王 偉，孫同文，曹蘭柱，呂延防，付 廣，魯秀芹，鄧 瑋，張 桓

(1.東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318; 2.中國(guó)石油 華北油田分公司 勘探開發(fā)研究院，河北 任丘 062552)

油氣由斷裂向砂體側(cè)向分流能力定量評(píng)價(jià)方法
——以渤海灣盆地饒陽(yáng)凹陷留楚構(gòu)造為例

王 偉1，孫同文1，曹蘭柱2，呂延防1，付 廣1，魯秀芹2，鄧 瑋1，張 桓1

(1.東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318; 2.中國(guó)石油 華北油田分公司 勘探開發(fā)研究院，河北 任丘 062552)

在油田勘探中，判斷油氣由斷裂垂向運(yùn)移后側(cè)向分流的優(yōu)勢(shì)層位十分重要，但目前缺少有效的評(píng)價(jià)方法。以渤海灣盆地饒陽(yáng)凹陷留楚地區(qū)為例，在綜合分析蓋層厚度和斷-砂接觸面積等影響油氣側(cè)向分流能力因素的基礎(chǔ)上，利用儲(chǔ)層地震反演等地球物理技術(shù)建立了主要影響因素的求取方法，并系統(tǒng)分析圈閉充滿度與各因素之間的相關(guān)性，優(yōu)選出有效影響因素，然后綜合有效因素建立斷-砂側(cè)向分流能力定量評(píng)價(jià)公式。結(jié)果表明：當(dāng)斷-砂側(cè)向分流系數(shù)R大于0.3時(shí)開始發(fā)生油氣側(cè)向分流，并且R越大圈閉充滿度越高，當(dāng)R大于0.9時(shí)油藏為純油層。利用斷-砂側(cè)向分流系數(shù)對(duì)f038和f008兩條斷層的側(cè)向分流情況進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果與實(shí)際鉆井情況吻合較好。

斷-砂側(cè)向分流；定量評(píng)價(jià)；油氣運(yùn)移；留楚構(gòu)造；饒陽(yáng)凹陷；渤海灣盆地

在斷陷盆地下生上儲(chǔ)構(gòu)造區(qū)，油氣往往圍繞斷裂在其兩側(cè)呈“多層樓”式分布，然而不同斷裂或斷裂兩側(cè)不同砂層之間油氣富集的差異性很大，如何有效利用可操作的地質(zhì)和物探資料研究油氣側(cè)向分流的層位，對(duì)解釋油氣垂向上差異分布及指導(dǎo)油氣鉆探目的層的選擇具有重要意義。

前人對(duì)斷-砂側(cè)向分流油氣的研究主要集中在物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M方面[1-5]，很少應(yīng)用于油氣勘探實(shí)踐中，之后一些學(xué)者在油氣勘探中逐漸總結(jié)出“斷-砂接觸長(zhǎng)度”等定性或半定量研究方法[6]，但過于簡(jiǎn)化斷-砂之間的接觸關(guān)系。付廣(2014)定量評(píng)價(jià)了南堡凹陷中、淺層的斷裂側(cè)向分流油氣能力，但評(píng)價(jià)公式中只考慮了斷砂對(duì)接的儲(chǔ)層條件的影響[7]。在前人研究的基礎(chǔ)上，本文綜合考慮蓋層條件、斷裂條件以及砂巖輸導(dǎo)層條件對(duì)影響油氣側(cè)向分流能力地質(zhì)因素進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，闡述了各因素的求取方法。其中借鑒斷層側(cè)向封閉性定量評(píng)價(jià)方法對(duì)上覆蓋層段斷裂帶泥質(zhì)含量進(jìn)行計(jì)算，并在斷面形態(tài)刻畫的基礎(chǔ)上，首次應(yīng)用儲(chǔ)層地震反演確定了三維斷裂-砂體接觸面積。通過對(duì)各因素與分流油氣的充滿度間的相關(guān)性分析，優(yōu)選出相關(guān)性較高的參數(shù)并建立了定量評(píng)價(jià)公式，后期驗(yàn)證吻合度較高。此結(jié)果一方面可以合理地解釋留楚地區(qū)油氣富集規(guī)律，另一方面可為其他相似地區(qū)的勘探評(píng)價(jià)提供思路。

1 油氣由斷裂向砂體側(cè)向分流能力的影響因素

在常壓盆地中，油氣沿油源斷裂運(yùn)移的主要?jiǎng)恿楦×?，而?dāng)垂向運(yùn)移受到的阻力大于向儲(chǔ)層側(cè)向運(yùn)移的阻力時(shí)，油氣發(fā)生側(cè)向分流。綜合前人實(shí)驗(yàn)室物理模擬及油田勘探實(shí)踐結(jié)果，可知油氣沿?cái)嗔严蛏绑w側(cè)向分流主要受以下6個(gè)方面因素影響(圖1)：①儲(chǔ)層砂體厚度；②斷層及儲(chǔ)層傾角；③儲(chǔ)層砂體物性；④儲(chǔ)層砂地比；⑤儲(chǔ)層上覆泥巖厚度；⑥儲(chǔ)層上覆泥巖泥質(zhì)含量。

1) 儲(chǔ)層砂巖厚度

儲(chǔ)層砂巖厚度越大，與斷裂面的接觸面積就越大[4,7]，那么油氣進(jìn)入儲(chǔ)層通道空間就越大，油氣側(cè)向分流能力也越強(qiáng)(圖1a)。

2) 斷層及儲(chǔ)層傾角

斷層傾角越小，儲(chǔ)層傾角越大，使浮力為主要驅(qū)動(dòng)力的油氣向儲(chǔ)層運(yùn)移的分力就越大[8]，油氣越容易向儲(chǔ)層充注(圖1b)。

3) 儲(chǔ)層砂體物性

在研究單砂體油氣側(cè)向分流能力時(shí)，砂體的孔隙度和滲透率表征了砂體物性的好壞，斷砂接觸的砂巖物性越好，其排替壓力也越小，油氣側(cè)向分流能力就越強(qiáng)，如果研究某段儲(chǔ)層的側(cè)向分流能力，往往利用砂地比來代替孔、滲來表征儲(chǔ)層條件[8](圖1c)。

4) 儲(chǔ)層砂地比

儲(chǔ)層砂地比越高，儲(chǔ)層中砂巖所占的比例越高，油氣側(cè)向分流能力越強(qiáng)[9](圖1d)。

5) 儲(chǔ)層上覆泥巖厚度

儲(chǔ)層上覆泥巖厚度的大小是影響油氣能否繼續(xù)沿?cái)嗔严蛏线\(yùn)移的關(guān)鍵因素[4]，斷裂兩盤儲(chǔ)層上覆泥巖厚度越大，斷裂在形成時(shí)，落入斷裂帶內(nèi)的泥巖也就越多，斷裂帶內(nèi)泥質(zhì)含量越大，致使斷裂帶上覆的排替壓力也越大，使油氣繼續(xù)向上運(yùn)移的阻力變大(圖1e)。

6) 上覆泥巖泥質(zhì)含量

上覆泥巖泥質(zhì)含量越高，斷裂形成時(shí)落入斷裂帶內(nèi)泥巖的泥質(zhì)含量也越高，導(dǎo)致儲(chǔ)層之上斷裂帶內(nèi)排替壓力也越大[10](圖1f)。

通過對(duì)前人研究成果的分析，有一些參數(shù)可以進(jìn)行優(yōu)化，例如儲(chǔ)層砂巖厚度可以通過增加斷層面與儲(chǔ)層砂體的對(duì)接面積來提高油氣的側(cè)向分流能力，可以利用地球物理相關(guān)技術(shù)手段直接求取斷砂接觸面積來表征油氣的側(cè)向分流能力。因此在總結(jié)分析上述影響因素的基礎(chǔ)上，本文又提出了兩個(gè)可能更好地表征油氣側(cè)向分流能力的參數(shù)(圖2)：儲(chǔ)層上覆斷裂帶內(nèi)泥質(zhì)含量和斷砂對(duì)接面積。

圖1 影響斷-砂側(cè)向分流油氣能力的各種地質(zhì)因素模式Fig.1 Various geological factors influencing fault-sand lateral diversion probability of oil and gasa.儲(chǔ)層砂巖厚度；b.斷層及儲(chǔ)層傾角；c.儲(chǔ)層物性；d.砂地比；e.上覆泥巖厚度；f.上覆泥巖泥質(zhì)含量

圖2 斷-砂側(cè)向分流油氣三維模式Fig.2 3-D model of fault-sand lateral diversion of oil and gas

1) 儲(chǔ)層上覆斷裂帶內(nèi)泥質(zhì)含量

斷裂不是簡(jiǎn)單的線和面，而是一個(gè)非常復(fù)雜的三維地質(zhì)體[11-15]，儲(chǔ)層上覆斷裂帶內(nèi)泥質(zhì)含量直接影響著斷裂帶內(nèi)排替壓力，進(jìn)而影響著油氣向上運(yùn)移的阻力，其值越大，油氣側(cè)向分流的能力越強(qiáng)。

2) 斷-砂接觸面積

斷層凸面單元(以下稱斷面脊)是油氣垂向運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)通道[16-17]，斷面脊是斷層的凸面部分，斷面凹面和凸面的拐點(diǎn)控制著斷面脊的寬度(圖2)。斷-砂接觸面積是指儲(chǔ)層中的砂體與斷面脊對(duì)接的面積，該參數(shù)能夠真實(shí)反映砂體與有效運(yùn)移油氣斷層面的接觸情況。斷-砂接觸面積越大，油氣側(cè)向分流能力越強(qiáng)。

2 影響側(cè)向分流能力主要參數(shù)的求取

2.1 研究區(qū)地質(zhì)背景

本文以下生上儲(chǔ)的渤海灣盆地饒陽(yáng)凹陷留楚地區(qū)東營(yíng)組二段和三段儲(chǔ)層為例進(jìn)行油氣側(cè)向分流能力定量評(píng)價(jià)研究。留楚構(gòu)造位于渤海灣盆地饒陽(yáng)凹餡中南部(圖3)，勘探面積約為344 km2，完鉆探井58口，全區(qū)覆蓋三維地震。

留楚構(gòu)造是主體受東側(cè)留楚-皇甫村斷層和西側(cè)大王莊東斷層雙向擠壓作用并后期塌陷所形成的NE走向不對(duì)稱塌陷背斜構(gòu)造(圖4)。該區(qū)發(fā)育沙河街組一段下亞段和沙河街組三段上亞段兩套烴源巖。通過前人的油源對(duì)比認(rèn)識(shí)[18]，東營(yíng)組二段和東營(yíng)組三段儲(chǔ)層中的油氣主要來源于沙河街組一段下亞段烴源巖，配合東營(yíng)組一段的優(yōu)質(zhì)蓋層，構(gòu)成淺部的生儲(chǔ)蓋組合(圖4)。

斷裂-砂體配置類型分為反向正斷層、順向正斷層、反“屋脊式”正斷層和“屋脊式”正斷層4類(圖5)。研究區(qū)主要的斷裂-砂體配置類型為反向正斷層，油氣更易向油源斷裂上盤充注，在充注方向上遇到斷層遮擋形成斷層圈閉。

留楚構(gòu)造淺部的生儲(chǔ)蓋組合是典型的下生上儲(chǔ)、先垂向后側(cè)向運(yùn)移的油氣成藏模式[19]，是開展油氣側(cè)向分流能力研究的理想地區(qū)。

2.2 影響因素求取

2.2.1 儲(chǔ)層上部斷裂帶泥質(zhì)含量

求取方法是利用斷面附近井資料以及巖性反演結(jié)果，通過Traptester軟件進(jìn)行斷裂面泥質(zhì)含量(SGR，%)的求取。Yieding[20]和Knipe[21]利用SGR描述斷層巖中的泥質(zhì)含量，其算法是在假設(shè)斷層兩盤地層在錯(cuò)斷過程中均勻?qū)⑸澳喑煞痔畛溆跀嗔褞?nèi)前提下，利用公式1來求取。

十八大以來，習(xí)近平總書記在多個(gè)場(chǎng)合強(qiáng)調(diào)科技創(chuàng)新的重要性，曾在全國(guó)科技創(chuàng)新大會(huì)、兩院院士大會(huì)、中國(guó)科協(xié)第九次全國(guó)代表大會(huì)上強(qiáng)調(diào)：“要在我國(guó)發(fā)展新的歷史起點(diǎn)上，把科技創(chuàng)新擺在更加重要的位置，吹響建設(shè)世界科技強(qiáng)國(guó)的號(hào)角。”還多次提到要掌握核心技術(shù)，并指出核心技術(shù)受制于人是最大的隱患，而核心技術(shù)靠化緣是要不來的，只有自力更生。

(1)

式中：ΔZ為地層厚度，m；Vsh為地層的泥質(zhì)含量，%；D為斷距，m。

本次通過對(duì)研究區(qū)13條主干油源斷裂斷面SGR值進(jìn)行求取，然后讀取儲(chǔ)層上部斷面脊處的最小SGR值作為儲(chǔ)層上部輸導(dǎo)脊斷裂帶泥質(zhì)含量Rm(圖6)。

2.2.2 斷-砂接觸面積

1) 垂向優(yōu)勢(shì)運(yùn)移路徑刻畫

在精細(xì)解釋目標(biāo)斷層的基礎(chǔ)上，進(jìn)行古斷層三維構(gòu)造建模以及古斷面埋深圖的制作，精細(xì)刻畫成藏期斷面脊的位置，確定油氣垂向優(yōu)勢(shì)運(yùn)移路徑分布圖(圖7)。

圖3 饒陽(yáng)凹陷留楚地區(qū)構(gòu)造位置(a)和主要油源斷裂(Ed2底)分布(b)Fig.3 Structural location(a) and major oil-migrating faults(bottom of the Ed2) distribution(b) of Leave Chu area,Raoyang Sag

圖4 留楚構(gòu)造地震剖面(Line3256)Fig.4 Seismic profile of Leave Chu Structure(Line3256)Ng.館陶組；Ed1.東營(yíng)組一段；Ed2.東營(yíng)組二段；Ed3.東營(yíng)組三段；Es1(上).沙河街組一段上亞段；Es1(下).沙河街組一段下亞段

2) 斷-砂對(duì)接反演巖性提取

結(jié)合巖性反演體，利用軟件提取目標(biāo)層段與斷面對(duì)接的儲(chǔ)層巖性，為去除斷裂附近地震繞射波對(duì)反演結(jié)果造成的假象，提取了距斷面50ms處上盤的儲(chǔ)層巖性，代表上盤儲(chǔ)層與斷面的巖性對(duì)接情況(圖8)。

3) 斷-砂接觸面積求取

利用斷面脊兩側(cè)的拐點(diǎn)連線確定斷面脊的寬度，目的儲(chǔ)層的頂?shù)状_定斷儲(chǔ)接觸的高度，可以確定目的儲(chǔ)層與斷層接觸面積的范圍(圖8a)，然后利用公式(2)計(jì)算斷-砂接觸面積，具體算法為首先計(jì)算斷面脊接觸地層的斷面(曲面)的面積Sd，然后根據(jù)單砂體的厚度設(shè)置網(wǎng)格(圖8b)，讀取接觸面積內(nèi)的砂體網(wǎng)格數(shù)Pc與所有網(wǎng)格數(shù)Pd進(jìn)行比值，最后再乘以斷儲(chǔ)接觸范圍的面積Sd，從而計(jì)算出斷面脊范圍內(nèi)斷砂接觸面積Sc。

(2)

圖5 留楚地區(qū)斷裂-砂體配置類型分類Fig.5 Classification of fault-sand configuration type in Leave Chu areaα1.斷層上盤儲(chǔ)層傾角；α2.斷層下盤儲(chǔ)層傾角；Fb.浮力；F1.浮力向儲(chǔ)層運(yùn)移分力；F2.浮力沿?cái)嗔堰\(yùn)移分力

圖6 留楚地區(qū)f037斷層斷面泥質(zhì)含量Fig.6 Shale content of f037 fault surface in Leave Chu area

式中:Sc為斷砂接觸面積，m2；Pc為砂體網(wǎng)格數(shù)，個(gè)；Pd為所有網(wǎng)格數(shù)，個(gè)；Sd為斷儲(chǔ)接觸積，m2。

2.2.3 其他因素求取

儲(chǔ)層砂巖厚度和儲(chǔ)層上覆泥巖厚度可以利用反演結(jié)果結(jié)合井資料進(jìn)行求取，儲(chǔ)層上覆泥巖含量可利用自然伽馬測(cè)井資料由文獻(xiàn)[22]中泥質(zhì)含量求取方法獲得。儲(chǔ)層砂巖的物性資料由于井資料和地震解釋精度的限制，無(wú)法進(jìn)行物性反演，所以只能從井上獲取。斷層及儲(chǔ)層傾角可以在地震解釋結(jié)果中讀取(表1)。

3 參數(shù)有效性分析及評(píng)價(jià)公式的建立

3.1 參數(shù)有效性分析

通過前人的大量研究可以看出，不同地區(qū)影響油氣側(cè)向分流能力的因素不盡相同，這與不同地區(qū)的地質(zhì)條件有關(guān)，因此必須綜合考慮地質(zhì)研究中可操作的所有可能影響側(cè)向分流能力的地質(zhì)因素，分析各個(gè)地質(zhì)參數(shù)對(duì)分流能力的貢獻(xiàn)大小，才能夠清晰、準(zhǔn)確地建立數(shù)學(xué)公式，提高定量評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性和可操作性。

充滿度是指油藏油柱高度與圈閉閉合高度的比值[4]。通過建立東營(yíng)組二段和三段6個(gè)含油儲(chǔ)層64個(gè)圈閉的充滿度與主要影響因素之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系(表1)，利用最佳的擬合相關(guān)系數(shù)，可以反映這些影響因素表征油氣側(cè)向分流能力的有效性。由于各層段部分圈閉為水層或干層，其圈閉充滿度為0，但是在單因素分析時(shí)，該圈閉無(wú)油氣充注的原因可能是由于某一地質(zhì)因素造成的。在單因素分析時(shí)，充滿度為0的數(shù)據(jù)不參與統(tǒng)計(jì)分析，以避免某一個(gè)不利因素對(duì)其它因素相關(guān)性分析的干擾。

上覆斷裂帶泥質(zhì)含量(圖9a)：該參數(shù)與充滿度為正相關(guān)關(guān)系，與預(yù)想的結(jié)果一致，二者的相關(guān)系數(shù)為0.613，對(duì)油氣側(cè)向分流有重要的貢獻(xiàn)。

圖7 留楚地區(qū)主要油源斷裂古斷面埋深及垂向優(yōu)勢(shì)運(yùn)移路徑分布Fig.7 Buried depth of ancient fault surface of major oil-migrating faults and dominant vertical migration path in Leave Chu area

圖8 儲(chǔ)層地震反演方法求取斷-砂接觸面積Fig.8 Fault-sand contact area calculation by using reservoir seismic inversiona.斷-砂接觸范圍確定；b.網(wǎng)格設(shè)置求取斷-砂接觸面積

井名層位油源斷裂儲(chǔ)層上覆斷裂帶砂質(zhì)含量(Rm)砂地比(Rc)斷-砂接觸面積(Sc)/(104m2)儲(chǔ)層砂巖厚度(Hs)/m上覆泥巖厚度(Hm)/m儲(chǔ)層上覆泥巖泥質(zhì)含量(Rn)斷層傾角正弦值(sinβ)儲(chǔ)層傾角正弦值(sinα)側(cè)向輸導(dǎo)系數(shù)(R)充滿度楚101Ed2(1)f007050017808001411026079053047040楚101Ed2(2)f007052031886971170076079060108050楚101Ed2(3)f00704002570528495057080059052013楚101Ed3(1)f03704701960506800054093062035034楚101Ed3(2)f037048022939881050041094059061060楚101Ed3(3)f0370580299612281306056094060102068楚45Ed2(1)f008＿1059039899441840076098048102079楚45Ed2(2)f008＿104902270491770048098052040020楚103Ed2(1)f03703502061179600017097067030002楚103Ed2(2)f03705102949270770032097064047032楚103Ed3(1)f0370560349711001280064097064122067楚105Ed2(3)f0770490248213101190040098057057040楚105Ed3(1)f077048021722161050042099059044022楚105Ed3(2)f077049035966551286053099057097060楚107Ed2(1)f00504101775417795050097060032015楚107Ed3(1)f005050018672541375055097060038026楚107Ed3(3)f00504702962837775039097060053030楚17Ed2(1)f0950540178015221236041095057045040楚18XEd3(1)f0100530331077301213064091056115068楚18XEd3(2)f010046023756001360055091054048043楚18XEd3(3)f01005503512010072000073091054139077楚28Ed2(1)f00505102049741645015097062032028楚28Ed3(1)f00606003411018001500055097053122086楚28Ed3(2)f00603302170330975044098064032015楚28Ed3(3)f006042019682471537027098063035024楚29Ed2(1)f00704503070463630037078052063025楚29Ed2(2)f0070510286513971038041082054062043楚29Ed3(2)f03705003511315141600057093053112063楚29Ed3(3)f0370470349315471548041092052083044楚30Ed2(3)f01605801962225800051097053038030楚30Ed3(2)f01605002468308928043097053046031楚32Ed2(3)f01505401853670500035098059031024楚32Ed3(1)f0150480328312231267055097057075060楚34Ed2(3)f07703302181187370016098052030003楚34Ed3(1)f01505402362449700055098053041020楚34Ed3(2)f0150650351107781122065098048124081楚35Ed2(3)f00705103010215951420061077057118071楚35Ed3(1)f0070550288017681146070081059090067楚35Ed3(2)f03704102366314850046087056040037楚39Ed2(1)f04705502347754815035066050045040楚39Ed2(2)f047051031821384739046066052102042楚39Ed2(3)f04704002253253400043071052034002楚40Ed2(3)f007052016503991388040078071038038楚40Ed3(1)f0070530319910541213057081072145070楚40Ed3(2)f007049033881056991055084069119059楚41Ed3(1)f006043029618931543044097064050027楚41Ed3(3)f00203801869538829050094063032018楚43Ed2(1)f095051025604581195046094081066046楚43Ed3(3)f09503701565258800023097082030006

續(xù)表1 留楚構(gòu)造影響油氣側(cè)向分流能力因素

圖9 單一影響因素與圈閉充滿度相關(guān)性Fig.9 Correlation between single influence factors and percentage of trap-filling

儲(chǔ)層砂地比(圖9b)：總體上砂地比越大，圈閉充滿度越大，二者相關(guān)系數(shù)為0.632，說明該參數(shù)能夠較好的表征油氣側(cè)向分流的能力。

斷砂接觸面積(圖9c)：該參數(shù)與充滿度的相關(guān)性最高，達(dá)到0.649，總體表現(xiàn)為儲(chǔ)層砂地比越大，充滿度越高，說明該參數(shù)對(duì)油氣側(cè)向分流有重要的貢獻(xiàn)。

儲(chǔ)層砂巖厚度(圖9d)：儲(chǔ)層砂巖厚度與充滿度統(tǒng)計(jì)關(guān)系表明，總體上充滿度隨著儲(chǔ)層砂巖厚度越大，充滿度越大，但二者的相關(guān)性較差，擬合程度最高的對(duì)數(shù)關(guān)系系數(shù)僅為0.478，說明儲(chǔ)層砂巖厚度不足以反映油氣側(cè)向分流的能力。

儲(chǔ)層砂巖孔隙度(圖9e)：該參數(shù)數(shù)據(jù)點(diǎn)較少，充滿度隨著孔隙度的變化幾乎不變，二者擬合程度最高的二次多項(xiàng)式相關(guān)性僅為0.13，說明在研究某一段儲(chǔ)層時(shí)，單砂體的孔隙度并不能代表整個(gè)儲(chǔ)層的物性。

儲(chǔ)層上覆泥巖厚度(圖9f)：整體上表現(xiàn)儲(chǔ)層上覆泥巖厚度越大，圈閉的充滿度越高，但二者的相關(guān)性僅為0.428，說明該參數(shù)不能很好的表征油氣側(cè)向分流的能力。

儲(chǔ)層上覆泥巖泥質(zhì)含量(圖9g)：該參數(shù)與圈閉充滿度總體上成正比，但相關(guān)系數(shù)較低，為0.477，表明儲(chǔ)層上覆泥巖泥質(zhì)含量不能有效的表征油氣側(cè)向分流的能力。

斷層上盤儲(chǔ)層傾角及斷層傾角的正弦值(圖9h,圖9i)：理論上，油氣沿?cái)嗔严蚍聪驍鄬拥纳媳P儲(chǔ)層沖注，斷層傾角越小，儲(chǔ)層傾角越大，其側(cè)向分流能力就應(yīng)該越強(qiáng)，但是通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)參數(shù)與充滿度基本上沒有相關(guān)性。其它因素都是通過影響油氣垂向或者側(cè)向運(yùn)移的阻力來對(duì)油氣側(cè)向分流能力產(chǎn)生影響，而斷層和儲(chǔ)層傾角直接影響著以浮力為主要運(yùn)移動(dòng)力的油氣側(cè)向分流的動(dòng)力分量大小，因此有必要將這兩個(gè)參數(shù)加入之后側(cè)向分流能力評(píng)價(jià)公式的建立中。

3.2 評(píng)價(jià)公式建立

通過上述分析，確定了影響研究區(qū)油氣側(cè)向分流能力的因素為斷砂接觸面積、上覆斷裂帶排替壓力及儲(chǔ)層砂地比，據(jù)此定義了適合留楚地區(qū)的油氣側(cè)向分流系數(shù)R，如式3所示。

(3)

式中:Sc為斷砂接觸面積，104m2；Rm為斷裂帶內(nèi)泥質(zhì)含量,小數(shù)；Rs為儲(chǔ)層砂地比，小數(shù)；α為儲(chǔ)層傾角，(°)；β為斷層傾角，(°)。

對(duì)東營(yíng)組6個(gè)含油儲(chǔ)層64個(gè)油藏的斷砂側(cè)向分流能力系數(shù)進(jìn)行計(jì)算并與充滿度進(jìn)行交匯分析(圖10)。結(jié)果顯示：64個(gè)層段的側(cè)向分流系數(shù)介于0.3～1.5，將側(cè)向輸導(dǎo)系數(shù)與充滿度做交匯分析可以看出兩者的相關(guān)度達(dá)到0.811，說明側(cè)向分流系數(shù)R較各單因素能夠更好地反映油氣側(cè)向分流的能力，而且側(cè)向分流系數(shù)越大，儲(chǔ)層的含油性越好；當(dāng)側(cè)向分流系數(shù)R大于0.3時(shí)，油氣開始向儲(chǔ)層充注，R介于0.3～0.9時(shí)，儲(chǔ)層中油水同層、含油水層及油層均有分布，當(dāng)R大于0.9時(shí)，儲(chǔ)層為純油層。

筆者將斷層傾角和斷層上盤儲(chǔ)層傾角兩個(gè)參數(shù)去除后的側(cè)向分流系數(shù)再次與充滿度進(jìn)行交匯分析(圖11)，二者的相關(guān)系數(shù)降到0.698，這也說明了雖然斷層和儲(chǔ)層傾角與充滿度的相關(guān)性較低，但是當(dāng)二者與其它影響因素配合時(shí)對(duì)油氣側(cè)向分流能力具有較大的影響，因此有必要將這兩個(gè)參數(shù)加入側(cè)向分流系數(shù)公式中。

圖10 側(cè)向分流系數(shù)與圈閉充滿度關(guān)系Fig.10 Relationship between lateral diversion factor and percentage of trap-filling

圖11 未加入斷層傾角和儲(chǔ)層傾角的側(cè)向分流系數(shù)與圈閉充滿度關(guān)系Fig.11 Relationship between lateral diversion factor (without inclination angle of faults and reservoirs) and percentage of trap-filling

4 評(píng)價(jià)公式驗(yàn)證

以未參與相關(guān)性分析的f038和f008兩條斷層進(jìn)行驗(yàn)證，分別計(jì)算兩斷層供給油氣的9個(gè)儲(chǔ)層的側(cè)向分流系數(shù)(圖12)，與兩條斷層上盤對(duì)接的Ed3(1)段側(cè)向輸導(dǎo)系數(shù)分別為0.81和1.01，鉆井揭示兩段儲(chǔ)層均為油層，與f038斷層上盤對(duì)接的Ed2(1)、Ed2(2)和f008斷層對(duì)接的Ed2(2)的側(cè)向分流系分別為0.12，0.22和0.11，低于油氣側(cè)向分流下限0.3，均為水層或干層，其他層段的分流系數(shù)介于0.48～0.71，鉆井揭示儲(chǔ)層為油水同層。兩條斷層側(cè)向分流能力評(píng)價(jià)結(jié)果與油氣勘探實(shí)際情況相吻合，證實(shí)該評(píng)價(jià)公式能夠有效地評(píng)價(jià)留楚地區(qū)油氣側(cè)向分流能力。

圖12 油氣側(cè)向分流能力評(píng)價(jià)結(jié)果驗(yàn)證剖面Fig.12 Profile for verifying the evaluation method of oil and gas lateral diversion probabilityNg.館陶組；Ed1.東營(yíng)組一段；Ed2(1).東營(yíng)組二段一亞段；Ed2(2).東營(yíng)組二段二亞段；Ed2(3).東營(yíng)組二段三亞段；Ed3(1).東營(yíng)組三段一亞段；Ed3(2).東營(yíng)組三段二亞段；Ed3(3).東營(yíng)組三段三亞段；Es1(上).沙河街組一段上亞段；Es1(下).沙河街組一段下亞段

5 討論及結(jié)論

本次研究的饒陽(yáng)凹陷留楚構(gòu)造屬于常壓型盆地，沙河街組一段下亞段源巖層不發(fā)育超壓[23]，油氣運(yùn)移動(dòng)力以浮力為主，因此利用該方法評(píng)價(jià)油氣側(cè)向分流能力時(shí)總體應(yīng)用效果較好，但對(duì)于發(fā)育超壓，油氣主要是在壓力作用下沿?cái)嗔涯皇竭\(yùn)移時(shí)，本論文所建立的評(píng)價(jià)公式不適用。

1) 在不同的含油氣構(gòu)造中，影響油氣側(cè)向分流能力的地質(zhì)因素不盡相同，每種參數(shù)都可能涉及了某個(gè)特定地質(zhì)因素的貢獻(xiàn)，因而可以或多或少的表征油氣側(cè)向分流能力。然而，這些單因素往往不能夠很好的表征油氣側(cè)向分流的能力，通過分析參數(shù)的有效性，然后利用最佳參數(shù)建立的評(píng)價(jià)公式，能夠最大程度地表征油氣側(cè)向分流的能力。

2) 饒陽(yáng)凹陷留楚構(gòu)造勘探資料可獲得的各種量化參數(shù)與充滿度之間的統(tǒng)計(jì)表明，儲(chǔ)層上覆斷裂帶泥質(zhì)含量、斷-砂接觸面積以及儲(chǔ)層砂地比是影響留楚構(gòu)造油氣側(cè)向分流能力的主要地質(zhì)因素。

3) 饒陽(yáng)凹陷留楚構(gòu)造側(cè)向分流系數(shù)越大，儲(chǔ)層的含油性越好；當(dāng)側(cè)向分流系數(shù)R大于0.3時(shí)，油氣開始向儲(chǔ)層充注，當(dāng)R介于0.3～0.9時(shí)，儲(chǔ)層中油層、油-水同層及含油水層均有分布，當(dāng)R大于0.9時(shí)，儲(chǔ)層為純油層。利用該評(píng)價(jià)公式對(duì)兩條后驗(yàn)斷層供給油氣的9段儲(chǔ)層進(jìn)行驗(yàn)證，斷-砂側(cè)向分流能力評(píng)價(jià)結(jié)果與油氣勘探實(shí)際情況相吻合，證實(shí)該評(píng)價(jià)公式能夠準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)留楚地區(qū)油氣側(cè)向分流能力。

[1] 曾濺輝，王洪玉.反韻律砂層石油運(yùn)移模擬實(shí)驗(yàn)研究[J].沉積學(xué)報(bào)，2001，19(4)：592-597. Zeng Jianhui，Wang Hongyu.Experemental study of oil migration in coarsening upwa rds sands[J].Acta Sedimentologica Sinica，2001,19(4):592-597.

[2] 曾濺輝.正韻律砂層中滲透率級(jí)差對(duì)石油運(yùn)移和聚集影響的模擬實(shí)驗(yàn)研究[J].石油勘探與開發(fā)，2000，27(4)：102-105. Zeng Jianhui.The study of simulated experiment of permeability ratio influencing hydrocarbon migration and accumulation in fining upwards sands[J].Petroleum Exploration and Development，2000,27(4):102-105.

[3] 姜振學(xué)，龐雄奇，曾濺輝，等.油氣優(yōu)勢(shì)運(yùn)移通道的類型及其物理模擬實(shí)驗(yàn)研究[J].地學(xué)前緣，2005，12(4)：507-516. Jiang Zhenxue，Pang Xiongqi，Zeng Jianhui，et al.The research of oil and gas advantage migration pathway types and the physical simulation experiment[J]. Earth Science Frontiers，2005,12(4)：507-516.

[4] 姜大朋，代一丁，劉麗華，等.斷裂輸導(dǎo)油氣的機(jī)制及側(cè)向分流控制因素探討[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2014，28(5)：1023-1031. Jiang Dapeng，Dai Yiding，Liu Lihua，et al.A discussion on fault conduit mechanism and control of petroleum lateral diversion[J].Geoscience，2014,28(5):1023-1031.

[5] 李云偉.油氣沿?cái)嗔褞н\(yùn)移過程中的側(cè)向分流機(jī)理[J].內(nèi)江科技，2009，30(6):89-90. Li Yunwei.Lateral diversion mechanism of oil and gas migrating the fault zone[J].Neijiang Science & Technology，2009,30(6)：89-90.

[6] 張新濤，牛成民，黃江波，等.黃河口凹陷渤中34區(qū)明化鎮(zhèn)組下段油氣輸導(dǎo)體系[J].油氣地質(zhì)與采收率，2012，19(5)：27-30. Zhang Xintao，Niu Chengmin，Huang Jiangbo et al.Hydrocarbon migration of Bozhong34 in Lower Minghuazhen Formation,Huanghekou sag，offshore Bohai sea[J].Petroleum Geology and Recovery Efficiency，2012,19(5):27-30.

[7] 付廣，孫同文，呂延防.南堡凹陷斷-砂配置側(cè)向輸導(dǎo)油氣能力評(píng)價(jià)方法[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，43(1)：79-87. Fu Guang，Sun Tongwen，Lv Yanfang.An evaluation method of oil-gas lateral transporting ability of fault-sandstone configuration in Nanpu depression[J].Journal of China University of Mining & Technology，2014,43(1):79-87.

[8] 馬中良，曾濺輝，鄭倫舉.穩(wěn)態(tài)充注下輸導(dǎo)層交匯處油氣運(yùn)移路徑的選擇性[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2012，34(1)：89-93. Ma Zhongliang，Zeng Jianhui，Zheng Lunju.Hydrocarbon migration pathway in carrier layer junction based on steady filling[J].Petroleum Geology & Experiment，2012,34(1):89-93.

[9] 孫永河，趙博，董月霞,等.南堡凹陷斷裂對(duì)油氣運(yùn)聚成藏的控制作用[J].石油與天然氣地質(zhì)，2013，34(4)：540-549. Sun Yonghe，Zhaobo，Dong Yuexia，et al.Control of faults on hydrocarbon migration and accumulation in the Nanpu Sag[J].Oil & Gas Geology，2013,34(4):540-549.

[10] 張文旗，王志章，侯秀林，等.蓋層封蓋能力對(duì)天然氣聚集的影響——以鄂爾多斯盆地大牛地氣田大12井區(qū)為例[J].石油與天然氣地質(zhì)，2011，32(6)：882-889. Zhang wenqi，Wang Zhizhang，Hou Xiulin ，et al.Influences of caprock sealing capacity on natural gas accumulation:an example from D-12 wellblock of Daniudi gas field in Ordos Basin[J].Oil & Gas Geology，2011,32(6):882-889.

[11] 付曉飛，方德慶，呂延防，等.從斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)出發(fā)評(píng)價(jià)斷層垂向封閉性的方法[J].地球科學(xué)，2005，30(3)：328-336. Fu Xiaofei，F(xiàn)ang Deqing，Lv Yanfang ，et al.Method of evaluating vertical sealing of faults in terms of the internal structure of fault zones[J].Earth Science-Journal of China University of Geosciences，2005,30(3):328-336.

[12] 吳智平，陳偉，薛雁，等.斷裂帶的結(jié)構(gòu)特征及其對(duì)油氣的輸導(dǎo)和封堵性[J].地質(zhì)學(xué)報(bào)，2010，84(4)：570-578. Wu Zhiping,Chen Wei,Xue Yan,et al.Structural Characteristics of Faulting Zone and Its Ability in Transporting and Seanling Oil and Gas[J].Acta Geologica Sinica，2010,84(4):570-578.

[13] 吳孔友，李思遠(yuǎn)，裴仰文，等.準(zhǔn)噶爾盆地夏紅北斷裂帶結(jié)構(gòu)及其封閉差異性評(píng)價(jià)[J].石油與天然氣地質(zhì)，2015，36(6)：906-912. Wu Kongyou，Li Siyuan，Pei Yangwen，et al.Fault zone architecture of Xiahong North Fault zone in Junggar Basin and its sealing properties[J].Oil & Gas Geology，2015,36(6):906-912.

[14] 呂延防，王有功，付廣，等.珠江口盆地珠一坳陷斷層圈閉鉆探風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[J].石油學(xué)報(bào)，2011，32(1)：95-100. Lv Yanfang，Wang Yougong，F(xiàn)u Guang，et al.Evaluation of the drilling risk of fault traps in the ZhuⅠ Depressionin the Pearl River Mouth Basin[J].Acta Petrolei Sinica，2011,32(1):95-100.

[15] Atle Rotevatn，Haakon Fossen.Simulating the effect of subseismic fault tails and process zones in a siliciclastic reservoir analogue:Implications for aquifer support and trap definition[J].Marine and Petroleum Geology,2011,28(9):1648-1662.

[16] Hindle A D.Petroleum migration pathways and charge concentration:A three-dimensional model [J].AAPG Bulletin，1997,81(8):1451-1481.

[17] Sibson R H，Moorre J M,Rankin A H.Seismic pumping:a hydrothermal fluid transport mechanism[J].Journal of Geological Society,1975,131(4):653-659.

[18] 易士威，蔣有錄，范炳達(dá)，等.渤海灣盆地饒陽(yáng)凹陷古近系源巖特征與新近系油氣來源[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)， 2010，32(5)：475-479. Yi Shiwei，Jiang Youlu，F(xiàn)an Bingda，et al.Neogene Petroleum Source and Characteristic of Paleogene Hydrocarbon Source Rock in the Raoyang Sag，Bohai Bay Basin[J].Petroleum Geology&Experiment，2010,32(5):475-479.

[19] 蔣有錄，盧浩，劉華，等.渤海灣盆地饒陽(yáng)凹陷新近系油氣富集特點(diǎn)與主控因素[J].石油學(xué)報(bào)，2011，32(5)：791-796. Jiang Youlu，Lu Hao，Liu Hua，et al.Enrichment characteristics and major controlling factors of hydrocarbons in the Neogene of Raoyang Depression，Bohai Bay Basin[J].Oil & Gas Geology，2011,32(5):791-796.

[20] Yielding G，F(xiàn)reeman B，Needham D T.Quantitative Fault Seal Prediction[J].AAPG Bulletin，1997，81(6):897-917.

[21] Knipe R J.Juxtaposition and seal diagrams to help analyze fault seals in hydrocarbon reservoir[J].AAPG Bulletin,1997,81(2):187-195.

[22] 吳國(guó)平，蘇江玉，成實(shí)，等.基于自然伽馬測(cè)井信號(hào)的維納濾波法求取泥質(zhì)含量[J].地球科學(xué)—中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，33(4)：572-576. Wu Guoping，Su Jiangyu，Cheng Shi，et al.A method for obtaining shaliness using Wiener filtering based on logging data natural Gamma ray[J].Earth Science-Journal of China University of Geosciences，2008，33(4)，572-576.

[23] 呂延防，付廣.冀中富油凹陷油氣輸導(dǎo)體系及其成藏貢獻(xiàn)與有利勘探方向研究[R].大慶：東北石油大學(xué)，2016. Lv Yanfang，F(xiàn)u Guang.Reach on hydrocarbon transport system and its contribution to hydrocarbon accumulation and favorable exploration direction in oil-rich sags of the Jizhong Depression[R].Daqing:Northeast Petroleum University，2016.

(編輯 張玉銀)

An quantitative evaluation method of probability for diversion flow oil and gas laterally from faults to sand bodies:A case study from Leave Chu Structure in the Raoyang Sag，Bohai Bay Basin

Wang Wei1，Sun Tongwen1,Cao Lanzhu2,Lyu Yanfan1,Fu Guang1,Lu Xiuqin2,Deng Wei1,Zhang Huan1

(1. College of Geosciences,Northeast Petroleum University,Daqing,Heilongjiang 163318,China;2.ExplorationandDevelopmentResearchInstituteofHuabeiOilfieldCompany,PetroChina,Renqiu,Hebei062552,China)

In hydrocarbon exploration,it is very important to identify the dominant strata for oil and gas lateral charge after vertical migration,but there is few effective evaluation method.This paper took Leave Chu area of the Raoyang Sag in the Bohai Bay Basin as an example.On the basis of comprehensive analysis on factors influencing oil and gas lateral diversion probability,such as caprock thickness and contact area between faults and sand bodies,evaluation methods of influence factors were established by using reservoir seismic inversion.Correlation between percentage of trap-filling and various selected factors was systematically analyzed to build quantitative evaluation equation for fault-sand lateral diversion probability.The results show that when fault-sand lateral diversion factorR>0.3,oil and gas lateral diversion initiates.A positive correlation between theRand percentage of trap-filling is observed.Moreover,whenR>0.9,reservoirs are fully charged net pay zone.The factorRis applied to the faults f038 and f008,and the results are in good agreement with drilling data.

fault-sand lateral diversion,quantitative evaluation,oil and gas migration,Leave Chu Structure,Raoyang Sag,Bohai Bay Basin

2016-09-27;

2016-10-12。

王偉(1985—)，男，博士研究生，油氣運(yùn)移與保存條件。E-mail:yujian-zachj@163.com。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41602164)；黑龍江省自然基金項(xiàng)目(QC2016048)；東北石油大學(xué)研究生創(chuàng)新科研項(xiàng)目 (YJSCX2015-003NEPU)。

0253-9985(2016)06-0979-11

10.11743/ogg20160620

TE122.1

A