基底圈闭中油气藏形成的可能机理.pdf

新 l 石 抽 丰Ht信 息 第 2 l卷第 3期2 0 0 0年 9月 V￡岛 基底圈闭中油气藏形成的可能机理 A ．r ．Apb B． A． I L c M e p 。 、 ／ 、 ’ ， 翻 译 墓塑 皇 新 疆 油 田 公 司 勘 探 开 发 研 究 院 校对本刊编辑部 摘要 麓 越南白 虎油藏为饵． 论证了 流体从邻近的永丑状沉积陆 杯层中向 基底运穆． 井在剖底圈闽中 形成油气藏的 机理 主 题 词竺 旦兰 壅型 垡 分 布竺 彻 细 、 在俄罗斯 ，人们对国外基底中发现的～些大 型油田产生了浓厚的兴趣 ，因为至今尚未在俄罗 斯的基底中发现大规模的油气聚集 。石油的成因 和基底圈闭中油气田形成的条件，是这一课题中 最值得讨论也是最复杂的 2 个问题 。 许多研究者根据深部地球动力学环境，建立 了岩石圈中油气生成的地球动力学新模型 在地 壳的特殊地球动力应力带和强受热带 岩石圈板 块的结合部 俯 冲带和裂谷带中，有机质向 石油烃类的演变相对较快 世界各地的勘探经验表明，基地油气田都位 于已知的油气聚集带内，根据对俄罗斯境内深部 地球动力学环境的分析，也划分出了类似的油气 聚集带。富含有机质的沉积岩直接靠近有利的地 球动力学环境是决定基底层 中油气生成与分布 的基本条件。但是，在地质文献中缺少关于基底 圈闭中油气藏形成机理和参数计算的资料，如决 定运移动力、微粒烃 泡状迁移速度和运移距 离的重要因素等。 本文旨在论证流体从邻近的水平状沉积陆 源层 中向基底运移，并在基底圈闭中形成油气藏 的机理 。 越南白虎油藏是最大的基底块状油藏之一， 它可作为研究这类油藏形成机理的实例 白虎油 藏 的石油地质储量； 5亿 t ，是一个面 积约 2 0 0 k in 的基岩突起，隆起幅度在 1 5 0 0 m 以上 ， 其东西两侧受大断裂 断距为 1 5 0 0 1 8 0 0 m 控 制 ，并被切割为 3大断块 北断块、中部断块和 南断块 。 白虎油藏的特点是沉积相非常不均匀， 地 层 的渗 客 性 变化 大 ，单 井 产 量变 化 剧烈 0 ～ 2 0 0 I d d 根据矿场地质 、测井和岩心资料，所有的储 集层段均饱含原油。 在 l O a的油藏开采期内 共 采出 5 0 0 0 万 t 原油未在任何一I1 井 中见到水。 据推测 ，由于花岗岩渗容性变差，油藏底界在 4 5 0 0 m以下 ，油藏面积约 7 0 k m z 。 该油藏的生油层 为渐新统沉积层 泥岩和 泥板岩 ，也可能是更古老的沉积层，它们均呈 水平状分布在基岩突起四周。根据越南地质学家 计算，白虎基底突起区沉积层的生油潜力为几十 亿 t 。 让我们根据缓流流体动力学观点，研究一下 自虎基底油田形成的可能机理 该油田的形成机 理如下 其生油层为厚 3 0 0 m 这是最大值 ，但接近 于实际情况的陆源沉积层系。在这套地层 中除 了泥质岩外，还有低渗透粉砂岩薄层或渗透率为 0 ．0 1 “ m 有时更大一些 的细砂岩。富集在泥 质沉积物中的分散有机质裂解产物，在地质静压 力的作用下，以分散分子状态 ， 按液态分散分子 在压差作用下 的运动机理进入到各种粒级 的碎 屑岩薄层中，它们主要分布在沉积盖层的顶部。 在这些薄层的孔隙空间中形成 了原始的烃类小 泡 微石油 。随后，这些已形成的烃泡沿着一 定的储集层 向一定地带运移，并在那里形成更大 的烃泡。在这种情况下，并不排除烃类小泡在运 移途 中相互溶合、增大而成为烃类聚集的中间 站。既然存在着基本的烃类聚集后，也就存在着 对烃泡的吸引力 这就是基底沉积层中的原始油 藏 实际上，单井产量表明，这类地层的裂缝渗 维普资讯 第2 1 卷 第3 新 夏明生基底圈闭中油气藏彤成的可能机理 透率高出 0 ． 0 1 m 好多倍 0 ． 0 1 m 是沉积盖层 中各种碎屑类烃源岩的代表值 。这就决定了沉 积层中呈分散状聚集的烃类向基底突起四周裂 缝型地层发生大规模聚集。毛细管力是实现这种 烃类排驱的动力。根据著名的拉普拉斯公式 ，毛 细管力相对于相界面而言，指向具有大孔喉半径 或高渗透率的介质 这样，第一批在直接靠近储 集层地区形成的烃类 ，借助于毛管压力 小泡形 式上升、聚集。所有从聚集区到各生油气层的地 质点呈放射状分布的地区内，在初次运移中形成 的烃泡和微石油滴便借助于这种机理聚集起来。 微石油泡在这一地区是无法克服原始渗滤梯度 的。这一地区的大小应当看作是聚油区的面积 。 如果这一地 区由生烃层生成的烃类数量与 油气藏中的烃类数量一致，那么就可以认为生烃 量就是现有烃类的数量。这样，为了证实这～结 论的真实性就必须 阐明。 1 原油聚集区的可能面积或半径 2 生烃层的生烃潜力； 3 计算的原油聚集区半径是否与真实的数 据一致 。 为解决上述第 1 个闻题，首先要确定沉积层 的原始渗滤梯度。据推测，烃类的运移就是在这 一 梯度中进行的，即在砂屑沉积夹层中进行的。 这就可 以使我们确定在距聚集 中心多远的距离 内。已聚集 的烃类表面动力对新生烃类的运移不 产生影 响 。 由公式 这样，』 丽2 “ r 2 p F 2 式中 F 作用于烃泡上的力 。 据文献【 两个半径分别为 ， 和 R的烃泡相 互之间的作用力 F； 当 ， R时 。 2 r‘ 式中 一油水界面的张力系数 。 根据 1 式得 如果用水压头表示，则可表示为 J 式中 p 地层水密度； 重力加速度。 公式 5 中的计算参数是根据下述理由选 择 的； 1 油 水界 面处的表 面张力 取平 均值 3 0 l 0 。 l t ／ r a 2 油藏半径根据下式计算； ㈤ 』 』 。 1 式 中 s 油 藏面积 。 式中 J 压力梯度 ，等于已聚集的烃类表 面张力； 原始渗滤梯度 可知；原始烃泡向聚集中心运移，必须满足 条件．， 大于 。 此外 反映了孔隙水与岩石的相 互作用，因为烃泡运动要离开自己所在的位置， 需要有同体积的水 。 根据公式 』 ， L ，式中p为压力，它由作 用于石油原始小泡微表面上的力而形成的，这种 力是由烃类聚集 中心表面张力而产生的，等于 2 r 2 乘以距油藏边界的距离 可见 ，卸 P 式中P 0 ； p 。 当烃泡溶于 已聚集的烃类时作 用于其上的压力 这一压力已不复存在 。 实际上 S是一个变数。对于白虎油 田等于 7 0 k in ，因此 R4 ， 7 1 0 m。 3 L表示聚油区的最大可能半径 ，由 5 式可看出，其数值取决于原始渗滤梯度，为了计 算必须确定这一参数的最小值。 根据文献I 2 ] 应为 式中 渗透率，L L m 。 经验表明， 在所研究的深度内，每个陆源层 的渗透率或裂缝渗透率很少超过 1 m ，但有时 也可达到这一数值。据此，将 1 0 m ／ m确定为原 始渗滤半径 。 4 文献【 1 】 计算结果表明，烃泡最小半径不 超过 5 X1 0 一 m 根据公式 5 ， 取 一1 0 H ／ m ， ㈣ ㈤ ㈣ 维普资讯 8 新 ■L 石 油 科 技 信 息 则 J 等 3 2l 0 3 2 km 计算结果表明，白虎油田聚油区半径不应超 过 3 2 k m。 为解决第 2 项任务，即生油层生油潜力可用 以下方法 。 根据研究结果，渐新统生油层厚度不超过 3 0 0 m，而现今的有机质含量 C 为 1 ％～ 2 ％，平均 1 ,5％或 3 4 ,5 k g ／ m 因此，根据化学 动力学原理，地层中有机质在生烃开始前的数量 ，为 ￡ 。 ／ - 一X 7 式中X 已生成烃类 的有机质数量 。 ，一Fe。 8 其中 ￡ 反应速率常数 f 地层中有机质遭裂解的时间 e 自然对数。 将 8 式代人 7 式得 由此 ， C o e 9 1 0 根据基底 中油藏形成的时闻确定有机质遭 裂解的时期为 2 3 Ma 基底中油藏形成时间为早 中新世 。 反应速率根据阿累纽斯公式计算。 ￡ A e x p - EI RT 1 1 式中小 系数， 取平均值为3 ． 1 6 1 0 ” S ‘ 。 。 E 裂解反应的表面活性能，平均值 为 4 5 k c a l ／ mo l k ； 常用气体常数 2 c a l ／ mo l k -， _ 一地层绝对温度 3 5 0 k 。 据上述参数计算 ￡ 1 ． 2 1 0 一a 。 式 中 a 年。 利用已获得的资料，根据公式 1 0 很容易 确定原始有机质的含量 。 r I 3 4 5 e x p 1 2 1 0 x 2 3 x t O t 1 3 5 ． 4 7 k Un 而 已生成烃类的有机质数数量由公式 7 或 8 可得 3 54 73 4 5 0 9 7 k g ／ r n 根据公式【 2 ] 可以计算厚度为 G的生油潜力 I ．1 - J n 式中 生烃层厚度 c 。 地层条件下烃类 溶解度 ，取 0 ． 1％ 在压生烃层压实过程 中排出的 孔隙水体积 ，取 0 ．1 ％； Wl 从下伏沉积层中排出的，在压 差作用下呈分散状分子流通过生烃层的孔隙水 体积。 据推测，沉积岩的孔隙度在成岩和后生作用 中可由 4 0％降至 l 0％，而陆源层之下的生烃层 厚度不小于 1 0 0 0 m。 由此可知 w 3 o 0 x0 3 9 0 n l ， l 『 1 Ⅵ 1 O O O x 0 ． 3 3 0 0 m、 ／ n 1 1 当 C o I k g ／ m 时，则 G 3 0 0X 0 ． 9 7 l 1 82 k g ／ m一 第3 个问题涉及到生油潜力和以烃泡运移而 形成的聚油区半径 ，解决这一问题可用以下方 法 。 虽然，当生烃潜力确定后，要形成 5 亿 t 储 量的油田，聚油面积 式 中 1 ， 油田的地质储量。 公式 1 3 中的数据都是已知的，我们得到 一 5 0 0 x] 0 b 2． 75x[ O k m 】 8 2l 0‘ 代人公式 6 得 J u 应当指出的是，在计算过程中并未考虑到在 油 田面积内是否有过烃类的生成 ，但这无关紧 维普资讯 第2 1 巷 第3 期 夏明生基底圈闭中油气藏形成的可能机理 9 要，这虽使计算结果有所降低，但误差在百分之 几以内。 由此可见 ，根据公式 5 计算的可能聚油 区半径 3 7 ． k m接近于由公式 3 计算的必须 半 径 2 9 ． 6 k m 。 上述计算结果表明，基底突起上的裂缝性地 层中的油藏，是 由突起附近的陆源沉积层中的烃 泡 滴聚集而成的。在这种条件下，聚烃区的 面积的半径可能为 3 0 k m， 而正如文献[ 1 】 所指的， 流体相态的表面张力是聚集成藏的基本原因。 参考文献 1 ． Ap e A． r． P 0 Ⅱ b Me 砷 a 3 0 B B 3 a 帅 Ⅱ e c 瞄 B r r p o u e c c e B T o p H E j 0 r p a i m H H e 巾r H lI F a 3 a／ ／ F e o n o r mH 。 d 丌M Hr a 3 a． - 1 9 9 6 ． - №2 ． 2 ． A p e A ． F． r e H e p a t m H n e p B H q H a , r p a u mq Y r Ⅱ ￡ B o Ⅱ 叩 o Ⅱ 0 B B F H H H c T b I X H e 0 q e r a 3 o M a T p 删 C K H X T O 皿 I a x， ， F e o B o F I H e 击r H H r a 3 a． - 1 9 9 6 ． - N 卫 7 ． 3 ． F a B p O B B． 兀． H o u c a H e T e r a 3 0 H a K 0 ff 9 e H H 月． H x H I 瑚H r e o Ⅱ 衄 删 e c K i e yc n o B H 日 o 6 pa 3 0 B a H “日． Te a． 2 7 -F O M FK ．- M ． H a y K a． 1 9 8 4 ． 4． CT P B ． Ⅱ ． ， Ta x a eB K] ．F ． pOBOfi 0 r [ b I T H y ’ e H H 月He 中T e r a 3 o [ o C H O C T H K p H C T a J l ,l f q e C K O r o a M e H T a - M． 3 AO “F e O H H O p M M a p x ，1 9 9 7 ． 5 ． Un g e r e S t a t e o f t h e a r t o f r e s e a r c h i n Ki n e t i c mo d e n i n g o f o i l f o r ma t i o n a n d e x p a l s i o n ] l j o r n a l o f EAoG． - l 9 9 0 ． ． 、 T0 J ． 1 6 ．№ 1 ． 3 ． 谬 自 Y e o n o r H fl H e 巾 r H M r a 3 a 1 9 9 8 1 2 收 稿 日期 2 0 0 0 - 0 3 ． 3 1 因此作者通过模拟研究建议采用另一种 “ 激产 方法在层压开始下降后就向地层注进油溶剂 ． 如 C O 。 藉之可以保持产层层压维持不降 ， 增加 地层系统 ， 弹性储量是注入 C O 的目的， 创造部 分恢复 的地层压力再次降低时在弹性状态中进 行开发的可能．造成 “ 次生弹性状态”效益，这 对于裂缝一孔隙性系统最为有效，因为这时石油 从基质中的排出是不受岩层不均匀性影响的。注 入二氧化碳远较注水和注气态烃为佳。因为 C O 的溶解度要高得多在使层压上升数值相同的情 况下，它能使石油体积增量比注气态烃大 2 ～2 ． 5 倍 。这样含油层油饱和压的上升就要比注入烃气 时小得多了。这就为在弹性状态下增加油产量创 造了非常好的条件。地层压力没有降到饱和压力 下。 计算表明 把地层压力恢复到 1 0 MP a ，以保 证 “ 次生弹性状态 ， 油产量提高 4 ％。 在一定条 件下还可循环使用此法 。 唯一令人头痛的是 C O 的来源问题。 作者建 议通过燃烧岩石 中的沥青 、部分剩余石油和碳酸 盐岩的热分解来产生 C O 。为此在加压井底附近 建立一些临时的燃烧源，朝井下注入空气或其它 含氧气体。氧气在燃烧源燃烧 ，这促使碳氢化物 和碳酸盐岩分解出 C O ， 并在高压这下溶入石油 之中。就能提高其弹性和压力 。随着注入压力和 含在基质中残留水的气化温度升高．岩压也会上 升。 摘 译 c x B a 1 9 9 8 收稿 日期 2 0 0 0 - 0 3 ． 2 0 维普资讯