0 引言

国内外油气勘探实践表明，在勘探程度较高的含油气盆地中的油气勘探重点已由发现单一的大型整装油气藏向多元化的复杂油气藏方向转变^[1]。在这种勘探形势下，岩性油气藏已成为很多油田增储上产的主要领域，而掌握油气富集规律是岩性油气藏勘探的关键。前人研究表明：岩性尖灭带、岩相变化带及地层超覆带附近^[1]，构造坡折带附近^[2-3]和三角洲前缘相带^[4]等都是岩性油气藏发育的有利地带；富油气凹陷发育陆相沉积盆地中最优质的烃源岩，可保证与之相关的各类储集体聚油成藏，形成“满凹含油”的局面^[5]，但是由于宏观地质因素的不同，造成油气空间分布仍具有非均质性。

牛庄洼陷是济阳坳陷岩性油气藏最发育的洼陷之一，洼陷内部构成岩性圈闭的浊积砂体大小不一、遍布洼陷全区^[6]，但岩性油气藏的分布却存在非均质性，平面上沿边界断层呈半环状分布。其形成和分布不是偶然的、孤立的，而是受控于特定的地质因素^[7]，如盆地的流体势、断层、沉积特征等。本文对这些地质因素详加分析，掌握洼陷区油气藏分布规律，对类似洼陷区的油气藏研究与勘探具有借鉴意义。

牛庄洼陷位于济阳坳陷东营凹陷中央背斜带和王家岗—陈官庄断层之间，面积约180 km²，是一个结构相对单一、北陡南缓的不对称向斜构造，洼陷内普遍发育岩性油气藏。古近系沙河街组沙三中亚段是牛庄洼陷岩性油气藏的主要勘探目的层，岩性主要为浅灰、深灰色块状泥岩，在巨厚的泥岩层内夹有粉砂岩和细砂岩透镜体。这些透镜体数量众多，主要为浊积扇扇中砂体，是牛庄洼陷沙三中亚段岩性油气藏的主要储集层。

牛庄洼陷南北两侧受边界断层控制，北部北东走向的现河断层(F₁)、南部近东西走向的N1—W52断层(F₂)均为向北倾斜的同生断层(图 1)，控制着牛庄洼陷内砂体的沉积和局部构造的形成。在平面上，牛庄洼陷沙三中亚段的岩性油气藏沿边界断层呈半环状分布，洼陷南部边界断层(F₂和其分支断层F₄)的下降盘及西部河3鼻状构造带(F₁和F₃所夹持的构造)油气最为富集，而洼陷西南部N13井区及东部N110井区目前没有发现工业规模的油气藏(图 1)。

图 1 牛庄洼陷岩性油气藏平面分布图 Fig. 1 Map of distribution of lithologic reservoir, Niuzhuang sub-sag

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牛庄洼陷沙三中亚段岩性油气藏平面富集的差异主要受洼陷内部流体性质、断层和沉积相带等因素的控制。

牛庄洼陷又称牛庄—六户洼陷，包括六户次洼和牛庄次洼两个次级洼陷，即具有两个沉积中心，分别位于N11井和W78井附近；整个沙三中亚段地层上下产状基本一致(图 2)。并且牛庄洼陷在沙三中亚段沉积之后没有发生大规模的构造运动，因此洼陷形态在时间上和空间上都具有继承性。

图 2 牛庄洼陷沙三中底面流体运聚单元划分 Fig. 2 Unit division of fluid migration and accumulation of the bottom of middle third Member of Shahejie Formation, Niuzhuang sub-sag

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根据沉积盆地水动力特征，可将盆地内流体活动划分为“青年”、“中年”和“老年”三阶段，分别对应于盆地中的压实驱动流、重力驱动流和滞流3种水流循环样式^[8]。压实流流动样式受盆地几何形态、构造、地层格架和流体输导体系构成的控制，流体最终向着盆地或凹陷中势能降低梯度最大的方向汇集^[9]。

水文地质、水动力学环境、流体势、油气运移地球化学等方面的研究均证实牛庄洼陷沙三段水动力场具有明显的压实流特征，油气运移的基本规律是以牛庄洼陷为中心、向其周缘呈“离心”方式运移，盆地中流体主要从盆地中心向盆地边缘、从深部向浅部流动^[10-11]。压实水流的主方向与油气在地层水浮力作用下运移的方向基本一致，促进了油气的二次运移^[12]。压实水流在洼陷深部，尤其是在埋深3 000 m以下，是烃类二次运移的重要载体^[13-14]。

本次研究将牛庄洼陷沙三中亚段划分为若干个流体运聚单元(图 2)。划分的依据主要是沙三中底面构造图中等高线的走向，其分布往往与流体的等势线分布近似平行，因此垂直等势线的方向是流体运移最省功的方向，可以认为垂直构造等高线的方向也就是流体运移的主方向^{[12, 15]}。具体方法方法如下：首先依据牛庄洼陷沙三中亚段底面构造图的特征划分出分隔槽，在分隔槽之间由盆地轴线出发在垂直于等高线方向上勾画出流体运移主流线，然后再由流线聚敛或发散等特征来确定流体运聚单元性质。一般说来，流线聚敛和密集的一侧反映了流体聚集主运移路线。牛庄洼陷油气运移主流线呈现出3个特征(图 2)：1)在洼陷东西两侧的长轴方向上流体运移发散，而在洼陷南北两侧短轴方向上呈汇聚或平行特征；2)在洼陷的凹面一侧流线聚敛，而在凸面一侧则视构造起伏形态的不同而形成多个局部聚敛区及发散区；3)在构造等高线密集的一侧流线也密集，构造等高线稀疏一侧流线也稀疏。

将牛庄洼陷岩性油气藏平面分布图与沙三中亚段底界划分的流体运聚单元相叠合后发现，划分的流体运聚单元与油气富集区具有较好的一致性(图 3)：油气最为富集的南部边界断层的下降盘及洼陷西部河3鼻状构造均位于牛庄洼陷短轴方向的汇聚流发育区，目前发现的含油气量也最高；洼陷东部N110井区及洼陷西南部N13井区几乎没有发现油气藏，这两个地区均位于牛庄洼陷长轴的发散流发育区，且外侧没有遮挡；牛庄洼陷北部平行流发育区中油气富集程度中等，含油气规模不是很大；而位于分隔槽的井含油性均较差，甚至部分井为干井。可见，压实水流是牛庄洼陷沙三段油气二次运移的重要载体，洼陷内部流体运聚性质决定了油气在牛庄洼陷沙三中亚段中的聚集与平面分布特征。

图 3 牛庄洼陷岩性油气藏、流体运聚单元、含油气量叠合图 Fig. 3 Congruent map of lithologic reservoir, unit of fluid migration and accumulation and oil and gas reserves, Niuzhuang sub-sag

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尽管牛庄洼陷中流体运聚单元与油气富集程度间有较好的一致性，但存在一些特殊的地区，如洼陷东部X154、W70和西部S128、S131、S133等井区的砂体均位于发散流分布区，但也形成了一定程度的油气聚集；究其原因，这些区块都被断层切穿，由于断层的泵吸作用和遮挡作用，使得本身处于不利于油气成藏的发散流分布区的区块也形成了油气聚集。

在断层活动时，其附近的岩石渗透率也随之增加，使得靠近断层的洼陷深部超压带内流体迅速外泄。同时，断层活动在一定时间和空间范围内形成一定程度的负压，在这种内外压力差的作用下，断层活动产生的新空间象泵一样大量吸入断层附近洼陷超压带内的流体^[16]，使得超压带内的流体向断层带汇流^[17]，即形成所谓的“断层阀”效应^[18]。这样洼陷中原本发散的压实流流体在断层附近形成局部汇聚流，从而使得牛庄洼陷中处于发散流分布区的西部S128、S131、S133和东部X154、W70等井区的砂体也能够富集油气。

当断层两盘砂岩对接时，流体容易通过砂岩，从而发生横穿断层的侧向运移或者沿着断层的垂向运移，不利于油气的聚集。而当砂岩与泥岩并置时，由于泥岩在侧向上的遮挡和泥岩在砂岩表面的涂抹作用，流体很难发生穿越断层的侧向运移和沿着断层的垂向运移，从而形成油气藏(图 4a)^[19]。

a.流体沿断层垂向及侧向运移作用；b.断层垂向通道及侧向遮挡作用。 图 4 断层对流体作用示意图 Fig. 4 Schematic diagram of the effect of fault on fluid

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牛庄洼陷北部的现河断层(F₁)，NE走向，西北倾，倾角50°~60°，落差100~325 m，延伸长度大于20 km，是牛庄洼陷和利津洼陷的分界断层；洼陷南部N1—W52断层(F₂)，走向近东西，北倾，倾角40°~50°，落差200~260 m，延伸长16.5 km^[20]。牛庄洼陷沙三中亚段为厚层泥岩夹薄层砂岩组合，砂岩厚度一般不超过15m，很容易出现泥岩涂抹和泥砂对接，形成断层对下降盘砂体的遮挡(图 4b)。

牛庄洼陷油气主要分布在边界断层靠近洼陷中心的一侧，而另一侧油气则相对匮乏。例如：洼陷北部现河断层附近，靠近洼陷中心的下盘油气富集，而在牛庄洼陷北侧的探井则屡屡落空；洼陷南部边界的F₂和F₄则是靠近洼陷的上盘油气富集，而下盘则少有油气聚集。牛庄洼陷的边界断层都是同沉积断层，油气富集规律却不同，一个是上盘油气富集，另一个却是下盘油气富集，这说明牛庄洼陷的边界断层对由洼陷中生成的向四周运移的油气形成侧向遮挡，使得岩性油气藏在平面上多分布在南北边界断层所夹持的洼陷内侧。

牛庄洼陷沙三中亚段的储集体主要为浊积扇沉积，浊积扇主体主要是扇中亚相，根据其沉积特征进一步划分为浊积水道、水道间、朵叶体和外缘等沉积微相(图 5)。通过全区取心井物性统计分析发现，各沉积微相物性差异很大，储集性能以浊积水道微相最好，平均孔隙度为17.49%，平均渗透率为33.120 mD^①；朵叶体和水道间较低，平均孔隙度分别为16.58%和15.65%，平均渗透率分别为11.530 mD和15.191 mD；而外缘最差，渗透率低于8 mD。浊积水道微相的含油饱和度也是最高，朵叶体和水道间较低，外缘最差(表 1)。

① 毫达西(mD)为非法定计量单位, 1 mD=0.987×10^-3 μm²，下同。

图 5 牛庄洼陷沙三中亚段5砂组沉积相及含油砂体平面展布 Fig. 5 Distribution map of facies and oil-bearing sand body of 5 sand group in middle third Member of Shahejie Formation, Niuzhuang sub-sag

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在牛庄洼陷沙三中亚段中，油气在非均质储层中优先沿着运移阻力最小的高孔渗性浊积水道微相运移，形成油气运移的优势通道或所谓的“油气运移的高速公路”^[21-23]，使得岩性油气藏主要富集在物性较好的浊积水道微相中，从而在一定程度上控制了油气的分布(图 5)。而且多年的勘探经验也证实盆地内的油气运移并不只是从烃源岩呈放射状向盆地边缘或高部位运移，而是沿某些主要的输导通道进行运移的^[21]。

1) 牛庄洼陷沙三中亚段岩性油气藏主要沿洼陷南北两侧边界同生断层呈半环状展布，洼陷南部边界断层下降盘和西部河3鼻状构造带油气富集，而洼陷西南部和东部油气贫乏。油气富集差异性主要受洼陷内部流体性质、断层分布和沉积相带等因素的控制。

2) 牛庄洼陷形态决定了沙三中亚段中油气二次运移主方向，以盆地轴线和分隔槽划分的流体运聚单元控制着油气的平面分布：洼陷北部和南部汇聚流发育区是油气聚集的有利地带，而洼陷东西两侧发散流和北部平行流发育区不利于油气的成藏。

3) 断层的泵吸作用使得油气在洼陷平行流和发散流地区形成局部汇聚流，形成油气藏；断层的侧向遮挡作用则使得牛庄洼陷生成的油气多富集在南北边界断层内侧，含油砂体在平面上沿断层叠合连片展布。

4) 牛庄洼陷储集体主要为浊积扇沉积，沉积主体为扇中亚相。其中，物性较好的浊积水道微相油气最为富集，含油饱和度最高，而朵叶体和水道间微相中次之，外缘微相最差。