付 广 卢德根 梁木桂 王宏伟

（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呼伦贝尔分公司，内蒙古 呼伦贝尔 021100）

0 引 言

油气勘探的实践表明，在含油气盆地中断盖配置（油源断裂与区域性泥岩盖层配置）的不同部位之下油气聚集量有所差异，这在一定程度上与其附近圈闭和砂体是否发育有关，但更为重要的是受到了断盖配置不同部位封闭油气时期相对长短的影响。封闭油气时期相对越长的断盖配置部位，油气在其之下越容易聚集与保存，油气聚集的规模越大；而封闭油气时期相对较短的断盖配置部位，油气聚集的规模有限。由此看出，准确地预测出断盖配置不同部位封闭油气时期，是正确认识含油气盆地断盖配置不同部位之下油气富集规律及有效指导其油气勘探的关键。

对于断盖配置封闭油气时期，前人主要作过以下2 方面的探讨：（1）根据泥岩盖层和下伏储层岩石排替压力随时间变化关系，将泥岩盖层排替压力大于或等于下伏储层岩石排替压力的时期作为泥岩型断盖配置封闭油气时期[1‐5］；（2）根据断层岩和下伏储层岩石排替压力随时间变化关系，将断层岩排替压力大于或等于下伏储层岩石排替压力的时期作为断层岩型断盖配置封闭油气时期[6‐7］。

上述2 方面的探讨都是将断裂作为整体，研究其与区域性泥岩盖层配置的封闭油气时期，这样的做法并不能够给出断盖配置不同部位的封闭油气时期，难以准确地反映出断盖配置不同部位之下的油气富集程度，用其指导油气勘探可能会带来一定风险。

因此，本文从断盖配置封闭油气机理出发，通过确定出断盖配置泥岩和断层岩封闭油气部位及其时期，二者结合建立了一套断盖配置封闭油气时期的预测方法，以期准确地反映出含油气盆地断盖配置不同部位之下油气的富集程度，降低油气勘探的风险。

1 断盖配置封闭油气类型及时期

大量研究成果[8‐17］表明，油源断裂活动程度及区域性泥岩盖层厚度不同，油源断裂对区域性泥岩盖层的破坏程度不同，断盖配置封闭油气类型不同。

若油源断裂对区域性泥岩盖层破坏的程度较小，油源断裂在区域性泥岩盖层内分段生长、上下不连接，不能作为油气穿过区域性泥岩盖层向上运移的输导通道，此时断盖配置应为泥岩封闭（图1（a））；若油源断裂对区域性泥岩盖层破环的程度较大，油源断裂在区域性泥岩盖层内分段生长、上下连接，成为油气穿过区域性泥岩盖层向上运移的输导通道，此时断盖配置应是断层岩封闭（图1（b））。

图1 断盖配置封闭油气类型示意Fig. 1 Schematic diagram of oil and gas sealing types in fault-caprock configuration

由于断盖配置封闭油气类型以及泥岩盖层和断层岩排替压力大小的不同，断盖配置不同部位封闭油气的时期不同。在断盖配置泥岩封闭油气部位，其封闭油气时期应为泥岩封闭油气时期，即泥岩盖层排替压力大于或等于下伏储层岩石排替压力时所对应的时期；而在断盖配置断层岩封闭油气部位，其封闭油气时期应为断层岩封闭油气时期，即断层岩排替压力大于或等于下伏储层岩石排替压力时所对应的时期（图2）。

图2 断盖配置封闭油气部位及时期示意Fig. 2 Schematic diagram of location and period of faultcaprock configuration sealing oil and gas

2 断盖配置不同部位封闭油气时期预测方法

由图2 可知，只要预测出断盖配置不同部位泥岩和断层岩封闭油气时期，便可预测出断盖配置不同部位封闭油气时期。

2.1 断盖配置不同部位泥岩封闭油气时期预测方法

要预测断盖配置不同部位泥岩封闭油气时期，需要确定出断盖配置泥岩封闭油气部位及时期。

利用三维地震资料和钻井资料，获取油源断裂不同部位在区域性泥岩盖层内断距和被其断开区域性泥岩盖层厚度，由文献[18］中断裂古断距恢复方法和文献[19］中地层古厚度恢复方法，对油气成藏期油源断裂不同部位在区域性泥岩盖层内古断距和被其断开区域性泥岩盖层古厚度进行恢复，由后者减去前者求取断盖配置不同部位古断接厚度。统计研究区已知井点处断盖配置古断接厚度与其上下油气显示之间关系，取油气仅分布在断盖配置之下的古断接厚度最小值，作为断盖配置泥岩封闭油气所需的最小断接厚度。这是因为当断盖配置古断接厚度大于或等于断盖配置泥岩封闭油气所需的最小断接厚度时，油源断裂在区域性泥岩盖层内分段生长上下不连接，油气不能沿油源断裂穿过区域性泥岩盖层向上运移，断盖配置应为泥岩封闭油气；相反，当断盖配置古断接厚度小于断盖配置泥岩封闭油气所需的最小断接厚度时，油源断裂在区域性泥岩盖层内分段生长上下连接，油气沿油源断裂穿过区域性泥岩盖层向上运移，断盖配置应为断层岩封闭油气。由断盖配置古断接厚度大于或等于断盖配置泥岩封闭油气所需最小断接厚度的部位，便可以得到断盖配置泥岩封闭油气部位（图3）。

图3 断盖配置封闭油气部位厘定示意Fig. 3 Schematic determination of oil and gas sealing location in fault-caprock configuration

由自然伽马测井资料，利用文献[20］中岩石泥质体积分数计算方法求取区域性泥岩盖层泥质体积分数。在假定各地质时期区域性泥岩盖层泥质体积分数不变的条件下，由钻井资料获取到的区域性泥岩盖层现今埋深，利用文献[21］中地层古埋深恢复方法对不同地质时期区域性泥岩盖层的古埋深进行恢复。将不同地质时期区域性泥岩盖层的古埋深与泥质体积分数代入研究区泥岩盖层排替压力经验计算公式[2］中，得到不同地质时期区域性泥岩盖层古排替压力，进而可以得到区域性泥岩盖层排替压力随地质时期的变化关系（图4）。研究区泥岩盖层排替压力经验计算公式为

图4 断盖配置封闭油气时期厘定示意Fig. 4 Schematic determination of oil and gas sealing period in fault-cap rock configuration

式中：pc——泥岩盖层排替压力，MPa；

Zc——泥岩盖层埋深，m；

Rc——泥岩盖层泥质体积分数；

a、b——与地区有关的常数。

按照上述相同方法，确定出不同地质时期下伏储层岩石的古埋深和泥质体积分数，将二者代入研究区储层岩石排替压力经验计算公式[2］中，得到不同地质时期下伏储层岩石古排替压力，进而可以得到下伏储层岩石排替压力随地质时期的变化关系（图4）。研究区储层岩石排替压力经验计算公式为

式中：ps——储层岩石排替压力，MPa；

Zs——储层埋深，m；

Rs——储层岩石泥质体积分数；

c、d——与地区有关的常数。

由区域性泥岩盖层排替压力大于或等于下伏储层岩石排替压力时所对应时期，便可以得到断盖配置泥岩封闭油气时期，即图4 中的Tc至现今时期。

结合上述已确定出的断盖配置泥岩封闭油气部位及时期，便可以得到断盖配置不同部位泥岩封闭油气时期（图2）。

2.2 断盖配置不同部位断层岩封闭油气时期预测方法

要预测断盖配置不同部位断层岩封闭油气时期，需要确定出断盖配置断层岩封闭油气部位及时期。

利用断盖配置古断接厚度小于断盖配置泥岩封闭油气所需最小断接厚度的部位，便可以得到断盖配置断层岩封闭油气部位（图3）。

由三维地震资料和钻井资料，获取油源断裂在区域性泥岩盖层内断距和被其错断地层岩层厚度及泥质体积分数，将三者代入断层岩泥质体积分数计算公式[2］中，得到油源断裂在区域性泥岩盖层内断层岩泥质体积分数。断层岩泥质体积分数计算公式为

式中：Rf——断层岩泥质体积分数；

Hi——断裂错断的第i层岩层厚度，m；

Ri——断裂错断的第i层岩层泥质体积分数；

L——断裂断距，m；

i——断裂错断的第i岩层；

n——断裂错断岩层层数。

由三维地震资料，获取油源断裂在区域性泥岩盖层内断层岩现今埋深、倾角和停止活动时期以及区域性泥岩盖层压实成岩时期，将四者代入断层岩压实埋深计算公式[22］中，得到油源断裂在区域性泥岩盖层内断层岩现今压实埋深。在假定各地质时期断层岩泥质体积分数近似不变的条件下，利用文献[21］中地层古埋深恢复方法对不同地质时期油源断裂断层岩的古压实埋深进行恢复。断层岩压实埋深计算公式为

式中：Zf——断层岩压实埋深，m；

T0——断裂停止活动时期，Ma；

T——围岩压实成岩时期，Ma；

Z——断层岩现今埋深，m；

θ——断裂倾角，（°）。

将不同地质时期油源断裂断层岩的古压实埋深与泥质体积分数代入式（1）中，得到不同地质时期油源断裂断层岩古排替压力，进而得到油源断裂在区域性泥岩盖层内断层岩排替压力随地质时期变化关系（图4）。

由油源断裂在区域性泥岩盖层内断层岩排替压力大于或等于下伏储层岩石排替压力时所对应时期，便可以得到断盖配置断层岩封闭油气时期，即图4 中的Tf至现今时期。

结合上述已确定出的断盖配置断层岩封闭油气部位及时期，便可以得到断盖配置不同部位断层岩封闭油气时期（图2）。

3 应用实例

大张坨断裂处于渤海湾盆地歧口凹陷北部，平面延伸长度约21.3 km，走向为北东向，倾向为东南向，倾角为55°~62°，是一条从下部基底向上断至近地表的长期发育的正断裂（图5）。该断裂附近钻遇的地层从下至上有孔店组、沙河街组、东营组、馆陶组、明化镇组和第四系。其中，沙一下亚段是主要产层，其油气主要来自下伏沙三段源岩，盖层为沙一中亚段发育的区域性泥岩。由图5（a）可以看出，大张坨断裂处沙一下亚段目前已发现油气主要分布在其东部，少量分布在其中西部。这除了受到大张坨断裂处沙一下亚段内圈闭和砂体发育的影响外，还受到了大张坨断裂与沙一中亚段区域性泥岩盖层配置不同部位封闭油气时期的影响。因此，准确地预测出大张坨断裂与沙一中亚段区域性泥岩盖层配置不同部位封闭油气时期，是正确认识大张坨断裂处沙一下亚段油气富集规律的关键。

图5 大张坨断裂发育与沙一下亚段油气分布关系Fig. 5 Development of Dazhangtuo Fault and its relationship with oil and gas distribution of lower sub-member of Es1

利用三维地震资料和钻井资料，获取到大张坨断裂在沙一中亚段区域性泥岩盖层内断距和被其断开沙一中亚段区域性泥岩盖层厚度，由文献[18］中断裂古断距恢复方法和文献[19］中地层古厚度恢复方法，对油气成藏期（明化镇组沉积中晚期[23‐24］）大张坨断裂在沙一中亚段区域性泥岩盖层内古断距和被其断开沙一中亚段区域性泥岩盖层古厚度进行了恢复，由后者减去前者得到了大张坨断裂与沙一中亚段区域性泥岩盖层配置古断接厚度（图6）。结合歧口凹陷断盖配置泥岩封闭油气所需的最小断接厚度139 m[25］，得到了大张坨断裂与沙一中亚段区域性泥岩盖层配置泥岩封闭油气部位主要分布在其中西部和东部中部；断层岩封闭油气部位主要分布在其东部泥岩封闭油气部位的两侧（图6）。

图6 大张坨断裂与沙一中亚段区域性泥岩盖层配置封闭油气部位厘定图Fig. 6 Determination of oil and gas sealing location in Dazhangtuo Fault and regional mudstone caprock configuration of middle sub-member of Es1

由歧口凹陷实测泥岩盖层排替压力、埋深和泥质体积分数数据，进行数学回归得到研究区泥岩盖层排替压力经验计算公式中a值为0.28，b值为1.415。由钻井及自然伽马测井资料，利用上述方法获取到沙一中亚段区域性泥岩盖层埋深及泥质体积分数。在假定各地质时期沙一中亚段区域性泥岩盖层泥质体积分数不变的条件下，利用上述方法求取了不同地质时期沙一中亚段区域性泥岩盖层古埋深。将沙一中亚段区域性泥岩盖层古埋深与泥质体积分数代入歧口凹陷泥岩盖层排替压力经验计算公式中，求取到了不同地质时期沙一中亚段区域性泥岩盖层古排替压力，据此得到了沙一中亚段区域性泥岩盖层排替压力随时间变化关系（图7）。

图7 大张坨断裂与沙一中亚段区域性泥岩盖层配置封闭油气时期厘定Fig. 7 Determination of oil and gas sealing period in Dazhangtuo Fault and regional mudstone caprock configuration of middle sub-member of Es1

由歧口凹陷实测储层岩石排替压力、埋深和泥质体积分数数据，进行数学回归得到研究区储层岩石排替压力经验计算公式中c值为0.197，d值为1.312。由钻井及自然伽马测井资料，利用上述方法获取到沙一下亚段储层埋深及岩石泥质体积分数。在假定各地质时期沙一下亚段储层岩石泥质体积分数不变的条件下，利用上述方法求取了不同地质时期沙一下亚段储层古埋深。将沙一下亚段储层古埋深与岩石泥质体积分数代入歧口凹陷储层岩石排替压力经验计算公式中，求取到了不同地质时期沙一下亚段储层岩石古排替压力，据此得到了沙一下亚段储层岩石排替压力随时间变化关系（图7）。

由沙一中亚段区域性泥岩盖层排替压力大于或等于沙一下亚段储层岩石排替压力时所对应时期，得到了大张坨断裂与沙一中亚段区域性泥岩盖层配置泥岩封闭油气时期，其应为东营组沉积中期至现今（图7）。

结合上述已确定出的大张坨断裂与沙一中亚段区域性泥岩盖层配置泥岩封闭油气部位及时期，得到了大张坨断裂与沙一中亚段区域性泥岩盖层配置泥岩封闭油气时期（东营组沉积中期至现今）主要在其中西部，少量在其东部的中部（图8）。

图8 大张坨断裂与沙一中亚段区域性泥岩盖层配置封闭油气时期与沙一下亚段油气分布关系Fig. 8 Relationship of oil and gas sealing period in configuration of Dazhangtuo Fault and regional mudstone caprock in middle sub-member of Es1 vs. oil and gas distribution of lower sub-member of Es1

由三维地震资料和钻井资料，利用上述方法计算到了大张坨断裂在沙一中亚段区域性泥岩盖层内断层岩泥质体积分数。在假定各地质时期大张坨断裂在沙一中亚段区域性泥岩盖层内断层岩泥质体积分数不变的条件下，利用上述方法计算了不同地质时期大张坨断裂在沙一中亚段区域性泥岩盖层内断层岩古压实埋深。将大张坨断裂在沙一中亚段区域性泥岩盖层内断层岩古压实埋深与泥质体积分数代入歧口凹陷泥岩盖层排替压力经验计算公式中，求取到了不同地质时期大张坨断裂在沙一中亚段区域性泥岩盖层内断层岩古排替压力，据此得到了大张坨断裂在沙一中亚段区域性泥岩盖层内断层岩排替压力随时间变化关系（图7）。

由大张坨断裂在沙一中亚段区域性泥岩盖层内断层岩排替压力大于或等于沙一下亚段储层岩石排替压力时所对应时期，得到了大张坨断裂与沙一中亚段区域性泥岩盖层配置断层岩封闭油气时期，其应为明化镇组沉积末期至现今（图7）。

结合上述已确定出的大张坨断裂与沙一中亚段区域性泥岩盖层配置断层岩封闭油气部位及时期，得到了大张坨断裂与沙一中亚段区域性泥岩盖层配置断层岩封闭油气时期（明化镇组沉积末期至现今）主要在东部泥岩封闭油气时期的两侧（图8）。

由图8 中可以看出，大张坨断裂处沙一下亚段已发现且受断裂控制的油气在其与沙一中亚段区域性泥岩盖层配置泥岩和断层岩封闭油气时期处及附近均相对较多。然而，造成二者这样分布的原因有所差异，其中前者是因为大张坨断裂与沙一中亚段区域性泥岩盖层配置泥岩封闭油气时期相对较长，有利于下伏沙三段源岩生成的大量油气沿大张坨断裂向上运移，并被沙一中亚段区域性泥岩盖层封闭在沙一下亚段内而聚集成藏；后者在理论上应是大张坨断裂与沙一中亚段区域性泥岩盖层配置断层岩封闭油气时期相对较短，且略晚于油气成藏期——明化镇组沉积中晚期[23‐24］，不利于下伏沙三段源岩生成的油气沿大张坨断裂向上运移，被大张坨断裂在沙一中亚段区域性泥岩盖层内断层岩封闭的油气量有限，但是由于其附近构造圈闭和砂体发育（图5（a）），油气侧向运移进入到构造圈闭中而形成较大规模油气聚集。

4 结 论

（1）断盖配置封闭油气时期由泥岩封闭油气时期和断层岩封闭油气时期组成。

（2）结合断盖配置封闭油气部位及时期，建立了一套断盖配置封闭油气时期的预测方法，实例应用结果证实了该方法用于预测断盖配置封闭油气时期是可行的。

（3）大张坨断裂与沙一中亚段区域性泥岩盖层配置泥岩封闭油气时期（东营组沉积中期至现今）主要在其中西部，少量在其东部的中部，且时期相对较长，有利于油气在沙一下亚段内聚集与保存；断层岩封闭油气时期主要在东部泥岩封闭油气时期（明化镇组沉积末期至现今）的两侧，且时期相对较短，不利于油气在沙一下亚段内聚集与保存，与大张坨断裂处沙一下亚段目前已发现油气分布相吻合。

（4）该方法主要适用于砂泥岩含油气盆地正断裂与区域性泥岩盖层配置封闭油气时期的预测。