油氣二次運(yùn)移方向模擬及有利區(qū)帶預(yù)測(cè)：以束鹿凹陷西斜坡沙二段為例

何富貴，高先志，吳東勝，田建章，辛緯江，石國(guó)新，譚建華，司　丹

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京　102249；2.長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢　430100；3.華北油田分公司地球物理勘探研究院，河北 任丘　062552；4.新疆油田公司陸梁作業(yè)區(qū), 新疆 克拉瑪依　834000；5.中國(guó)石油青海油田 勘探開(kāi)發(fā)研究院，青海 敦煌　736202)

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油氣二次運(yùn)移方向模擬及有利區(qū)帶預(yù)測(cè)：以束鹿凹陷西斜坡沙二段為例

何富貴1，高先志1，吳東勝2，田建章3，辛緯江3，石國(guó)新4，譚建華4，司丹5

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京102249；2.長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢430100；3.華北油田分公司地球物理勘探研究院，河北 任丘062552；4.新疆油田公司陸梁作業(yè)區(qū), 新疆 克拉瑪依834000；5.中國(guó)石油青海油田 勘探開(kāi)發(fā)研究院，青海 敦煌736202)

束鹿凹陷位于冀中坳陷南部，為一典型的斷陷湖盆。凹陷古近系發(fā)育多套生儲(chǔ)蓋組合，具有良好的勘探前景。為了尋求油氣勘探的突破口,進(jìn)一步明確勘探的主攻方向和區(qū)帶,急需深化對(duì)研究區(qū)油氣二次運(yùn)移的認(rèn)識(shí)。以束鹿凹陷西斜坡沙二段為例，基于Arcgis軟件對(duì)目的層的油源區(qū)、輸導(dǎo)體系、構(gòu)造及流體勢(shì)特征等多種地質(zhì)信息進(jìn)行處理，在大尺度條件下以流體勢(shì)模型為油氣二次運(yùn)移動(dòng)力模型模擬油氣二次運(yùn)移方向。模擬結(jié)果揭示，油氣在砂體發(fā)育狀況的約束下，鼻狀構(gòu)造控制油氣相對(duì)運(yùn)移方向，油氣向其脊部運(yùn)移匯聚。最后，依據(jù)油氣二次運(yùn)移方向模擬結(jié)果及對(duì)成藏條件的認(rèn)識(shí)，優(yōu)選出臺(tái)家莊鼻狀構(gòu)造帶、雷家莊南部鼻狀構(gòu)造帶以及西曹固南、北鼻狀構(gòu)造帶4個(gè)長(zhǎng)期繼承性的鼻狀構(gòu)造帶為成藏有利區(qū)帶。

束鹿凹陷；古近系；沙二段；二次運(yùn)移方向；模擬；主控因素；有利區(qū)帶

0　引　言

長(zhǎng)期以來(lái)，油氣運(yùn)移一直是石油地質(zhì)研究中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，卻也是石油地質(zhì)研究諸多因素中最為薄弱的環(huán)節(jié)[1-3]。自上個(gè)世紀(jì)以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者加大了油氣運(yùn)移方面的研究工作力度，特別是對(duì)油氣二次運(yùn)移研究投入了更多的目光和精力，至今已取得了豐碩的研究成果。油氣二次運(yùn)移是指油氣從烴源層排出后所發(fā)生的一切運(yùn)移，是油氣藏形成中不可缺少的重要過(guò)程，貫穿了從油氣首次進(jìn)入源外輸導(dǎo)體，運(yùn)聚至圈閉形成油氣藏，到后期可能遭到改造、破壞整個(gè)過(guò)程[1-4]。由于油氣的二次運(yùn)移方向指示了油氣在輸導(dǎo)層中的行為體現(xiàn)，在運(yùn)移方向上遇到有利的圈閉就形成了油氣藏。因此，進(jìn)行油氣二次運(yùn)移方向的預(yù)測(cè)對(duì)油氣藏定位起著關(guān)鍵作用。

目前，對(duì)油氣二次運(yùn)移的研究主要通過(guò)應(yīng)用油藏地球化學(xué)方法[5-8]和實(shí)驗(yàn)?zāi)M方法。其中實(shí)驗(yàn)?zāi)M主要有物理模擬和數(shù)值模擬兩種方法，后者具有模擬時(shí)間短、成本低、可考慮多種地質(zhì)因素等優(yōu)點(diǎn)，常見(jiàn)的數(shù)值模擬方法有流體勢(shì)原理、逾滲理論、達(dá)西滲流方程等[9-15]。受應(yīng)用Arcgis軟件基于高程梯度差原理模擬地表水文特征的啟發(fā)，筆者大膽地將其應(yīng)用至石油地質(zhì)研究中。即基于流體勢(shì)原理及方法，應(yīng)用Arcgis軟件在大尺度條件下對(duì)目的層的油源區(qū)、輸導(dǎo)體系、流體勢(shì)等石油地質(zhì)基本要素進(jìn)行綜合研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)目的層的油氣二次運(yùn)移方向模擬，這對(duì)預(yù)測(cè)成藏有利區(qū)帶及指導(dǎo)下一步油氣勘探工作具有重要意義?？碧阶C實(shí)，束鹿凹陷西斜坡沙二段具有良好的生儲(chǔ)蓋條件，為了獲得良好的實(shí)驗(yàn)效果，本文特以其為例進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，旨在對(duì)新研究方法的介紹及其相關(guān)應(yīng)用。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

束鹿凹陷位于冀中坳陷南部，為一典型的東斷西超的單斷箕狀凹陷，其走向?yàn)楸北睎|向。凹陷東部邊界為新河斷裂，為研究區(qū)的控凹斷裂，向西逐漸過(guò)渡到寧晉凸起,北部以衡水大斷裂為界，與深縣凹陷相鄰,南部與小劉村陸梁相接(圖1)。凹陷南北長(zhǎng)約43 km，東西寬約15 km，面積約為700 km2。

束鹿凹陷發(fā)育了古近系沙三段到新近系沉積地層。古近系為斷陷發(fā)展階段，由下至上發(fā)育有沙三段(Es3)、沙二段(Es2)、沙一段(Es1)及東營(yíng)組(Ed)4套沉積蓋層。新近系過(guò)渡為區(qū)域坳陷階段，為陸相沉積環(huán)境。凹陷具有東西分帶、南北分區(qū)的特點(diǎn)：由西至東可劃分為西部斜坡帶、中央洼槽區(qū)及東部陡坡帶；在西斜坡帶上從北至南發(fā)育于南小陳、臺(tái)家莊、西曹固、雷家莊4個(gè)鼻狀構(gòu)造帶，東部具有兩隆三洼的構(gòu)造格局。凹陷東部邊界斷層(新河斷裂)控制了整個(gè)凹陷的沉積演化，從剖面上看，地層向西斜坡層層超覆，通過(guò)不整合面與潛山接觸(圖1)。

圖1　束鹿凹陷區(qū)域地質(zhì)圖、典型剖面圖和綜合柱狀圖Fig.1　Regional geological map, typical profile and comprehensive diagram in Shulu sag

2　基礎(chǔ)地質(zhì)條件

2.1烴源巖

束鹿凹陷古近系主要發(fā)育有沙一下亞段和沙三下亞段兩套烴源層。沙一下亞段烴源層為暗色泥巖和膏巖組成的“特殊巖性段”，由于埋藏淺，處于低成熟階段，基本不具備供烴能力。沙三下亞段烴源層巖性為暗色泥巖，該套烴源層遍及東部洼槽區(qū)，平均發(fā)育厚度為400～600 m，埋藏深度為3 000～4 500 m，地溫梯度約3 ℃/100 m，有機(jī)碳含量平均為1.34%，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型為Ⅱ1-Ⅱ2型母質(zhì)，具有分布范圍廣、有機(jī)質(zhì)豐度高、母質(zhì)類(lèi)型好、成熟度高的特點(diǎn)，為本區(qū)主力烴源層。分別對(duì)三個(gè)生油洼槽進(jìn)行烴源巖評(píng)價(jià)得出：中、南洼槽生油巖的有機(jī)質(zhì)豐度、母質(zhì)類(lèi)型以及沉積厚度等各項(xiàng)指標(biāo)都優(yōu)于北洼槽，是凹陷內(nèi)最有利的生烴洼槽，北洼槽生烴潛力較差。據(jù)華北油田資料，沙三下亞段烴源巖在東營(yíng)期開(kāi)始排烴，平均排烴門(mén)限深度約2 800 m，結(jié)合烴源巖厚度分布特征，粗略將沙三下亞段埋深大于2 800 m的地區(qū)劃為凹陷的油源區(qū)(圖2)。

圖2　束鹿凹陷沙三下亞段烴源巖厚度等值線圖Fig.2　Contour map showing source rock thickness of lower section of the Third Member of Shahejie Formation，Shulu sag

2.2輸導(dǎo)體系

輸導(dǎo)體系是連接生烴與圈閉之間的“橋梁與紐帶”，是油氣藏形成不可或缺的關(guān)鍵因素[16-18]，束鹿凹陷沙二段輸導(dǎo)體系由砂體、斷層共同組合。

2.2.1砂體輸導(dǎo)

砂體是油氣運(yùn)移最基本的輸導(dǎo)層，油氣往往在滲透性相對(duì)較好的砂體中運(yùn)移。古近系早期凹陷主體為湖泊-三角洲沉積環(huán)境，發(fā)育有東西兩套物源，具有西物源大而少、東物源小而多的特點(diǎn)。凹陷沙三下亞段主要發(fā)育區(qū)域性的厚層泥巖和泥灰?guī)r；沙三上亞段至沙二段西部斜坡帶主要發(fā)育辮狀河三角洲，東部陡坡帶發(fā)育扇三角洲。

從測(cè)井、錄井等資料分析，砂體物性和厚度分布具有相似的規(guī)律性：斜坡中部砂體物性最好、厚度最大，向南北兩側(cè)物性逐漸變差、變薄，最后過(guò)渡為泥巖。通過(guò)沙二段砂體物性分析，孔隙度為6.1%～25%,平均為17%；滲透率為(0.2～538)×10-3μm2,平均為74.6×10-3μm2,為中孔中滲儲(chǔ)集層，儲(chǔ)層性能良好。橫向上，砂體由洼槽區(qū)向西斜坡方向上超沉積，砂厚由東至西逐漸變小直至尖滅。在斜坡帶中部地區(qū)沙三上亞段至沙二段多期砂體相互疊置，單期砂體厚度較大，一般為3～10 m，砂地比值30%～60%，加之?dāng)鄬訑嗑嗥毡檩^小，這些因素往往造成斷層的兩側(cè)出現(xiàn)砂巖與砂巖對(duì)接的情況，故在斜坡中部地區(qū)砂體側(cè)向連續(xù)性好。而在凹陷南北部砂體厚度漸薄，砂地比值較小，砂體側(cè)向連續(xù)性較差。值得提出的是，由于斜坡內(nèi)帶沙三上亞段至沙二段發(fā)育辮狀河三角洲前緣亞相，砂體十分發(fā)育，各砂組彼此相互疊置，致使砂體之間在垂向上局部的連通現(xiàn)象普遍。因此，當(dāng)沙三下亞段烴源層向上排烴時(shí)，油氣直接進(jìn)入沙三上亞段砂體，進(jìn)而通過(guò)局部的連通再運(yùn)移至沙二段砂體。

通過(guò)地震反演預(yù)測(cè)沙二段砂體平面分布，將砂體分布區(qū)域定義為砂體輸導(dǎo)單元，其他區(qū)域?yàn)榉巧绑w輸導(dǎo)單元。將砂體分布與油氣顯示進(jìn)行疊加，結(jié)果顯示二者具有較高匹配度，油氣顯示基本都分布于砂體輸導(dǎo)單元內(nèi)(圖3)。從圖3可知，砂體輸導(dǎo)單元連片發(fā)育，近乎遍及整個(gè)斜坡帶，在洼槽帶也有大范圍的發(fā)育，甚至在臺(tái)家莊、荊丘及雷家莊等局部地區(qū)東西部的陡坡帶與斜坡帶發(fā)育的砂體相連通。

圖3　束鹿凹陷沙二段砂體分布與油氣顯示疊合圖Fig.3　Overlapping map showing distribution of sandstone and oil-gas show in the Second Member of Shahejie Formation，Shulu sag

總體而言，沙二段斜坡帶砂體儲(chǔ)集物性好，分布廣且沉積厚度普遍較大，具有良好的側(cè)向連續(xù)性，為油氣側(cè)向運(yùn)移提供了較為理想的運(yùn)移通道。另一方面，在斜坡內(nèi)帶與下部沙三上亞段砂體的垂向上連通性好，利于油源區(qū)生成的油氣進(jìn)入沙二段砂體。

2.2.2斷層輸導(dǎo)

研究區(qū)內(nèi)主要發(fā)育NNE、近EW向兩組斷層，NNE向斷層主要發(fā)育于西斜坡中帶，大多以東掉的順向斷層為主，近EW向斷層多為調(diào)節(jié)斷層。新生代以來(lái)主要經(jīng)歷了沙三期、沙一期至東營(yíng)期及館陶期三個(gè)斷層活躍期。通常，凹陷內(nèi)主控?cái)鄬又饕纬捎谏橙?，調(diào)節(jié)斷層主要發(fā)育于沙一期至東營(yíng)期。眾所周知，斷層在油氣成藏過(guò)程中具有雙重性質(zhì)，即斷層垂向上的開(kāi)啟性和封閉性[18-20]。束鹿凹陷沙三下亞段烴源巖在東營(yíng)期開(kāi)始進(jìn)人排烴門(mén)限，在東營(yíng)末期至館陶早期為大量排烴期。東營(yíng)期及館陶期為斷層的發(fā)育期，在新生斷層發(fā)育的同時(shí)，也導(dǎo)致了一部分早期斷層在此期間發(fā)生“復(fù)活”，故通常只有晚期與長(zhǎng)期繼承性斷裂才可能對(duì)油氣起到垂向輸導(dǎo)作用，這類(lèi)斷層為開(kāi)啟性斷層，反之為垂向封閉性斷層(圖4)。從圖中可看出：在成藏期，西斜坡帶上開(kāi)啟性斷層較為發(fā)育，大大地豐富了油氣的垂向運(yùn)移網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；同時(shí)也存在大量斷層處于“靜止”狀態(tài)，這類(lèi)斷層垂向封閉，有利于油氣的聚集成藏。

凹陷內(nèi)發(fā)育溝源斷層較少，主要包括2條控凹斷裂以及4條控洼斷層，這些斷層長(zhǎng)期繼承性發(fā)育，為區(qū)域性油源斷層。東部的新河斷裂和北部的衡水?dāng)嗔褳榭匕紨嗔?，二者均形成于古近紀(jì)以前，古近紀(jì)期間持續(xù)活動(dòng)，延伸長(zhǎng)，開(kāi)啟性強(qiáng)；西曹固斷層(F1)、臺(tái)家莊斷層(F2)、荊丘斷層(F3)、雷家莊斷層(F4)為控洼斷層(圖4),這4條油源斷層在沙三期開(kāi)始形成，至館陶期停止活動(dòng)。如前所述，斜坡內(nèi)帶的沙三上亞段至沙二段砂體上下連通性較好，與油源斷層共同構(gòu)成了油氣向沙二段運(yùn)移的主要垂向運(yùn)移通道。值得強(qiáng)調(diào)的是，垂向封閉性斷層的不同深度段側(cè)向封閉與否依然取決于斷層兩側(cè)的巖性對(duì)接狀況。從前文可知，凹陷內(nèi)砂體的側(cè)向連續(xù)性好，加之?dāng)鄬訑嗑嗥毡檩^小，導(dǎo)致垂向封閉性斷層通常具有良好的側(cè)向連通性。

圖4　束鹿凹陷成藏期沙二段不同類(lèi)型斷層分布圖Fig.4　Distribution of different types of faults in the Second Member of Shahejie Formation during accumulation period, Shulu sag

2.2.3不整合輸導(dǎo)

研究區(qū)沙三段底部發(fā)育不整合，經(jīng)勘探證實(shí)，在不整合面上部沉積了一套底礫巖，厚度從幾米至幾十米不等，具有良好的輸導(dǎo)能力，油氣可沿底礫巖向上傾方向運(yùn)移。除控凹斷層外，其余主要的油源斷層并沒(méi)有將不整合面斷穿，故對(duì)沙二段圈閉而言，不整合的油氣輸導(dǎo)作用對(duì)其油氣運(yùn)聚成藏的影響微乎其微，故在本次實(shí)驗(yàn)中將不考慮不整合面的輸導(dǎo)作用。

2.3運(yùn)移動(dòng)力

通常，油氣自烴源層排出后主要在浮力、水動(dòng)力及毛細(xì)管壓力的作用下發(fā)生運(yùn)移，其中浮力為油氣二次運(yùn)移最主要的動(dòng)力[12-14]，三者共同組成了決定油氣運(yùn)移方向的流體勢(shì)，油氣總是由高勢(shì)區(qū)向低勢(shì)區(qū)運(yùn)移，可以說(shuō)流體勢(shì)是油氣二次運(yùn)移的綜合動(dòng)力表征[21-23]。

2.3.1水動(dòng)力條件

據(jù)多個(gè)油藏的地層測(cè)試資料統(tǒng)計(jì)，束鹿凹陷地層水總礦化度為1 259～38 783 mg/L，蘇林分類(lèi)為NaHCO3—CaCl2水型，表明地層水動(dòng)力場(chǎng)處于封閉-半封閉狀態(tài)，油層連通性較差，油氣保存條件較好。地層壓力系數(shù)為0.95～1.1 MPa/100 m，屬正常靜水壓力系統(tǒng)(表1)。

表1　束鹿凹陷地層壓力統(tǒng)計(jì)表

2.3.2流體勢(shì)分析

由于實(shí)際地質(zhì)情況的復(fù)雜性，在建立油氣運(yùn)移動(dòng)力模型時(shí)需簡(jiǎn)化各種作用力的影響。凹陷為正常壓力系統(tǒng)，油氣運(yùn)移主要靠有效浮力，故本文建立了以游離相為特征的浮力驅(qū)動(dòng)流體勢(shì)模型[13-14]。圖5為排烴期(東營(yíng)期)沙二段油勢(shì)等值線圖。由圖可知，油勢(shì)等值線基本是均勻變化的，其分布規(guī)律表現(xiàn)為：東部洼槽區(qū)為區(qū)域性高勢(shì)區(qū)，由洼槽區(qū)向西部油勢(shì)逐漸減小，西斜坡帶為區(qū)域性低勢(shì)區(qū)；西斜坡帶上發(fā)育的鼻狀構(gòu)造為局部的相對(duì)低勢(shì)區(qū)。根據(jù)油勢(shì)分割槽將研究區(qū)劃分為8個(gè)運(yùn)聚單元，其中西斜坡帶發(fā)育有4個(gè)運(yùn)聚單元(圖5)。

圖5　束鹿凹陷沙二段流體勢(shì)等值線圖Fig.5　Contour map showing fluid potential of the Second Member of Shahejie Formation in Shulu sag

3　油氣二次運(yùn)移方向模擬

3.1模擬地質(zhì)模型

束鹿凹陷沙二段的輸導(dǎo)體系表現(xiàn)為由油源斷層與砂體共同組合而成的復(fù)雜三維輸導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。分析油層縱向分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)砂組上部的泥巖隔層可以有效封堵油氣的向上運(yùn)移，致使油層主要分布于泥巖隔層之下。故可建立油氣二次運(yùn)移方向模擬的地質(zhì)模型(圖6)：以油氣運(yùn)聚單元為模擬單位，由一個(gè)或多個(gè)三維面(層)組合而成，并被斷層復(fù)雜化所形成的網(wǎng)絡(luò)狀輸導(dǎo)格架模型[24-25]。

3.2模擬原理及方法

圖6　束鹿凹陷油氣二次運(yùn)移方向模擬的地質(zhì)模型Fig.6　Geological model for simulation of secondary hydrocarbon migration direction in Shulu sag

圖7　油氣運(yùn)移方向模擬原理及過(guò)程示意圖Fig.7　Schematic diagrams showing the principle and process of simulation of oil and gas migration direction

如前所述，本次實(shí)驗(yàn)是基于空間分析法在大尺度條件下以浮力驅(qū)動(dòng)的流體勢(shì)(油勢(shì))模型為油氣二次運(yùn)移動(dòng)力模型模擬預(yù)測(cè)油氣運(yùn)移方向。通常，油氣在連續(xù)運(yùn)移的狀態(tài)下，油氣總是從高勢(shì)區(qū)向低勢(shì)區(qū)運(yùn)移，其具體運(yùn)移方向是由流體勢(shì)梯度決定的，當(dāng)在某一方向上流體勢(shì)梯度最大時(shí)，則該方向即為油氣的運(yùn)移方向[12]。實(shí)驗(yàn)以信息集成系統(tǒng)Arcgis軟件為基礎(chǔ)研究平臺(tái)，應(yīng)用柵格數(shù)據(jù)模型DTM(數(shù)字表面模型)表征油勢(shì)場(chǎng)的平面分布，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用柵格數(shù)據(jù)空間分析中的鄰域分析方法模擬目的層頂部油氣二次運(yùn)移方向的平面分布特征，得到的結(jié)果是整個(gè)目的層內(nèi)一切油氣運(yùn)移的平面投影。鄰域分析方法即引入3×3算子，計(jì)算當(dāng)前算子與相鄰柵格單元的流體勢(shì)梯度。其中，一個(gè)柵格單元為一個(gè)算子，中間的柵格單元表示當(dāng)前算子，有8個(gè)相鄰柵格單元分布在當(dāng)前算子的不同方位上，本次實(shí)驗(yàn)單個(gè)柵格單元大小為150 m×150 m(圖7(a))。

油氣主要在砂體分布的約束下，受流體勢(shì)的控制由高勢(shì)區(qū)向低勢(shì)區(qū)運(yùn)移。油氣二次運(yùn)移方向的模擬過(guò)程具體如下：油氣從烴源區(qū)內(nèi)的某一高勢(shì)柵格單元出發(fā)，計(jì)算從該單元向相鄰單元的油勢(shì)降低梯度，在各相鄰單元中油勢(shì)降低梯度最大的單元即為當(dāng)前單元的油氣運(yùn)移指向單元，該相鄰單元便加入油氣運(yùn)移方向的計(jì)算單元成為了新的當(dāng)前算子，重復(fù)以上步驟直至當(dāng)前算子為局部具最低油勢(shì)的柵格單元時(shí)，該條油氣二次運(yùn)移方向的模擬完成(圖7(b)，圖中字母表示當(dāng)前柵格單元在該方向上的油勢(shì)降低梯度最大)。眾多條油氣運(yùn)移方向的模擬在同一時(shí)間內(nèi)完成，經(jīng)過(guò)人為的適當(dāng)修正，最終得到目的層的油氣二次運(yùn)移方向模擬圖(圖8)。

圖8　束鹿凹陷沙二段油氣二次運(yùn)移方向模擬結(jié)果與有利區(qū)帶分布疊合圖Fig.8　Overlapping map showing simulation results of hydrocarbon migration pathway and distribution of the favorable accumulation zones in Shulu sag

3.3模擬結(jié)果初步評(píng)估

從模擬結(jié)果來(lái)看(圖8)，油氣自東部深洼區(qū)向西斜坡帶高部位運(yùn)移，油氣運(yùn)移的組合形式在橫向上發(fā)生了十分明顯的變化，即深洼區(qū)主要為發(fā)散型，向西過(guò)渡為平行型，最后在斜坡中外帶表現(xiàn)為匯聚型。凹陷沙二段西斜坡從北至南大約發(fā)育有6個(gè)油氣運(yùn)移匯聚區(qū)，油氣二次運(yùn)移方向受鼻狀構(gòu)造帶控制的特征十分明顯，具體表現(xiàn)為油氣由鼻狀構(gòu)造帶低部位向高部位逐漸收斂，最終匯聚于相應(yīng)的鼻狀構(gòu)造脊部。

分別將沙二段的油氣顯示、油層分布與油氣二次運(yùn)移方向模擬成果進(jìn)行疊加(圖8)，結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)?zāi)M得到的油氣運(yùn)移方向與油氣顯示、油層的分布區(qū)域基本吻合，表現(xiàn)出較高的匹配度，在某種程度上可作為對(duì)成果圖準(zhǔn)確性的一種驗(yàn)證。當(dāng)然，由于研究區(qū)的現(xiàn)有的勘探資料有限，模擬結(jié)果的可靠度還有待在其后的勘探實(shí)踐中用不斷豐富的資料來(lái)進(jìn)一步檢驗(yàn)。

4　有利區(qū)帶預(yù)測(cè)

西斜坡古近系沙河街期整體上表現(xiàn)為高度繼承性發(fā)育，沙三段至沙一段的儲(chǔ)集層發(fā)育狀況、斷裂及構(gòu)造特征等地質(zhì)條件相似，對(duì)其他層位的油氣二次運(yùn)移方向的模擬結(jié)果顯示沙三段至沙一段的油氣運(yùn)移特征相似。在實(shí)驗(yàn)所得到的油氣二次運(yùn)移方向模擬成果基礎(chǔ)上，利用地震、地質(zhì)、測(cè)井等資料綜合預(yù)測(cè)沙河街組有利儲(chǔ)層分布，并結(jié)合對(duì)油源條件及構(gòu)造特征等成藏條件的分析，預(yù)測(cè)古近系成藏有利區(qū)帶。

前文所述，中、南洼槽是凹陷的主力生油洼槽，而北洼槽的生烴潛力較弱，加之在臺(tái)家莊斷層以北地區(qū)油源斷層不發(fā)育且有利儲(chǔ)集層分布局限，故北部地區(qū)的成藏條件較差，凹陷的中南部地區(qū)將是下一步油氣勘探的重點(diǎn)區(qū)域。沙一段的油源條件差，且區(qū)域蓋層不發(fā)育，不易形成油氣藏。沙三段至沙二段具有良好的生儲(chǔ)蓋條件，是研究區(qū)的主力產(chǎn)層。上覆的沙一下亞段為由泥巖和膏鹽組成的特殊巖性段,厚度較大,分布廣泛且穩(wěn)定，是一套良好的區(qū)域性蓋層，因此下文對(duì)蓋層條件將不再作重點(diǎn)討論。經(jīng)過(guò)綜合分析，最終優(yōu)選出4個(gè)成藏有利區(qū)帶，即臺(tái)家莊鼻狀構(gòu)造帶、西曹固北鼻狀構(gòu)造帶、西曹固南鼻狀構(gòu)造帶和雷家莊鼻狀構(gòu)造帶(圖8)。

4.1臺(tái)家莊鼻狀構(gòu)造帶

臺(tái)家莊地區(qū)位于束鹿凹陷中部，處于臺(tái)家莊運(yùn)聚單元(圖5中Ⅲ)內(nèi)，在西斜坡帶過(guò)渡為寬緩的鼻狀構(gòu)造，其沉積、構(gòu)造特征主要受新河斷裂及臺(tái)家莊斷層的共同控制。臺(tái)家莊斷層為該地區(qū)的主要油源斷層，將鼻狀構(gòu)造帶分割為南北兩個(gè)鼻狀構(gòu)造。構(gòu)造帶介于中洼和北洼之間，可接受來(lái)自中洼和北洼的生成的油氣，具良好的油源條件。該區(qū)存在東西兩套物源，東西兩套沉積體系在凹陷內(nèi)有部分疊置，三角洲前緣廣泛發(fā)育，其砂體類(lèi)型以砂巖、細(xì)砂巖為主。對(duì)晉62井物性分析，平均孔隙度15.3%，平均滲透率59.6×10-3μm2，為中孔中滲型儲(chǔ)集層，儲(chǔ)集性能良好。在晉26-晉30-晉62井一帶向西在斜坡帶上尖滅現(xiàn)象明顯，是形成巖性油氣藏的有利地帶。雖然該構(gòu)造帶上油源斷層、封閉斷層均較發(fā)育，但斷層走向與斜坡傾向一致，不利于斷塊、斷鼻油氣藏的形成(圖4)。

4.2西曹固北部鼻狀構(gòu)造帶

西曹固構(gòu)造位于束鹿西斜坡的中南部，處于西曹固運(yùn)聚單元(圖5中Ⅱ)內(nèi)，是在斜坡背景下形成的大型寬緩鼻狀構(gòu)造帶，緊鄰生油條件最好的中洼和南洼，可接受來(lái)自兩個(gè)洼槽的油氣供應(yīng)，油源條件十分優(yōu)越。西曹固構(gòu)造以晉85-晉98X-晉94井一線可劃分為南、北兩個(gè)鼻狀構(gòu)造。該地區(qū)為西部物源的主要入口，物源相對(duì)其他地區(qū)更為充沛，致使砂體延伸較深，平面分布廣泛，是斜坡帶上砂體厚度最大的地區(qū)。北部鼻狀構(gòu)造帶砂體平均孔隙度20.5%，平均滲透率106.1×10-3μm2，為中孔中滲型儲(chǔ)集層，儲(chǔ)集性能良好。西曹固地區(qū)是凹陷內(nèi)斷層最為發(fā)育的地區(qū)，在斜坡內(nèi)帶發(fā)育的西曹固斷層為區(qū)域性油源斷層，該斷層以西的斜坡中帶次級(jí)斷層發(fā)育，并切割地層形成數(shù)量眾多的斷塊、斷鼻圈閉，是形成構(gòu)造油氣藏的最有利區(qū)帶。此外，該構(gòu)造帶也是研究區(qū)反向斷層最為發(fā)育的區(qū)域，在反向斷層上升盤(pán)的砂體上部易于形成油氣藏。斜坡內(nèi)帶常見(jiàn)礫巖滑塌透鏡體；剖面上砂體上傾超覆于斜坡外帶尖滅，形成巖性尖滅圈閉。該構(gòu)造帶上油源斷層、封閉斷層均較發(fā)育，且斷層走向與斜坡傾向大角度相交，十分有利于斷塊、斷鼻油氣藏的形成(圖4)。

4.3西曹固南部鼻狀構(gòu)造帶

西曹固南部鼻狀構(gòu)造帶位于晉85-晉98X-晉94井一線南側(cè)，其砂體平均孔隙度17.7%，平均滲透率81.3×10-3μm2，略低于西曹固北部鼻狀構(gòu)造帶，儲(chǔ)集性能良好。整體上，南部鼻狀構(gòu)造帶的生儲(chǔ)蓋組合特征、供烴條件以及圈閉條件與北部鼻狀構(gòu)造帶高度相似，西曹固南、北部鼻狀構(gòu)造帶各石油地質(zhì)條件優(yōu)越，均為成藏有利區(qū)帶。

4.4雷家莊南部鼻狀構(gòu)造帶

雷家莊地區(qū)位于束鹿凹陷最南段，位于南部雷家莊運(yùn)聚單元(圖5中Ⅰ)內(nèi)。該構(gòu)造帶位于南洼的西側(cè)，同樣為油氣的有利指向帶，由北至南發(fā)育三個(gè)小型鼻狀構(gòu)造，其中南部鼻狀構(gòu)造為成藏有利區(qū)帶。北部鼻狀構(gòu)造雖處于油氣有利指向帶，但因其沉積砂體物性變差、厚度小、砂地比值大，不利于成藏。南部鼻狀構(gòu)造帶沉積類(lèi)型為扇三角洲，巖性以礫狀砂巖、含礫不等粒砂巖為主，儲(chǔ)集層局限于最南部的晉89鼻狀構(gòu)造帶。對(duì)晉89井物性分析，平均孔隙度15.6%，平均滲透率5.7×10-3μm2，為中孔低滲型儲(chǔ)層，儲(chǔ)層物性差。但在該區(qū)僅鉆的6口井中，晉89、晉81井在古近系已獲工業(yè)油流，晉65井低產(chǎn)，顯示了良好的勘探前景。晉89鼻狀構(gòu)造帶在上傾方向上為雷家莊斷層所切，雷家莊斷層為油源斷層，次級(jí)斷層不發(fā)育，不易形成構(gòu)造油氣藏。該區(qū)主要發(fā)育巖性圈閉，扇三角洲向深凹推進(jìn)，砂體層層超覆于斜坡上，在斜坡內(nèi)帶和外帶分別是形成砂礫巖體和砂體尖滅巖性油氣藏的有利區(qū)帶。

5　結(jié)　論

(1)本文應(yīng)用Arcgis軟件平臺(tái)，基于各地質(zhì)信息在大尺度條件下模擬預(yù)測(cè)油氣二次運(yùn)移方向。較之于應(yīng)用其他相關(guān)模擬軟件進(jìn)行同類(lèi)型實(shí)驗(yàn)，該方法最明顯的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)是資料處理速度快，能在極短的時(shí)間內(nèi)便可獲得理想成果。

(2)本次實(shí)驗(yàn)建立的相關(guān)基礎(chǔ)地質(zhì)信息是在以地震資料為主，鉆井、測(cè)井和分析化驗(yàn)等資料為輔的基礎(chǔ)上對(duì)盆地實(shí)際地質(zhì)條件進(jìn)行合理粗化所得，適用于具有較全地震資料，而地質(zhì)資料相對(duì)缺乏的油氣勘探早期階段。

(3)結(jié)合各相關(guān)地質(zhì)條件對(duì)束鹿凹陷油氣二次運(yùn)移方向分布的控制因素進(jìn)行分析，認(rèn)為其控制因素包括：砂體的發(fā)育狀況控制了油氣運(yùn)移方向分布范圍；鼻狀構(gòu)造為主控因素，控制了油氣的相對(duì)運(yùn)聚方向，油氣最終向其脊部運(yùn)移匯聚。

(4)結(jié)合油氣運(yùn)移方向模擬結(jié)果及凹陷油氣成藏條件、成藏主控因素的認(rèn)識(shí)，優(yōu)選出臺(tái)家莊鼻狀構(gòu)造帶，西曹固南、北部鼻狀構(gòu)造帶和雷家莊鼻狀構(gòu)造帶4個(gè)成藏有利區(qū)帶。它們具有以下共性：鄰近凹陷最優(yōu)生油洼槽，油源條件充足；位于斜坡帶構(gòu)造背景上，為長(zhǎng)期繼承性的鼻狀構(gòu)造帶，是油氣的有利指向帶；儲(chǔ)集層、區(qū)域性蓋層及斷層較發(fā)育，具備優(yōu)越的圈閉條件。

[1]柳廣弟,高先志,張厚福,等.石油地質(zhì)學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2009:171-214.

[2]李明誠(chéng).石油與天然氣運(yùn)移研究綜述[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2000,27(3):3-10.

[3]李多麗,關(guān)平.中國(guó)油氣二次運(yùn)移的研究現(xiàn)狀及展望[J].北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2004,40(4):658-668.

[4]SCHOWALTER T T.Mechanics of secondary hydrocarbon migration and entrapment[J]. AAPG Bulletin, 1979, 63 (5):723-760.

[5]李宏義, 姜振學(xué), 董月霞, 等. 渤海灣盆地南堡凹陷斷層對(duì)油氣運(yùn)聚的控制作用[J].現(xiàn)代地質(zhì),2010,24 (4):755-761.

[6]楊憲彰, 徐志明, 趙丹陽(yáng). 含氮化合物在油氣地球化學(xué)中的應(yīng)用[J]. 天然氣地球化學(xué),2005,16(6):809-813.

[7]曾濺輝, 孫占強(qiáng), 郭凱, 等. 東營(yíng)凹陷勝北斷裂帶沙二段油氣運(yùn)移特征和運(yùn)移模式[J].現(xiàn)代地質(zhì),2011,25 (6):1131-1136.

[8]趙彥德, 姚宜同, 黃錦繡, 等. 鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)3油層組石油運(yùn)移與充注研究[J].現(xiàn)代地質(zhì),2014,28 (4):832-840.

[9]姜振學(xué),龐雄奇,曾濺輝,等.油氣優(yōu)勢(shì)運(yùn)移通道的類(lèi)型及其物理模擬實(shí)驗(yàn)研究[J].地學(xué)前緣,2005,12(4):507-516.

[10]張振紅,呂修祥,李建交,等. 庫(kù)車(chē)坳陷迪那2構(gòu)造油氣運(yùn)聚模擬實(shí)驗(yàn)[J].地球科學(xué)——中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,29(4):500-504.

[11]張發(fā)強(qiáng),羅曉容,苗盛,等.石油二次運(yùn)移優(yōu)勢(shì)路徑形成過(guò)程實(shí)驗(yàn)及機(jī)理分析[J].地質(zhì)科學(xué),2004,39(2):159-167.

[12]周海民,叢良滋,董月霞,等.斷陷盆地油氣成藏動(dòng)力學(xué)與含油氣系統(tǒng)表征——以渤海灣盆地南堡凹陷為例[M].北京:石油工業(yè)出版社,2000:84-88.

[13]何生,唐仲華,陳榮書(shū),等.油氣二次運(yùn)移的浮力驅(qū)動(dòng)數(shù)學(xué)模型在遼東灣地區(qū)的應(yīng)用[J].地球科學(xué)——中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào),1993,18(5):612-620.

[14]郭小文,何生,侯宇光. 板橋凹陷沙三段油氣生成、運(yùn)移和聚集數(shù)值模擬[J].地球科學(xué)——中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào),2010,35(1):115-123.

[15]YAN Jianzhao.An experimental study of secondary oil migration in a three-dimensional tilted porous medium[J].AAPG Bulletin,2012,96:773-788.

[16]熊偉.斷陷盆地輸導(dǎo)體系宏觀格架及構(gòu)成特征[J].石油勘探與開(kāi)發(fā),2006,33(4):474-478.

[17]沈樸,張善文,林會(huì)喜,等.油氣輸導(dǎo)體系研究綜述[J].油氣地質(zhì)與采收率,2010,17(4):4-8.

[18]劉震,張善文,趙陽(yáng),等.東營(yíng)凹陷南斜坡輸導(dǎo)體系發(fā)育特征[J].石油勘探與開(kāi)發(fā), 2003, 30 (3):84-86.

[19]肖佃師, 盧雙舫, 黃振凱,等.大慶長(zhǎng)垣南部?jī)梢砥咸鸦ㄓ蛯佑蜌膺\(yùn)移及聚集規(guī)律[J].現(xiàn)代地質(zhì),2013,27 (1):172-179.

[20]劉惠民. 濟(jì)陽(yáng)坳陷臨南洼陷油氣運(yùn)聚方向與分布規(guī)律[J].現(xiàn)代地質(zhì),2009,23 (5):894-901.

[21]李鶴永,劉震,馬達(dá)德,等. 柴西地區(qū)古流體勢(shì)場(chǎng)演化對(duì)油氣成藏的控制作用[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,29(3):11-16.

[22]劉震,金博,韓軍.準(zhǔn)噶爾盆地東部流體勢(shì)場(chǎng)演化對(duì)油氣運(yùn)聚的控制[J].石油勘探與開(kāi)發(fā), 2000,27(4):59-63.

[23]陳勇,王鑫濤,方世虎,等.準(zhǔn)南霍-瑪-吐構(gòu)造帶紫泥泉子組油氣成藏流體動(dòng)力學(xué)特征[J]. 中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,37(3):30-43.

[24]吳東勝,何富貴,張銳鋒,等. 霸縣凹陷文安斜坡中淺層油氣優(yōu)勢(shì)運(yùn)移通道預(yù)測(cè)[J].石油天然氣學(xué)報(bào),2012,34 (10):8-12.

[25]王家亮, 張金川, 張杰, 等. 海拉爾盆地貝爾凹陷的油氣運(yùn)聚分析[J].現(xiàn)代地質(zhì),2003,17 (4):459-465.

Simulation of Secondary Hydrocarbon Migration Direction and Prediction of Favorable Zones：An Example from the Second Member of Shahejie Formation of West Slope, Shulu Sag

HE Fu-gui1, GAO Xian-zhi1, WU Dong-sheng2,TIAN Jian-zhang3, XIN Wei-jiang3,SHI Guo-xin4, TAN Jian-hua4，SI Dan5

(1.CollegeofGeosciences,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249，China；2.CollegeofGeosciences,YangtzeUniversity，Wuhan，Hubei430100，China；3.GeophysicalExplorationInstitute,HuabeiOilfieldCompany,PetroChina,Renqiu,Hebei062552 ,China；4.LuliangOperationArea,XinjiangOilfieldCompany,Karamay,Xinjiang834000，China;5.ResearchInstituteofExplorationandDevelopmentofQinghaiOilfieldCompany,PetroChina,Dunhuang,Qinghai736202,China)

The Shulu sag in the south of Jizhong depression is a typical rift basin. Paleogene formation develops many sets of source-reservoir-cap assemblage, showing good exploration prospects. In order to seek the breakthrough in oil and gas exploration and to clarify the main exploration direction and zones, it’s urgent to deepen the understanding of the secondary hydrocarbon migration of the study area.Taking the Second Member of Shahejie Formation as an example, based on the Arcgis software platform, we could manage the various geological information, such as source kitchen, conducting system, structural features, fluid potential, etc. After then, we simulate the direction of the secondary hydrocarbon migration with fluid potential model under the large scale conditions. The simulation results reveal that the secondary hydrocarbon migration is dominated by nose-structural belt under the restraint of development status of sandbody, and the oil and gas gather in its spine. Finally, four nose-structural belts are selected to be the favorable accumulation zones based on the understanding of simu-lation results and reservoir-forming conditions.

Shulu sag; Paleogene; the Second Member of Shahejie Formation; secondary migration direction;simulation; major controlling factor; favorable zone

2015-06-07；改回日期：2015-08-20；責(zé)任編輯：孫義梅。

中國(guó)石油“十二五”重大研究課題“冀中南部束-晉凹陷構(gòu)造演化及油氣運(yùn)聚成藏條件研究”(HBYT-YJY-2011-JS-405)。

何富貴，男，博士研究生，1987年出生，石油地質(zhì)學(xué)專(zhuān)業(yè)，主要從事石油地質(zhì)方面的研究工作。

Email：hfg1987@126.com。

TE122.1

A

1000-8527(2016)01-0220-10