0 引言

大柳泉构造位于渤海湾盆地冀中坳陷廊固凹陷西南部，是在沙三段沉积末期—东营组沉积时期，受南部牛驼镇凸起强烈抬升，北部桐南洼槽持续下降的区域构造活动影响，形成的大型反转鼻状构造带(田建章等, 2012).该地区从下至上发育的地层有古近系的孔店组、沙河街组、东营组和新近系的馆陶组和明化镇组，目前已发现了沙四上、沙三下、沙三中、沙三上、沙二、沙一段等6套含油层系(赵贤正等，2012；田然等，2015)，以沙三中亚段油气富集程度最高.油源对比结果表明，来源于沙三下亚段及沙四段的优质源岩的油气，在沙三中段的砂岩储层中聚集成藏，属于典型下生上储式生储盖组合(图 1).目前，大柳泉构造带沙三中段油气主要分布在旧州、琥珀营、柳泉、中岔口等油源断裂某部分附近的背斜带边部，少量分布在背斜带主体.油气之所以这样分布，很大程度上受到油气输导体系发育和分布及保存条件的控制.前人曾对大柳泉构造带油气成藏条件及特征进行过大量的研究与探讨，主要是从构造样式(张锐锋等，2004；宋荣彩等，2006；董大伟等，2013；高长海等, 2016)、沉积微相及砂体分布(林俊峰等，2015)、源岩发育及生烃潜力等方面(金凤鸣等，2012；刁帆等，2014)，对油气成藏条件进行研究，但针对油气输导条件和保存条件联合控藏的研究相对较少.前人对油气分布与富集程度的研究大多是依靠油井数量或储量的分布，尚无运用钻井、录井、试油等资料，结合油气输导条件和保存条件对油气富集程度进行定量评价的文献指导，这无疑不利于大柳泉构造带油气勘探的深入.因此，开展大柳泉构造沙三中亚段油气运移、保存条件研究，利用钻井、录井、试油等资料，提出油气运移指数与保存指数，建立一种新的油气富集程度定量预测方法，对于正确认识含油气盆地下生上储式生储盖组合油气分布规律和指导油气勘探均有重要意义.

1 影响油气富集程度的因素

根据地震资料与钻井资料对大柳泉构造沙三中亚段进行油气藏解剖，可以得到其油气成藏模式为下伏沙四段、沙三下亚段源岩生成的油气沿断裂向上覆地层中运移，受沙三中上亚段顶部区域性盖层阻挡，在盖层下的沙三中段两侧地层侧向分流运移，最后在鼻状构造的断层圈闭中聚集成藏(图 1)，油气的富集程度主要受控于油气运移条件与油气保存条件.

1.1 油气运移条件的影响因素

研究区油气运移主要受控于输导体系的分布特征与成藏动力.油气主要沿油源断裂优势输导通道垂向运移，在高砂地比地层进行侧向充注，沿连通砂体与构造脊共同构成的“输导脊”向构造高部位进行侧向运移(柳广弟等，2002；付广等，2013；刘哲等，2013；孙同文，2014).

1.1.1 油气主要沿油源断裂活动速率大的断面脊垂向运移

油源断裂是油气垂向运移的重要通道，由文献(姜振学等，2005；罗群等，2005)可知，油气沿断裂的输导运移并非沿整个断层面大面积运移，而是沿着其优势运移通道运移.断裂优势运移通道是否发育主要受到断裂活动强度及断层面的形态影响.油源断裂在成藏期活动性强的部分断裂伴生裂缝和诱导裂缝发育，孔渗性好，在垂向上常具开启性，且油源断裂活动强度越大，越有利于油气的垂向运移，是断裂输导油气的主要部位；反之，则不利于油气的运移(刘景东等，2011).油气在油源断裂中主要沿着某一有限的通道空间，遵循沿最大流体势降低方向运移，这个优势通道通常是断层面的“脊”部(孙同文等，2014).同一条油源断裂，受其不同部位断层面产状的影响，断层凸面脊部位构造位置相对较高，是油气运移的低势区.凹面脊部位的油气会向凸面脊发散运移，因此，断层凸面脊是油气优势运移通道(图 2).

在油气成藏期时期，断裂对油气的运移遵从地震泵作用控制下的超压幕式流动机制，断层活动期间的地震泵效应是使流体通过断裂抽吸到储层中，超压引起的地震泵效应是流体沿断裂运移的主要动力(孙同文等，2014).当烃源岩孔隙流体压力积累到超过油源断裂的门限开启压力时，断裂及伴生裂隙开启，断裂附近应力得到释放，引起岩石膨胀，体积增大，孔渗性增强，使断裂带内形成相对负压，导致围岩中的流体向断层中运移，而与断裂沟通的围岩中超压的存在，则更加速了流体向断裂的运移，使其发生“地震泵”抽吸作用.就这样，在源岩超压的动力下，其生成的油气便沿着断层向上覆储层中运距成藏，且超压越大，油气沿断层向上运移的动力越大.

对于大柳泉构造带而言，油源断裂指的是连接沙三下亚段、沙四段源岩和沙三中亚段储层，且在主要成藏期——沙二段至馆陶组中期和明化镇组以后活动的断裂(邹华耀和张春华，2001；王文广等，2017).利用地震资料确定出断裂在目的层油气油气成藏期的位移量，再除以所经历的时间便可以得到断裂在成藏期的活动速率，结合其与油气分布的关系得出，成藏期油源断裂活动速率大于10 m/Ma的部位优先输导油气.利用三维地震资料进行古断层建模，做出古断层面埋深图(图 2)，结合由式(1) 计算出的断面油势能值等值线分布，确定出成藏期断层凸面脊的分布位置(图 2).利用声波时差测井资料，通过等效深度法计算出超压(刘厚彬等，2006).通过动态—活动速率和静态—断面脊以及动力—超压相结合的方法确定出油源断裂的垂向优势运移通道位置并对其输导能力进行评价.由图 2所示，大柳泉构造带沙三中段的油气主要富集在油源断裂活动速率大的断面脊附近, 且超压越大，断面脊输导能力越强.

1.1.2 高砂地比储层有利于油气向圈闭中侧向充注

油气在通过油源断裂向上覆储层运移过程中，能否发生侧向分流运移，主要取决于地层的砂地比.地层的砂地比越高，表明其砂岩越发育，则储层也越发育，越有利于油气的侧向充注，反之则储层不发育，不利于油气在此聚集成藏.同时，地层砂地比值相对越高，被油源断裂错断后落入断裂带内的砂质成分相对较多，断裂填充物泥质含量相对较低，断层侧向封闭性相对较差，有利于沿油源断裂垂向运移的油气向砂体中发生侧向分流运移；相反，地层的砂地比相对越低，落入断裂带内的砂质成分相对越少，断裂填充物泥质含量相对较高，断层侧向封闭性相对较好，不利于沿油源断裂垂向运移来的油气向砂体发生侧向分流运移(付广等，2014).通过统计发现，大柳泉构造沙三中亚段地层砂地比值大于20%时，钻井显示为油层，表明其砂体联通，沿断裂运移的油气在其测向分流和聚集，形成油层.

1.1.3 油气侧向运移的优势路径上圈闭是油气有利运聚场所

油气进入储层首先向砂体输导层顶面运移，然后沿着构造脊与连通砂体共同构成的“输导脊”向构造高部位进行侧向运移(付广等，2013).所谓“构造脊”是正向构造同一岩层面上最高点的连线，是相对的低势能区，为油气运移的有利指向.结合断面脊与连通砂体的位置，可以确定出油气侧向运移的优势路径，位于运移路径之上或其附近的圈闭为优势成藏部位(柳广弟等，2002).

研究区砂体发育状况差别较大，通过砂地比来计算砂体联通概率，结合钻井显示情况，发现侧向运移主要发生在砂体连通概率大于50%的区域，且运移距离较短.通过地震资料确定出构造脊的分布，再结合连通砂体的展布刻画出大柳泉构造带沙三中油气侧向运移的优势路径如图 4所示，油气大多位于路径之上或其附近的圈闭中.

1.2 油气保存条件的影响因素

大柳泉构造带的油气主要被区域性盖层垂向遮挡，油气能否垂向封闭取决于盖层的连续性.研究区主要发育断层圈闭，被垂向遮挡分流到断圈中的油气能否保存下来，决于控圈断裂的侧向封闭性.

1.2.1 盖层连续性影响油气垂向封闭条件

盖层可以阻止油气的垂向运移，但当盖层段发育断层时，断裂的构造演化活动会对盖层垂向阻烃能力造成一定的影响，甚至使盖层垂向阻烃能力完全失效(付晓飞等2012).研究表明，如果在区域性盖层段发育连续的泥岩涂抹，断层垂向封闭.多数学者认为，泥岩涂抹的连续性受控于断距与泥岩厚度的比率(SSF值)的大小(Doughty, 2003; Eichhubl et al., 2005; Færseth, 2006).泥岩涂抹连续SSF值变化范围为1~50，对于小规模断层(断距小于15m)，SSF值达到20~50时，泥岩涂抹连续，对于规模较大的断层(断距大于15m)，泥岩涂抹保持连续性的临界值一般为5~8，规模更大的断层，临界值会更小(Kim et al., 2003).

大柳泉构造带沙三中亚段顶部发育一套巨厚的区域性泥岩盖层，但由于断层异常发育，油气的保存程度主要取决于盖层被断裂破坏的程度.地震资料显示：大柳泉构造带沙三中亚段断层断距普遍较大，95%以上的断层断距大于15 m，55%的断层断距大于200 m，但区域性盖层也很发育，最大厚度达300 m以上，塑性的泥岩盖层被拖入断裂带中，形成剪切型泥岩涂抹.由于大柳泉地区油气一般是由下倾方向的油源断裂充注进入储集层的，若盖层在油源断裂处被破坏而失去连续性，油气将继续沿断裂向上运移而不会在盖层下聚集成藏，故采用下倾方向断裂与盖层SSF来评价盖层连续性.结合油气显示结果表明：当SSF小于1.2时，盖层封闭性较强，可以阻止油气穿越盖层向上运移；当SSF为1.2~8时，盖层连续性被破坏，对沿断裂运移的油气起到部分封闭作用，部分油气会沿着断层垂向运移到区域性盖层以上的地层中；当SSF大于8时，盖层失去连续性，无法垂向封闭油气.

1.2.2 断裂侧向遮挡能力影响着圈闭有效性

沿着断裂运移并充注到断圈中的油气能否发生有效聚集并保存下来，除了受到盖层垂向封闭性的影响，还取决于于控圈断裂的侧向封闭性，断裂封闭性的强弱直接影响着圈闭的有效性和油气的富集程度.

大柳泉构造带沙三中亚段断层断距普遍大于上覆泥岩厚度，断层侧向封闭类型以断层岩封闭为主，断裂带内充填的物质来自断裂所错断的各个砂泥岩层，成分比较复杂，断裂侧向封闭能力取决于断层岩的性质，即断裂带的泥质含量.目前，国内外学者大都采用SGR(Shale gouge ratio泥岩断距比率，即断层面某一点的SGR为滑过该点的所有泥岩累积厚度与断距的比值)算法(Yielding, 2002)，来模拟断裂带内泥质含量，从而评价断裂侧向封闭性.综合考虑各种地质因素，选取SGR算法对研究区的断层封闭性进行了定量评价.根据已钻井的含油气性与断裂带SGR之间的关系，可将研究区沙三中段断层分为封闭能力强、弱两大类.油气钻探结果表明，大多数油井位于断层封闭性强的圈闭内.

2 油气富集程度的定量研究方法

由上述分析可以看出，大柳泉构造带油气聚集主要与油气运移条件和油气保存条件有关.油气运移条件包括垂向运移条件，侧向分流条件与侧向运移条件；油气保存条件包括垂向封闭条件和侧向遮挡条件.通过油气运移条件、保存条件来定量地研究与预测油气富集程度，关键在于确定它们与油气富集之间的定量关系.录井、测井、试油等资料是油气分布情况的真实显示，且比储量资料覆盖范围更为广泛.砂岩储集层中含油、油浸、油斑、油迹、荧光等录井油气显示都表明油气的运移路经于此，且油气显示累积厚度比例越大，油气运移路经范围越广，运移条件越好.试油油层则表明油气在此成藏，油层厚度越大，成藏条件越好.由此，本文引入了油气运移指数，油气保存指数，通过研究已知圈闭各影响因素与评价参数之间的定量关系，建立出油气富集程度评价模型，进而通过未钻圈闭运移条件、保存条件对其油气富集程度进行预测.

2.1 油气运移条件定量评价

为了定量评价油气运移条件与其影响因素之间的定量关系，提出表征油气运移能力的参数——油气运移指数MI.

油气运移指数MI：某一地层内有油气显示的砂体累积厚度与砂岩总厚度的比值.比值越大表示某一层段油气运移条件越好，反之越差.公式为

(1)

其中h_i为单层显示砂岩厚度(m)，H为单位砂岩厚度(m)，n为显示砂岩层数.

(1) 垂向运移条件与油气运移指数关系：根据已钻井油气运移指数MI与油源断裂凸面脊距离D_f乘以归一化超压P关系建立油气垂向运移条件评价模型，外边界包络线为垂向运移路径影响下油气运移指数的变化曲线(图 6a).

(2) 侧向分流条件与油气运移指数关系：根据已钻井油气运移指数MI与归一化砂地比R关系建立运移条件评价模型，内边界包络线为受砂地比影响下油气运移指数的变化曲线(图 6b).

(3) 油气侧向运移条件与油气运移指数关系：根据已钻井油气运移指数MI与的油气侧向运移优势路径距离D_w关系建立油气运移条件评价模型，外边界包络线为侧向运移路径影响下油气运移指数的变化曲线(图 6c).

2.2 油气保存条件定量评价

为了定量评价油气保存条件与影响因素之间的定量关系，提出表征油气保存能力的参数——油气保存指数PI.

油气保存指数PI：某一地层内, 油层的砂岩累积厚度与此地层内有油气显示的砂体厚度累积厚度的比值.比值越大表示某一层段保存条件越好，反之越差.公式为

(2)

其中h为单层显示砂岩厚度(m)，S_i为单层试油砂岩层厚度(m)，n为显示砂岩层数，m为试油显示砂岩层数.

(1) 垂向封闭条件：根据已钻井的油气保存指数PI与SSF之间的关系建立油气保存条件评价模型，外边界包络线为断盖配置关系影响下油气保存指数的变化曲线(图 7a).

(2) 侧向遮挡条件：根据断层圈闭内已钻井油气保存指数PI与所在圈闭控圈断层SGR值关系建立油气保存条件评价模型，内边界包络线为断层封闭性影响下油气保存指数的变化曲线(图 7b).

2.3 油气富集程度计算

综合以上研究成果，采用油气运移条件Mc(包括垂向运移条件，侧向分流条件与侧向运移条件)，油气保存条件Pc(包括垂向遮挡条件、侧向遮挡条件)来定量评价油气富集程度.然而，如果油气运移条件较差，没有油气来源，保存条件再好，也无法形成油气藏.因此，根据影响油气运移与保存的因素，建立出表征大柳泉构造带沙三段中亚段油气富集程度的模型，其表达式为

(3)

其中：BPi为油气富集程度，其值为0~1；Mc为油气运移条件，其值为0~1; Pc为油气保存条件，其值为0~1；a、b为油气运移条件、保存条件的权重系数；r_n为控制油气运移的油气成藏要素相应的权重指数，f_n为控制油气运移的油气成藏要素，n取值为1~3；R_n为控制油气保存的油气成藏要素相应的权重指数，F_n为控制油气保存的油气成藏要素，n取值为1~2.

采用层次分析法确定权重指数(马洪等，2006；贾光华，2014)，其中判断矩阵中各因素重要程度比对参考各成藏控制因素与油气富集的相关关系，最终计算出油气运移条件的权重系数a=0.5499, 保存条件的权重系数b=0.4501，控制油气运移的油气成藏要素相应的权重指数r=(0.3563, 0.2915, 0.3522), 控制油气保存的油气成藏要素相应的权重指数R=(0.7221, 0.2779), 最终整理出研究区的油气富集程度表达式为

(4)

油气富程度值BPi值越大，说明所评价的圈闭越有利于油气聚集成藏，油气钻探风险越小，反之则不利于成藏，有较大的钻探风险.

3 实例应用

运用上述方法，对大柳泉构造带沙三段中亚段153个构造圈闭影响油气运移条件、油气保存条件的四个影响因素分别进行了计算，并将这4项油气富集程度控制因素采用权值叠加的耦合运算方法，得出各个圈闭的油气富集程度值.根据圈闭油气钻探结果表明，在油气富集程度值大于0.7的圈闭中，90%以上的探井都钻遇了油层或气层；油气富集程度值在0.4~0.7之间的圈闭中，油气层的钻遇率约为60%，其余大多钻遇油水同层或含油水层等；而油气富集程度值小于0.5的圈闭中，油气钻遇率小于20%，钻井显示大多为水层或未见油气显示.因此，用该方法来定量评价油气富集程度是可行的.根据各圈闭评价结果，优选出该区油气富集程度值大于0.7的未钻探断圈17个，可以作为下一步油气勘探的目标.

4 结论 4.1

大柳泉构造带油气富集程度主要油气运移条件(垂向运移条件，侧向分流条件和侧向运移条件)和油气保存条件(垂向遮挡条件、侧向遮挡条件)影响.

4.2

通过钻井资料中的油气显示情况提出一种新的油气运移、保存情况评价方法即油气运移指数、油气保存指数；根据已钻井垂向运移、侧向分流和侧向运移条件与油气运移指数之间的定量关系，垂向遮挡条件、侧向遮挡条件与保存指数之间的定量关系，建立出油气富集程度定量评价方法，运用该方法对全区所有断层圈闭进行了评价.

4.3

结合钻探结果来看，油气富集程度值越大，油气显示情况越好，所以该方法可以为寻找下一步油气勘探提供有利目标.但在油气富集程度较大的圈闭中也存在少量失利井，表明该方法仍存在一定局限性及风险性.因此要指导进一步的油气勘探，还需对有利目标进行更加深入的分析与评价.

致谢 感谢审稿专家提出的修改意见和编辑部的大力支持！