0 引言
随着断裂输导油气作用研究的深入，人们逐渐认识到断裂输导油气能力不仅在空间不同部位上表现出差异性，而且同一部位在不同时间上也表现出差异性，造成断裂附近不同部位油气聚集也存在着差异性。由此能否准确预测出断裂不同时期输导油气能力配置有利部位，对于正确认识含油气盆地断裂附近不同部位下生上储式油气分布规律及指导油气勘探均具有重要意义。关于断裂不同时期输导油气能力前人曾做过一些研究与探讨，主要表现在以下3个方面：第一是依据断裂在油气成藏期古活动速率相对大小或断层面凸面脊发育特征，研究断裂活动时期或停止活动后输导油气通道，认为伴生裂缝发育部位和凸面脊应是断裂活动时期和停止活动后输导油气通道［1-6］。第二是依据断裂油气成藏期古活动速率相对大小及其输导油气特征，研究断裂活动时期输导油气能力，并根据断裂活动时期输导油气能力相对强弱，研究其对油气成藏的贡献［5-11］。第三是依据断裂停止活动后凸面脊发育特征及其输导油气特征，研究断裂停止活动后输导油气能力，并根据断裂停止活动后输导油气能力相对强弱，研究其对油气成藏的贡献［5-6，12-16］。以上这些研究成果对正确认识含油气盆地断裂附近不同部位下生上储式油气分布规律及指导油气勘探起到了非常重要的作用。然而，上述研究缺少对断裂不同时期输导油气能力配置有利部位预测研究，即使有也仅仅是断裂活动时期输导油气能力较强部位和断裂停止活动后输导油气能力较强部位的预测，而且对断裂活动时期和停止活动后输导油气能力较强部位预测考虑的因素也不全面，难以准确地反映地下的实际情况，给油气勘探带来一定风险［15-16］。因此，开展断裂不同时期输导油气能力配置有利部位预测方法研究，对于正确认识含油气盆地断裂附近不同部位下生上储式油气分布规律及指导油气勘探均具有重要意义。
1 断裂不同时期输导油气能力及配置有利部位
大量研究成果表明，断裂并非形成后一直可以输导油气，只能发生在其活动时期和停止活动后至封闭之前，断裂封闭后大部分时间是不能对油气起输导作用的［5，7-16］。断裂活动时期，由于伴生有大量裂缝形成，这些伴生裂缝较围岩地层岩石具有相对较高的孔渗性，应是断裂活动时期输导油气的有利部位。由于受断裂不同部位活动强度及被错断地层岩石脆塑性差异的影响，断裂不同部位伴生裂缝发育特征及其输导油气能力也不尽相同。通常情况下，断裂伴生裂缝发育部位宽度、活动速率和倾角越大，被其错断地层脆性（用地层泥质含量表示）越好，其输导油气能力越强；反之则越弱，如图1（a）所示。与上同理，断裂不同部位凸面脊输导油气能力也不相同，通常情况下断裂凸面脊宽度、高度、倾角越大，断裂填充物泥质含量越低，其输导油气能力越强；反之则越弱，如图1（b）所示。由图1可以看出，断裂伴生裂缝发育部位与凸面脊并不一定匹配，而且二者输导油气能力较强部位也并非匹配，只有断裂伴生裂缝发育部位和凸面脊输导油气能力较强部位匹配，断裂输导油气能力才相对较强，有利于油气大规模聚集，应是油气成藏的有利部位。否则，伴生裂缝与凸面脊不匹配部位，或者伴生裂缝发育部位与凸面脊部位匹配，但与输导油气能力较强部位不配置，也不利于油气大规模聚集，不是油气成藏的有利部位。
2 断裂不同时期输导油气能力配置有利部位预测方法
由上可知，要预测断裂不同时期输导油气能力配置有利部位，就必须确定出断裂伴生裂缝发育部位和凸面脊输导油气能力较强部位，以及二者耦合部位，即输导油气能力配置有利部位。
2.1 断裂伴生裂缝发育部位输导油气能力较强部位确定
要确定断裂伴生裂缝发育部位输导油气能力较强部位，首先应确定出断裂伴生裂缝发育部位分布，再评价其输导油气能力，据此便可以确定出其输导油气能力较强部位。
由于受目前研究手段的限制，难以直接确定出断裂伴生裂缝发育部位，只能借助于间接方法，具体方法是首先利用三维地震资料读取不同测线处断裂的断距，由最大断距相减法［17］，恢复其在活动期的古断距，再除以断裂活动时期，便可以得到断裂古活动速率：然后统计研究区已知井点处断裂古活动速率和其附近油气的显示特征，取油气分布处最小的古活动速率作为断裂伴生裂缝发育所需的最小古活动速率，如图2（a）所示。这是因为只有伴生裂缝发育，断裂才能输导油气，使油气进入到储层中聚集成藏，油气钻探才能发现油气；否则无油气发现。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，即为断裂不同伴生裂缝发育部位，如图2（a）所示。
由断裂活动期伴生裂缝发育部位输导油气能力影响因素可知，断裂伴生裂缝发育部位输导油气能力主要受到其发育部位宽度、古活动速率、倾角和被其错断地层泥质含量的影响，伴生裂缝发育部位宽度、古活动速率和倾角越大，被其错断地层泥质含量越小，断裂伴生裂缝发育部位输导油气能力越强；反之则越弱［14］。据此关系，本文构建了断裂伴生裂缝发育部位输导油气能力评价参数，如式（1） 所示，T 1值与a、l、θ成正相关，与R m成负相关，T 1值越大断裂伴生裂缝发育部位输导油气能力越强；反之断裂伴生裂缝发育部位输导油气能力越弱。
式中：T 1 为断裂伴生裂缝发育部位输导油气能力评价参数；a 为伴生裂缝发育部位平均古活动速率，m/Ma； l 为伴生裂缝发育部位宽度，m；R m 为被错断地层泥质含量，小数；θ 为断裂倾角，°。
2.2 断裂凸面脊输导油气能力较强部位确定
要确定断裂凸面脊输导油气能力较强部位，首先必须确定断裂凸面脊分布，再评价不同部位凸面脊输导油气能力，据此便可以确定出断裂凸面脊输导油气能力较强部位。
式中：Φ 为断层面古油气势能值，kJ；z 为 断层面古埋深，m；p 为断层面流体压力，MPa，可利用ρwz求取；ρw为地层水密度，g/cm3；ρ 为 油气密度，g/cm3；g 为重力加速度，m2/s。
由上可知，断裂凸面脊输导油气能力主要受到其宽度、高度、倾角和填充物泥质含量的影响，凸面脊宽度、高度和倾角越大，断裂填充物泥质含量越小，断裂凸面脊输导油气能力越强；反之则越弱。据此关系，本文构建了断裂凸面脊输导油气能力评价参数，如式（3） 所示T 2值与b、h和θ成正相关，与R f成负相关，T 2值越大，断裂凸面脊输导油气能力越强；反之断裂凸面脊输导油气能力越弱。
式中：T 2 为断裂凸面脊输导油气能力评价参数；b为凸面脊宽度，m；h为凸面脊高度，m；R f 为断裂填充物泥质含量，小数；θ 为断裂倾角，°。
式中：R f 为断裂填充物泥质含量，小数；Ri 为层位i的地层泥质含量，小数；Hi 为层位i的地层厚度，m；n为被断裂错开地层层数；L 为断裂垂直断距，m。
2.3 断裂不同时期输导油气能力配置有利部位预测
将上述已确定出的断裂伴生裂缝发育部位输导油气能力较强部位与断裂凸面脊输导油气能力较强部位进行耦合，二者重合部位即为断裂不同时期输导油气能力配置有利部位，如图1所示。
3 实例应用
本文选取渤海湾盆地冀中坳陷廊固凹陷大柳泉地区F3断裂为例，利用上述方法预测其在沙三中下亚段内不同时期输导油气能力配置有利部位，并通过预测结果与目前F3断裂附近沙三中下亚段已发现油气分布之间关系，验证该方法预测断裂不同时期输导油气能力配置有利部位的可行性。
大柳泉地区位于廊固凹陷的西南部，为北东向的一个大型背斜带，是廊固凹陷油气勘探的主要地区，该区从下至上发现的地层有古近系的孔店组、沙河街组、东营组，新近系的馆陶组和明化镇组及第四系［20-24］。F3断裂位于大柳泉地区中部，走向为北东东向，平面延伸长度约为13.7 km，属于旧州断裂的一条分支断裂，如图4所示。F3断裂从下部沙四段一直向上断至明化镇组，连接了沙三中下亚段和沙四段源岩，且在油气成藏期——沙二段沉积时期活动，应是沙三中下亚段的油源断裂。目前F3断裂附近发现的油气主要为沙三中下亚段，油气源对比结果表明，其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。目前F3断裂附近已发现油气主要分布在其东部和中部，西部油气分布较少，这除了受到其附近圈闭和砂体是否发育的影响外，很大程度上是受到了F3断裂不同时期输导油气能力配置有利部位发育及分布的影响，因此，能否准确地预测出F3断裂在沙三中下亚段内不同时期输导油气能力配置有利部位，对于正确认识其附近不同部位油气分布规律及指导油气勘探至关重要。
利用三维地震资料统计不同测线处F3断裂在沙三中下亚段内断距，由最大断距相减法［17］恢复在沙二段沉积时期的古断距，再除以断裂活动时间，便可以得到不同测线处断裂古活动速率，由图6可以看出，F3断裂古活动速率东部明显大于西部，东部古活动速率大于10 m/Ma，最大可达到20 m/Ma以上，西部古活动速率小于10 m/Ma，此外在中部局部出现古活动速率大于10 m/Ma和古活动速率小于10 m/Ma。将大柳泉地区沙三中下亚段油气分布处最小的断裂古活动速率作为断裂伴生裂缝发育所需的最小古活动速率（图7），可以得到F3断裂在沙三中下亚段内发育2处伴生裂缝发育部位，一处位于其东部，宽度相对较大，另一处位于其中部局部，宽度相对较小，如图6所示。利用钻井和地震资料，由图3（a）中断裂伴生裂缝发育部位输导油气能力评价参数确定方法，确定F3断裂伴生裂缝发育部位输导油气能力评价参数，代入式（1） 中计算F3断裂2处伴生裂缝发育部位输导油气能力，结果如图8所示。
图6 F3断裂伴生裂缝发育部位厘定Fig.6 Location determination diagram of associated fracture of F3 fault |
图7 大柳泉地区断裂伴生裂缝发育所需的最小古活动速率厘定Fig.7 Determination diagram of the minimum paleoactivity rate required for the development of associated fractures of faults in Daliuquan area |
由图8中可以看出，F3断裂东部伴生裂缝发育部位输导油气能力相对较强，输导油气能力评价参数值可大于60，而中部伴生裂缝发育部位输导油气能力相对较弱，输导油气能力评价参数值小于10，由此看出，东部伴生裂缝发育部位应是F3断裂伴生裂缝发育部位输导油气能力的较强部位。
利用三维地震资料追索F3断裂断层面空间分布，由地层古埋深恢复方法［18］恢复其在明化镇组沉积时期的古埋深，由式（2） 计算其古油气势能值，由古油气势能等值线法线汇聚线，便可以得到F3断裂凸面脊发育分布（图9）。由图9中可以看出，F3断裂发育4条凸面脊，第1条凸面脊分布在其西部，第2、3条凸面脊分布在其中部，第4条凸面脊分布在其东部，其中第2、3条凸面脊宽度略大于第1、4条凸面脊宽度。利用钻井和地震资料由图3（b）中断裂凸面脊输导油气能力评价参数的确定方法，确定F3断裂凸面脊输导油气能力评价参数b、h和θ，利用钻井和地震资料统计F3断裂断距和被其错断地层岩层厚度及泥质含量，由式（4） 计算F3断裂在沙三中下亚段内填充物泥质含量，将F3断裂4条凸面脊b、h、θ和R f代入式（3） 中，便可以计算得到F3断裂4条凸面脊输导油气能力评价参数值（图8）。由图8中可以看出，F3断裂第1条凸面脊输导油气能力最强，输导油气能力评价参数均可达到140，其次是第2、4条凸面脊输导油气能力，输导油气能力评价参数可达到80，最弱应为第3条凸面脊输导油气能力，输导油气能力评价参数小于30。由此看出，F3断裂第1、2、4凸面脊处应是其输导油气能力的较强部位。
将上述已确定出的F3断裂伴生裂缝发育部位输导油气能力较强部位与其凸面脊输导油气能力较强部位进行耦合，可以得到F3断裂不同时期输导油气能力配置有利部位，如图8所示，F3断裂不同时期输导油气能力配置有利部位主要分布在其东部。
由图8可以看出F3断裂附近沙三中下亚段目前已发现的油气主要分布在其东部不同时期输导油气能力配置有利部位处及附近，这是因为只有位于断裂不同时期输导油气能力配置有利部位处或附近，才能通过断裂伴生裂缝发育部位和凸面脊从下伏沙四段源岩处获得大量油气，有利于油气在其附近沙三中下亚段内进行大规模聚集成藏，油气钻探才能发现大量油气；否则，无大量油气发现。
4 结论
（1）断裂不同时期输导油气能力配置有利部位是指断裂伴生裂缝发育部位输导油气能力较强部位与凸面脊输导油气能力较强部位的耦合部位，有利于油气大规模聚集成藏，应是油气聚集成藏的有利部位。
（2）通过确定断裂伴生裂缝发育部位和评价其输导油气能力，确定断裂伴生裂缝发育部位输导油气能力较强部位，通过确定凸面脊和评价其输导油气能力，确定断裂凸面脊输导油气能力较强部位，二者叠合建立了一套断裂不同时期输导油气能力配置较有利部位的预测方法，并通过实例应用，表明该方法用于确定断裂不同时期输导油气能力配置有利部位是可行的。
（3）渤海湾盆地冀中坳陷廊固凹陷大柳泉地区F3断裂伴生裂缝发育部位输导油气能力较强部位主要分布在其东部，而凸面脊输导油气能力较强部位主要分布在其西部、中部和东部，F3断裂不同时期输导油气能力配置有利部位主要分布在其东部，有利于下伏沙四段源岩生成的油气通过F3断裂伴生裂缝发育部位和凸面脊向沙三中下亚段进行大规模聚集成藏，与目前F3断裂附近沙三中下亚段已发现油气主要分布在东部相吻合。
（4）该方法主要适用于砂泥岩含油气盆地断裂不同时期输导油气能力配置有利部位的预测。
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