輸導體

輸導體是指連線烴源岩和圈閉的紐帶，是包含各種輸導要素以及與之相關的所有地質要素的三維空間網路體系。

輸導體系具有時空性、獨立性和動態性的特點，表現為空間、時間、個體和組合之間的差異。

基本介紹

• 中文名：輸導體
• 外文名：pathway system
• 學科：石油及天然氣地質學
• 釋義：連線烴源岩和圈閉的紐帶
• 類型：骨架沙體、不整合面等
• 研究方法：層序地層學、沉積學、模擬試驗等

背景

隨著油氣勘探的不斷深入，輸導體的研究越來越受到重視，由於影響輸導體輸導的因素複雜，作為連線烴源岩和圈閉橋樑與紐帶的輸導體，其研究程度遠遠低於烴源岩和圈閉，是油氣地質研究領域的一個薄弱環節，由於輸導體對油氣成藏的重要控制作用，使得對輸導體研究成為當前油氣勘探亟需解決的問題之一，若能充分認識研究區的輸導體，則可以有針對性地開展勘探部署，提高油氣藏的預測精度，減少勘探風險。

簡介

關於輸導體的概念，許多學者給出了定義，如張照錄等，2000，認為輸導體是泛指某一含油氣系統中所有的運移通道及相關圍岩的總和；付廣等，2001，認為油氣輸導系統是指連線烴源岩與圈閉的運移通道所組成的輸導網路；張衛海等，2003，將輸導體定義為含油氣系統中各種輸導層及其相互關係的總和。張照錄等，2000，認為輸導體具有相對獨立性、時空性和複雜性等特徵；曾濺輝等，2000，認為輸導體具有主導性與複合性非均質性、變化性等特徵。

簡單來講，輸導體就是連線烴源岩和圈閉的紐帶，是包含各種輸導要素以及與之相關的所有地質要素的三維空間網路體系。輸導體具有時空性、獨立性和動態性的特點，表現為空間、時間、個體和組合之間的差異，具體說是指同一斷層、砂體、不整契約一時間不同部位輸導性不同，同一斷層、砂體、不整合相同部位在不同時間輸導性不同，相同輸導要素不同個體之間輸導性不同，不同輸導要素之間輸導性不同，不同的輸導要素組合輸導性不同。

輸導體類型及輸導能力

盆地流體流動的通道由不同輸導體在三維空間上組合而成。這些輸導體包括骨架砂體、層序界面、斷層及裂縫。輸導體的輸導能力取決於岩石的孔滲性及不整合界面、斷裂和裂隙的滲透能力。

1.骨架沙體

沉積盆地不同岩性的輸導能力的差異很大，一般而言隨著地層埋深增大，孔隙度和滲透率逐漸降低。其輸導能力也減弱。在相同深度條件下砂岩的輸導能力大大好於泥岩。因此，骨架沙體構成盆地流體的良好輸導通道。骨架沙體如河道骨架沙體、三角洲骨架沙體等具有良好的孔滲性能，是沉積盆地內發育的重要輸導體。當烴類從生油岩進入骨架沙體後，烴類流體就以兩相流體的形式沿骨架砂岩輸導體向低勢區的圈閉運移和聚集。

2.不整合界面

不整合界面的存在意味著一定時間的間斷和暴露，所以，在不整合界面形成時期往往具有較強烈的風化氧化作用，這樣大大改善了界面附近孔滲條件;另一方面不整合界面之上往往發育砂礫岩層，比如在層序界面上除存在沖刷不整合面以外，還有下切水道充填複合體，它們可以作為油氣運移的輸導體。如下白堊統 Denver盆地北部 Muddy砂岩的壓力資料和成岩資料研究表明：層序界面上發育的下切水道複合體作為沉積物開始埋藏以來流體流動的輸導體。發育於層序界面之上的低位扇體往往成為油氣聚集的有利地區。烴類沿層序界面流動時當遇到斷層或泥岩等的封堵時便可形成低位扇油氣藏。

3.斷層和裂縫

斷層及裂縫是沉積盆地內最重要的流體輸導體之一，也是油氣運移聚集的最主要的輸導體或封隔體。斷層和裂隙的輸導能力取決於：

① 斷層兩側的岩性;

② 斷層面上泥岩的塗抹和斷層帶角礫的膠結程度;

③ 斷層力學性質的轉換;

④ 地應力和流體壓力的幕式變化等。

斷層為盆地流體垂向運移的主要輸導通道。Hooper(1991)認為流體沿斷裂運移是個周期流動過程，它與斷裂活動期次和性質密切相關。在斷陷盆地，生長斷層及其裂縫對油氣的運移和聚集有著非常重要的意義。據 Steven等(1999)對 Louisiana遠濱南部 Eugene島 330區塊分析表明：生長斷層在烴從深層向淺層運移的過程中起著非常重要的作用。斷層活動期與油氣生成和運移期相同，那么該斷層有利油氣沿斷層和裂隙運移。進一步的研究表明：雖然沿斷層走向聚集的流體量不同，但生長斷層是流體(烴)上升的主要輸導體是無疑的。如產油氣豐富的尼泊爾三角洲體系中發育大量的犁式正斷層，構成了良好的垂向輸導通道。在某些壓扭性斷層亦對油氣的運聚產生影響，如洛杉磯盆地扭性斷層對油氣進行重新調整和再分配。

Roberts和 Nunn(1996)利用數值模擬證實：深部流體沿斷裂運移可導致斷裂兩側明顯熱異常。Xie等(2001)通過鶯歌海盆地中央底辟帶熱流體活動異常分析，證實了深部地層中熱流體沿垂向斷裂向上流動，在地震剖面上形成了模糊帶。在東方 1-1構造，當深部熱流體沿斷裂流動，由於上部富泥段的封堵，導致沿斷裂帶兩側溫度和壓力異常，且越毗鄰斷裂熱異常幅度越明顯(右圖)。

在含油氣盆地中，普遍存在超壓體系和壓力封存箱，由於強超壓導致流體壓裂現象在許多快速沉降和快速充填盆地見到，如北海盆地(Cartwright，1994)、鶯歌海盆地(Xieetal，1999)。研究成果表明，在超壓體系內，盆地流體流動幾乎為零，只有當流體壓裂開啟時才導致流體的快速流動。鶯歌海盆地存在巨厚的泥岩層，這些流體壓裂廣泛發育於異常超壓盆地的富泥段，如鶯歌海盆地鶯歌海組一段，地震剖面上顯示了明顯的不連續性。不僅導致盆地流體的幕式活動(Wang和 Xie，1998)，而且導致超壓烴源岩內幕式排烴作用(解習農等，2000)。

研究方法

輸導體研究的方法眾多，不同研究者根據研究目的和資料的掌握程度等有不同的選擇，大體可分為層序地層、沉積、成岩、盆地模擬、成藏動力學、地球化學、地球物理模擬實驗、地質建模等多種。

①運用層序地層學、沉積學的方法研究

輸導體主要集中在儲集體輸導體的精細刻畫，不整合面輸導體的準確識別等方面。成岩作用對於輸導體的研究主要是對斷層的封閉性和儲集體輸導體的精細刻畫等方面。這些都是輸導體研究中最基礎的方法，也是最實用的方法，目前套用較多。項華等(2006)運用層序地層學方法對渤海海域古近系輸導體特徵和隱蔽油氣藏的發育特徵進行了研究。陳占坤等(2006)綜合岩芯、測井資料，通過沉積學和成岩作用研究，恢復了研究區目的層的古孔隙度和古滲透率，進而對鄂爾多斯盆地隴東地區長8段古輸導格架進行了恢復，指出了油氣運聚的優勢通道。陳歡慶等（2009）在進行中國南海某盆地深水區輸導體研究時，根據研究區主要以儲集體和不整合面組成輸導體，而斷層主要起封閉作用的地質實際，主要運用層序地層學方法，在建立研究區目的層的等時地層格架的基礎上對各層序界面上的不整合面進行詳細識別研究，同時運用沉積學理論方法對各層序內部的儲集體進行了精細刻畫。在此基礎上結合烴源岩的發育特徵預測了優勢輸導體可能存在的位置最終預測了有利的勘探區帶。

層序地層學、沉積學和成岩作用對輸導體的靜態刻畫，一定要與動態研究相結合，才能達到優勢輸導體預測的目的。運用層序地層和沉積學理論研究輸導體的優點在於不僅使輸導體的研究在等時層序地層格架內進行，而且通過層序界面的識別，精細刻畫不整合面輸導體特徵，結合特殊沉積相的識別，為隱蔽油氣藏的預測提供了有效的指導。

②輸導體的物理模擬實驗

實驗研究是最直觀的方法，它可以分為多種，有針對斷層封閉性的，也有針對油氣運移動力學特徵的。曾濺輝等(1998，1999，2000)通過物理模擬試驗研究表明，油氣二次運移中存在著優勢通道和方向。朱筱敏等（2005）曾多次利用真實砂岩微觀模型水驅油實驗對渤海灣盆地和鄂爾多斯盆地等多個地區的油氣在地下的運移特徵進行過詳細研究，發現油氣的運移均呈現方向不規則性和時間不連續性的特點。對於孔、滲性好的儲集體，油氣優勢運移通道的存在十分明顯，而對於低孔、低滲或特低孔、特低滲儲層，由於孔、滲性整體都很差，局部差異較小，優勢運移通道體現並不明顯。當優勢輸導體存在時，油氣主要沿優勢輸導體運移，在運移的同時在優勢輸導體路徑附近成藏；當優勢輸導體的存在不明顯時，油氣的運移輸導基本是均勻推進的，但運移輸導的推進速度十分緩慢。

③盆地模擬

盆地模擬的方法也被廣泛套用於輸導體研究之中，主要是通過恢復盆地的發育史，從而恢復古地溫、古地壓、地層剝蝕厚度、古流體勢等地質要素，預測盆地的流體勢特徵及低勢區和高勢區，根據“地下流體的滲流是一個機械運動過程，流體總是自發地由機械能高的地方流向低的地方”的原理(張厚福等，1999)，預測出油氣運移的指向區，反演油氣的運移輸導體。王震亮(2002)以盆地模擬技術為主要手段，恢復出不同地質歷史時期的古流體(水、氣)勢和古過剩壓力，套用油氣運聚系統的概念和研究方法，對準噶爾盆地侏羅系天然氣的運移、聚集特點進行了分析。盆地模擬的方法可以完成輸導體機理等動態研究，但還需配合層序地層、沉積和成岩作用等方法，實現優勢輸導體的精細預測。

④成藏動力學方法

成藏動力學方法也是研究輸導體的有力手段(龔再升等，2004；郝芳等，2000)。郝芳等(2000，2002)指出，成藏動力學是綜合利用地質、地球物理、地球化學手段和計算機模擬技術，在盆地演化歷史中和輸導格架下，通過能量場演化及其控制的化學動力學、流體動力學和運動學過程分析，研究沉積盆地油氣形成、演化和運移過程和聚集規律的綜合性學科。成藏動力學研究的基礎是盆地演化歷史和流體輸導格架，成藏動力學研究中的輸導系統分析不僅要刻畫不同輸導體的分布及其相互關係，而且要建立輸導系統與生烴凹陷和源岩的關係。油氣通過有限的優勢通道進行運移是沉積盆地輸導系統的非均質性、能量場的非均一性和流體流動等多種因素共同作用的結果。在特定的沉積盆地中，油氣的優勢運移通道或運移主通道是由源岩排烴的非均質性和油氣在輸導層中的運移行為共同控制的。輸導體(包括側向輸導層和斷層)與源岩的三維配置關係決定了源岩的優勢排烴方向：源岩中生成的油氣優先向輸導層發育、勢能較低且與源岩勢能差較大的方向排放。源岩的優勢排烴方向構成沉積盆地油氣優勢運移通道的起點，並在很大程度上決定了油氣的分布。

⑤地球化學方法

地球化學方法在輸導體研究中的重要作用主要集中在烴源岩研究方面。油藏地球化學是20世紀80年代後期新興的一個地球化學分支學科，是傳統的有機和無機地球化學與油藏工程緊密結合的產物。主要採用現代地球化學分析測試技術，結合各項地質和油藏工程作業資料直接研究油藏中流體和礦物的相互作用、油藏流體的非均質性分布規律及其形成機理，探索油氣充注、聚集歷史與定位成藏機制。張枝煥等(2006)結合實例研究了烴源岩地球化學在烴運移方向研究，烴成藏時間及期次的確定，古油水界面的判定等方面的套用，這為輸導體的研究提供了有效的技術支持。地球化學方法是輸導體動態研究的有力工具，其提供的各種參數指標是驗證油氣輸導體的直接證據。由於優勢輸導體的確定與烴源岩的時空展布密切相關，因此，地球化學方法在輸導體研究，特別是優勢輸導體研究中具有十分重要的作用。

⑥地質建模的方法

地質建模的方法也是研究輸導體的重要手段。通過建立地下地質體三維空間展布模型，可以很直觀地構建地質體輸導體空間展布網，分析優勢輸導體。柳廣弟(2002)通過建立斷裂帶油氣散失模型，對準噶爾盆地三疊紀末期、侏羅紀末期、早白堊世末、晚白堊世末、古近紀末和新近紀末6次剝蝕散失期的斷裂散失時間分別確定，對斷裂帶作為油氣散失通道的輸導能力進行了研究。Sorenson(2005)通過建立動力學模型，對潘漢多—胡果頓氣田二疊系的生烴、油氣在地壓條件下的運移特徵進行了研究。陳歡慶（2009）在對中國南海某盆地深水區輸導體進行研究時便採用了地質建模的思路。具體而言就是首先在熟悉研究區目的層位區域地質背景的基礎上運用層序地層和沉積學方法建立目的層段三維空間等時地層格架，然後通過沉積相分析作出儲集體輸導體的空間展布特徵圖件及不整合面空間展布的圖件，同時進行不同封閉性質斷層展布特徵研究，然後將上述圖件疊置，建立研究區目的層段空間輸導體模型，總結輸導模式。最後將烴源岩的時空展布圖與輸導體空間模型疊置分析，結合盆地溫壓場等地質特徵，評價優勢輸導體，預測有利勘探區帶。用地質建模的方法研究輸導體是目前研究的薄弱環節，特別是三維輸導格架的精確建立困難還很大。在優勢輸導體模型建立的過程中，由於研究方面眾多，研究內容複雜，因此在研究中計算機技術的套用受到限制，增加了人為因素的影響和研究的工作量。

由於不同的研究者研究目的和知識背景及資料掌握程度的差異，以及輸導體形成和研究的複雜性，造成對於輸導體的研究所採用的方法也呈現多種多樣的特點。儘管研究方法多種多樣，但最終目的都是研究輸到體（儲集體，斷裂，不整合面）特徵和空間組合關係以及與其相關的地質要素（如蓋層特徵，生排烴期，流體勢分布，異常壓力，圈閉位置等），尋找可能的三維空間分布的油氣優勢運移通道網路。由於有效輸到體系的影響因素眾多，在實際工作中應該根據研究區的地質實際，充分認識各種方法的優缺點，充分利用地質、鑽井、測井、地震等資料，多學科綜合分析，優勢互補，相互印證，以達到對輸導體的精細刻畫，評價優勢輸導體，準確預測有利區帶的目的。

結論

(1)輸導體是油氣成藏過程中重要的組成要素，它決定油氣運移的路徑和效率。從靜態角度輸導體大體可以劃分為儲集體型、斷裂型、不整合面型和複合型四種。輸導體具有獨立性、動態性、時空性的特點。

(2)輸導體的研究主要集中在靜態和動態兩方面，靜態包括儲集體的精細刻畫、斷層封閉性和發育歷史、不整合面在地質歷史時期的時空展布、複合型輸導體中各種單項輸導體在時空上的配置等；動態包括輸導體與烴源岩生烴時間、古流體勢、古溫壓場的發育狀況、古流體動力學等地質要素在地質歷史時期的耦合關係研究以及優勢輸導體的預測。

(3)輸導體的研究方法有層序地層、沉積、成岩、盆地模擬、成藏動力學、地球化學、地球物理實驗模擬、地質建模等多種。在研究中宜採用多種方法綜合分析，相互印證，以提高優勢輸導體預測的精度。

(4) 輸到體系的研究方法很多，但最終目的都是研究輸到體（儲集體，斷裂，不整合面）特徵和空間組合關係以及與其相關的地質要素（如蓋層特徵，生排烴期，流體勢分布，異常壓力，圈閉位置等），尋找可能的三維空間分布的油氣優勢運移通道網路。實際工作中應藉助地質、鑽井、測井、地震資料，多學科綜合分析。

(5)儲集體輸導體的精細刻畫和準確預測，斷層封閉性的定量評價，三維空間輸導體網路的建立，動態輸導體研究，輸導體與盆地發育史、古地溫、古地壓、古流體動力學特徵等地質因素在地質歷史時期的耦合關係研究，特別是優勢輸導體的準確預測和有效性驗證，其它岩類輸導體的研究等是輸導體研究的前沿和熱點。