付志方，高 君，孔凡軍，張立偉，張文才，滕彬彬

(中國(guó)石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

非穩(wěn)態(tài)油氣藏主要指油氣處于后期調(diào)整過(guò)程之中，油氣水重力分異未達(dá)到最終的動(dòng)力學(xué)平衡。其主要特征表現(xiàn)為剖面上單一儲(chǔ)集單元內(nèi)的油水界面傾斜, 即出現(xiàn)油水關(guān)系側(cè)向倒置等特殊現(xiàn)象, 平面上含油氣范圍與現(xiàn)今圈閉不匹配[1-2]。非穩(wěn)態(tài)油氣藏一般由后期區(qū)域性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起早期穩(wěn)態(tài)油藏的圈閉形態(tài)發(fā)生形變，從而破壞穩(wěn)態(tài)油藏中穩(wěn)定的油水平衡關(guān)系，引起油氣水在新的石油地質(zhì)條件下的重新調(diào)整的過(guò)程[3-4]。在生產(chǎn)實(shí)踐中，油水界面傾斜現(xiàn)象很容易直觀地被認(rèn)為是儲(chǔ)集體物性的非均質(zhì)性變化即毛細(xì)管力差異引起的，而對(duì)于構(gòu)造演化引起的油水界面傾斜現(xiàn)象關(guān)注和研究較少。儲(chǔ)集體物性變化引起的傾斜油水界面的前提條件是油水分異已處于動(dòng)態(tài)平衡中，即先有穩(wěn)態(tài)而后才能有油水界面傾斜這一結(jié)論。而構(gòu)造活動(dòng)導(dǎo)致的傾斜油水界面使老的動(dòng)態(tài)平衡被打破，且新的平衡未形成，往往與儲(chǔ)集體物性非均質(zhì)無(wú)直接關(guān)系。

一個(gè)含油氣盆地往往由最晚一期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制著油藏的最終模式。這種控制對(duì)油氣成藏有建設(shè)性的，也有破壞性的。對(duì)于多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制的含油氣盆地，研究其構(gòu)造演化及其與成藏期次的配置關(guān)系, 對(duì)油氣成藏特征、類型及分布等均很重要[5]。非穩(wěn)態(tài)油氣藏主要由現(xiàn)今構(gòu)造與早期古構(gòu)造的差異性構(gòu)造演化所控制。新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是地質(zhì)歷史上最新的一個(gè)構(gòu)造旋回，是一直貫穿新近紀(jì)和第四紀(jì)并延續(xù)到現(xiàn)在的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，對(duì)現(xiàn)今地下構(gòu)造形態(tài)和現(xiàn)今地貌形成起明顯控制作用[6]?，F(xiàn)今的非穩(wěn)態(tài)油氣藏大多存在于新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相對(duì)強(qiáng)烈的區(qū)域，如新阿爾卑斯運(yùn)動(dòng)或喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)控制的扎格羅斯前陸含油氣盆地區(qū)域[7-8]，及南美西部安第斯前陸含油氣盆地區(qū)域。研究目標(biāo)奧連特前陸盆地正處于新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)十分強(qiáng)烈的安第斯造山帶東緣，歷經(jīng)多次褶皺、抬升，現(xiàn)今地殼活動(dòng)仍在繼續(xù)。

1 地質(zhì)概況

奧連特盆地面積約10×104km2，是厄瓜多爾最主要的含油氣盆地。盆地西側(cè)為安第斯沖斷褶皺帶，東側(cè)為前寒武紀(jì)的圭亞那地盾。盆地西陡東緩，盆地軸呈近南—北走向，沉積蓋層由白堊系—新近系構(gòu)成[9-12]。研究區(qū)位于奧連特盆地中偏南部(圖1)。

1.1 層序地層特征

安第斯奧連特盆地層序地層可劃分為3套, 即三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)弧后裂谷沉積層、白堊紀(jì)拗陷沉積層和新生代前陸沉積層，其中白堊系是盆地的主要勘探目的層系，新生代前陸期為構(gòu)造主要變形期(圖2)。

圖1 奧連特盆地構(gòu)造及研究區(qū)位置

圖2 奧連特盆地地層綜合柱狀圖

(1) 三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)弧后裂谷期沉積地層。三疊紀(jì)時(shí)，太平洋板塊東部邊界由被動(dòng)大陸邊緣轉(zhuǎn)換成了主動(dòng)大陸邊緣，形成弧后裂谷盆地，發(fā)育近南北走向的正斷層，在奧連特盆地形成一系列的南北向半地塹和地塹，沉積地層為淺海相—陸相紅層沉積和酸性噴出巖。

(2) 白堊紀(jì)拗陷期沉積地層。白堊紀(jì)拗陷沉降階段，東部的巴西地盾為白堊紀(jì)沉積提供物源，期間沉積了Hollin組和Napo組及Tena段地層，沉積環(huán)境為河流相、海陸交互相和淺?！懠芟?。其中Napo組地層為主要的含油氣目的層，由富含有機(jī)質(zhì)的泥巖、生物粒屑灰?guī)r、泥?；?guī)r和陸源砂巖組成，屬于河口灣及潮坪環(huán)境。

(3) 新生代前陸期沉積地層。白堊紀(jì)末期始，安第斯造山運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致奧連特盆地演化成前陸盆地。造山期沉積物源來(lái)自于安第斯山脈，沉積了自西而東厚度減薄的Tena組以及上覆的新近系數(shù)個(gè)磨拉石層序。其中Tena組是一套紅層，東部整合于Napo組之上，向西則逐漸削蝕了Napo組頂部。始新統(tǒng)Tiyuyacu 組不整合于Tena 組之上。上覆的漸新統(tǒng)Orteguaza 組及中新世至今沉積的Chalcana 組、Arajuno 組、Chambira 組和Mesa 組地層之間均為不整合接觸關(guān)系。

1.2 成藏組合特征

奧連特盆地?zé)N源巖和儲(chǔ)集層主要存在于裂后熱沉降階段發(fā)育的白堊系中，其中Napo組為主要成藏目的層，Tena段泥巖為區(qū)域蓋層(圖2)。圈閉形成于白堊紀(jì)末至新近紀(jì)前陸盆地演化階段。Napo組烴源巖包括主要的海相黑色頁(yè)巖和次要的海相灰?guī)r。Napo組主要儲(chǔ)集層為沉積于近海—河流三角洲環(huán)境中的4套砂巖儲(chǔ)集層 (Hollin、T、U、M砂巖)(圖2)。主要為自生自儲(chǔ)成藏組合。

2 17區(qū)塊南構(gòu)造演化

研究區(qū)17區(qū)塊南處于奧連特盆地中南部，現(xiàn)今前淵的軸部(圖1)，其面積約100 km2，均被二維地震線覆蓋，二維線密度為1 km×2 km至2 km×4 km。該區(qū)構(gòu)造變形強(qiáng)度相對(duì)較弱，無(wú)明顯斷層發(fā)育，現(xiàn)今整體構(gòu)造特征為由南向北抬升的寬緩鼻狀構(gòu)造，圈閉類型為位于構(gòu)造軸部的疑似低幅度小規(guī)模背斜。目前該區(qū)勘探程度較低，已鉆井的含油氣范圍與新落實(shí)的現(xiàn)今圈閉范圍不一致，連井油藏剖面上低部位的含油氣性明顯好于高部位，具較明顯的非穩(wěn)態(tài)油藏特征。

該區(qū)構(gòu)造演化研究以填平補(bǔ)齊的沉積學(xué)理論為基礎(chǔ)，以平衡剖面法為手段，以高精度二維地震剖面為依據(jù)[8]，通過(guò)過(guò)井地震發(fā)育史剖面和主力砂巖U砂巖頂面構(gòu)造發(fā)育史構(gòu)造圖進(jìn)行分析，與關(guān)鍵成藏期相關(guān)的3個(gè)主要構(gòu)造演化階段如下(圖3，4)。

2.1 Orteguaza組沉積前構(gòu)造演化

早安第斯前陸構(gòu)造活動(dòng)開始。研究區(qū)U砂巖頂面構(gòu)造在近東西向擠壓作用下中部微微隆升，由于東西向擠壓作用的南北差異性導(dǎo)致北部比南部變形較強(qiáng)烈、抬升較高。研究區(qū)U砂巖頂面構(gòu)造表現(xiàn)為北高南低、向北敞開的寬緩鼻狀構(gòu)造(圖3a，4a)，無(wú)明顯的構(gòu)造圈閉發(fā)育。

2.2 Arajuno組沉積前構(gòu)造演化

安第斯前陸構(gòu)造活動(dòng)旺盛期。研究區(qū)U砂巖頂面構(gòu)造在近東西向持續(xù)擠壓作用下中部隆升加強(qiáng)，南北向差異性擠壓導(dǎo)致北部抬升較小、南部抬升較大。導(dǎo)致研究區(qū)U砂巖頂面早一期鼻狀構(gòu)造演化為2個(gè)近南北走向的低幅度長(zhǎng)軸背斜構(gòu)造圈閉(圖3b，4b)。

2.3 現(xiàn)今構(gòu)造演化

晚安第斯活動(dòng)期及現(xiàn)今構(gòu)造定型期。東西向持續(xù)擠壓，但強(qiáng)度逐漸減弱。在前陸盆地消亡，即現(xiàn)今構(gòu)造定型時(shí)，盆地整體發(fā)生南北向差異性抬升運(yùn)動(dòng)，研究區(qū)地層北部抬升幅度較大，南部抬升幅度較小。導(dǎo)致研究區(qū)U砂巖頂面早一期形成的低幅度長(zhǎng)軸背斜圈閉消失，整體演化為現(xiàn)今向北抬升的鼻狀構(gòu)造，即早一期油氣構(gòu)造圈閉被破壞(圖3c，4c)。

在整個(gè)前陸盆地的南北差異性構(gòu)造演化中，白堊系主要目的地層經(jīng)歷了多期較強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)，不僅經(jīng)歷了東西向持續(xù)擠壓，同時(shí)也經(jīng)歷了不同時(shí)期的擠壓應(yīng)力的南北差異性變化，從而導(dǎo)致地層發(fā)生多次南北構(gòu)造的差異性演化，并影響著白堊系目的層構(gòu)造形態(tài)的變化及圈閉的形成與改造。

3 差異構(gòu)造演化對(duì)非穩(wěn)態(tài)油藏的控制

3.1 已鉆井油藏模式

研究區(qū)北部現(xiàn)今鼻狀構(gòu)造高部位已鉆CURA和BALA2口探井(圖4)。目的層主要為河控三角洲席狀砂體，橫向連續(xù)性較好?，F(xiàn)今過(guò)井油藏剖面顯示(圖5a)，構(gòu)造低部位CURA井鉆遇了3個(gè)含油砂巖(U、LT、U_Hollin)，而構(gòu)造高部位BALA井僅鉆遇了一個(gè)含油砂巖(U)，且與低部位CURA井對(duì)應(yīng)的LT和U_Hollin砂巖在高部位BALA井均為水層。另外，U砂巖油層測(cè)試結(jié)果顯示，低部位CURA井日產(chǎn)油約150桶，而高部位BALA井日產(chǎn)油約20桶。

因此，該油藏3個(gè)油層均具有可信的傾斜油水界面及油藏北側(cè)高部位具有上水下油的油水倒置現(xiàn)象；平面上含油范圍與現(xiàn)今構(gòu)造圈閉不一致(圖4c)，而與早一期的古構(gòu)造圈閉相吻合(圖4b)，具有典型的非穩(wěn)態(tài)油藏特征。

3.2 構(gòu)造圈閉形變對(duì)油藏模式的影響

該油藏生儲(chǔ)組合為自生自儲(chǔ)和上生下儲(chǔ)，油氣具有近距離運(yùn)聚的特點(diǎn)。油氣成藏關(guān)鍵期為新近紀(jì)前陸盆地演化階段。在成藏關(guān)鍵期，目的層經(jīng)歷了2次重要的差異性構(gòu)造變形，即Arajuno組沉積前和現(xiàn)今構(gòu)造定型期。

烴源巖演化史表明，Napo組烴源巖從始新世開始進(jìn)入成熟階段，而生烴高峰期為漸新世Chalcana組沉積時(shí)期。結(jié)合前期構(gòu)造演化研究，Arajuno組沉積前正是目的層長(zhǎng)軸背斜圈閉形成期，與漸新世生烴高峰期一致，說(shuō)明烴源巖的生烴時(shí)間與圈閉形成時(shí)間匹配好，背斜圈閉油氣藏形成(圖4b，5b)。

圖3 奧連特盆地17區(qū)塊南部過(guò)已鉆井構(gòu)造發(fā)育史地震剖面

圖4 奧連特盆地17區(qū)塊南部主要構(gòu)造演化階段U砂巖頂面構(gòu)造

圖5 奧連特盆地17區(qū)塊南過(guò)井油藏模式演化剖面

此長(zhǎng)軸背斜長(zhǎng)軸走向近北東—南西向，圈閉面積約30 km2,閉合幅度約40 m。Arajuno組沉積前古油藏模式剖面(圖5b)顯示，現(xiàn)今鉆在構(gòu)造低部位的CURA井處于古背斜圈閉的高部位，而現(xiàn)今鉆在構(gòu)造高部位的BALA井處于古背斜圈閉的低部位。在現(xiàn)今構(gòu)造定型前的Arajuno和Chambira組沉積的漫長(zhǎng)時(shí)期，古背斜圈閉油藏模式基本穩(wěn)定。該古油氣藏表現(xiàn)為典型的構(gòu)造油氣藏特征，即古構(gòu)造圈閉高部位含油層位多，含油層段長(zhǎng)，且油水界面基本水平。

上新世始，現(xiàn)今構(gòu)造開始定型為北高南低的典型鼻狀構(gòu)造，古背斜圈閉被改造并消失，古背斜穩(wěn)態(tài)油藏轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袃A斜油水界面的非穩(wěn)態(tài)油藏。由于現(xiàn)今構(gòu)造形成期較晚，且該期構(gòu)造活動(dòng)至今仍然在持續(xù)，導(dǎo)致油氣二次調(diào)整一直在進(jìn)行，而形成非穩(wěn)態(tài)油氣藏。

從上述油藏模式演化特征及前述構(gòu)造差異演化分析，該區(qū)具有古構(gòu)造圈閉控藏的特征。

3.3 油氣再次運(yùn)移的動(dòng)力和通道分析

油氣要實(shí)現(xiàn)再次運(yùn)移，必須有足夠的驅(qū)動(dòng)力和有利的運(yùn)移通道[13-16]。該區(qū)現(xiàn)今的低傾角地層、稠油物性及南北走向的鼻狀構(gòu)造與東西展布的儲(chǔ)集砂體的配置關(guān)系等因素，均不利于油氣的再次運(yùn)移。它們共同延緩了油氣藏由于構(gòu)造變形而重新調(diào)整的速度，從而輔助了非穩(wěn)態(tài)油氣藏的形成。

依據(jù)油氣運(yùn)移理論，在靜水條件下，浮力是油氣再次運(yùn)移的最主要的動(dòng)力，油水密度差產(chǎn)生的上浮力是石油運(yùn)移永恒的動(dòng)力[13]。上浮力沿地層運(yùn)移方向的分力是油氣運(yùn)移的最終驅(qū)動(dòng)力，其不僅與地層內(nèi)的油水密度差有關(guān)，還與地層的傾角有關(guān)。其一，現(xiàn)今目的層地層傾角1°左右，沿鼻狀構(gòu)造軸部CURA井至BALA井方向，即油水流勢(shì)法線方向的地層傾角約0.4°；其二，已鉆井原油密度0.94～1.00 g/cm3，較高密度的原油物性導(dǎo)致較小的油水密度差。沿油水調(diào)整優(yōu)勢(shì)方向的超低地層傾角，和超小的油水密度差，此二者的共同作用大大減小了油氣運(yùn)移的驅(qū)動(dòng)力，極大地阻礙著油水關(guān)系的快速調(diào)整。

二次運(yùn)移必然具備有效通道空間和主流向這2個(gè)要素[14]。運(yùn)移通道為具有一定孔滲能力的儲(chǔ)集層，優(yōu)勢(shì)運(yùn)移通道是指在非均質(zhì)儲(chǔ)集層中孔滲物性相對(duì)較好的運(yùn)移通道。油氣總是沿最省功的路徑運(yùn)移的，在靜水條件下，沿流體勢(shì)的法線方向向上運(yùn)移，即其主流向。在地質(zhì)概念上，主流向一般垂直等深線并沿構(gòu)造脊高點(diǎn)向上；優(yōu)勢(shì)運(yùn)移通道一般具有沿沉積相帶由細(xì)到粗的向源性[15]。研究區(qū)內(nèi)，油氣再次運(yùn)移的主流向?yàn)檠噩F(xiàn)今鼻狀構(gòu)造軸線的由南向北的方向，而優(yōu)勢(shì)運(yùn)移通道為沿東西向展布的沉積砂體且指向東部物源區(qū)。該區(qū)低幅度構(gòu)造軸向與沉積體系展布方向近乎直交或高角度斜交，導(dǎo)致油氣再次運(yùn)移的主流向上的較強(qiáng)的儲(chǔ)層非均質(zhì)性。油氣向上運(yùn)移遇到低地層傾角的儲(chǔ)集層物性的微弱變化時(shí)，很容易在其上傾方向形成水動(dòng)力封擋，從而形成非穩(wěn)態(tài)油氣藏[16]。

3.4 古構(gòu)造圈閉控藏應(yīng)用實(shí)例

研究區(qū)南部低部位現(xiàn)今鼻狀構(gòu)造特征清晰，并不存在明顯的構(gòu)造圈閉，但是在Arajuno組沉積前目的層古構(gòu)造圖上，在該部位發(fā)育一古背斜圈閉(圖4)，圈閉面積約10 km2,閉合幅度約20 m。后期，在該古背斜圈閉高部位鉆了探井REMI井，該井鉆遇U砂巖油層約5 m，測(cè)試日產(chǎn)油約500桶以上，鉆遇LT砂巖油層約3 m，測(cè)試日產(chǎn)油約數(shù)十桶。

4 結(jié)論

(1)奧連特盆地17區(qū)塊南部沿現(xiàn)今鼻狀構(gòu)造軸由北向南傾斜油水界面的非穩(wěn)態(tài)油氣藏的形成，主要控制因素是目的層的古今差異性構(gòu)造演化，即現(xiàn)今定型期的構(gòu)造活動(dòng)改造了較早一期的Arajuno組沉積前形成的古背斜穩(wěn)態(tài)油氣藏。

(2)基于油氣流體動(dòng)力學(xué)分析認(rèn)為，奧連特盆地17區(qū)塊南部低地層傾角和高密度原油物性的共同作用也延遲了油水的再次快速調(diào)整。

(3)現(xiàn)今近南北向鼻狀構(gòu)造與近東西向展布砂體的高角度交切關(guān)系也極大地阻礙著油氣沿構(gòu)造軸的主流向方向的運(yùn)移。