論油氣輸導(dǎo)體系的層次性與動(dòng)態(tài)性

林玉祥，郭鳳霞，閆曉霞，李曉鳳 劉虎，孫寧富，孟彩 （山東科技大學(xué)地質(zhì)科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島266590）

油氣輸導(dǎo)體系是指具有輸導(dǎo)油氣能力的空間及形成這些空間的介質(zhì)所組成的空間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。輸導(dǎo)體系作為溝通烴源巖與油氣藏的 “橋梁”，既是油氣聚集成藏的關(guān)鍵控制因素，也是輸導(dǎo)體系層次性與動(dòng)態(tài)性特征的重要體現(xiàn)。對(duì)輸導(dǎo)體系層次性與動(dòng)態(tài)性進(jìn)行研究，有助于深刻認(rèn)識(shí)油氣運(yùn)聚的規(guī)模與動(dòng)態(tài)過(guò)程，揭示油氣成藏的規(guī)律和發(fā)現(xiàn)新的油氣藏[1]。首先，對(duì)于不同盆地、同一盆地不同規(guī)模的研究對(duì)象，其輸導(dǎo)體系特征及其對(duì)油氣成藏富集規(guī)律的控制作用有所不同。輸導(dǎo)體系控制了油氣運(yùn)聚途徑，不同類型的含油氣盆地具有不同特征的輸導(dǎo)體系，導(dǎo)致了油氣輸導(dǎo)方式的多樣性[2]。因此有必要對(duì)輸導(dǎo)體系的層次性進(jìn)行研究。其次，輸導(dǎo)體系在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史時(shí)期內(nèi)是不斷變化的，因此在研究輸導(dǎo)體系時(shí)一定要有動(dòng)態(tài)的觀念[3]。只有油氣大規(guī)模運(yùn)聚時(shí)期的輸導(dǎo)體系才能對(duì)油氣成藏及其分布規(guī)律起到控制作用，因此對(duì)成藏期輸導(dǎo)體系進(jìn)行恢復(fù)，才能有效識(shí)別其輸導(dǎo)能力與正確預(yù)測(cè)油氣藏分布規(guī)律。

1 油氣輸導(dǎo)體系的層次性

不同類型的盆地，其輸導(dǎo)體系具有不同的特點(diǎn)；同一盆地不同規(guī)模的輸導(dǎo)體系對(duì)油氣成藏與分布規(guī)律的控制作用也各不相同。此即油氣輸導(dǎo)體系的層次性。

1.1 不同類型盆地輸導(dǎo)體系的特點(diǎn)

為研究輸導(dǎo)體系的層次性，首先要確定含油氣盆地的類型。筆者以板塊構(gòu)造和地球動(dòng)力學(xué)為依據(jù)，將成盆動(dòng)力機(jī)制分為拉張應(yīng)力、擠壓應(yīng)力、剪切應(yīng)力和垂向負(fù)荷4種，相應(yīng)地發(fā)育裂谷、碰撞造山、走滑和穩(wěn)定成盆環(huán)境，并進(jìn)一步劃分出16種盆地類型 （表1）。由表1可以看出，我國(guó)的含油氣盆地主要包括裂谷盆地、前陸盆地和克拉通盆地，其中裂谷盆地主要發(fā)育斷陷盆地和坳陷盆地。

在斷陷盆地，斷裂發(fā)育對(duì)油氣輸導(dǎo)起到至關(guān)重要的作用，于舒杰等[4]將其輸導(dǎo)體系分為樹(shù)枝狀、“T”型狀和階梯狀3種。中央背斜帶是以樹(shù)枝狀輸導(dǎo)體系為主；緩坡帶以階梯狀輸導(dǎo)體系為主，而陡坡帶以 “T”型狀輸導(dǎo)體系為主。

表1 盆地分類及中國(guó)陸上主要含油氣盆地類型

坳陷盆地中央部位往往發(fā)育大型背斜構(gòu)造帶，斜坡部位常分布有不整合面，而與斷陷盆地相比斷裂不甚發(fā)育。因此，坳陷盆地中構(gòu)造脊砂體或不整合面上下滲透性砂體是其主要的輸導(dǎo)體系類型，形成中央背斜型油氣藏和斜坡帶地層不整合巖性油氣藏[5]。

前陸盆地中，在褶皺－沖斷帶油氣輸導(dǎo)體系以斷裂為主，而在前緣斜坡地帶，油氣主要沿砂體和不整合運(yùn)移[1]。此外，前緣隆起帶常發(fā)育張扭性斷裂，油氣通過(guò)斷裂輸導(dǎo)，在斷塊型圈閉中聚集成藏[6]。

海相克拉通盆地中不整合是重要的輸導(dǎo)要素，特別是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期風(fēng)化溶蝕的不整合具有很強(qiáng)的輸導(dǎo)油氣的能力[7]。這種風(fēng)化殼溶蝕不整合常與走滑斷裂構(gòu)成油氣遠(yuǎn)距離輸導(dǎo)的通道[8]。在碳酸鹽臺(tái)地邊緣常常形成沿臺(tái)緣斷裂輸導(dǎo)油氣的碳酸鹽巖輸導(dǎo)體系。早期海相沉積經(jīng)過(guò)后期風(fēng)化剝蝕及再埋藏后會(huì)形成古潛山構(gòu)造，是油氣聚集成藏的有利場(chǎng)所，而潛山頂面、側(cè)面不整合是油氣的優(yōu)勢(shì)輸導(dǎo)體系[8]。

1.2 盆地內(nèi)不同規(guī)模輸導(dǎo)體系的層次性

縱觀我國(guó)主要含油氣盆地，同一盆地中盆地、區(qū)帶和局部構(gòu)造等不同規(guī)模與層次的輸導(dǎo)體系，其特征及其對(duì)油氣成藏富集規(guī)律的控制作用顯著不同。以我國(guó)陸相斷陷盆地輸導(dǎo)體系與油氣成藏規(guī)律的關(guān)系為例，盆地規(guī)模的輸導(dǎo)體系控制了油氣宏觀的分布規(guī)律，決定了斜坡帶、斷階帶、斷鼻帶、斷裂帶、單斜帶以及潛山帶等二級(jí)構(gòu)造帶的油氣資源的總體規(guī)模；區(qū)帶規(guī)模的輸導(dǎo)體系控制了二級(jí)構(gòu)造帶內(nèi)部各局部構(gòu)造之間油氣分布的差異性，使有的圈閉富集油氣，有的圈閉則無(wú)油氣聚集；而圈閉規(guī)模的輸導(dǎo)體系影響圈閉內(nèi)油水分布和油氣保存狀況?，F(xiàn)以渤海灣盆地歧南凹陷為例說(shuō)明輸導(dǎo)體系的不同層次對(duì)油氣的控制作用不同 （圖1）。歧南凹陷烴源巖生成的油氣，主要通過(guò)延伸至凹陷內(nèi)部的連通砂體發(fā)生側(cè)向運(yùn)移，運(yùn)移至斷層后，沿?cái)鄬影l(fā)生垂向或橫穿斷層的運(yùn)移，其中部分油氣通過(guò)斷層垂向運(yùn)移至中淺層圈閉中聚集成藏，部分油氣則穿過(guò)斷層運(yùn)移至上升盤(pán)，在中淺層圈閉中聚集成藏[9]。

圖1中輸導(dǎo)體系①?zèng)Q定了斜坡帶油氣的分布規(guī)律，油氣從凹陷中心沿砂體孔隙側(cè)向運(yùn)移，至斷層后，沿?cái)鄬踊顒?dòng)形成的斷裂空間向上或橫穿斷層運(yùn)移，遇到高滲透性的砂體后聚集成藏，運(yùn)移距離長(zhǎng)，受砂體展布和斷裂活動(dòng)的共同影響。輸導(dǎo)體系②控制了局部圈閉中油氣藏的形成與分布，油氣從生烴中心向上運(yùn)移至淺層后，繼續(xù)沿著斜坡砂體側(cè)向運(yùn)移，因砂體尖滅聚集成藏，油氣的運(yùn)移受到砂體孔滲性和連通性的影響。輸導(dǎo)體系③和④輸導(dǎo)的油氣向上運(yùn)移至烴源巖附近的砂巖透鏡體中，聚集成藏。

圖1 岐南凹陷不同層次輸導(dǎo)體系類型示意圖

2 油氣輸導(dǎo)體系的動(dòng)態(tài)性

輸導(dǎo)要素及其組成的輸導(dǎo)體系在地質(zhì)歷史時(shí)期內(nèi)不是一成不變的，而是隨著構(gòu)造、沉積等地質(zhì)條件變化而不斷變化的。此即油氣輸導(dǎo)體系的動(dòng)態(tài)性。這不僅表現(xiàn)在輸導(dǎo)要素的變化，也表現(xiàn)在各要素之間的相互作用隨著地質(zhì)演化進(jìn)程不斷變化，從而導(dǎo)致輸導(dǎo)體系的輸導(dǎo)性能發(fā)生變化。油氣輸導(dǎo)體系動(dòng)態(tài)性研究的目的在于確定大規(guī)模油氣運(yùn)聚時(shí)期的輸導(dǎo)體系特征，弄清成藏期輸導(dǎo)體系與油氣分布的關(guān)系，預(yù)測(cè)未知油氣藏。

2.1 輸導(dǎo)層

輸導(dǎo)層形成以后，其輸導(dǎo)性質(zhì)受到多種因素影響而不斷變化，如孔隙壓實(shí)、次生改造以及油氣等流體對(duì)輸導(dǎo)空間的改造。輸導(dǎo)層輸導(dǎo)性質(zhì)既可以向好的方向變化，也可以向壞的方向變化[10，11]。壓實(shí)作用使孔隙減小，降低輸導(dǎo)層的輸導(dǎo)能力；而次生改造以及流體對(duì)輸導(dǎo)空間的改造具有不確定性，要具體分析。

2.2 斷層

對(duì)于斷層而言，在不同的歷史時(shí)期，斷層可能是開(kāi)啟或封閉的，其對(duì)油氣的輸導(dǎo)作用也有差異性[3]。斷層輸導(dǎo)體系性質(zhì)的變化是幕式的，它是和斷層本身的開(kāi)啟、閉合相一致的；而裂縫型輸導(dǎo)體系的性質(zhì)變化是幕式和漸變相結(jié)合的[10]。在油氣聚集期，大規(guī)?；顒?dòng)的斷層具輸導(dǎo)性，停止活動(dòng)的斷層也不一定具封閉性，其封閉與否受到多種地質(zhì)因素的控制，如斷層兩側(cè)巖性配置、泥巖涂抹、斷層特征、斷面正應(yīng)力等。對(duì)于不同地區(qū)不同的斷層活動(dòng)特征具有差異性，從而導(dǎo)致斷層輸導(dǎo)與封閉性能具有隨時(shí)間變化的特征[11]。

2.3 不整合

不整合輸導(dǎo)體系的性質(zhì)在其形成之后變化不是特別顯著，除非發(fā)生另一次抬升導(dǎo)致形成另一個(gè)不整合輸導(dǎo)體系[10，12]。然而，由于不整合面上、下輸導(dǎo)層的輸導(dǎo)空間也會(huì)發(fā)生次生變化，不整合輸導(dǎo)體系的輸導(dǎo)性能在地質(zhì)時(shí)期也是不斷變化的[13]。例如不整合上下地層含均勻細(xì)粒黏土礦物較多時(shí)，地層較軟，常形成卸荷－風(fēng)化裂縫，形成重要的輸導(dǎo)通道；此外底礫巖也是良好的輸導(dǎo)通道[14]。

2.4 各類輸導(dǎo)體系的綜合變化

在一個(gè)含油氣盆地中，當(dāng)多種輸導(dǎo)要素都起作用時(shí)，各種輸導(dǎo)要素在時(shí)空上的匹配就很重要。根據(jù)不同輸導(dǎo)要素輸導(dǎo)能力隨時(shí)間的變化的趨勢(shì)，將各種類型輸導(dǎo)要素的輸導(dǎo)能力進(jìn)行綜合分析，以確定輸導(dǎo)體系的綜合輸導(dǎo)能力（圖2）。只有主要成藏期的輸導(dǎo)體系才有可能形成具有商業(yè)價(jià)值的油氣藏[10]。

岐南凹陷主要有2期成藏事件：第1期發(fā)生在Ed沉積末期，規(guī)模較?。坏?期發(fā)生在Nm沉積末期，規(guī)模較大，是岐南凹陷油氣成藏的關(guān)鍵時(shí)期。在2期成藏過(guò)程中，油氣輸導(dǎo)體系都起到了至關(guān)重要的作用[9]。

Ed沉積末期，岐南凹陷Es3烴源巖開(kāi)始進(jìn)入排烴階段，但排烴規(guī)模較小。此時(shí)，砂體孔滲性和連通性較好，斷層也有一定的活動(dòng)，裂縫的輸導(dǎo)能力也有所增加，油氣得以沿砂體、不整合、斷層或裂縫發(fā)生運(yùn)移。之后由于構(gòu)造抬升作用，生烴趨于停滯，各輸導(dǎo)體系輸導(dǎo)動(dòng)力逐漸降低，輸導(dǎo)過(guò)程相對(duì)停滯，油氣藏進(jìn)入保存、調(diào)整期。

明化鎮(zhèn)組下段 （NmL）沉積末期以來(lái)，受構(gòu)造沉降影響，岐南凹陷主控?cái)鄬娱_(kāi)始活動(dòng)，輸導(dǎo)能力大幅增加，對(duì)該時(shí)期油氣的輸導(dǎo)起到了十分重要的作用。而砂體的孔滲性和連通性變化不大，仍具較好的輸導(dǎo)能力。烴源巖大量生烴，產(chǎn)生異常高壓，促使油氣沿砂體、斷層、不整合或裂縫發(fā)生大規(guī)模的油氣運(yùn)移，在適宜的圈閉中聚集成藏。第四紀(jì) （Q），主控?cái)鄬踊顒?dòng)減弱或停止，斷層輸導(dǎo)油氣的能力也大幅降低，油氣藏進(jìn)入調(diào)整并最終定型，形成了現(xiàn)今的油氣藏分布格局[13]。

圖2 岐南凹陷不同類型輸導(dǎo)體系輸導(dǎo)性能隨時(shí)間變化示意圖

3 輸導(dǎo)體系層次性與動(dòng)態(tài)性對(duì)成藏的控制作用

油氣輸導(dǎo)體系與油氣藏的形成與分布具有密切的關(guān)系[15，16]。相應(yīng)地，輸導(dǎo)體系的層次性與動(dòng)態(tài)性對(duì)油氣成藏具有一定的控制作用。例如，輸導(dǎo)體系的類型控制油氣成藏的模式[17]，那么不同層次的輸導(dǎo)體系也控制了不同規(guī)模的成藏模式。以斷陷盆地為例，不同構(gòu)造單元內(nèi)油氣運(yùn)移輸導(dǎo)體系不同[4]，其控制形成的油氣藏類型和分布特征也不相同 （表2）。

表2 斷陷盆地油氣運(yùn)移輸導(dǎo)體系與油氣藏類型及分布關(guān)系

3.1 輸導(dǎo)層

輸導(dǎo)砂體的分布特征受沉積相影響明顯，它決定了油氣側(cè)向運(yùn)移的方向和油氣藏的分布[18]。對(duì)斜坡帶，有效砂巖輸導(dǎo)層的頂面形態(tài)控制了油氣優(yōu)勢(shì)運(yùn)移路徑，有效砂巖輸導(dǎo)層與輸導(dǎo)動(dòng)力場(chǎng)、有效烴源巖的優(yōu)勢(shì)配置控制了油氣富集區(qū)，有效砂巖輸導(dǎo)層控制了油氣的分布層位[19]。油氣生成后，首先向距離烴源巖較近的骨架砂體中運(yùn)移，因此，骨架砂體的展布控制了油氣的優(yōu)勢(shì)運(yùn)移路徑，使得油氣從烴源巖排出后，首先聚集在儲(chǔ)集砂體中。不同規(guī)模的輸導(dǎo)砂體，決定了不同構(gòu)造部位的油氣分布情況。

因此輸導(dǎo)砂體的厚度與分布對(duì)油氣藏形成與分布有重要影響。區(qū)域性砂體影響全盆地、各構(gòu)造帶油氣藏形成與分布，而局部小砂體僅影響局部構(gòu)造的油氣成藏。盡管輸導(dǎo)砂體的輸導(dǎo)能力具有一定的動(dòng)態(tài)性，但一般變化范圍不大，對(duì)油氣分布的影響較小。

3.2 斷層

斷層的輸導(dǎo)能力與其活動(dòng)性密切相關(guān)，只有斷層活動(dòng)時(shí)期才對(duì)油氣起到輸導(dǎo)作用[20]。因此要弄清斷層的輸導(dǎo)能力，首先要明確斷層的活動(dòng)歷史與活動(dòng)強(qiáng)度。陳強(qiáng)等[21]將斷層分為五級(jí)，并總結(jié)出 “一級(jí)控盆，二級(jí)控凹，三級(jí)控帶，四級(jí)控藏，五級(jí)復(fù)雜化”的原則。

斷裂活動(dòng)與其輸導(dǎo)能力密切相關(guān)，因此其動(dòng)態(tài)演化與油氣成藏具有較好的相關(guān)性。構(gòu)造活動(dòng)、斷裂輸導(dǎo)與大規(guī)模油氣運(yùn)聚時(shí)期往往在時(shí)空上具有一致性，亦即斷裂的動(dòng)態(tài)性影響油氣成藏及其分布。斷裂的層次性對(duì)油氣藏的影響也是顯而易見(jiàn)的，控制盆地形成和演化的大斷裂對(duì)盆地規(guī)模的油氣分布具有重要影響，而局部小斷層只對(duì)局部構(gòu)造成藏或某一油氣藏的調(diào)整改造起到作用。

3.3 不整合

不整合通常滲透性好，分布范圍廣，是油氣長(zhǎng)距離側(cè)向運(yùn)移的通道[22，23]。在沉積盆地內(nèi)部，不整合面對(duì)油氣聚集十分重要。不整合對(duì)油氣成藏的作用主要表現(xiàn)在輸導(dǎo)油氣、控制油氣藏形成與分布。

盆地規(guī)模的區(qū)域性不整合面是油氣長(zhǎng)距離輸導(dǎo)的重要載體，同時(shí)通過(guò)改善不整合面上下地層的孔滲性，影響甚至控制油氣藏的形成與分布。局部的間斷面也因裂縫、溶蝕等作用對(duì)圈閉內(nèi)油氣的調(diào)整與再分配有一定影響。在地質(zhì)歷史中，不整合面的輸導(dǎo)能力盡管變化不很劇烈，但仍因溶蝕、成巖膠結(jié)等因素影響其孔滲性，進(jìn)而影響到其輸導(dǎo)能力。

綜上，不同層次的油氣輸導(dǎo)體系影響其相應(yīng)構(gòu)造單元的油氣成藏與油氣分布。而輸導(dǎo)體系的輸導(dǎo)能力在地質(zhì)歷史上是不斷變化的，只有大規(guī)模油氣運(yùn)聚成藏時(shí)期的輸導(dǎo)體系才決定油氣藏的形成與分布。

4 結(jié)論

1）提出了油氣輸導(dǎo)體系具有層次性，不同類型的盆地其輸導(dǎo)體系具有不同的性質(zhì)與特點(diǎn)，同一盆地不同規(guī)模的輸導(dǎo)體系也有較大差異。為了說(shuō)明不同類型盆地輸導(dǎo)體系的差異，首先根據(jù)板塊構(gòu)造和地球動(dòng)力學(xué)分析及成盆動(dòng)力機(jī)制劃分出了16種盆地的類型，針對(duì)我國(guó)含油氣盆地主要類型 （斷陷盆地、坳陷盆地、前陸盆地和克拉通盆地），分析了其輸導(dǎo)體系的主要特點(diǎn)。同時(shí)以黃驊坳陷歧南凹陷為例，分析了含油氣盆地內(nèi)部不同規(guī)模與層次的輸導(dǎo)體系。研究表明，盆地規(guī)模的輸導(dǎo)體系控制了岐南凹陷斜坡帶油氣宏觀的分布規(guī)律；區(qū)帶規(guī)模的輸導(dǎo)體系控制了岐南凹陷二級(jí)構(gòu)造帶的油氣分布；而圈閉規(guī)模的輸導(dǎo)體系影響圈閉內(nèi)油水分布和油氣保存狀況。

2）輸導(dǎo)體系在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史時(shí)期內(nèi)是不斷變化的，其對(duì)油氣的輸導(dǎo)能力也相應(yīng)發(fā)生變化，只有大規(guī)模油氣運(yùn)聚時(shí)期的輸導(dǎo)體系才對(duì)油氣藏分布起到控制作用。因此輸導(dǎo)體系研究一定要有動(dòng)態(tài)的觀念，恢復(fù)成藏期的古輸導(dǎo)體系，確定有效輸導(dǎo)體系，明確優(yōu)勢(shì)運(yùn)移路徑，進(jìn)而揭示油氣藏分布規(guī)律。

3）各種輸導(dǎo)要素在時(shí)空上的配置與耦合控制了油氣成藏規(guī)律。輸導(dǎo)體系的層次性和動(dòng)態(tài)性與油氣成藏及其分布規(guī)律密切相關(guān)，是預(yù)測(cè)油氣分布規(guī)律與建立成藏模式的重要依據(jù)。

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