大柳泉地区F7 断裂伴生裂缝输导油气能力

刘 丹

（大庆油田有限责任公司第四采油厂， 黑龙江大庆 163514）

0 引 言

大柳泉地区位于渤海湾盆地冀中坳陷廊固凹陷西南部， 是1 个大型北东向展布的鼻状构造带， 南北长度约为28 km， 东西宽度约为37 km， 总面积为500 km2。 该区从下至上发育的地层有古近系、新近系和第四系， 其中古近系地层包括孔店组（Ek）、 沙河街组（Es） 和东营组（Ed）， 新近系地层包括馆陶组（Ng） 和明化镇组（Nm）。

F7断裂位于大柳泉地区中部， 走向为北东东向， 平面延伸长度为18.5 km， 为旧州断裂的西南段（图1）。 该断裂向东南倾斜， 倾角为34 ° ～53 °，从下部沙四段向上到明化镇组， 是一条长期发育的正断裂。

目前， 已在F7断裂附近的沙三段和沙四段地层中发现大量油气。 油气源对比结果表明， 油气主要来自下伏沙四段源岩， 属于下生上储式生储盖组合。 F7断裂附近油气在剖面上和平面上的分布特征均有所差异。 剖面上油气主要分布在沙三中亚段和沙三下亚段， 少量分布在沙四上亚段和沙三上亚段； 平面上油气主要分布在F7断裂中部， 少量分布在其东北部（图1）。

前人对断裂输导油气通道及其输导能力的研究包括： （1） 通过断裂活动速率相对大小或凸面脊是否发育， 研究断裂输导油气通道［1-7］， 认为伴生裂缝是断裂活动时期输导油气通道， 凸面脊是断裂停止活动后输导油气通道； （2） 通过断裂本身输导油气特征和油气供给条件， 研究断裂输导油气能力［5-10］， 认为有充足油气供给的断裂， 输导油气能力强， 反之断裂输导油气能力弱； （3） 通过凸面脊发育特征和油气供给条件研究停止活动后断裂凸面脊输导油气能力［11-19］， 认为断裂凸面脊发育且油气供给能力强， 其凸面脊输导油气能力强， 反之断裂凸面脊输导油气能力弱。 这些研究成果对正确认识含油气盆地下生上储式受断裂控制油气分布规律、 高效指导油气勘探起到了一定的作用。

然而， 前人对断裂进行整体研究难以准确反映活动期断裂输导油气能力［20-27］， 给油气勘探带来一定风险。 因此， 开展大柳泉地区F7断裂伴生裂缝输导油气能力研究， 对指导该区油气勘探至关重要。

1 F7 断裂伴生裂缝及其分布特征

前人研究表明［9，28-33］， 大柳泉地区沙三下亚段和沙三中亚段油气成藏期为沙二段—东营组沉积时期， 而此时期恰好也是断裂活动时期（沙三段—东营组沉积时期） （图2）。 因此， 沙二段沉积时期活动最强烈， 应是F7断裂伴生裂缝将下伏沙四段源岩生成的油气输导至沙三下亚段和沙三中亚段聚集成藏的主要时期。

断裂活动时期的伴生裂缝是指发育在断裂破碎带内的裂缝， 因其上下连通， 是断裂活动时期输导油气的主要通道。

由于受到目前研究水平限制， 难以直接预测断裂活动时期伴生裂缝的发育及分布特征， 只能借助于断裂伴生裂缝与活动速率之间的关系进行间接预测， 具体方法如下： 首先统计断裂不同测线处在目的层内的断距， 由最大断距相减法［28，34］恢复其在油气成藏期的古断距， 再除以活动时期， 得到不同测线处断裂的古活动速率； 然后统计研究区已知井点处断裂古活动速率与其附近油气显示特征， 取油气处最小断裂古活动速率作为伴生裂缝发育所需的最小古活动速率（图3）， 这是因为断裂只有伴生裂缝发育， 才能运移和聚集油气， 油气钻探才能发现油气； 最后将断裂古活动速率大于伴生裂缝发育所需的最小古活动速率的部位圈在一起， 即为断裂伴生裂缝发育部位（图3）。

按照上述研究方法得到F7断裂不同测线处油气成藏期古活动速率（图4）， F7断裂在其中部古活动速率相对较大， 最大可达到20 m／Ma 以上；其次是在其东北部局部， 古活动速率在10 m／Ma以上； 在其西部和东北部大部分部位古活动速率较小， 小于10 m／Ma。

由大柳泉地区断裂古活动速率与其附近油气显示关系， 可以得到断裂伴生裂缝发育所需的最小活动速率约为10 m／Ma （图4）， 从而得到F7断裂伴生裂缝主要分布在其中部， 少量分布在其东北部局部（图4）。

按照上述方法得到F7断裂在不同层位伴生裂缝发育部位， 再将不同层位F7断裂伴生裂缝发育部位连起来， 得到F7断裂伴生裂缝分布（图5）。由图5 中可以看出， F7断裂发育2 条伴生裂缝，其中①号（中部） 伴生裂缝发育， 宽度相对较大；②号（东北部） 伴生裂缝相对不发育， 宽度相对较小。

2 F7 断裂伴生裂缝输导油气能力评价

2.1 评价方法

由于同1 条断裂不同部位伴生裂缝宽度、 倾角、 断裂活动速率和被其错断地层岩性（泥质含量） 不同， 其输导油气能力也不同。 伴生裂缝宽度、 倾角和断裂活动速率越大， 被其错断地层岩石泥质含量越小， 断裂伴生裂缝输导油气能力越强；反之， 则越弱。 因此， 断裂伴生裂缝输导油气能力定量表示为

式中：T——断裂伴生裂缝输导油气能力评价参数；

a——伴生裂缝平均古活动速率， m／Ma；

b——伴生裂缝宽度， m；

Rm——被错断地层泥质含量；

θ——断裂倾角， （°）。

伴生裂缝平均古活动速率a： 首先通过地震资料读取断裂在不同层位内的断距， 利用最大断距相减法［22，28］恢复其在油气成藏期的古断距； 然后将该古断距除以断裂活动时期， 得到断裂古活动速率； 最后求取大于伴生裂缝发育所需的最小古活动速率部位的古活动速率平均值。 伴生裂缝宽度b由断裂伴生裂缝平面分布直接量取。 断裂倾角θ由地震剖面在伴生裂缝处直接量取。 被错断地层泥质含量Rm由钻井资料统计得到。

断裂伴生裂缝输导油气能力评价参数T与伴生裂缝平均古活动速率a、 伴生裂缝宽度b和断裂倾角θ呈正比， 与被错断地层泥质含量Rm呈反比。参数T的值越大， 表明断裂伴生裂缝输导油气能力越强； 反之， 则越弱。

2.2 评价结果

由钻井及地震资料统计并计算得到F7断裂2条伴生裂缝在不同层位输导油气能力评价参数（图6）。

由图6 （a） 可知， F7断裂①号（中部） 伴生裂缝输导油气能力相对较强， 输导油气能力评价参数可达到500 以上， 且有从深部层位到浅部层位输导油气能力呈现逐渐增强的趋势， 其中从沙四上亚段到沙三中亚段输导油气能力增强较慢， 输导油气能力评价参数小于20； 从沙三中亚段到沙三上亚段输导油气能力增强迅速， 输导油气能力评价参数可达到500 以上。 ①号伴生裂缝输导油气能力在深部层位增强较慢， 主要是因为其宽度和被错断地层泥质含量基本不变、 倾角变小、 活动速率较小； 而在浅部层位增强迅速， 主要是因为其倾角和活动速率变大、 被错断地层泥质含量变小。

由图6 （b） 可知， F7断裂②号（东北部） 伴生裂缝输导油气能力相对较弱， 输导油气能力评价参数仅在20 左右， 也具有从深部层位到浅部层位输导油气能力呈现逐渐增强的趋势， 其中从沙四上亚段到沙三中亚段输导油气能力增强较慢， 输导油气能力评价参数小于5； 从沙三中亚段到沙三上亚段输导油气能力增强较快， 输导油气能力评价参数可达到20 左右。 ②号伴生裂缝输导油气能力在深部层位增强较慢， 主要是因为其倾角和被错断地层泥质含量基本不变、 活动速率较小； 而在浅部层位增强迅速， 主要是因为其宽度和倾角变大、 被错断地层泥质含量变小。

综合来看， F7断裂伴生裂缝输导油气能力在沙三上亚段相对最强， 输导油气能力评价参数可达到572； 在沙三中亚段相对较强， 输导油气能力评价参数为176； 在沙三下亚段相对较弱， 输导油气能力评价参数为23； 在沙四上亚段相对最弱， 输导油气能力评价参数仅为5。

3 断裂伴生裂缝输导油气能力对油气分布控制作用

通过钻井资料统计得到F7断裂附近剖面上和平面上油气分布特征（图7）。 剖面上油气主要分布在沙三中亚段和沙三下亚段， 少量分布在沙四上亚段和沙三上亚段； 平面上油气主要分布在F7断裂中部， 少量分布在F7断裂东北部。

3.1 断裂伴生裂缝输导油气能力控制油气平面分布部位

由图7 （a） 中可以看出， 目前F7断裂附近沙三段和沙四段已发现油气主要分布在其中部， 少量分布在其东北部， 恰好位于F7断裂①号（中部）和②号（东北部） 伴生裂缝发育部位或附近， 二者之间具有较好的对应关系。 油气在沿断裂向上运移过程中， 并非沿着断裂带大面积进行， 而是优先沿着某些优势输导通道进行的。 而断裂伴生裂缝发育部位或附近往往具有较好的孔渗性， 成为油气沿断裂向上运移的优势输导通道。 也就是说， 只有位于断裂伴生裂缝发育部位或附近， 才能通过F7断裂伴生裂缝将下伏沙四段源岩生成的油气输导至上覆沙四上亚段至沙三上亚段中聚集， 油气钻探才能发现油气。

不同断裂伴生裂缝的输导油气能力与油气富集程度具有良好的正相关关系。 输导油气能力较强的断裂伴生裂缝， 其宽度、 活动速率和倾角较大， 被其错断地层泥质含量较小， 油气在该断裂伴生裂缝的运移速度和运移总量较大， 进入到断裂伴生裂缝附近圈闭中的油气聚集量较多。 如图7 （a） 所示，F7断裂中部油气明显较其东北部油气富集， 就是因为F7断裂①号（中部） 伴生裂缝明显较其②号（东北部） 伴生裂缝发育、 宽度大， 且①号（中部） 伴生裂缝输导油气能力评价参数值（平均为186） 也明显大于②号（东北部） 伴生裂缝输导油气能力评价参数值（平均为8）， 造成F7断裂①号（中部） 伴生裂缝较其②号（东北部） 伴生裂缝从下伏沙四段源岩处获得的油气明显更多， 形成的油气聚集规模更大。

3.2 断裂伴生裂缝输导油气能力控制油气富集层位

由图6 和图7 （b） 中可以看出， 除了沙三上亚段外， 油气在不同层位富集程度与其断裂伴生裂缝输导油气能力呈正相关， 即断裂伴生裂缝输导油气能力越强的层位， 油气越富集； 而断裂伴生裂缝输导油气能力越弱的层位， 油气不富集。 如F7断裂伴生裂缝输导油气能力在沙三中亚段和沙三下亚段较强， 则该层位油气较富集； F7断裂伴生裂缝输导油气能力在沙四上亚段较弱， 则该层位油气不富集（图6 和图7 （b） ）。 这是因为下伏源岩生成的油气在沿断裂伴生裂缝运移过程中， 在断裂伴生裂缝输导油气能力越强的层位， 断裂伴生裂缝宽度、 活动速率和倾角相对越大， 被断裂伴生裂缝错断地层泥质含量相对越小， 油气在该层位的运移速度和运移总量相对越大， 进入到断裂伴生裂缝附近圈闭中的油气聚集量越多； 反之， 则油气聚集量越少。 沙三上亚段油气不富集， 是因为其盖层段储层不发育， 而与F7断裂伴生裂缝输导油气能力强弱无关。

4 结 论

（1） 大柳泉地区F7断裂共发育2 套伴生裂缝，①号伴生裂缝输导油气能力评价参数平均值为186； ②号伴生裂缝输导油气能力评价参数平均值为8。

（2） F7断裂伴生裂缝输导油气能力评价参数在沙三上亚段为572； 在沙三中亚段为176； 在沙三下亚段为23； 在沙四上亚段为5。

（3） F7断裂伴生裂缝输导油气能力控制油气平面分布部位， ①号伴生裂缝输导油气能力相对较强， 油气富集； ②号伴生裂缝输导油气能力相对较弱， 油气不富集。

（4） F7断裂伴生裂缝输导油气能力控制油气富集层位， 伴生裂缝输导油气能力相对较强的沙三中亚段和沙三下亚段， 油气富集； 而伴生裂缝输导油气能力相对较弱的沙四上亚段， 油气不富集。