0 引言
关于油气分布的有序性，早在20世纪60年代，中国学者就基于源控论的观点，认为油气围绕生油中心呈环带分布[13]。20世纪末以来，中国地质家进一步开展了深入研究，并注意到油气环带状分布的圈层效应。赵贤正等[14]在研究渤海湾盆地天然气聚集规律时建立了渤海湾盆地陡坡断阶带、深陷带、中央隆起带、枢纽带和缓坡带5个结构带的气藏组合和气藏序列模式；刘兴材等[15]提出场环对应理论，认为东营凹陷油气环带状分布与古生物场、古地温场、古应力场及古水势场等“四场”具有很好的对应关系。2016年以来，针对斜坡区岩性油气藏，开展了构造、沉积、成藏等多层次多维度的研究，赵贤正等相继提出了高坡、中坡、低坡不同斜坡单元形成的构造圈层、沉积圈层、成藏圈层及其与岩性油气藏的关系，提出了高、中、低分异，沟折扇控砂、优势相富集、网络状有序分布的斜坡优势相控藏理论和“链式成藏-网状聚集”的油气富集理论[16-21]，为深化斜坡区油气藏的勘探奠定了理论基础。
但是过去关于东部渤海湾盆地的油气分布有序性和圈层等方面的研究大多把重点聚焦在常规油气成藏，而对于非常规油气的关注度不足，如何把常规油气和非常规油气纳入统一的理论框架下进行整体分析，显得尤为迫切。因此，在全油气系统理论指导下进行全门类油气成藏的有序性、圈层效应和整体性分析就十分必要，亟待构建圈层结构下的常规—非常规油气一体化（简称常—非一体化）有序分布模式，以有效指导陆相断陷盆地常规—非常规油气的高效勘探。
渤海湾盆地黄骅坳陷沧东凹陷是一个典型的富油气凹陷，已发现王官屯、舍女寺、段六拔等40余个油气藏。古近系孔店组二段（简称孔二段）为该凹陷主要的烃源岩发育层段[11]。沧东凹陷整体是一个相对封闭的地质系统，构造、沉积、成岩和成藏的圈层结构和圈层效应显著，且常规油气藏和非常规油气分布特征清楚，是研究全油气系统、圈层结构和常规—非常规油气成藏分布关系的典型范例。本文以全油气系统基本原理为指导，以沧东凹陷孔二段为例，开展构造、沉积、成岩和成藏条件及其与常规、非常规油气分布规律关系的综合研究，建立基于全油气系统的多圈层耦合控制下的油气藏形成与有序分布模式，以期为渤海湾盆地等类似地质条件下陆相断陷盆地常规与非常规油气勘探提供借鉴参考。
1 区域地质背景
渤海湾盆地是在古生代华北克拉通盆地背景下，经中生代裂解，逐渐发展起来的新生代断坳转换型盆地，地壳深断裂带和基底构造控制古近纪的盆地分布。沧东凹陷为渤海湾盆地黄骅坳陷南区的1个次级构造单元，凹陷面积为1 750 km2，古近纪经历了断陷到拗陷的差异演化，受其控制凹陷结构复杂、斜坡构造广泛发育，纵向上断裂演化对油气成藏与分布起着重要的控制作用[22-23]。周边被沧县隆起、埕宁隆起、孔店—羊三木凸起围限，与同为古近纪断陷的歧口凹陷和吴桥凹陷相望，整体上沧东凹陷位于渤海湾盆地北东向构造体系向近东西向构造体系转换地带，聊兰和张家口—蓬莱两条大型岩石圈断裂系穿越研究区，这两条深断裂带在新生代有明显的走滑活动，影响了沧东凹陷构造演化及断裂构造走向[19-20]。
2 圈层结构及油气成藏
圈层结构是自然界普遍存在的现象，表现为物体相关属性从中心向外呈同心环带展布的层次有序排列。圈层结构也是含油气盆地成藏要素的自然属性，与油气成藏及油气分布关系极为密切，这里的层指地层，圈指该地层的某种属性如构造、沉积等在平面上的环形分布特征。沧东凹陷具有显著的构造、沉积、成岩和成藏等圈层结构特征。
2.1 构造圈层
沧东凹陷孔店组三段沉积期由于沧东断裂和徐西断裂开始强烈活动，凹陷进入初始断陷期，孔二段沉积期，凹陷强烈沉降，形成孔二段浅湖—半深湖—深湖—浊积扇沉积[27-29]，形成一套富含有机质的页岩和泥页岩，孔一段沉积末期，构造运动导致凹陷北部构造反转，形成孔店构造[30-32]。沧东断层、徐西断层的持续活动与孔店构造的后期反转共同控制了沧东凹陷的构造格局。沧东凹陷绝大部分地区的构造具有继承性的特点，加上孔二段位于沧东凹陷的深层，其古、今构造的宏观格局差异有限，现今构造由深洼—低坡、中坡、高坡等构造单元组成，受构造坡折、断裂坡折的控制，在空间上从凹陷边缘到凹陷沉积沉降中心，依据构造位置高低、坡形状态、坡折带特征，形成了对应的内圈、中圈和外圈[33-34]等构造单元。由于断裂的存在，导致剧烈的构造地貌差异沉降，使得在沧东凹陷长轴方向孔二段圈层宽度（如外圈）明显变窄，这也是断陷盆地的重要特征。图2为孔二段沉积期的古构造图，与现今孔二段的构造类似，大致以埋深320 m和500 m等深线为界，可将孔二段沉积期的沧东凹陷由凹陷中心向凹陷边缘划分为内圈、中圈和外圈，构造圈层特征明显。
2.2 沉积圈层
| 圈层 | 储层孔隙 连通率/ % | 平均 砂地比/ % | 特征岩性 | 粒级 指数 | 砂岩特征 | 泥岩 颜色 | 沉积相 | 生烃特征 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 主体 产状 | 平均单层 厚度/m | ||||||||
| 外圈 | >80 | >30 | 细—中砂岩 | >0.10 | 厚层 块状 | >2 | 紫红色—灰色 | 滨湖—（扇）三角洲 平原亚相 | 非烃源岩—差烃源岩区，生烃强度 小于50×104 t/km2 |
| 中圈 | 40~80 | 5~30 | 粉—细砂岩，白云岩、白云质粉砂岩 | 0.05~ 0.10 | 薄层 间互 | ≤2 | 灰色— 深灰色 | 浅湖—半深湖—（扇）三角洲前缘—前（扇）三角洲亚相 | 烃源岩较发育，TOC值为0.5%~2.0%，生烃强度（50~400）×104 t/km2 |
| 内圈 | <40 | <5 | 泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥页岩 | <0.05 | 纹层状、透镜状 | 深灰色—灰黑色 | 深湖—浊积扇亚相 | 主力生烃中心，TOC>2%，Ro>0.7%，生烃强度大于400×104 t/km2 | |
注：TOC—总有机碳含量；Ro—镜质体反射率 |
2.3 成烃及成岩圈层
随着埋藏深度不断增加，温度、压力不断增大，不同沉积相的沉积物会发生压实、交代、溶蚀、重结晶、压溶等各种成岩作用，构造圈层因埋藏深浅、沉积圈层因岩性岩相的变化导致这些成岩作用有规律发生差异性变化，局部产生次生孔隙和微裂缝，但总体上由凹陷外缘向凹陷内部随着深度增大，温压条件也呈现出向内环内圈加大，引发成岩演化程度逐渐加大，导致储层孔隙度减小、渗透性变差。依据沉积物发生成岩作用的程度及物性变化的特点，进行成岩阶段的划分，沧东凹陷孔二段从凹陷边缘到凹陷中心，埋深从1 400~2 400 m增加为2 400~4 000 m，孔隙度从18%~33%降低为4%~18%，分别对应早成岩阶段的A、B段和中成岩阶段的A1亚段到中成岩阶段的A2亚段早期；埋深大于4 000 m，对应中成岩阶段的A2亚段晚期。不同埋藏深度对应不同的成岩阶段，在平面上必然形成与深度段对应的成岩圈层——外圈、中圈和内圈（见图4）。沧东凹陷孔二段砂体不同埋藏深度沉积相模式与成岩阶段对应圈层及烃源岩演化剖面图（见图3、图4）表明：构造圈层控制沉积圈层，沉积圈层制约成岩圈层，具体表现为沉积外圈对应早成岩阶段的A和B段；沉积中圈对应中成岩A1阶段—中成岩A2段早期；沉积内圈对应中成岩阶段的A2段晚期。因此受构造和沉积圈层的共同制约，在平面上由凹陷边缘到凹陷中心，沧东凹陷孔二段可划分为3个相互过渡的成岩圈层，并与烃源岩的生、排烃的成烃演化以及储层的成岩致密化趋势均有较好对应关系（见图4）。
由于构造圈层制约沉积圈层，构造和沉积圈层联合影响成岩圈层，因此，这3个圈层在空间上有较好的对应关系，但不完全一致，它们共同控制了成藏圈层的形成与分布。
2.4 成藏圈层
沧东凹陷孔店组已发现8个油田43个常规油气藏，以及多个致密油、页岩油甜点区。统计分析表明，常规油气藏的构造、地层油气藏主要分布在外圈，常规油气藏的岩性、构造-岩性油气藏主要分布在中圈，非常规油气藏的致密油气、页岩油气主要分布在内圈，具有显著的圈层分布特征（见图5a），称之为油气藏圈层，从油气藏形成条件与形成过程的时空特征看，这些圈层可称之为油气成藏圈层。另外，源储配置也影响着油气藏圈层中油气藏的含油气性，沧东凹陷的源储匹配和油气藏类型也具有圈层效应[38-40]：成藏内圈为源储一体或源储共生，缝孔耦合输导，是页岩油气和致密油气分布区，对应构造内圈和沉积内圈；成藏中圈为源储紧临，源-断-脊-砂优势输导，主要发育岩性、岩性-构造油气藏，对应构造中圈和沉积中圈；成藏外圈为源储分离，断-壳-砂-脊优势输导，以地层、构造油气藏为主（图5b），对应构造外圈和沉积外圈。垂向上，在内圈，以孔二段烃源岩为中心，由孔店组一段向孔店组二段再到孔三段，也形成常规油气藏到致密油、到页岩油，再到致密油气、到常规油气的圈层有序分布结果。综上所述，油气藏形成与分布明显受到构造、沉积、成岩圈层的制约，在三维空间上具有纵横向圈层有序分布的特征。
2.5 圈层控制油气藏形成与有序分布
沉积盆地内之所以能形成成藏圈层，岩石的孔缝结构起了决定性作用。构造、沉积与成岩圈层控制储层的孔缝结构，决定了油气成藏与富集机理的圈层效应，不同尺度的孔缝结构决定了不同圈层油气藏形成机理（见图5b），进而形成了油气成藏富集的圈层效应：从内圈到中圈再到外圈，依次形成了成藏圈层的滞留—停留圈层、截流圈层、汇流圈层[11-12]。内圈的页岩油气、致密油气的富集是由于储层的以微纳米孔隙为主的孔隙结构特征和特低孔特低渗的特性，导致油气滞留于页岩中和停留在致密储层中成藏富集，形成内圈页岩（致密）油气富集，前者因生烃膨胀力小于黏滞力和分子吸附力，生成的油气滞留在原地（页岩中），几乎没有运移，形成页岩油气的富集；后者是有从烃源岩到致密储层短距离运移，即烃源岩在生烃膨胀力作用下，生成的油气克服了孔隙空间太小产生的黏滞力和分子吸附力，在两者的压差作用下通过纳米—微米级孔隙喉道进行微运移，遵循滑脱流运动规律，将油气充注到其紧邻的物性较好的致密储层中，后因压差减小，进入致密储层的油气不再运移，便“停留”在致密储层中聚集成藏，形成致密油气的富集；中圈岩性、构造-岩性油气藏的形成，是以截流成藏为主要成藏机理[11-12,21]，中圈储集空间主要为微米级孔隙，浮力起主要的运移作用，油气主要靠浮力和源-储压差驱动，克服毛细管力等阻力，在输导层、断层和不整合等通道中运移，在适宜的圈闭中聚集，形成岩性、构造-岩性油气藏，油气充满圈闭后，多余的油气继续沿输导通道向前运移，这就是中圈的圈闭对油气的截流作用；外圈构造、岩性、地层油气藏的形成，是以浮力为主要动力，驱动油气克服毛管压力等阻力，沿输导层等运移通道长距离运移，在低势区的构造、岩性、地层等圈闭中汇聚成藏，这种汇聚成藏的作用叫汇流机理[11-12,41 -43]。以上不同类型油气藏围绕深洼区呈环带有序成藏与分布的规律，称之为油气的圈层成藏效应（见图5），这种剖面上不同构造单元（低、中、高）与平面上对应的圈层（内、中、外圈）相匹配共同制约油气藏的类型及其有序分布的特征，称为多圈层耦合控藏效应。
构造、沉积、成岩圈层与烃源岩、油气藏等圈层相互匹配，反映了构造圈层对沉积与成岩圈层、沉积与成岩圈层对烃源岩圈层、烃源岩圈层对油气藏圈层的重要控制作用，各因素的序次控制作用最终导致了油气藏圈层的有序一体化展布。综合构造、沉积、成岩、成藏特征及其相互关系，结合全油气系统概念与特征，总结出全油气系统背景下沧东凹陷多圈层结构与常规—非常规油气藏一体化有序聚集模式，即全油气系统多圈层耦合常—非油气一体化有序成藏观。
3 全油气系统多圈层耦合常规—非常规油气一体化有序成藏观
3.1 全油气系统内涵
Total Petroleum System最早见于1999年美国地质调查局发表于AAPG Bulletin的文献[1]，没有明确包括非常规油气，也没有涉及圈层性、差异性、有序性。2000年Magoon将全油气系统解释为“与一个烃源岩密切相关的已发现含油气系统与未发现油气资源的集合”，也没有明确包括非常规油气[1]。2014年邹才能提出在盆地或凹陷内，烃源岩生排烃与储集体随埋深演化全过程耦合，油气在时间域持续充注、空间域有序分布，常规与非常规油气共生，形成统一的常规—非常规有序共生的油气聚集体系[44]。贾承造强调“未来石油天然气地质学新的全油气系统理论模型，不局限于“从源岩到圈闭”，而是从“源储耦合、有序聚集”的新视角，包括长、近距离运移烃、滞留烃等常规与非常规两种油气资源的聚集成藏”[44]。全油气系统特征与内涵表现在“含油气盆地相互关联的源岩层形成的全部油气、油气藏、油气资源及其形成演化过程和分布特征在内的自然系统”，是所有成藏要素、成藏作用、成藏过程、成藏产物及其时空领域的总和[45]。常规油气与非常规油气有序“共生富集”，成因上关联，空间上共生，形成统一的常规—非常规油气大型聚集体系[46-47]。
综合沧东凹陷圈层结构与全油气系统的关系可知，外圈对应全油气系统的构造和地层油气藏的成藏领域，中圈对应全油气系统的岩性、构造-岩性油气藏的成藏领域，内圈对应全油气系统的致密油气和页岩油气领域。
3.2 全油气系统多圈层耦合常规—非常规油气一体化有序成藏观
依据全油气系统理念内涵，结合沧东凹陷圈层结构与常规—非常规油气藏有序分布特点，提出全油气系统多圈层耦合常规—非常规一体化有序成藏观。
全油气系统由同一烃源灶不同类型的常规—非常规油气藏圈层有序构成，从外圈到中圈再到内圈，沿优势通道依次分布构造、地层油气藏，岩性、构造-岩性油气藏，再到致密油气、页岩油气分布区，不同圈层的岩相、岩性、物性和TOC值等均具有有序变化和圈层效应的特征（见图6）。
圈层结构决定地质效应。盆地（或凹陷）构造沉积体系制约全油气系统，构造圈层控制沉积圈层，构造与沉积圈层制约成岩圈层，成岩圈层制约成藏圈层。多圈层耦合控制常规—非常规油气藏一体化有序富集和展布。图7是沧东凹陷孔店组全油气系统多圈层耦合常规—非常规油气藏一体化有序富集和展布模式。
多圈层耦合有序控藏是陆相断陷盆地全油气系统的显著特征，常规—非常规油气藏一体化有序分布是全油气系统多圈层相互作用的必然结果（见图5）。
同圈层同类油气藏并列共存，不同圈层油气藏沿优势通道有序排列，常规—非常规油气成藏机理与有序分布受控于同一全油气系统不同圈层孔隙结构与成藏要素的有序耦合（见图6），不同类型常—非油气藏的圈层性与有序分布规律具有巨大的预测性。
盆地的各次级凹陷都是一个独立的全油气系统和圈层系统，用全油气系统论原理来研究盆地构造、沉积、成岩各圈层效应及其耦合控藏特征，将更有利揭示常规—非常规油气成藏机理与有序分布规律，对常规—非常规油气一体化的立体、高效勘探有重大理论与实际价值。
3.3 全油气系统多圈层有序成藏观引领的高效立体勘探
孔西次凹位于沧东断层下降盘（见图1），面积约260 km2，是孔二段埋藏最深、地层厚度最大的地区，也是沧东凹陷唯一没有油气发现的区域。依据全油气系统多圈层有序成藏观，孔西次凹是沧东凹陷油气成藏圈层没有形成闭环的区域，应该蕴藏有丰富的油气聚集，在全油气系统常规—非常规油气一体化有序成藏观指导下，孔西次凹核心部位实施钻探了沧探1井。钻探结果表明，沧探1井钻遇的不同层位，位于不同的沉积圈层，揭示了有序分布的常规—非常规油气圈闭类型。在孔二段1亚段，沧探1井位于沉积圈层结构之外圈，为扇三角洲前缘亚相，岩性组合以灰色细—中砂岩夹灰色泥岩为主，揭示构造-岩性圈闭的特征；孔二段2亚段，沧探1井位于沉积圈层结构之中圈，为扇三角洲前缘远端—前扇三角洲沉积亚相，岩性组合以深灰色粉—细砂岩与深灰色页岩互层，揭示岩性圈闭的特征；孔二段3亚段，沧探1井区位于沉积圈层结构之内圈，细粒沉积十分发育，岩性以灰黑色页岩为主体，揭示非常规页岩油的地质特征。
沧探1井完钻井深5 398 m，解释砂岩油层110.6 m/55层，页岩油甜点125.5 m/9层。在孔二段的油层进行6段22簇压裂，用4 mm油嘴，日产油118 m3，实现了一口井在不同层位的外、中、内3个圈层中获得立体勘探的重大突破，成为全油气系统多圈层耦合常规—非常规油气藏一体化有序富集模式推动油气高效勘探的成功范例。
4 结论
受构造制约，围绕盆地或凹陷的沉降和沉积中心有序发育着构造、沉积、成岩和成藏4个圈层结构，导致了油气藏形成与分布的圈层效应的产生。
构造圈层控制沉积圈层、沉积圈层控制成岩圈层，成岩圈层形成的孔缝结构控制了不同圈层油气藏形成富集机理的差异和油气藏的有序分布。
多圈层耦合有序控藏是陆相断陷盆地全油气系统的重要特征，常规—非常规油气藏一体化有序分布是全油气系统多圈层相互作用的必然结果。构建了多圈层结构下的全油气系统常规—非常规油气藏一体化有序分布模式，为准确预测不同类型和规模油气藏的空间位置提供了科学依据。
揭示了全油气系统与圈层耦合有序成藏富集的内在联系，提出了全油气系统多圈层耦合常规—非常规油气一体化有序成藏观，为沧东凹陷及其他凹陷常规—非常规油气藏的高效勘探提供了新的理论依据。