東營凹陷南斜坡東部沙四段新生古儲垂向充注成藏定量描述研究

焦紅巖，王延章，全 宏,趙海燕

(1.中國石化勝利油田分公司現(xiàn)河采油廠，山東東營 257000；2.山東勝利職業(yè)學(xué)院)

東營凹陷南斜坡東部沙四段新生古儲垂向充注成藏定量描述研究

焦紅巖1，王延章2，全 宏1,趙海燕1

(1.中國石化勝利油田分公司現(xiàn)河采油廠，山東東營 257000；2.山東勝利職業(yè)學(xué)院)

油氣垂向充注是構(gòu)造洼陷帶重要的新生古儲成藏方式，針對東營凹陷南斜坡東部沙四段,研究沙四上烴源巖對沙四下儲層的垂向充注作用，應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)方法研究了地層壓力系數(shù)與油氣顯示厚度的關(guān)系，采用聲波測井方法計算地層壓力異常與垂向充注深度，進一步研究了垂向充注平面分布范圍，確定了油氣壓力控藏特征，明確了有利勘探指向，并形成了油氣垂向充注定量描述方法，對新生古儲式同類型油氣藏勘探具有較好的借鑒意義。

東營凹陷;沙四段;垂向充注;定量描述;壓力控藏

東營凹陷是油氣富集程度最高的凹陷之一，南斜坡地區(qū)總體構(gòu)造格局為繼承性發(fā)育的單向斜坡，其中沙河街組四段是重要的含油層系，劃分為沙四上和沙四下兩個亞段，代表了沙四段層序由低位到湖侵到高位的水體變化。沙四下亞段以氧化環(huán)境下的砂巖、粉砂巖與紫紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖互層為主，沙四上亞段是湖相油頁巖發(fā)育的主要層段。在南斜坡東部的洼陷區(qū)，沙四上烴源巖油氣通過高壓垂向充注到沙四上灘壩儲層和沙四下儲層，為典型的新生古儲成藏充注方式。前人在東營凹陷新生古儲垂向充注方面研究較少，本文通過研究沙四上烴源巖的垂向充注作用，對東營南斜坡東部沙四段垂向充注進行了定量描述，從而豐富完善了區(qū)域性油氣成藏認識，有效指導(dǎo)了油氣勘探方向。

1 沙四下油氣的垂向充注現(xiàn)象

洼陷區(qū)在烴源巖具備超壓、存在連接烴源巖和儲層斷層的情況下，油氣向下發(fā)生垂向充注現(xiàn)象[3]，東營凹陷南坡東段的地層流體壓力具有明顯的三分性，壓力系數(shù)為0.9～1.1的常壓區(qū)主要分布在緩坡帶，壓力系數(shù)大于1.3的高壓區(qū)主要分布在洼陷區(qū)，中間為壓力過渡區(qū)，壓力系數(shù)1.1～1.3。洼陷帶沙四段發(fā)育，因此發(fā)生油氣垂向充注是高壓發(fā)育的必然結(jié)果，向下可以充注到純下灘壩儲層和沙四下紅層，其臨界條件為壓力系數(shù)大于1.0，壓力系數(shù)接近或小于1.0則不發(fā)生垂向充注現(xiàn)象。地層壓力高低決定著油藏類型、油氣充注方式和油氣充滿程度，高壓異常區(qū)(洼陷區(qū))以垂向充注為主，主要形成巖性油氣藏，壓力過渡區(qū)垂向充注和側(cè)向運移共同作用，形成構(gòu)造巖性油氣藏，常壓區(qū)以側(cè)向運移為主，形成構(gòu)造油氣藏。

2 地層壓力分布情況分析

地層壓力是重要的控藏、成藏的要素之一，也是決定發(fā)生垂向充注的決定因素，其高低決定著油藏類型、油氣充注方式和油氣充滿程度。

2.1 壓力分布特征

從沙四段壓力分布具有明顯的三分性，壓力系數(shù)為0.9～1.1的常壓區(qū)主要分布在緩坡帶，壓力系數(shù)大于1.3的高壓區(qū)主要分布在洼陷區(qū)，中間壓力過渡區(qū)壓力系數(shù)為1.1～1.3(圖1)。從壓力與斷裂的關(guān)系來看，高壓區(qū)主要分布在洼陷內(nèi)的純42和王61斷層以北，過渡區(qū)主要分布在通古13、官125、王35以北，常壓區(qū)主要分布在南部斜坡區(qū)。

2.2 高壓成因分析

研究分析認為，高壓形成主要是受干酪根生烴作用和不均衡壓實作用控制[5]。一是由于沙四段上亞段油頁巖處于一個整體封閉性較好的泥、頁巖環(huán)境中，該環(huán)境內(nèi)能夠容納油氣的儲集空間十分有限，生成的液態(tài)烴和氣態(tài)烴不斷聚集引起地層孔隙流體壓力不斷增高，而形成高壓[5-6]；二是由于快速沉積過程中上覆負荷急劇增加，孔隙流體排出速度無法平衡孔隙容積的減小，孔隙流體排出受阻，壓實作用受到抑制或減弱，地層中的流體將承擔一部分負荷壓力，從而流體壓力高于靜水壓力形成高壓[7-8]。

圖1 沙四段地層壓力分布

3 垂向充注作用的定量描述

3.1 垂向充注厚度的計算

關(guān)于垂向充注厚度的計算，可以根據(jù)測得的壓力值計算超壓值，再計算垂向充注的距離，或者根據(jù)聲波曲線求得超壓數(shù)據(jù)[1]，主要有統(tǒng)計學(xué)方法和聲波測井曲線計算方法。

3.1.1 垂向充注厚度的統(tǒng)計計算

根據(jù)大量試油資料測得的壓力資料和油氣垂向顯示資料，建立壓力與油氣顯示距離的關(guān)系，對于未試油井，可以采用聲波曲線計算其地層壓力異常，從而計算其垂向充注距離。本文采用直接測得的地層壓力計算超壓值。通過統(tǒng)計洼陷內(nèi)部探井地層壓力系數(shù)與油氣顯示的厚度之間的關(guān)系，建立了二者之間的關(guān)系式。從圖2可以看出，東營南坡地區(qū)垂向充注距離與壓力系數(shù)成正比，垂向充注的最大距離為160 m，垂向充注發(fā)生的壓力系數(shù)大于1.0。

3.1．2 垂向充注厚度的聲波曲線計算

根據(jù)油氣垂向充注導(dǎo)致的壓力異常，在聲波曲線上反映為聲波曲線向右側(cè)高值區(qū)發(fā)生偏移，根據(jù)發(fā)生偏移的最大深度確定其垂向充注距離。

聲波曲線反映了泥巖的傳播速度，也反應(yīng)了油氣的垂向充注關(guān)系。從王46井來看，油氣的垂向充注深度為2650 m，而王664井的垂向充注深度為2 600 m(圖3)。

圖2 東營南坡地區(qū)沙四段壓力與垂向充注距離的關(guān)系

圖3 王46井和王664井聲波曲線

3.2 垂向充注平面分布描述

根據(jù)以上關(guān)系式和地層壓力的分布情況計算了沙四段垂向充注距離的平面分布圖(圖4)?？梢钥闯?，北部在史14地區(qū)垂向充注距離超過140 m，梁105-牛2-王69以北地區(qū)垂向充注距離超過100 m，而南部純37-王61-王103一帶垂向充注距離大于20 m，在官125-王斜12井以南，則油氣基本不發(fā)生垂向充注。

圖4 沙四段垂向充注厚度平面分布

垂向充注的平面分布確定了油氣的運移方式，在垂向充注距離超過60 m的地區(qū)，以垂向充注為主，主要形成巖性油氣藏；在垂向充注距離小于60 m的地區(qū)，油氣以垂向充注和側(cè)向運移為主，主要形成構(gòu)造巖性油氣藏；在油氣垂向充注不發(fā)育的地區(qū)，油氣以側(cè)向運移為主，主要形成構(gòu)造油氣藏。

3.3 油氣垂向充注與壓力控藏研究

從圖5可以看出，油氣垂向充注能力決定著油藏類型和油氣充滿程度。油氣垂向充注超過60 m的地區(qū)是異常高壓區(qū)(洼陷區(qū))，油藏具有非油即干的基本特征；油氣垂向充注距離小于60 m的地區(qū)為壓力過渡區(qū)，油、干、水層間互；油氣垂向充注不發(fā)育的地區(qū)以邊底水的構(gòu)造油藏為主。

根據(jù)壓力對油氣成藏的控制作用，在高壓區(qū)尋找?guī)r性油氣藏，儲層質(zhì)量和厚度是勘探的重點和控制因素。在過渡區(qū)尋找構(gòu)造巖性油藏，構(gòu)造較高部位的有利砂體是勘探的重點。在常壓區(qū)尋找構(gòu)造油藏，構(gòu)造的高部位是勘探的重點[9-11]。

圖5 沙四下成藏相勢關(guān)系圖版

4 結(jié)論

(1)垂向充注是洼陷帶重要的成藏特征，沙四上烴源巖油氣通過高壓垂向充注到沙四上灘壩儲層和沙四下儲層，為新生古儲的成藏充注方式，臨界條件的地層壓力系數(shù)大于1.0，壓力越高越易產(chǎn)生垂向充注。

(2)垂向充注厚度的計算有兩種方法。一種是統(tǒng)計方法，可以根據(jù)測得的壓力值計算超壓值，再計算垂向充注的距離，或者根據(jù)聲波曲線求得超壓數(shù)據(jù)；另一種是聲波曲線方法，能夠客觀反映油氣垂向充注能力。

(3)垂向充注的平面分布由地層壓力所決定，也決定了油氣的運移方式、成藏類型、油氣充滿程度等。在異常高壓區(qū)，油藏以巖性油氣藏為主，呈非油即干特征；在壓力過渡區(qū)，以構(gòu)造巖性油氣藏為主，呈油干、水層間互特征；在油氣垂向充注不發(fā)育的地區(qū)，即常壓-低壓區(qū)，以邊底水的構(gòu)造油藏為主。

(4)油氣垂向充注與壓力控藏研究表明，在高壓區(qū)應(yīng)以尋找?guī)r性油氣藏為主，儲層質(zhì)量和厚度是勘探的重點；在壓力過渡區(qū)尋找構(gòu)造巖性油藏，構(gòu)造較高部位的有利相帶是勘探的重點；在常壓區(qū)尋找構(gòu)造油藏，空白帶的低幅構(gòu)造油藏是勘探的重點。

[1] 付 廣, 張發(fā)強.利用聲波時差資料研究欠壓實泥巖蓋層古壓力封閉能力的方法[J].石油地球物理勘探, 1998, 33 ( 6 ):812-820.

[2] 付志新.超壓對斷層垂向封閉作用的定量研究[J]. 大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2008,27(2):16-20.

[3] 郝芳,蔡東升,鄒華耀,等.渤中坳陷超壓-構(gòu)造活動聯(lián)控型流體流動與油氣快速成藏[J].地球科學(xué)(中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報)，2004,29(5):518-524.

[4] 吳偉,蔣有錄,魯雪松.博興地區(qū)地層壓力分布特征[J].新疆石油地質(zhì), 2005, 26(2): 162-163.

[5] 張啟明,盆偉良.中國含油氣盆地中的超壓體系[J].石油學(xué)報，2000，21(6):1-11.

[6] 李傳亮.地層異常壓力原因分析[J]. 新疆石油地質(zhì),2004,25(4):443-445.

[7] 褚慶忠.異常壓力形成機制研究綜述[J].天然氣勘探與開發(fā),2001,24(4):38-46.

[8] 吳偉,李小梅,鄒靈.博興洼陷沙四段異常壓力分布規(guī)律及形成機理[J]. 油氣地質(zhì)與采收率, 2008,15(3)：20-22.

[9] 艾池，馮福平，李洪偉.地層壓力預(yù)測技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].石油地質(zhì)與工程，2007,21(6)：71-76.

[10] 焦婷婷.東營凹陷泥巖裂縫的特征成因與油氣富集[J].石油地質(zhì)與工程,2010,24(6):22-25.

[11] 唐文旭,吳娟.東濮凹陷成藏動力學(xué)系統(tǒng)劃分及其意義[J].石油地質(zhì)與工程,2008,22(5):1-4.

編輯：吳官生

1673-8217(2015)01-0019-03

2014-08-04；改回日期：2014-10-10

焦紅巖，1975年生， 1997年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)石油及天然氣地質(zhì)勘查專業(yè)，主要從事油田勘探開發(fā)研究工作。

國家科技重大專項“渤海灣盆地東營凹陷勘探成熟區(qū)精細評價示范工程”(2008ZX05051)。

TE112.12

A