不同類型斷—砂配置輸導(dǎo)的油氣特征及成藏控制作用

孫建軍

（大慶油田有限責(zé)任公司 第二采油廠，黑龍江 大慶 163416）

0 引言

對于碎屑巖盆地，斷裂和砂體是油氣運移的主要輸導(dǎo)通道，它們在空間上有效配合構(gòu)成含油氣盆地或凹陷油氣運移的輸導(dǎo)體系，使源巖中生成的油氣沿此輸導(dǎo)體系向縱向上不同層位和平面上不同部位的圈閉中運移聚集形成油氣藏.這種斷—砂配置的類型不同，造成輸導(dǎo)油氣特征也存在差異，在某種程度上控制含油氣盆地或凹陷油氣空間分布和富集程度特征.關(guān)于斷—砂配置在構(gòu)造和構(gòu)造—巖性油氣藏成藏中的作用有大量探討[1-12］，如劉玉祥、周廣勝、鄧運華等從斷裂和砂體本身作為油氣運移輸導(dǎo)通道和油氣運移機理等方面進(jìn)行分析[1-8］；柳廣弟、呂延防、孫永河等從斷砂配置對油氣成藏的控制作用方向上進(jìn)行研究[9-12］.這些研究較合理地闡明了斷裂和砂體作為輸導(dǎo)通道的特征及對油氣成藏的控制作用[13-14］，但是將二者結(jié)合起來研究其對油氣的輸導(dǎo)特征和對油氣成藏的控制作用相對較少.因此，開展不同類型斷—砂配置輸導(dǎo)的油氣特征及油氣成藏控制作用研究，對于正確認(rèn)識含油氣盆地或凹陷中油氣成藏規(guī)律和指導(dǎo)油氣勘探均具有重要意義.

1 油氣特征

1.1 斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)及輸導(dǎo)、封閉

野外觀察描述結(jié)果表明，斷裂兩盤地層巖石并非以面接觸，而是以斷裂帶相隔.斷裂帶通常由滑動破碎帶和誘導(dǎo)裂縫帶兩部分組成，見圖1[15］，其中滑動破碎帶位于斷裂帶的中心部位，表現(xiàn)為復(fù)雜的、成組的、交叉排列的斷層滑動面和相應(yīng)的斷層體的組合，以發(fā)育斷層巖和伴生裂縫為主要特征.它消耗斷裂發(fā)育時釋放的大部分能量，集中斷裂帶的大部分變形.誘導(dǎo)裂縫帶主要分布在斷裂滑動破碎帶兩側(cè)有限區(qū)域或斷裂末端應(yīng)力釋放區(qū)內(nèi)，以斷裂伴生的低級別及多次序裂縫發(fā)育為特征，巖石保留原來母巖的基本特征，僅被縱橫交錯的裂縫切割[15］.

圖1 斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意Fig.1 Sketch for internal structure of fault zone

由于斷層巖和斷層泥發(fā)育，斷裂帶中滑動破碎帶孔滲性明顯低于圍巖，難以成為油氣沿斷裂向上運移的有效輸導(dǎo)通道，但可成為油氣側(cè)向運移的遮擋物.由于多次序裂縫發(fā)育，誘導(dǎo)裂縫帶孔滲性明顯高于圍巖，可以成為油氣沿斷裂向上運移的有效輸導(dǎo)通道，但不能成為油氣側(cè)向運移的遮擋物.

1.2 斷—砂配置類型及輸導(dǎo)

斷—砂配置對油氣的輸導(dǎo)運移是否起作用，除了取決于斷—砂二者之間的空間配置關(guān)系外，還取決于油氣運移方向，同一斷—砂配置如果油氣運移方向不同，其對油氣輸導(dǎo)運移所起的作用也不同.因此，可按油氣運移方向不同討論不同類型斷—砂配置及其輸導(dǎo)油氣特征.

1.2.1 油氣沿斷裂垂向運移

如果油氣沿斷裂垂向運移時，按照砂體與斷裂之間的位置關(guān)系，可將斷—砂配置類型分為二大類.

第一大類是斷—砂配置類型為砂體位于斷裂上盤，見圖2.由圖2（a）知，這種斷—砂配置從斷裂和砂體輸導(dǎo)特征的接觸關(guān)系上利于油氣從斷裂向砂體側(cè)向分流輸導(dǎo)運移，因為該斷裂可輸導(dǎo)油氣的誘導(dǎo)裂縫帶通常情況下發(fā)育于斷裂上盤[15］，砂體輸導(dǎo)通道可直接與誘導(dǎo)裂縫帶接觸，有利于油氣向砂體中輸導(dǎo)運移.這種斷—砂配置油氣能否從斷裂向砂體中發(fā)生側(cè)向輸導(dǎo)運移，還要取決于斷—砂之間產(chǎn)狀的配置情況.按照斷—砂之間產(chǎn)狀的配置關(guān)系又可將其分為3種類型.

第1種是斷—砂配置類型為砂體與水平面夾角大于0°（規(guī)定砂體與水平面之上交角為正，與水平面之下交角為負(fù)），見圖3（a）.由圖3（a）知，這種斷—砂配置有利于油氣從斷裂向砂體中側(cè)向輸導(dǎo)運移，因為該斷裂向上運移，油氣浮力雖然與沿砂體側(cè)向輸導(dǎo)運移方向不一致，但其分力方向與沿砂體側(cè)向輸導(dǎo)運移方向一致，油氣在此分力的作用下可向砂體中側(cè)向分流輸導(dǎo)運移.

第2種是斷—砂配置類型為砂體與水平面夾角為0°，即砂體呈水平狀態(tài)，見圖3（b）.由圖3（b）知，這種斷—砂配置不利于油氣從斷裂向砂體中側(cè)向分流輸導(dǎo)運移，因為不僅油氣浮力與沿砂體側(cè)向輸導(dǎo)運移方向垂向，油氣不能在浮力作用下沿砂體側(cè)向分流輸導(dǎo)運移，不能成為油氣沿砂體側(cè)向輸導(dǎo)運移的有效動力，因此，油氣不易沿砂體發(fā)生側(cè)向輸導(dǎo)運移.

第3種是斷—砂配置類型為砂體與水平面之間夾角小于0°，見圖3（c）.由圖3（c）知，這種斷—砂配置更不利于油氣從斷裂向砂體中側(cè)向分流輸導(dǎo)運移，因為油氣浮力與沿砂體側(cè)向輸導(dǎo)運移方向不但不是一個方向，而且近于相反，油氣更不易沿砂體進(jìn)行側(cè)向分流輸導(dǎo)運移，分力方向與沿砂體側(cè)向輸導(dǎo)運移方向也不是一個方向，二者之間的夾角較第2種的更大，更不利于油氣向砂體中側(cè)向分流輸導(dǎo)運移，且隨著砂體與水平面之間夾角負(fù)值越大，二者之間夾角越大；反之，則越小.

第二大類是斷—砂配置類型為砂體位于斷裂下盤，見圖2（b）.由圖2（b）知，這種斷—砂配置從斷裂和砂體輸導(dǎo)特征接觸關(guān)系上不利于油氣從斷裂向砂體側(cè)向分流輸導(dǎo)運移，因為砂體輸導(dǎo)通道不能與斷裂下盤作為輸導(dǎo)通道的誘導(dǎo)裂縫帶發(fā)生直接接觸，而是與封閉性相對性較好的滑動破碎帶直接接觸，由于受滑動破碎帶阻擋，沿斷裂運移的油氣不易發(fā)生向砂體中側(cè)向輸導(dǎo)運移.

圖2 斷—砂位置配置及其輸導(dǎo)油氣特征Fig.2 Space matching between fault and sandstone and its transporting oil-gas characteristics

1.2.2 油氣沿砂體側(cè)向運移

如果油氣沿砂體側(cè)向運移時，砂體應(yīng)與水平面交角大于0°，浮力成為油氣運移動力，否則油氣浮力不能成為油氣運移的動力，油氣無法沿砂體側(cè)向輸導(dǎo)運移.按照斷裂與砂體之間的位置關(guān)系，也可以將斷—砂配置分為2種類型（見圖4）.第1種是砂體位于斷裂下盤，見圖4（a）.由圖4（a）知，這種斷—砂配置關(guān)系對油氣從砂體向斷裂中運移不利，因為砂體輸導(dǎo)通道與斷裂下盤封閉性相對較好的滑動破碎帶直接接觸，油氣受滑動破碎帶阻擋，難以向斷裂中輸導(dǎo)運移.第2種是砂體位于斷裂上盤，見圖4（b）.由圖4（b）知，這種斷—砂配置對于油氣從砂體向斷裂中輸導(dǎo)運移有利，因為砂體與斷裂上盤作為輸導(dǎo)通道的誘導(dǎo)裂縫帶直接接觸，有利于油氣從砂體向斷裂中輸導(dǎo)運移.

圖4 油氣沿砂體側(cè)向運移條件下斷—砂配置及其輸導(dǎo)油氣特征Fig.4 Space matching between fault and sandstone and its transporting oil-gas characteristics under the condition of oil-gas migration laterally though sandstone

2 油氣成藏控制作用

由于油氣運移方向不同，對油氣運移起輸導(dǎo)作用的斷—砂配置類型不同，對油氣成藏的控制作用也不同.

2.1 油氣沿斷裂垂向運移

當(dāng)油氣沿斷裂垂向運移時，只有砂體位于斷裂上盤，且砂體與水平面之間夾角大于0°的斷—砂配置類型，才利于油氣從斷裂向砂體中側(cè)向分流輸導(dǎo)運移.這種斷—砂配置所輸導(dǎo)運移的油氣要聚集成藏，需要配有適當(dāng)?shù)恼趽鯒l件才能形成油氣聚集.油氣勘探實踐表明，受這種斷—砂配置輸導(dǎo)的油氣通常是在斷裂附近可形成的圈閉（主要有斷背斜、斷層遮擋、斷塊、斷層巖性等，見圖5）中聚集成藏，受這種斷—砂配置形成的油氣藏特點是主要分布在斷裂附近.

圖5 油氣沿斷裂垂向運移條件下斷—砂配置控制形成的圈閉類型Fig.5 Trap types controlled by fault-sandstone matching under the condition of oil-gas migration vertically though fault

以南堡凹陷中淺層為例，闡述油氣沿斷裂垂向運移條件下斷—砂配置對油氣成藏的控制作用.

南堡凹陷位于渤海灣盆地黃驊拗陷北部，為黃驊拗陷新生代裂谷盆地的二級負(fù)向構(gòu)造單元，總體上具有北斷南超箕狀斷陷特征，自下而上發(fā)育古近系孔店組、沙河街組、東營組，新近系的館陶組和明化鎮(zhèn)組及第四系，東營組一段及以上地層稱為中淺層.截至目前，南堡凹陷中淺層已發(fā)現(xiàn)高尚堡、柳贊、北堡、老爺廟、南堡1號、2號、3號、4號和5號油田，油氣雖然縱向分布廣泛，從下部的東一段至上部的明化鎮(zhèn)組皆有分布，但油層對比結(jié)果表明油氣主要來自下伏的沙三段或沙一段～東三段源巖.由于中淺層與下伏沙三段或沙一段～東三段源巖之間被多套泥巖層相隔，沙三段或沙一段～東三段源巖生成的油氣無法通過地層巖石孔隙直接向上覆中淺層中運移；只能通過斷裂，才能使沙三段或沙一段～東三段源巖生成的油氣運移至上覆中淺層中，然后運移至中淺層中的油氣再向斷裂兩側(cè)的砂體中側(cè)向運移聚集形成油藏.南堡凹陷中淺層油氣的運聚成藏屬于油氣沿斷裂垂向運移條件下的斷—砂配置類型控制的油氣成藏.

南堡凹陷中淺層斷—砂配置關(guān)系主要有4種類型，即反向正斷層、順向正斷層、“屋脊式”正斷層和反“屋脊式”正斷層（見圖6）.由圖6知，這4種斷—砂配置關(guān)系中，只有反向正斷層和反“屋脊式”正斷層上盤砂體與斷裂的配置有利于油氣從斷裂向砂體中側(cè)向分流輸導(dǎo)運移，南堡凹陷中淺層16口油流井83個斷—砂配置屬這2種情況，即沙三段或沙一段～東三段源巖生成的油氣主要是沿著斷裂向上運移進(jìn)入中淺層，再沿反向正斷層和反向“屋脊式”正斷層上盤砂體側(cè)向分流輸導(dǎo)運移進(jìn)入中淺層中，在斷裂附近的正向構(gòu)造，如斷背斜、斷層遮擋、斷塊圈閉中聚集形成目前發(fā)現(xiàn)的9個油氣藏.這9個油氣藏分布在斷裂附近正向構(gòu)造上（見圖7），而反向正斷層和反“屋脊式”正斷層下盤砂體、順向正斷層和“屋脊式”正斷層與砂體的配置不利于油氣從斷裂向砂體側(cè)向分流輸導(dǎo)運移，也就不利于油氣在斷裂附近聚集成藏.

2.2 油氣沿砂體側(cè)向運移

由圖4知，當(dāng)油氣沿砂體側(cè)向分層輸導(dǎo)運移時，順向斷裂與砂體配置有利于油氣從砂體向斷裂中輸導(dǎo)運移，不利于油氣遮擋聚集形成油氣藏.反向斷裂與砂體配置不利于油氣從砂體向斷裂中輸導(dǎo)運移，但有利于油氣遮擋聚集形成油氣藏，形成斷背斜、斷塊和斷層遮擋油氣藏.

以松遼盆地三肇凹陷太東斜坡區(qū)葡萄花地層為例，闡述油氣沿砂體側(cè)向運移條件下斷—砂配置對油氣成藏的控制作用.

圖6 南堡凹陷斷—砂配置類型Fig.6 Fault-sandstone matching types in Nanpu depression

太東地區(qū)位于松遼盆地北部三肇凹陷的西斜坡上，構(gòu)造上包括衛(wèi)星構(gòu)造和永樂向斜部分，為一總體呈現(xiàn)由西北向東南傾的斜坡構(gòu)造.由于該區(qū)位于三肇凹陷油區(qū)之外，三肇凹陷青一段源巖生成的油，除了經(jīng)過斷裂垂向運移進(jìn)入上覆葡萄花油層之外，還需沿砂體經(jīng)過一定距離的側(cè)向運移，才能到達(dá)太東地區(qū)的葡萄花油層中聚集成藏.該區(qū)葡萄花油層油運聚成藏屬于油氣沿砂體側(cè)向運移條件下的斷—砂配置類型控制的油氣成藏.

由于太東地區(qū)位于三肇凹陷的西斜坡上，構(gòu)造圈閉不發(fā)育，油氣聚集圈閉主要是斷層遮擋形成的圈閉構(gòu)造.由該區(qū)沉積微相研究知，太東地區(qū)葡萄花油層發(fā)育淺水三角洲水下河道沉積，砂體展布方向為北北西向.三肇凹陷地區(qū)青一段源巖生成的油，通過斷裂進(jìn)入葡萄花油層后沿北北西向的砂體向太東地區(qū)側(cè)向運移.由該區(qū)三維地震資料解釋結(jié)果知，太東地區(qū)主要發(fā)育北北西向、北北東向和近南北向斷裂，少量為北東、北西西和東西向.由斷裂與砂體之間關(guān)系知，北北西向斷裂與砂體展布方向平行，不能遮擋砂體形成圈閉，不利于油聚成藏.只有北北東向和近南北向斷裂與北北西向展布砂體相交，斷裂才能成為砂體的遮擋條件形成圈閉，有利于油聚集成藏.太東地區(qū)北北東向和近南北向遮擋斷裂在剖面上與砂體配置關(guān)系有反向和順向斷裂2種，其中反向斷裂與砂體配置形成的油氣富集明顯好于順向斷裂與砂體配置形成的油氣富集（見表1）.由表1知，反向斷裂與砂體配置的油流井產(chǎn)能明顯高于順向斷裂與砂體配置的油流井產(chǎn)能，使得反向斷裂遮擋成為太東地區(qū)葡萄花油層油成藏的一個重要控制因素.

圖7 南堡凹陷正向構(gòu)造與油氣分布關(guān)系Fig.7 Relation between positive structures and oil-gas distribution in Nanpu depression

表1 反向和順向斷裂控制的油流井產(chǎn)能Table1 Contrast of original productivity of oil wells controlled by between transoid faults and cisoid faults

3 結(jié)論

（1）按照斷裂與砂體之間位置關(guān)系，將斷—砂配置分為砂體位于斷裂上盤和砂體位于斷裂下盤2種配置類型，砂體位于斷裂上盤又可細(xì)分為砂體與水平面夾角大于0°、等于0°和小于0°共3種類型.

（2）油氣運移方向不同，有利于油氣輸導(dǎo)運移的斷—砂配置類型不同.當(dāng)油氣沿斷裂垂向運移時，只有砂體位于斷裂上盤，且砂體與水平面之間夾角大于0°的斷—砂配置有利于油氣從斷裂向砂體中側(cè)向分流輸導(dǎo)運移；當(dāng)油氣沿砂體側(cè)向運移時，順向斷裂與砂體的配置有利于油氣從砂體向斷裂中輸導(dǎo)運移；當(dāng)油氣沿砂體側(cè)向運移時，反向斷裂與砂體的配置更有利于油氣聚集成藏.

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