淺析斷裂輸導油氣的幾種方式

張美玲

摘 要：斷裂帶對于油氣的生成、輸導以及后期的聚集成藏都具有重要意義。其中，斷裂在油氣輸導過程中起到了溝通圈閉與烴源巖的作用，按照油氣輸導的方向可以劃分為四種類型：沿斷層面向上輸導、沿斷層面走向輸導、沿斷層面向下輸導以及橫穿斷面輸導，不同輸導方式有嚴格的限定條件。詳細分析油氣運移過程中斷裂所起的作用及具體的輸導方式，對于深化油氣勘探理論、尋找油氣富集區(qū)帶來講都具有重要的意義。

關鍵詞：斷裂;油氣輸導;內部結構;方式

1、引言

石油天然氣在其形成、輸導乃至后期的聚集成藏過程中都會收到斷裂的影響。從輸導角度來看，斷裂是含油氣盆地油氣輸導體系中最為重要的一環(huán)，他是深部烴源巖與含油氣圈閉最為有效、直接的溝通途徑，是烴源巖與圈閉之間的橋梁和紐帶。對于斷裂在油氣輸導中的作用，相關學者已經(jīng)進行了幾十年的研究，斷裂附近地表的油苗、斷裂體內富集的瀝青質都是斷裂輸導油氣最直接的證據(jù)。詳細分析油氣運移過程中斷裂所起的作用及具體的輸導方式，對于深化油氣勘探理論、尋找油氣富集區(qū)帶來講都具有重要的意義。本次研究通過對斷裂體內部結構的分析著手，系統(tǒng)介紹了斷裂輸導油氣的四種方式：沿斷層面向上輸導、沿斷層面走向輸導、沿斷層面向下輸導以及橫穿斷面輸導，對國內外各含油氣盆地的油氣勘探具有一定的指導意義。

2、斷裂體內部結構分析

野外露頭、巖石薄片鏡下分析等資料表明，斷裂體內部結構具有立體特征，具體可細分為中央的斷層核以及兩側的破裂帶。國內學者習慣性稱之為破碎帶和誘導裂縫帶。也就是說斷層核對應著國內的破碎帶，而破裂帶對應著誘導裂縫帶。從今年來國內外地質學家研究的成果來看，斷層核（破碎帶）的寬度最厚可達數(shù)十米，而破裂帶（誘導裂縫帶）所能波及的范圍更是厚達數(shù)百米。以Yehuda對南加利福尼亞州野外露頭斷層所揭示的研究來看，小斷層斷層核寬度僅幾個毫米到十幾厘米，而破裂帶的寬度則可達數(shù)百米。并且，大多數(shù)情況下斷層核兩側的破裂帶并不是對稱分布。正斷層上盤相對于下盤來說，裂縫更發(fā)育、寬度更寬，靠近斷層核變形越強烈，裂縫的規(guī)模核密度也相應越大。

3、斷裂輸導油氣的方式

3.1 沿斷層面向上輸導

深部油氣沿斷層面自下而上向上運移是勘探過程中見到的最為主要的一種油氣運移方式，尤其是在斷陷盆地的裂谷時期。盆地在裂谷階段發(fā)育更多的斷裂帶，且斷裂在此時多為開啟的狀態(tài)，油氣沿斷裂面向上運移過程中所遭受的阻力最小。根據(jù)斷裂帶分支斷層與朱斷層的組合形式又可以細分為3種亞類：線型輸導、Y字形輸導和花狀（似花狀）輸導。研究表明，在油氣沿斷層面向上輸導的過程中，斷層傾角、斷層核泥質含量、分支斷層的數(shù)量以及深部油氣的驅動力都對斷裂輸導油氣的能力具有重要影響。

3.2 沿斷層面走向輸導

國內外勘探實踐表明，油氣沿斷層面走向輸導的情況大都發(fā)生在生油洼陷的斜坡帶，油源斷層溝通底部油氣。同時，油氣沿斷層面走向進行橫向輸導需要具備嚴格的限定條件：一是深部油氣的供應量足夠大，油氣充注動力足夠強。二是油源斷裂的頂部需要有良好的封蓋條件，如厚層泥巖、膏鹽巖等。三是在斷裂走向方向上，物性條件要比斷裂帶兩側輸導層的物性更好，此時沿斷層面走向為油氣的優(yōu)勢運移方向。四是在斷層面走向方向上具備一定的流體勢梯度。

3.3 沿斷層面向下輸導

油氣沿斷層面向下輸導是一種特殊的油氣輸導方式。當油氣沿斷層面向上和沿斷層面走向輸導不暢時，油氣不得不以向下（最利于泄壓的方向）的方式進行輸導。鄒才能教授研究后發(fā)現(xiàn)，油氣倒灌輸導需要具備嚴格的限制條件：一是烴源巖處于主生排烴期，且排出的油氣資源量足夠大具備超壓環(huán)境。二是烴源巖與下部儲集層需要有開啟狀態(tài)的斷層作為油氣向下輸導的通道，并且形成絕對優(yōu)勢的源儲壓差，能夠使油氣在向下運移的過程中克服毛管阻力、粘滯力以及浮力。

3.4 橫穿斷面輸導

油氣橫穿斷層面進行輸導是除了向上輸導之外常見的一種輸導方式。勘探實踐表明，油氣在橫穿斷面通過高孔滲儲層運移時，同時會伴隨發(fā)生其他上述三種油氣輸導方式。此時油氣穿過斷層面沿高孔滲儲層進行運移，遇到合適的圈閉即會聚集成藏。曾濺輝等人于2002年進行的物理模擬實驗表明：斷裂帶開啟情況下，斷裂帶滲透率與兩側圍巖滲透率比值大于11.56時，沿斷裂帶向上的方向時油氣運移的優(yōu)勢路徑;而當二者比值低于5.45時，油氣開始發(fā)生橫穿斷層面沿高孔滲砂體橫向輸導。2010年郭凱等人通過模擬實驗進一步證明，斷裂輸導動力與斷層和儲層滲透率比值的耦合關系決定了流體橫穿斷層面?zhèn)认蚍至鞯哪芰?，即斷層與儲層滲透率比值越高，油在沿斷層垂向運移過程中發(fā)生側向分流所需的動力就越大，油就越難分流充注所流經(jīng)的儲層。

斷裂體與圍巖間的排替壓差決定了油氣是否能夠橫穿斷層面進行側向輸導，而這種排替壓差主要受斷層與儲層砂體滲透率差和充注動力的雙重影響。在靜水壓力條件下，動力主要為浮力，其大小受斷層傾角影響，斷裂破裂帶誘導裂縫改善了斷裂與儲層砂體之間孔滲空間，以緩慢滲流為主;在斷層活動期間，高壓流體幕式充注，除受斷層傾角及斷層與儲層砂體滲透率差影響外，斷層破裂帶誘導裂縫在斷層與砂巖之間起“單向閥”作用，隨著流體流向儲層砂體，輸導斷層內流體壓力和滲透性逐漸下降至圍巖水平，達到壓力平衡，斷層及誘導裂縫系統(tǒng)有效阻止儲層流體向斷層回流。

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