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，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(duì)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(gè)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(chǔ)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(duì)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(duì)油層分布異常現(xiàn)象進(jìn)行合理的解釋。

1 地質(zhì)異常與非均質(zhì)性

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(píng)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(duì)成藏過程、流體及儲(chǔ)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)。

2 油氣成藏與非均質(zhì)性

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(gè)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(gè)復(fù)雜的含油氣系統(tǒng)，它包含5個(gè)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(gè)地質(zhì)要素中都存在非均質(zhì)性，它們的表現(xiàn)形式會(huì)有一些差別。

在地質(zhì)要素和地質(zhì)作用中，它們對(duì)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(duì)油氣藏非均質(zhì)性的控制作用相對(duì)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(duì)油氣藏非均質(zhì)性的控制作用相對(duì)較弱，如烴源巖和上覆巖層的非均質(zhì)性。

3 充注和成藏模式

油氣在圈閉中的聚集包括充注、混合和富集3個(gè)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(chǔ)空間的過程，由于圈閉構(gòu)造和儲(chǔ)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(duì)穩(wěn)定的條件下，油氣充注是一個(gè)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(chǔ)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(gè)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(huì)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(píng)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(chǔ)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(gè)重要參數(shù)，非均質(zhì)性越強(qiáng)，會(huì)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(huì)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(shí)。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)的一些異常現(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 礦場應(yīng)用

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(gè)單斜，被一系列東傾正斷層分割，形成3個(gè)斷階帶，西斜坡帶油氣藏主要位于二臺(tái)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(chǔ)量為282×104t，可采儲(chǔ)量為68.16×104t，標(biāo)定采收率24.17%。儲(chǔ)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(gè)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(duì)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(shì)充注通道。影響優(yōu)勢(shì)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(chǔ)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(cè)井資料進(jìn)行識(shí)別，常用的判別方法主要包括以下4種[13]。

(1)儲(chǔ)層侵入特性法，該方法包括徑向電阻率法和時(shí)間推移測(cè)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(duì)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(huì)圖版來識(shí)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(huì)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。

5 結(jié)論

(1)通過深入研究地質(zhì)異常現(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(shí)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(gè)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(cè)井資料進(jìn)行識(shí)別。常用的判別方法主要有儲(chǔ)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

A

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(chǔ)領(lǐng)域”(2011ZX05006-004-07)。