[科普中国]-输导体

背景

随着油气勘探的不断深入，输导体的研究越来越受到重视，由于影响输导体输导的因素复杂，作为连接烃源岩和圈闭桥梁与纽带的输导体，其研究程度远远低于烃源岩和圈闭，是油气地质研究领域的一个薄弱环节，由于输导体对油气成藏的重要控制作用，使得对输导体研究成为当前油气勘探亟需解决的问题之一，若能充分认识研究区的输导体，则可以有针对性地开展勘探部署，提高油气藏的预测精度，减少勘探风险。

简介关于输导体的概念，许多学者给出了定义，如张照录等，2000，认为输导体是泛指某一含油气系统中所有的运移通道及相关围岩的总和；付广等，2001，认为油气输导系统是指连接烃源岩与圈闭的运移通道所组成的输导网络；张卫海等，2003，将输导体定义为含油气系统中各种输导层及其相互关系的总和。张照录等，2000，认为输导体具有相对独立性、时空性和复杂性等特征；曾溅辉等，2000，认为输导体具有主导性与复合性非均质性、变化性等特征。

简单来讲，输导体就是连接烃源岩和圈闭的纽带，是包含各种输导要素以及与之相关的所有地质要素的三维空间网络体系。输导体具有时空性、独立性和动态性的特点，表现为空间、时间、个体和组合之间的差异，具体说是指同一断层、砂体、不整合同一时间不同部位输导性不同，同一断层、砂体、不整合相同部位在不同时间输导性不同，相同输导要素不同个体之间输导性不同，不同输导要素之间输导性不同，不同的输导要素组合输导性不同。

输导体类型及输导能力盆地流体流动的通道由不同输导体在三维空间上组合而成。这些输导体包括骨架砂体、层序界面、断层及裂缝。输导体的输导能力取决于岩石的孔渗性及不整合界面、断裂和裂隙的渗透能力。1

1.骨架沙体

沉积盆地不同岩性的输导能力的差异很大，一般而言随着地层埋深增大，孔隙度和渗透率逐渐降低。其输导能力也减弱。在相同深度条件下砂岩的输导能力大大好于泥岩。因此，骨架沙体构成盆地流体的良好输导通道。骨架沙体如河道骨架沙体、三角洲骨架沙体等具有良好的孔渗性能，是沉积盆地内发育的重要输导体。当烃类从生油岩进入骨架沙体后，烃类流体就以两相流体的形式沿骨架砂岩输导体向低势区的圈闭运移和聚集。

2.不整合界面

不整合界面的存在意味着一定时间的间断和暴露，所以，在不整合界面形成时期往往具有较强烈的风化氧化作用，这样大大改善了界面附近孔渗条件;另一方面不整合界面之上往往发育砂砾岩层，比如在层序界面上除存在冲刷不整合面以外，还有下切水道充填复合体，它们可以作为油气运移的输导体。如下白垩统 Denver盆地北部 Muddy砂岩的压力资料和成岩资料研究表明：层序界面上发育的下切水道复合体作为沉积物开始埋藏以来流体流动的输导体。发育于层序界面之上的低位扇体往往成为油气聚集的有利地区。烃类沿层序界面流动时当遇到断层或泥岩等的封堵时便可形成低位扇油气藏。

3.断层和裂缝

断层及裂缝是沉积盆地内最重要的流体输导体之一，也是油气运移聚集的最主要的输导体或封隔体。断层和裂隙的输导能力取决于：

① 断层两侧的岩性;

② 断层面上泥岩的涂抹和断层带角砾的胶结程度;

③ 断层力学性质的转换;

④ 地应力和流体压力的幕式变化等。

断层为盆地流体垂向运移的主要输导通道。Hooper(1991)认为流体沿断裂运移是个周期流动过程，它与断裂活动期次和性质密切相关。在断陷盆地，生长断层及其裂缝对油气的运移和聚集有着非常重要的意义。据 Steven等(1999)对 Louisiana远滨南部 Eugene岛 330区块分析表明：生长断层在烃从深层向浅层运移的过程中起着非常重要的作用。断层活动期与油气生成和运移期相同，那么该断层有利油气沿断层和裂隙运移。进一步的研究表明：虽然沿断层走向聚集的流体量不同，但生长断层是流体(烃)上升的主要输导体是无疑的。如产油气丰富的尼泊尔三角洲体系中发育大量的犁式正断层，构成了良好的垂向输导通道。在某些压扭性断层亦对油气的运聚产生影响，如洛杉矶盆地扭性断层对油气进行重新调整和再分配。

Roberts和 Nunn(1996)利用数值模拟证实：深部流体沿断裂运移可导致断裂两侧明显热异常。Xie等(2001)通过莺歌海盆地中央底辟带热流体活动异常分析，证实了深部地层中热流体沿垂向断裂向上流动，在地震剖面上形成了模糊带。在东方 1-1构造，当深部热流体沿断裂流动，由于上部富泥段的封堵，导致沿断裂带两侧温度和压力异常，且越毗邻断裂热异常幅度越明显(右图)。

在含油气盆地中，普遍存在超压体系和压力封存箱，由于强超压导致流体压裂现象在许多快速沉降和快速充填盆地见到，如北海盆地(Cartwright，1994)、莺歌海盆地(Xieetal，1999)。研究成果表明，在超压体系内，盆地流体流动几乎为零，只有当流体压裂开启时才导致流体的快速流动。莺歌海盆地存在巨厚的泥岩层，这些流体压裂广泛发育于异常超压盆地的富泥段，如莺歌海盆地莺歌海组一段，地震剖面上显示了明显的不连续性。不仅导致盆地流体的幕式活动(Wang和 Xie，1998)，而且导致超压烃源岩内幕式排烃作用(解习农等，2000)。2

研究方法输导体研究的方法众多，不同研究者根据研究目的和资料的掌握程度等有不同的选择，大体可分为层序地层、沉积、成岩、盆地模拟、成藏动力学、地球化学、地球物理模拟实验、地质建模等多种。

①运用层序地层学、沉积学的方法研究

输导体主要集中在储集体输导体的精细刻画，不整合面输导体的准确识别等方面。成岩作用对于输导体的研究主要是对断层的封闭性和储集体输导体的精细刻画等方面。这些都是输导体研究中最基础的方法，也是最实用的方法，目前应用较多。项华等(2006)运用层序地层学方法对渤海海域古近系输导体特征和隐蔽油气藏的发育特征进行了研究。陈占坤等(2006)综合岩芯、测井资料，通过沉积学和成岩作用研究，恢复了研究区目的层的古孔隙度和古渗透率，进而对鄂尔多斯盆地陇东地区长8段古输导格架进行了恢复，指出了油气运聚的优势通道。陈欢庆等（2009）在进行中国南海某盆地深水区输导体研究时，根据研究区主要以储集体和不整合面组成输导体，而断层主要起封闭作用的地质实际，主要运用层序地层学方法，在建立研究区目的层的等时地层格架的基础上对各层序界面上的不整合面进行详细识别研究，同时运用沉积学理论方法对各层序内部的储集体进行了精细刻画。在此基础上结合烃源岩的发育特征预测了优势输导体可能存在的位置最终预测了有利的勘探区带。

层序地层学、沉积学和成岩作用对输导体的静态刻画，一定要与动态研究相结合，才能达到优势输导体预测的目的。运用层序地层和沉积学理论研究输导体的优点在于不仅使输导体的研究在等时层序地层格架内进行，而且通过层序界面的识别，精细刻画不整合面输导体特征，结合特殊沉积相的识别，为隐蔽油气藏的预测提供了有效的指导。

②输导体的物理模拟实验

实验研究是最直观的方法，它可以分为多种，有针对断层封闭性的，也有针对油气运移动力学特征的。曾溅辉等(1998，1999，2000)通过物理模拟试验研究表明，油气二次运移中存在着优势通道和方向。朱筱敏等（2005）曾多次利用真实砂岩微观模型水驱油实验对渤海湾盆地和鄂尔多斯盆地等多个地区的油气在地下的运移特征进行过详细研究，发现油气的运移均呈现方向不规则性和时间不连续性的特点。对于孔、渗性好的储集体，油气优势运移通道的存在十分明显，而对于低孔、低渗或特低孔、特低渗储层，由于孔、渗性整体都很差，局部差异较小，优势运移通道体现并不明显。当优势输导体存在时，油气主要沿优势输导体运移，在运移的同时在优势输导体路径附近成藏；当优势输导体的存在不明显时，油气的运移输导基本是均匀推进的，但运移输导的推进速度十分缓慢。

③盆地模拟

盆地模拟的方法也被广泛应用于输导体研究之中，主要是通过恢复盆地的发育史，从而恢复古地温、古地压、地层剥蚀厚度、古流体势等地质要素，预测盆地的流体势特征及低势区和高势区，根据“地下流体的渗流是一个机械运动过程，流体总是自发地由机械能高的地方流向低的地方”的原理(张厚福等，1999)，预测出油气运移的指向区，反演油气的运移输导体。王震亮(2002)以盆地模拟技术为主要手段，恢复出不同地质历史时期的古流体(水、气)势和古过剩压力，应用油气运聚系统的概念和研究方法，对准噶尔盆地侏罗系天然气的运移、聚集特点进行了分析。盆地模拟的方法可以完成输导体机理等动态研究，但还需配合层序地层、沉积和成岩作用等方法，实现优势输导体的精细预测。

④成藏动力学方法

成藏动力学方法也是研究输导体的有力手段(龚再升等，2004；郝芳等，2000)。郝芳等(2000，2002)指出，成藏动力学是综合利用地质、地球物理、地球化学手段和计算机模拟技术，在盆地演化历史中和输导格架下，通过能量场演化及其控制的化学动力学、流体动力学和运动学过程分析，研究沉积盆地油气形成、演化和运移过程和聚集规律的综合性学科。成藏动力学研究的基础是盆地演化历史和流体输导格架，成藏动力学研究中的输导系统分析不仅要刻画不同输导体的分布及其相互关系，而且要建立输导系统与生烃凹陷和源岩的关系。油气通过有限的优势通道进行运移是沉积盆地输导系统的非均质性、能量场的非均一性和流体流动等多种因素共同作用的结果。在特定的沉积盆地中，油气的优势运移通道或运移主通道是由源岩排烃的非均质性和油气在输导层中的运移行为共同控制的。输导体(包括侧向输导层和断层)与源岩的三维配置关系决定了源岩的优势排烃方向：源岩中生成的油气优先向输导层发育、势能较低且与源岩势能差较大的方向排放。源岩的优势排烃方向构成沉积盆地油气优势运移通道的起点，并在很大程度上决定了油气的分布。

⑤地球化学方法

地球化学方法在输导体研究中的重要作用主要集中在烃源岩研究方面。油藏地球化学是20世纪80年代后期新兴的一个地球化学分支学科，是传统的有机和无机地球化学与油藏工程紧密结合的产物。主要采用现代地球化学分析测试技术，结合各项地质和油藏工程作业资料直接研究油藏中流体和矿物的相互作用、油藏流体的非均质性分布规律及其形成机理，探索油气充注、聚集历史与定位成藏机制。张枝焕等(2006)结合实例研究了烃源岩地球化学在烃运移方向研究，烃成藏时间及期次的确定，古油水界面的判定等方面的应用，这为输导体的研究提供了有效的技术支持。地球化学方法是输导体动态研究的有力工具，其提供的各种参数指标是验证油气输导体的直接证据。由于优势输导体的确定与烃源岩的时空展布密切相关，因此，地球化学方法在输导体研究，特别是优势输导体研究中具有十分重要的作用。

⑥地质建模的方法

地质建模的方法也是研究输导体的重要手段。通过建立地下地质体三维空间展布模型，可以很直观地构建地质体输导体空间展布网，分析优势输导体。柳广弟(2002)通过建立断裂带油气散失模型，对准噶尔盆地三叠纪末期、侏罗纪末期、早白垩世末、晚白垩世末、古近纪末和新近纪末6次剥蚀散失期的断裂散失时间分别确定，对断裂带作为油气散失通道的输导能力进行了研究。Sorenson(2005)通过建立动力学模型，对潘汉多—胡果顿气田二叠系的生烃、油气在地压条件下的运移特征进行了研究。陈欢庆（2009）在对中国南海某盆地深水区输导体进行研究时便采用了地质建模的思路。具体而言就是首先在熟悉研究区目的层位区域地质背景的基础上运用层序地层和沉积学方法建立目的层段三维空间等时地层格架，然后通过沉积相分析作出储集体输导体的空间展布特征图件及不整合面空间展布的图件，同时进行不同封闭性质断层展布特征研究，然后将上述图件叠置，建立研究区目的层段空间输导体模型，总结输导模式。最后将烃源岩的时空展布图与输导体空间模型叠置分析，结合盆地温压场等地质特征，评价优势输导体，预测有利勘探区带。用地质建模的方法研究输导体是目前研究的薄弱环节，特别是三维输导格架的精确建立困难还很大。在优势输导体模型建立的过程中，由于研究方面众多，研究内容复杂，因此在研究中计算机技术的应用受到限制，增加了人为因素的影响和研究的工作量。

由于不同的研究者研究目的和知识背景及资料掌握程度的差异，以及输导体形成和研究的复杂性，造成对于输导体的研究所采用的方法也呈现多种多样的特点。尽管研究方法多种多样，但最终目的都是研究输到体（储集体，断裂，不整合面）特征和空间组合关系以及与其相关的地质要素（如盖层特征，生排烃期，流体势分布，异常压力，圈闭位置等），寻找可能的三维空间分布的油气优势运移通道网络。由于有效输到体系的影响因素众多，在实际工作中应该根据研究区的地质实际，充分认识各种方法的优缺点，充分利用地质、钻井、测井、地震等资料，多学科综合分析，优势互补，相互印证，以达到对输导体的精细刻画，评价优势输导体，准确预测有利区带的目的。

结论(1)输导体是油气成藏过程中重要的组成要素，它决定油气运移的路径和效率。从静态角度输导体大体可以划分为储集体型、断裂型、不整合面型和复合型四种。输导体具有独立性、动态性、时空性的特点。

(2)输导体的研究主要集中在静态和动态两方面，静态包括储集体的精细刻画、断层封闭性和发育历史、不整合面在地质历史时期的时空展布、复合型输导体中各种单项输导体在时空上的配置等；动态包括输导体与烃源岩生烃时间、古流体势、古温压场的发育状况、古流体动力学等地质要素在地质历史时期的耦合关系研究以及优势输导体的预测。

(3)输导体的研究方法有层序地层、沉积、成岩、盆地模拟、成藏动力学、地球化学、地球物理实验模拟、地质建模等多种。在研究中宜采用多种方法综合分析，相互印证，以提高优势输导体预测的精度。

(4) 输到体系的研究方法很多，但最终目的都是研究输到体（储集体，断裂，不整合面）特征和空间组合关系以及与其相关的地质要素（如盖层特征，生排烃期，流体势分布，异常压力，圈闭位置等），寻找可能的三维空间分布的油气优势运移通道网络。实际工作中应借助地质、钻井、测井、地震资料，多学科综合分析。

(5)储集体输导体的精细刻画和准确预测，断层封闭性的定量评价，三维空间输导体网络的建立，动态输导体研究，输导体与盆地发育史、古地温、古地压、古流体动力学特征等地质因素在地质历史时期的耦合关系研究，特别是优势输导体的准确预测和有效性验证，其它岩类输导体的研究等是输导体研究的前沿和热点。3