王洪江

（中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083）

高郵凹陷復(fù)雜斷塊油氣藏油氣運(yùn)聚機(jī)理研究

王洪江

（中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083）

復(fù)雜斷塊盆地油氣分布復(fù)雜，控制因素多樣，為研究其運(yùn)聚機(jī)理帶來了很大的障礙。通過解剖真武油田油氣運(yùn)移路徑及成藏期次，依據(jù)實際地質(zhì)資料設(shè)計實驗?zāi)M油氣運(yùn)聚過程，最后對比分析實際地質(zhì)模型與實驗過程，認(rèn)為斷層相對封閉即斷層輸導(dǎo)性能小于兩側(cè)砂體，這與實際地質(zhì)情況吻合。在斷層相對封閉作用下，無論是幕式充注還是穩(wěn)態(tài)充注，各砂層都有充注機(jī)會，且具有下部砂體優(yōu)先于上部砂體的特征。如果充注強(qiáng)度足夠高，上下多層砂體都可以成藏，形成縱向多層含油、橫向上疊合連片的局面。斷層相對封閉作用從不同方面揭示了復(fù)雜斷塊油氣藏油氣運(yùn)聚機(jī)理和分布規(guī)律，為勘探方向和勘探?jīng)Q策提供了有力依據(jù)。

復(fù)雜斷塊；斷層相對封閉作用；油氣運(yùn)聚機(jī)理

高郵凹陷復(fù)雜斷塊油氣藏具有規(guī)模小、數(shù)量多、油氣藏分布層系多、分布井段長、成藏層系橫向變化大、油水系統(tǒng)關(guān)系復(fù)雜、油氣富集程度變化大、多層系疊合連片的特點，絕大多數(shù)油氣藏形成均與斷層有關(guān)，因此對斷層作用的正確認(rèn)識是分析其成藏規(guī)律的關(guān)鍵［1-4］。針對高郵凹陷中研究程度較高、資料較豐富、最具代表性的真武油田主力區(qū)塊真11和真12塊，對其成藏特征進(jìn)行詳細(xì)解剖，建立地質(zhì)模型，設(shè)計二維物理模擬實驗，并將實驗過程、結(jié)果與其原型進(jìn)行對比分析，探討復(fù)雜斷塊油氣藏油氣運(yùn)聚過程及機(jī)理。

1 地質(zhì)模型

真11和真12塊是真武油田最主要的2個含油斷塊，斷塊內(nèi)部縱向上油層分布井段長，油層主要分布在下第三系始新統(tǒng)的戴南組一段（E2d1）、戴南組二段（E2d2）、三垛組一段（E2s1）。其中E2d1沉積類型為近岸水下扇扇中沉積，儲層物性較差；E2d2主要發(fā)育扇三角洲砂體，物性明顯變好；E2s1早期為河流三角洲沉積，中晚期以辮狀河沉積為特征，物性最好。

油源對比證實該油田供烴源巖為下伏阜四段暗色泥巖，原油主要是通過斷層進(jìn)入上部地層。2個含油斷塊之間的三級斷層（真⑥斷層）是主要的油源斷層（見圖 1）。

對真檢1、真78、真98等井進(jìn)行儲層包裹體取樣分析，其儲層伴烴包裹體均一溫度分布與埋藏史表明：垛一段主要成藏溫度為80～90℃，油氣注入期為34～29 Ma；戴二段主要成藏溫度為85～100℃，油氣注入時間為35～28 Ma；戴一段主要成藏溫度為85～95℃，油氣注入時間為39.5～28 Ma。因此，在成藏期次上，下部戴一段儲層充注最早，向上至垛一段依次漸晚。

圖1 真11、真12斷塊油氣運(yùn)移剖面

此外，研究區(qū)內(nèi)主要目的層段以泥包砂式巖性組合為主，尤其是深凹帶戴南組大部分地區(qū)砂巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于30%，這種地質(zhì)條件下斷層的垂向輸導(dǎo)能力會受到很大限制，這與通常認(rèn)為輸導(dǎo)性斷層具有高滲透性認(rèn)識差別很大。斷層與兩側(cè)砂體滲透性差異可直接導(dǎo)致兩側(cè)油氣分布的變化。

2 油氣運(yùn)聚模擬實驗

2.1 實驗?zāi)Ｐ秃蛯嶒灄l件

依據(jù)真11、真12塊油藏地質(zhì)模型構(gòu)建實驗?zāi)Ｐ停ㄒ妶D2），實驗?zāi)Ｐ蜕绑w的相對滲透性大小主要參考油藏砂體實際滲透性進(jìn)行適當(dāng)?shù)缺壤姆糯蟆?/p>

圖2 實驗?zāi)Ｐ褪疽?/p>

模型尺寸為50 cm×30 cm×2 cm。由于烴源巖和戴南組底部砂體直接溝通，因此，在模型底部用高滲砂體充填，注入口放在斷層下部的高滲砂體中；砂層1、2、3由上至下物性逐漸變差，各砂層之間有寬約1 cm的隔層。斷層兩側(cè)各砂層均有出口，圖中的斜線部分為橡膠，代表非滲透性地層；砂層均以純凈白色的親水石英砂充填；實驗所用為中性煤油，密度為0.75 g·cm-3，黏度在25℃時約42 mPa·s，為使油水間有明顯的反差，以微量天然色素將其染成紅色；實驗過程中用的水為蒸餾水，密度為1.0 g·cm-3，黏度在25℃時為1 mPa·s。為了對比斷層作用，設(shè)計2種不同滲透能力的斷層實驗，模型的有關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1 實驗?zāi)Ｐ蛥?shù)

實驗條件見表2。實驗1、3采用穩(wěn)態(tài)充注方式，用平流泵向模型內(nèi)注水，水從上方排出，以便讓模型中各砂層飽含水，然后以0.1 mL·min-1速率由注入口向模型中連續(xù)注入煤油，油在模型中運(yùn)移聚集，直到模型中流體運(yùn)移達(dá)到穩(wěn)定且出口排出油穩(wěn)定為止，記錄出口排液量。實驗過程中觀察油運(yùn)移路徑和過程，并攝像。實驗2、4采用幕式充注方式，充注壓力為2.5 MPa（模擬地層壓力），充注流體為油，每次注入量約為13 mL。

表2 實驗條件

2.2 實驗過程及結(jié)果

實驗過程及結(jié)果如圖3—圖6，S11砂層（相當(dāng)于油源斷層左側(cè)的真12斷塊垛一段），無論斷層相對封閉還是相對開啟，充注方式是穩(wěn)態(tài)還是幕式，S11砂層最后均能得到較好的充注；對于S12砂層（相當(dāng)于油源斷層右側(cè)的真11斷塊垛一段）及S21和S22砂層（相當(dāng)于油源斷層兩側(cè)的戴二段），斷層相對封閉比相對開啟時更容易成藏；S31和S32砂層（相當(dāng)于油源斷層兩側(cè)的戴一段），只有在斷層相對封閉條件下才有可能成藏。

此外，從充注次序上來說，斷層相對封閉條件下，油首先充注底部砂體，這與成藏期次反映的地質(zhì)情況十分吻合；相對開啟條件下優(yōu)先充注上部砂體。綜合考慮油氣分布狀態(tài)與充注次序，認(rèn)為斷層相對封閉作用下的結(jié)果與實際地質(zhì)情況更為吻合。

圖3 實驗1過程及結(jié)果

圖4 實驗2過程及結(jié)果

圖5 實驗3過程及結(jié)果

圖6 實驗4過程及結(jié)果

3 復(fù)雜斷塊油氣運(yùn)聚機(jī)理

3.1 斷層相對封閉與油氣運(yùn)移

由于斷層物性比儲層差，油氣只要能在斷層中運(yùn)移就能夠進(jìn)入兩側(cè)儲層。因此，在斷層相對封閉作用下，油氣沿斷層運(yùn)移過程中會優(yōu)先充注下部的儲層；在相對開啟條件下則是優(yōu)先充注頂部物性較好的砂體，底部物性差的砂體較難成藏。

在斷層相對封閉作用下，上下各砂層都有可能得到不同程度的充注，容易形成含油層系多、含油井段長且分布不均衡的特征。在斷層相對封閉作用下，油沿斷層運(yùn)移過程中會依次充注與之相接觸的各砂層，充注程度會隨斷層—儲層間的物性差異大小變化而變化，造成上下多層含油，分布不均的現(xiàn)象。

在斷層相對封閉作用下，構(gòu)造低部位及翼部沿儲層的側(cè)向運(yùn)移或成為主要運(yùn)移方式。由于斷層的相對封閉作用，斷層與儲層間存在排替壓力差，斷層不僅是油氣運(yùn)移的通道也是阻止油氣沿斷層泄漏的封堵條件，油氣由物性較差的斷層進(jìn)入物性較好的砂體后會優(yōu)先在儲層中運(yùn)移。

在一定的構(gòu)造背景上，構(gòu)造低部位及翼部較容易形成沿斷層的垂向運(yùn)移與沿儲層的側(cè)向運(yùn)移交替發(fā)生的運(yùn)聚作用，形成縱向上多層系含油、橫向上疊合連片的格局。

3.2 成果應(yīng)用

依據(jù)研究成果，在勘探實踐中重點加強(qiáng)了對戴南組中下部油藏的評價和勘探力度，2009年以來取得了可喜的成績。通過對真武油田戴一段的重新評價和補(bǔ)充鉆探，2009年該油田戴一段新增探明儲量127×104t。對永安構(gòu)造兩翼、劉五舍次凹實施鉆探，取得了永X35、永X37A和周X61的成功。

鉆探成果進(jìn)一步證實了斷層相對封閉作用是高郵凹陷復(fù)雜斷塊油氣成藏的重要機(jī)理，同時為下一步勘探指出了方向。

4 結(jié)論

1）實驗結(jié)果與實際地質(zhì)模型對比表明，斷層相對封閉作用與實際地質(zhì)情況更為吻合，它從斷層的角度揭示了復(fù)雜斷塊油氣分布規(guī)律的內(nèi)在機(jī)理。

2）實驗證實，斷層相對開啟條件下，油氣優(yōu)先充注頂部物性較好的砂層，充注層位集中；在斷層相對封閉作用下，各砂層都有充注機(jī)會，而且下部砂體還會優(yōu)先于上部砂體，如果充注強(qiáng)度足夠高，上下多層砂體都可以成藏，形成縱向多系層含油的局面。

3）在斷層相對封閉作用下，沿儲層的側(cè)向運(yùn)移或成為油氣運(yùn)移的主要方式。

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Study on hydrocarbon migration and accumulation mechanism in complex fault-block reservoir of Gaoyou Sag

Wang Hongjiang
(School of Geosciences and Resources,China University of Geosciences,Beijing 100083,China)

Complex hydrocarbon distribution and various controlling factors bring the great difficulty to study the mechanism of hydrocarbon migration and accumulation in complex fault-block reservoir.Through the analysis of hydrocarbon migration path and hydrocarbon accumulation stage,the experiment is designed in terms of actual geological data and the process of hydrocarbon migration and accumulation is simulated.It is believed that the capacity of transporting hydrocarbon of sealed fault is less than that of both sides of sandbody,which is consistent with actual geological situation,compared the actual geological model and experimental process.Because of the sealing process of fault,there is the injection opportunity for every sands whether episode injection or stable-state injection,with the lower sandbody being prior to the upper sandbody.The hydrocarbon reservoir can be formed for the upper and lower multiple sandbody if the injection strength is high enough,which can form the multiple oil-bearing series vertically and the superimposed continuous reservoir laterally.Sealing process of fault reveals the mechanism of migration and accumulation and distribution of hydrocarbon from different aspects,which provides a basis for guiding the petroleum exploration direction and making the exploration decision.

complex fault-block;relative sealing process of fault;hydrocarbon migration and accumulation mechanism

TE122.1+2

：A

1005-8907（2011）02-199-04

2010-09-11；改回日期：2011-01-20。

王洪江，男，1973年生，高級工程師，主要從事石油與天然氣地質(zhì)及勘探方面的研究與培訓(xùn)工作。電話：（010）51201141，E-mail：wanghj.glgy@sinopec.com。

（編輯楊會朋）

王洪江.高郵凹陷復(fù)雜斷塊油氣藏油氣運(yùn)聚機(jī)理研究［J］.斷塊油氣田，2011，18（2）：199-202. Wang Hongjiang.Study on hydrocarbon migration and accumulation mechanism in complex fault-block reservoir of Gaoyou Sag［J］.Fault-Block Oil &Gas Field，2011，18（2）：199-202.