宋成鵬，宋國奇，邱桂強，郝雪峰，張立寬，雷裕紅，程明，楊彬

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京100083；2.中國科學院地質與地球物理研究所油氣資源研究重點實驗室，北京 100029；3.中國石化勝利油田分公司地質科學研究院，山東 東營 257015；4.中國石油大學（華東），山東 東營 257061）

王家崗油田斷層啟閉性的地球化學判識方法

宋成鵬1，2，宋國奇3，邱桂強3，郝雪峰3，張立寬2，雷裕紅2，程明4，楊彬4

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京100083；2.中國科學院地質與地球物理研究所油氣資源研究重點實驗室，北京 100029；3.中國石化勝利油田分公司地質科學研究院，山東 東營 257015；4.中國石油大學（華東），山東 東營 257061）

斷層的啟閉性是控制油氣運移和聚集的關鍵因素，但對此一直缺少有效的判識方法。文中以東營凹陷南斜坡王家崗油田為研究區(qū)，根據(jù)斷層帶流體活動的方式和地化生標參數(shù)的運移示蹤作用，在原油地化特征分析及其來源確定的基礎上，通過斷層兩盤油藏中原油成因類型的對比分析，對典型剖面控油斷層在油氣運移時期表現(xiàn)出來的啟閉性特征進行了判識，分析了斷層對油氣運聚成藏的控制作用。研究表明，該方法作為一種新的斷層啟閉性研究手段，能夠更為科學、有效地提供斷層啟閉性的信息，對斷層啟閉性的判識具有一定的應用價值。

斷層；啟閉性判識；運移過程；原油來源；地球化學；王家崗油田

越來越多的勘探實踐證實，斷層表現(xiàn)出來的開啟或封閉行為是控制油氣運移和聚集的關鍵因素，了解斷層的啟閉性對油氣勘探目標的決策和開發(fā)方案的制訂具有重要意義，長期以來，如何有效地確定斷層啟閉性受到國內外學者的高度重視［1-27］。然而，油氣運聚是發(fā)生在地質歷史時期中的動態(tài)過程，不同來源和期次的油氣沿斷層發(fā)生運移，相對于漫長的地質歷史時期而言非常短暫，在實際勘探和研究中無法直接觀察，甚至難以獲得其遺留的痕跡［18］，因而斷層啟閉性的研究主要局限在理論和模式探討方面，一直缺少有效的判識方法。

鑒于此，本文依據(jù)斷層帶內流體活動的特點和地球化學資料示蹤作用，選擇東營凹陷南斜坡王家崗油田作為研究區(qū)，通過斷層兩盤油藏原油的地球化學測試，在確定原油充注期次和來源的前提下，對比了斷層兩盤原油的地化特征，依據(jù)對比結果對主要控烴斷層的啟閉性進行了判識。

1 油田地質背景及斷層特征

研究區(qū)位于東營凹陷南坡東段，南北兩側均受斷層控制，北面以NE走向、西北傾的現(xiàn)河斷層為界與中央隆起帶相鄰，南面以陳官莊-王家崗斷階帶為界與南部斜坡相接，面積約650 km2［28］。目前王家崗油田已發(fā)現(xiàn)了21個含油斷塊，含油層系包括Ng，Ed，Es1，Es2，Es3，Es4，Ek等。

受古近紀以來持續(xù)張扭構造應力場和箕狀斷陷演化背景的控制，研究區(qū)斷裂體系十分發(fā)育，共有100余條，規(guī)模大小不一，主要屬于三、四級斷裂，平面上走向基本為東西—北東東向，垂向上多呈階梯狀組合分布（見圖1），活動期主要為東營末期和館陶期—現(xiàn)今2期［29］，斷層后期活動與研究區(qū)的主要成藏期相匹配，這些斷層構成了復雜的斷塊系統(tǒng)，控制了油氣成藏。

2 原油地化特征及成因類型

首先采集了研究區(qū)36塊泥巖樣品和21個含油構造的98個油砂和原油樣品，進行了巖石抽提物和原油樣品的色譜、質譜分析，結果見表1。

2.1 原油類型劃分

東營凹陷南斜坡存在沙三下和沙四上2套主力烴源巖［30-32］。2套烴源巖的沉積環(huán)境不同，沙三下烴源巖形成于弱氧化條件下的微咸水深湖—半深湖環(huán)境，沙四上烴源巖形成于強還原條件下的咸水—半咸水湖相環(huán)境［33］，因此反映沉積環(huán)境的生標參數(shù)必然存在明顯不同。利用對沉積環(huán)境具有較強區(qū)分作用的Pr/Ph、甲藻甾烷/C29規(guī)則甾烷、4-甲基甾烷/C29規(guī)則甾烷、C35/C34升藿烷和伽馬蠟烷/（伽馬蠟烷+C30霍烷）等比值參數(shù)［33］，通過多種地化參數(shù)的油源對比分析，進行了原油類型劃分（見圖2）。

上述多參數(shù)對比結果表明，該區(qū)原油可劃分為3種類型：Ⅰ類原油與沙三下烴源巖樣品的分布區(qū)域相同，應來源于沙三下源巖；Ⅱ類原油與沙四上烴源巖樣品的分布區(qū)域相同，應來源于沙四上烴源巖；Ⅲ類原油可能有2種不同的成因，其一來自孔店組，其二來自各油源的混合。前人研究結果表明，孔店組儲層內原油的Pr/Ph值分布在0.46～0.69，烴源巖的伽馬蠟烷/（伽馬蠟烷+C30藿烷）比值分布在0.21～0.44［34］，與Ⅲ類原油對應參數(shù)的分布范圍明顯不一致（見表1）；而在多參數(shù)對比圖中，Ⅲ類原油均分布在沙三下與沙四上烴源巖區(qū)域之間（見圖2）。綜合分析認為，Ⅲ類原油應該與孔店組烴源巖無關，而為2套烴源巖生成原油的混合油。

2.2 原油成藏期次劃分

大量野外露頭及斷層帶鉆井巖心均證實，斷層帶不是一個簡單的物理面，而是具有一定厚度和復雜內部結構的帶。觀察到的與斷層輸導有關的油氣分布，都是在一段地質時間內所發(fā)生的全部斷層活動與油氣運移過程的綜合，因而，斷層輸導體系的研究也應該選擇合適的時間尺度分析斷層的活動性，而不是某一時刻流體在通過斷層帶時的動力學特征［18］。

表1 源巖和原油樣品特征參數(shù)系列值分布統(tǒng)計

圖2 原油成因類型劃分多地化參數(shù)對比

依據(jù)前人油氣成藏期次研究成果［29］，結合埋藏演化史分析認為，研究區(qū)存在2期油氣充注。對于沙三下烴源巖，只在后一期館陶末—現(xiàn)今成熟，因此該套烴源巖所生成的Ⅰ類原油應該只發(fā)生了晚期一期充注；對于沙四上烴源巖，在東營末期就已成熟，該期成熟度Ro最高達到0.6%，現(xiàn)今成熟度Ro達到1.0%左右，其所生成的Ⅱ類原油應發(fā)生了早、晚（東營末期和館陶末—現(xiàn)今）2期充注。在前文劃分原油來源的基礎上，根據(jù)成熟度指標C29αββ/（αββ+ααα）比值與Ro的相互關系［33］（見圖3），統(tǒng)計了不同類型原油的成熟度指標C29αββ/（αββ+ααα）比值分布（見圖3a）。以C29αββ/（αββ+ααα）比值0.25所對應的Ro值0.6%為界，將C29αββ/（αββ+ααα）比值小于0.25（Ro值小于0.6%）區(qū)間的原油劃為早期充注（東營末期）的原油，將C29αββ/（αββ+ααα）比值大于0.25（Ro值大于0.6%）區(qū)間的原油劃為晚期充注（館陶末—現(xiàn)今）的原油。

由劃分結果看，沙三下來源的Ⅰ類原油都表現(xiàn)出晚期充注的特點；沙四上來源的Ⅱ類原油樣品絕大多數(shù)表現(xiàn)出晚期充注的特點，少部分體現(xiàn)出早期充注的特點（見圖3b）；Ⅲ類原油應為沙三下和沙四上烴源巖晚期生成的原油混合充注而成。可見，研究區(qū)的原油以晚期充注為主，因此，以下分析主要針對油氣以晚期一期充注的情況。

圖3 研究區(qū)油氣成藏期次劃分

3 斷層啟閉性的判識

斷裂造成地層橫向連續(xù)性變差的同時，也造成縱向水動力連通，這種連通性的判斷指標應為流體本身及其流動過程中的遺留痕跡，因而通過斷層帶兩側油藏密集的原油地球化學樣品測試，利用生標指紋參數(shù)所指示的不同原油類型對比分析，可以對斷層的啟閉性特征進行有效判識，并示蹤油氣沿斷層運移的過程。

為了有效地對斷層啟閉性進行判識，研究中選擇兩盤鉆井相對較多的斷層段為分析目標，斷層上下盤儲層內的含油氣性必定存在4種情況：上盤和下盤都含有油氣、上盤含油氣而下盤不含油氣、下盤含油氣而上盤不含油氣、上下盤均不含油氣。當上下盤都含有油氣時，情況比較復雜，兩盤的油氣類型（來源）相同時，可以認為油氣能通過斷點進入下盤儲集層，那么斷點處是開啟的，反之，當兩盤所含油氣類型（來源）不相同時，那么斷點處是封閉的；如果上盤含油而下盤不含油，那么斷點處也是封閉的；如果下盤含油而上盤不含油，那么斷點處是開啟的；若兩盤都不含油氣，則斷點可能開啟也可能封閉，因而不作為啟閉性分析的樣本。

在原油成因及來源對比基礎上，將原油成因類型標注在油藏剖面中，結合地質條件的認識，判識了剖面上各斷點處的啟閉性。本次共選取了14條剖面進行斷層啟閉性研究，以過控烴斷層數(shù)量最多的典型剖面為例進行介紹（見圖4）。對原油地球化學特征分析證實，過王542井—王21井剖面上王542塊（王542井、NZW542-2井）、王3-斜1塊（王631、WJW3-10井）沙三段原油和通61塊（WJTN61-613井）沙二段原油均為來自沙三下烴源巖的Ⅰ類原油；王14-51塊（WJW14-51井）沙二段原油來自沙三下和沙四上烴源巖Ⅲ類混合原油；而斜坡高部位王21塊（王21井）沙四段原油來自沙四上源巖的Ⅱ類原油（見表2）。

圖4 典型油藏剖面斷層啟閉性判識

表2 典型剖面原油樣品特征參數(shù)分布

圖4顯示了各斷點處的啟閉性判識結果，可推斷油氣運移和聚集過程為：沙三下生成的油氣沿沙三段輸導層穿過F1斷層后運移至F1a斷層，穿過F1a斷層向上運移至沙二段儲層中，形成王3-斜1塊油藏，然后繼續(xù)向南部緩坡運移至F1b斷層，發(fā)生垂向運移后形成了通61塊油藏，此后穿過F2斷層并與沙四烴源巖生成的Ⅲ類原油混合運移至F3斷層，在王14-51區(qū)被F3斷層遮擋，形成了斷層-巖性復合型油氣藏。沙四上烴源巖生成的原油，一部分可能通過F2斷層或者穿過F2斷層后直接沿沙四輸導層運移至F3處，與沙三下生成的原油相互混合后運移成藏，另一部分可能沿沙四段輸導層通過F2，F(xiàn)3和F4斷層后繼續(xù)向南部凸起運移，在王15、王21井區(qū)聚集成藏。剖面上，2套主力烴源巖生成的油氣總體表現(xiàn)出由生烴洼陷經過砂巖輸導體和斷層向南部斜坡運移的趨勢，與東營凹陷南斜坡油氣整體運移趨勢一致。

4 結論

1）研究區(qū)的原油有3種類型，Ⅰ型原油與沙三下烴源巖具有親緣關系；Ⅱ型原油與沙四上烴源巖具有親緣關系；Ⅲ型原油分布在沙三下和沙四上烴源巖的中間區(qū)域，應為沙三下和沙四上烴源巖排出的原油在運移過程中形成的混合油。

2）通過斷層兩盤油藏中原油成因類型的對比分析，對東營凹陷南坡王家崗油田典型剖面控油斷層在油氣運移時期表現(xiàn)出來的啟閉性特征進行了判識，分析了油氣成藏過程。

3）該方法作為一種新的斷層啟閉性研究手段，能夠更為科學、有效地提供斷層啟閉性信息，對斷層啟閉性的判識具有一定的應用價值。

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（編輯 王淑玉）

A geochemical method of fault sealing discrimination in Wangjiagang Oilfield

Song Chengpeng1，2,Song Guoqi3,Qiu Guiqiang3,Hao Xuefeng3,Zhang Likuan2,Lei Yuhong2,Cheng Ming4,Yang Bin4
(1.Research Institute of Petroleum Exploration and Development,PetroChina,Beijing 100083,China;2.Key Laboratory of Petroleum Resources Research,Institute of Geology and Geophysics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100029,China; 3.Geological Research Institute,Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Dongying 257015,China;4.China University of Petroleum, Dongying 257061,China)

Fault sealing is the key factor of controlling the hydrocarbon migration and accumulation,but effective method to discriminate the fault sealing has been absent.In this paper,according to active patterns of the fluid in fault belt and the tracing application of biomarker,Wangjiagang Oilfield in the southern slope of Dongying Dpression is regarded as study area,and sealing characteristics shown in hydrocarbon migration period of oil-controlling fault with typical profile is discriminated through the analysis of crude oil genesis type in the reservoir of two walls of fault,based on the geochemical characteristics analysis and source determination of crude oil.Controlling action of fault on hydrocarbon migration and accumulation is analyzed.The research indicates that this method can effectively provide the information of fault sealing as a new study measure of fault sealing,which has the definite application value for the discrimination of fault sealing.

fault;fault sealing discrimination;migration process;crude oil source;geochemistry;Wangjiagang Oilfield

國家自然科學基金項目“二次運移途中油氣損失量估算方法研究及應用”（41102078）；國家科技重大專項“深層油氣、非常規(guī)天然氣成藏規(guī)律與有利勘探區(qū)評價技術”（2008ZX05008-004）

TE121.2；TE132.1+4

A

10.6056/dkyqt201204012

2011-12-02；改回日期：2012-05-18。

宋成鵬，男，1980年生，博士，主要研究方向為石油地質與盆地分析。E-mail：songcp80@163.com。

宋成鵬，宋國奇，邱桂強，等.王家崗油田斷層啟閉性的地球化學判識方法［J］.斷塊油氣田，2012，19（4）：453-457.

Song Chengpeng，Song Guoqi，Qiu Guiqiang，et al.A geochemical method of fault sealing discrimination in Wangjiagang Oilfield［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（4）：453-457.