方正断陷源盖空间匹配关系及控藏作用

付广，刘桐汐，史集建，李云飞，杨丽峰

方正断陷源盖空间匹配关系及控藏作用

付广1，刘桐汐1，史集建1，李云飞2，杨丽峰3

（1.东北石油大学地球科学学院，黑龙江大庆163318；2.中国石油大庆油田有限责任公司第四采油厂，黑龙江大庆163511；3.中国石油大庆油田有限责任公司第八采油厂，黑龙江大庆163514）

为了研究方正断陷油气成藏规律，基于源岩和盖层的发育及分布特征，从二者空间匹配关系入手，对该断陷油气成藏与分布的控制作用进行了研究。结果表明：方正断陷主要发育2类5套源盖空间匹配关系，其中自源自盖型2套，主要发育于新安村+乌云组；下源上盖型3套，主要发育于新安村+乌云组至宝二段。Ⅰ和Ⅲ套源盖空间匹配关系在整个断陷均有分布，Ⅱ和Ⅴ套仅分布于断陷东部，Ⅳ套仅分布于断陷西部。5套源盖空间匹配关系对油气成藏与分布的控制作用主要表现在3个方面，分别为源盖空间匹配关系的数量控制着油气聚集与分布的层位，同一层位源盖空间匹配关系的数量控制着油气聚集的数量以及源盖空间匹配关系中盖层的质量控制着油气聚集的数量。

源岩；盖层；空间匹配关系；油气聚集；控制作用；方正断陷

0 引言

方正断陷位于依舒地堑北部，为二级负向构造单元，呈北东东向狭长形分布，主要发育白垩系、古近系、新近系及第四系，其中古近系的新安村+乌云组和宝泉岭组是该断陷的主要沉积地层，也是目前该断陷油气富集的主要层位（图1）。截至目前，方正断陷已获得5口工业油流井，2口工业气流井和5口低产油流井，显示出该断陷具有进一步勘探的潜力。然而，该断陷地层条件复杂，既有早期的伸展作用及中期的张扭作用，又有晚期的压扭作用［1］（图1），这些作用使地层破碎，经多期作用后形成交错分布的断裂，不仅造成地层界限难以确定，而且对地层断裂的解释也存在问题，增加了方正断陷的油气勘探难度。尽管前人对方正断陷的源岩和盖层条件［2-5］、构造［6-13］、沉积［14-15］及其对油气成藏作用［16］等方面均进行过研究和探讨，并取得了一些认识，但这些认识主要是从某一侧面对该断陷的油气成藏条件进行研究，缺乏综合性的研究。对于从油气成藏的主控因素即源岩和盖层之间的空间匹配关系入手研究油气成藏规律的报道，至今尚无，这明显不利于方正断陷油气勘探的深入研究。因此，开展方正断陷源盖空间匹配关系及其对油气成藏分布的控制作用研究，对于正确认识该断陷的油气成藏规律和指导油气勘探均具有重要意义。

图1 方正断陷地层柱状图Fig.1Stratigraphic column of Fangzheng fault depression

1 源岩发育及分布特征

油气源对比结果表明，方正断陷目前发现的油气主要来自新安村+乌云组源岩［10］。油气勘探和地震资料揭示，该源岩主要发育于新安村+乌云组的底部和顶部（参见图1）。新安村+乌云组底部源岩主要分布在方正断陷东部方10井以南地区，少量分布在西部，最大厚度为120 m；其次分布在方4井和方15井东北部，最大厚度分别为100 m和90 m。新安村+乌云组底部源岩厚度由3个高值区向其四周逐渐减小，在断陷边部减小至零［图2（a）］。新安村+乌云组顶部源岩仅分布在方正断陷东部，最大厚度为110 m，主要分布在方13井；其次分布在方15井，最大厚度为100 m。新安村+乌云组顶部源岩厚度由2个高值区向其四周逐渐减小，在断陷边部减小至零［图2（b）］。

图2 方正断陷新安村+乌云组有效源岩分布Fig.2Distribution of the effective source rocks of Xin’ancun-Wuyun Formation in Fangzheng fault depression

2 盖层发育及分布特征

图3 方正断陷盖层分布Fig.3DistributionofthecaprockinFangzhengfaultdepression

地质、地震及油气分布等资料揭示，方正断陷自下而上发育新安村+乌云组底部、新安村+乌云组顶部、宝一段和宝二段共4套泥岩盖层。新安村+乌云组底部泥岩盖层在方正断陷东、西部均有分布，主要分布在方18井，最大厚度为190 m；其次分布在方402井、方3井和方13井北部，最大厚度为80 m。新安村+乌云组底部泥岩盖层厚度由3个高值区向其四周逐渐减小，在断陷边部减小至40 m以下［图3（a）］。新安村+乌云组顶部泥岩盖层主要分布在方正断陷东部方13井，最大厚度为300 m；其次分布在方15井，最大厚度为115 m；断陷西部也有分布，但厚度和分布面积均较小。新安村+乌云组顶部泥岩盖层厚度由2个高值区向其四周逐渐减小，在断陷边部减小至25 m以下［参见图3（b）］。宝一段泥岩盖层仅分布在方正断陷东部，最大厚度为1 000 m，主要分布在方12井北部；其次分布在方15井，最大厚度为950 m。宝一段泥岩盖层厚度由2个高值区向其四周逐渐减小，在断陷东部边界减小至100 m以下［参见图3（c）］。宝二段泥岩盖层分布面积广，东部和西部均有分布，最大厚度为1 040 m，主要分布在方5井北部；其次分布在方18井南部，最大厚度为840 m。宝二段泥岩盖层厚度由2个高值区向其四周逐渐减小，在断陷边部减小至200 m以下［参见图3（d）］。

3 源盖空间匹配关系及不同类型的分布特征

源岩和盖层作为油气成藏的2个重要条件，不仅单独对油气成藏起控制作用，更重要的是，二者空间匹配关系共同控制着油气成藏与分布。由于受源岩和盖层初期沉积范围大小及后期遭受抬升剥蚀程度的影响，方正断陷的源岩和盖层在空间与分布上均存在差异（参见图2和图3），使得二者空间匹配关系在不同地区表现出不同特征。方正断陷源盖空间匹配关系主要有2种类型，第1种为自源自盖型，主要发育于新安村+乌云组。该类型又可进一步细分为2套空间匹配关系，分别为Ⅰ和Ⅱ套，其中Ⅰ套是由新安村+乌云组泥岩与新安村+乌云组底部泥岩盖层构成，在方正断陷东、西部均有分布；Ⅱ套是由新安村+乌云组顶部泥岩与新安村+乌云组顶部泥岩盖层构成，仅分布在该断陷东部（图4）。第2种为下源上盖型，发育于新安村+乌云组—宝二段。该类型又可进一步细分为3套空间匹配关系，分别为Ⅲ，Ⅳ和Ⅴ套，其中Ⅲ套是由新安村+乌云组底部源岩与新安村+乌云组顶部泥岩盖层构成，在方正断陷东、西部均有分布；Ⅳ套是由新安村+乌云组底部源岩与宝二段泥岩盖层构成，仅分布在该断陷西部；Ⅴ套是由新安村+乌云组顶部源岩与宝一段泥岩盖层构成，仅分布在该断陷东部（图4）。

图4 方正断陷源盖空间匹配关系示意图Fig.4The sketch of spatial matching relation between source rock and caprock in Fangzheng fault depression

由图4可以看出，方正断陷东部发育4套源盖空间匹配关系，西部则发育3套源盖空间匹配关系，二者在数量上有着明显差异，而且在源盖空间匹配类型上也存在差异，西部发育的源盖空间匹配关系分别是Ⅰ，Ⅲ和Ⅳ套，而东部发育的源盖空间匹配关系是Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ和Ⅴ套。

由图3（c）和图3（d）可以看出，方正断陷宝一段和宝二段泥岩盖层厚度大，并且未断裂错开，仍保持横向分布的连续性，而且其与新安村+乌云组底部源岩构成的Ⅳ和Ⅴ套源盖空间匹配关系的油气保存条件相对较好；新安村+乌云组底部和顶部泥岩盖层中，除局部厚度相对较大外，大部分地区的厚度相对较小，而且易被断裂错开，失去横向分布的连续性（表1）。由表1可以看出，方正断陷东部断裂断距相对较大，新安村+乌云组底部和顶部2套泥岩盖层厚度普遍小于断距，被断裂错开后，失去了横向分布连续性，而且Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ套源盖空间匹配关系的油气保存条件相对较差；断陷西部由于断裂断距相对较小，新安村+乌云组底部和顶部泥岩盖层部分被断裂错开，而且Ⅰ和Ⅲ套源盖空间匹配关系的油气保存条件介于Ⅳ，Ⅴ套与东部Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ套源盖空间匹配关系的油气保存条件之间。

表1 方正断陷油气显示井与盖层断接厚度关系Table 1Relation between oil-gas show wells and faulted thickness of caprock in Fangzheng fault depression

续表1

4 对油气成藏与分布的控制作用

通过对源盖空间匹配关系及其分布与油气分布之间的关系进行研究得出，方正断陷源盖空间匹配关系对油气成藏与分布的控制作用主要表现在以下3个方面。

图5 方正断陷盖层分布及油气显示关系Fig.5Relation between caprock distribution and oil-gas show in Fangzheng fault depression

4.1 源盖空间匹配关系的数量控制着油气聚集与分布的层位

由于方正断陷西部缺失宝一段地层，在Ⅱ和Ⅳ套源盖空间匹配关系中，源岩和储层均分别相同，只是盖层不同而已，所以西部实际上是2套源盖空间匹配关系，明显少于东部。因此，该断陷东部和西部油气分布层位存在着明显的差异。由图5可以看出，方正断陷西部油气除少量分布在白垩系外，其余主要分布在新安村+乌云组地层内；东部油气从下伏基岩至上覆宝一段地层皆有分布，而且含油气层位明显多于断陷西部。这主要是由于该断陷东部源岩盖层空间匹配关系数量相对较多，导致油气储集与分布的空间分布层位相对较多造成的。

4.2 同一层位源盖空间匹配关系的数量控制着油气聚集的数量

由图4可以看出，方正断陷从下伏基岩或白垩系至上覆宝一段或宝二段地层中，只有新安村+乌云组内的源盖空间匹配关系最好，同时有Ⅱ，Ⅲ和Ⅳ套源盖空间匹配关系，油气成藏与分布的空间范围最大，最有利于油气聚集与分布，这是造成目前在该断陷新安村+乌云组地层内发现油气最多（参见图5）的根本原因。基岩或白垩系、宝一段地层内部均发育一套源盖空间匹配关系，油气成藏与分布的空间范围有限，故目前找到的油气也有限。

4.3 源盖空间匹配关系中盖层的质量控制着油气聚集的数量

在方正断陷5套源盖空间匹配关系中，Ⅳ和Ⅴ套中的宝二段及宝一段泥岩盖层厚度最大，而且无断裂错开，封闭油气质量最好；其次是该断陷西部的Ⅰ和Ⅲ套，由于其断裂断距相对较小，新安村+乌云组底部和顶部泥岩盖层的厚度相对较小，而且仅部分被断裂错开，封闭油气质量相对较好；最差是断陷东部Ⅰ和Ⅱ套，由于其断裂断距相对较大，新安村+乌云组底部和顶部泥岩盖层的厚度相对较小，而且大部分被断裂错开，封闭油气质量相对较差。正因如此，方正断陷宝二段泥岩盖层之下的新安村+乌云组上部地层、宝一段泥岩盖层之下的宝一段或新安村+乌云组上部地层以及西部新安村+乌云组底部之下的新安村+乌云组或白垩系油气相对富集，而断陷西部新安村+乌云组顶部泥岩盖层之下的新安村+乌云组上部地层和新安村+乌云组底部泥岩盖层之下的基岩油气聚集相对较少（参见图5）。

5 结论

（1）方正断陷主要发育2类5套源盖空间匹配关系，其中Ⅰ和Ⅲ套分布于整个断陷，Ⅱ和Ⅴ套仅分布于断陷东部，Ⅳ套仅分布于断陷西部。

（2）方正断陷源盖空间匹配关系对油气成藏与分布的控制作用主要表现在3个方面，分别为源盖空间匹配关系的数量控制着油气聚集与分布的层位，同一层位源盖空间匹配关系的数量控制着油气聚集的数量以及源盖空间匹配关系中盖层的质量控制着油气聚集的数量。

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（本文编辑：涂晓燕）

Spatial matching relation between source rock and caprock and its control action on oil-gas accumulation in Fangzheng fault depression

FU Guang1，LIU Tongxi1，SHI Jijian1，LI Yunfei2，YANG Lifeng3
（1.College of Earth Sciences，Northeast Petroleum University，Daqing 163318，Helongjiang，China；2.No.4 Oil Production Plant，PetroChina Daqing Oilfield Company Ltd.，Daqing 163511，Heilongjiang，China；3.No.8 Oil Production Plant，PetroChina Daqing Oilfield Company Ltd.，Daqing 163514，Heilongjiang，China）

In order to study oil-gas accumulation law in Fangzheng fault depression,based on the characteristics of development and distribution of source rock and caprock,this paper studied the spatial matching relation between source rock and caprock and its control action on oil-gas accumulation in Fangzheng fault depression.The result shows that there are two types of spatial matching relation between source rock and caprock itself and lower sourcerock and upper caprock in Fangzheng fault depression.There are two sets of spatial matching relation between source rock and caprock in the first type,and they formed in Xin’ancun-Wuyun Formation.There are three sets of spatial matching relation between source rock and caprock in the second type,and they formed in Xin’ancun-Wuyun Formation to the second member of Baoquanling Formation.The first and third sets distributed in the whole fault depression,the second and fifth sets only distributed in the eastern fault depression,and the fourth set only distributed in the western fault depression.The control action of these five sets of spatial matching relation between source rock and caprock on oil-gas accumulation mainly displays in the following three aspects:①the numbers of spatial matching relation between source rock and caprock control oil-gas accumulation and distribution horizons;②the numbers of spatial matchingrelation between source rock and caprock in the same horizon control oil-gas accumulation amount;③caprock quality in spatial matchingrelation between source rock and caprock alsocontrols oil-gas accumulation amount.

source rock；caprock；spatial matching relation；oil-gas accumulation；control action；Fangzheng fault depression

TE122.1

：A

1673-8926（2014）05-0009-06

2014-02-23；

2014-04-28

国家自然科学

“断层岩水压张裂漏油主控因素及张性破裂压力预测”（编号：41372154）资助

付广（1962-），男，博士，教授，主要从事油气藏形成与保存方面的教学与科研工作。地址：（163318）黑龙江省大庆市高新技术开发区发展路199号东北石油大学地球科学学院。E-mail：fuguang2008@126.com。