源外斜坡區(qū)有利于油氣運聚的斷砂配置分布區(qū)預測方法*

朱煥來 陳 巖 王衛(wèi)學

（1.東北石油大學 黑龍江大慶 163318；2.中油測井吉林分公司 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聚的斷砂配置分布區(qū)，才能有油氣聚集成藏，否則無油氣聚集成藏。由此看出，能否準確地預測出源外斜坡區(qū)有利于油氣運聚的斷砂配置分布區(qū)，是正確認識其油氣分布規(guī)律及指導其油氣勘探的關(guān)鍵。

關(guān)于源外斜坡區(qū)有利油氣運聚的斷砂配置分布區(qū)目前雖未開展過專門研究，但相關(guān)研究已經(jīng)開展，主要表現(xiàn)在以下3 個方面：第一個方面是根據(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)砂體輸導油氣優(yōu)勢路徑（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)造脊作為砂體輸導油氣優(yōu)勢路徑。第二個方面是根據(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。第三個方面是根據(jù)砂體輸導油氣優(yōu)勢路徑與斷裂側(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），認為只有砂體輸導油氣優(yōu)勢路徑與斷裂側(cè)向封閉部位的耦合部位，才是斷砂配置運聚油氣有利部位。上述這些研究成果對正確認識含油氣盆地源外斜坡區(qū)油氣分布規(guī)律及指導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聚油氣有利部位時，由于將砂體輸導油氣運移優(yōu)勢路徑視為一條線，與斷裂側(cè)向封閉相交則為一個點，據(jù)此得到的斷砂配置運聚油氣有利部位僅為一點，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）認為砂體輸導油氣優(yōu)勢路徑不是一條線，而是一個帶，但研究用油氣距砂體輸導油氣路徑的最大距離來反映砂體輸導油氣優(yōu)勢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油氣優(yōu)勢路徑不符，預測結(jié)果也難以反映地下實際情況。這些問題造成了源外斜坡區(qū)有利于油氣運聚的斷砂配置分布區(qū)預測不準，用其指導油氣勘探可能會有一定風險。因此，開展源外斜坡區(qū)有利于油氣運聚的斷砂配置分布區(qū)預測方法的研究，對于正確認識源外斜坡區(qū)油氣分布規(guī)律及指導油氣勘探有重要意義。

1 源外斜坡區(qū)斷砂配置運聚機制及有利分布區(qū)

油氣勘探的實踐表明，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聚區(qū)，只有在油氣成藏期砂體輸導油氣區(qū)與河道砂體上傾方向斷裂側(cè)向封閉部位的耦合區(qū)，才是有利于油氣運聚的斷砂配置分布區(qū)，如圖1所示。這是因為在此河道斷砂配置分布區(qū)內(nèi)，砂體可以輸導油氣，為斷砂配置運聚提供油氣來源，且河道砂體上傾方向斷裂側(cè)向封閉遮擋河道砂體輸導油氣，使油氣在斷砂配置圈閉中聚集成藏。相反，砂體輸導油氣區(qū)和砂體上傾方向斷裂側(cè)向封閉部位二者缺少哪一個或者二者都發(fā)育，但不耦合，均無油氣在斷砂配置中聚集成藏，不是有利于油氣運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)有利于油氣運聚的斷砂配置分布區(qū)預測方法

由上可知，要預測源外斜坡區(qū)有利于油氣運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)（因為可視地層砂地比值在各地質(zhì)時期內(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方法恢復油氣成藏期古埋深，由式1計算其古油氣勢能值，由其古油氣勢能等值線分布圖確定砂體輸導油氣匯聚區(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油氣分布區(qū)，如圖2所示。

圖2 油氣成藏期砂體輸導油氣分布區(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斷地層巖層厚度及泥質(zhì)含量（可利用自然伽馬測井資料，由吳國平等（2008）提出的巖石泥質(zhì)含量計算方法求得）；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（因為可視斷裂填充物泥質(zhì)含量各地質(zhì)時期近似不變），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為被斷裂錯斷第i層巖層厚度，單位為m；Ri為被斷裂錯斷第i層巖層泥質(zhì)含量；n為被斷裂錯斷地層巖層層數(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)有利于油氣運聚的斷砂配置分布區(qū)，如圖1所示。

3 實例應用

本文選取渤海灣盆地歧口凹陷扣村斷裂為例，利用上述方法預測有利于油氣運聚的扣村斷裂與沙一下亞段砂體配置分布區(qū)，并通過預測結(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，驗證該方法用于預測源外斜坡區(qū)有利于油氣運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入到沙一下亞段，沿其砂體向扣村斷裂側(cè)向運移。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，能否準確地預測出有利于油氣運聚的扣村斷裂與沙一下亞段砂體配置分布區(qū)，應是扣村斷裂附近油氣勘探的關(guān)鍵。

圖4 有利于油氣運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較高，最大可達到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方法恢復其在油氣成藏期古埋深，由式1計算其古油氣勢能值，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能值東北高、西南低，發(fā)育兩個砂體輸導油氣匯聚區(qū)，其中一個分布在其東部，面積相對較大，另一個分布在其中部，分布面積相對較小。

圖7 油氣成藏期扣村斷裂附近沙一下亞段砂體輸導油氣匯聚區(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個砂體輸導油氣分布區(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)斷距和被其錯斷地層巖厚度及泥質(zhì)含量（可利用自然伽馬測井資料，由吳國玉等（2008）提出的巖石泥質(zhì)含量計算方法求得），將其代入式（2）中便可以計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較大，而在其中部、東部及西部端部相對較小。統(tǒng)計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?？梢缘玫匠宋鞑慷瞬亢椭胁客饪鄞鍞嗔言谄溆嗟貐^(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)。這是因為只有位于有利于油氣運聚的扣村斷裂與沙一下亞段砂體配置分布區(qū)內(nèi)，才能通過沙一下亞段砂體輸導油氣區(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)有利于油氣運聚的斷砂配置分布區(qū)應是油氣成藏期河道砂體輸導油氣分布區(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）通過砂體連通分布區(qū)和砂體所在地層頂面砂體輸導油氣匯聚區(qū)，確定油氣成藏期河道砂體輸導油氣分布區(qū)，通過斷裂填充物泥質(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)有利于油氣運聚的斷砂配置分布區(qū)預測方法，經(jīng)實例應用，結(jié)果證實了該方法用于預測源外斜坡區(qū)有利于油氣運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)有利于油氣運聚的斷砂配置分布區(qū)的預測。