下部?jī)?chǔ)蓋組合對(duì)上部同源儲(chǔ)蓋組合油氣聚集的控制作用

周海超

（中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠，黑龍江 大慶 163001）

0 引 言

隨著油氣勘探的深入，在含油氣盆地下生上儲(chǔ)式生儲(chǔ)蓋組合中，來自下部同一源巖的上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣分布明顯受到下部?jī)?chǔ)蓋組合油氣分布的控制，不僅表現(xiàn)在油氣聚集區(qū)和有利部位上，而且還表現(xiàn)在油氣成藏規(guī)模上，能否正確認(rèn)識(shí)下部對(duì)上部同源儲(chǔ)蓋組合油氣聚集的控制作用，對(duì)指導(dǎo)含油氣盆地與下部同源上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣勘探至關(guān)重要。

關(guān)于同源上、下部?jī)?chǔ)蓋組合油氣運(yùn)聚成藏之間的關(guān)系，前人對(duì)不同含油氣盆地做過一定研究，主要包括3 個(gè)方面：（1）利用各種地化指標(biāo)，研究上、下部?jī)?chǔ)蓋組合之間的油氣來源關(guān)系［1‐3］，并根據(jù)儲(chǔ)層流體包裹體均一溫度，結(jié)合儲(chǔ)層埋藏史和熱史，研究上、下部?jī)?chǔ)蓋組合油氣成藏期次［4‐6］，據(jù)此再研究上、下部?jī)?chǔ)蓋組合之間的油氣成因聯(lián)系，認(rèn)為上、下部?jī)?chǔ)蓋組合油氣來自同一源巖，且上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣成藏期應(yīng)略晚于下部?jī)?chǔ)蓋組合油氣成藏期；（2）利用調(diào)整斷裂分布，研究上、下部?jī)?chǔ)蓋組合之間油氣分布之間的位置關(guān)系［7‐9］，認(rèn)為上部?jī)?chǔ)蓋組合只有位于下部?jī)?chǔ)蓋組合調(diào)整斷裂附近，才能從下部?jī)?chǔ)蓋組合獲得油氣進(jìn)行運(yùn)聚成藏，調(diào)整斷裂附近應(yīng)是上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣成藏的有利部位；（3）利用上、下部?jī)?chǔ)蓋組合之間已發(fā)現(xiàn)油氣的分布特征，研究上、下部?jī)?chǔ)蓋組合油氣分布之間的互補(bǔ)關(guān)系［10‐12］，認(rèn)為上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣分布越多，則下部?jī)?chǔ)蓋組合油氣分布越少。然而，上述研究的（1）和（3）是上、下部?jī)?chǔ)蓋組合之間油氣分布關(guān)系研究，僅（2）涉及了下部對(duì)上部同源儲(chǔ)蓋組合油氣聚集控制作用研究，且僅是單一某一方面的研究，仍不全面，難以準(zhǔn)確地反映含油氣盆地與下部同源上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣分布規(guī)律，給油氣勘探帶來一定風(fēng)險(xiǎn)。因此，開展下部對(duì)上部同源儲(chǔ)蓋組合油氣聚集的控制作用研究，對(duì)于正確認(rèn)識(shí)含油氣盆地與下部同源上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣分布規(guī)律及指導(dǎo)油氣勘探均具重要意義。

本文通過含油氣盆地同源上、下部?jī)?chǔ)蓋組合典型油氣藏解剖和上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣分布與下部?jī)?chǔ)蓋組合油氣分布之間關(guān)系實(shí)例研究，分析下部對(duì)上部同源儲(chǔ)蓋組合油氣聚集的控制作用。

1 下部?jī)?chǔ)蓋組合蓋層滲漏區(qū)分布對(duì)上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣聚集區(qū)的控制作用

由于上部?jī)?chǔ)蓋組合無直接源巖，其油氣只能來自下部?jī)?chǔ)蓋組合，而下部?jī)?chǔ)蓋組合油氣只能通過其蓋層滲漏向上部?jī)?chǔ)蓋組合中運(yùn)移，為其油氣聚集提供來源，使油氣聚集成藏，因此，上部?jī)?chǔ)蓋組合中油氣只能在下部?jī)?chǔ)蓋組合蓋層滲漏區(qū)內(nèi)進(jìn)行聚集成藏，即下部?jī)?chǔ)蓋組合蓋層滲漏區(qū)分布控制著上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣聚集區(qū)分布。

下部?jī)?chǔ)蓋組合蓋層滲漏區(qū)分布主要取決于油源斷裂對(duì)其破壞程度，如果斷裂斷距大，錯(cuò)斷下部?jī)?chǔ)蓋組合蓋層，且在油氣成藏期蓋層古斷接厚度（蓋層厚度減去斷裂斷距）小于斷裂在蓋層內(nèi)分段生長(zhǎng)上下連接所需的最大斷接厚度［13］，那么油源斷裂在下部?jī)?chǔ)蓋組合蓋層內(nèi)分段生長(zhǎng)、上下連接，成為下部?jī)?chǔ)蓋組合油氣向上部?jī)?chǔ)蓋組合運(yùn)移的輸導(dǎo)通道。下部?jī)?chǔ)蓋組合中油氣通過油源斷裂穿過蓋層向上部?jī)?chǔ)蓋組合中運(yùn)移，此種情況下下部?jī)?chǔ)蓋組合蓋層已滲漏，將蓋層所有滲漏部位圈在一起即為下部?jī)?chǔ)蓋組合蓋層滲漏區(qū)，即為上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣聚集區(qū)，下部?jī)?chǔ)蓋組合蓋層滲漏區(qū)越大，上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣聚集范圍越大，越有利油氣聚集成藏，反之越不利油氣聚集成藏。

如渤海灣盆地歧口凹陷板橋地區(qū)，位于歧口凹陷北部，是歧口凹陷油氣勘探的重點(diǎn)地區(qū)，該區(qū)從下至上發(fā)育主要為古近系和新近系，少量為第四系，古近系發(fā)育有孔店組、沙河街組和東營(yíng)組，新近系發(fā)育館陶組和明化鎮(zhèn)組，目前板橋地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的油氣主要分布在沙河街組，少量分布在東營(yíng)組。油氣主要來自下伏沙三段源巖。沙一段下亞段儲(chǔ)層與沙一中亞段泥巖蓋層構(gòu)成了下部?jī)?chǔ)蓋組合，東三段儲(chǔ)層和東二段泥巖蓋層構(gòu)成了上部?jī)?chǔ)蓋組合。由于上部?jī)?chǔ)蓋組合無源巖，只能通過下部?jī)?chǔ)蓋組合蓋層至沙一中亞段泥巖蓋層滲漏區(qū)向上部?jī)?chǔ)蓋組合提供油氣來源，油氣才能聚集成藏。

由圖1 中可以看出，板橋地區(qū)沙一中亞段泥巖蓋層發(fā)育，最大厚度可達(dá)到500 m 以上，主要分布在西南、東部2 個(gè)局部地區(qū)，沙一中亞段泥巖蓋層厚度由2 個(gè)高值區(qū)向其四周逐漸減小，在東北和南部局部地區(qū)厚度減小至100 m 左右。統(tǒng)計(jì)板橋地區(qū)油源斷裂（連接沙三段源巖和東營(yíng)組儲(chǔ)層，且在油氣成藏期至明化鎮(zhèn)組沉積中晚期活動(dòng)的斷裂）在沙一中亞段泥巖蓋層內(nèi)的斷距和對(duì)應(yīng)處沙一中亞段泥巖蓋層厚度，由最大斷距相減法［14］和地層古厚度恢復(fù)方法［15‐17］恢復(fù)油氣成藏期油源斷裂古斷距和沙一中亞段泥巖蓋層古厚度，由二者計(jì)算沙一中亞段泥巖蓋層的古斷接厚度。

圖1 板橋地區(qū)沙一中亞段泥巖蓋層厚度Fig.1 Es1z mudstone caprock thickness in Banqiao area

統(tǒng)計(jì)板橋地區(qū)已知井點(diǎn)處沙一中亞段泥巖蓋層古斷接厚度與其上下油氣分布關(guān)系，可以得到斷裂在泥巖蓋層內(nèi)分段生長(zhǎng)上下連接所需的最大斷接厚度約為139 m（圖2）。將板橋地區(qū)沙一中下亞段泥巖蓋層古斷接厚度小于139 m 的部位圈在一起，便可以得到其下部?jī)?chǔ)蓋組合蓋層至沙一中亞段泥巖蓋層滲漏區(qū)，即為上部?jī)?chǔ)蓋組合的油氣聚集區(qū)（圖3），由圖3 可知，板橋地區(qū)下部?jī)?chǔ)蓋組合蓋層至沙一中亞段泥巖蓋層滲漏區(qū)或上部?jī)?chǔ)蓋組合的油氣聚集區(qū)主要分布在其南部和東部，少量分布在西南部和東北部。

圖2 板橋地區(qū)斷裂在蓋層內(nèi)分段生長(zhǎng)上下連接所需的最大古斷接厚度厘定Fig.2 Calibration of maximum paleo-fault contact thickness required for segmental growth of upper and lower connections in faulted caprock in Banqiao area

由圖3 中可以看出，目前板橋地區(qū)上部?jī)?chǔ)蓋組合東三段目前已發(fā)現(xiàn)的油氣主要分布其南部和東部，少量分布在其西南部和東北部，位于下部?jī)?chǔ)蓋組合蓋層滲漏區(qū)內(nèi)，這是因?yàn)樯喜績(jī)?chǔ)蓋組合只有位于下部?jī)?chǔ)蓋組合向上部?jī)?chǔ)蓋組合蓋層滲漏區(qū)內(nèi)，才能通過油源斷裂穿過沙一中亞段泥巖蓋層進(jìn)入到東三段內(nèi)聚集成藏，油氣鉆探才能發(fā)現(xiàn)油氣；否則無油氣發(fā)現(xiàn)。因此，下部?jī)?chǔ)蓋組合蓋層滲漏區(qū)分布控制著上部同源儲(chǔ)蓋組合油氣聚集區(qū)分布。

圖3 板橋地區(qū)下部?jī)?chǔ)蓋組合向上部?jī)?chǔ)蓋組合供油氣區(qū)與上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣分布Fig.3 Hydrocarbon supply area from lower to upper reservoir-seal assemblage and hydrocarbon distribution in upper reservoir-seal assemblage in Banqiao area

2 下部?jī)?chǔ)蓋組合油氣供給有利部位對(duì)上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣聚集有利部位的控制作用

下部?jī)?chǔ)蓋組合中的油氣只有通過斷穿蓋層的油源斷裂才能向上部?jī)?chǔ)蓋組合中運(yùn)移，故斷穿蓋層的油源斷裂處應(yīng)是下部?jī)?chǔ)蓋組合向上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣供給的有利部位。下部?jī)?chǔ)蓋組合中的油氣通過斷穿蓋層的油源斷裂向上部?jī)?chǔ)蓋組合供給油氣，進(jìn)入到上部?jī)?chǔ)蓋組合后，由于受到上部?jī)?chǔ)蓋組合蓋層阻擋，油氣便在上部?jī)?chǔ)蓋組合內(nèi)發(fā)生側(cè)向分流運(yùn)移，最后便在油源斷裂附近聚集成藏。因此，斷穿蓋層的油源斷裂處應(yīng)是上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣成藏的有利部位，油源斷裂越發(fā)育，越有利于上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣聚集成藏，反之，不利于油氣聚集成藏。

如海拉爾盆地貝爾凹陷貝東北地區(qū)，構(gòu)造上包括蘇德爾特潛山構(gòu)造帶中部、霍多莫爾斷鼻構(gòu)造帶、貝西洼槽南部地區(qū)，是貝爾凹陷油氣勘探的主要地區(qū)。該區(qū)從下至上主要為白堊系，少量新生界地層，下白堊統(tǒng)有南屯組、大磨拐河組和伊敏組，上白堊統(tǒng)只有青元崗組，目前已發(fā)現(xiàn)油氣主要分布在南屯組，少量分布在大磨拐河組，油源對(duì)比結(jié)果可知南屯組和大磨拐河組油氣均來自南一段下部源巖，南一段上部?jī)?chǔ)層與南屯組頂部泥巖蓋層構(gòu)成了該區(qū)下部?jī)?chǔ)蓋組合，大磨拐河組儲(chǔ)層與大磨拐河組頂部泥巖蓋層構(gòu)成了該區(qū)上部?jī)?chǔ)蓋組合（圖4）。由于上部?jī)?chǔ)蓋組合的大磨拐河組暗色泥巖埋藏相對(duì)較淺，尚未成熟，不能為上部?jī)?chǔ)蓋組合提供油氣來源，上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣只能通過油源斷裂來自下部南屯組儲(chǔ)蓋組合。

圖4 貝東北地區(qū)上下儲(chǔ)蓋組合Fig.4 Upper and lower reservoir-seal assemblages in Beidongbei area

由于貝東北地區(qū)上部組合大磨拐河組油氣主要來自下部南屯組儲(chǔ)蓋組合，所以下部南屯組儲(chǔ)蓋組合向上部大磨拐河組儲(chǔ)蓋組合油氣供給有利部位——斷穿蓋層油源斷裂處，應(yīng)是上部大磨拐河組儲(chǔ)蓋組合油氣成藏有利部位。由鉆井資料統(tǒng)計(jì)可以得到貝東北地區(qū)南屯組上部泥巖蓋層厚度大于300 m，主要分布在西部2 個(gè)局部地區(qū)，由2個(gè)高值區(qū)向其四周逐漸減小，在中北部和南部中部局部地區(qū)達(dá)到最小，小于50 m（圖5）。

圖5 貝東北地區(qū)南屯組上部泥巖蓋層厚度Fig.5 Thickness of mudstone caprock in upper Nantun Formation in Beidongbei area

由地震資料解釋成果可知，貝東北地區(qū)南屯組油源斷裂（連接南一段下部源巖和南屯組儲(chǔ)層，且在油氣成藏期——伊敏組沉積末期活動(dòng)的斷裂）主要分布在其中北部和西南地區(qū)（圖6）。統(tǒng)計(jì)貝東北地區(qū)南屯組油源斷裂在南屯組上部泥巖蓋層內(nèi)斷距和對(duì)應(yīng)處泥巖蓋層厚度，由最大斷距相減法［14］和地層古厚度恢復(fù)方法［15］恢復(fù)其在油氣成藏期的古斷距和古蓋層厚度，二者相減求取南屯組上部泥巖蓋層古斷接厚度，由貝東北地區(qū)南屯組上部泥巖蓋層封油氣所需的最小斷接厚度（約為95 m）［14］，可以得到貝東北地區(qū)南屯組上部泥巖蓋層滲漏區(qū)（圖6），由圖6 可以看出，貝東北地區(qū)南屯組上部泥巖蓋層滲漏區(qū)主要分布在其中北部和西南部。

將上述已確定出的貝東北地區(qū)南屯組上部泥巖蓋層滲漏區(qū)和油源斷裂疊合，便可以得到下部南屯組儲(chǔ)蓋組合向上部大磨拐河組儲(chǔ)蓋組合油氣供給有利部位，亦為上部大磨拐河組儲(chǔ)蓋組合油氣成藏有利部位，由圖6 中可以看出，目前貝東北地區(qū)上部大磨拐河組儲(chǔ)蓋組合已發(fā)現(xiàn)的油氣均分布在斷穿南屯組上部泥巖蓋層油源斷裂附近，這是因?yàn)橹挥形挥跀啻┠贤徒M上部泥巖蓋層油源斷裂附近，才能通過斷穿南屯組上部泥巖蓋層油源斷裂從下部南屯組儲(chǔ)蓋組合獲得油氣在上部大磨拐河組中聚集成藏，油氣鉆探才能發(fā)現(xiàn)油氣；否則無油氣發(fā)現(xiàn)。此例也充分說明，下部南屯組儲(chǔ)蓋組合油氣供給有利部位分布控制著上部大磨拐河組儲(chǔ)蓋組合油氣成藏有利部位分布。

圖6 貝東北地區(qū)上部大磨拐河組油氣與下部南屯組儲(chǔ)層供油氣有利部位關(guān)系Fig.6 Relationship between hydrocarbon in Damo‐guaihe Formation in upper part and favorable hydrocarbon supply position of Nantun Formation in lower part of Beidongbei area

3 下部?jī)?chǔ)蓋組合油氣供給量對(duì)上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣聚集規(guī)模的控制作用

下部?jī)?chǔ)蓋組合不僅為上部?jī)?chǔ)蓋組合提供了油氣來源，而且供給量（工業(yè)油流井產(chǎn)量大于1 t/d）控制著油氣聚集規(guī)模，下部?jī)?chǔ)蓋組合油氣供給量越大，上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣聚集規(guī)模越大；反之則越小。由于源巖生成的油氣量是一定的，其下部?jī)?chǔ)蓋組合為上部?jī)?chǔ)蓋組合供給的油氣越多，上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣聚集越多，下部?jī)?chǔ)蓋組合剩余的油氣聚集越少；相反，下部?jī)?chǔ)蓋組合向上部?jī)?chǔ)蓋組合供給的油氣越少，下部?jī)?chǔ)蓋組合剩余油氣聚集越多。造成上部?jī)?chǔ)蓋組合與下部?jī)?chǔ)蓋組合油氣分布具有互補(bǔ)特征，如圖7 所示。

圖7 上下部?jī)?chǔ)蓋組合油氣聚集互補(bǔ)關(guān)系Fig.7 Complementary relationship of hydrocarbon accumulation in upper and lower reservoir-seal assemblages

如上述海拉爾盆地貝爾凹陷貝東北地區(qū)，目前已鉆探井揭示的下部南屯組儲(chǔ)蓋組合油氣分布與上部大磨拐河組儲(chǔ)蓋組合油氣分布之間存在3 種分布關(guān)系。

第1 種關(guān)系是下部南屯組儲(chǔ)蓋組合有油氣，而上部大磨拐河組儲(chǔ)蓋組合無油氣，說明下部南屯組儲(chǔ)蓋組合未向上部大磨拐河組儲(chǔ)蓋組合供給油氣，無油氣在上部大磨拐河組儲(chǔ)蓋組合中聚集成藏，油氣仍在南屯組中聚集成藏。

第2 種關(guān)系是下部南屯組儲(chǔ)蓋組合無油氣，而上部大磨拐河組儲(chǔ)蓋組合有油氣，說明下部南屯組儲(chǔ)蓋組合中所有油氣均供給了上部大磨拐河組儲(chǔ)蓋組合，油氣在上部大磨拐河組儲(chǔ)蓋組合聚集成藏，下部南屯組儲(chǔ)蓋組合中已無油氣剩余聚集成藏。

第3 種關(guān)系是下部南屯組儲(chǔ)蓋組合和上部大磨拐河組儲(chǔ)蓋組合均有油氣，說明下部南屯組儲(chǔ)蓋組合中一部分油氣供給上部大磨拐河組儲(chǔ)蓋組合，使油氣在上部大磨拐河組儲(chǔ)蓋組合中聚集成藏，下部南屯組儲(chǔ)蓋組合中仍剩余油氣聚集成藏。因此，下部?jī)?chǔ)蓋組合油氣供給量控制上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣成藏規(guī)模。

4 結(jié) 論

（1）上部?jī)?chǔ)蓋組合無源巖，其油氣只能來自下部?jī)?chǔ)蓋組合，而下部?jī)?chǔ)蓋組合油氣只能通過其蓋層滲漏向上部?jī)?chǔ)蓋組合中運(yùn)移，為其油氣聚集提供來源，使油氣聚集成藏。

（2）含油氣盆地下部?jī)?chǔ)蓋組合泥巖蓋層滲漏區(qū)分布控制著上部同源儲(chǔ)蓋組合油氣聚集區(qū)分布，下部?jī)?chǔ)蓋組合蓋層滲漏范圍越大，越有利于向上部?jī)?chǔ)蓋組合供給油氣和聚集成藏；反之則不利于上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣聚集成藏。

（3）含油氣盆地下部?jī)?chǔ)蓋組合油氣供給有利部位分布控制著上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣聚集有利部位分布，斷穿蓋層油源斷裂越發(fā)育，越有利向上部?jī)?chǔ)蓋組合供給油氣和聚集成藏；反之則不利于上部?jī)?chǔ)蓋組合聚集成藏。

（4）含油氣盆地下部?jī)?chǔ)蓋組合供油氣量控制著上部同源儲(chǔ)蓋組合油氣成藏規(guī)模，下部?jī)?chǔ)蓋組合油氣供給量越大，上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣越聚集；反之上部?jī)?chǔ)蓋組合油氣越不聚集。