引言

在裂陷盆地中，断裂作为油气垂向运移的主要通道，其输导能力的强弱直接影响了油气的分布层系及富集规模^[1-3]。前人对断裂的输导能力进行过大量的研究^[1-9]，但都是将整条断裂作为研究对象，忽视了断面形态及特征的不均一性对油气运移的影响。实际上，断裂是一个具有复杂结构的三维地质体^[10-14]，油气沿断裂的垂向运移，与沿砂体横向运移一样，并非均匀的运移，而是存在类似砂体输导脊的断裂凸面脊^[13-15]，能够汇聚并运移大部分的油气，换言之，断裂的凸面脊是油气垂向运移的优势运移通道。因此，断裂凸面脊的识别及其输导能力的客观评价，是断裂输导能力的真实反映。

笔者根据断裂凸面脊对油气的汇聚作用，参考构造脊^[15-16]、砂体输导脊^[16-18]的命名方法，提出“断面汇聚脊”的概念。利用三维构造建模提取断面曲率属性，精确识别研究区油源断裂断面汇聚脊，综合考虑断面汇聚脊的形态、活动性及其与烃源岩匹配关系和构造应力的影响，三因素耦合定量表征断面汇聚脊输导能力，从而探讨断面汇聚脊对油气分布的控制作用。该研究对于复杂断块区的油气勘探开发具有重要的理论价值与实践意义。

1 区域地质概况

旅大16油田位于辽东湾海域辽中南洼西部斜坡带，构造上位于洼陷中心向辽西凸起过渡的斜坡带，为走滑断层和其派生断层共同控制形成的复杂断块区。油气分布结果表明，不同断块油气富集程度差异较大。其中，S1和S2断块油气丰度高达(350~500)×10⁴ t/km²，为典型的富油块；而S3、S4和S5断块油气丰度较低，在(100~200)×10⁴ t/km²。

研究区紧邻辽中南洼富烃洼陷，发育沙三段和沙一段两套主力烃源岩^[19]，东营组上段(以下简称东上段)发育辫状河三角洲前缘砂体，是研究区最重要的储集层，东营组顶部发育一套稳定分布的区域性泥岩盖层。油气要从深部沙河街组烃源岩进入东上段储层，必须依靠油源断裂的垂向输导，因此，油源断裂的识别及其输导能力的正确评价是研究该区油气成藏的关键。

2 断面汇聚脊识别

三维地震资料分析结果表明，研究区发育6条油源断裂F₁~F₆(图 1)，沟通沙河街组烃源岩和东上段储层，且在油气成藏期明化镇晚期仍然活动^[19]。

前人对断面汇聚脊的识别，主要依靠断面埋深等值线的方法^[20-21]，但该方法比较麻烦，往往需要依靠三维地震资料逐测线追踪断面埋深，而且对于凸面脊的范围以及弯曲程度无法精确定量表征，因此，笔者首次引入断面曲率属性的方法，利用三维构造建模技术，建立研究区油源断裂三维模型，提取断面曲率属性，识别断面汇聚脊，不仅能够直观地展示断面汇聚脊的位置及范围，更可以通过提取断面曲率值，来定量表征断面脊的弯曲程度，曲率越大，表明断面汇聚脊越高陡，汇聚油气能力越强。

分析结果表明，研究区6条油源断层共发育10条断面汇聚脊(图 1，图 2)。其中，F₃断层发育3条断面汇聚脊，F₁、F₂和F₅断层分别发育两条汇聚脊，F₄断层只发育一条断面汇聚脊，F₆不发育断面汇聚脊(图 1，图 2)。

3 断面汇聚脊输导能力定量评价 3.1 断面汇聚脊输导能力影响因素及评价参数

前人研究结果表明，影响断面汇聚脊输导能力的因素很多^{[2-3, 8-9]}，大致可分为内因和外因两方面，内因主要包括断层规模、倾角、形态等几何学特征和断层活动性等运动学特征等^[22-24]，外因主要包括烃源岩发育程度、构造应力、地层压力等。根据研究区实际地质情况及断裂发育特征，分析认为，对断面汇聚脊输导能力影响较大的因素为断面汇聚脊弯曲程度、断层活动性、烃源岩发育程度以及走滑构造应力。针对这些断面汇聚脊输导能力的影响因素，可以通过以下参数对其进行评价。

(1) 断面汇聚脊弯曲程度

油气运移的本质是从高势差向低势差运移，而断面汇聚脊则是断裂垂向上某一方向低势区的连线，油气由周围高势区向汇聚脊低势区表现为汇聚流式运移。汇聚脊的弯曲程度越大，油气从凹面脊向凸面脊的势能差越大，则汇聚油气的能力越强；反之，汇聚脊的弯曲程度越小，势能差也越小，汇聚能力差。因此，高陡型的断面汇聚脊有利于汇聚油气进行纵向运移，输导能力强；低缓型的断面脊汇聚油气能力差，输导能力低(图 3)。

曲率是针对曲线上某个点的切线方向角对弧长的转动率，数学上表明曲线在某一点的弯曲程度的数值。因此，断面曲率属性可以很好地反映断面汇聚脊的弯曲程度，曲率越大，表明断面汇聚脊弯曲程度越大。

(2) 断面汇聚脊活动性及其与烃源岩匹配关系

研究表明，成藏期断层活动性越强，与之接触烃源岩演化程度越高，则断层输导能力越强^{[2-3, 21]}。因此，断面汇聚脊的活动性及其与烃源岩的匹配关系，直接影响了断面汇聚脊输导油气的能力。笔者利用成藏期断层活动速率和断层停止活动时间两个参数来表征断面汇聚脊的活动性。利用PetroMod的烃源岩热史模拟，恢复了沙三段烃源岩的热演化史，以进入生油窗(R_o=0.7)的时间早晚来表征烃源岩演化程度，进入生烃窗越早，则烃源岩热演化程度越高，反之，进入生烃窗时间越晚，烃源岩热演化程度越低(图 4)。

因此，断面汇聚脊的活动速率越大，进入生烃窗的时间越早，停止活动时间越晚，则其输导油气数量越多，输导能力越强。基于以上认识，笔者提出一个断-源匹配关系K定量评价公式，K越大，则断-源匹配关系越好，断面汇聚脊输导能力越强(图 5)。

$ K = {V_{\rm{f}}}({T_{\rm{f}}} - {T_{\rm{s}}}) $

(1)

式中：

K-断-源匹配关系评价参数，m；

V_f-成藏期断层活动速率，m/Ma；

T_f-断层停止活动时间，Ma；

T_s-烃源岩开始排烃时间(R_o=0.7)，Ma。

(3) 走滑构造应力

研究区为受走滑断层控制形成的走滑派生构造带^[23-24]，因此，根据里德尔走滑剪切模式^[25-26]，与走滑断层走向夹角较小的断层为R剪切断层，夹角一般小于30°，为同向走滑压扭断层，与走滑断层夹角越小，压扭作用越大，断裂带越紧闭，不利于油气的垂向运移；而夹角较大的断层为T剪切断层，为张性正断层，夹角较大，一般在45°左右，输导油气能力强。因此，笔者利用断面汇聚脊切线与走滑断层夹角θ反映构造应力对断面汇聚脊输导能力的影响，夹角越小，压扭作用越强，则断面汇聚脊输导油气能力越差。

3.2 断面汇聚脊输导能力定量评价

综合以上影响因素，认为研究区断面汇聚脊输导能力受其弯曲程度、断-源匹配关系以及走滑构造应力三者耦合控制，提出断面汇聚脊输导能力定量评价公式

$ F = 1000CK\sin {\rm{ }}\theta $

(2)

式中：F-断面汇聚脊油气输导能力，m；C-断面汇聚脊曲率，无因次；θ-断面汇聚脊脊切线与主走滑夹角，(°)。

利用式(2)计算10条断面汇聚脊的输导能力，结果表明，研究区发育3条输导能力大于0.50的高效断面汇聚脊，其余断面汇聚脊输导能力较差(图 6)。

4 断面汇聚脊控藏作用探讨 4.1 断面汇聚脊控制了油气分布

断面汇聚脊是油气垂向运移的优势通道，油气沿断层垂向运移时，在断面汇聚脊附近形成汇聚流式运移，遇到浅层圈闭侧向分流聚集成藏，因此，断面汇聚脊是浅层圈闭的油气充注点，浅层油气主要围绕断面汇聚脊分布。通过断面汇聚脊与油气平面分布叠合图可以看出(图 1)，研究区油气均分布在断面汇聚脊的位置及附近圈闭，而且高丰度断块S1和S2附近断面汇聚脊较多，低丰度断块附近发育低效断面汇聚脊或不发育断面汇聚脊。

4.2 断面汇聚脊输导能力控制油气富集程度

油气主要围绕断面汇聚脊分布，而断面汇聚脊输导能力的强弱，则决定了断块油气富集程度的差异。高效断面汇聚脊附近的圈闭更易形成高丰度断块，低效断面汇聚脊附近圈闭往往形成低丰度断块。通过统计对比发现，断面汇聚脊的输导能力与附近断块的油气丰度表现出明显的正相关关系(图 7)。

断面汇聚脊的输导能力越强，能够运移至浅层的油气越多，在断面汇聚脊附近断块越容易形成高丰度断块。反之，断面汇聚脊输导能力越差，断面汇聚脊附近断块的油气丰度则越低。

5 结论

(1) 利用断面曲率属性法识别出10条断面汇聚脊，不同油源断裂的断面汇聚脊发育程度不同：F₃断层发育3条断面汇聚脊，F₁、F₂和F₅断层分别发育两条汇聚脊，F₄断层只发育一条断面汇聚脊，F₆不发育断面汇聚脊。

(2) 断面汇聚脊输导能力受断面汇聚脊弯曲程度、断层活动性与烃源岩匹配关系以及走滑构造应力三者耦合控制，断面汇聚脊越高陡，活动性越强，与之匹配烃源岩演化程度越高，压扭作用越弱，则其输导能力越强；反之，则越弱。

(3) 断面汇聚脊对油气的控制作用体现在两个方面：一是断面汇聚脊控制油气平面分布；二是断面汇聚脊输导能力控制油气富集程度。