許曉宏，潘 威

（長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢430100）

田 超

（長(zhǎng)城鉆探鉆井技術(shù)服務(wù)公司，遼寧 盤錦124000）

油氣二次運(yùn)移是指油氣進(jìn)入儲(chǔ)集層以后的一切運(yùn)移，包括油氣在儲(chǔ)集層內(nèi)部的運(yùn)移，油氣沿?cái)鄬?、裂隙、不整合面等通道的運(yùn)移以及聚集起來(lái)的油氣由于外界條件的變化而引起的再次運(yùn)移。有關(guān)油氣運(yùn)移路徑的研究方法很多，但大多是基于達(dá)西定律［1］來(lái)進(jìn)行油氣運(yùn)移聚集的分析和數(shù)值模擬的，具有一定的局限性。

遼河油田胡力海洼陷主要為扇三角洲、濱淺湖相沉積，目前勘探程度較低，油氣成藏過(guò)程和油氣分布規(guī)律不清楚，根據(jù)該區(qū)石油地質(zhì)特征，筆者從烴源巖－疏導(dǎo)體系、排烴特征、運(yùn)移動(dòng)力和阻力等因素出發(fā)，也考慮了各種地質(zhì)因素與地質(zhì)作用 （如斷裂、不整合面、輸導(dǎo)層的不均一性等），定性分析了成熟烴源巖分布區(qū)油氣運(yùn)移路徑，為研究區(qū)油氣運(yùn)聚規(guī)律研究和圈閉評(píng)價(jià)提供了地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

胡力海洼陷位于錢家店凹陷北部，呈北東－北北東向展布。目前該地區(qū)勘探程度較低，僅完鉆14口探井。前人研究表明，胡力海洼陷為半地塹式單斷箕狀結(jié)構(gòu)，可分為西部陡坡帶、東部緩坡帶和中央洼槽帶等3個(gè)主要二級(jí)構(gòu)造帶，其中西部陡坡帶由很多斷塊、斷鼻組成。九佛堂組時(shí)期南部洼陷比較發(fā)育，沉積物多為陸源碎屑和凝灰?guī)r。沙海組沉積時(shí)期2個(gè)洼槽水體相連，合二為一，沉積了大套穩(wěn)定的暗色泥巖，其中九佛堂組是砂巖儲(chǔ)層的主要發(fā)育地層。

2 油氣運(yùn)移通道的組成與疏導(dǎo)體系

砂體、斷層和不整合面是連接烴源巖和圈閉的橋梁，它們直接決定著油氣運(yùn)移的方向與聚集，因此，疏導(dǎo)體系研究是油氣運(yùn)聚動(dòng)力學(xué)的重要內(nèi)容。有效滲透性巖層構(gòu)成輸導(dǎo)體系必須滿足以下條件：儲(chǔ)集層具有一定厚度，平面上連通性好且分布廣，孔滲性好。沉積條件是決定輸導(dǎo)體系發(fā)育規(guī)模和連通性的主要因素，在砂泥巖互層的生油巖系中輸導(dǎo)層是最重要的輸導(dǎo)體系。儲(chǔ)集層輸導(dǎo)層之間以及和其他類型輸導(dǎo)層的空間配置關(guān)系將影響其有效性。工區(qū)的輸導(dǎo)格架主要是由滲透性砂體和斷層構(gòu)成。由于砂體物性和展布形態(tài)的差異，只有那些與烴源巖接觸良好、物性較好、連續(xù)分布的骨架砂體才能充當(dāng)油氣運(yùn)移的輸導(dǎo)體系。砂體的物性、形態(tài)、空間展布以及與烴源巖的接觸關(guān)系等都會(huì)對(duì)油氣運(yùn)聚起著重要的影響。

斷層對(duì)油氣的運(yùn)移起著重要作用，一方面，斷層改變了油氣運(yùn)移的方向，減小了油氣橫向運(yùn)移的距離和范圍，調(diào)控了油氣在空間分布，貫通源巖和儲(chǔ)層的斷層對(duì)油氣運(yùn)聚的充注作用；另一方面，斷層阻礙了油氣的運(yùn)移，使油氣進(jìn)入圈閉形成斷塊油氣藏。

從沉積相平面上來(lái)看 （見(jiàn)圖1），胡力海洼陷中部主要發(fā)育濱淺湖相、半深湖－深湖相，洼陷周圍東部主要發(fā)育的是一系列扇三角洲，西部發(fā)育近岸水下扇，該區(qū)扇三角洲水下辮狀河道比較發(fā)育，近物源，搬運(yùn)距離短，砂礫巖百分含量相對(duì)較高，扇三角洲的前緣砂質(zhì)粒度適中、物性較好。整個(gè)胡力海洼陷在平面上呈朵狀，剖面上呈透鏡體。在側(cè)向上發(fā)生砂巖尖滅且被粉砂質(zhì)泥巖和泥巖包圍，儲(chǔ)層與烴源巖配置良好。

洼陷內(nèi)發(fā)育不同時(shí)期、規(guī)模不等的正、逆斷層30余條，構(gòu)成了良好的油氣運(yùn)移通道，其中一級(jí)主干斷裂2條，呈北東走向，其延伸長(zhǎng)，斷距大，長(zhǎng)期活動(dòng)，控制著整個(gè)洼陷的構(gòu)造沉積演化格局；二級(jí)斷裂5條，均呈北東走向，它們一般延伸較長(zhǎng)斷距較大，并多期活動(dòng)，主要分布于洼陷東部斜坡帶，其中開(kāi)啟性的斷層構(gòu)成了油氣運(yùn)移的良好通道。

圖1 胡力海洼陷九佛堂組上段沉積相圖

3 油氣運(yùn)移路徑的預(yù)測(cè)模型

油氣在輸導(dǎo)層中能否發(fā)生二次運(yùn)移，在很大程度上取決于油氣運(yùn)移動(dòng)力與其運(yùn)移遇到阻力的相對(duì)大小。如果油氣運(yùn)移動(dòng)力大于其運(yùn)移時(shí)所遇到的阻力，油氣便可在輸導(dǎo)層中發(fā)生二次運(yùn)移，通常應(yīng)為輸導(dǎo)層中毛細(xì)管阻力小于油氣運(yùn)移動(dòng)力的部位。油氣運(yùn)移距離長(zhǎng)短和運(yùn)移路徑密度大小還要受油源供給程度的制約，油氣源供給充足，油氣就會(huì)沿選定的優(yōu)勢(shì)路徑進(jìn)行長(zhǎng)距離運(yùn)移，優(yōu)勢(shì)運(yùn)移路徑越大；相反，如果油氣源供給不足，油氣沿選定的優(yōu)勢(shì)路徑運(yùn)移的距離就會(huì)越短，優(yōu)勢(shì)運(yùn)移路徑密度越小［2－4］。

基于對(duì)生油洼陷地質(zhì)特征和油氣運(yùn)移特征的認(rèn)識(shí)，生油洼陷內(nèi)油氣運(yùn)移路徑的預(yù)測(cè)可采用綜合反映多因素控制作用的過(guò)程模型來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)運(yùn)移趨勢(shì)分析、輸導(dǎo)體系評(píng)價(jià)和運(yùn)移路徑分析等分析過(guò)程的有機(jī)組合，預(yù)測(cè)油氣運(yùn)移路徑的空間分布。

1）運(yùn)移趨勢(shì)分析 將地下單位質(zhì)量流體具有的機(jī)械能的總和定義為流體勢(shì)，流體勢(shì)可以方便地表達(dá)油氣運(yùn)移的動(dòng)力學(xué)關(guān)系，且油氣的流體勢(shì)可用水勢(shì)和油氣浮力來(lái)表達(dá)：

式中，Φw、Φo分別為水、油流體勢(shì)，m2／s2；z為測(cè)點(diǎn)高程，m，通過(guò)地震資料解釋可以獲得；P為測(cè)點(diǎn)壓力，Pa；ρw、ρo分別是水、油的密度，kg／m3；地層的壓力和油、氣、水密度等參數(shù)的取值可由實(shí)測(cè)資料獲得［5］。

2）輸導(dǎo)體系評(píng)價(jià) 油氣輸導(dǎo)體系的主體主要由孔滲良好的砂巖構(gòu)成 （見(jiàn)圖2），滲透性砂巖是油氣運(yùn)移的良好通道。另外，斷層也是疏導(dǎo)體系中的重要組成部分。斷層作為油氣運(yùn)移通道的時(shí)間是短暫的，在大部分時(shí)間里，斷層都是關(guān)閉的，作為油氣輸導(dǎo)通道，主要表現(xiàn)為 “幕式充注”的特點(diǎn)。通常情況下，斷層斷到哪個(gè)層位，油氣就能運(yùn)移到那個(gè)層。

影響斷層輸導(dǎo)性的影響因素很多，綜合考慮影響因素和可操作性，用無(wú)量綱斷層啟閉因數(shù)，來(lái)作為斷層輸導(dǎo)性能綜合評(píng)價(jià)的基本參數(shù)：

式中，p為斷層泥巖層中的流體壓力，MPa；δ為斷面正應(yīng)力，MPa；SGR 為斷層泥巖涂抹因子，無(wú)量綱。

通過(guò)概率統(tǒng)計(jì)分析建立的斷層啟閉因數(shù)與斷層連通概率間的相關(guān)關(guān)系表明，當(dāng)斷層啟閉因數(shù)小于1.0時(shí)，斷層連通概率為0；斷層啟閉因數(shù)為1.0～3.5時(shí)，兩者關(guān)系可表達(dá)為一個(gè)二次多項(xiàng)式；當(dāng)斷層啟閉因數(shù)大于3.5時(shí)，斷層連通概率為100%。

3）運(yùn)移路徑分析模型 流體勢(shì)決定了油氣的運(yùn)移趨向，滲透性砂巖與斷層等構(gòu)成了油氣運(yùn)移的有效通道，油氣運(yùn)移路徑分布是兩者共同作用的結(jié)果 （見(jiàn)圖3）。因此，可將運(yùn)移趨向模擬所獲得的運(yùn)移匯聚網(wǎng)絡(luò)與輸導(dǎo)體系評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行空間疊加分析處理，預(yù)測(cè)油氣運(yùn)移路徑的分布［6－8］。

圖2 胡力海洼陷九佛堂組儲(chǔ)層孔隙度圖

圖3 油氣運(yùn)移路徑模擬流程圖

圖4 九佛堂組油氣運(yùn)移示意圖

4）模擬實(shí)現(xiàn)步驟 ①構(gòu)造和輸導(dǎo)性能相關(guān)參數(shù)的DT M的生成。它包括將原始數(shù)據(jù)統(tǒng)一整理、輸入到GIS系統(tǒng)并存儲(chǔ)在GIS中，通過(guò)空間插值、矢柵轉(zhuǎn)換等方法將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為分辨率一致、空間投影坐標(biāo)系一致的DT M數(shù)據(jù)。②輸導(dǎo)格架的定量表征。將表征孔、滲輸導(dǎo)性能的DT M數(shù)據(jù)與表征斷層輸導(dǎo)性能的DT M數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，得到輸導(dǎo)格架定量表征DT M。③油氣運(yùn)移矩陣生成。采用D8算法生成表征流體運(yùn)移方向的方向矩陣，將輸導(dǎo)格架定量表征DT M和輸導(dǎo)層頂面構(gòu)造DT M作為原始輸入數(shù)據(jù)。④油氣運(yùn)移路徑生成。通過(guò)累計(jì)矩陣計(jì)算、閥值設(shè)定等處理，提取流體運(yùn)移路徑，最后將每一條路徑上的像元集轉(zhuǎn)換為矢量線數(shù)據(jù)集。⑤油氣運(yùn)移路徑預(yù)測(cè)分析。將油氣運(yùn)移路徑線數(shù)據(jù)集與輸導(dǎo)層頂面構(gòu)造線數(shù)據(jù)集、輸導(dǎo)格架DT M數(shù)據(jù)集、油層分布數(shù)據(jù)集疊加顯示，為油氣運(yùn)移路徑分析提供基礎(chǔ)圖件。

4 油氣運(yùn)移路徑及其對(duì)成藏作用分析

胡力海洼陷九佛堂組發(fā)育近岸水下扇、濁積扇、扇三角洲等沉積相帶的砂體，主溝道或主河道位置砂地比值高，儲(chǔ)層物性好，是優(yōu)勢(shì)運(yùn)移路徑發(fā)育部位，而泥巖為主的沉積相帶由于缺乏有效輸導(dǎo)體，油氣運(yùn)移難以發(fā)生。

利用上述原理的油氣優(yōu)勢(shì)運(yùn)移預(yù)測(cè)模擬軟件分析，結(jié)果表明，油氣從胡力海中央洼陷烴源區(qū)開(kāi)始向盆地邊緣高部位運(yùn)移，但并非均勻地向四周擴(kuò)散，形成了指向西北、東部、東南的3個(gè)主要優(yōu)勢(shì)運(yùn)移方向 （見(jiàn)圖4），并在這些地區(qū)形成3個(gè)圈閉，在洼陷的西南方向，因?yàn)槲镄蕴?，較少有油氣匯聚；在東南，由于沒(méi)有有效的封堵層，油氣大多散逸。

5 結(jié) 論

1）胡力海洼陷九佛堂組砂體發(fā)育，連通性良好，構(gòu)成了重要的側(cè)向油氣運(yùn)移通道。在流體動(dòng)力和疏導(dǎo)體系的共同作用下，油氣運(yùn)移路徑表現(xiàn)出總的流體勢(shì)明顯受疏導(dǎo)體系的疏導(dǎo)性能影響，斷層在油氣運(yùn)移中主要起封堵和轉(zhuǎn)向的作用。

2）油氣運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)路徑應(yīng)是毛細(xì)管阻力小于油氣運(yùn)移動(dòng)力的部位，洼陷主要存在3條油氣運(yùn)移優(yōu)勢(shì)路徑：西北、東部、東南，油氣運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)路徑控制著九佛堂組油氣藏的空間分布，只有被油氣運(yùn)移優(yōu)勢(shì)路徑連接的各種圈閉才是油氣聚集成藏的有利場(chǎng)所。

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