泌陽凹陷流體勢特征及油氣運聚單元劃分

朱景修

(中國石化河南油田分公司 勘探開發(fā)研究院,河南 南陽 473132)

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泌陽凹陷流體勢特征及油氣運聚單元劃分

朱景修

(中國石化河南油田分公司 勘探開發(fā)研究院,河南 南陽 473132)

探討泌陽凹陷流體勢特征，從油氣運移動力角度分析泌陽凹陷油氣富集分布規(guī)律及原因，為進一步油氣勘探開發(fā)提供依據(jù)。以該凹陷主要成藏時期的構造活動演化為基礎，結合與之對應時期的構造格局，計算出古近系廖莊組沉積末期剝蝕前后及現(xiàn)今流體勢，明確了不同時期流體勢場表現(xiàn)出的油氣運聚特征。結果表明古今流體勢場表現(xiàn)出一定的繼承性和一致性，總體上表現(xiàn)為由東南部凹陷中心向西北斜坡逐漸降低的扇形分布規(guī)律，在此基礎上將泌陽凹陷劃分為2個油氣運聚區(qū)7個油氣運聚單元。上述流體勢特征有利于油氣長期運移聚集形成儲量規(guī)模較大的油氣藏，是泌陽凹陷油氣富集的主要原因。

流體勢；抬升剝蝕；運聚單元；泌陽凹陷

圖1　泌陽凹陷構造單元劃分圖Fig.1　Division of tectonic units of Biyang depression

泌陽凹陷是中國東部地區(qū)的一個小型山間斷陷，由南往北劃分為南部陡坡帶、中部深凹帶及北部斜坡帶3個構造單元(圖1)。沉積地層自下而上為古近系玉皇頂組、大倉房組、核桃園組(主要含油層位)、廖莊組，新近系鳳凰鎮(zhèn)組，第四系平原組。古近紀末期凹陷整體向西北抬升，斜坡區(qū)遭受強烈剝蝕，古近系與上覆新近系鳳凰鎮(zhèn)組呈角度不整合接觸。凹陷主要表現(xiàn)為2期成藏，早期為古近系末期核桃園組第一段(簡稱“核一段”)—廖莊組沉積時期，晚期為古近紀末擠壓抬升期成藏[1]。古近紀末擠壓抬升期成藏為泌陽凹陷的主要油氣成藏期[2]。凹陷發(fā)育南北兩大沉積體系，南部陡坡帶發(fā)育一系列大小不等的扇三角洲砂體，北部斜坡帶發(fā)育曲流河、辮狀河三角洲砂體，這些砂體多伸入深湖-半深湖烴源巖區(qū)，為油氣運移提供了良好通道。

1　流體勢等值圖的編制

1.1流體勢計算公式

20世紀40年代，M.K.Hubbert提出利用流體勢來闡述地下流體的運聚規(guī)律[3]。他把單位質(zhì)量流體所具有的機械能總和定義為勢，并建立數(shù)學模型。后人在研究中，考慮到地下流體流動的速度緩慢，壓縮性極小，動能可以忽略不計，將計算流體勢的公式簡化[4]為

Фo=gz+p/ρo

式中：g為重力加速度；z為測點高程，數(shù)據(jù)來源于各層構造圖；p為測點壓力；ρo為原油密度。

根據(jù)前人研究，泌陽凹陷并不存在異常壓力， 因此p即對應于測點的地層靜水壓力。地層靜 水壓力計算公式

p=z·ρw·g

式中：ρw為地層水密度。

1.2流體勢計算

由于泌陽凹陷廖莊組末期剝蝕前后(即關鍵時刻)，油氣運移格局對油氣成藏影響較大，為了深入研究泌陽凹陷的油氣運聚特征，需要對現(xiàn)今、廖莊組末期剝蝕前后3個不同階段的流體勢分別進行計算?，F(xiàn)今流體勢可利用現(xiàn)今構造圖通過公式直接計算。

對于廖莊組末期剝蝕前后古流體勢的計算，本文將通過回剝法恢復廖莊組末期剝蝕前后主要儲層段的頂面構造，然后再通過公式進行計算。廖莊組末期剝蝕后頂面構造圖的做法是：以現(xiàn)今構造圖為基礎，按1 km×1 km的網(wǎng)格結點讀取該反射層的埋深，減去對應結點上廖莊組現(xiàn)今上覆地層厚度，恢復廖莊組末期剝蝕后古構造圖；對于廖莊組末期剝蝕前構造剖面圖，以廖莊組末期剝蝕后構造圖為基礎，加上不同構造帶內(nèi)各單井計算的剝蝕量(對于泌陽凹陷剝蝕厚度，前人已做過詳盡研究，本文直接引用)?；謴偷玫搅吻f組末期剝蝕前后主要儲層段的頂面構造，再通過公式計算得到古構造流體勢平面圖。

3個階段流體勢計算結果見表1。利用計算結果分別編制了3個不同階段的流體勢圖(圖2、圖3、圖4)。

表1　泌陽凹陷核三Ⅲ砂組流體勢(Ep/kJ)參數(shù)對比表Table 1　Fluid potential parameter of Eh3Ⅲ in Biyang depression

圖2　泌陽凹陷H3Ⅲ砂組廖莊組末期剝蝕前流體勢等值圖Fig.2　Contour map of fluid potential of late Liaozhuang Formation prior to erosion in H3Ⅲ sand group of Biyang depression

圖3　泌陽凹陷H3Ⅲ砂組廖莊組末期剝蝕后流體勢等值圖Fig.3　Contour map of fluid potential of late Liaozhuang Formation after erosion in H3Ⅲ sand group of Biyang depression

圖4　泌陽凹陷H3Ⅲ砂組現(xiàn)今流體勢及運聚單元劃分圖Fig.4　The present fluid potential and migration-accumulation unit partition in H3Ⅲ sand group of Biyang depression

2　流體勢特征

2.1廖莊組末期剝蝕前流體勢特征

由廖莊組末期剝蝕前的古流體勢分布圖(圖2)可以看出，其分布規(guī)律較強。在凹陷的沉積沉降中心(安棚-下二門一帶)部位的流體勢最高，在斜坡部位的流體勢較低。按照油氣運移遵循的原則，自高勢能區(qū)向低勢能區(qū)運移。因此，凹陷中心為主要供流區(qū)，斜坡帶為泄流區(qū)；且在同一平面上，流體勢總體表現(xiàn)出由東南部凹陷中心向西、北斜坡逐漸降低的扇形分布規(guī)律，也展示了古構造格局特征與古油氣運移趨勢。

2.2廖莊組末期剝蝕后流體勢特征

廖莊組末期的抬升剝蝕，由于不同構造帶間、構造帶內(nèi)部存在差異剝蝕，造成構造帶之間的過渡地區(qū)及同一構造帶內(nèi)部構造特征發(fā)生了一定的變化；但凹陷總體構造格局仍然表現(xiàn)為東南低、北西高的特點。由圖3可以看出，廖莊組末期剝蝕后鳳凰鎮(zhèn)組沉積前，同廖莊組末期剝蝕前相比，流體勢總體上仍然表現(xiàn)出由東南部凹陷中心向西、北斜坡逐漸降低的扇形分布規(guī)律，在同一構造單元內(nèi)流體勢也沒有發(fā)生較大的變化。但是，由于廖莊組末期的差異構造抬升作用，使得北部斜坡抬升剝蝕明顯大于深凹區(qū)，深凹區(qū)只出現(xiàn)小幅度的抬升，因此表現(xiàn)出剝蝕后與剝蝕前相比深凹區(qū)與西、北部斜坡的流體勢能差明顯變大。如深凹區(qū)的泌1井與斜坡帶井樓地區(qū)的樓1井相比，剝蝕前勢能差為2 423，剝蝕后勢能差增大到3 033。

2.3現(xiàn)今流體勢特征

以2016年1月—2017年7月為時間段，選取我院收治的急性闌尾炎患者60例，均經(jīng)手術病理確診，其中男性32例，女性28例，年齡17～80歲，平均年齡（43.2±2.1）歲。其中18例就診時存在右上腹輕微疼痛，臨床癥狀明顯者47例，且主要表現(xiàn)為進行性、陣發(fā)性臍周或上腹部疼痛加重，數(shù)小時后向右下腹轉移，伴有腹瀉、惡心、嘔吐等，且少數(shù)伴發(fā)熱癥狀。

由于泌陽凹陷全區(qū)廖莊組上覆的鳳凰鎮(zhèn)組厚度為100～250 m，與下伏古近系為區(qū)域不整合接觸，屬于新近紀拗陷期的產(chǎn)物，沉積厚度較小，因此現(xiàn)今與廖莊組末期剝蝕后的構造格局基本上沒有明顯的變化。從現(xiàn)今流體勢分布特征看(圖4)，總體上仍然表現(xiàn)出在凹陷中心部位的流體勢高，在斜坡部位流體勢相對較低。

由于古今流體勢特征表現(xiàn)出一定的繼承性和一致性，因此，泌陽凹陷流體運移的總方向為自凹陷生烴中心向斜坡帶。斜坡帶為主要的泄流場所，主要集中在井樓、古城、楊樓、王集-新莊地區(qū)，目前在斜坡區(qū)已發(fā)現(xiàn)了井樓、古城、楊樓、王集、新莊等油田。高勢區(qū)分布范圍較小，主體位于凹陷的東南部，處于生油中心，只要存在有效的圈閉，就能夠形成油氣藏，是有利的油氣聚集區(qū)。在該區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了雙河、趙凹、下二門等油田；特別是雙河油田主要發(fā)育南部扇三角洲砂體與雙河鼻狀構造配置形成大型巖性上傾尖滅油藏，已發(fā)現(xiàn)上億噸的探明石油地質(zhì)儲量。

3　運聚單元劃分

現(xiàn)今同廖莊組末剝蝕前后相比，東南低西北高的總體構造格局并沒有發(fā)生明顯的變化，對凹陷內(nèi)的Ⅲ級構造帶也沒有產(chǎn)生顯著的影響，因此古運聚單元的劃分與現(xiàn)今運聚單元的劃分具有一致性。

根據(jù)油氣成藏組合體研究成果[5,6]，參考古今流體勢分布特征，按照繼承性勢能分隔槽(沿安棚-張廠一線方向)，將凹陷劃分為兩大油氣運聚區(qū)，即南西油氣運聚區(qū)和北東油氣運聚區(qū)。同時參考構造、流體勢變化情況等，在兩大油氣運聚區(qū)的基礎上又劃分出7個運聚單元(圖4)。

3.1西南運聚區(qū)3個運聚單元

雙河-趙凹-安棚運聚單元：位于泌陽凹陷南部，緊鄰深凹區(qū)，油源豐富。該運聚單元內(nèi)油氣以砂巖輸導體系為主，油氣順層運移充注聚集，圈閉類型主要為砂巖上傾尖滅圈閉，是泌陽凹陷7個運聚單元中油氣成藏條件最好的單元。

古城運聚單元：處于泌陽凹陷北部斜坡西段，儲層受控于古城曲流河三角洲砂體。該三角洲砂體自西北向南東延伸，呈指狀與深凹區(qū)烴源巖相互疊置，成藏條件優(yōu)越。該區(qū)斷裂發(fā)育，主要發(fā)育斷鼻、斷塊和斷層+巖性圈閉，已在該單元發(fā)現(xiàn)了古城油田。

3.2東北運聚區(qū)4個運聚單元

付灣運聚單元：位于北部斜坡帶西部，油氣主要來源于南部張廠向斜區(qū)，部分來自深凹區(qū)。該區(qū)斷裂發(fā)育，圈閉類型以斷鼻、斷塊為主?？赡苁菑垙S三角洲砂體延伸距離較短，油源條件有限，目前在該區(qū)僅有5口井鉆遇油層。

王集-新莊運聚單元：位于泌陽凹陷北部斜坡帶中段，是7個運聚單元中面積最大的運聚單元。構成該區(qū)主要儲層的侯莊近源辮狀河三角洲砂體是泌陽凹陷最大的砂體，該砂體以扇狀或指狀從凹陷邊緣伸入深凹區(qū)與生油巖接觸，為該區(qū)帶來了優(yōu)越的油源條件。該區(qū)斷裂發(fā)育，圈閉類型以斷鼻、斷塊和斷層+巖性油藏為主，成藏條件優(yōu)越。目前在該運聚單元發(fā)現(xiàn)了楊樓、王集、新莊3個油田，油氣比較富集。

下二門運聚單元：位于深凹陷區(qū)東部邊緣，油氣主要來自本區(qū)及西側深凹區(qū)烴源巖，油源條件優(yōu)越。深凹區(qū)及本區(qū)生成油氣以砂體骨架為輸導體系作側向運移，至下二門背斜后遇斷層作垂向調(diào)整，在核桃園組和淺層的廖莊組聚集成藏。該區(qū)圈閉類型主要為斷背斜、斷鼻、斷塊和斷層+巖性圈閉。

大吳莊運聚單元：位于北部斜坡帶東部，為一向西南傾沒的鼻狀隆起。該運聚單元油氣成藏條件較差，基本沒有形成油氣聚集。分析認為：(1)該運聚單元偏離了油氣運移的主流線；(2)大氣水滲流活躍，地表水重力大于油氣運移浮力，油氣運移困難，即使有少量油氣運移，但運移距離遠，大部分都消耗在運移路徑上；(3)保存條件差，侯莊東部地區(qū)較大面積內(nèi)砂泥比較高(物源來自東北方向)，粗碎屑含量較高，加上剝蝕較強烈，不利于油氣保存。

4　結 論

a. 泌陽凹陷是中新生代形成的一個小型山間斷陷，構造活動相對簡單，主要構造活動發(fā)生在古近紀末期的一次大規(guī)模抬升剝蝕，這個時期也是泌陽凹陷的主要成藏期。

b. 由于構造活動不復雜，造成了古今構造格局、古今流體勢特征表現(xiàn)出一定的繼承性和一致性[7]，有利于油氣長期運移聚集形成儲量較大的油氣藏。這也是泌陽凹陷比較富集的主要原因。

c. 結合流體勢特征將泌陽凹陷劃分出2個油氣運聚區(qū)7個油氣運聚單元，這些油氣運聚單元大部分油氣比較富集，目前僅在大吳莊運聚單元還沒有發(fā)現(xiàn)油氣聚集。

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Characteristics of fluid potential and classification of hydrocarbon migration and accumulation units in Biyang depression, China

ZHU Jing-xiu

ExplorationandDevelopmentInstituteofHenanOilfieldofSINOPEC,Nanyang473132,China

Characteristics of fluid potential is studied and distribution and cause of oil and gas accumulation is discussed in terms of the dynamics of oil and gas migration so as to provide data for the exploration and development of oil and gas in the Biyang depression. The fluids potential at present as well as before and after the erosion of deposition of Paleocene Liaozhuang Formation is calculated on the basis of tectonic activity evolution and tectonic framework. As a result, the characteristics of petroleum migration and accumulation during different periods are recognized. It indicates that the paleo-fluid potential and present fluids potential are of succession and consistency, characterized by its fan-shaped distribution descending from southeast to northwest. Accordingly, Biyang depression can be divided into 2 oil-gas migration and accumulation areas and further subdivided into 7 oil-gas migration and accumulation units. The characteristics of fluid potential mentioned above are favorable for the formation of larger reserve of oil and gas, and are the cause of oil and gas enrichment in Biyang depression.

fluid potential; uplift and denudation; migration and accumulation unit; Biyang depression

10.3969/j.issn.1671-9727.2016.04.15

1671-9727(2016)04-0507-06

2015-10-22。

朱景修(1973-)，男，高級工程師，主要從事石油天然氣勘探工作, E-mail:102527382@qq.com。

TE122.12

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