三肇凹陷青一段油气向扶杨油层“倒灌”运移的最小超压及其研究意义.pdf

大 庆 石 油 学 院 学 报 J OURNAL OF DAQI NG PETROI EUM I NS TI TUTE 第 3 4卷 第 3期 2 0 1 0年 6月 Vo 1 ．3 4 No ．3 J u n ． 2 0 1 0 三肇 凹陷青 一段油气 向扶杨油层“ 倒灌“ 运移 的 最小超压及其研 究意义 于 润涛 大庆油田有 限责任公司 第一采油厂， 黑龙 江 大庆 1 6 6 4 0 5 摘 要 分析三肇凹陷青一段 源岩生成排 出的油气向扶杨油层“ 倒灌” 运移条件 ， 表明青一段源岩 因具超 压和油源断 裂发育 ， 其生成排出的油气可以向扶杨油层“ 倒灌” 运移．分 析油向下“ 倒灌” 运移所受压力 ， 表 明油向下“ 倒灌 ” 运 移所需 的最小压力应为断裂带毛细 管阻力．统计三肇凹陷扶杨 油层目前 油底 深度与青一段源 岩在 明水组沉积末期古 超压之间 的关系 ， 表明三肇 凹陷断裂带毛细管阻力约为 5 MP a ， 即青一段源岩生成排出的油气 向扶杨 油层“ 倒灌” 运移最 小古超压 约为 5 MP a ．利用最小古超压可 以预测青一段源岩生成排出的油气 向扶杨油层 “ 倒灌” 运移深 度、 层位和范 围， 以及扶扬 油层油成藏与分布 的有利 区域． 关键词 三肇 凹陷；青一段源岩 ； “ 倒灌” 运移 ；最小古超 压；断裂 中图分类号 TEl 2 2 ． 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 0～1 8 9 1 2 0 1 0 0 30 0 l 1 ～0 3 三肇 凹陷是 位于 松辽 盆地北 部 中央拗 陷 区 内的一个 长 期继 承性 发 育 的 凹陷 ． 该 凹 陷 内 自下 而上 发育 有 下 白垩统 的火 石岭组 、 沙河子组 、 营城组 、 登娄 库组 和泉 头组 ， 上 白垩 统 青 山 口组 、 姚 家组 、 嫩 江 组 、 四方 台组、 明水组和古近系 、 第四系地层位于泉头组三 、 四段的扶余和杨大城子油层是该凹陷 主要产油层．目 前 已发现宋芳屯 、 榆树林 、 肇州、 升平 、 朝阳沟油 田， 充分展示了该 凹陷扶杨油层的含油远景． 然而 ， 扶杨油 层 油底 距上覆 青 一段源 岩底 部可 达 4 0 0 m 以上 ， 对 青一段 源岩 生 成排 出的 油气 向下 如此 大 深度 “ 倒 灌 ” 运 移 的正 确认识 是该 区扶 杨油层 油 勘探 的关键 ． 前 人【 卜” 对 油气 向下 “ 倒灌 ” 所需 的 动力 条件 做 过研 究 和探 讨 ， 但针 对油气 向下“ 倒 灌” 运 移所 需 的动力 条件 主要 是定性 分 析 ， 缺 少定量 研究 ． 为此 ， 研究 三肇 凹 陷青 一 段 源岩 生成排 出 的油气 向扶 杨油层 “ 倒 灌” 运 移所 需 的最 小超 压 。 对 于正 确认 识 该 区扶 杨 油层 油 成 藏规 律 和指 导 油勘探 具有 重要 意义． 1 “ 倒 灌“ 运移条件 由文献[ 1 4 ] 可知 ， 油气发生向下“ 倒灌” 运移 ， 要求源岩具备足够大的超压和存在连通源岩和储层的 断裂 输导 通道 ， 源岩 生成 排 出的油气 可在 其 内超压 的作 用下 ， 通过 断裂 向下伏 储层 “ 倒 灌 ” 运 移． 肇 凹陷 青一 段源 岩 目前普遍 具 有超压 ， 最 大超压 为 2 0 MP a ， 主要分 布在 j 肇 凹陷 中心处 ， 由凹陷 中心 向其 四周青 一 段 源岩 超压逐 渐减 小 ， 在 凹陷边部 超压 减小 至 8 MP a以下 ] ． 三肇 凹陷青 一段 源岩 超压 主要 在嫩 四段 沉积 时期 形成 ] ， 而青 一段 源岩 在 明水 组 沉积 末 期 开始 向外 大量 排烃_ 4 ] ． 由此 看 出 ， 青一 段源 岩超压 形 成时期 早 于油 大量排 烃期 ， 可 以成为 油 向下“ 倒 灌” 运 移 的动力． 三肇 凹陷青 一段底 界 面上发 育 大量 T 。断裂 ， T。 断裂 主要 由拗 陷期形 成 的断裂 、 断 陷期形 成拗 陷期 活 动 的断裂 、 拗 陷期 形成 反转 期活 动 的断裂 和断 陷期 形成拗 陷期 及反 转期 活动 的断 裂构成 ， 它们 在 剖面上呈 垒堑组 合 ， 平 面上 呈密 集带 分布 ． 4种断 裂并非 均 可成 为青一 段源 岩生 成排 出的油 气 向扶 杨油 层 “ 倒灌 ” 运 移的输 导通 道 ， 只有连 接青 一段 源岩 和扶 杨油层 ， 且 在青 一段 源岩 大量排 烃期 明水 组沉 积末期 活 动的 断 裂才 能成为 青一段 源 岩生成 排 出 的油气 向扶杨 油层 “ 倒 灌 ”运 移 的油源 断裂．4 种 断裂 只有拗 陷期形 成反 收稿 日期 2 0 0 9 1 2 2 3 ； 审稿人 王朋岩 ； 编辑 陆雅玲 基金项 目 国家“ 9 7 3 ” 重点基础研究项 目 2 0 0 1 C B 2 0 9 1 0 4 作者简介 于润涛 1 9 6 4 一 ， 男 ， 高级工程师 ， 主要从事油 田开发与管理方 面的研究 大庆石油学院学报 第 3 4卷2 0 1 0年 转期 活动的断 裂 ， 以及 断陷期形 成拗 陷 期和 反转期活 动的断裂 ， 才能成 为青一 段源 岩生成排 出的油气 向扶杨 油层“ 倒 灌” 运移的油源断裂．该区油源断裂有 3 4 8条， 分布于整个三肇 凹陷区内， 见 图 1 ．因此 ， 三肇 凹陷青 一 段 源岩 生 成 排出的油气具备了向扶杨油层“ 倒灌” 运 移 的条件 ． 2 “ 倒灌” 运移最小古超压 三肇凹陷青一段源岩生成排 出的 油气已具备在超压作用 下通过油源断 裂向扶杨油层“ 倒灌” 运移的条件．然 而 ， 青一段 源岩生 成排 出的油气 能否 向 扶 杨油层 “ 倒 灌 ” 运 移及 向扶 杨 油层 运 移 多远距 离 ， 还应取 决于青 一段源 岩生 成 排 出的油 气 向扶 杨 油层 “ 倒灌 ” 运 移 的动力 和阻 力 之 间 的相 对 大 小．青 一 段 源岩生成排 出的油 气 向扶杨 油层“ 倒 灌” 运移的动力 ， 主要是青一段源岩在 明水组沉 积末期 的古超 压 ， 而其 生成排 出 的油气 沿着油 源断裂 向扶杨 油层 “ 倒 灌 ” 运移所 遇 到 的阻 力 ， 应 为 断裂 带 的 毛细管 阻 力 、 油 本 身 的 浮 力 和地 层 压 力．青一 段 源 岩生 成 排 出 的油 气 能 否 发生 向扶杨 油层 “ 倒 灌” 运 移和 运 移距 离应是 这 4 个 力相互 作用和平 衡的结果 ． 图 1 三肇凹陷青一段源岩明水组沉积末期超压与油源断裂分布关系 青 一段源岩 生成排 出 的油 气要 向扶杨 油层 “ 倒灌 ” 运移 ， 其 内古 超压必须 大 于断裂带 的毛细管 阻力 、 油 本身浮力 和地层 压力增 大形成 的阻力 的和 ， 可发 生 向下 “ 倒 灌 ” 运移 ．由于地层 压 力形 成 的 阻力是 一 个随 油 向下“ 倒灌” 运 移增 大 而 增 大 的 变 量 ， 在 油 刚 好 要 开 始 向 下 “ 倒灌 ” 运 移 时 ， 地 层 压力 形 成 的 阻力 为 0 MP a ．同理， 油在未向扶杨油层“ 倒灌” 运移时， 其油浮力也可视为 0 MP a ．此时， 只要青一段源岩古超压大 于断裂带 毛细管 阻力 ， 油便 开始 向扶杨油层 “ 倒灌 ” 运移．由此看 出 ， 断裂带 毛细管 阻力应 是青 一段 源岩 生 成排 出的油气 向扶杨 油层“ 倒灌 ” 运移 所需 的最小 压力．由于受 钻遇断 裂带井 少 ， 不 易取心 ， 以及断 裂活 动 时期 因裂缝活 动开启难 以获取 毛细管 阻力等 因素 的影响 ， 很 难直接 获取断 裂带 的毛 细管 阻力．为此 ， 首先 统计 目前三肇 凹陷 1 0 0余 口探井 扶杨 油层油底 距青一 段源 岩底部 的深度．因为 这一深 度通 常情 况下 可 以 视为油 向扶杨油 层“ 倒灌 ” 运移 的最大深 度 ， 但有 2种情 况例外 ， 一种 是油在 向扶杨 油层“ 倒灌 ” 运移 过程 中 尚未达 到最大深 度时 ， 就 发生侧 向运移 ， 这种油底 深度 较最 大深 度要 小 ； 另 一 种是 油达 到 最大 运移 深度 后 又向高断块一侧发生侧向运移 ， 这种油底深度较最大深度要大．因此， 利用现今油底深度代替其最大油 “ 倒灌” 运移深度时， 不应看个别点 ， 应看总的趋势 ， 才能符合实际的油底深度． 然后利用文献[ 4 ] 中明水组 沉积末 期青一 段源岩 的古超 压 见 图 1 与青 一 段源岩 生成排 出的油气 “ 倒灌 ” 运移最 大深度关 系 见 图 2 ， 可 以得 到二者 之间为 正相关关 系 ， 当青 一段 源岩古超 压大 于 5 MP a 之后 ， 随着青 一段 源 岩古超 压增 大 ， 其 生成排 出的油气 向扶杨 油层“ 倒 灌 ” 运移 的 深度 迅速 增 大 ； 当深 度达 到 3 0 0 m 后 ， 随 着 青一 段 源岩 古 超压 的增大 ， 油气“ 倒 灌” 运移 的深度 增大幅 度变缓 ． 这是 因为油气 向扶杨 油层“ 倒 灌” 运 移的毛 细管阻力 一旦被 1 2 第 3期 于润涛 三肇 凹陷青一段油气 向扶杨油层“ 倒灌” 运移的最小超压及其研究意义 突破 后 ， 毛细 管阻力 消失 ， 只 剩下地 层压 力 和油本 身 浮力作 用 ， 阻力变 小 ， 动 力相 对增 大 ， 必然造 成 油气 向扶杨 油层 “ 倒 灌” 运 移 的距离 迅 速 增 大．当达 到 一 定 深 度后 地 层 压 力 和 油本 身浮力 迅速 增大 ， 阻 力 增 大 ， 动 力 相对 减 小 ， 其 生 成 排 出 的油气 向扶杨 油层 “ 倒灌 ” 运 移 的深 度增 大 幅度 变缓 ．当 青一段泥岩古超压小于 5 MP a 时， 由于其超压不能克服断 裂带 中毛细 管阻 力 ， 其 生 成 排 出 的油 气 不 能 向下 “ 倒 灌 ” 运 移．这 表 明 5 MP a 应 是三肇 凹陷青一 段 源岩生 成排 出的油 气 沿 T z 断 裂输 导通 道 向扶 杨 油 层 “ 倒 灌 ” 运 移 所需 的最 小 古 超压 ．只有古 超 压 大 于此 值 后 ， 才 能 克 服 断 裂 带 中 毛 细 管 阻力 ， 油气 在古 超压 的作 用下 才能 向下“ 倒灌 ” 运移 ． 4 0 0 3 0 0 皿 l上2 0 0 1 0 0 毫 O ‘ 4 8 1 2 1 6 2 0 2 4 古超压／ MP a 图 2 三 肇 凹陷青 一段源 岩 古超 压 与扶杨 油 层 油 底 深 度 之 间关 系 3 研 究意义 确定 三肇 凹陷青一 段源 岩生 成排 出的油气 向扶 杨油 层 “ 倒 灌” 运移 的最小 超 压 ， 对 于该 区扶扬 油 层 油 成 藏与分 布研 究具 有意 义． 3 ． 1 预 测“ 倒 灌” 运移 深度 、 层位 和范 围 由图 2 ， 利 用 明水 组 沉 积 末期 青 一 段 源 岩 古超 压 见 图 1 对其生 成 排 出 的油 气 向扶 杨 油 层 “ 倒灌 ” 运移 深 度 和 范 围 进行 研 究 ， 结 果 见 图 3 ．由图 3可 以看 出 ， 三肇 凹陷青 一 段源 岩生 成 排 出的油 气 向扶 杨 油层“ 倒灌 ” 运移 范 围主要 分 布在 三肇 凹陷 中心 区 内 ， 向扶 杨 油 层 “ 倒 灌 ” 运 移 的最大 深度 为 4 0 0 m 以上 ．主要 分布在 凹陷 中部 和 东 部 ， 大部 分 地 区青一 段 源 岩 生成 排 出 的油气 向 扶 杨 油 层 “ 倒 灌 ” 运 移 深 度 为 1 5 O ～ 3 0 0 I D _ ， 在 凹陷 中部 和 西 部 边 部 出现 青 一 段 源 岩生 成排 出 的油 气不 能 向扶杨 油层 “ 倒 灌” 运 移 的 区域 ． 比较 三肇 凹陷青 一段 源岩 生成 排 出的油 气 向扶杨 油层 “ 倒灌 ” 运 移深 度及 与其 对应 点扶 杨 油层 各 油层 组 厚 度 ， 青 一段 源 岩 生 成排 出的 油 气不仅 可 以“ 倒灌 ” 运 移至 扶 Ⅱ油层 组 和扶 Ⅲ油 层 组 ， 而 且 还 可 以 “ 倒 灌 ” 运 移 至 杨 I油 层 组 ． 从 扶 Ⅱ油层 组一 扶 Ⅲ油 层 组一 杨 I油 层 组 ， 青 一 段源 岩生 成排 出 的油气 “ 倒灌 ” 运 移 区域 逐 渐 减 小 ， 凹陷 中心 3个 油层 组 存 在 局部 青 一段 源 岩生成 排 出的油 气不 能 向扶杨 油层 “ 倒灌 ” 运 移 的区域 ． 3 ． 2预 测成 藏与 分布 区域 图 3 三肇 凹陷青 一段 源 岩生 成排 出的油 气 向扶杨 油层 “ 倒灌” 运 移距 离与扶杨 油层 油藏分布 关系 由青一 段源 岩生 成排 出 的油气 向扶杨 油 层“ 倒 灌” 运移 区域 ， 与 目前该 区 已找 到 的扶 杨油 层 油 藏分 布 关 系 见 图 3 ， 扶扬 油 层油 藏不 是分 布在 青一段 生 成排 出 的油气“ 倒 灌 ” 运移 区 内就是 分布在 其边 部．这 是 因为扶 杨油层 只 有位 于青 一段 生成排 出的油气 向扶 杨 油层 “ 倒 灌 ” 运 移 区 内或 附近 ， 才 能从 上 覆青 一 段 源 岩获得油进行运聚成藏 ； 否则， 其他成藏条件再好也无法形成油藏．因此 ， 青一段源岩生成 下转第 6 4页 l3 ●■ ● ● ● ● ● ．． 大庆石油学院学报 第 3 4卷2 0 1 0年 黄炳光 ， 刘 蜀知， 唐海 ， 等．气藏工程与动态分析方法[ M] ．北京 石油工业 出版社 ， 2 0 0 4 4 8 4 9 ． R o b e r t s B E ．Th e e f f e c t o f s u l f u r d e p o s i t i o n o n g a s w e l l i n f l o w p e r f 0 r ma n c e [ c ] ．S P E 3 6 7 0 7 ，1 9 9 6 ． 岑芳， 赖枫鹏 ， 姜辉 ， 等．该进定容高含硫 气藏储量计算方法[ J ] 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