0 引言

位于中国北部边界的银—额盆地受限于偏远的地理位置和复杂的地质情况，油气勘探程度较低。盆地东部的查干凹陷是重要的含油气凹陷，近些年来取得了一系列的勘探进展。以往的油气勘探集中在紧邻毛墩次凸的乌力吉构造带；随着油气勘探工作的深入，在凹陷内部的中央构造带浅层苏红图组取得了一系列突破。由于断裂作用的改造，中央构造带被分隔成多个断阶，在次级断裂的进一步影响下形成众多断块，不同断阶带原油富集程度、原油成熟度特征、原油含油饱和度特征等存在显著差异。烃源岩发育特征和断裂作用对于中央构造带油藏特征的控制作用明显。前人对于凹陷内烃源岩发育特征^[1]、储集层发育特征^[2-4]、油气成藏过程进行了一系列研究，为中央构造带油气成藏特征的研究奠定了坚实基础。断裂作用在油气成藏过程中的重要作用前人已有大量论述^[5-7]，本文从原油性质空间分布差异入手，以断裂带结构和活动特征研究为主对中央构造带的油气成藏特征进行分析。

1 区域地质概况

查干凹陷是中国北部内蒙古自治区西部银根—额济纳旗盆地东部的一个“菱形”状凹陷，面积约2 000 km²(图 1a)。凹陷自西向东划分为虎勒—额很次凹(西部次凹)、毛墩次凸和罕塔庙次凹(东部次凹)3个次级构造单元，平面上具有“两凹一凸”的构造格局特征^[8]。虎勒—额很次凹是目前主要的油气勘探开发区域，根据断裂发育特征可以细分为图拉格断层陡坡带、虎勒洼陷、中央构造带、额很洼陷和乌力吉构造带5个次一级构造单元(图 1a)。目前的油气发现集中分布在毛墩次凸西侧的乌力吉构造带和巴润断裂系发育的中央构造带。

巴润断裂系由一系列同向正断层组成，其中巴润1号断层、巴润2号断层、巴润3号断层、意16断层(图 1b)对中央构造带油气藏的形成和分布起到了重要作用。断层以北东走向和北北东走向为主，倾向主要为南东和南东东，断层倾角都在40°以上。断层断距变化范围较大，为100~600 m。查干凹陷主要目的层为下白垩统，自下而上分为巴音戈壁组(k₁b)、苏红图组(k₁s)、银根组(k₁y)(图 2)。

紧邻虎勒洼陷生烃灶的中央构造带被北东走向的巴润断裂系分割为多个断块。自东向西分别为第一至第四断阶。目前中央构造带共钻井20余口，在下白垩统巴音戈壁组和苏红图组均有油气发现，尤以浅层的苏红图组为主。

2 不同成熟度原油空间分布特征及其来源 2.1 原油成熟度分布特征

中央构造带不同断阶带原油分布范围存在明显差异：西侧的第四断阶带含油范围最大，第三断阶次之，而东侧的第一断阶和第二断阶含油范围较小。除了含油范围的差异外，不同断阶带原油的成熟度也具有差异。原油的成熟度特征反映了烃源岩演化的特征，对于确定油气成藏过程具有重要的实际意义。常用的原油成熟度特征评价指标包括轻烃参数、芳烃参数、甾萜类参数等^[9]。

表 1中展示了中央构造带不同断阶带各井原油及油砂样品典型饱和烃地化参数特征。碳优势指数(CPI)和奇偶优势指数(OEP)随着有机质热演化程度的增加而逐渐接近1.00并趋于稳定。数据显示不同断阶CPI和OEP参数存在明显差异。其中：第一断阶和第二断阶参数值较大，CPI值多数大于1.20，OEP值多数大于1.30，仅有个别值较小；而第三断阶和第四断阶参数值较小且更接近于1.00，大多数样品CPI和OEP值小于1.20。姥鲛烷(Pr)和植烷(Ph)是重要的生物标志化合物，二者的相对含量(Pr/Ph)可以反应生源和沉积环境特征以外，它们与各自相对应的正构烷烃(nC₁₇和nC₁₈)结合能够用来研究烃源岩及原油成熟特征。随着成熟度的增加，Pr/Ph逐渐增大而Pr/nC₁₇和Ph/nC₁₈逐渐降低。中央构造带油砂样品Pr/Ph和Ph/nC₁₈呈现出显著的分异特征：第一断阶和第二断阶Pr/Ph值较小，多数在0.60以下，Ph/nC₁₈普遍高于1.00；而第三断阶和第四断阶Pr/Ph多数在0.60以上，Ph/nC₁₈普遍小于1.00。

后生作用阶段，18α(H)-22, 29, 30三降新藿烷(Ts)相比17α(H)-22, 29, 30三降藿烷(Tm)具有更强的稳定性，因此随着热演化程度的增加，Ts/(Ts+Tm)值增大^[9]。中央构造带4个断阶油砂样品Ts/(Ts+Tm)值与深度的关系特征(图 3)表现出明显的分异性：第一和第二断阶总体在同一演化趋势上，而第三断阶和第四断阶样品总体在另一演化趋势之上。在两个趋势下，成熟度都具有由浅向深增大的特征，但在同等深度下，第三、第四断阶的原油成熟度相对更高一些。成熟度的分布特征反映了不同断阶油气成藏的差异性。

2.2 不同断阶带原油来源分析

王朋等^[1]的研究表明，中央构造带原油主要来源于虎勒洼陷烃源岩灶。中央构造带原油和油砂样品伽马蜡烷指数特征相近，反映了不同断阶带原油的供烃源岩形成于相近的沉积背景。有效烃源岩发育特征显示，位于虎勒洼陷中心的意11井部位和构造带上各井巴二段都有较好的烃源岩发育，而断裂作用的分隔以及埋藏演化过程的差异势必会使得烃源岩灶内不同位置烃源岩的演化特征存在差异。

规则甾烷C₂₇、C₂₈、C₂₉反映了不同沉积环境下有机质来源的差异^[10]，一般认为：C₂₉占优势表明强烈的陆源输入；C₂₇占优势指示水生浮游生物占优势；C₂₈如果含量丰富可能表明水深藻类贡献较大。研究区不同构造部位烃源岩和原油样品呈现出明显的规则甾烷构成差异(图 4、图 5)。处于洼陷中心的烃源岩以C₂₉规则甾烷低为特征，而构造带上源岩C₂₉规则甾烷则较高，这也与构造带更靠近物源相符分异特征，总体来讲第一断阶和第二断阶C₂₉甾烷较第三断阶和第四断阶较高。

研究^[1]表明，查干凹陷巴二段烃源岩经历了苏二期和银根期两期生排烃作用，构造埋深特征反映靠近洼陷中心的井烃源岩演化相对早于构造带上的烃源岩，即生排烃期构造带上烃源岩生成的原油成熟度要相对洼陷中心源岩生成的原油低一些；结合原油和烃源岩规则甾烷构成特征，认为靠近洼陷的第三和第四断阶的原油更多来自于洼陷中心的烃源岩供烃，而第一断阶和第二断阶则主要是构造带本地烃源岩供烃。

3 断裂特征与油气成藏 3.1 断裂结构特征

断层发育往往为一个带而非一个面，称为断裂带，断裂带一般具有二元结构，即断层核和破碎带^[11]，国内学者也将其称为滑动破碎带和诱导裂缝带^[12]。滑动破碎带位于断裂带的中心部位，是断层的主要剪切和滑动部位，在断层形成过程中所受应力最大也最集中，集中了断裂带的大部分变形，以发育各种断层岩为主要特征；诱导裂缝带位于断层核的外围，主要分布在断裂两侧有限区域或断层末端应力释放区，并逐渐过渡到正常围岩。破碎带所受应力较断层核小很多，岩石没有完全破碎，仅发生局部破裂，发育一些低级别及多次序裂隙。

陈伟、金强^[13-14]利用测井方法进行了断裂带结构的研究，本文采用相同的方法分析了研究区断裂带结构发育特征；同时利用岩心实测物性数据和测井曲线构建了孔隙度和渗透率测井解释模型，计算了断裂带物性，分析了断裂带的结构特征。表 2中展示了测井方法计算的断裂带发育厚度及其孔渗特征，尽管受限于测井模型的合理性，结果可能会较真实情况有所偏差，但数据总体表现出来的特征还是可以用以分析断裂的基本特征。大多数井发育完整的上下盘诱导裂缝带和滑动破碎带，总体来讲上盘诱导裂缝带宽度大于下盘诱导裂缝带。预测孔隙度和渗透率特征表明诱导裂缝带物性好于滑动破碎带，上盘诱导裂缝带物性好于下盘诱导裂缝带。上下盘诱导裂缝带物性较好，在油气成藏中主要起到运移输导的作用；而滑动破碎带由于在断层形成过程中所受到的应力最为集中，内部在强烈应力作用下导致物性物性较差，主要起到封堵作用。

非线性随机反演算法可以有效提高地震资料分辨率，其计算过程考虑到了地质条件的随机特性，使得反演结果更接近实际地质情况^[15]。利用相控非线性随机反演速度图可以分析地下岩石的岩性及物性特征，从反演得到的研究区地震速度图(图 6)上可以看出：沿着断裂带普遍发育高速体，反映了空间上致密滑动破碎带的分布特征；断裂带中滑动破碎带相比诱导裂缝带和围岩更加致密，巴润3号断层南段高速体发育稳定，因此其会对油气通过断层的侧向运移产生影响。

3.2 断裂活动特征

断裂活动的时空差异对于盆地内油气运移聚集具有重要的影响作用，断裂活动强烈的区域和时期往往对应于油气运移的主要通道和运移的主要时期^[16]。本文通过断距特征的统计和生长指数的计算分析了断裂的时空活动特征。

巴润断裂系断层作用与中央构造带油藏的形成保存关系密切，其中的4条Ⅲ级断层在油藏的形成过程中作用重大，它们的活动史分析对于中央构造带油气成藏特征研究至关重要。在前期地震解释工作的基础上，等间距地选择过4条主要断层的地震主测线共22条，自东北向西南编号为Ln1—Ln22(图 1)。中央构造带苏二段下部为一套区域上分布稳定的火山岩，将苏二段划分为上下两层进行分析。在地震剖面上读取过各条断层的巴一段、巴二段、苏一段、苏二段下、苏二段上、银根组厚度，分别进行断层断距和断层生长指数的计算。

断距和生长指数表明，处于构造带边界的巴润1号断层和意16断层具有更强的活动性，而位于中间的两条断层尤其是巴润3号断层活动性很弱，对于油气穿过断层的侧向运移不利。断裂活动历史表明，断裂主要活动时期为苏二晚期，除了巴润1号断层外，银根期断裂基本不活动。对于同一条断层，平面上的活动特征也存在差异，断层中段活动一般较断层两端更为强烈，断裂活动强烈的区域在平面上和油气富集的区域具有较好的对应性(图 1、图 7)。

断层封闭性与母岩性质、断层断距、断裂带泥质含量等因素密切相关^[17]。不同性质的母岩在断层形成演化过程中发生不同特征的变形作用，导致断裂带岩性组成、成岩作用产生差异，从而具有不同的封堵能力。断层侧向封闭能力主要取决于断层岩泥质含量的高低，泥质含量越高，可以形成的泥岩涂抹会更连续，对于油气封堵成藏也越为有利。断层泥比率SGR(shale gouge ratio)代表断距断层断距范围内被错段地层泥质含量^[18]，是表征泥质涂抹封堵能力的良好参数，其计算公式为

式中：Δz为地层带厚度(m)；V_sh为地层带泥质体积分数(%)；D为断层断距(m)。

Yielding^[16]研究表明，SGR达到15%~20%时断裂带中泥质涂抹就能保持连续性从而形成封堵，达到20%以上时，绝大多数断层侧向封闭。前人^[19-21]研究表明，江汉盆地西南缘、东濮凹陷西斜坡SGR封堵下限为50%，沾化凹陷SGR封堵下限为32%。本文在地震解释剖面上读取断层断距，结合岩性录井和测井解释方法求取了地层泥质体积分数，计算了SGR值。研究区计算所得的SGR和实际油层结果(表 3)表明SGR达到25%以上即可形成封堵，而研究区SGR大多数都已达到这一门限封堵值，因此各断层在静止期具有良好的封闭性。

4 油气成藏时间

左银辉等^[22]通过磷灰石裂变径迹研究对查干凹陷热演化史进行了恢复，在此基础上我们对查干凹陷中央构造带典型井埋藏演化史进行了恢复。虎勒洼陷烃源灶主要生排烃时期为苏二末—银根期，结合流体包裹体均一温度的测定结果，对中央构造带苏红图油气成藏时间进行了确定。

意10-1井(Y10-1) 和意16-1井(Y16-1) 分别位于第一断阶和第四断阶，通过对两口井埋藏史恢复以及含烃盐水包裹体均一温度的测定(图 8)，研究了两口井苏一段油气成藏期次。均一温度测定显示：意10-1井包裹体均一温度分布在70~110 ℃，主要分布区间为80~100 ℃；意16-1井包裹体均一温度同样分布在70~110 ℃，主要分布区间同样是80~100 ℃，且相对意10-1井均一温度分布更为集中。前人^[22]研究表明，苏二期和银根期查干凹陷经历了两次剧烈的埋深和抬升过程，从苏二期至银根期地温梯度持续增加，并且在银根期达到最大。通过热埋藏史的分析，认为苏一段目的层在苏二末期至银根早期温度主要处于80~100 ℃，由此判断中央构造带苏一段成藏时间为苏二末期至银根早期。苏二期和银根期在较短的时间内经历了两次埋深—抬升的构造过程，伴随了烃源岩的大量生成，同时剧烈的构造运动对于原油排出烃源岩也极为有利。

5 油藏形成模式

通过以上的分析可以看出，中央构造带不同断裂带不同成熟度原油的空间分布差异与烃源岩的发育演化和断裂作用密切相关。

查干凹陷虎勒洼陷北部缓坡带烃源灶发育范围较广，在洼陷中心和断阶带上均有发育。由于烃源岩埋深特征差异，断阶带上烃源岩相对于洼陷中心烃源岩演化程度滞后，成熟度整体偏小。巴润3号断层由于活动强度较弱，同时沿着断层致密滑动破碎带发育；因此在油气运移中起到的输导作用有限，洼陷中形成的原油不易穿过3号断层继续向构造带东侧运移，第一断阶和第二断阶依赖本地烃源岩供烃，油气在巴润1号断层和巴润2号断层的垂向输导作用下向上运移成藏(图 9)。巴润断裂系各条断层泥岩涂抹强烈，SGR值较高，在断裂静止期能够封堵较高的烃柱，油气成藏后不易扩散，形成油气聚集。

由于洼陷内和构造带上烃源岩的埋深演化存在差异，使得烃源岩大量生排烃时期烃源岩的演化程度存在差异。断裂活动性的差异，尤其是巴润3号断层较弱的活动性导致洼陷中心烃源岩生成的成熟度较高的原油穿过断裂的运移困难，因此洼陷中心主要向着西侧的第三断阶和第四断阶供烃；而构造带东侧的第一断阶和第二断阶则主要依赖于构造带下伏演化程度较低的烃源岩供烃，由于其埋藏较浅，形成的原油成熟度较低。沿着断裂稳定分布的致密高速体进一步加剧了这一空间供油的差异性。

6 结论

1) 查干凹陷中央构造带被巴润断裂系分隔成4个断阶，自东向西分别为第一至第四断阶；构造带西侧靠近虎勒生烃洼陷的2个断阶含油范围广，原油成熟度高，构造带东侧2个断阶含油范围小，原油成熟度低。

2) 油源对比结果显示，西侧断阶原油主要来自于虎勒巴二段洼陷烃源岩，东侧断阶原油来自于构造带本地巴二段烃源岩。

3) 巴润断裂系发育以封堵作用为主的滑动破碎带和以输导作用为主的诱导裂缝带，较高的SGR值使得断裂在静止期具有较好的封堵能力，对于油气成藏具有积极意义。

4) 油气主要成藏期，较弱的断层活动性和平面上沿稳定分布的滑动破碎带使得巴润3号断层成为油气侧向运移的屏障，导致虎勒洼陷烃源岩主要向西侧2个断阶供烃，而东侧2个断阶主要为构造带本身烃源岩供烃，形成了东侧断阶含油范围小原油成熟度低而东侧含油范围广而原油成熟度高的特征。