蔡宏興,趙海燕,王延章,路 達(dá),閆瑞萍,李靜雯

(1.中國石化勝利油田 現(xiàn)河采油廠,山東 東營 257068; 2.中國石油大學(xué)勝利學(xué)院 油氣工程學(xué)院，山東 東營 257061; 3.中國石油遼河油田 勘探開發(fā)研究院,遼寧 盤錦 124010; 4.中國石油大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 102249)

陳官莊地區(qū)沙四下亞段發(fā)育一套陸相碎屑沉積(紅層),油氣分布井段長,是東營南部目前較為現(xiàn)實的勘探接替陣地。官126、王66等井獲得成功之后,掀起了陳官莊地區(qū)沙四段紅層勘探熱潮。陳官莊地區(qū)沙四下具有有利的成藏條件,蘊藏較大的勘探潛力。但勘探實踐證明,其勘探難度大,探井成功率較低。輸導(dǎo)體系研究一直是其勘探難點,需結(jié)合斷層、砂體、不整合面進行定量評價[1],闡明其輸導(dǎo)能力,為下一步勘探指明方向。前人雖然對陳官莊地區(qū)做了大量工作,但主要是圍繞在構(gòu)造、儲層、沉積和油氣成藏等方面,對于輸導(dǎo)體系的定量研究是一個薄弱環(huán)節(jié)[2-3]。筆者提出紅層輸導(dǎo)體系定量表征方法,主要包括斷層、連通砂體、不整合、油層壓力4種,在對單項進行研究的基礎(chǔ)上,進行綜合評價。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

陳官莊地區(qū)位于東營南坡東部,通—王斷裂帶中段(圖1)。其油源主要來自牛莊洼陷,沙三—沙四段為主要烴源巖,生排出的油經(jīng)輸導(dǎo)斷層、連通砂體及不整合運移至紅層內(nèi)砂巖儲層成藏,油藏直接蓋層為紅層內(nèi)泥巖隔層。沙四上烴源巖發(fā)育于半咸水沉積環(huán)境,具植烷優(yōu)勢,富含伽瑪蠟烷,甾烷異構(gòu)化程度較低,生油潛力大且具備生成低熟油的能力。沙三下段烴源巖是東營凹陷最重要的烴源巖,分布廣,厚度大,生油指標(biāo)好,成熟度較高,生油潛力大,是最重要的烴源巖層系。這兩套烴源巖有機質(zhì)均有較高的豐度,有機質(zhì)類型均以I型干酪根為主。

2 斷層輸導(dǎo)能力

油氣輸導(dǎo)體系是指具有油氣輸導(dǎo)能力的空間及其形成這些空間的介質(zhì)所組成的空間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[4]。有效烴源巖是油氣成藏的物質(zhì)基礎(chǔ),油藏空間展布形態(tài)是結(jié)果,起到“橋梁”作用的是輸導(dǎo)體系。東營凹陷南坡紅層不具備生成大量油氣的能力,油氣只有通過有效輸導(dǎo)體系才能大量匯聚成藏。因此,輸導(dǎo)體系是東營凹陷南坡紅層油氣運聚體系研究的核心。斷裂是東營凹陷南坡紅層最主要的構(gòu)造形式。切割紅層的斷裂數(shù)量眾多,主要發(fā)育NE、近EW和NW3組斷裂體系。油源斷層是指切入烴源巖、斷距大的斷層,以EW和NE斷層為主。對紅層油氣成藏來說,油源斷層的輸導(dǎo)作用至關(guān)重要,它較好地溝通了油源,為油氣的后期運移打下了基礎(chǔ)。

目前,直接評價斷裂輸導(dǎo)油氣能力的方法多建立在達(dá)西定律基礎(chǔ)上,通過簡化公式減少計算參數(shù),并結(jié)合斷裂裂縫數(shù)據(jù)計算。而研究區(qū)紅層埋深偏大,且裂縫等相關(guān)數(shù)據(jù)較少,因此提出了斷層砂計算斷裂輸導(dǎo)能力的方法,即采用斷層砂法來定量評價斷層輸導(dǎo)能力。

仿照G. Yielding斷層泥分布率SGR[5]及計算公式提出了斷層砂的計算公式:

SandGR=∑砂巖層厚度/斷距=∑h/H.

(1)

式中，h為砂巖層厚度(圖2(a));H為垂直斷距(圖2(a))。

改進后的公式:

SandGR=∑砂巖層厚度/斷距=L砂/L斷.

(2)

式中,L砂為h內(nèi)的砂巖厚度(圖2(b));L斷為兩盤相對斷移距離(圖2(b))。

圖1 東營凹陷區(qū)域構(gòu)造位置

圖2 斷層砂的計算方法及改進后的計算方法

據(jù)24條過斷層剖面計算得出,SandGR數(shù)據(jù)范圍為0.39～1,且由北向南SandGR值逐漸增大,斷層封閉性逐漸變?nèi)?。研究表?SandGR出現(xiàn)南高北低的分布規(guī)律,這主要受沉積物由南到北泥質(zhì)含量逐漸增加影響。據(jù)SandGR參數(shù)平面分布特征和SandGR分布趨勢可判斷,沙四下存在郝科1—官115,永89—王139兩個優(yōu)勢方向(圖3)。

3 連通砂體輸導(dǎo)能力

在有利的構(gòu)造環(huán)境下,油氣能否在儲集層中聚集成藏,主要取決于油氣能否通過斷層順利進入油氣藏,同時也取決于連通砂體的輸導(dǎo)能力。評價該能力的強弱主要用砂體有效輸導(dǎo)空間系數(shù)來表征,它定義為油氣顯示厚度與砂體厚度的比值[6],值越大輸導(dǎo)油氣的空間越大,反之越小。通過對砂體有效輸導(dǎo)空間系數(shù)的計算可知,孔店組砂體有效輸導(dǎo)空間系數(shù)較沙四下較大;靠近成藏區(qū)或油氣顯示較好的區(qū)域,參數(shù)數(shù)據(jù)偏大。從該參數(shù)分布特征判斷,沙四下存在王72—官126一個優(yōu)勢方向。

據(jù)58口井顯示的層段數(shù)據(jù)分析可得,有效輸導(dǎo)空間系數(shù)在0～0.4之間;其高值區(qū)砂體輸導(dǎo)能力最強,且主要分布在陳官莊局部;王家崗大片區(qū)域為低值區(qū)(圖4)。

圖3 陳官莊地區(qū)沙四下SandGR平面分布

圖4 東營南坡東段沙四下砂體有效輸導(dǎo)系數(shù)平面分布

4 不整合輸導(dǎo)能力

不整合與油氣藏的關(guān)系,主要體現(xiàn)在不整合與油氣運聚的關(guān)系。普遍認(rèn)為,不整合對油氣運移和封堵作用取決于不整合空間結(jié)構(gòu),即不整合結(jié)構(gòu)體中的風(fēng)化黏土層、不整合結(jié)構(gòu)體上層和下層發(fā)育的泥巖與火成巖等對油氣的封堵作用;不整合結(jié)構(gòu)體上層的“暢通型”巖層(底礫巖或水進砂巖)、不整合結(jié)構(gòu)體下層具有裂隙、溶蝕孔洞系統(tǒng)的風(fēng)化淋濾帶既可作為油氣運移通道,又可作為油氣聚集的良好場所。油沿不整合的側(cè)向運移主要受油勢能場的空間分布控制,由高勢能區(qū)向低勢能區(qū)運移,在閉合的低勢能區(qū)成藏。

勢能的大小用E來表示:

E=ρvgh.

(3)

式中,E為不整合處油勢能;ρ為油密度,g/cm3;v為體積,cm3;g為重力加速度,m/s2;h為海拔,m。利用該公式計算出沙四下亞段油勢能平面分布圖,對油氣運移的動力有了直觀的認(rèn)識。

據(jù)34口井樣品數(shù)據(jù)計算得出:南坡東部沙四下—孔店組紅層油勢能分布在10.24～34之間;南坡東部沙四下—孔店組油勢能平面分布由北向南逐漸減小,變化趨勢平緩;據(jù)油勢能平面特征,沙四下存在史136—官115方向一條優(yōu)勢運移路線(圖5)。

圖5 東營南坡東段沙四下不整合油勢能分布

5 運移動力

油氣運移動力主要受到來自地層的壓力[7],壓力大小決定油氣的運移能力。通常采用壓力系數(shù)來研究陳官莊地區(qū)的運移動力。從沙四下地層壓力系數(shù)分布圖可以看出,沙四下壓力系數(shù)分布在0.8～1.45之間;北部生油洼陷向南部成藏區(qū),壓力系數(shù)成遞減趨勢;從壓力系數(shù)分布趨勢判斷,沙四下存在郝科1—官115,永89—王139兩個優(yōu)勢方向(圖6)。

6 綜合因子評價及目標(biāo)優(yōu)選

對斷層、連通砂體、不整合、運移動力4個參數(shù)綜合考慮,通過一個因子對4個參數(shù)進行綜合反應(yīng)[8-9],其處理步驟如下:

(1)分別對上述4個參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果進行歸一化處理。與綜合指數(shù)成正比的參數(shù),根據(jù)最大值與最小值之間的差值,(樣本值-最小值)/(最大值-最小值)進行歸一化;與綜合指數(shù)呈反比的參數(shù),根據(jù)(最大值-樣本值)/最大值進行歸一化[10-11]。

(2)根據(jù)單因素分析結(jié)果及經(jīng)驗值,給壓力值、SandGR值、砂體有效輸導(dǎo)空間系數(shù)和不整合油勢能值賦予權(quán)值,分別為0.15、0.3、0.4和0.15;計算得到研究區(qū)129個樣品點綜合因子。

以官12井為例,該井沙四上鉆遇砂巖厚度21.6 m,地層厚度94 m,SandGR值=21.6 m/94 m=0.23;由于SandGR與油氣運移能力成正比,其歸一化為:(樣本值-最小值)/(最大值-最小值)=0.377。其油氣顯示厚度為2.7 m,連通砂體的輸導(dǎo)能力=2.7/21.6=0.125,其歸一化為0.16。不整合輸導(dǎo)能力E=ρvgh=30.6,歸一化后(30.6-10.21)/(34-10.21)=0.86。地層壓力系數(shù)為1.24,歸一化后(1.24-0.88)/(1.83-0.88)=0.38。

基于上述工作,計算得出綜合因子為0.36,得到平面展布規(guī)律(圖7)。分析得出以下幾點認(rèn)識:

圖6 東營南坡東部沙四下紅層壓力系數(shù)分布

圖7 東營南坡東段沙四下綜合評價因子平面分布

(1)東西分帶現(xiàn)象明顯,陳官莊地區(qū)為高值區(qū),王家崗地區(qū)為低值區(qū),沙四下成藏區(qū)為高值區(qū)。

(2)沙四下在陳官莊地區(qū)存在官126—官115井區(qū)及辛176—王108—王66兩個高值區(qū)。

(3)綜合分析認(rèn)為,沙四下存在勝科1—官126方向優(yōu)勢通道;孔店組存在郝科1—面15、郝科1—通古4以及辛176—王97三條優(yōu)勢通道。

(4)根據(jù)油藏分析特征,結(jié)合東營南坡東部沙四下儲量分布特征及上述認(rèn)識,認(rèn)為南坡東部沙四下成藏主要受牛莊洼陷、利津洼陷的影響[12-16]。

精細(xì)構(gòu)造解釋基礎(chǔ)上,在沙四下頂面構(gòu)造圖新發(fā)現(xiàn)構(gòu)造圈閉49個,面積31 km2。在前面成藏控制因素分析基礎(chǔ)上,結(jié)合研究區(qū)鉆探情況,典型油藏剖面解剖,對研究區(qū)圈閉及潛力情況進行分析。前期主要部署了官136探井,在沙四下獲得了高產(chǎn)油流。下一步主要分為南北兩部分進行部署:在南部官126井區(qū),已經(jīng)上報探明369萬t,主要以儲量擴邊為主;在北部官10井區(qū),由于該區(qū)孔店組頂面發(fā)育高角度不整合,緊鄰北部牛莊生油洼陷,油源對接情況良好,地層油藏具有一定的潛力。因此,在研究區(qū)主要以探索地層油藏的含油氣情況為主。

7 結(jié) 論

(1)通過對東營南坡東段沙四下亞段綜合評價因子平面分布的定量研究,通過對斷層輸導(dǎo)能力、連通砂體、不整合輸導(dǎo)能力和油層壓力的取值和歸一化處理,在此基礎(chǔ)上賦予權(quán)值,計算得到研究區(qū)129個樣品點綜合因子,實現(xiàn)了輸導(dǎo)體系運移能力定量評價。

(2)采用斷層砂的計算公式對斷層垂向運移能力進行評價,與連通砂體、不整合輸導(dǎo)能力和油層壓力的分布相結(jié)合,指明了優(yōu)勢運移路徑,實現(xiàn)了輸導(dǎo)體系的定量研究。

(3)該疏導(dǎo)體系評價方法在東營南坡東段沙四下油氣勘探中獲得了較好效果，實踐證明輸導(dǎo)體系運移能力定量評價對斷陷湖盆斜坡型油氣藏勘探具有較好的指導(dǎo)作用。