斷砂配置分布區(qū)，是正確認(rèn)識(shí)其油氣分布規(guī)律及指導(dǎo)其油氣勘探的關(guān)鍵。

關(guān)于源外斜坡區(qū)有利油氣運(yùn)聚的斷砂配置分布區(qū)目前雖未開(kāi)展過(guò)專門研究，但相關(guān)研究已經(jīng)開(kāi)展，主要表現(xiàn)在以下3 個(gè)方面：第一個(gè)方面是根據(jù)砂體連通分布區(qū)和砂體所在地層頂面古構(gòu)造脊分布，研究源外斜坡區(qū)砂體輸導(dǎo)油氣優(yōu)勢(shì)路徑（蔣有錄等，2011；羅曉容等，2012；張新濤等，2012；張博為等，2017；付廣等，2021b），將砂體連通分布區(qū)內(nèi)砂體所在地層頂面古構(gòu)造脊作為砂體輸導(dǎo)油氣優(yōu)勢(shì)路徑。第二個(gè)方面是根據(jù)斷層巖泥質(zhì)含量與斷裂側(cè)向封閉所需的最小斷層巖泥質(zhì)含量的相對(duì)大小，研究源外斜坡區(qū)斷裂側(cè)向封閉部位（付曉飛等，2011；劉哲等，2012；付廣等，2016b，2022；胡欣蕾等，2019；姜大朋等，2019），將斷層巖泥質(zhì)含量大于或等于斷裂側(cè)向封閉所需最小斷層巖泥質(zhì)含量的部位，作為斷裂側(cè)向封閉部位。第三個(gè)方面是根據(jù)砂體輸導(dǎo)油氣優(yōu)勢(shì)路徑與斷裂側(cè)向封閉部位之間的空間位置關(guān)系，研究源外斜坡區(qū)斷砂配置運(yùn)聚油氣有利部位（張姣等，2018；周立宏等，2019；曹蘭柱等，2021；付廣等，2021a），認(rèn)為只有砂體輸導(dǎo)油氣優(yōu)勢(shì)路徑與斷裂側(cè)向封閉部位的耦合部位，才是斷砂配置運(yùn)聚油氣有利部位。上述這些研究成果對(duì)正確認(rèn)識(shí)含油氣盆地源外斜坡區(qū)油氣分布規(guī)律及指導(dǎo)油氣勘探起到了非常重要的作用。然而，上述這些研究在研究斷砂配置運(yùn)聚油氣有利部位時(shí)，由于將砂體輸導(dǎo)油氣運(yùn)移優(yōu)勢(shì)路徑視為一條線，與斷裂側(cè)向封閉相交則為一個(gè)點(diǎn)，據(jù)此得到的斷砂配置運(yùn)聚油氣有利部位僅為一點(diǎn)，與目前源外斜坡區(qū)斷裂附近油氣往往呈大面積分布不符。雖然付廣等（2016a）認(rèn)為砂體輸導(dǎo)油氣優(yōu)勢(shì)路徑不是一條線，而是一個(gè)帶，但研究用油氣距砂體輸導(dǎo)油氣路徑的最大距離來(lái)反映砂體輸導(dǎo)油氣優(yōu)勢(shì)路徑的寬度缺少理論依據(jù)。再者斷層側(cè)向封閉性研究是目前斷層側(cè)向封閉性，而不是油氣成藏期斷層側(cè)向封閉性，與油氣成藏期砂體輸導(dǎo)油氣優(yōu)勢(shì)路徑不符，預(yù)測(cè)結(jié)果也難以反映地下實(shí)際情況。這些問(wèn)題造成了源外斜坡區(qū)有利于油氣運(yùn)聚的斷砂配置分布區(qū)預(yù)測(cè)不準(zhǔn)，用其指導(dǎo)油氣勘探可能會(huì)有一定風(fēng)險(xiǎn)。因此，開(kāi)展源外斜坡區(qū)有利于油氣運(yùn)聚的斷砂配置分布區(qū)預(yù)測(cè)方法的研究，對(duì)于正確認(rèn)識(shí)源外斜坡區(qū)油氣分布規(guī)律及指導(dǎo)油氣勘探有重要意義。

1 源外斜坡區(qū)斷砂配置運(yùn)聚機(jī)制及有利分布區(qū)

油氣勘探的實(shí)踐表明，并不是源外斜坡區(qū)所有的斷砂配置分布區(qū)皆可以成為有利的油氣運(yùn)聚區(qū)，只有在油氣成藏期砂體輸導(dǎo)油氣區(qū)與河道砂體上傾方向斷裂側(cè)向封閉部位的耦合區(qū)，才是有利于油氣運(yùn)聚的斷砂配置分布區(qū)，如圖1所示。這是因?yàn)樵诖撕拥罃嗌芭渲梅植紖^(qū)內(nèi)，砂體可以輸導(dǎo)油氣，為斷砂配置運(yùn)聚提供油氣來(lái)源，且河道砂體上傾方向斷裂側(cè)向封閉遮擋河道砂體輸導(dǎo)油氣，使油氣在斷砂配置圈閉中聚集成藏。相反，砂體輸導(dǎo)油氣區(qū)和砂體上傾方向斷裂側(cè)向封閉部位二者缺少哪一個(gè)或者二者都發(fā)育，但不耦合，均無(wú)油氣在斷砂配置中聚集成藏，不是有利于油氣運(yùn)聚的斷砂配置分布區(qū)，如圖1所示。

圖1 源外斜坡區(qū)有利于油氣運(yùn)聚的斷砂配置分布區(qū)示意圖Fig.1 Schematic diagram of distribution area of sand break configuration conducive to oil and gas migration and accumulation

2 源外斜坡區(qū)有利于油氣運(yùn)聚的斷砂配置分布區(qū)預(yù)測(cè)方法

由上可知，要預(yù)測(cè)源外斜坡區(qū)有利于油氣運(yùn)聚的斷砂配置分布區(qū)，就必須確定出油氣成藏期河道砂體輸導(dǎo)油氣分布區(qū)和砂體上傾方向斷裂側(cè)向封閉部位。

要確定油氣成藏期砂體輸導(dǎo)油氣區(qū)，就必須確定出砂體連通分布區(qū)和油氣成藏期砂體所在地層頂面砂體輸導(dǎo)油氣匯聚區(qū)；利用鉆井資料讀取目的層砂地比值，作其平面分布圖，利用付廣等（2014）提出的砂體連通分布所需的最小地層砂地比值確定方法確定研究區(qū)砂體連通分布所需的最小地層砂地比值，將目的層砂地比值大于或等于其砂體連通分布所需的最小地層砂地比值的部位圈在一起，便可以得到油氣成藏期砂體連通分布區(qū)（因?yàn)榭梢暤貙由暗乇戎翟诟鞯刭|(zhì)時(shí)期內(nèi)近似不變），如圖2所示。利用三維地震資料確定砂體所在地層頂面埋深，由付廣等（2016b）提出的地層古埋深恢復(fù)方法恢復(fù)油氣成藏期古埋深，由式1計(jì)算其古油氣勢(shì)能值，由其古油氣勢(shì)能等值線分布圖確定砂體輸導(dǎo)油氣匯聚區(qū)，如圖2所示。將上述已確定出的砂體連通分布區(qū)和砂體輸導(dǎo)油氣匯聚區(qū)分布疊合，取二者重合區(qū)便可以得到油氣成藏期砂體輸導(dǎo)油氣分布區(qū)，如圖2所示。

圖2 油氣成藏期砂體輸導(dǎo)油氣分布區(qū)厘定示意圖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為砂體所在地層頂面油氣勢(shì)能值，單位為kJ；Z為砂體所在地層頂面埋深，單位為m；P為砂體所在地層頂面流體壓力，單位為MPa，其中，P=ρwZ，ρw為地層水密度，單位為g/cm3；g為重力加速度，單位為m/s2；ρ為油氣密度，單位為g/cm3。

要確定油氣成藏期河道砂體上傾方向斷裂側(cè)向封閉部位，需利用鉆井和地震資料確定斷裂在目的層的斷距和被其錯(cuò)斷地層巖層厚度及泥質(zhì)含量（可利用自然伽馬測(cè)井資料，由吳國(guó)平等（2008）提出的巖石泥質(zhì)含量計(jì)算方法求得）；將其代入式（2）中求取斷裂不同部位的填充物泥質(zhì)含量，由付廣等（2013）提出的斷裂側(cè)向封閉所需的最小填充物泥質(zhì)含量確定方法確定研究區(qū)斷裂側(cè)向封閉所需的最小填充物泥質(zhì)含量，將斷裂填充物泥質(zhì)含量大于斷裂側(cè)向封閉所需的最小填充物泥質(zhì)含量的部位圈在一起，便可以得到油氣成藏期斷裂側(cè)向封閉部位（因?yàn)榭梢晹嗔烟畛湮锬噘|(zhì)含量各地質(zhì)時(shí)期近似不變），如圖3所示。

圖3 油氣成藏期斷裂側(cè)向封閉部位厘定示意圖Fig.3 Determination of lateral sealing parts of faults during oil and gas accumulation

式中，Rf為斷裂填充物泥質(zhì)含量；Hi為被斷裂錯(cuò)斷第i層巖層厚度，單位為m；Ri為被斷裂錯(cuò)斷第i層巖層泥質(zhì)含量；n為被斷裂錯(cuò)斷地層巖層層數(shù)；L為斷裂斷距，單位為m。

將上述已確定出的油氣成藏期砂體輸導(dǎo)油氣分布區(qū)和砂體上傾方向斷裂側(cè)向封閉部位分布疊合，取二者的重合區(qū)便可以得到源外斜坡區(qū)有利于油氣運(yùn)聚的斷砂配置分布區(qū)，如圖1所示。

3 實(shí)例應(yīng)用

本文選取渤海灣盆地歧口凹陷扣村斷裂為例，利用上述方法預(yù)測(cè)有利于油氣運(yùn)聚的扣村斷裂與沙一下亞段砂體配置分布區(qū)，并通過(guò)預(yù)測(cè)結(jié)果與目前扣村斷裂附近沙一下亞段已發(fā)現(xiàn)油氣分布之間關(guān)系分析，驗(yàn)證該方法用于預(yù)測(cè)源外斜坡區(qū)有利于油氣運(yùn)聚的斷砂配置分布區(qū)的可行性。

扣村斷裂位于歧口凹陷的歧南斜坡區(qū)南部，是一條近南北向的正斷層，長(zhǎng)度約為14.4 km，斷層面向北傾斜，傾角介于15°～70°，從下伏基底一直向上斷至近地表，是一條長(zhǎng)期發(fā)育的斷裂，如圖4所示?？鄞鍞嗔阉诘钠缒闲逼聟^(qū)發(fā)育的地層從下至上為古近系（孔店組、沙河街組和東營(yíng)組）、新近系（館陶組和明化鎮(zhèn)組）及少量第四系。目前扣村斷裂附近已發(fā)現(xiàn)的油氣主要分布在沙河街組，其中以沙一下亞段油氣最為富集，油氣主要來(lái)自西北歧南次凹的沙三段源巖。由于扣村斷裂位于歧南次凹之外的歧南斜坡區(qū)，歧南次凹沙三段源巖生成的油氣沿油源斷裂進(jìn)入到沙一下亞段，沿其砂體向扣村斷裂側(cè)向運(yùn)移。由于扣村斷裂位于沙一下亞段河道砂體上傾方向，如圖4所示，可形成斷砂配置圈閉聚集油氣。目前扣村斷裂附近沙一下亞段目前已發(fā)現(xiàn)的油氣主要分布在其東部，如圖4所示。這除了受到其圈閉發(fā)育的影響外，主要是受到了有利于油氣運(yùn)聚的扣村斷裂與沙一下亞段砂體配置分布區(qū)的控制。因此，能否準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出有利于油氣運(yùn)聚的扣村斷裂與沙一下亞段砂體配置分布區(qū)，應(yīng)是扣村斷裂附近油氣勘探的關(guān)鍵。

圖4 有利于油氣運(yùn)聚的扣村斷裂與沙一下亞段砂體配置分布區(qū)與油氣分布關(guān)系圖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

油氣鉆探揭示，扣村斷裂附近沙一下亞段為三角洲沉積，河道砂體發(fā)育。利用鉆井資料統(tǒng)計(jì)扣村斷裂附近沙一下亞段地層砂地比值，作其平面分布圖（圖5）。由圖5中可以看出，扣村斷裂附近沙一下亞段地層砂地比值相對(duì)較高，最大可達(dá)到50%以上，主要分布在東部和西部局部地區(qū)，由此向其四周沙一下亞段地層砂地比值逐漸減小，在中部局部地區(qū)砂地比值減小至15%以下。由歧口凹陷沙一下亞段砂體連通分布所需的最小地層砂地比值約為15%（圖6），可以得到扣村斷裂附近沙一下亞段砂體連通分布區(qū)，如圖5所示。由圖5中可以看出，扣村斷裂附近沙一下亞段除了中部和西部端部局部地區(qū)不連通外，其余地區(qū)皆是連通分布的。

圖5 扣村斷裂附近沙一下亞段砂體連通分布圖Fig.5 Distribution diagram of sand body connection of Shayixia sub member near Koucun fault

圖6 歧口凹陷沙一下亞段砂體連通分布所需的最小地層砂地比值厘定圖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

利用三維地震資料讀取扣村斷裂附近沙一下亞段頂面埋深，由宋明水等（2016）提出的地層古埋深恢復(fù)方法恢復(fù)其在油氣成藏期古埋深，由式1計(jì)算其古油氣勢(shì)能值，如圖7所示。由圖7中可以看出，扣村斷裂附近沙一下亞段頂面古油氣勢(shì)能值東北高、西南低，發(fā)育兩個(gè)砂體輸導(dǎo)油氣匯聚區(qū)，其中一個(gè)分布在其東部，面積相對(duì)較大，另一個(gè)分布在其中部，分布面積相對(duì)較小。

圖7 油氣成藏期扣村斷裂附近沙一下亞段砂體輸導(dǎo)油氣匯聚區(qū)分布圖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

將上述已確定出的扣村斷裂附近沙一下亞段砂體連通分布區(qū)與砂體輸導(dǎo)油氣匯聚區(qū)分布疊合，便可以得到扣村斷裂附近沙一下亞段砂體輸導(dǎo)油氣分布區(qū)，如圖4所示。由圖4中可以看出，扣村斷裂附近沙一下亞段發(fā)育1個(gè)砂體輸導(dǎo)油氣分布區(qū)，主要分布在其中東部。

利用鉆井及地震資料讀取扣村斷裂在沙一下亞段內(nèi)斷距和被其錯(cuò)斷地層巖厚度及泥質(zhì)含量（可利用自然伽馬測(cè)井資料，由吳國(guó)玉等（2008）提出的巖石泥質(zhì)含量計(jì)算方法求得），將其代入式（2）中便可以計(jì)算得到扣村斷裂在沙一下亞段內(nèi)填充物泥質(zhì)含量（Rf）分布（圖8）。由圖8中可以看出，扣村斷裂在沙一下亞段內(nèi)填充物泥質(zhì)含量（Rf）在其西部和東部中部相對(duì)較大，而在其中部、東部及西部端部相對(duì)較小。統(tǒng)計(jì)歧口凹陷斷裂在沙一下亞段填充物泥質(zhì)含量與油氣分布關(guān)系，取油氣分布最小填充物泥質(zhì)含量作為斷裂在沙一下亞段內(nèi)側(cè)向封閉所需的最小填充物泥質(zhì)含量（Rfmin）約為24%，如圖9所示。圖9中斷裂填充物泥質(zhì)含量大于24%一些井中油氣顯示不好，可能是其他成藏條件不好造成的，并不是斷裂側(cè)向封閉不好所致。可以得到除了西部端部和中部外扣村斷裂在其余地區(qū)沙一下亞段內(nèi)側(cè)向均是封閉的。

圖8 油氣成藏期扣村斷裂側(cè)向封閉部位厘定圖Fig.8 Determination of lateral sealing part of kouchun fault during oil and gas accumulation

圖9 歧口凹陷斷裂側(cè)向封閉所需的最小填充物泥質(zhì)含量厘定圖Fig.9 Determination diagram of minimum filler shale content required for fault lateral sealing in Qikou Sag

將上述已確定出的扣村斷裂附近沙一下亞段河道砂體輸導(dǎo)油氣分布區(qū)和位于沙一下亞段砂體上傾方向扣村斷裂在沙一下亞段內(nèi)側(cè)向封閉部位分布疊合，便可以得到有利于油氣運(yùn)聚的扣村斷裂與沙一下亞段砂體配置分布區(qū)，如圖4所示。由圖4中可以看出，有利于油氣運(yùn)聚的扣村斷裂與沙一下亞段砂體配置分布區(qū)主要分布在其東部。

由圖4中可以看出，扣村斷裂附近沙一下亞段目前已發(fā)現(xiàn)油氣主要分布在其東部，正好位于有利于油氣運(yùn)聚的扣村斷裂與沙一下亞段砂體配置分布區(qū)內(nèi)。這是因?yàn)橹挥形挥谟欣谟蜌膺\(yùn)聚的扣村斷裂與沙一下亞段砂體配置分布區(qū)內(nèi)，才能通過(guò)沙一下亞段砂體輸導(dǎo)油氣區(qū)從西北歧南次凹沙三段源巖處獲得油氣，并在扣村斷裂處被其側(cè)向封閉，使油氣在扣村斷裂附近的沙一下亞段內(nèi)聚集成藏，油氣鉆探才能在莊68井、莊40井和扣56井處發(fā)現(xiàn)油氣，其他部位無(wú)油氣井是未鉆探所致。

4 結(jié) 論

（1）源外斜坡區(qū)有利于油氣運(yùn)聚的斷砂配置分布區(qū)應(yīng)是油氣成藏期河道砂體輸導(dǎo)油氣分布區(qū)與砂體上傾方向斷裂側(cè)向封閉部位的耦合區(qū)，其分布面積越大，越有利于油氣聚集成藏；反之則不利于油氣聚集成藏。

（2）通過(guò)砂體連通分布區(qū)和砂體所在地層頂面砂體輸導(dǎo)油氣匯聚區(qū)，確定油氣成藏期河道砂體輸導(dǎo)油氣分布區(qū)，通過(guò)斷裂填充物泥質(zhì)含量及斷裂側(cè)向封閉所需的最小填充物泥質(zhì)含量相對(duì)大小，確定油氣成藏期砂體上傾方向斷裂側(cè)向封閉部位，二者疊合，建立了一套源外斜坡區(qū)有利于油氣運(yùn)聚的斷砂配置分布區(qū)預(yù)測(cè)方法，經(jīng)實(shí)例應(yīng)用，結(jié)果證實(shí)了該方法用于預(yù)測(cè)源外斜坡區(qū)有利于油氣運(yùn)聚的斷砂配置分布區(qū)是可行的。

（3）渤海灣盆地歧口凹陷有利于油氣運(yùn)聚的扣村斷裂與沙一下亞段砂體配置分布區(qū)主要分布在其中東部，有利于西北歧南次凹沙三段源巖生成的油氣在扣村斷裂附近沙一下亞段內(nèi)聚集成藏，與目前扣村斷裂附近已發(fā)現(xiàn)油氣主要分布在其中東部相吻合。

（4）該方法主要適用于砂泥巖含油氣盆地源外斜坡區(qū)有利于油氣運(yùn)聚的斷砂配置分布區(qū)的預(yù)測(cè)。