于 洋

（大慶油田有限責任公司第四采油廠， 黑龍江大慶 163514）

0 引 言

隨著油氣運移研究的深入， 油氣在浮力的作用下向上運聚成藏已被廣大油氣地質工作者所接受，已成為含油氣盆地油氣運聚成藏的主要方式。 然而， 在含油氣盆地的某些特殊層位確實存在著非浮力作用下的油氣倒灌式運聚成藏， 其油氣運聚規(guī)律明顯不同于浮力作用下油氣向上運聚成藏。 因此，能否準確地預測上生下儲倒灌式油氣運聚成藏空間， 對于正確認識含油氣盆地上生下儲式油氣分布規(guī)律和指導油氣勘探均至關重要。

關于上生下儲倒灌式油氣運移和聚集， 前人曾做過大量的研究和探討， 歸納起來主要有3 個方面： 一是根據(jù)源巖超壓值相對大小和斷裂類型， 研究上生下儲倒灌式油氣運移的條件［1-6］， 認為只有源巖具有一定超壓值， 且發(fā)育輸導斷裂時， 源巖生成油氣才能倒灌運移， 否則源巖生成油氣不能發(fā)生倒灌運移； 二是根據(jù)源巖在油氣成藏期古超壓值的相對大小， 結合目前源巖之下儲層已發(fā)現(xiàn)油底深度， 研究上生下儲倒灌式油氣運聚的最大深度， 并據(jù)此預測上生下儲倒灌式油氣聚集成藏縱向范圍［7-10］， 認為倒灌式油氣運聚最大深度越大， 油氣成藏縱向范圍越大， 反之油氣成藏縱向范圍越??；三是根據(jù)源巖排烴分布區(qū)、 超壓分布區(qū)和輸導斷裂分布區(qū)， 研究上生下儲倒灌式油氣運聚成藏的平面分布區(qū)［11-13］， 認為只有源巖排烴分布區(qū)、 超壓分布區(qū)和輸導斷裂分布區(qū)的耦合區(qū)， 才應是上生下儲倒灌式油氣運聚成藏的有利區(qū)， 否則無論三者中缺少哪一個， 或者三者均發(fā)育、 但不耦合， 均不是上生下儲倒灌式油氣運聚成藏的有利區(qū)。 這些研究成果對于正確認識含油氣盆地上生下儲式油氣分布規(guī)律起到了十分重要的作用。

然而， 前人研究成果對上生下儲倒灌式油氣運聚成藏空間的研究相對較少， 主要是上生下儲倒灌式油氣運聚成藏平面有利區(qū)的研究， 缺少上生下儲倒灌式油氣運聚成藏縱向分布區(qū)的研究， 更缺少二者之間的綜合研究， 難以準確地反映上生下儲倒灌式油氣運聚成藏空間， 難免會給油氣勘探帶來一定風險。 因此， 開展上生下儲倒灌式油氣運聚成藏空間預測方法研究， 對于正確認識含油氣盆地上生下儲式油氣分布規(guī)律及有效指導其油氣勘探均具有重要意義。

1 上生下儲倒灌式油氣運聚成藏機制及其空間分布

上覆源巖生成的油氣之所以能沿輸導斷裂向下倒灌運移， 是因為源巖超壓大于油氣向下倒灌運移所遇到的各種阻力（油氣本身浮力、 地層壓力差和油氣沿輸導斷裂運移所遇到的阻力）［12-14］； 否則， 源巖生成的油氣無法向下倒灌運移（圖1）。由此不難看出， 上生下儲倒灌式油氣運聚成藏只能發(fā)生在一定的空間范圍內， 其平面分布區(qū)應主要受到源巖排烴分布區(qū)、 倒灌式油氣運移源巖超壓分布區(qū)和輸導斷裂分布區(qū)的共同控制， 其耦合范圍越大， 倒灌式油氣運聚成藏平面分布區(qū)越大（圖2（a） ）； 其縱向分布區(qū)應主要受到倒灌式油氣運聚最大深度和輸導斷裂延伸長度的共同控制， 其耦合區(qū)越大， 倒灌式油氣運聚成藏縱向分布區(qū)越大（圖2 （b） ）。

2 上生下儲倒灌式油氣運聚成藏空間預測方法

要預測上生下儲倒灌式油氣運聚成藏空間， 就必須確定上生下儲倒灌式油氣運聚成藏平面和縱向分布區(qū)， 將二者組合， 便可得到上生下儲倒灌式油氣運聚成藏空間［15-16］。

要確定上生下儲倒灌式油氣運聚成藏平面分布區(qū)， 就必須確定源巖排烴分布區(qū)、 倒灌式油氣運移源巖超壓分布區(qū)和輸導斷裂分布區(qū)， 三者疊合的重合區(qū)， 即為上生下儲倒灌式油氣運聚成藏平面分布區(qū)。

利用源巖發(fā)育及其地化特征， 由文獻［17-22］中源巖排烴門限研究方法確定源巖排烴門限， 據(jù)此圈定源巖分布范圍， 即為源巖排烴分布區(qū)（圖2（a） ）。

利用聲波時差資料， 由文獻［19， 23-24］ 中源巖古超壓值恢復方法， 恢復源巖在油氣成藏期古超壓值； 然后統(tǒng)計研究區(qū)已知井點處源巖古超壓值與其下伏儲層油底深度之間關系（圖3）， 取油氣分布最小的源巖古超壓值， 作為倒灌式油氣運移所需的最小源巖古超壓值； 最后將源巖古超壓值大于倒灌式油氣運移所需的最小古超壓值的區(qū)域圈在一起， 即為倒灌式油氣運移源巖超壓分布區(qū)（圖2（a） ）。

利用三維地震資料拆分源巖層內發(fā)育的斷裂，確定斷裂斷穿層位， 將連接上覆源巖和下伏儲層，且在油氣成藏期活動的斷裂圈在一起， 即為輸導斷裂分布區(qū)（圖2 （a） ）。

將已確定出的源巖排烴分布區(qū)、 倒灌式油氣運移源巖超壓分布區(qū)和輸導斷裂分布區(qū)疊合， 取三者重合區(qū)， 即為上生下儲倒灌式油氣運聚成藏平面分布區(qū)（圖2 （a） ）。

由上生下儲倒灌式油氣運聚成藏機制可知， 油氣發(fā)生上生下儲倒灌式運移應滿足源巖超壓大于油氣向下倒灌運移所遇到的各種阻力， 其數(shù)學表達式為

其中：

式中： Δpc——源巖古超壓值， MPa； Δpd—— 地層壓力差， MPa；Ff——油氣浮力， MPa；pc——油氣沿斷裂輸導運移所遇到的阻力， MPa；ρW——地層水密度， g／cm3；ρH——油氣密度， g／cm3；Hmax——倒灌式油氣運聚的最大深度， m；g——重力加速度， m／s2。

取油氣開始倒灌運移時狀態(tài)， 即地層壓力差和油氣浮力均等于零時， 油氣沿斷裂輸導運移所遇到的阻力應等于倒灌式油氣運移所需的最小源巖古超壓值。 將式（2） 和式（3） 代入到式 （1） 中，整理得到倒灌式油氣運聚的最大深度， 即

式中 Δpcmin——倒灌式油氣運移所需的最小源巖古超壓值， MPa。

統(tǒng)計研究區(qū)已知井點處源巖古超壓值， 將其代入到式（4） 中， 得到其倒灌式油氣運聚最大深度， 將其連接起來， 便可以得到上生下儲倒灌式油氣運聚最大深度分布（圖2 （b） ）。

將已確定出的上生下儲倒灌式油氣運聚成藏平面和縱向分布區(qū)組合， 便構成了上生下儲倒灌式油氣運聚成藏空間（圖2）。

3 應用實例

本文選取松遼盆地北部三肇凹陷為例， 利用上述方法預測其上覆青一段源巖向下伏扶楊油層倒灌式油氣運聚成藏空間， 并通過預測結果與目前三肇凹陷扶楊油層已發(fā)現(xiàn)油氣分布之間關系， 驗證該方法用于預測上生下儲倒灌式油氣運聚成藏空間的可行性。

三肇凹陷位于松遼盆地北部中央坳陷區(qū)的中部， 是松遼盆地北部油氣勘探的重點地區(qū)［25］。 該凹陷從下至上發(fā)育的地層有下白堊統(tǒng)、 上白堊統(tǒng)及新生界， 其中下白堊統(tǒng)地層有火石嶺組、 沙河子組、 營城組、 登婁庫組和泉頭組； 上白堊統(tǒng)地層有青山口組、 姚家組、 嫩江組、 四方臺組和明水組。位于泉四段和泉三段的扶余油層和楊大城子油層（簡稱“扶楊油層” ） 是三肇凹陷油氣勘探的主要目的層， 油氣主要來自上覆青一段源巖［24］， 屬于上生下儲式生儲蓋組合。 因此， 能否準確地預測出三肇凹陷青一段源巖向扶楊油層倒灌式油氣運聚成藏空間， 對于正確認識扶楊油層油氣分布規(guī)律和指導油氣勘探均至關重要。

鉆井結果顯示， 三肇凹陷青一段源巖發(fā)育， 最大厚度可達到120 m 以上， 主要分布在凹陷中心處， 由此向其四周青一段源巖厚度逐漸減小， 在邊部減小至70～80 m。 三肇凹陷青一段源巖有機碳質量分數(shù)平均為3.15%， 氯仿瀝青 “A” 平均為0.5%， 生烴潛量平均為24 mg／g， 干酪根類型主要為Ⅰ型和Ⅱ1型， 鏡質體反射率為0.75%～1.0%，有機質演化已進入成熟階段， 可以生成大量油氣，為下伏扶楊油層油氣運聚成藏提供充足的油氣來源。 利用青一段源巖厚度及其地化特征， 由源巖排烴門限研究方法［17-22］， 可以得到三肇凹陷青一段源巖排烴分布區(qū)（圖4）。 由圖4 中可以看出， 三肇凹陷青一段源巖除東北邊部地區(qū)不能排烴外， 其余廣大地區(qū)皆能向外排烴。

三肇凹陷青一段源巖普遍欠壓實， 并存在超壓［19-23］。 利用聲波時差資料， 由文獻 ［19，23-24］中源巖古超壓值的研究方法， 可以得到三肇凹陷青一段源巖在油氣成藏期——明水組沉積末期的古超壓值（圖5）。 從圖5 中可以看出， 三肇凹陷青一段源巖在油氣成藏期古超壓值最大可達到12 MPa， 主要分布在凹陷內部的局部地區(qū)， 由5 個高值區(qū)向其四周青一段源巖古超壓值逐漸減小， 在凹陷東南和西部局部地區(qū)減小至6 MPa 左右。 統(tǒng)計三肇凹陷已知井點扶楊油層目前油底深度和對應處青一段源巖古超壓值（圖6）， 取油氣分布最小的源巖古超壓值， 作為倒灌式油氣運移所需的最小古超壓值（約為5 MPa）， 將三肇凹陷青一段源巖古超壓值大于倒灌式油氣運移所需的最小古超壓值的區(qū)域圈在一起， 可以得到倒灌式油氣運移青一段源巖超壓分布區(qū)（圖5）。 從圖5 中可以看出， 三肇凹陷倒灌式油氣運移青一段源巖超壓分布區(qū)分布廣泛， 除凹陷東南邊部局部地區(qū)外， 其余廣大地區(qū)皆為倒灌式油氣運移青一段源巖超壓分布區(qū)。

利用三維地震資料， 拆分三肇凹陷青一段源巖內發(fā)育斷穿層位， 將連接青一段源巖和下伏扶楊油層， 且在油氣成藏期（明水組沉積末期） 活動的斷裂， 作為青一段源巖向下伏扶楊油層倒灌式運聚的輸導斷裂（圖7）［26］。 圖7 中看出， 三肇凹陷青一段源巖內輸導斷裂呈條帶狀大面積分布， 斷裂走向以近南北向為主， 少量為北西向和北北東向。

將上述已確定出的三肇凹陷青一段源巖排烴分布區(qū)、 倒灌式油氣運移青一段源巖超壓分布區(qū)和輸導斷裂分布區(qū)疊合， 便可以得到其青一段源巖向下伏扶楊油層倒灌式油氣運聚成藏平面分布區(qū)（圖7）［27-28］。 從圖7 中可以看出， 三肇凹陷青一段源巖向下伏扶楊油層倒灌式油氣運聚成藏平面上除了東北邊部和東南邊部局部地區(qū)外， 整個凹陷大部分地區(qū)皆為青一段源巖向下伏扶楊油層倒灌式油氣運聚成藏平面分布區(qū)。

統(tǒng)計三肇凹陷已知井點青一段源巖在油氣成藏期的古超壓值， 將其與青一段源巖倒灌式油氣運移所需的最小古超壓值代入式（4） 中， 計算得到青一段源巖向下伏扶楊油層倒灌式油氣運聚的最大深度（圖8）。 從圖8 中可以看出， 青一段源巖向下伏扶楊油層倒灌式油氣運聚的最大深度可達500 m以上， 主要分布在北部和中部地區(qū)， 由此向其四周青一段源巖向下伏扶楊油層倒灌式油氣運聚的最大深度逐漸減小， 在凹陷東南邊部和西南局部地區(qū)減小至100 m 以下。

將三肇凹陷青一段源巖向下伏扶楊油層倒灌式油氣運聚的最大深度分布與輸導斷裂延伸長度分布（因其主要為T03—T06、 T4—T06和T5—T06斷裂，整個扶楊油層均延伸分布） 疊合， 可以得到三肇凹陷青一段源巖向下伏扶楊油層倒灌式油氣運聚成藏縱向分布區(qū)（圖8）。 從圖8 中可以看出， 三肇凹陷青一段源巖向下伏扶楊油層倒灌式油氣運聚成藏縱向分布區(qū)應為其倒灌式油氣運聚最大深度分布區(qū)。

將已確定出的三肇凹陷青一段源巖向下伏扶楊油層倒灌式油氣運聚成藏平面分布區(qū)和縱向分布區(qū)組合， 構成了青一段源巖向下伏扶楊油層倒灌式油氣運聚成藏空間（圖7 和圖8）。 從圖7 和圖8 中可以看出， 除了東北邊部和東南邊部局部地區(qū)外，整個三肇凹陷大部分地區(qū)皆為青一段源巖向下伏扶楊油層倒灌式油氣運聚成藏平面分布區(qū)； 青一段源巖向下伏扶楊油層倒灌式油氣運聚成藏縱向分布最大深度可達到500 m 以上。 綜上所述， 三肇凹陷扶楊油層目前已發(fā)現(xiàn)的油氣皆分布在青一段源巖向下伏扶楊油層倒灌式油氣運聚成藏空間內， 不僅表現(xiàn)在平面上， 而且也表現(xiàn)在縱向上。 這是因為只有位于青一段源巖向下伏扶楊油層倒灌式油氣運聚成藏空間內， 才能通過輸導斷裂在源巖超壓作用下從上覆青一段源巖處獲得油氣運聚成藏， 油氣鉆探才能發(fā)現(xiàn)油氣， 否則無油氣發(fā)現(xiàn)。

4 結 論

（1） 上生下儲倒灌式油氣運聚成藏空間是由上生下儲倒灌式油氣運聚成藏平面分布區(qū)和縱向分布區(qū)構成的， 其中平面分布區(qū)是源巖排烴分布區(qū)、倒灌式油氣運移源巖超壓分布區(qū)和輸導斷裂分布區(qū)的耦合區(qū)； 縱向分布區(qū)是上生下儲倒灌式油氣運聚最大深度分布與輸導斷裂延伸長度分布的疊合區(qū)。

（2） 通過確定源巖排烴分布區(qū)、 倒灌式油氣運移源巖超壓分布區(qū)和輸導斷裂分布區(qū)， 確定上生下儲倒灌式油氣運聚成藏平面分布區(qū)； 通過確定上生下儲倒灌式油氣運聚的最大深度分布和輸導斷裂延伸長度分布， 確定上生下儲倒灌式油氣運聚成藏縱向分布區(qū)， 將二者組合， 建立了一套上生下儲倒灌式油氣運聚成藏空間的預測方法， 實例應用結果表明， 該方法用于預測上生下儲倒灌式油氣運聚成藏空間是可行的。

（3） 松遼盆地三肇凹陷青一段源巖向下伏扶楊油層倒灌式油氣運聚成藏空間在整個凹陷分布廣泛， 平面分布除了東北邊部和東南邊部局部地區(qū)外， 整個凹陷大部分地區(qū)皆為上生下儲倒灌式油氣運聚成藏平面分布區(qū)； 縱向分布最大深度可達500 m以上， 主要分布在其北部和中部地區(qū)， 由此向其四周縱向分布最大深度逐漸減小， 在凹陷東南邊部和西南局部地區(qū)減小至100 m 以下。

（4） 該方法主要適用于砂泥巖組合油氣盆地上生下儲倒灌式油氣運聚成藏空間的預測。