哈得遜油藏東河砂巖古油藏調(diào)整過(guò)程模擬

席家輝

哈得遜油藏東河砂巖古油藏調(diào)整過(guò)程模擬

席家輝1，2

（1. 西安石油大學(xué)，陜西 西安 710065； 2. 陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710065）

利用前人對(duì)哈得遜油田調(diào)整過(guò)程的認(rèn)識(shí)及相應(yīng)的地質(zhì)圖件，并在更為廣泛的范圍內(nèi)對(duì)研究區(qū)自二疊紀(jì)以來(lái)的流體勢(shì)演化進(jìn)行了分析，建立起油藏調(diào)整地質(zhì)模型，對(duì)古油藏原油調(diào)整過(guò)程進(jìn)行了模擬分析。結(jié)果表明：研究區(qū)確實(shí)存在從鄉(xiāng)3井古油藏向目前哈得遜油田構(gòu)造高點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整和重新成藏的條件。白堊紀(jì)末，鄉(xiāng)3井古油藏的原油向南東方向調(diào)整，調(diào)整形成以S108井為中心的古油藏；之后，原油持續(xù)向南調(diào)整，到上新世早期形成以哈得113為中心的古哈得遜油藏，并在上新世期間基本保持穩(wěn)定；第四紀(jì)以來(lái)，哈得遜油田發(fā)生了明顯的調(diào)整，在約1 Ma的時(shí)間內(nèi)調(diào)整到目前的范圍。

哈得遜油田；東河砂巖；油藏模擬；成藏調(diào)整

實(shí)際盆地中油氣運(yùn)聚的動(dòng)態(tài)過(guò)程不可能直接觀察，只能通過(guò)各種間接的手段來(lái)證實(shí)或者通過(guò)模擬方法來(lái)模擬[1]。前人針對(duì)哈得遜油田東河砂巖油藏的特征做了大量的研究工作，對(duì)東河砂巖的沉積儲(chǔ)層特征、沉積相、油源對(duì)比、成藏期次、成藏模式等均獲得了重要的認(rèn)識(shí)[2]。但截至目前人們對(duì)其成藏過(guò)程、傾斜油水界面的成因及非穩(wěn)態(tài)油藏的成藏機(jī)理仍未獲得明確的認(rèn)識(shí)，爭(zhēng)論依然較大。為了驗(yàn)證物理模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，揭示哈得遜油田非穩(wěn)態(tài)油氣藏的形成過(guò)程，有必要在前人工作基礎(chǔ)上建立更為細(xì)致的地質(zhì)模型，通過(guò)數(shù)學(xué)模擬的方法，認(rèn)識(shí)油藏調(diào)整改造的過(guò)程[3]。

1 古油藏成藏-調(diào)整模型建立

根據(jù)哈得遜油田地質(zhì)勘探實(shí)際和前人成藏研究認(rèn)識(shí)，孫龍德等和江同文等將油氣的成藏過(guò)程看作是一個(gè)連續(xù)動(dòng)態(tài)過(guò)程，認(rèn)為穩(wěn)態(tài)只是階段性、暫時(shí)性和相對(duì)的，而非穩(wěn)態(tài)是任何事物從產(chǎn)生、發(fā)展和消亡過(guò)程的一個(gè)必經(jīng)階段，而哈得遜油田應(yīng)該是一個(gè)典型的非穩(wěn)態(tài)油藏[4]。徐漢林綜合前人研究工作，以非穩(wěn)態(tài)油氣成藏理論為指導(dǎo)，系統(tǒng)研究分析了哈得遜油田東河砂巖非穩(wěn)態(tài)油藏的形成過(guò)程：二疊紀(jì)末的海西末期運(yùn)動(dòng)，亦有人稱之為早海西Ⅱ幕運(yùn)動(dòng)，是塔里木盆地臺(tái)盆區(qū)一次較重要的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，其主要表現(xiàn)是在盆地內(nèi)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的擠壓變形，造成塔北、塔中隆起進(jìn)一步隆升并發(fā)生斷裂和褶皺變形，從而使東河砂巖上覆地層向隆起高部位層呈超覆尖滅[5]。在滿北地區(qū)，此次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得志留-泥盆紀(jì)形成的輪南古隆起進(jìn)一步抬升，從而造成東河砂巖頂部遭到剝蝕，地震剖面上可見(jiàn)東河砂巖向隆起頂部具有明顯上削下超現(xiàn)象。

在此背景條件下，二疊紀(jì)末期強(qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所造成的斷裂作用使得這些匯油范圍內(nèi)的東河砂巖輸導(dǎo)層較為充分地接受了來(lái)自下部奧陶-寒武系烴源巖的原油，通過(guò)側(cè)向運(yùn)移，在鄉(xiāng)3井附近形成了一個(gè)面積較大的古油藏。

盆地埋藏史與構(gòu)造演化史研究結(jié)果表明，哈得遜地區(qū)東河砂巖輸導(dǎo)層在第三系庫(kù)車組沉積以前構(gòu)造趨勢(shì)基本保持了北高南低的構(gòu)造格局，在鄉(xiāng)3井以東形成以東河砂巖地層尖滅線為界的地層圈閉；直到庫(kù)車組沉積開始，哈得遜地區(qū)的構(gòu)造才發(fā)生明顯變化，由原來(lái)的南傾構(gòu)造格局變?yōu)楸眱A，構(gòu)造高點(diǎn)向南遷移，原來(lái)的古油藏油水平衡關(guān)系被打破，油藏向現(xiàn)今的哈得遜主體區(qū)域調(diào)整運(yùn)移。由于東河砂巖本身儲(chǔ)層的非均質(zhì)性，油藏調(diào)整速度相對(duì)滯后于圈閉調(diào)整速度，致使目前的油藏仍然處于調(diào)整運(yùn)移過(guò)程中，形成了一種油水界面尚未達(dá)到平衡狀態(tài)的特殊油藏。由于區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)至今還在進(jìn)行，油氣還在繼續(xù)調(diào)整、運(yùn)移，油水界面傾斜狀況也將持續(xù)下去。

因而模擬所用的地質(zhì)模型以徐漢林的工作為基礎(chǔ)，認(rèn)為哈得遜油田東河砂巖非穩(wěn)態(tài)油藏的形成過(guò)程可以分為兩個(gè)階段：早期階段發(fā)生在晚海西期之后、上新世之前，二疊紀(jì)末期在鄉(xiāng)3井附近形成的古油藏，在中生代發(fā)生調(diào)整，其中油氣主要向南運(yùn)移，在現(xiàn)哈得遜油田的北部形成哈得遜古油藏，油藏范圍包括現(xiàn)油藏北部、中部及南部哈得4井以北的部分區(qū)域，油藏重心在哈得113井一帶[6]。喜山晚期塔里木盆地北部天山造山帶的復(fù)活使得塔北地區(qū)志留系以上地層發(fā)生區(qū)域性構(gòu)造反轉(zhuǎn)，導(dǎo)致了現(xiàn)今哈得遜油田東河砂巖圈閉高點(diǎn)不斷向南遷移，其中原油也不斷向南調(diào)整。由于區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)至今還在進(jìn)行，油氣還在繼續(xù)調(diào)整、運(yùn)移，因而導(dǎo)致了油水界面傾斜，形成了目前油藏范圍幾何重心與圈閉重心不一致的現(xiàn)象，儲(chǔ)層中原油密度、原油含蠟量及膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量都因調(diào)整而自北向南在平面上發(fā)生規(guī)律性的變化。為恢復(fù)油水在地下的密度、黏度及表面張力等參數(shù)，利用井下實(shí)測(cè)地層溫度和壓力資料，繪制了溫度及壓力隨深度變化曲線，用于推測(cè)研究區(qū)溫壓場(chǎng)的特征。

2 構(gòu)造演化及流體動(dòng)力場(chǎng)特征

2.1 資料基礎(chǔ)及制圖方法

為更好地研究上新世以來(lái)即康村組沉積以后研究區(qū)構(gòu)造演化特征，同時(shí)也為了與物理模擬實(shí)驗(yàn)成果（單家增等）進(jìn)行匹配和對(duì)比分析[7]，在確定出康村組頂部不整合面以后，對(duì)上覆地層又以Ma為單位，劃分了5個(gè)準(zhǔn)時(shí)間地層，并分別解釋其所對(duì)應(yīng)的構(gòu)造層Ta、Tb、Tc、Td，如圖1所示。

在精細(xì)解釋出各主要構(gòu)造層系的基礎(chǔ)上，利用地層回剝和拉平技術(shù)對(duì)哈得遜地區(qū)東河砂巖目的層段頂面進(jìn)行古構(gòu)造恢復(fù)，考慮到勘探實(shí)際和現(xiàn)場(chǎng)資料情況，古構(gòu)造恢復(fù)暫不考慮地層剝蝕及地層壓實(shí)校正。這樣，東河砂巖頂面構(gòu)造演化主要通過(guò)其在不同地質(zhì)時(shí)期古埋深來(lái)體現(xiàn)，比如東河砂巖頂面在二疊紀(jì)末的構(gòu)造特征是通過(guò)把二疊系上覆地層剝蝕掉，并把二疊系頂面拉平而獲得，即用東河砂巖頂面此時(shí)的埋深作為東河砂巖頂面構(gòu)造形態(tài)的反映。

由于研究區(qū)范圍較大，地震資料精度不一致，決定分區(qū)塊進(jìn)行古構(gòu)造恢復(fù)后再拼接到一起。對(duì)研究區(qū)北部二維地震區(qū)古構(gòu)造恢復(fù)，主要通過(guò)對(duì)速度場(chǎng)校正來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此對(duì)哈得遜中、北部地區(qū)近20口鉆井分層進(jìn)行了統(tǒng)層，對(duì)速度場(chǎng)進(jìn)行校正，并重新成圖；對(duì)南部哈得遜油田主體區(qū)域古構(gòu)造演化恢復(fù)，基本以徐漢林工作為基礎(chǔ)，在適當(dāng)修改和完善之后，對(duì)兩個(gè)區(qū)塊古構(gòu)造進(jìn)行拼接、修正并最終成圖，從而獲得了包括鄉(xiāng)3井在內(nèi)的整個(gè)哈得遜地區(qū)古構(gòu)造演化特征圖。

圖1 哈得遜地區(qū)地震解釋層位

2.2 東河砂巖輸導(dǎo)層頂面構(gòu)造演化史分析

石炭系沉積后，東河砂巖頂面總體呈北西高東南低的構(gòu)造格局，構(gòu)造高點(diǎn)位于研究區(qū)西北部哈得173井以西地區(qū)，由此向東至尖滅線附近和至哈得6井區(qū)，構(gòu)造逐漸降低，整個(gè)東河砂巖頂面高差可達(dá)500 m。此時(shí)整個(gè)東河砂巖頂面呈一大斜坡，無(wú)圈閉發(fā)育。二疊紀(jì)末期東河砂巖頂面構(gòu)造格局發(fā)生顯著變化，研究區(qū)西北部抬升，在鄉(xiāng)3井附近出現(xiàn)一個(gè)大型圈閉，而目前哈得遜油田所在區(qū)域總體上仍然是一個(gè)斜坡，無(wú)構(gòu)造圈閉發(fā)育，如圖2所示。

圖2 二疊紀(jì)末東河砂巖頂面構(gòu)造圖

經(jīng)歷了二疊紀(jì)末的海西運(yùn)動(dòng)、三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)漫長(zhǎng)的地質(zhì)演化，至早白堊世末期，東河砂巖頂面構(gòu)造發(fā)生了明顯的變化，由二疊紀(jì)末西北高、東南低的構(gòu)造格局變成北高南低的地勢(shì)特征，古圈閉高點(diǎn)向南部遷移至鄉(xiāng)3井東南、哈得173井東北部，圍繞東河砂巖地層尖滅線形成一近南北走向的構(gòu)造圈閉，圈閉閉合高度在40 m左右。白堊紀(jì)末期，東河砂巖頂面構(gòu)造繼承了早白堊世末期的構(gòu)造格局，但圈閉范圍擴(kuò)大至哈得17井東南，至哈得175井附近，古圈閉進(jìn)入現(xiàn)今哈得遜油田范圍。值得注意的是，該時(shí)期在哈得遜油田區(qū)域分別出現(xiàn)了哈得176和哈得1井區(qū)構(gòu)造高點(diǎn)，該局部高點(diǎn)與其南部構(gòu)造低點(diǎn)之間形成了一個(gè)緩坡，如圖3所示。

在距今4 Ma時(shí)，東河砂巖頂面構(gòu)造發(fā)生了顯著變化，形成了以哈得175-哈得11-哈得176-哈得1為邊界的古隆起，并由此向四周迅速下沉，尤其在北部鄉(xiāng)3井附近形成新的構(gòu)造低點(diǎn)。在哈得4井區(qū)附近繼續(xù)保持了局部高點(diǎn)的同時(shí)，在哈得405井附近也形成局部隆起。

圖3 現(xiàn)今東河砂巖頂面構(gòu)造圖

在2 Ma時(shí)候，東河砂巖頂面構(gòu)造繼承了4 Ma時(shí)候的構(gòu)造面貌，圈閉的發(fā)育位置和規(guī)模均保持相對(duì)穩(wěn)定，只是圈閉向南部高點(diǎn)繼續(xù)輻射增加，哈得4和哈得405等南部局部高點(diǎn)幅度有所增加。

在1 Ma時(shí)候，東河砂巖頂面構(gòu)造圈閉向南部遷移，分別在哈得111和哈得1井形成兩個(gè)圈閉高點(diǎn)，圈閉主體遷移至哈得1井區(qū)。圈閉高點(diǎn)的遷移，伴隨其前端地形的起伏，影響波及至哈得4和哈得405井附近，最遠(yuǎn)到西南部哈得401井。

截至目前，哈得遜東河砂巖頂面較1 Ma時(shí)期發(fā)生很大變化?？傮w上，由中間高兩側(cè)低的構(gòu)造格局轉(zhuǎn)變成南高北低的構(gòu)造格局，圈閉面積增加、形成低幅寬緩的背斜構(gòu)造，并且分別在哈得4、哈得401和哈得405井區(qū)形成局部高點(diǎn)。

3 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)鄉(xiāng)3井區(qū)在內(nèi)的大哈得遜地區(qū)地層埋藏史的模擬恢復(fù)，重建古油藏調(diào)整時(shí)期的流體動(dòng)力場(chǎng)。進(jìn)一步利用油氣運(yùn)聚動(dòng)力學(xué)模擬軟件，對(duì)哈得遜地區(qū)自三疊紀(jì)鄉(xiāng)3井古油藏形成以來(lái)的調(diào)整改造過(guò)程進(jìn)行模擬分析，認(rèn)識(shí)調(diào)整的過(guò)程，分析調(diào)整的機(jī)理。

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Simulation of Adjustment Process of Donghe Sandstone Paleo Reservoir in Hudson Reservoir

1,2

（1. Xi'an Shiyou University, Xi'an Shaanxi 710065, China;2. Shaanxi Key Laboratory of Oil and Gas Accumulation Geology, Xi'an Shaanxi 710065, China）

Based on the previous understanding of the adjustment process of Hudson oilfield and the corresponding geological map, the evolution of fluid potential in the study area since the Permian was analyzed in a wider range, the geological model of reservoir adjustment was established, and the adjustment process of crude oil in the ancient reservoir was simulated and analyzed. The results showed that there were indeed conditions for adjustment and reservoiring from the paleo reservoir of Xiang3 well to the structural high point of Hudson oilfield. At the end of Cretaceous, the crude oil of Xiang3 well old reservoir was adjusted to the southeast, forming the old reservoir with S108 well as the center; after that, the crude oil continued to adjust to the south, forming the old Hudson reservoir with Hude113 as the center in the early Pliocene, and basically remained stable during the Pliocene; since the Quaternary, Hudson oilfield has been significantly adjusted, and adjusted to current scope.

Hudson oilfield; Donghe sandstone; Reservoir simulation; Reservoir formation adjustment

2021-03-03

席家輝（1992-），男，甘肅省天水市人，中級(jí)工程師，西安石油大學(xué)在讀碩士研究生，研究方向：油氣開發(fā)。

TE122

A

1004-0935（2021）04-0578-04