随着油气勘探的深入，人们愈来愈认识到泥岩盖层能否封闭油气不取决于其本身的封闭能力，而是取决于断裂对其的破坏程度(Krooss and Schaefer, 1987；Hunt，1991；Skerlec, 1992；吕延防等，2000；黄学等，2008；付广等，2008；于丹等，2009；黄薇等，2009；史集建等, 2011a, b), 如果断裂活动强度小，断裂不仅对泥岩盖层有效厚度的破坏程度小(孙同文等，2014)，而且也不能破坏其封闭能力，此时泥岩盖层仍可具有封油气能力，油气不能通过其向上运移，油气只能在其下聚集分布.相反，如果断裂活动强度大，断裂不仅对泥岩盖层有效厚度的破坏程度大，而且破坏了其封闭能力，此时泥岩盖层已不具封油气能力，油气穿过断裂向上运移，使油气纵向分布分散，既可以在泥岩盖层上聚集分布，又可以在其下聚集分布.能否正确认识此问题，是含油气盆地断裂发育区油气勘探的关键.关于断裂对泥岩盖层的破坏作用前人曾做过一定的研究和探讨，但这些主要从统计盖层断接厚度(吕延防等，2008)与其上下油气分布关系入手，研究被断裂破坏泥岩盖层封油气所需的最小断接厚度，以此判断泥岩盖层是否封闭油气，并通过泥岩盖层是否封闭来研究油气纵向分布规律(付广等，2004；吕延防等，2005；付广和王有功，2008；付广和杨敬博，2013).文献(付广等，2014)又从断裂封油气机理出发，推导出了被断裂破坏泥岩盖层封闭油气所需的最小断接厚度，并通过实例进行了验证.这些研究成果在断裂发育区泥岩盖层对油气成藏与分布所起作用研究中起到了一定作用，然而为什么被断裂破坏泥岩盖层封油气存在最小断接厚度？其理论依据是什么？断接厚度虽然可以反映断裂对泥岩盖层的破坏程度，但并不直观，而且不能与断裂破坏泥岩盖层程度直接联系，这无疑均不利于含油气盆地断裂发育区油气勘探的深入.因此，开展利用地震资料预测断裂发育区泥岩盖层封油气区方法的研究，对于正确认识含油气盆地断裂发育区油气分布规律和指导油气勘探均具有重要意义.

由于泥岩盖层呈塑性，断裂在其内分段生长如图 1所示.由图 1可以看出，处于断裂不同分段生长阶段，由于断裂活动强度不同，其对泥岩盖层的破坏程度也就不同，造成泥岩盖层封油气能力特征也就不同.如果断裂活动强度弱，为图 1中a和b两种情况，断裂对泥岩盖层的破坏程度相对较低，断裂在泥岩盖层内还没有分段生长连接成一条断裂，断裂只使泥岩盖层有效厚度减小，但不会成为油气穿过泥岩盖层向上运移的输导通道，油气不能穿过泥岩盖层向上散失，如图 1a和1b所示，此时泥岩盖层仍具有封油气能力，油气只在其下聚集分布.如果断裂活动强度强，为图 1中c种情况，断裂对泥岩盖层的破坏程度相对较高，断裂在泥岩盖层内已生长连接成一条断裂，不仅使泥岩盖层有效厚度减小，而且可成为油气穿过泥岩盖层向上运移的输导通道，油气可以穿过泥岩盖层向上散失，如图 1c所示，此时泥岩盖层不具封油气能力，油气既可以在其上聚集分布，也可以在其下聚集与分布.

图 1

Figure 1

图 1 断裂在泥岩盖层内分段生长特征与其破坏程度之间关系图 Figure 1 The relationship map between fault-caprock space configuration type and fault damage degree

由上可知，断裂发育区泥岩盖层是否具有封油气能力主要由断裂对泥岩盖层破坏程度决定的，断裂破坏程度越大，断裂在泥岩盖层内分段生长连接成一条断裂的可能性越大，泥岩盖层封油气能力遭受断裂破坏的可能性越大，泥岩盖层封油气能力越差；反之则越好.当断裂对泥岩盖层的破坏程度达到一定值后，泥岩盖层封油气能力便受到破坏，泥岩盖层则无封油气能力.断裂对泥岩盖层的破坏程度可以用断裂断距和泥岩盖层厚度的比值来表示，断距与泥岩盖层厚度比值越大，表明断裂对泥岩盖层破坏程度越大，反之则越小.由此看出，只要能确定出断裂在泥岩盖层内生长连接成一条断裂时所对应的断裂破坏程度，便可确定出断裂发育区泥岩盖层是否具有封油气能力.由于受到地震资料品质和处理技术的影响，目前方法通过地震剖面解释不能直接研究泥岩盖层封油气能力所需的最大断裂破坏程度，故只能用间接方法来研究之.当断裂对泥岩盖层破坏程度相对较低时，断裂在泥岩盖层内尚未生长连接成一条断层，油气不能通过断裂穿过泥岩盖层向上运移，油气只能在其下聚集与分布.相反，当断裂对泥岩盖层破坏程度达到一定程度时，断裂在泥岩盖层内生长连成一条断裂，油气可以通过断裂穿过泥岩盖层向上运移，使油气不仅可以在其下聚集分布，也可以在其上聚集分布.由此可以看出，泥岩盖层是否具有封油气能力，其上下油气分布特征也就不同，因此，可以利用泥岩盖层上下油气分布特征来研究断裂发育区泥岩盖层是否具有封油气能力，具体方法是利用地震资料统计研究区已知井点处断裂断距和泥岩盖层厚度，计算其断裂对泥岩盖层的破坏程度，并将断裂对泥岩盖层破坏程度由小至大排列，统计泥岩盖层上下油气分布特征，将仅在泥岩盖层之下有油气分布的最大断裂破坏程度(图 2中的df₄~df₅)认为是泥岩盖层封油气所需的最大断裂破坏程度，如果断裂对泥岩盖层破坏程度大于泥岩盖层封油气所需的最大断裂破坏程度，泥岩盖层不具有封油气能力，油气在其上下聚集分布；反之，泥岩盖层具有封油气能力，油气只能在其下聚集分布.

图 2

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图 2 泥岩盖层封油气所需的最大断裂破坏程度厘定示意图 Figure 2 Sketch map of mudstone caprock sealing oil-gas required the maximum fault damage degree

本文选取渤海湾盆地冀中凹陷饶阳凹陷留楚地区东一、二段泥岩盖层为例，利用地震资料预测断裂破坏东一、二段泥岩盖层封油气区及其分布特征.并通过预测结果与目前其下东二、三段和其上馆陶组已发现油气之间分布关系分析，验证利用地震资料预测断裂发育区泥岩盖层封油气区的可行性.

留楚地区位于渤海湾盆地冀中坳陷饶阳凹陷中部，面积约515 km².构造上是一个NE走向的不对称背斜构造，背斜核部位于其东北部的留楚地区和中北部的留楚南地区，背斜东翼陡，西翼缓，如图 3所示.该区从下至上发育的地层有古近系的沙河街组、东营组和新近系的馆陶组、明化镇组及第四系，目前发现的油气主要分布在东二、三段地层中.油气源对比结果表明，留楚地区东二、三段油气主要来自下伏沙一段源岩，属于下生上储式生储盖组合.盖层则为其上东一、二段发育的大套泥岩.由三维地震资料解释成果可知，东一泥岩盖层内发育有大量断裂，其类型有中期走滑伸展、晚期张扭、早期伸展-中期走滑伸展、中期走滑伸展-晚期张扭和早期伸展-中期走滑伸展-晚期张扭5类，如图 4所示.但并不是所有这5类断裂均可成为沙一段源岩生成的油气向上覆东二、三段运移的输导断裂，只有连接沙一段源岩和东二、三段储层，且在沙一段源岩大量排烃期-明化镇沉积末期(闫宝义等，2008)活动的断裂才能成为沙一段源岩生成的油气向上覆东二、三段储层运移的输导断裂.由图 4可以看出，只有中期走滑伸展-晚期张扭和早期伸展-中期走滑伸展-晚期张扭2类断裂才是输导断裂，对东一、二段泥岩盖层的破坏才会影响到留楚地区东二、三段上下油气分布.由图 5可以看出，留楚地区东二、三段内输导断裂相对发育，中西部较东部边部发育，主要为北北东向展布.由钻井及地震资料得到的留楚地区东一、二段泥岩盖层分布如图 6所示，由图 6中可以看出，留楚地区东一、二段泥岩盖层全区发育，最大厚度可达260 m，主要分布在留楚背斜东北部楚52井处，在楚37井和楚16井处还发育有两个次极值点，东一、二段泥岩盖层厚度也可达到180 m和140 m.由3个高值区向东西两侧东一、二段泥岩盖层厚度逐渐减小，在研究区边部东一、二段泥岩盖层厚度减小至40 m以下.

图 3

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图 3 留楚地区工区位置图 Figure 3 Work area location map in Liuchu area

图 4

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图 4 留楚地区典型剖面断裂类型划分图 Figure 4 Division map of typical section fault types of Liuchu area

图 5

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图 5 留楚地区断裂东一、二段泥岩盖层封油气区和非封油气区分布图 Figure 5 The distribution map of fault-caprock space configuration of Ed1 and Ed2 section sealing oil-gas area and non sealing oil-gas area

图 6

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图 6 留楚地区东一、二段泥岩盖层厚度平面分布图 Figure 6 The plane distribution map of mudstone caprock thickness of Ed1section in Liuchu area

通过钻井及地震资料统计留楚地区22口探井处东一、二段泥岩盖层厚度、输导断裂断距，计算输导断裂对东一、二段泥岩盖层破坏程度，如图 7所示，再统计输导断裂对东一、二段泥岩盖层破坏程度与其上下油气分布关系，如图 7所示，由图 7中可以看出，留楚地区东一、二段泥岩盖层封油气所需的最大断裂破坏程度约为0.30~0.32，通过钻井及地震资料统计留楚地区东一、二段泥岩盖层内所有输导断裂断距和对应处东一、二段泥岩盖层厚度，计算断裂破坏程度，并做出其平面分布图(图 5)，由已确定出的东一、二段盖层封油气所需的最大断裂破坏程度可以得到留楚地区断裂破坏东一、二段泥岩盖层封油气区和非封油气区，如图 5所示，由图 5可以看出，留楚地区断裂破坏东一、二段泥岩盖层封油气区主要分布在留楚地区东部、西部中部和北部地区.断裂破坏东一、二段泥岩盖层非封油气区则主要分布在北部留楚背斜核部、西南广大地区和西北局部地区.目前留楚地区东一、二段泥岩盖层之下东二、三段已发现的油气均分布在东一、二段泥岩盖层封油气能力区内，而东一、二段泥岩盖层之上馆陶组已发现的油气则分布在东一、二段泥岩盖层非封油气能力内，如图 5所示.这是因为下伏沙一段源岩生成的油气沿输导断裂向上运移过程中，由于受到东一、二段泥岩盖层封油气能力的阻挡，在其封油气区，油气不能穿过东一、二段泥岩盖层，只能在其下东二、三段储层中聚集分布.而在其非封油气区，油气可以穿过穿过东一、二段泥岩盖层向上运移，使油气除在其下东二、三段储层中聚集分布外，还可以在其上馆陶组储层中聚集于分布，如图 8所示.

图 7

Figure 7

图 7 留楚地区断裂破坏东一、二段泥岩盖层封油气所需的最大断裂破坏程度厘定图 Figure 7 The determination map of fault-caprock space configuration of Ed1section sealing ability of oil-gas required for the biggest fault damage degree in Liuchu area

图 8

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图 8 留楚地区东西向油藏剖面图 Figure 8 The east-west oil reservoir section map of Liuchu area

断裂破发育区泥岩盖层是否具有封油气能力主要取决于断裂破坏程度，如果断裂破坏程度大于泥岩盖层封油气所需的最大断裂破坏程度，泥岩盖层具有封油气能力，反之，则不具有封油气能力.

通过断裂对泥岩盖层破坏程度与其泥岩盖层封油气所需的最大断裂破坏程度之间相对大小的比较，建立了一套利用地震资料预测断裂发育区泥岩盖层封油气区的方法，并将其应用渤海湾盆地冀中凹陷留楚地区断裂发育区东一、二段泥岩盖层封油气区的预测中，结果表明：留楚地区断裂破坏东一、二段泥岩盖层封油气区主要分布在留楚地区东部、西部中部和北部地区.东一、二段泥岩盖层非封油气区则主要分布在北部留楚背斜核部、西南广大地区和西北局部地区，与目前留楚地区其下东二、三段和其上馆陶组已发现油气分布相吻合，表明利用地震资料预测断裂发育区泥岩盖层有封油气区是可行的.

该方法毕竟属于初步尝试，还存在问题，如文中是通过地震资料统计断裂发育区泥岩盖层封油气所需的最大断裂破坏程度，这必然受到勘探程度的限制，随着油气勘探的深入，油气的不断发现，所确定出的断裂发育区泥岩盖层封油气所需的最大断裂破坏程度也会发生变化，由此确定出的断裂发育区泥岩盖层封油气区和非封油气区也会发生变化，从而影响油气分布规律的解释.由此看出，该方法还不完善，还有待于今后不断改进和提高.