渤海湾盆地济阳坳陷车镇凹陷西部深层油气倒灌的物理模拟实验.pdf

第 3 5卷第 1 期 2 0 1 3年 1 月 石 油 寥 劈 沾 届 P ETRoLEUM GEoLOGY EXPE Rm ENT V 0 1 ． 3 5． N o ． 1 J a n ．， 2 01 3 文章编号 1 0 0 1 6 1 1 2 2 0 1 3 0 1 0 0 8 7 0 5 D O I 1 0 ． 1 1 7 8 1 ／ s y s y d z 2 0 1 3 0 1 1 5 渤海湾盆地济阳坳陷车镇 凹陷西部 深层油气倒灌的物理模拟实验 郝雪峰 ， 单亦先 ， 劳海港 1 ． 中国石油化工股份有限公司 胜利油田分公司 地质科学研究院， 山东 东营2 5 7 0 1 5 ； 2 ． 中国石油大学 华东 ， 山东 青岛2 6 6 5 8 0 摘要 以油气倒灌理论为指导， 综合利用地震、 地化、 钻井、 测井等资料， 研究了渤海湾盆地济阳坳陷车镇凹陷西部油气倒灌的成 藏机理 通过实验模拟油气在二次运移过程中以断裂 或微裂缝 为倒灌通道的过程， 再现油气倒灌的形成过程。研究表明， E S 3 中 一 下 亚段烃源岩与 E s ’ 亚段油砂具有较好的亲缘关系． 且 E s _卜 ’ 亚段发现的油藏埋深大于 E s 烃源岩底界埋藏深度； E s f ’ 地层压力系数在 i ． 0～ 1 ． 4之间， 向上和向下压力系数均逐渐减小， 是油气倒灌的动力； 裂缝与断裂是切穿 烃源岩底界 与 E 顶部之间泥岩隔层 、 连接烃源岩与储集层的运移通道。 关键词 油气倒灌 ； 油源对比； 异常压力 ； 运移通道 ； 实验模拟； 车镇凹陷； 渤海湾盆地 中图分 类号 T E l 2 2 ． 2 文献标识码 A P h y s i c a l mo d e l i n g o f p e t r o l e u m d o wn wa r d mi g r a t i o nA c a s e s t u d y o f we s t e r n Ch e z h e n S a g，J i y a n g De p r e s s i o n，Bo h a i Ba y Ba s i n Ha o Xu e f e n g ，S h a n Yi x i a n ，L a o Ha i g a n g 1 ． G e o s c i e n c e R e s e a r c h I n s t i t u t e o fS h e n i O i lfi e l d C o m p a n y ， S I N O P E C ， D o n g y i n g ， S h a n d o n g 2 5 7 0 1 5 ， C h i n a ； 2 ． C h i n a U n i v e r s i t y o fP e t r o l e u m， Q i n g d a o ， S h a n d o n g 2 6 6 5 8 0 ， C h i na Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o t h e t h e o r y o f h y d r o c a r b o n d o wn w a r d mi g r a t i o n ，b a s e d o n s e i s mo l o g y，g e o c h e mi s t ry，w e l l d r i l l i n g a n d l o g g i n g，i t i s di s c u s s e d i n t h i s p a pe r t h e a c c umu l a t i o n me c h a n i s m o f p e t r o l e u m d o wn wa r d mi g r a t i o n i n t h e we s t e r n C h e z h e n S a g，t h e J i y a n g D e p r e s s i o n，t h e B o h a i B a y B a s i n ．T h e ma i n p a t h wa y s o f h y d r o c a r b o n d o wn wa r d mi g r a t i o n i nc l u d e f a c t u r e s o r mi c r o c r a c k s i n t h e p r o c e s s o f s e c o n d a ry mi g r a t i o n，a n d t h e f o r ma t i o n p r o c e s s o f h y d r o c a r b o n d o w n wa r d mi g r a t i o n i s r e p r o d u c e d b y e x p e r i me n t a l s i mu l a t i o n ．S o u r c e r o c k s i n t h e mi d d l e a n d l o w e r s u b s e c t i o n s o f t h e 3 r d m e m b e r o f t h e S h a h e j i e F o r ma t i o n h a v e g o o d g e n e t i c r e l a t i o n s h i p s w i t h o i l s a n d s f r o m th e u p p e r s u b s e c t i o n o f t h e 4 t h m e m b e r o f t h e S h a h i e F o rma t i o n ，a n d r e s e r v o i r s d i s c o v e r e d i n t h e u p p e r s u b s e c t i o n o f t h e 4 t h m e m b e r o f t h e S h a h e j i e F o rm a t i o n a r e b u r i e d d e e p e r t h a n t h e b o t t o m b o u n d a ry o f s o u r c e r o c k s f r o m t h e 3 r d m e m b e r o f t h e S h a h i e F o r ma t i o n ．I n t h e l o w e r s u b s e c t i o n o f t h e 3 r d m e mb e r o f t h e S h a h i e F o rm a t i o n，p r e s s u r e c o e ffi c i e n t s r a n g e f r o m 1 ． 0 t o 1 ． 4，a n d d e c r e a s e bo t h u p wa r d s a n d d o wn wa r ds ，p r o v i d i n g f o r c e f o r p e t r o l e u m d o w n wa r d mi g r a t i o n ．C r a c k s a n d fr a c t u r e s b r e a k t h e mu d s t o n e i n t e r l a y e r s b e t we e n t h e b o t t o m b o u n d a ry o f s o u r c e r o c k s f r o m t h e 3 r d m e m b e r o f t h e S h a h e j i e F o r ma t i o n a n d t h e t o p s u r f a c e o f t h e 4 t h m e m b e r o f t h e S h a h e j i e F o rm a t i o n ．A s a r e s u l t ，s o u r c e r o c k s a n d r e s e r v o i r s a r e c o n n e c t e d ． Ke y wor dsh y d r o c a r bo n d o wn wa r d mi g r a t i o n；c o n t r a s t b e t we e n o i l a n d s o u r c e；a b n o r ma l pr e s s u r e；mi g r a t i o n pa t h wa y；e x p e r i me n t a l s i mu l a t i o n；Ch e z h e n S a g；Bo h a i Ba y Ba s i n 随着 中国东部新生代断 陷盆地进人高勘探程 度阶段， 扩大勘探领域、 寻找剩余资源成为稳定老 油田稳产的重点手段。以胜利油田为例， 从复式油 气聚集带理论到隐蔽油气藏的提出、 从构造带到 “ 深洼扩边” 思路的转变， 每次理论创新必将带动 油气勘探 的重大突破。现阶段 以“ 下生上储” 为主 导的成藏模式成为油气勘探突破的颈 口， 笔者重新 思考“ 上生下储” 即油气倒灌 的非常规油气成藏 模式 。“ 上生下储” 成藏模式 自提出以来， 不同 学者对其褒贬不一， 并利用有利于自己的数据阐述 收稿 日期 2 0 1 2 - 0 6 0 1 ； 修 订 日期 2 0 1 2 -l 1 - 2 9 。 作者简介 郝雪峰 1 9 7 1 一 ， 男， 高级工程师， 从事石油地质勘探综合研究。E - m a i l s l d z x f h a o 1 6 3 ． c o n 。 基金项 目 国家重大科技专项 2 O l I Z X 0 5 0 0 6 资助。 第 1 期 郝雪峰 ， 等．渤海湾盆地济阳坳陷车镇凹陷西部深层油气倒灌的物理模拟实验 9 1 ④号 、 ⑤号砂体 ， 并且由上到下油注入量依次递减 。 在出 口处排水的水量也具有相似 的规律。当充 注 1 5 5 mi n 、 注入油量为 2 4 ． 8 m L时 图 8 b ， 首先在 断裂下盘②号砂层出口处见到部分油排出， 然后见 到 3 号砂层有少量油排出， ④号、 ⑤号砂层油继续 向上运移 ， 并伴 随少量的水排 出。同时， 油沿着断 裂向下运移 ， 在断裂上盘⑥号砂岩顶部见到少量 的 油。当充注 2 6 5 m i n 、 注入油量 为 4 2 ． 2 m L时 图 8 e ， 断裂下盘的②号 、 ③号砂层含油饱和度增 大 同时在④号、 ⑤号砂层出口处也有少量油排出。同 时油沿着断裂向上盘倒灌， 在与断裂下盘②号砂层 对置的砂体中首先见到油倒灌 ， 而与断裂下盘③号 砂层对置的砂体不仅倒灌时间较晚 ， 而且倒灌的油 量也比较少 油沿着断裂下行至⑥号砂层中的油量 有所增 加 ， 注入 油 的颜 色相对 加深 。当充 注 5 3 0 m i n 、 注入油量为 8 4 ． 8 m L时 图 8 d ， 不仅在断层 下盘的②号、 ③号、 ④号及⑤号砂层的出口有油排 出， 同时砂层 的含油饱 和度增大 ， 并且倒灌进入断 层上盘砂层的含油量也有增加的趋势 随着充注 油量的不断增加， 油穿过断裂形成的泥岩涂抹层， 向断层上部运移 4 ． 3实验结果讨论 通过以断裂为运移通道的物理实验。 有2种情 况值得讨论 1 以断裂为主要构造变形的地质结 构 中， 油运移的主要通道往往优先选择断裂 ， 油首 先沿着断裂向上运移 ． 而不选择进入断层两侧 的砂 岩层内． 其认 识 与前人 的实验 结果 相 似 】 ； 其 中， 浮力 、 压力差是 油运移的直接动力 。 2 油不 仅在向上运移过程中倒灌进人顺向断层圈闭中聚 集 ， 而且还沿着断裂 向下运移 ， 倒灌进入下部砂岩 层中． 异常压力与油 、 水分子置换可能是油 “ 倒灌 ” 的形成机制。实验证实 ， 当断层同时切穿上下储层 时， 油在烃源岩上部聚集量远远大于其在下部的聚 集量。由此可以推断． 当断裂仅仅切穿烃源岩下部 地层时 ， 油在下部储层 中的聚集量会大大增加。 5 结论 1 E s 中 一 下 亚段烃源岩与 E s ‘ 上 亚段油砂具有 较好的亲缘关系， 且 E s 上 亚段发现的油藏埋深大 于 烃源岩底界埋藏深度 E s ‘ 下 ’ 地层压力系数 在 1 ． 0～ 1 ． 4之间， 向上和向下压力系数均逐渐减 小 ， 是油气倒灌 的动力 ； 裂缝与断裂是切穿 E s 烃 源岩底界与 E s 顶部之间泥岩隔层 、 连接烃源岩与 储集层的运移通道 2 在车西 洼陷勘探 中， 紧邻 切穿上部储层 的 断裂周 围部署井位 时， 应以“ 下生上储 ” 的成藏模 式找油。而在低级序 断裂发育 的深洼 陷中． 则 以 “ 上生下储” 的成藏模式寻找勘探 目标 。 参 考文 献 [ 1 ]P a n C H． P e t r o l e u m i n b a s e m e n t r o c k s [ J ] ． A A P G B u l l e t i n ， 1 9 8 2 ， 6 2 1 0 1 5 9 7 1 6 4 3 ． [ 2 ] 李传亮， 张景廉， 杜志敏． 油气初次运移理论新探[ J ] ． 地学前 缘 ， 2 0 0 7 ， 1 4 4 1 3 2 1 4 2 ． [ 3 ] 李传亮． 油气倒灌不可能发生 [ J ] ． 岩性油气藏， 2 O 0 9 ， 2 1 1 61 0． [ 4 ] 张景廉． 油气“ 倒灌” 论质疑[ J ] ． 岩性油气藏， 2 0 0 9 ， 2 1 3 l 2 2 1 2 8 ． [ 5 ] 郝芳， 邹华耀， 姜建群． 油气成藏动力学及其研究进展[ J ] ． 地学前缘 ， 2 0 0 0 ， 7 3 l 1 2 1 ． [ 6 ] 迟元林 ， 萧德铭 ， 殷进垠 ． 松 辽盆地 三肇 地区上 生下储 “ 注入 式” 成藏机制 [ J ] ． 地质学报 ， 2 0 0 0 ， 7 4 4 3 7 1 3 7 7 ． [ 7 ] 付广 ， 王有功． 三肇凹陷青 山 口组源岩生成 油向下 “ 倒灌 ” 运 移层位及其研究 意义 [ J ] ． 沉积学报 ， 2 0 0 8 ， 2 6 2 3 5 5 3 6 0 ． [ 8 ] 付晓飞， 平贵东， 范瑞东， 等． 三肇凹陷扶杨油层油气“ 倒灌” 运聚成藏规律研究 [ J ] ． 沉积学报 ， 2 0 0 9 ， 2 7 3 5 5 8 5 6 6 ． [ 9 ] 刘宗堡， 付晓飞， 吕延防， 等． 大型凹陷向斜区油气倒灌式成 藏 以松辽盆地三肇凹陷扶杨油层为例[ J ] ． 地质论评， 2 0 0 9 ， 5 5 5 6 8 5 6 9 2 ． [ 1 0 ] 吕延防， 李建民， 付晓飞， 等． 松辽盆地三肇凹陷油气下排的地 质条件及找油方向[ J ] ． 地质科学 ， 2 0 0 9 ，4 4 2 5 2 5 - 5 3 3 ． [ 1 1 ] 史集建 ， 付广 ， 李丽丽． 滨北地区青一段油气向下“ 倒灌” 运移距 离和层位 的定量 研究 [ J ] ． 油气 地质 与采收 率， 2 O 0 9 ， 1 6 1 2 6 2 9 ． [ 1 2 ] 王蛟 ， 姜在兴 ， 陈世悦 ， 等． 渤海湾盆地车镇凹陷沙三一沙一段 沉积演化与 有利砂 体预 测 [ J ] ． 石 油实 验地 质， 2 0 0 5 ， 2 7 4 3 7 卜 研． [ 1 3 ] 张家震， 徐备． 车镇凹陷含油气系统划分及勘探方向[ J ] ． 西南 石油大学学报 ， 2 0 0 9， 2 4 2 l 3 1 7 ． [ 1 4 ] 褚庆忠， 张树林． 含油气盆地成藏动力学研究综述[ J ] ． 世界 地质 ， 2 0 0 2 ， 2 1 1 2 4 - 2 9 ． [ 1 5] B r a d l e y J S ． A b n o r m a l f o rma t i o n p r e s s u r e [ J ] ． AA P G B u l l e t i n ， 1 9 7 5 ， 5 9 6 9 5 7 9 7 3 ． [ 1 6] Hu n t J M． Ge n e r a t i o n a n d m i g r a t i o n o f p e t r o l e u m f r o m a b n o r - m a l l y p r e s s u r e d fl u i d c o m p a r t me n t s [ J ] ． AA P G B u l l e t i n ， 1 9 9 0 ， 7 4 1 1 1 2 ． [ 1 7 ] Hi n d l e A D． P e t r o l e u m mi gra t i o n p a t h w a y s a n d c h a r g e c o n e e n t r a t i o n at h r e e ． d i m e 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 8 1 4 5 1 1 4 8 1 ． [ 1 8 ] 张厚福， 方朝亮． 石油地质学[ M ] ． 北京 石油工业出版社， 1 9 9 9 1 3 9 1 4 0． 编辑韩 或