三種主要源儲(chǔ)配置油源斷裂厘定方法及其應(yīng)用

關(guān)鍵詞 源儲(chǔ)配置；油源斷裂；厘定方法

0 引言

油氣勘探的實(shí)踐表明，人們對(duì)油源斷裂（連接源巖和目的層，且在油氣成藏期活動(dòng)的斷裂）在含油氣盆地運(yùn)聚成藏中所起作用的認(rèn)識(shí)愈來(lái)愈深入，它不僅僅是連接源藏的油氣輸導(dǎo)通道，而且還能為油氣聚集成藏提供遮擋條件，造成含油氣盆地內(nèi)油氣聚集分布明顯受到油源斷裂分布的控制。然而，由于含油氣盆地中源儲(chǔ)配置方式（本文這里主要是指下源上儲(chǔ)緊鄰配置、下源上儲(chǔ)分隔配置和上源下儲(chǔ)緊鄰配置）不同，造成連接其源藏的油源斷裂類型及特征不同，其厘定方法也就不同。因此，能否厘定油源斷裂，應(yīng)是含油氣盆地三種主要源儲(chǔ)配置油氣勘探的關(guān)鍵。

關(guān)于下源上儲(chǔ)緊鄰配置油源斷裂厘定方法，前人曾做過(guò)大量研究工作，歸納起來(lái)主要有以下三種：第一種方法是根據(jù)斷裂活動(dòng)時(shí)期與油氣成藏期之間關(guān)系，結(jié)合斷裂斷穿層位與源巖和儲(chǔ)層之間位置關(guān)系，厘定主要油源斷裂類型[1?4]，認(rèn)為連接源巖和儲(chǔ)層，且在油氣成藏期活動(dòng)的斷裂才是主要油源斷裂；第二種方法是根據(jù)斷裂斷穿層位與源巖和儲(chǔ)層之間位置關(guān)系，結(jié)合斷裂之上未斷穿地層形態(tài)，厘定次要油源斷裂類型[5?7]，認(rèn)為連接源巖和儲(chǔ)層，雖在油氣成藏期沒(méi)有明顯活動(dòng)，但斷裂之上地層形態(tài)彎曲，表明該斷裂在油氣成藏期活動(dòng)，但規(guī)模小，也可以輸導(dǎo)油氣，應(yīng)為次要油源斷裂；第三種方法是根據(jù)斷裂活動(dòng)時(shí)期與油氣成藏期之間關(guān)系，結(jié)合斷裂與主要油源斷裂之間關(guān)系，厘定次要油源斷裂類型[8?11]，認(rèn)為儲(chǔ)層內(nèi)斷裂雖未連接源巖，但油氣成藏期活動(dòng)，又與主要油源斷裂連接，此類斷裂也應(yīng)是次要油源斷裂。以上這些方法厘定的油源斷裂，對(duì)于認(rèn)識(shí)含油氣盆地下源上儲(chǔ)緊鄰配置油氣分布規(guī)律及指導(dǎo)油氣勘探起到了非常重要的作用。

前人對(duì)于下源上儲(chǔ)分隔配置油源斷裂厘定的研究較少[12?14]，主要是在下源上儲(chǔ)緊鄰配置油源斷裂厘定方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合泥巖蓋層不封閉區(qū)，厘定下源上儲(chǔ)分隔配置油源斷裂，認(rèn)為只有在油氣成藏期活動(dòng)且連接源巖和目的儲(chǔ)層，并穿過(guò)不封閉泥巖蓋層的斷裂才是下源上儲(chǔ)分隔配置的油源斷裂。而對(duì)于上源下儲(chǔ)緊鄰配置油源斷裂厘定，雖然前人做過(guò)一定研究[15?18]，但也主要是套用下源上儲(chǔ)緊鄰配置油源斷裂厘定方法，并沒(méi)有考慮源巖是否排烴。這無(wú)疑表明油源斷裂厘定方法還不夠完善，尚不能滿足含油氣盆地三種主要源儲(chǔ)配置油源斷裂厘定的需要。因此，開(kāi)展油源斷裂厘定方法研究，對(duì)于正確認(rèn)識(shí)含油氣盆地三種主要源儲(chǔ)配置油氣分布規(guī)律及指導(dǎo)油氣勘探均具重要意義。

1 三種主要源儲(chǔ)配置油氣運(yùn)聚機(jī)制及其油源斷裂特征

油氣勘探證實(shí)，在含油氣盆地中以油源斷裂作為油氣輸導(dǎo)通道的源儲(chǔ)組合按照源巖和儲(chǔ)層之間空間組合關(guān)系，主要有下源上儲(chǔ)和上源下儲(chǔ)兩種配置，其中下源上儲(chǔ)配置按照源儲(chǔ)之間是否有分隔層——區(qū)域性泥巖分隔層，可以分為源儲(chǔ)緊鄰配置（無(wú)區(qū)域性泥巖分隔層分隔）和源儲(chǔ)分隔配置（有區(qū)域性泥巖分隔層分隔），如圖1所示，上源下儲(chǔ)配置只有緊鄰配置。

1.1 下源上儲(chǔ)配置油氣運(yùn)聚機(jī)制及其油源斷裂類型

在下源上儲(chǔ)緊鄰配置中，下伏源巖生成的油氣在剩余地層孔隙流體壓力差和浮力的作用下沿油源斷裂向上運(yùn)移，因受區(qū)域性泥巖蓋層阻擋向其下緊鄰砂巖儲(chǔ)層中發(fā)生側(cè)向分流運(yùn)移，最后油氣在油源斷裂附近聚集成藏[19]。該源儲(chǔ)配置的油源斷裂類型應(yīng)為連接可排烴源巖和儲(chǔ)層，且在油氣成藏期活動(dòng)的斷裂（圖1a）。

在下源上儲(chǔ)分隔配置中，下伏源巖生成油氣在剩余地層孔隙流體壓力差和浮力的作用下，沿油源斷裂向上運(yùn)移，并穿過(guò)分隔層（區(qū)域性泥巖蓋層）再向其上砂巖儲(chǔ)層中側(cè)向分流運(yùn)移，最后在油源斷裂附近聚集成藏[20]。該源儲(chǔ)配置的油源斷裂類型應(yīng)為連接可排烴源巖和儲(chǔ)層，且穿過(guò)分隔層，并在油氣成藏期活動(dòng)的斷裂（圖1b）。

1.2 上源下儲(chǔ)配置油氣運(yùn)聚機(jī)制及其油源斷裂類型

在該源儲(chǔ)配置中，上覆源巖生成的油氣在超壓的作用下，沿油源斷裂向下伏緊鄰砂巖儲(chǔ)層中倒灌運(yùn)移，遇到砂巖儲(chǔ)層便發(fā)生側(cè)向分流運(yùn)移，最后在油源斷裂附近聚集成藏[21]。該源儲(chǔ)配置的油源斷裂類型應(yīng)為連接油氣向下倒灌運(yùn)移源巖和儲(chǔ)層，且在油氣成藏期活動(dòng)的斷裂（圖1c）。

2 三種主要源儲(chǔ)配置油源斷裂厘定方法

2.1 下源上儲(chǔ)配置油源斷裂厘定方法

要厘定下源上儲(chǔ)緊鄰配置油源斷裂，就必須確定儲(chǔ)層內(nèi)輸導(dǎo)斷裂和源巖排烴分布區(qū)，二者疊合便可以厘定出油源斷裂，即源巖排烴分布區(qū)內(nèi)的輸導(dǎo)斷裂。利用三維地震資料劃分儲(chǔ)層內(nèi)不同類型斷裂，將連接源巖和儲(chǔ)層，且在油氣成藏期（可由儲(chǔ)層流體包裹體均一溫度資料，結(jié)合儲(chǔ)層埋藏史和熱史，由文獻(xiàn)[22]中油氣成藏期確定方法確定）活動(dòng)的斷裂，作為輸導(dǎo)斷裂（圖2a）。利用源巖成熟度地化指標(biāo)隨埋深變化關(guān)系，由文獻(xiàn)[23]中方法確定源巖排烴門限，據(jù)此確定源巖排烴分布區(qū)（圖2a）。將上述已確定的儲(chǔ)層內(nèi)輸導(dǎo)斷裂和源巖排烴分布區(qū)疊合，便可以厘定下源上儲(chǔ)緊鄰配置油源斷裂及其分布（圖2a）。

要厘定下源上儲(chǔ)分隔配置油源斷裂，就必須確定儲(chǔ)層內(nèi)輸導(dǎo)斷裂、源巖排烴分布區(qū)和分隔層滲漏區(qū)，三者疊合便可以厘定油源斷裂，即連接排烴源巖和儲(chǔ)層，且穿過(guò)分隔層的輸導(dǎo)斷裂。儲(chǔ)層內(nèi)輸導(dǎo)斷裂和源巖排烴分布區(qū)可按上述方法確定。而對(duì)于分隔層滲漏區(qū)的確定可按如下步驟進(jìn)行：首先，由鉆井和地震資料統(tǒng)計(jì)分隔層厚度和其內(nèi)輸導(dǎo)斷裂的斷距，由地層古厚度恢復(fù)方法[24]和最大斷距相減法[25]恢復(fù)分隔層和輸導(dǎo)斷裂在油氣成藏期的古厚度和古斷距，二者相減求取分隔層古斷接厚度；然后，統(tǒng)計(jì)研究區(qū)已知井點(diǎn)處分隔層古斷接厚度與其上下油氣分布關(guān)系，按照文獻(xiàn)[26]中的方法確定分隔層封油氣所需的最小斷接厚度；最后，將分隔層古斷接厚度小于其封油氣所需的最小斷接厚度的區(qū)域圈在一起，即可確定分隔層滲漏區(qū)（圖2b）。將上述已確定的儲(chǔ)層內(nèi)輸導(dǎo)斷裂、源巖排烴分布區(qū)和分隔層滲漏區(qū)疊合，便可以厘定下源上儲(chǔ)分隔配置油源斷裂及其分布（圖2b）。

2.2 上源下儲(chǔ)緊鄰配置油源斷裂厘定方法

要厘定上源下儲(chǔ)緊鄰配置油源斷裂，就必須確定儲(chǔ)層內(nèi)輸導(dǎo)斷裂和油氣倒灌運(yùn)移源巖分布區(qū)，二者疊合便可以厘定油源斷裂，即為連接油氣倒灌運(yùn)移源巖和儲(chǔ)層的輸導(dǎo)斷裂。儲(chǔ)層內(nèi)輸導(dǎo)斷裂可按照上述方法確定。而要確定油氣倒灌運(yùn)移源巖分布區(qū)，則必須要確定源巖排烴分布區(qū)和油氣倒灌運(yùn)移源巖超壓分布區(qū)，其中源巖排烴分布區(qū)可按照上述方法確定；油氣倒灌運(yùn)移源巖超壓分布區(qū)的確定可按如下步驟進(jìn)行。首先，讀取聲波時(shí)差資料，利用源巖超壓值計(jì)算方法[27]和源巖古超壓值恢復(fù)方法[28]，計(jì)算源巖現(xiàn)今超壓值，并恢復(fù)其在油氣成藏期的古超壓值；然后，統(tǒng)計(jì)研究區(qū)源巖古超壓值與油氣倒灌運(yùn)移的最大深度（可用現(xiàn)今儲(chǔ)層最大油底深度來(lái)表示）之間關(guān)系，取油氣倒灌運(yùn)移深度為零時(shí)所對(duì)應(yīng)的古超壓值作為油氣倒灌運(yùn)移所需的最小超壓值；最后，圈出源巖古超壓值大于油氣倒灌運(yùn)移所需的最小超壓值的區(qū)域，即為油氣倒灌運(yùn)移源巖超壓分布區(qū)（圖2c）。將已確定的源巖排烴分布區(qū)和油氣倒灌運(yùn)移源巖超壓分布區(qū)疊合，二者重合區(qū)即為油氣倒灌運(yùn)移源巖分布區(qū)（圖2c）。將上述已確定的儲(chǔ)層內(nèi)輸導(dǎo)斷裂與油氣倒灌運(yùn)移源巖分布區(qū)疊合，便可以厘定上源下儲(chǔ)緊鄰配置油源斷裂及其分布（圖2c）。

3 實(shí)例應(yīng)用

3.1 下源上儲(chǔ)配置油源斷裂厘定方法的實(shí)例應(yīng)用

板橋地區(qū)位于歧口凹陷的北部，是其油氣勘探的重點(diǎn)地區(qū)，構(gòu)造上包括板橋次凹、板橋斜坡和歧北斜坡部分地區(qū)。該區(qū)發(fā)育的地層主要有古近系、新近系和第四系，其中古近系地層有孔店組、沙河街組和東營(yíng)組，新近系地層有館陶組和明化鎮(zhèn)組。目前已發(fā)現(xiàn)油氣主要分布在沙河街組，少量分布在東營(yíng)組和館陶組，其中沙一下亞段和東三段是其主要含油氣層。油氣源對(duì)比結(jié)果表明，沙一下亞段和東三段油氣主要來(lái)自下伏沙三段源巖。沙三段源巖和沙一下亞段儲(chǔ)層之間無(wú)區(qū)域性分隔層，屬于下源上儲(chǔ)緊鄰配置；沙三段源巖和東三段儲(chǔ)層之間被沙一中亞段區(qū)域性泥巖分隔層，屬于下源上儲(chǔ)分隔配置，可分別作為下源上儲(chǔ)緊鄰和下生上儲(chǔ)分隔配置的應(yīng)用實(shí)例厘定其油源斷裂。

三維地震資料解釋成果表明，板橋地區(qū)沙一下亞段內(nèi)發(fā)育不同類型的斷裂，但連接沙三段源巖和沙一下亞段儲(chǔ)層，且在油氣成藏期——明化鎮(zhèn)組沉積中晚期活動(dòng)的輸導(dǎo)斷裂，主要分布在東南部、東北部地區(qū)和西部局部地區(qū)（圖3）。根據(jù)沙三段源巖成熟度地化指標(biāo)（S1+S2/TOC）與埋深變化之間關(guān)系，利用源巖排烴門限的確定方法[23]，確定板橋地區(qū)沙三段源巖排烴門限（約為3 600 m），據(jù)此圈定板橋地區(qū)沙三段源巖排烴分布區(qū)。板橋地區(qū)沙三段源巖排烴分布區(qū)主要分布在東北部和中部局部地區(qū)，少量分布在東南邊部地區(qū)（圖3）。

將上述已確定的板橋地區(qū)沙一下亞段輸導(dǎo)斷裂與沙三段源巖排烴分布區(qū)疊合，厘定其沙一下亞段油源斷裂。板橋地區(qū)沙一下亞段油源斷裂主要分布在東北部和東南部邊部地區(qū)，少量分布在中部局部地區(qū)（圖3）。板橋地區(qū)沙一下亞段目前已發(fā)現(xiàn)油氣主要分布在東北部和東南邊緣地區(qū)，少量分布在中部局部地區(qū)的油源斷裂附近（圖3），這是因?yàn)橹挥形挥谶@些油源斷裂處或附近，才有利于油源斷裂從下伏沙三段源巖處獲得油氣在沙一下亞段聚集成藏，油氣鉆探才能有大量油氣發(fā)現(xiàn)；反之則油氣發(fā)現(xiàn)較少或無(wú)油氣發(fā)現(xiàn)。

鉆井資料統(tǒng)計(jì)顯示，板橋地區(qū)沙一中亞段泥巖分隔層厚度最大可達(dá)450 m，主要分布在東部、西部和南部局部地區(qū)，由這些高值區(qū)沙一中亞段泥巖分隔層厚度逐漸減少，在北部和東南部局部地區(qū)泥巖分隔層厚度減小至100 m以下（圖4）。由鉆井和地震資料統(tǒng)計(jì)沙一下亞段油源斷裂在沙一中亞段泥巖分隔層內(nèi)的斷距和對(duì)應(yīng)處泥巖分隔層厚度，利用最大斷距相減法[24]和地層古厚度恢復(fù)方法[25]恢復(fù)其在油氣成藏期——明化鎮(zhèn)組沉積中晚期的古斷距和古厚度，二者相減求取沙一中亞段泥巖分隔層古斷接厚度。由歧口凹陷沙一中亞段分隔層封油氣所需的最小斷接厚度（約為139 m，圖5），圈定板橋地區(qū)沙一中亞段泥巖分隔層滲漏區(qū)。板橋地區(qū)沙一中亞段分隔層滲漏區(qū)主要分布在東北部和東南部地區(qū)（圖6）。

將上述已確定的沙一下亞段油源斷裂與沙一中亞段泥巖分隔層滲漏區(qū)疊合，厘定板橋地區(qū)東三段油源斷裂。板橋地區(qū)東三段油源斷裂主要分布在東南部地區(qū)，少量分布在東北部地區(qū)（圖7）。板橋地區(qū)東三段目前已發(fā)現(xiàn)油氣主要分布在東南部地區(qū)，少量分布在北部中部地區(qū)的油源斷裂附近（圖7），這是因?yàn)橹挥形挥谶@些油源斷裂附近，下伏沙三段源巖生成的油氣才能通過(guò)油源斷裂穿過(guò)沙一中亞段泥巖分隔層在東三段聚集成藏，油氣鉆探才能發(fā)現(xiàn)大量油氣；反之則油氣發(fā)現(xiàn)較少或無(wú)油氣發(fā)現(xiàn)。

3.2 上源下儲(chǔ)配置油源斷裂厘定方法的實(shí)例應(yīng)用

三肇凹陷位于松遼盆地北部中央坳陷區(qū)內(nèi)，是油氣勘探的重點(diǎn)地區(qū)。該區(qū)發(fā)育的地層有下白堊統(tǒng)、上白堊統(tǒng)及新生界，其中下白堊統(tǒng)地層有火石嶺組、沙河子組、營(yíng)城組、登婁庫(kù)組和泉頭組，上白堊統(tǒng)地層有青山口組、姚家組、嫩江組、四方臺(tái)組和明水組。位于泉四段的扶余油層是主要含油氣層位，油氣主要來(lái)自上青一段，二者配置屬于上源下儲(chǔ)緊鄰配置，可以作為應(yīng)用實(shí)例，厘定其油源斷裂。

三維地震資料解釋成果顯示三肇凹陷扶余油層內(nèi)發(fā)育多種類型斷裂[29]，連接青一段源巖和扶余油層，且在油氣成藏期——明水組沉積末期[17]活動(dòng)的輸導(dǎo)斷裂在全凹陷分布（圖8）。由文獻(xiàn)[30]可知，三肇凹陷青一段源巖的排烴分布區(qū)如圖8所示，除東北邊部和東南邊部局部地區(qū)青一段源巖未進(jìn)入排烴分布范圍外，其余地區(qū)皆為源巖排烴分布區(qū)。

利用聲波時(shí)差資料計(jì)算三肇凹陷青一段源巖的超壓值，按照文獻(xiàn)[31]中源巖古超壓恢復(fù)方法恢復(fù)油氣成藏期古超壓值（圖9），由三肇凹陷青一段源巖生成油氣倒灌運(yùn)移所需的最小超壓值（約為5 MPa）[32]，圈定三肇凹陷油氣倒灌運(yùn)移青一段源巖超壓分布區(qū)。三肇凹陷除東南邊部局部地區(qū)外，其余地區(qū)均為油氣倒灌運(yùn)移青一段源巖超壓分布區(qū)（圖9）。

將上述三肇凹陷青一段源巖排烴分布區(qū)和油氣倒灌運(yùn)移青一段源巖超壓分布區(qū)疊合，二者重合區(qū)即為油氣倒灌運(yùn)移青一段源巖分布區(qū)。三肇凹陷除東北邊部和東南邊部地區(qū)外，其余地區(qū)皆為油氣倒灌運(yùn)移青一段源巖分布區(qū)（圖8）。

將上述已確定的三肇凹陷扶余油層內(nèi)輸導(dǎo)斷裂與油氣倒灌運(yùn)移青一段源巖分布區(qū)疊合，厘定扶余油層油源斷裂。三肇凹陷扶余油層除東北邊部和東南邊部局部地區(qū)外，油源斷裂在整個(gè)凹陷均有分布（圖8）。

三肇凹陷扶余油層目前已發(fā)現(xiàn)油氣均分布在中部和南部地區(qū)的油源斷裂附近（圖8）。這是因?yàn)橹挥形挥谶@些油源斷裂附近，上覆青一段源巖生成的油氣才能在超壓作用下通過(guò)油源斷裂向下伏扶余油層倒灌運(yùn)移，并在附近聚集成藏；反之則油氣發(fā)現(xiàn)較少或無(wú)油氣發(fā)現(xiàn)。

4 結(jié)論

（1） 三種主要源儲(chǔ)配置油源斷裂類型不同，下源上儲(chǔ)緊鄰配置油源斷裂為連接排烴源巖和儲(chǔ)層的輸導(dǎo)斷裂；下源上儲(chǔ)分隔配置油源斷裂為連接排烴源巖和儲(chǔ)層，且穿過(guò)分隔層的輸導(dǎo)斷裂；上源下儲(chǔ)緊鄰配置油源斷裂為連接油氣倒灌運(yùn)移源巖和儲(chǔ)層的輸導(dǎo)斷裂。

（2） 建立了一套厘定下源上儲(chǔ)緊鄰配置、下源上儲(chǔ)分隔配置和上源下儲(chǔ)緊鄰配置油源斷裂的方法，實(shí)例應(yīng)用結(jié)果證實(shí)了該方法的可行性。

（3） 渤海灣盆地歧口凹陷板橋地區(qū)沙三段源巖與沙一下亞段儲(chǔ)層為下源上儲(chǔ)緊鄰配置，油源斷裂主要分布于東北部和東南邊緣地區(qū)。沙三段源巖與東三段儲(chǔ)層屬于下源上儲(chǔ)分隔配置，油源斷裂主要分布在東南部地區(qū)。松遼盆地北部三肇凹陷青一段源巖與扶余油層為上源下儲(chǔ)緊鄰配置，油源斷裂分布在除東北邊部和東南邊部局部地區(qū)外的整個(gè)凹陷區(qū)。上述研究區(qū)中油氣均分布在油源斷裂處及附近。