晉縣凹陷中南部下第三系油氣優(yōu)勢運移通道預測

葉建均 （長江大學地球科學學院，湖北 武漢434100）

董櫻花 （中石油塔里木油田分公司塔北項目部，新疆 庫爾勒841000）

1 區(qū)域地質(zhì)概況

晉縣凹陷地處河北省晉縣、趙縣和高邑縣境內(nèi)，位于冀中坳陷的西南部，是冀中地區(qū)重要的富含油凹陷之一［1］，東以寧晉斷裂為界，西到無極－藁城低凸起，北至高陽低凸起，南及西南以太行山深大斷裂為界。該凹陷具有較為特殊的構(gòu)造特征，趙縣背斜以南為不對稱雙斷凹陷，而以北為單斷箕狀凹陷。晉縣凹陷的基底與石家莊凹陷和無極－藁城低凸起帶同屬于一個大的基巖塊體，共發(fā)育新生界、中生界、古生界和元古界4個構(gòu)造層，各構(gòu)造層的結(jié)構(gòu)受古背斜和太行山、寧晉兩基底大斷裂控制，并將凹陷東西分為3個構(gòu)造帶，即東部斷階帶、中央隆起帶及西部斜坡帶。2組構(gòu)造體系交叉疊置，從而形成南北方向洼隆相間、東西方向構(gòu)造分帶的格局。

晉縣凹陷南部從基底到蓋層呈4層結(jié)構(gòu)，由老到新可劃分為元古界－古生界構(gòu)造層、中生界構(gòu)造層、下第三系構(gòu)造層、上第三系及第四系構(gòu)造層，自下而上發(fā)育孔店組 （Ek）、沙河街組Es、東營組（Ed）、館陶組 （Ng）、明化鎮(zhèn)組 （Nm）和第四系 （Q）。

2 石油地質(zhì)特征

2．1 烴源巖特征

2．2 地下水動力特征

晉縣凹陷下第三系、前第三系各構(gòu)造帶及各層系目前見到的地層水均為CaCl2、NaHCO3水型，地層壓力系數(shù)為0．95～1．1MPa／100m，總礦值均較高，表明該研究區(qū)下第三系、前第三系地層屬正常靜水壓力系統(tǒng)，處于封閉～半封閉狀態(tài)，對油氣的保存較為有利。

3 油氣優(yōu)勢運移通道預測

3．1 基礎(chǔ)地質(zhì)模型的建立

1）烴源巖排烴模型 油氣不可能在烴源巖內(nèi)作長距離運移，源巖排烴方向必然是就近進入相鄰的輸導層，排烴范圍是成熟烴源巖分布區(qū) （烴源灶）。結(jié)合層序地層劃分對比和地層組合關(guān)系，可以構(gòu)建如下烴源巖排烴模型：①成熟烴源巖向上排烴，進入的砂巖輸導體。層內(nèi)排烴則進入的濱淺湖相砂巖輸導體。②烴源巖成熟烴源巖向上排烴進入的砂巖輸導體，層內(nèi)排烴則進入的濱淺湖相砂巖輸導體。

2）運移動力模型 地層測試資料統(tǒng)計表明，晉縣凹陷中南部地下水動力場處于封閉～半封閉狀態(tài)，油層連通性較差，保存條件較好，屬正常靜水壓力系統(tǒng)。油氣主要在浮力驅(qū)動下發(fā)生運移，可直接用構(gòu)造模型替代流體勢模型。

3）斷層封閉性與輸導格架模型 ① 斷層和砂體是冀中坳陷最主要的油氣輸導要素和匯流通道，晉縣凹陷中南部也不例外。晉縣凹陷中南部順向斷層與骨架砂體的空間配置構(gòu)成了輸導格架，油氣可沿斷層面向上運移或沿砂體側(cè)向運移。盡管斷陷盆地油氣運移的輸導通道與拗陷盆地是由砂體、不整合面和斷裂構(gòu)成的，但其內(nèi)斷裂發(fā)育對油氣運移輸導體系的形成起重要作用。根據(jù)斷裂與砂體不整合面的空間配置關(guān)系，在斷陷盆地內(nèi)可構(gòu)成樹枝、階梯狀、T狀等3種主要油氣輸導體系［3－4］。② 斷層封閉性評價是斷層分析的重要組成部分，目前已取得了一定研究成果［5－6］。斷層封閉性對于油氣的運移和聚集具有重要的影響，決定了油氣的運移方式。晉縣凹陷中南部晚期形成反向斷層較大，多形成側(cè)向封堵。斷層的側(cè)向封閉程度和砂體的組合關(guān)系對油氣的運移方向起重要的作用。此外，有部分反向斷層側(cè)向封堵差。晉縣凹陷的各主要斷裂具有不同的封閉段和開啟段。趙60井區(qū)主控斷層為反向斷層，在Es3封閉性差未能形成側(cè)向封堵，Es2封閉性好，因而油氣在Es3沿開啟反向斷層運移至西部的滲透性砂層中進行橫向運移。

通過對油層縱向分布規(guī)律的分析，發(fā)現(xiàn)上部的泥巖隔層可以有效封堵油氣的向上運移，致使油層主要分布于泥巖隔層之下的1～2個砂層中。因此，可考慮以中期旋回層序劃分油氣運聚單元，并作為油氣優(yōu)勢運移通道模擬和預測的地層單元。

3．2 優(yōu)勢運移通道預測與結(jié)果評價

油氣運聚單元劃分的基礎(chǔ)是流體勢分析。流體勢分析是目前研究油氣二次運移方向和分析有利聚集區(qū)的重要方法。應用克里金插值、矢－柵數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、柵格數(shù)據(jù)疊加等數(shù)值處理方法，建立初始地質(zhì)模型的構(gòu)造、斷層、砂巖輸導體等參數(shù)的柵格數(shù)據(jù)模型 （見圖1）。根據(jù)柵格數(shù)據(jù)表達的初始地質(zhì)模型計算油氣運移方向矩陣。應用油層分布、油氣顯示和油源對比等分析方法所獲取的油氣運移研究成果，對油氣優(yōu)勢運移通道模擬和預測結(jié)果進行對比和分析，從而準確評估初始地質(zhì)模型的準確性和預測結(jié)果的可靠性。以Es3中期旋回為例，對生油巖、油氣顯示和油源進行對比研究 （見圖2），認為晉縣凹陷中南部的主力烴源巖為Es3和Es4烴源巖，油氣沿趙縣背斜、高村和高邑鼻狀構(gòu)造等3條優(yōu)勢路徑分布區(qū)向斜坡上傾方向運移。對比和分析油氣優(yōu)勢運移通道預測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)趙縣背斜、高村和高邑鼻狀構(gòu)造等3條優(yōu)勢路徑得到了很好的反映，由斜坡內(nèi)帶到外帶、運移路徑逐漸往鼻狀構(gòu)造脊部集中。此外，鉆井資料未反映出來的油氣運移路徑，如高珊鼻狀構(gòu)造的優(yōu)勢運移路徑也得到了準確反映。

圖1 晉縣中南部沙3段構(gòu)造柵格圖

圖2 晉縣中南部沙3段油氣運移路線圖

4 結(jié) 論

（1）晉縣凹陷油氣優(yōu)勢運移路徑是一個通過部分砂體和斷層的三維網(wǎng)絡體系，由斷層－砂體疏導體系和烴源巖分布等多項因素共同作用而形成。

（2）晉縣凹陷Es3油氣成藏經(jīng)2種途徑由烴源巖供給：一是Es3自身烴源巖，形成自生自儲格局；二是由烴源巖供給，形成下生上儲的格局。

（3）斷層的封閉性影響著油氣二次運移過程。早期形成的順向斷層封閉性較差，多成為油氣垂向運移通道；晚期形成的反向斷層多起到側(cè)向封堵作用。此外，也有部分逆向斷層在層內(nèi)連通，并未形成側(cè)向封堵。

［1］楊斌誼，劉池陽，楊旭升，等 ．晉縣凹陷及鄰區(qū)構(gòu)造演化 ［J］．西北大學學報，2003，33（4）：438－442．

［2］梁宏斌 ．冀中坳陷晉縣凹陷下第三系斷陷湖盆的演化與烴源巖的形成 ［J］．石油試驗地質(zhì)，2005（6）：83－88．

［3］李多麗，關(guān)平 ．中國油氣二次運移的研究現(xiàn)狀和展望 ［J］．北京大學學報，2004，79（1）：658－668．

［4］于舒杰，徐大光，康冶，等 ．斷陷盆地油氣運移主要輸導體系及其與油氣分布關(guān)系 ［J］．大慶石油學院學報，2010，32（6）：18－23．

［5］呂延防，沙子萱，付曉飛，等 ．斷層吹響封閉性定量評價方法及應用 ［J］．石油學報，2007，28（5）：34－38．

［6］劉 華，蔣有錄，徐昊清，等 ．冀中坳陷新近系油氣成藏機理與成藏模式 ［J］．石油學報，2011，11（6）：28－37．