Question

断层对油气运聚成藏的控制作用

Answer 1

在断裂带平面上，油气藏沿一、二级控凹大断裂呈串珠状分布，在纵向上，油气沿断层向上运移，在多层系聚集成藏，断层对油气聚集、调整等起到多重作用（曹冰，2003；吴向阳，2006）。

（一）断层对油气纵向运聚的控制作用

高邮凹陷，有效成熟烃源岩主要分布在下构造层的泰二段、阜二段、阜四段（中构造层的戴一段一亚段的有效成熟烃源岩分布范围小），受区域盖层的控制，当缺少断层或断层在纵向上封闭时，油气只能沿储集层进行横向运移或聚集成藏。因此，纵向上，开启性断层对油气运移起沟通作用，是油气运移调整到中、上含油气系统的重要途径。

断层开启时间与油气大规模运移相一致是断层在纵向上起输导油气的基本条件。在高邮凹陷，一、二级边界大断层长期活动，能够使处在下构造层的E₁f₄烃源岩生成的油气向上运移调整到中构造层的戴南组、三垛组中，遇到有效的圈闭聚集成藏；部分长期活动的三级断层，对油气有一定的沟通作用，如真武（图5-121）、陈堡油田的“y”型输导模式。

1.成藏期断层活动性决定着油气纵向运聚过程

在断裂带，成藏期断层活动性决定了油气纵向聚集规律，主要有差异聚集和正常分异聚集两种模式。

当成藏期断层不活动，断层封闭性好，油气在纵向运移表现为差异聚集。差异性运聚的油气总是先充满下部圈闭，油气从圈闭下部溢出再向上运移至上部圈闭，使圈闭的原油密度表现为下部油气轻、上部油气重；同时原油成熟度也表现为下部高、上部低。如永安油田系列断块油藏中，由低向高（永7块→永25块→永21块）原油密度由0.812→0.830→0.840 g/cm³，油藏充满度1.0→0.43→0.2；陈堡油田陈3块油藏由K₂t₁→E₁f₁，原油密度由0.878→0.911g/cm³，油藏充满度1.0→1.0，表明永安、陈堡地区油气沿断层由下至上运移，断层在油气差异聚集过程中起着分配油气的作用。

图5-121 真武—许庄地区“y”型输导模式图

当成藏期断层活动时，油气在纵向运移为正常分异聚集，油气分布表现为密度下重上轻的正常分异。油气成藏时，油气在浮力的作用下沿活动断层向上运移，并在上部形成密度较小的油藏，从而造成正常分异的油藏分布格局，如富民地区，下部油藏密度较大，成熟度较低，而上部油藏密度小，成熟度较高（图5-122）。

2.断层对油藏的破坏再分配作用

断裂带地区的断层由于长期活动性，造成断层对已经形成的油藏具有破坏再分配的作用。油气富集成藏后，一方面，油源充足的情况下，继续供给的油气从低部位圈闭溢出点沿着断层向高部位圈闭聚集成藏，在这油气差异聚集过程中断层起着分配油气的作用；另一方面，构造运动会使断层复活造成断层的封闭性失衡从而导致油气渗漏，或产生新断层切割油气藏，使油藏遭受破坏。主要表现在两个方面：

（1）大断层长期活动可导致天然气等轻质组分漏失，压力系数降低。真武、曹庄油田普遍发育低压，这些油田的上部均不同程度的存在天然气聚集，低压成因可能与这些地区的天然气漏失有关（图5-123）。

（2）成藏期后大断层继续活动可导致油藏充满度降低，并可形成次生油气藏。如在周庄地区，下部泰州组、赤山组油藏普遍充满系数较小，原油密度较大，而上部盐城组有气藏存在。根据高邮凹陷的油气成藏期为三垛期的研究成果，推断盐城组气藏为次生气藏，是大断层在成藏期后活动的结果（图5-124）。

图5-122 断层封闭差，油气纵向上表现为正常分异聚集

图5-123 真武—曹庄—许庄油田地层压力及压力系数

同时，由于大断层长期活动，一直断开第四系，可导致大气水下渗，使保存条件变差。如真武许庄地区，越靠近上部地层、越靠近大断层地区地层水矿化度越低，向凹陷内部、向下部地层则越高。

（二）断层对油气横向运聚的作用

横向上，油气一般总是沿地层等高线的法线方向由高势区向势能低的区域运移汇聚，当遇到封闭性断层则改变运移方向，使断层成为“汇油墙”（图5-125）。如果断层的封闭性较差，油气则突破断层继续向前运移，当遇到圈闭时，聚集成藏。在高邮凹陷斜坡带主要形成“阶梯”型输导模式。

图5-124 周2块盐城组气藏成藏模式

图5-125 封闭性断层“汇油墙”作用示意图

盆倾式断层若横向封闭强，来自烃源灶的油气经砂岩输导或者汇聚于上倾方向靠断层封闭的圈闭（在封闭断层后方往往造成油气“贫油区”，如沙26断层控制富油断块，断层背后形成贫油区，只有沙40块成藏），或者沿断面墙作长距离运移；如已经确认的马家嘴－韦庄、刘五舍－吴堡等长距离油气运移路线。

（三）断面形态对油气运移效率的影响

断层的三维空间形态不同，则油气运聚效率也有区别（鲁兵，1996；Hindle，1997）。一般来说，若断面是平面，油气为平面状运移，运聚效率一般；若为凹面，油气运聚路径为分散式，运聚效率低；若为凸面，油气运移路径为集中式，运聚效率高（图5-126）。对黄珏、真武、富民等油田的解剖也证实了上述结论，油气主要是沿着凸断面向上运移并富集成藏（图5-127）。如黄珏油田、真武油田、富民油田及周庄油田等都是储量规模巨大的油田。

图5-126 断层面形状对油气运移方向和路径的影响

（据Hindle，1997）

图5-127 大断层凸断面脊线与油气运移关系示意图

（四）断层与圈闭的匹配关系对油气运聚效果的影响

断层与其控制的圈闭在空间的匹配关系不同，形成不同类型和贫富悬殊的断块油藏。按照断层与圈闭的匹配关系可分为4种（图5-128）：

圈闭位于延伸长的断层的中部，形成的圈闭具有最强的聚油能力。如瓦庄东地区的瓦6断层控制的瓦6块，沙埝的沙19断层控制的沙19块等；圈闭位于断层的上倾部位，圈闭具有较强的聚油能力，如发2块；圈闭位于断层的下倾部位，圈闭的聚油能力弱，如卸甲庄的一系列

圈闭；断层延伸范围小，或者掉向经常发生变化，其控制的圈闭聚油能力差，如发4块。

（五）断层倾向对油气运移的调整效应

按照断层产状与地层产状的关系，可以分为反向断层和顺向断层。油气经这两类断层调整后，油气运移的层系和方向是完全不同的。

图5-128 断层与圈闭的匹配关系示意图

反向断层向新地层调整的油气扩散效应：当油气侧向运移遇反向断层时，油气向上新层位调整，如北斜坡沙26－沙40油藏E₁f₁油向E₁f₃的调整，由于反向断层调节可能造成油气泄漏于区域盖层之上（图5-129），因而具有“扩散效应”。

顺向断层向老地层调整的油气富集效应：当油气侧向运移遇顺向断层时，油气向对盘的老地层调整，这在深凹两侧和内斜坡区较为普遍。由于顺向断层调节作用只能发生在区域盖层之下，故起到将油气进一步集中的“富集效应”，如南断阶、沙埝内坡汇聚了E₁f₄和E₁f₂复合油源（图5-130）。