0 引言

油气勘探的实践表明，泥岩盖层在形成后大多会受到断裂破坏。断裂对泥岩盖层的破坏，不仅破坏了盖层的横向分布连续性，同时也会降低盖层对油气的保存能力。若断裂对泥岩盖层综合破坏程度较大，盖层被完全错断，盖层将无法对油气进行保存；若断裂未将泥岩盖层完全错断，盖层仍具有一定的横向分布连续性，则仍具有一定的保存能力，那么此时断裂对泥岩盖层综合破坏程度如何，对下部储层油气保存效果又如何？对这些问题的解释，影响了对于含油气盆地断裂发育区油气分布规律的正确认识。前人曾对这一系列问题进行过大量研究，主要是通过盖层断接厚度这一概念来研究断裂对泥岩盖层横向分布连续性的破坏作用^[1-9]，以及通过断层岩和盖层排替压力之比来研究断裂对泥岩盖层封闭能力的破坏程度^[10-13]。只有少数学者对断裂对泥岩盖层综合破坏程度进行了研究^[14-16]：一些学者^[15]采用加权平均的方法来研究断裂对泥岩盖层综合破坏程度, 这种方法将破坏程度两部分的权重定为相同，但还没有很好的证据作为解释；还有学者^[16]将储层剩余压力与断层岩排替压力进行比较，研究断裂对盖层封气能力的破坏，但是这种方法需要实测的储层剩余压力数据，这一数据并不容易得到，影响方法的使用。本文在前人研究的基础上，提出了一种新的断裂对泥岩盖层综合破坏程度的研究方法，以期对研究含油气盆地中断裂对盖层的综合破坏提供思路。

1 断裂对泥岩盖层的综合破坏及其影响因素

通过前人研究已知，断裂对泥岩盖层的综合破坏应包括对盖层分布连续性和对盖层封闭能力的破坏^[15]。断裂对泥岩盖层分布连续性的破坏主要受到盖层断接厚度，即盖层被断裂错断后仍保持连接的残余厚度的影响，如图 1a所示；断裂对泥岩盖层封闭能力的破坏主要受到断层岩与泥岩盖层排替压力相对大小的影响，如图 1b所示。

2 研究方法

由文献[15]可知，断裂对泥岩盖层分布连续性的破坏程度d_分可用

来表示，断裂对泥岩盖层封闭能力的破坏程度d_能可用

来表示。

本文在前人研究的基础上，通过定义泥岩盖层综合封闭能力和断裂综合封闭能力对断裂对盖层的综合破坏进行研究。如果泥岩盖层尚未被断裂破坏，则泥岩盖层综合封闭能力不仅要受到其厚度的控制，还要受到其排替压力和下伏储层剩余压力(Δp)的作用，可以用

来表示。式中，S_m总为泥岩盖层综合封闭能力。由式(3)可以看出，S_m总与泥岩盖层厚度和排替压力成正比，与下伏储层剩余压力成反比。

如果泥岩盖层遭到断裂破坏，那么此处盖层综合封闭能力已不再取决于泥岩盖层，而应取决于断裂综合封闭能力，其计算公式为

式中，S_f总为断裂综合封闭能力。由式(4)中可以看出，S_f总与断层岩排替压力和泥岩盖层断接厚度(H-L)成正比，与下伏储层剩余压力成反比。通过将泥岩盖层综合封闭能力与断裂综合封闭能力进行对比，可以将下伏储层剩余压力约去，最后得到断裂对泥岩盖层的综合破坏程度d_总：

由式(5)可以看出，断裂对泥岩盖层的综合破坏程度应等于断裂对泥岩盖层分布连续性破坏程度和断裂对泥岩盖层封闭能力破坏程度的乘积。d_总介于0~1，按照 < 0.25、0.25~0.50、0.50~0.75和>0.75的划分区间，可将断裂对泥岩盖层的综合破坏程度划分为强、较强、较弱和弱。

由式(5)可以看出，要研究断裂对泥岩盖层的综合破坏程度就必须确定参数p_dm、p_df、H和L。其中：p_dm可以通过盖层岩样利用直接驱替法^[17-18]测试获得，或者利用盖层压实成岩埋深和泥质质量分数(可用自然伽马测井资料，由文献[19]中泥质质量分数预测方法求得)计算求得^[12]；p_df无法利用实测资料方法获得，只能先计算断层岩压实成岩埋深和断面泥质质量分数，再利用研究区沉积岩石排替压力与埋深、泥质质量分数之间的经验关系式求得^{[9，20—21]}；H可根据钻井或地震资料直接获取；L可以从地震剖面上直接获得。

3 应用实例

本文以海拉尔盆地贝尔凹陷贝西斜坡呼和诺仁构造F5断裂为例(图 2)，利用上述方法研究F5断裂对白垩系大磨拐河组一段泥岩盖层的综合破坏程度，并将研究结果与大一段盖层下部南屯组二段油气分布进行对比分析，以验证该方法用于评价断裂对盖层综合破坏程度的可行性。

该区自下而上发育三叠系布达特群(基岩)，白垩系南屯组一段、南屯组二段、大磨拐河组一段、大磨拐河组二段、伊敏组、青元岗组，古近系和第四系。大磨拐河组一段泥岩较为发育，是该区油气成藏的主要盖层；油气主要分布在盖层之下的南屯组二段储层中(图 3)。F5断裂位于海拉尔盆地贝尔坳陷贝西斜坡呼和诺仁构造，如图 2、图 3所示。F5断裂为一条北东向展布正断层，延伸长度13.4 km，断面北西倾，从基岩断至伊敏组二段和三段地层，断层倾角上陡下缓，呈铲式分布。由前人^[22]研究可知，F5断裂一直活动到伊二、三段沉积早期为止，之后断裂活动停止开始压实成岩，F5断裂错断了大一段泥岩盖层，但未将盖层完全错开，盖层仍保持横向分布的连续性。因此能否正确判断F5断裂对大一段泥岩盖层的综合破坏程度是认清下伏南二段储层油气聚集规律的关键。

为了研究方便，从西至东将F5断裂等距离分为1—15共15个测点，如图 2所示。由钻井和地震资料统计得到，F5断裂在15个测点处大一段泥岩盖层厚度为35.48~131.02 m，断距为6.82~51.86 m(表 1)。

贝尔凹陷地层岩石排替压力经验公式^[22]为

式中：p_d为地层岩石排替压力，MPa；Z为地层埋深，m；V_sh为地层泥质质量分数。利用大一段泥岩盖层埋深和泥岩盖层泥质质量分数(可用自然伽马测井资料、由文献[19]中泥质质量分数预测方法求得)，以及式(6)即可求得F5断裂在15个测点处的大一段泥岩盖层排替压力(表 1)。由表 1可以看出，F5断裂在15个测点处的大一段泥岩盖层排替压力为1.70~2.05 MPa。

利用文献[20]中断层岩泥质质量分数的预测方法得到F5断面泥质质量分数(SGR)分布图(图 4)，将大一段地层与断层面交线投影到断面泥质质量分数分布图上，即可得到大一段泥岩盖层对应处的断层岩泥质质量分数，从而求得F5断层在15个测点处的断层岩泥质质量分数，结果见表 1。由表 1可以看出，F5断裂在15个测点处断层岩泥质质量分数为0.33~0.77。

断层岩压实成岩埋深与围岩压实成岩埋深关系式^[15]为

式中：Z_f为断层岩压实成岩埋深，m；t_f为断层岩压实成岩时间，Ma；t_c为与断层岩具有相同埋深围岩压实成岩时间，Ma；Z_c为与断层岩具有相同埋深围岩压实成岩埋深，m。由F5断裂在15个测点处大一段泥岩盖层埋深、压实成岩时间(伊二、三段沉积早期停止活动，距今压实成岩时间约为102.0 Ma^[22])和大一段泥岩盖层压实成岩时间(为其本身沉积时间，约为127.5 Ma^[22])，用式(7)便可以预测断层岩压实成岩埋深^{[9, 21]}。

将上述已求得的断层岩压实成岩埋深和断层岩泥质质量分数代入式(6)，即可求得F5断裂在15个测点处大一段泥岩盖层对应的断层岩排替压力(表 1)。由表 1可以看出，F5断裂在15个测点处的断层岩排替压力为1.16~1.65 MPa。

将上述已确定出的F5断裂在15个测点处的参数p_dm、p_df、H和L代入到式(5)中，便可以计算得到F5断裂对15个测点处大一段泥岩盖层的综合破坏程度，其结果如表 1所示，由表 1可以看出，F5断裂对大一段泥岩盖层的综合破坏程度为0.13~ 0.73。4、6、9、10、11测点处F5断裂对大一段泥岩盖层综合破坏程度为较强—强级别，其他测点处均为较弱级别。由图 2中南二段油气显示可以看出，在盖层受破坏程度较强的测点4、6、9、10、11附近，井的含油性为油气显示(贝3—3、贝3—4、贝3—6、贝3—7、贝3—8、贝41—50、贝3—1、贝3—2)和无显示(贝21)，其原因是盖层所受断裂综合破坏程度较大，油气保存程度较低，因此油气显示较差；在盖层受破坏程度较弱的测点1—3、5、7—8、12—15附近，盖层所受断裂综合破坏较小，油气保存程度较高，井的含油性为工业油流(7—8、12—13测点处的贝302、贝3—5)和低产油流(7—8、14—15测点处的贝3—9、贝301、贝23)。F5断裂对大一段泥岩盖层的综合破坏程度评价结果与下伏南二段油气显示关系相符，证明此新方法用于断裂对泥岩盖层综合破坏程度研究是可行的。

4 结论与建议

1) 断裂对泥岩盖层综合破坏应包括断裂对泥岩盖层分布连续性的破坏和断裂对泥岩盖层封闭能力的破坏。

2) 通过定义断裂综合封闭能力和泥岩盖层综合封闭能力，建立了一套新的预测断裂对泥岩盖层综合破坏程度的研究方法。将此方法其应用于海拉尔盆地贝尔凹陷贝西斜坡呼和诺仁构造F5断裂对大一段泥岩盖层的综合破坏程度研究中，其结果表明：F5断裂对大一段泥岩盖层综合破坏程度在测点4、6、9、10、11处为较强—强级别，在其他测点处均为较弱级别。在盖层受破坏程度较强的测点处井的含油性为油气显示和无显示，因此油气显示较差；在盖层受破坏程度较弱的测点处油气显示较好。本文所应用方法的评价结果与下伏南二段油气显示关系相符，证明此方法用于预测断裂对泥岩盖层综合破坏程度是可行的。

该方法毕竟属于初步尝试，还存在一些问题，如该方法在研究断裂对泥岩盖层综合破坏程度时用到了断层岩排替压力，而断层岩排替压力由于受到钻井和取心的限制，不能通过取心在实验室直接测试获得，只能通过计算求取；而目前关于断层岩排替压力的求取方法虽然很多，但均存在问题，计算结果还不能精确地反映地下的实际情况，用这种不精确的断层岩排替压力求取方法所得的断裂对泥岩盖层综合破坏程度也必然与实际存在偏差。由此看出，该方法还不完善，还需今后进一步加强研究。