向立宏，郝雪峰

(中國石化勝利油田分公司，山東 東營 257015)

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車西洼陷油氣“倒灌”運(yùn)移機(jī)理及最大距離預(yù)測(cè)

向立宏，郝雪峰

(中國石化勝利油田分公司，山東 東營 257015)

車西洼陷是濟(jì)陽坳陷西北部次級(jí)構(gòu)造單元，勘探實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在源儲(chǔ)不對(duì)接的情況下，在Es3烴源巖之下的沙四段儲(chǔ)層中發(fā)現(xiàn)了規(guī)模油氣藏?；凇暗构唷庇筒貎?chǔ)蓋沉積體系配置關(guān)系、源儲(chǔ)動(dòng)力構(gòu)成、輸導(dǎo)體系巖心觀察等研究，提出了“厚泥封蓋、隱蔽輸導(dǎo)、超壓?jiǎn)?dòng)、源儲(chǔ)壓差下排”的油氣“倒灌”運(yùn)移成藏機(jī)理，認(rèn)為在輸導(dǎo)體系存在的條件下，當(dāng)Es3烴源巖中的壓力大于下伏Es4地層壓力時(shí)，烴源巖生成的油氣可以向下充注到Es4的儲(chǔ)層中并運(yùn)移成藏，向下充注的距離取決于源巖剩余壓力(源動(dòng)力)的大小及衰減程度?；诋?dāng)源動(dòng)力衰減到與常壓系統(tǒng)中靜水柱壓力平衡時(shí)油氣不再“倒灌”運(yùn)移的動(dòng)力學(xué)原理，建立了油氣“倒灌”運(yùn)移最大距離的定量預(yù)測(cè)方法。該項(xiàng)研究對(duì)拓展深層勘探空間，深化油氣成藏認(rèn)識(shí)有較好的指導(dǎo)作用。

油氣“倒灌”運(yùn)移；源儲(chǔ)壓差；動(dòng)力衰減；下注距離；車西洼陷

0 引 言

車西洼陷為濟(jì)陽坳陷車鎮(zhèn)凹陷一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元，北部緊鄰埕子口凸起，南部為曹家莊斷階帶。Es4是其主要產(chǎn)油層系，油源對(duì)比表明，Es4的油氣主要來自于上部沙三段的烴源巖[1]，而洼陷帶Es4油藏在沒有斷層使其與沙三段烴源巖對(duì)接的情況下，同樣獲得工業(yè)油流，顯示出該區(qū)油氣具有烴源巖向下充注運(yùn)移形成油氣藏的潛力。對(duì)于油氣向下充注成藏機(jī)理，有關(guān)學(xué)者開展了大量的研究，認(rèn)為在源巖超壓、輸導(dǎo)體系存在的地質(zhì)條件下，烴源巖生成的部分油氣也可以發(fā)生向下“倒灌”運(yùn)移進(jìn)入烴源巖之下的儲(chǔ)層并聚集成藏[2-3]。對(duì)于油氣向下充注的距離前人也有所研究，付廣、史集建等利用超壓與下排距離的相關(guān)性分析，建立了三肇凹陷青山口組源巖生成的油向下“倒灌”運(yùn)移距離的計(jì)算公式[4]。但前人建立的方法未考慮油氣向下充注時(shí)動(dòng)力衰減問題，沒有給出下排的最大范圍，具有一定的局限性。通過對(duì)車西地區(qū)儲(chǔ)蓋配置關(guān)系、成藏動(dòng)力、輸導(dǎo)體系等研究，明確了油氣向下充注成藏機(jī)理，建立油氣向下充注的最大運(yùn)移距離定量預(yù)測(cè)方法，以期拓展?jié)栛晗萆顚佑蜌饪碧筋I(lǐng)域，深化油氣成藏認(rèn)識(shí)。

1 車西洼陷油氣下排運(yùn)移機(jī)理

1.1 油氣下排運(yùn)移相態(tài)

油氣下排運(yùn)移指的是油氣進(jìn)入儲(chǔ)集層之前的運(yùn)移，因?yàn)槌瑝号欧诺暮瑹N流體在進(jìn)入儲(chǔ)集層之后，壓力會(huì)很快釋放，不可能再發(fā)生倒下排運(yùn)移，因此，油氣的下排運(yùn)移屬于初次運(yùn)移的范疇。油氣初次運(yùn)移的相態(tài)有水溶相、游離相以及油水混相[5-8]。水溶相運(yùn)移是油氣溶解在水中呈分子溶液，水作為油氣運(yùn)移的載體進(jìn)行運(yùn)移，一般在烴源巖未熟—低熟階段容易發(fā)生水溶相運(yùn)移；至烴源巖成熟—過成熟階段，烴源巖層孔滲性變差，孔隙水較少，排液不暢，大量油氣以游離狀態(tài)分布，該時(shí)期異常地層流體壓力是油氣初次運(yùn)移的主要?jiǎng)恿?；?dāng)斷層活動(dòng)或地層流體壓力不斷增大導(dǎo)致地層產(chǎn)生微裂縫時(shí)，油氣水則以脈沖式、混相涌流方式沿?cái)鄬踊蛄芽p排出。因此，油氣“倒灌”運(yùn)移以油水混相為主，在斷裂體系中尤其如此。

1.2 油氣下排運(yùn)移的生儲(chǔ)蓋配置關(guān)系

1.3 油氣下排運(yùn)移動(dòng)力分析

另一方面，烴源巖存在異常壓力并不能說明油氣就可以向下運(yùn)移，而具體向哪個(gè)方向排烴則取決于烴源巖與相鄰儲(chǔ)層的壓力差的大小。如果烴源巖的地層壓力大于其下部?jī)?chǔ)層的地層壓力，油氣則向下排烴，油氣的運(yùn)移呈現(xiàn)出一種“倒灌”下排運(yùn)移的現(xiàn)象，壓力降低較快的方向是排烴的優(yōu)勢(shì)方向。

車西洼陷Es3烴源巖的大量生烴致使該層段地層壓力升高，而Es4由于儲(chǔ)層發(fā)育，砂體的泄壓作用使得壓力降低，兩者之間產(chǎn)生了壓差(圖1)，Es3和下伏Es4儲(chǔ)層的壓力梯度的變化大于源巖與上覆地層壓力梯度的變化，促使Es3烴源巖生成的油氣向Es4儲(chǔ)層中向下充注運(yùn)移成藏，車西地區(qū)洼陷帶在源儲(chǔ)不對(duì)接情況下，沙三段油氣向沙四段儲(chǔ)層“倒灌”下排運(yùn)移就是烴源巖向下排烴的結(jié)果。

圖1 車西洼陷不同單井地層壓力與深度變化關(guān)系

1.4 油氣下排運(yùn)移的輸導(dǎo)體系分析

圖2 巖心觀察隱蔽輸導(dǎo)體系

2 油氣“倒灌”運(yùn)移最大距離定量預(yù)測(cè)

油氣從烴源巖排出后可向下運(yùn)移的距離是勘探工作者最終關(guān)心的問題。付廣[13]利用壓力封閉原理，建立了三肇凹陷青山口組源巖生成的油向下“倒灌”運(yùn)移距離的計(jì)算公式[9]：

(1)

式中：L為油氣向下“倒灌”運(yùn)移距離，m；p為烴源巖中超壓值，Pa；ρo為油密度，g/cm3。

利用該公式對(duì)油氣下排距離進(jìn)行計(jì)算，存在以下2個(gè)問題：一是將浮力作為壓力封存箱內(nèi)油氣下排的主要阻力，二是沒有考慮動(dòng)力衰減問題。研究

認(rèn)為，油氣向下充注的距離關(guān)鍵取決于烴源巖超壓值的大小及烴源巖動(dòng)力的衰減程度，當(dāng)烴源巖動(dòng)力消耗完畢，油氣便不再向下運(yùn)移。烴源巖的超壓值越大，形成的源儲(chǔ)壓差越大，烴源巖動(dòng)力的衰減程度越慢，油氣向下“倒灌”運(yùn)移的距離越大。反之，油氣向下“倒灌”運(yùn)移的距離越小。

p源-αΔH=p源靜+ρwgΔH

(2)

簡(jiǎn)化后為：

ΔH=(p源-p靜)/(α+ρwg)

(3)

式中：ΔH為油氣最大下排距離，m；p源為源巖對(duì)應(yīng)的地層壓力，p源靜為p源對(duì)應(yīng)的靜水柱壓力，MPa；α為壓力衰減系數(shù)，MPa/m。

油氣沿?cái)嗔演攲?dǎo)的壓力衰減梯度可以取靜水柱壓力梯度為0.010 7 MPa/m，油氣沿裂縫輸導(dǎo)時(shí)，盡管流體壓力發(fā)生衰減，但最低壓力不應(yīng)低于圍巖流體壓力。因此，油氣運(yùn)移動(dòng)力的衰減系數(shù)應(yīng)不大于壓力封存箱內(nèi)圍巖的流體壓力衰減系數(shù)。根據(jù)實(shí)測(cè)資料，車西洼陷流體壓力封存箱內(nèi)至下而上地層流體壓力的衰減系數(shù)為0.023 MPa/m。

表典型“倒灌”成藏探井最大下排距離理論值與實(shí)際值對(duì)比

另據(jù)鉆井揭示，在車西洼陷Es3烴源巖最大底界之下發(fā)現(xiàn)油氣顯示，油氣顯示最大深度與烴源巖底界最大埋深相差397.5 m，如車古209井在4 895.6～4 897.5 m處發(fā)現(xiàn)1.9 m的熒光顯示，綜合解釋為含油水層，而車西地區(qū)Es3烴源巖最大埋深為4 500 m，充分說明油氣“倒灌”現(xiàn)象在烴源巖之下儲(chǔ)層中確實(shí)存在。通過該方法可以預(yù)測(cè)烴源巖之下儲(chǔ)層的勘探空間，拓展深層勘探前景，尤其是潛山的勘探前景。

3 結(jié) 論

(1) 車西洼陷帶在輸導(dǎo)體系存在條件下，當(dāng)Es3烴源巖中的壓力大于下伏沙四段地層壓力時(shí)，烴源巖生成的油氣可以向下充注到Es4的儲(chǔ)層中成藏。

(2) 油氣向下充注的距離取決于烴源巖剩余壓力的大小及源動(dòng)力的衰減程度，烴源巖剩余壓力越大，衰減程度越小，油氣向下充注的距離越大。

(3) 基于當(dāng)源動(dòng)力衰減到與常壓系統(tǒng)中靜水柱壓力平衡時(shí)，油氣不再“倒灌”運(yùn)移的動(dòng)力學(xué)原理，可以建立油氣“倒灌”運(yùn)移最大距離的定量預(yù)測(cè)方法。

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編輯 張 雁

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.05.008

20160405；改回日期：20160712

國家科技重大專項(xiàng)“渤海灣盆地精細(xì)勘探關(guān)鍵技術(shù)”子課題“濟(jì)陽坳陷油氣富集機(jī)制與增儲(chǔ)領(lǐng)域”(2011ZX05006-003)

向立宏(1969-)，女，高級(jí)工程師，1989年畢業(yè)于重慶石油學(xué)校石油與天然氣勘查專業(yè)，2010年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)石油工程專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事油氣成藏研究工作。

TE122.2

A

1006-6535(2016)05-0034-04