王羽君

（中國石化中原油田分公司油田開發(fā)管理部，河南 濮陽 457001）

0 引 言

在含油氣盆地中斷裂既可以為油氣的運移提供輸導條件，又可以為油氣聚集提供封堵條件，油氣能否運聚成藏還要受到斷裂輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位的影響，只有位于有利的斷裂輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位處及附近，油氣才能運聚成藏；否則油氣不能運聚成藏［1?5］。由此不難看出，斷裂輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位的準確預測，不僅是搞清含油氣盆地斷裂附近油氣分布規(guī)律的關鍵，還能夠保證油氣勘探順利進行。

以往關于斷裂輸導向封閉轉(zhuǎn)換的研究可概括為以下2個方面：第1個方面是根據(jù)活動期斷裂輸導油氣優(yōu)勢運移通道與停止活動后斷裂封閉部位之間的空間配置關系，研究斷裂輸導向封閉轉(zhuǎn)換的有利條件［6?11］，將斷裂輸導油氣優(yōu)勢通道與斷裂側向封閉部位的耦合作為斷裂輸導向封閉轉(zhuǎn)換的有利條件；第2個方面是根據(jù)斷裂斷層巖排替壓力隨時間變化關系和儲層巖石排替壓力隨時間變化關系，研究斷裂輸導向封閉轉(zhuǎn)換時期［12?15］，將斷層巖排替壓力與儲層巖石排替壓力相等時所對應的時期作為斷裂輸導向封閉轉(zhuǎn)換時期。前人的這些研究對揭示含油氣盆地輸導斷裂附近的油氣分布規(guī)律起到了促進作用，對油氣勘探也具有一定指導意義。然而，以上研究僅能給出斷裂輸導-封閉轉(zhuǎn)換的有利條件，但不能厘定出不同類型斷裂輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位，這會導致含油氣盆地輸導斷裂附近的油氣分布規(guī)律刻畫時出現(xiàn)偏差，油氣勘探失利。由上可知，開展斷裂輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位的預測方法研究，對正確認識含油氣盆地斷裂附近油氣分布規(guī)律及指導其油氣勘探均具有重要意義。

1 斷裂輸導-封閉轉(zhuǎn)換機制及部位

活動期斷裂伴生裂縫發(fā)育，具有相對較高的孔隙度和滲透率，油氣可沿伴生裂縫向上覆地層中運移，如圖1（a）所示。斷裂停止活動后，受到上覆沉積載荷重量、區(qū)域主壓應力和地下水膠結3個因素的共同影響，斷裂伴生裂縫漸漸閉合，已無法繼續(xù)輸導油氣。但斷裂填隙物仍具有孔隙，能否封閉油氣主要取決于斷裂在區(qū)域性泥巖蓋層內(nèi)斷層巖的封閉性，若斷層巖封閉，那么斷裂輸導向封閉轉(zhuǎn)換，否則斷裂輸導不能向封閉轉(zhuǎn)換，如圖1（b）所示。

圖1 斷裂輸導和封閉油氣模式示意Fig. 1 Schematic diagram of pattern of fault transporting and sealing hydrocarbon

由于斷裂不同時期輸導和封閉油氣特征在空間分布上的差異，造成斷裂輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位不同，斷裂輸導-封閉轉(zhuǎn)換主要有4種部位：第1種為斷裂有利輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位，該部位活動期斷裂為有利輸導部位，停止活動后斷裂為封閉部位，有利于油氣運聚成藏；第2種為斷裂有利輸導-不封閉轉(zhuǎn)換部位，該部位活動期斷裂為有利輸導部位，但停止活動后斷裂為不封閉部位，不利于油氣運聚成藏；第3種為斷裂不利輸導-封閉部位轉(zhuǎn)換部位，該部位活動期斷裂為不利輸導部位，而停止活動后斷裂為封閉部位，也不利于油氣運聚成藏；第4種為斷裂不利輸導-不封閉轉(zhuǎn)換部位，該部位活動期斷裂為不利輸導部位，停止活動后斷裂為不封閉，更不利于油氣運聚成藏。

2 斷裂輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位預測方法

由上可見，只有先厘定出活動時期斷裂有利與不利輸導部位及停止活動后斷裂封閉與不封閉部位，才能準確地預測出斷裂輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位。

要確定出活動期斷裂有利和不利輸導部位，先由三維地震數(shù)據(jù)讀取不同部位斷裂的斷距，再根據(jù)最大斷距相減法［16］恢復活動期斷裂古斷距，將之與斷裂活動時期相除，求出活動期斷裂古活動速率。由斷裂輸導油氣所需的最小活動速率確定方法［17］確定，研究區(qū)斷裂輸導油氣所需的最小活動速率，將斷裂古活動速率大于等于斷裂輸導油氣的最小活動速率的部位作為斷裂的有利輸導部位，而將斷裂古活動速率小于斷裂輸導油氣的最小活動速率的部位作為斷裂不利輸導部位（圖2（a））。

圖2 斷裂輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位示意Fig. 2 Schematic diagram of fault transport-seal transform locations

要確定出停止活動后斷裂封閉與不封閉部位，就必須確定出停止活動后不同部位斷裂在區(qū)域性泥巖蓋層內(nèi)斷層巖排替壓力和下伏儲層巖排替壓力。要確定出斷層巖排替壓力，就必須確定出斷層巖泥質(zhì)含量和壓實成巖埋深。由井震資料，確定區(qū)域性泥巖蓋層內(nèi)斷裂斷距和被斷裂錯斷的區(qū)域性泥巖蓋層厚度及斷裂帶內(nèi)泥質(zhì)含量，公式為

式中：Rf——斷層巖泥質(zhì)體積分數(shù)，%；

Hi——被斷裂錯斷第i層巖層厚度，m；

Ri——被斷裂錯斷第i層巖層泥質(zhì)體積分數(shù)，%；

n——被斷裂錯斷巖層層數(shù)；

L——斷裂斷距，m。

利用斷裂傾角、停止活動時期、與斷層巖具有相同埋深的圍巖埋深與壓實成巖時期，由斷層巖壓實成巖埋深確定方法［18］確定出斷層巖壓實成巖埋深，將已確定出斷層巖泥質(zhì)含量和壓實成巖埋深代入研究區(qū)圍巖實測排替壓力與壓實成巖埋深和泥質(zhì)含量之間的經(jīng)驗關系式［19］中，可得到停止活動后不同部位斷裂斷層巖的排替壓力（圖2（b））。要確定出下伏儲層巖石排替壓力，可利用鉆井資料確定壓實成巖埋深（若地層未發(fā)生明顯的抬升剝蝕，可用其現(xiàn)今埋深代替）和泥質(zhì)含量（根據(jù)自然伽馬測井資料，由巖石泥質(zhì)含量計算方法［20］求得），將其代入到研究區(qū)儲層實測排替壓力與其壓實成巖埋深和泥質(zhì)含量之間的經(jīng)驗關系式［19］中，可以確定出不同部位下伏儲層巖石的排替壓力。

將上述已確定出的停止活動后斷裂不同部位處斷層巖排替壓力與下伏儲層巖石排替壓力疊合，便可以得到斷裂封閉與不封閉分布部位，斷層巖排替壓力大于或等于其下伏儲層巖石排替壓力的部位即為斷裂封閉部位；反之，則為斷裂不封閉部位，如圖2（b）所示。將上述已確定出的活動期斷裂有利與不利輸導部位與停止活動后斷裂封閉與不封閉部位疊合，可以預測出斷裂輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位，如圖2（c）所示。

3 應用實例

本文以渤海灣盆地歧口凹陷板橋斷裂作為實例進行方法應用，通過文中所述方法對其在沙一下亞段內(nèi)輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位進行預測，將所得預測結果與研究區(qū)目前已探明油氣進行對比，檢驗本文所建方法的可行性。板橋斜坡區(qū)是目前歧口凹陷油氣勘探的重點地區(qū)，發(fā)育的地層有古近系（孔店組、沙河街組和東營組）、新近系（館陶組和明化鎮(zhèn)組）和第四系。

目前在板橋斷裂附近已探明的油氣主要集中在沙河街組地層（圖3），其中以沙一下亞段地層中分布最多，油氣來源于下伏沙三段源巖，是典型的下生上儲式生儲蓋組合。板橋斷裂位于板橋斜坡區(qū)東北部，走向為北東東向，斷裂長度均為13 km，斷層面向北北西方向傾斜，傾角為60°~70°，從下伏基巖向上斷至近地表（圖3（a））。板橋斷裂不僅溝通了下伏沙三段源巖層和上覆沙一下亞段儲層，且在油氣成藏期——明化鎮(zhèn)組沉積中晚期活動，為沙一下亞段油源斷裂。目前板橋斷裂附近沙一下亞段已發(fā)現(xiàn)有大量油氣分布，其中斷裂的西部和東部油氣相對較多，中部相對較少（圖3（b）），這不僅與其附近圈閉和砂體發(fā)育狀況有關，更重要的原因則是受到板橋斷裂在沙一下亞段內(nèi)輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位的控制。由此看出，精確地預測板橋斷裂在沙一下亞段的輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位，應是指導研究區(qū)沙一下亞段油氣勘探的關鍵。

圖3 板橋斷裂輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位與沙一下亞段油氣分布關系Fig. 3 Relationship between Banqiao fault transport-seal transform locations and hydrocarbon distribution in Es1x

利用三維地震數(shù)據(jù)獲得板橋斷裂在沙一下亞段內(nèi)的斷距，按照最大斷距相減法［16］恢復其在油氣成藏期——明化鎮(zhèn)組沉積中晚期的古斷距，與斷裂活動時期相除，求得板橋斷裂在沙一下亞段內(nèi)的古活動速率，如圖4（a）所示。板橋斷裂在油氣成藏期——明化鎮(zhèn)組沉積中晚期古活動速率在其西部和東部較大，中部和東西兩端局部較小，由歧口凹陷斷裂輸導油氣所需的最小活動速率為4 m/Ma（圖4（a）），可以得到活動期板橋斷裂除中部和東部端部局部為不利輸導部位外，其余部位皆為有利輸導部位（圖4（b））。

圖4 明化鎮(zhèn)組沉積中晚期板橋斷裂輸導有利與不利部位Fig. 4 Favorable and unfavorable locations of Banqiao fault in middle and late sedimentary period of Nm Formation

根據(jù)鉆井和三維地震數(shù)據(jù)獲得板橋斷裂在沙一下亞段區(qū)域性泥巖蓋層內(nèi)斷距、被板橋斷裂錯斷的沙一中亞段區(qū)域性泥巖蓋層厚度及泥質(zhì)含量（根據(jù)自然伽馬測井資料，由巖石泥質(zhì)含量計算方法［20］求取），將取值代入式（1）中求取板橋斷裂在沙一中亞段區(qū)域性泥巖蓋層內(nèi)斷層巖泥質(zhì)含量。利用板橋斷裂傾角、停止活動時期和沙一下亞段圍巖埋深，壓實成巖時期，由斷層巖壓實成巖埋深求取方法［18］確定了板橋斷裂在沙一下亞段內(nèi)斷層巖壓實成巖埋深。將板橋斷裂在沙一中亞段內(nèi)斷層巖泥質(zhì)含量和壓實成巖埋深，代入歧口凹陷圍巖實測排替壓力隨其壓實成巖埋深與泥質(zhì)含量的關系式中，進而求得停止活動后—現(xiàn)今板橋斷裂在沙一中亞段區(qū)域性泥巖蓋層內(nèi)斷層巖排替壓力（圖5），板橋斷裂在沙一中亞段區(qū)域性泥巖蓋層內(nèi)不同部位處的斷層巖排替壓力除中部局部較小外，其余部位皆較大。歧口凹陷圍巖實測排替壓力公式為

圖5 現(xiàn)今板橋斷裂在沙一中亞段區(qū)域性泥巖蓋層內(nèi)斷層巖排替壓力Fig. 5 Fault rock discharge pressure of current Banqiao fault in regional mudstone caprock of Es1z

式中：pdf——歧口凹陷圍巖實測排替壓力，MPa；

Zf——歧口凹陷圍巖壓實成巖埋深，m；

Rf——歧口凹陷圍巖泥質(zhì)體積分數(shù)，%。

利用鉆井資料讀取板橋斷裂處沙一下亞段儲層埋深（由于上覆地層未遭受明顯的地層抬升剝蝕，可用其現(xiàn)今埋深代替），利用自然伽馬測井資料，由巖石泥質(zhì)含量計算方法［20］求取板橋斷裂處沙一下段儲層巖石泥質(zhì)含量，將板橋斷裂處沙一下亞段儲層巖石壓實成巖埋深與泥質(zhì)含量代入歧口凹陷儲層巖石實測排替壓力隨其壓實成巖埋深與泥質(zhì)含量之間關系式中，便可以得到現(xiàn)今板橋斷裂處沙一下亞段儲層巖石排替壓力（圖6）。由圖6中可以看出，目前板橋斷裂處沙一下亞段儲層巖石排替壓力整條斷裂相差不大，均分布在0.33 MPa左右。歧口凹陷儲層巖石排替壓力公式為

圖6 現(xiàn)今板橋斷裂處沙一下亞段儲層巖石排替壓力Fig. 6 Reservoir rock discharge pressure of current Banqiao fault in Es1x

式中：pdr——歧口凹陷儲層巖石排替壓力，MPa；

Zr——歧口凹陷儲層巖石壓實成巖埋深，m；

Rr——歧口凹陷儲層巖石泥質(zhì)體積分數(shù)，%。

將上述已確定出的板橋斷裂在沙一中亞段區(qū)域性泥巖蓋層內(nèi)斷層巖排替壓力與沙一下亞段儲層巖石排替壓力疊合，可以得到停止活動后—現(xiàn)今板橋斷裂封閉與不封閉部位（圖7）。由圖7可以看出，板橋斷裂僅在其中部局部為不封閉部位，其余部位皆為封閉部位。

將上述已確定的活動期板橋斷裂有利與不利輸導部位與停止活動后板橋斷裂封閉與不封閉部位疊合，得到板橋斷裂輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位（圖3（b））。由圖3（b）中可以看出，板橋斷裂在沙一下亞段內(nèi)輸導-封閉轉(zhuǎn)換有3種部位：有利輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位主要分布在西部和東部大部分部位，不利輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位僅分布在東部端部，不利輸導-不封閉轉(zhuǎn)換部位僅分布在中部。

目前板橋斷裂附近沙一下亞段已發(fā)現(xiàn)油氣在斷裂的西南部和東北部分布較多（圖3（b）），位于板橋斷裂在沙一下亞段內(nèi)有利輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位處及其附近。這是因為這個部位能使下伏沙三段源巖處獲得的油氣通過板橋斷裂有利輸導部位向上運移，進入到沙一下亞段儲層內(nèi)的油氣又可被封閉的板橋斷裂阻擋，有利于油氣在板橋斷裂附近沙一下亞段內(nèi)聚集成藏，油氣鉆探可以鉆遇油氣；相反，板橋斷裂不利輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位和不利輸導-不封閉轉(zhuǎn)換部位均不利于油氣在板橋斷裂附近沙一下亞段內(nèi)聚集成藏，油氣鉆探也就不能鉆遇油氣［21?23］。

4 結 論

（1）斷裂輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位主要有斷裂有利輸導-封閉轉(zhuǎn)換、有利輸導-不封閉轉(zhuǎn)換、不利輸導-封閉轉(zhuǎn)換和不利輸導-不封閉轉(zhuǎn)換4種部位。

（2）通過古活動速率確定出活動期斷裂有利與不利輸導部位，通過斷層巖排替壓力和下伏儲層巖石排替壓力確定出停止活動后斷裂封閉與不封閉部位，建立了一套預測斷裂輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位的方法，經(jīng)實例應用，驗證了該方法用于預測斷裂輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位的可行性。

（3）板橋斷裂輸導-封閉轉(zhuǎn)換有3種部位，有利輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位分布在其西部和東部絕大部分部位，有利于下伏沙三段源巖生成油氣在沙一下亞段內(nèi)運聚成藏；不利輸導-封閉轉(zhuǎn)換部位僅分布在其東部端部，不利于下伏沙三段源巖生成油氣在沙一下亞段內(nèi)運聚成藏；不利輸導-不封閉轉(zhuǎn)換部位僅分布在其中部局部，更不利于下伏沙三段源巖生成油氣在板橋斷裂附近沙一下亞段內(nèi)運聚成藏。與目前板橋斷裂附近沙一下亞段內(nèi)已發(fā)現(xiàn)油氣分布相吻合。