渤中凹陷油气运移优势通道及有利区预测.pdf

第 3 2卷第4期 2 0 1 0年8月 西南石油大学学报自然科学版 J o u r n a l o f S o u t h w e s t P e t r o l e u m U n i v e r s i t y S c i e n c e＆T e c h n o l o g y E d i t i o n Vo 1 ． 3 2 No ． 4 Au g ． 2 01 0 文章编号 1 6 7 4 5 0 8 6 2 0 1 0 0 4 0 0 2 60 7 渤中凹陷油气运移优势通道及有利区预测 王 明 ， 姜福杰 ， 庞雄奇 1 ． 中国石油化工股份有限公 司石油勘探开发研究院， 北京 海淀 1 0 0 0 8 3 ； 2 ． 中国地质大学 北 京 能源学院 ， 北京 海淀 1 0 0 0 8 3 ； 3 ． 中国石油大学盆地与油藏研究 中心 ， 北京 昌平 1 0 2 2 4 9； 4 ． 中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室 ， 北京 昌平 1 0 2 2 4 9 摘要渤中凹陷油气分布规律不清， 制约着勘探方向的选择， 亟待开展与油气分布密切相关的优势通道的研究。根 据级差优势、 分隔优势、 流压优势和流向优势 4种优势通道的基本模式， 采用单因素叠加和多信息叠合两种方法， 对 渤中凹陷油气运移优势通道进行 了系统分析， 确定出分别自凹陷中心向渤南低凸起、 石臼坨凸起、 沙垒田凸起和渤东 低凸起北侧的4个优势通道方向。结合烃源岩展布及油气藏特征， 总结出两种有利的油气运聚成藏模式， 分别为沙 河街组 自生 自 储 和优 势通道输 导 一 盖层 完整 的 圈闭聚 集成藏模 式。综合分析认 为 ， 渤南低 凸起 、 石 臼坨凸起和 沙垒 田凸起多种优势通道共存 ， 且储集砂体发育， 圈闭类型多样， 将是有利的勘探 区带， 区带内盖层完整的圈闭为有利的 勘探 目标。 关键词 优势通道； 优势方向； 成藏模式； 渤中凹陷； 二次运移 中图分类号 T E 1 2 2 ． 3 文献标识码 A D O I 1 0 ． 3 8 6 3 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 4 5 0 8 6 ． 2 0 1 0 ． 0 4 ． 0 0 6 引 言 要的指导意义。 油气运移优势通道是油气二次运移过程 中的主 要路径 ， 是在无外来干扰情况下油气 自然优先流经 的通道l l 。J 。作为油气藏定位 的关键， 油气运移优 势通道一直是国内外学者关注的热点 。 。 国内外学者通过大量物理模拟和数值模拟对油 气的二次运移过程进行了研究 ， 研究表明， 油气 二次运移只通过局部 的优势通道进行 ， 油气运移空 间可能只占据整个输导层 的 1 ％ ～1 0 ％ ， 因此 ， “ 优 势通道” 也可俗称为“ 高速公路 ” 。处在优势通道上 的圈闭容易富集油气形成油气藏 ， 约有 7 0 ％的油气 藏位于优势通道上 ， 处在优势通道之外的圈闭 ， 即便 离油气源很近也很难成藏或形成 的油气藏充满度较 低 j 。对于优势通道 的类型 ， 前人提出了 4种基本 模式 。 。 ， 分别为 流压优 势通道、 分 隔优势通道 、 流向优势通道和级差优势通道。 渤中凹陷至今已勘探 4 0多年 ， 但 由于它完全处 于渤海海域内， 勘探难度大， 勘探程度较低 ， 油气勘 探方 向不清， 因此 ， 研究该区与油气分布规律密切相 关的油气运移优势通道对渤中凹陷油气勘探具有重 1 地质背景 渤中凹陷是渤海海域内最大 的富生烃 凹陷 ， 面积约 8 6 6 0 k r n ， 纵 向分为上部和下部两套成藏组 合 ， 上部组合以始新统一渐新统沙河街组和渐新统东 营组下部地层为烃源岩， 渐新统东营组上部、 中上新 统馆陶组和明化镇组下部地层为储集层 ， 区域盖层为 上新统明化镇组 ； 下部成藏组合为始新统一下渐新统 沙河街组 自生 自储 自盖的组合类型 图 1 。目前， 环 渤中凹陷共发现各级地质储量 的石油约 l 6 ． 51 0 m ， 天然气约 5 0 51 0 m ， 资源前景相当可观 。 但近年勘探成效甚微 ， 亟须进行油气优势运移通道和 油气运聚成藏模式研究 ， 预测有利勘探区带。 2 油气运移优势通道 的确定 根据油气运移优势通道的4种基本模式产生的 原 因 m ， 应用单因素叠加和多信息叠合两种研究 思路 ， 对渤中凹陷新近系储层 的油气运移优势通道 方 向进行预测 。 收稿 日期 2 0 0 91 11 3 基金项 目国家重点基础研究发展规划 9 7 3项 目 2 0 0 6 C B 2 0 2 3 0 0 ； 国家 自然科学基金项 目 4 0 4 7 2 0 7 8 。 作者简 介王 明 1 9 7 8一 ， 男 汉族 ， 安徽萧县人， 工程师 ， 博士 ， 主要从事油气成藏机理及储层评价研究。 第 4期 王 明 ， 等 渤中凹陷油气运移优势通道及有利 区预测 2 7 2 ． 1 单因素叠加方法预测优势通道方向 该方法的基本思想是将不同优势通道控制 的油 气运移方向进行单一分析后平面成图并叠加 ， 耦合 因素最多的范围即为油气优势运移通道方 向。 2 ． 1 ． 1 级差 优势 通道 级差优势通道指输导层 内孔渗结构分布差异形 成的优势通道 ， 主要是 由于输导层 内孔渗不均 一 造成 的， 油气总是沿着孔渗性最好的砂体运移。 渤 中凹陷 自沙河街期以来 ， 周 围发育多期的三 角洲和滨浅湖砂滩坝沉积 ， 到了新近纪馆 陶期和 明 化 镇 期 ， 逐 渐 演 变 为 曲 流 河 平 原 和 滨 浅 湖 沉 积口 ， 砂体 主要顺 物源发 育 ， 物 源方 向包括北 、 西 、 南和西南 4个方向， 多物源的供给使得渤中凹陷 新近系形成了十分发育的河流平原沉积。根据沉积 体系发育情况 、 砂体厚度及物性资料 一般砂体厚度 越大或孔隙度大于 1 4 ％即可判定为优势通道方向 确 定了级差优势通道分别为 自凹陷中心 向石 臼坨凸起 、 渤南低凸起和渤东低凸起北侧 3 个大的方向 图 2 。 地层 烃 储 盖 成藏 源 集 组合 系 组 段 岩 层 层 明 化 上 蕴 新 镇 组 近 N m N lm ■ 瑷 系 馆 上 N 陶 ■ 部 组 Ng 藏 东 _ 组 A 营 二 段 口 组 E E d 三 段 翰 E d 古 ■暇 沙 近 二段 河 E s ■ 部 系 街 三 段 l 成 E Es 藏 组 组 △ E s 四段 口 E s 孔 店 图 1 环渤 中凹陷油气 田含油气构造分布及成藏组合综合 图 Fi g ．1 Co m p r e h e n s i v e d i a g r a m o f o i l a n d g a s fie l d s ． o i l a n d g a s b e a r i n g s t r u c t u r e s d ． s t r i b u t i 0 n a n d r e s e r v o i r f o r mi n g c o mb i n a t i o n a r o u n d Bo z h o n g De p r e s s i o n 2 ． 1 ． 2 分隔优势通道 分隔优势指运载层之上的区域盖层分隔槽位置 相对有效源岩区不 同， 造成对油气分流量 的控制作 用差异形成的优势通道一 。渤 中凹陷区域盖层 为明化镇组 ， 盖层底面形态平缓 ， 形成一近 N E S W 展布的长轴向斜 构造 ， 沿 向斜核部形成一条 明 显的分隔槽 ， 将油气 的运移方 向分成近东和西两个 大方 向。 根据烃源区排烃 中心与盖层分隔槽位置的相互 关系， 判别出分隔优势通道的主要方 向是 自凹陷中 心向石臼坨凸起 、 沙垒 田凸起方 向和 自凹陷中心 向 渤南 、 渤东低凸起方向 图2 。 2 ． 1 ． 3 流压优势通道 流压优势系指油气运移过程 中流体动力作用对 油气运移方向和运移量大小的控制作用口 。 ’ 卜 。 根据渤 中凹陷储层 流体压力 的分布趋势 [ 2 4 确 定出渤中凹陷主要存在 自凹陷中心 向石 臼坨 凸起 、 沙垒田凸起以及 自凹陷中心向渤东低凸起 、 渤南低 凸起 4个方向的流压优势通道。 2 ． 1 ． 4流向优势通道 流向优势系指油气在运移过程中由于断裂倾角 不同和浮力作用对油气运移方向的控制作用 I 2 ， 主要是油气沿断层运移时 ， 由于断层倾向和倾角的 差别 ， 导致的浮力分解方 向的差异。 渤中凹陷发育 4种类型的断裂系统 ， 分别为 长 期活动断裂、 早期伸展断裂 、 中期走滑伸展断裂及晚 期伸展走 滑断裂 ， 断裂走 向 以 E N N向 和 E N 向为 主 。 断层一般延伸2～ 5 k m， 断裂密度1 ～ 2 条／ k m ， 2 8 两南石 油大学学报 自然科学 版 图 2 渤中凹陷油气优势运移通道方 向单 因素叠加预测图 Fi g ． 2 Pr e d i c ti o n c h a r t o f do mi n a nt mi g r a t i o n p a t h wa y s by s i ng l e e l e m e n t c o u p l i n g a na ly s i s i n Bo z h o n g De p r e s s i o n 断距一般为 1 0～ 5 0 m J 。 渤 中凹陷周缘断裂发育程度略有差异 ， 其中渤 南凸起带 、 石 臼坨凸起和渤东低 凸起断层发育 ， 断裂 近直立 ， 倾角大、 规模大 ， 有 的直接断入深层的烃源 岩， 成为油气垂 向运移的通道。另外一些规模相对 较小的断层相互连接和沟通 ， 成为油气运移的次一 级通道 。 根据断裂密度 断层密度 1 ． 5条／ k in 和倾 向、 倾角特征 ， 确定出渤中凹陷存在 4个流 向优势通 道方向， 分别为 自凹陷中心向渤南低凸起 、 石 臼坨 低凸起 、 沙垒田凸起和渤东低凸起的方向 图 2 。 将各种优势运移通道方 向进行平面叠加 ， 耦合 最多的范围即为优 势运移通道发 育的范 围和方 向 图2 ， 从叠加结果来看 ， 渤 中凹陷主要存在 自凹陷 中心向渤东低 凸起北、 石 臼坨凸起 、 沙垒 田凸起和渤 南低凸起4 个油气运移优势通道方向。 2 ． 2 多信息叠合方法预测优势通道方向 该方法是将控制不同优势通道的地质信息进行 数据处理 ， 在研究区的地质特征综合分析的基础上， 根据不 同优势通道的作用程度对其赋予权重 ， 再进 行平面的叠合处理， 根据等值线的变化趋势判定油 气运移优势通道方 向。 基本步骤是先将控制不同优势通道的基础地质 信息的数据 包 括盖层构造特 征， 储层砂体及物性 分布特征 ， 流体动力特征 ， 断裂特征等 进行归一化 处理 ， 以消除因数量级差别造成 的某些控制 因素被 弱化， 导致预测结果与实际情况存 在偏差。归一化 后 ， 在对研究区石油地质条件综合分析 的基础上 ， 对 每一种优势通道的控制因素进行评价， 根据作用程 度的不同， 赋予不同的权重 ， 最后应用不同的运算方 式进行平面上的叠合运算 ， 依据运算后的组合信息 确定优势通道方向。 需要注意的是 ， 由于每一种因素反映的地质含 义存在差别， 如孔隙度越高 ， 越有利于油气运 移， 为 油气运移的指向区， 而盖层则是埋深越浅 、 构造位置 越高的部位为油气运移的指 向区 ， 这样就需要根据 地质因素的特点， 对所有数据进行统一处理 ， 以保证 所有数据都是数值增大或者减小的方向反映优势通 道 方 向。 本文主要采用乘积叠合 ， 即将赋予不同权值的 多种网格化地质信息文件进行同一坐标系下的连乘 运算， 获得整合后的地质信息。该方法适用于被叠 合的地质信息的乘积值大体上可以代表一个新 的地 质变量 ， 或具有某种特定 的地质含义 。各种影响因 第4期 明， 等 渤中凹陷油气运移优势通道及有利区预测 2 9 素和其影响权重如式 1 。 F y L 隙 度0 ． 8 1一y 水 动 力 0 ． 5 1一y 盖 层 底 面 形 态2 y 断 裂 密 度 1 式中 F 一 预测的优势通道数据 ； L 隙 度、 l ， 水 动 力、 y 盖 层 地 面 构 造 形 态、 y 断 裂 密 度 影 响油气 优势运移通道方向的地质要素的归一化结果 ； 系数 一 各要素的权重。 预测结果 图 3 表 明， 渤 中凹陷存在 4个油气 优势运移方向， 分别为 自凹陷中心向渤东低凸起北 、 石臼坨 凸起 、 沙垒 田凸起和渤南低 凸起。与单 因素 叠加预测方法基本一致 。综合两种研究认识 ， 可判 定渤中凹陷主要存在上述 4个 油气运移优势通 道 方向。 图 3 渤 中凹陷油气优 势运移通道 方向多信 息叠合预测图 Fi g ． 3 Pr e di c tio n c h a r t o f do m i n a n t mi g r a tio n p a t h wa y s b y mul ti e l e m e n t s up e r p o s i t i o n a n a l y s i s i n Bo z ho ng De pr e s s i o n 3 油气运聚成藏模式 根据优势通道 预测结果 可知， 渤 中凹陷存在 4 个油气优势运移通道方向， 分别指向不同的凸起带 。 渤中凹陷共发育沙三段 、 沙一、 二段 、 东三段和东二 段 4套烃源岩 ， 烃源岩生成 的油气 ， 经 优势通道输 导， 运移至合适 的圈闭聚集成藏。 根据不同优势通道存在的特征 ， 油气在初次运 移后 ， 沿着断裂或在储集砂体 内垂直向上运移至盖 层底部 ， 受分隔优势 的影响， 向两侧运移 ； 其 中一部 分遇到孔渗条件更好 的不整合面以后将做大规模 、 长距离的侧向运移 ； 另外在流压优势的影响下 ， 其侧 向运移速度将明显加快。这样在各种优势通道的共 同作用下， 油气运移至合适 的圈闭并聚集成藏 。如 石 臼坨凸起带上的 Q H D 2 7 2和 Q HD 3 2 ． 6油 田 图 3 ， 是多种优势运移通道 共同作用的指 向区， 且 圈 闭发育 ， 区域盖层完整， 形成了较大规模的油气聚集 图 4 。 需要注意的是 ， 由于优势通道的存在 ， 加速了油 气的运移速度和输 导效率 ， 但如果在优势运移通道 方向上没有合适 的圈闭捕获油气 ， 则会导致油气的 快速散失 ， 如 P L 7 1 1 井 图 4 ， 断裂十分发育 ， 油 气沿断裂快速垂 向运移至盖层底部 ， 次级 断层 的发 育 ， 导致圈闭被破坏 ， 油气散失 ， 未能形成油气聚集 ， 渤南低 凸起 同样存在 断裂破坏油气的情况 图 5 。 相对而言 ， 深层靠近断裂发育的储集砂体对于油气 聚集更为有利。 综上所述 ， 渤 中凹陷 有利 的成 藏模 式为 始新 统一下渐新统沙河街组 自生自 储的成藏模式和优势 3 0 两南石油大学学报 自然科学版 通道输导 一盖层完整的圈闭聚集成藏模式 图 4 、 图 5 。前者生储盖组合都是始新统一下渐新统沙河 街组 自身地层 ， 烃源岩生成的油气经过初次运移 ， 直 接进入储集砂体并 聚集成藏， 这种模式形成 的油气 运聚单元 藏主要受砂体规模 和展布特征 的影响， 油气藏类型 和规模相差较大。后者则是烃源岩生成的油气在经 历 了初次运移进人储集砂体后 ， 经过优势通道的输 导 ， 运移至保存条件较好的圈闭聚集成藏。 运聚单元 运聚单元 QHD2 7 2 1 石臼坨凸起 0 5 1 0k m - ．． - - -- ． ．． ．． ． ．L ． ．． ．． ． ．． ．． 一 垂向 横向 4 1 N l ■ 渤中凹陷 骶 起 ＼ l 渤 东 凹陷 庙西凸起 - _ ●烃 源 岩 E 三 分 隔 优 势 囤油 气 藏 [ ] 储 集 层 固级 差 优 势 囤含 油 气 圈 闭 及 可 能 油 藏 匿 圈区 域 盖 层 图流 压 优 势 ①自生自储成藏模式 『 初 次 运 移 方 向 [ 流 向 优 势 ② 优势通道成藏模式 图 4 渤 中凹陷 N wS E向油气运移优势通道及运 聚成藏模式 图 F i g ． 4 M o d e l o f d o mi na n t mi g r a t i o n pa t h wa y s f r o m NW t o S E a n d h y dr o c a r bo n a c c u m u l a t i o n r e s e r v o i r i n Bo z ho ng De p r e s s i o n 舀 ＼ - _ _烃 源 岩[ ] 储 集 层 圜区 域 盖 层[ 三 三 二 ] 油 气 运 移 方 向 囤 油 气 藏 E 三 分 隔 优 势叵 三 级 差 优 势 困流 压 优 势[ 流 向 优 势[ 三 含 油 气 圈 闭 及 可 能 油 藏 图 5 渤 中凹陷 N E S w 向油气运移优势通道 及运 聚成藏模式 图 F i g ． 5 M o de l o f d o mi n a n t m i g r a ti o n pa t h wa y s f r o m NE t o S W a n d h y dr o c a r b on a c c u m u l a t i o n r e s e rv o i r i n Bo z ho n g De pr e s s i o n 4 有利勘探 区带预测 根据优势通道发育特征和运聚成藏模式可知 ， 在石 臼坨凸起带 、 沙垒 田凸起带和渤南低 凸起地区 优势通道发育， 且断裂大都没有断穿区域盖层 ， 既有 利于油气的输导 ， 又有利于油气的保存 ， 将是油气勘 探的有利区带。渤东低凸起虽然靠近烃源岩， 但是 其断裂多为继承性发育 ， 断穿区域盖层 ， 导致油气大 多被破坏 ， 很难形 成油气聚集。在渤东低凸起 的潜 0 l 2 3 4 5 6 7 8 9 O 口 ＼ 越 O l 2 3 4 5 6 7 8 9 O 第4期 王 明， 等 渤中凹陷油气运移优势通道及有利区预测 3l 山部位 ， 烃源岩直接覆盖于潜 山之上 ， 既是烃源层又 是盖层 ， 可能是深层有利的油气聚集带 。相对而言 ， 深层的岩性圈闭将是有利的勘探 目标。结合烃源灶 分布和输导体系发育特征， 可知在有利区带内处于 优势通道方 向上盖层完整 的圈闭将是下一步勘探的 有利 目标 图 6 。 5 结 论 图6 渤中凹陷有利勘探区带和勘探 目标预测图 F i g ． 6 Pr e d i c t i o n c h a r t o f f a v o r a b l e e x p l o r a t i o n z o n e s a n d t ar g e t s i n Bo z ho n g De pr e s s i o n [ 2 ] 黄福喜 ， 陈洪德， 王茂显， 等． 新疆马朗凹陷油气二次 1 渤中凹陷发育 4个方 向的油气运移优势通 道 ， 自凹陷中心分别指 向渤南低凸起 、 石臼坨 凸起 、 沙垒 田凸起和渤东低凸起北 ； 2 该区两种有利的运聚成藏模式分别为沙河 街组 自生 自储 的成藏模式和优势通道输导 一盖层完 整的圈闭聚集成藏模式 ； 3 渤南低凸起 、 石臼坨 凸起和沙垒 田凸起发 育多期的三角洲和滨浅湖砂质滩坝沉积， 砂体发育 ， 物性较好 ， 各种优势通道均发育 ， 将是下一步有利 的 勘探区带 ， 其内盖层完整的圈闭是有利的勘探 目标 。 参考文献 [ 1 ] 张发强， 罗晓容， 苗盛， 等． 石油二次运移优势路径形 成过程实验及机理分析 [ J ] ． 地质科学， 2 0 0 4， 3 9 2 1 591 67． 运移模式及其勘探意义[ J ] ． 成都理工大学学报 自然 科学版 ， 2 0 0 9 ， 3 6 4 3 7 9 3 8 5 ． 高先志， 吕双兵． 塔中地区古生界油气输导体系与油 气运聚模式[ J ] ． 天然气工业， 2 0 0 6 ， 2 6 1 0 9～1 1 ． 刘金华， 杨少春， 卢鹏， 等． 塔里木盆地志留一泥盆系 油气输导及二次运移[ J ] ． 天然气工业 ， 2 0 0 8 ， 2 8 6 232 6． Hi n d l e A D．Pe t r o l e u m mi g r a t i o n pa t h wa y s a n d c ha r g e c o n c e n t r a t i o n A t h r e ed i me n s i o n a l m o d e l [ J ] ．A A P G B u l l e t i n ， 1 9 9 7， 8 1 9 1 4 5 1 1 4 8 1 ． T h o ma s M M． C l o u s e J A． S c a l e d p h y s i c a l mo d e l o f s e e o n d a r y m i g r a t i o n [ J ] ． A A P G B u l l e t i n ， 1 9 9 5 ， 7 9 1 1 9 5 9． 姜振学， 庞雄奇， 曾溅辉， 等． 油气优势运移通道的类 型及其物理模拟实验研究 [ J ] ． 地学前缘， 2 0 0 5 ， 1 2 4 5 0 7 5 1 6 ． 李明诚． 油气运移基础理论与油气勘探 [ J ] ． 地球科 学 ， 2 0 0 4 ， 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