鐘張起,劉振旺,侯讀杰,馮高城,王鵬忠
(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院,北京海淀 100083;2.中國石化中原油田分公司采油五廠;3.中海石油能源發(fā)展股份有限公司非常規(guī)技術(shù)研究院)
樹式成藏模式在斷塊油藏開發(fā)中的應(yīng)用
——以東濮凹陷西斜坡帶H19斷塊為例
鐘張起1,2,劉振旺2,侯讀杰1,馮高城3,王鵬忠2
(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院,北京海淀 100083;2.中國石化中原油田分公司采油五廠;3.中海石油能源發(fā)展股份有限公司非常規(guī)技術(shù)研究院)
針對油田開發(fā)后期出現(xiàn)油井產(chǎn)狀分布復(fù)雜的問題,在分析油藏地質(zhì)異常和非均質(zhì)的基礎(chǔ)上,利用東濮凹陷西斜坡帶油藏的地質(zhì)開發(fā)資料,提出樹式充注和成藏模式。樹式成藏模式可以合理解釋高部位是水層、低部位是油層的現(xiàn)象,能夠更好尋找隱蔽油藏。油氣在一定通道中進(jìn)行充注、混合、富集過程,通道外的空間沒有油氣聚集。東濮凹陷西斜坡帶H19斷塊為由8條斷層和7個小斷塊組成的復(fù)雜斷塊,在大尺度上,油氣在構(gòu)造較高部位富集成藏;在小尺度上,油氣分布更為復(fù)雜,同一斷塊內(nèi)部相鄰區(qū)域內(nèi)存在不少油層厚度正異常區(qū)和負(fù)異常區(qū)。樹式成藏模式導(dǎo)致油氣分布異常,在油藏開發(fā)后期更為突出,油水層判別難度增加,常用的判別方法主要有儲層侵入特性法,電阻率-自然電位組合法,電阻增大率法,電阻率-孔隙度組合法。
東濮凹陷;斷塊油藏;地質(zhì)異常;非均質(zhì)性;充注模式;成藏模式
斷塊油藏是我國東部含油氣盆地的一種重要油藏類型,由于成藏的復(fù)雜性,隨著勘探開發(fā)程度的深入,新的問題和矛盾不斷涌現(xiàn)[1-4]。在成藏背景十分相似的條件下,構(gòu)造有利部位并不都是高產(chǎn)油井,相鄰油井產(chǎn)狀差異非常顯著,目前的成藏理論還需要進(jìn)一步完善。通過分析東濮凹陷西斜坡帶油藏的地質(zhì)開發(fā)資料,發(fā)現(xiàn)油層分布異?,F(xiàn)象。構(gòu)造高點(diǎn)并非油層最厚處;井距很近的兩口井,油層厚度差異較大。通過對地質(zhì)異常理論、油氣成藏過程進(jìn)行分析,提出樹式充注和樹式成藏模式,并對油層分布異?,F(xiàn)象進(jìn)行合理的解釋。
地質(zhì)異常是在成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等方面與周圍環(huán)境有明顯差異的地質(zhì)體或地質(zhì)體的組合[5-6]。地質(zhì)異常理論最先用于固體礦產(chǎn)的研究,近年來,地質(zhì)異常理論也用于指導(dǎo)油氣的勘查與評價(jià)[7-8]。油氣成藏受多種因素的控制,不同區(qū)塊成藏特征復(fù)雜多變。非均質(zhì)性是地質(zhì)體的各種屬性在空間上的變化,是影響油藏高效開發(fā)的主要因素之一。目前,對成藏過程、流體及儲層的非均質(zhì)性研究逐漸成為熱點(diǎn)課題。
地質(zhì)異常與非均質(zhì)性關(guān)系密切,同一地質(zhì)體,既有均質(zhì)性一面,也有非均質(zhì)性一面。從大尺度上看地質(zhì)體表現(xiàn)為均質(zhì)性,從小尺度上看有可能表現(xiàn)為非均質(zhì)性。本質(zhì)上,地質(zhì)異常是地質(zhì)體非均質(zhì)性的表現(xiàn)。
油氣自烴源巖中生成,經(jīng)過運(yùn)移通道進(jìn)入疏導(dǎo)層中,然后經(jīng)過充注過程在圈閉中聚集,在適當(dāng)?shù)谋4鏃l件下形成油氣藏。非均質(zhì)性貫穿在整個油氣成藏過程中,從小尺度看,任何油氣藏都是非均質(zhì)性的,都發(fā)育不同規(guī)模的油氣地質(zhì)異常。
油氣藏是一個復(fù)雜的含油氣系統(tǒng),它包含5個地質(zhì)要素和5種成藏作用。地質(zhì)要素和地質(zhì)作用在關(guān)鍵時(shí)刻的適當(dāng)配置,就形成油氣藏[9-10]。5個地質(zhì)要素中都存在非均質(zhì)性,它們的表現(xiàn)形式會有一些差別。
在地質(zhì)要素和地質(zhì)作用中,它們對油氣藏非均質(zhì)性的控制作用有所不同。在油氣成藏的過程中,距離油氣藏近的環(huán)節(jié)對油氣藏非均質(zhì)性的控制作用相對較強(qiáng),如圈閉和蓋層的非均質(zhì)性;距離油氣藏遠(yuǎn)的環(huán)節(jié)對油氣藏非均質(zhì)性的控制作用相對較弱,如烴源巖和上覆巖層的非均質(zhì)性。
油氣在圈閉中的聚集包括充注、混合和富集3個過程[11-12]。油氣充注是油氣聚集的起始階段,也是油氣混合和富集的前提和基礎(chǔ)。
3.1 樹式充注模式
油氣充注是油氣不斷進(jìn)入圈閉存儲空間的過程,由于圈閉構(gòu)造和儲集層物性的非均質(zhì)性,導(dǎo)致油氣在圈閉中充注的非均質(zhì)性。在相對穩(wěn)定的條件下,油氣充注是一個具有幕式特征的連續(xù)過程。已知的充注模式很容易解釋構(gòu)造高部位、儲層物性好的地區(qū)含油飽和度高。隨著油氣勘探開發(fā)程度的深入,在構(gòu)造和物性有利的部位并不都是高含油飽和度區(qū),目前的充注理論需要進(jìn)一步完善。油氣的二次運(yùn)移是在疏導(dǎo)體系內(nèi)進(jìn)行的,疏導(dǎo)體系包括砂巖、不整合面、斷層面等。疏導(dǎo)體系是油氣運(yùn)移的終端,也是油氣充注的始端。油氣運(yùn)移在一定的通道內(nèi)進(jìn)行,油氣充注也同樣如此。與疏導(dǎo)體系相比,油氣充注的體系分支更細(xì)、分布范圍更廣,如同樹的分枝一樣,這種充注模式稱為樹式充注模式,如圖1所示。
在圖1中,(a)為一個斷塊的簡化沉積相圖。該斷塊北高南低,包括3種常見的沉積砂體,河道、點(diǎn)壩和間灣。(b)、(c)、(d)是三種可能的充注模式,即使斷塊的宏觀結(jié)構(gòu)比較相似,由于微觀差異和非均質(zhì)性,它們的充注程度也會有顯著差異。在樹式充注模式下,油水界面以上的圈閉中并不全都充滿了油氣。由于巖石潤濕性、圈閉物性和遮擋層非均質(zhì)性的影響,圈閉的某些部分不在充注路徑上,不能形成油氣聚集。
圖1 斷塊圈閉內(nèi)不同條件下樹式充注模式
評價(jià)油氣充注的參數(shù)主要是充注程度,影響充注程度的因素很多,主要包括油氣供應(yīng)量、斷層封閉強(qiáng)度、斷塊內(nèi)砂體的物性、儲層的非均質(zhì)性、充注路徑等。一般來說,非均質(zhì)性越強(qiáng),充注的程度越低,油水分布關(guān)系就越復(fù)雜。充注豐度是油氣充注的另一個重要參數(shù),非均質(zhì)性越強(qiáng),會增加一些區(qū)域充注豐度,產(chǎn)生油氣正異常,形成油氣高產(chǎn)區(qū);反之,會降低另外一些區(qū)域的充注豐度,產(chǎn)生負(fù)異常,形成油氣低產(chǎn)區(qū)。
樹式充注模式并不否定已有的充注模式,它是充注過程在更小尺度下的一種認(rèn)識。油氣在圈閉中的充注過程,從大尺度上看它是箱式充注,油水界面以上的部分近似認(rèn)為充滿油氣。從小尺度上看,它是樹式充注,油水界面以上的部分并不完全充注油氣。
3.2 樹式成藏模式
常見的成藏模式包括背斜圈閉模式、地層圈閉模式、斷層圈閉模式和透鏡體圈閉模式,都是在大尺度下形成的模式。隨著勘探開發(fā)的深入,油藏的微觀特征表現(xiàn)的越來越顯著,已有的成藏模式很難解釋油藏開發(fā)中出現(xiàn)的一些異?,F(xiàn)象。油氣向圈閉充注完成后,繼續(xù)進(jìn)行混合和富集過程。油氣的混合和富集過程,從小尺度上看,也是在樹式的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行的。
油氣自疏導(dǎo)體系進(jìn)入圈閉后,在更微細(xì)、更廣泛的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行充注、混合、富集過程,油氣在一定通道內(nèi)進(jìn)行聚集,通道外的空間沒有油氣聚集,這種成藏模式稱為樹式成藏模式。與樹式充注模式一樣,樹式成藏模式也是小尺度下的一種模式,并不否定其他的成藏模式。
4.1 地質(zhì)背景
H19斷塊區(qū)位于東濮凹陷西斜坡帶,構(gòu)造背景是一個單斜,被一系列東傾正斷層分割,形成3個斷階帶,西斜坡帶油氣藏主要位于二臺階斷塊內(nèi),屬于復(fù)雜斷塊油藏。H19斷塊主要含油層位沙3中,含油面積為2.2 km2,石油地質(zhì)儲量為282×104t,可采儲量為68.16×104t,標(biāo)定采收率24.17%。儲層平均孔隙度為20.54%,平均滲透率為220×10-3μm2,原油密度為0.9084 g/cm3,原油黏度為 234 mPa·s,為中滲復(fù)雜斷塊稠油油藏。
4.2 樹式成藏模式應(yīng)用
H19斷塊為由8條斷層和7個小斷塊組成的復(fù)雜斷塊,構(gòu)造高點(diǎn)在研究區(qū)的西南部,油氣沿北東向的斷層運(yùn)移而來。在大尺度上,油氣在構(gòu)造較高部位富集成藏;在小尺度上,油氣分布更為復(fù)雜,不同斷塊內(nèi)油層分布及厚度有顯著差異。若油層厚度大于10 m的為正異常,油層厚度小于1 m的為負(fù)異常,同一斷塊內(nèi)部相鄰區(qū)域內(nèi)存在不少油層厚度正異常區(qū)和負(fù)異常區(qū)。H19塊油層分布及厚度變化,如圖2所示。由圖可知,Ⅰ塊和Ⅲ塊油層發(fā)育較好,油層正異常分布較廣,為一類斷塊;Ⅱ塊、Ⅳ塊、Ⅴ塊和Ⅵ塊,發(fā)育油層正異常和負(fù)異常,為二類斷塊;Ⅶ塊沒有油層發(fā)育,為三類斷塊。
圖2 H19塊油層厚度等值線分布圖
油氣在構(gòu)造的相對高部位沒有全部聚集成藏,說明油氣并不是嚴(yán)格按照構(gòu)造高低位置進(jìn)行充注,而是最先進(jìn)入優(yōu)勢充注通道。影響優(yōu)勢充注通道的因素很多,既有宏觀因素,又有微觀因素。巖石潤濕性、儲層物性、孔喉特征、裂縫發(fā)育、流體性質(zhì)、壓力分布等都可能改變油氣充注通道。
典型的成藏模式認(rèn)為,在構(gòu)造高部位的含油飽和度較高,低部位次之;物性好的河道砂含油飽和度較高,物性較差的河道側(cè)翼次之。隨著開發(fā)的深入,出現(xiàn)一些異?,F(xiàn)象。同一河道,不同部位的含油性差異顯著,物性和含油性并不嚴(yán)格正相關(guān)。樹式成藏模式可以合理解釋這些異常。
4.3 油水層判別
樹式成藏模式導(dǎo)致的油氣分布異常,在油藏開發(fā)后期更為突出,油水分布狀況更加復(fù)雜,油水層判別難度增加。若高部位是水層、低部位是油層,則油層通常表現(xiàn)為低阻現(xiàn)象??梢岳玫妥栌蛯拥呐袆e方法區(qū)分油水層。低阻油層與水層之間的電阻率差別不大,但也可以利用常規(guī)測井資料進(jìn)行識別,常用的判別方法主要包括以下4種[13]。
(1)儲層侵入特性法,該方法包括徑向電阻率法和時(shí)間推移測井法,前者主要用于淡水鉆井液,后者主要用于鹽水鉆井液。
(2)電阻率-自然電位組合法,該方法將自然電位與電阻率曲線重疊,可以很好地區(qū)分油水層。
(3)電阻增大率法,該方法也稱標(biāo)準(zhǔn)水層對比法。首先選取電阻率最低的水層作為標(biāo)準(zhǔn)水層,然后將目標(biāo)層的電阻率與之相比,一般比值大于3倍可判斷為油層。
(4)電阻率-孔隙度組合法,該方法通過繪制電阻率-孔隙度的解釋交會圖版來識別低阻油層。
在油氣勘探開發(fā)中,若構(gòu)造高部位的井為水層,低部位的井則為水層,這種理念被廣泛接受。在小尺度下,影響油水分布的因素很多,油層和水層的關(guān)系更為復(fù)雜。高部位是水層,低部位一定是水層的理念,會遺漏低部位的油層。樹式成藏模式可以合理解釋高部位是水層、低部位是油層的現(xiàn)象。在判斷油水層時(shí),需要綜合多方面的信息,才能做出正確的判斷,發(fā)現(xiàn)更多的隱蔽油氣藏。
(1)通過深入研究地質(zhì)異?,F(xiàn)象、油氣成藏過程與非均質(zhì)性關(guān)系,提出樹式充注和樹式成藏模式,該模式能合理解釋油氣勘探開發(fā)中遇到的一些異常現(xiàn)象,有助于進(jìn)一步認(rèn)識油氣成藏規(guī)律,指導(dǎo)油氣勘探開發(fā)。
(2)油氣運(yùn)移在一定的通道內(nèi)進(jìn)行,油氣充注也同樣如此。油氣自疏導(dǎo)體系進(jìn)入圈閉后,在更微細(xì)、更廣泛的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行充注、混合、富集過程,油氣在一定通道內(nèi)進(jìn)行聚集,通道外的空間沒有油氣聚集,稱為樹式成藏模式。該模式是小尺度下的一種模式,并不否定其他的成藏模式。
(3)東濮凹陷H19斷塊為由8條斷層和7個小斷塊組成的復(fù)雜斷塊,在大尺度上,油氣在構(gòu)造較高部位富集成藏,在小尺度上,油氣分布更為復(fù)雜,不同斷塊內(nèi)油層分布及厚度有顯著差異,同一斷塊內(nèi)部相鄰區(qū)域內(nèi)存在不少油層厚度正異常區(qū)和負(fù)異常區(qū)。
(4)樹式成藏模式導(dǎo)致的油氣分布異常,在油藏開發(fā)后期更為突出,油水層判別難度增加。若高部位是水層、低部位是油層,則油層通常表現(xiàn)為低阻現(xiàn)象,可以利用常規(guī)測井資料進(jìn)行識別。常用的判別方法主要有儲層侵入特性法、電阻率-自然電位組合法、電阻增大率法和電阻率-孔隙度組合法。
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編輯:吳官生
1673-8217(2015)06-0089-04
2015-06-29
鐘張起,1975年生, 1995年畢業(yè)于重慶科技學(xué)院地質(zhì)專業(yè),在讀博士研究生,現(xiàn)從事油氣田地質(zhì)勘探、開發(fā)工程,二氧化碳驅(qū)等方面科研工作。
TE347
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作者簡介:“十二五”國家科技重大專項(xiàng)“東濮凹陷油氣富集規(guī)律與增儲領(lǐng)域”(2011ZX05006-004-07)。