海拉尔盆地苏德尔特地区油气“中转”运聚成藏：研究方法与有利部位预测

付广，沙子萱，赵凯

东北石油大学，黑龙江大庆，163318

内容提要: 为了研究海拉尔盆地苏德尔特地区下白垩统大磨拐河组油气分布规律，在深层油气“中转站”(所谓油气中转站是源岩内和外已聚集的油气分布区，可为浅层油气成藏提供油气来源)中转油气机理及有利部位研究预测方法的基础上，通过确定下白垩统南屯组油气中转站分布区和南屯组顶部泥岩盖层不封闭区，确定南屯组油气中转站向大磨拐河组中转油气分布区，结合输导断裂输导油气有利部位，利用本文所建立的深层油气中转站向浅层中转油气有利部位预测方法，对苏德尔特地区南屯组油气中转站向大磨拐河组中转油气有利部位进行了预测，结果表明：苏德尔特地区南屯组油气中转站向大磨拐河组中转油气有利部位主要分布在其中部地区，少量分布在其西北和东北部地区，控制着苏德尔特地区大磨拐河组油气成藏与分布，南屯组油气中转站向大磨拐河组中转油气有利部位处或附近尚未钻探部位应是该区大磨拐河组下一步油气勘探的有利部位。

苏德尔特地区位于海拉尔盆地贝尔凹陷中部，构造上包括苏德尔特潜山构造带中部、贝西洼槽南部和霍多莫尔断鼻构造带南部和敖瑙海洼槽北部的局部地区(图1)。油气钻探揭示该区发育的地层有下白垩统(铜钵庙组、南屯组、大磨拐河组、伊敏组)、上白垩统(青元岗组)和新生界。该区目前已发现油气主要分布在南屯组，少量分布在大磨拐河组(图1)。油气源对比结果可知，苏德尔特地区南屯组和大磨拐河组油气皆来自下伏南一段下部源岩，但南屯组油气成藏时期(伊敏组沉积末期)略早于大磨拐河组油气成藏时期(伊敏组沉积末期—青元岗组沉积时期；白雪峰，2014)，南屯组油气聚集应是大磨拐河组油气成藏的深层油气“中转站”(所谓油气中转站是源岩内和外已聚集的油气分布区，可为浅层油气成藏提供油气来源)，南屯组油气中转站向大磨拐河组中转油气有利部位分布控制着大磨拐河组油气藏的形成与分布，因此，能否准确地预测出苏德尔特地区南屯组油气中转站向大磨拐河组中转油气有利部位，应是其大磨拐河组油气勘探的关键。

图1 海拉尔盆地苏德尔特地区构造及地层特征Fig. 1 Tectonic and stratigraphic characteristics of Suderte area, Hailar Basin

关于含油气盆地内深层油气中转站前人曾做过一定研究和探讨，首先是根据断裂活动时间相对长短和源岩生成油气量相对大小之间的关系，对含油气盆地内深层油气中转站是否存在进行的研究，认为源岩在断裂活动时期生成的油气量有限，难以满足浅层油气藏形成的需要。只有存在深层油气中转站，才能为浅层油气藏形成提供充足的油气来源(邓运华，2005，2012；邓运华等，2012)。其次是利用各种地化指标，研究浅层油气藏与深层油气中转站之间的油气成因关系，认为浅层油气藏与深层油气中转站中的油气应来自同一源岩，只是浅层油气藏形成时期略晚于深层油气中转站的形成时期(张枝焕等，2006；Kang Dejiang et al., 2010；刘可禹等，2016；李振明等，2019)。再者是根据浅层油气藏和深层油气中转站之间油气分布关系，研究浅层油气藏与深层油气中转站之间的油气分布互补关系。认为深层油气中转站油气聚集规模越大，浅层油气藏规模越小；反之则越大(魏刚等，2005；Zhao Wenzhi et al., 2006；薛永安等，2008；姚城等，2017；Xue Yong’an., 2020)。最后是根据断裂和被其错断盖层封闭特征，研究深层油气中转站向浅层中转油气的条件，认为只有盖层不封闭的深层油气中转站，才能通过输导断裂向浅层中转油气；否则深层油气中转站不能向浅层中转油气(邓运华，2004；Jiang Suhua et al., 2016；王海学等，2014；彭靖淞等，2016；邓运华等，2017；胡春明等，2018；Xu Changgui et al., 2019；刘峻桥等，2019；李晓敏，2020；付广等，2021a，b)。上述这些研究成果对正确认识含油气盆地浅层油气分布和指导油气勘探起到了非常重要的作用。

然而，上述研究对深层油气中转站向浅层中转油气有利部位研究开展的相对较少，有也仅仅是将整条输导断裂作为向浅层中转油气有利部位(邓运华，2004；Jiang Suhua et al., 2016；付广等，2010；于丹等，2010；孙永河等，2011；邓运华等，2017；Xu Changgui et al., 2019；刘峻桥等，2019)，而没有考虑输导断裂本身输导油气特征的影响，更没有将深层油气中转站分布区、盖层不封闭区和输导断裂输导油气有利部位综合起来研究深层油气中转站向浅层中转油气有利部位，造成研究结果难以准确地反映地下的实际情况，给浅层油气勘探带来一定风险。因此，本文通过开展海拉尔盆地苏德尔特地区南屯组油气中转站向大磨拐河组中转油气有利部位预测研究，解释目前大磨拐河组已发现油气分布规律，并为该区大磨拐河组下一步油气勘探提供有利依据。

1 深层油气中转站向浅层中转油气有利部位预测方法

1.1 深层油气中转站向浅层中转油气机制及其有利部位

深层源岩生成油气在剩余地层孔隙流体压力差和浮力作用下向其内或其外砂体中运移和聚集，形成了深层油气中转站(图1)。深层油气中转站中的油气之所以能向浅层中转是因为其盖层不封闭，油气在剩余地层压力差和浮力作用下沿输导断裂(连接深层油气中转站和浅层，且在浅层油气成藏期活动的断裂)穿过盖层向浅层运移，并在输导断裂附近的浅层圈闭中聚集成藏(图1)。然而，由于受到输导断裂本身输导油气特征的影响，输导断裂并非大面积向浅层中转油气，而是通过其输导油气有利部位向浅层中转油气。由此看出，深层油气中转站向浅层中转油气有利部位应是深层油气中转站向浅层中转油气分布区内的输导断裂输导油气有利部位。

1.2 深层油气中转站向浅层中转油气有利部位的预测方法

由上可知，要预测深层油气中转站向浅层中转油气有利部位，就必须确定深层油气中转站向浅层中转油气分布区和输导断裂输导油气有利部位。

要确定深层油气中转站向浅层中转油气分布区，就必须确定深层油气中转站分布区和盖层不封闭区，二者重合区域即为深层油气中转站向浅层中转油气分布区。

图2 深层油气中转站向浅层中转油气成藏模式图Fig. 2 “Transfer station” upward shallow layer transfer oil and gas accumulation pattern diagram

图3 深层油气中转站分布区示意图Fig. 3 Schematic diagram of deep oil and gas “transfer station” distribution area

由上可知，深层油气中转站分布区应包括深层源内油气中转站分布区和深层源外油气中转站分布区，深层源内油气中转站分布区应为源岩排烃分布区和砂体连通分布区的重合区，因为只有二者的重合区，源岩生成的油气才能进入到砂体中，沿输导断裂向浅层运移提供大量油气来源，反之则不能为浅层提供大量来源。源岩排烃分布区可以利用源岩成熟度地化指标随埋深变化关系，由文献(庞雄奇等，2004)中源岩排烃门限确定方法，确定源岩排烃门限，据此圈定出的源岩分布范围即为源岩排烃分布区(图3a)。利用钻井资料统计源岩内地层砂地比值，由文献(付广等，2014)中的方法确定其砂体连通所需的最小砂地比值，二者结合便可以得到源岩内砂体连通分布区(图3a)。将上述所确定出的源岩排烃分布区和砂体连通分布区叠合，取二者的重合区便可以得到深层源内油气中转站分布区。深层源外油气中转站分布可以由钻井资料统计目前深层源岩外所有见油气显示井，将其圈在一起，即为深层源外油气中转站分布区(图3b)。将上述深层源内和源外油气中转站分布区叠合，二者的最大覆盖区即为深层油气中转站分布区。

利用钻井及地震资料统计深层油气中转站盖层厚度，作盖层厚度分布图，利用三维地震资料追索盖层内发育输导断裂，由三维地震资料统计输导断裂在盖层内的断距，由最大断距相减法(Roman et al., 1998)恢复其在中转油气期的古断距。由盖层厚度分布图读取被输导断裂断穿盖层厚度，由地层古厚度恢复方法(庞雄奇等，1991)恢复其中转油气期的古厚度。据二者计算深层油气中转站盖层古断接厚度，将其标在平面图上。统计研究区已知井点处盖层古断接厚度与其上下油气分布特征，取油气仅分布在盖层之下的最小古断接厚度，作为盖层封油气所需的最小断接厚度(付广等，2017；袁红旗等，2021)，这是因为盖层古断接厚度大于或等于其封油气所需的最小断接厚度，盖层封闭，油气只能在其下聚集分布；反之油气在盖层上下分布。据此便可以得到深层油气中转站盖层不封闭区，即盖层古断接厚度小于其封油气所需的最小断接厚度的区域。

将上述已确定出的深层油气中转站分布区与盖层不封闭区叠合，取二者的重合区便可以得到深层油气中转站向浅层中转油气分布区。

利用三维地震资料追索不同层位输导断裂断层面空间分布，由地层古埋深恢复方法(宋明水等，2016)恢复在中转油气期不同层位输导断裂断层面的古埋深，由式1计算不同层位输导断裂断层面古油气势能值，由不同层位输导断裂断层面古油气势能等值线法线汇聚线，便可以得到输导断裂输导油气有利部位(孙同文等，2012；付广等，2021a)。

图4 海拉尔盆地苏德尔特地区下白垩统南屯组油气中转站分布区示意图Fig. 4 Distribution sketch of oil and gas “transfer station” of the Lower Cretaceous Nantun Formation in Suderte area, Hailar Basin

(1)

式中：Φ—断层面油气势能值，kJ；Z—断层面埋深，m；P—断层面流体压力，mPa(其大小等于ρwZ，ρw为地层水密度，g/cm3)；g—重力加速度，m/s2；ρ—油气密度，g/cm3。

将上述已确定出来的深层油气中转站向浅层中转油气分布区与输导断裂输导油气有利部位叠合，便可以得到深层油气中转站向浅层中转油气有利部位，即深层油气中转站向浅层中转油气分布区内的输导断裂输导油气有利部位。

2 南屯组油气中转站向大磨拐河组中转油气有利部位预测

利用源岩成熟度地化参数随埋深的变化关系，由文献(庞雄奇等，2004)中源岩排烃门限确定方法，可以得到贝尔凹陷南一段下部源岩排烃门限约为2200 m，据此可以得到其源岩排烃分布区如图4所示，苏德尔特地区南一段下部源岩排烃分布区主要分布在其北部。由钻井资料统计南一段源岩内地层砂地比值(图5)，由图5中可以看出，苏德尔特地区南一段下部源岩地层砂地比值高值区主要分布在其东部和西部边部，中部地区地层砂地比值相对较低。由研究区砂体连通所需的最小地层砂地比值约为20%(付广等，2014)，可以得到苏德尔特地区南一段下部源岩内连通砂体分布区，主要分布在西北和东部局部地区。将上述已确定出的南一段下部源岩排烃分布区和内中砂体连通分布区叠合，便可以得到南一段下部源内油气中转站分布区(图4)，由图4中可以看出，苏德尔特地区南一段下部源内油气中转站分布区主要分布在西北和东部局部地区。

图5 海拉尔盆地苏德尔特地区下白垩统南屯组一段下部烃源岩内地层砂地比值分布图Fig. 5 Distribution map of sand—land ratio of inner layer of source rock in the 1st Member, Nantun Formation, Lower Cretaceous(N1) in Suderte area, Hailar Basin

油气钻探发现，目前已在苏德尔特潜山构造带中部和贝西洼槽南部及西部发现了南屯组大量油气聚集，将这些油气聚集圈起来可作为南一段下部源外油气中转站分布区(图4)。由图4中可以看出，苏德尔特地区南一段下部源外油气中转站分布区主要分布在中部地区，少量分布在其西北和东北局部地区。

将上述已确定出的苏德尔特地区南一段下部源内油气中转站分布区和源外油气中转站分布区叠合，便可以得到其南屯组油气中转站分布区(图4)。由图4中可以看出，苏德尔特地区南屯组油气中转站分布区主要分布在其北部和中部地区。

由钻井揭示，苏德尔特地区南屯组油气中转站盖层为南屯组上部发育的泥岩，由钻井资料统计可以得到，苏德尔特地区南屯组上部泥岩盖层相对发育，最大厚度可达到300 m，主要分布在西部和北部局部地区，次极值区位于东部局部地区，南屯组上部泥岩盖层厚度大于250 m，由3个高值区向其四周南屯组上部泥岩盖层厚度逐渐减小，在南部地区南屯组上部泥岩盖层厚度变为最小，小于50 m(图6)。

图6 海拉尔盆地苏德尔特地区南屯组上部泥岩盖层厚度分布图Fig. 6 Thickness distribution map of upper mudstone cap of the Lower Cretaceous Nantun Formation in Suderte area, Hailar Basin

由图7中可以看出，苏德尔特地区南屯组上部泥岩盖层内断裂发育，但能成为南屯组油气中转站向大磨拐河组中转油气的输导断裂只有Ⅳ型和Ⅴ型断裂(孙永河等，2008)，因为它们连接了南屯组油气中转站和大磨拐河组，且在油气中转时期—伊敏组沉积末期—青元岗组沉积时期活动。由图7中可以看出，苏德尔特地区南屯组内输导断裂主要分布在中部，少量分布西部和东部地区。

图7 海拉尔盆地苏德尔特地区南屯组断裂及输导断裂分布图Fig. 7 Distribution map of fault and transit fault in the Lower Cretaceous Nantun Formation in Suderte area, Hailar Basin

利用钻井和地震资料统计苏德尔特地区南屯组上部泥岩盖层内输导断裂断距和被其错断南屯组上部泥岩盖层厚度，由最大断距相减法(Roman et al., 1998)和地层古厚度恢复方法(庞雄奇等，1991)恢复中转油气期输导断裂古断距和南屯组上部泥岩盖层古厚度，由二者计算南屯组油气中转站盖层古断接厚度。由苏德尔特地区38口探井南屯组油气中转站盖层古断接厚度与其上下油气分布特征(图8)，可以得到其封油气所需的最小断接厚度约为89～95 m。据此可以得到苏德尔特地区南屯组油气中转站盖层不封闭区，如图6所示，由图6中可以看出，苏德尔特地区南屯组油气中转站盖层不封闭区主要分布在其中部和西北地区，少量分布在其东北地区。

图 8 海拉尔盆地苏德尔特地区南屯组上部泥岩盖层封油气所需的最小断接厚度厘定图Fig. 8 Determination of minimum fracture thickness required to seal oil and gas in upper mudstone cap beds of the Lower Cretaceous Nantun Formation in Suderte area， Hailar Basin

将上述已确定出的苏德尔特地区南屯组油气中转站分布区和其盖层不封闭区叠合，便可以得到其南屯组油气中转站向大磨拐河组中转油气分布区(图9)，由图9中可以看出，苏德尔特地区南屯组油气中转站向大磨拐河组中转油气分布区主要分布在其中部地区，少量分布在其东北地区。

图9 海拉尔盆地苏德尔特地区南屯组油气中转站向大磨拐河组中转油气有利部位与油气分布关系图Fig. 9 Relation between favorable position of the “transfer station” from the Lower Cretaceous Nantun Formation to overlying Damoguaihe Formation and oil—gas distribution in Suderte area, Hailar Basin

利用三维地震资料追索苏德尔特地区南屯组油气中转站分布区内不同层位输导断裂断层面空间分布，由地层古埋深恢复方法(庞雄奇等，1991)恢复其断层面在油气中转时期—伊敏组沉积末期—青元岗组沉积时期不同层位的古断层面埋深，由式1计算其古油气势能值，由其古油气势能等值线法线汇聚线，可以得到输导断裂输导油气有利部位(图9)，由图9中可以看出，苏德尔特地区南屯组油气中转站分布区共发育6处输导断裂输导油气有利部位，其中中部地区发育4处输导断裂输导油气有利部位，西北和东北地区各发育1处输导断裂输导油气有利部位。

将上述已确定出来的苏德尔特地区南屯组油气中转站向大磨拐河组中转油气分布区与输导断裂输导油气有利部位叠合，便可以得到其南屯组油气中转站向大磨拐河组中转油气有利部位(图9)，由图9中可以看出，苏德尔特地区南屯组油气中转站向大磨拐河组中转油气有利部位主要分布在其中部地区，少量分布在西北和东北地区。

3 与大磨拐河组油气运聚成藏关系

由图9中可以看出，苏德尔特地区大磨拐河组目前已发现油气主要分布在其中部和西北地区，少量分布在其东北地区，正好位于其南屯组油气中转站向大磨拐河组中转油气有利部位处或附近，这是因为只有位于南屯组油气中转站向大磨拐河组中转油气有利部位处或附近，下伏南屯组油气中转站中的油气才能通过输导断裂输导油气有利部位穿过南屯组上部泥岩盖层向大磨拐河组输导油气，进行聚集成藏，油气钻探才能发现油气；否则无油气发现。

由此可以看出，南屯组油气中转站向大磨拐河组中转油气有利部位分布控制着大磨拐河组油气聚集与分布，南屯组油气中转站向大磨拐河组中转油气有利部位处或附近的尚未钻探部位应是苏德尔特地区大磨拐河组下一步油气勘探的有利部位。

4 结论

(1)深层油气中转站向浅层中转油气有利部位应为深层油气中转站向浅层中转油气分布区内的输导断裂中转油气有利部位，是浅层油气运聚成藏的有利部位。

(2)通过确定深层油气“中转站”分布区和盖层不封闭区，确定深层油气中转站向浅层中转油气分布区，结合输导断裂输导油气有利部位，二者叠合建立了一套深层油气中转站向浅层中转油气有利部位的预测方法，该方法主要适用于砂泥岩含油气盆地深层油气中转站向浅层中转油气有利部位的预测。

(3)海拉尔盆地贝尔凹陷苏德尔特地区南屯组油气中转站向大磨拐河组中转油气有利部位主要分布在其中部地区，少量分布在西北和东北地区，控制着苏德尔特地区大磨拐河组油气成藏与分布，南屯组油气中转站向大磨拐河组中转油气有利部位处或附近尚未钻探部位应是苏德尔特地区大磨拐河组下一步油气勘的有利部位。