車西洼陷油氣“倒灌”運移機理及最大距離預測

向立宏，郝雪峰

(中國石化勝利油田分公司，山東 東營 257015)

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車西洼陷油氣“倒灌”運移機理及最大距離預測

向立宏，郝雪峰

(中國石化勝利油田分公司，山東 東營 257015)

車西洼陷是濟陽坳陷西北部次級構(gòu)造單元，勘探實踐發(fā)現(xiàn)，在源儲不對接的情況下，在Es3烴源巖之下的沙四段儲層中發(fā)現(xiàn)了規(guī)模油氣藏?；凇暗构唷庇筒貎ιw沉積體系配置關(guān)系、源儲動力構(gòu)成、輸導體系巖心觀察等研究，提出了“厚泥封蓋、隱蔽輸導、超壓啟動、源儲壓差下排”的油氣“倒灌”運移成藏機理，認為在輸導體系存在的條件下，當Es3烴源巖中的壓力大于下伏Es4地層壓力時，烴源巖生成的油氣可以向下充注到Es4的儲層中并運移成藏，向下充注的距離取決于源巖剩余壓力(源動力)的大小及衰減程度。基于當源動力衰減到與常壓系統(tǒng)中靜水柱壓力平衡時油氣不再“倒灌”運移的動力學原理，建立了油氣“倒灌”運移最大距離的定量預測方法。該項研究對拓展深層勘探空間，深化油氣成藏認識有較好的指導作用。

油氣“倒灌”運移；源儲壓差；動力衰減；下注距離；車西洼陷

0 引 言

車西洼陷為濟陽坳陷車鎮(zhèn)凹陷一個次級構(gòu)造單元，北部緊鄰埕子口凸起，南部為曹家莊斷階帶。Es4是其主要產(chǎn)油層系，油源對比表明，Es4的油氣主要來自于上部沙三段的烴源巖[1]，而洼陷帶Es4油藏在沒有斷層使其與沙三段烴源巖對接的情況下，同樣獲得工業(yè)油流，顯示出該區(qū)油氣具有烴源巖向下充注運移形成油氣藏的潛力。對于油氣向下充注成藏機理，有關(guān)學者開展了大量的研究，認為在源巖超壓、輸導體系存在的地質(zhì)條件下，烴源巖生成的部分油氣也可以發(fā)生向下“倒灌”運移進入烴源巖之下的儲層并聚集成藏[2-3]。對于油氣向下充注的距離前人也有所研究，付廣、史集建等利用超壓與下排距離的相關(guān)性分析，建立了三肇凹陷青山口組源巖生成的油向下“倒灌”運移距離的計算公式[4]。但前人建立的方法未考慮油氣向下充注時動力衰減問題，沒有給出下排的最大范圍，具有一定的局限性。通過對車西地區(qū)儲蓋配置關(guān)系、成藏動力、輸導體系等研究，明確了油氣向下充注成藏機理，建立油氣向下充注的最大運移距離定量預測方法，以期拓展?jié)栛晗萆顚佑蜌饪碧筋I(lǐng)域，深化油氣成藏認識。

1 車西洼陷油氣下排運移機理

1.1 油氣下排運移相態(tài)

油氣下排運移指的是油氣進入儲集層之前的運移，因為超壓排放的含烴流體在進入儲集層之后，壓力會很快釋放，不可能再發(fā)生倒下排運移，因此，油氣的下排運移屬于初次運移的范疇。油氣初次運移的相態(tài)有水溶相、游離相以及油水混相[5-8]。水溶相運移是油氣溶解在水中呈分子溶液，水作為油氣運移的載體進行運移，一般在烴源巖未熟—低熟階段容易發(fā)生水溶相運移；至烴源巖成熟—過成熟階段，烴源巖層孔滲性變差，孔隙水較少，排液不暢，大量油氣以游離狀態(tài)分布，該時期異常地層流體壓力是油氣初次運移的主要動力；當斷層活動或地層流體壓力不斷增大導致地層產(chǎn)生微裂縫時，油氣水則以脈沖式、混相涌流方式沿斷層或裂縫排出。因此，油氣“倒灌”運移以油水混相為主，在斷裂體系中尤其如此。

1.2 油氣下排運移的生儲蓋配置關(guān)系

1.3 油氣下排運移動力分析

另一方面，烴源巖存在異常壓力并不能說明油氣就可以向下運移，而具體向哪個方向排烴則取決于烴源巖與相鄰儲層的壓力差的大小。如果烴源巖的地層壓力大于其下部儲層的地層壓力，油氣則向下排烴，油氣的運移呈現(xiàn)出一種“倒灌”下排運移的現(xiàn)象，壓力降低較快的方向是排烴的優(yōu)勢方向。

車西洼陷Es3烴源巖的大量生烴致使該層段地層壓力升高，而Es4由于儲層發(fā)育，砂體的泄壓作用使得壓力降低，兩者之間產(chǎn)生了壓差(圖1)，Es3和下伏Es4儲層的壓力梯度的變化大于源巖與上覆地層壓力梯度的變化，促使Es3烴源巖生成的油氣向Es4儲層中向下充注運移成藏，車西地區(qū)洼陷帶在源儲不對接情況下，沙三段油氣向沙四段儲層“倒灌”下排運移就是烴源巖向下排烴的結(jié)果。

圖1 車西洼陷不同單井地層壓力與深度變化關(guān)系

1.4 油氣下排運移的輸導體系分析

圖2 巖心觀察隱蔽輸導體系

2 油氣“倒灌”運移最大距離定量預測

油氣從烴源巖排出后可向下運移的距離是勘探工作者最終關(guān)心的問題。付廣[13]利用壓力封閉原理，建立了三肇凹陷青山口組源巖生成的油向下“倒灌”運移距離的計算公式[9]：

(1)

式中：L為油氣向下“倒灌”運移距離，m；p為烴源巖中超壓值，Pa；ρo為油密度，g/cm3。

利用該公式對油氣下排距離進行計算，存在以下2個問題：一是將浮力作為壓力封存箱內(nèi)油氣下排的主要阻力，二是沒有考慮動力衰減問題。研究

認為，油氣向下充注的距離關(guān)鍵取決于烴源巖超壓值的大小及烴源巖動力的衰減程度，當烴源巖動力消耗完畢，油氣便不再向下運移。烴源巖的超壓值越大，形成的源儲壓差越大，烴源巖動力的衰減程度越慢，油氣向下“倒灌”運移的距離越大。反之，油氣向下“倒灌”運移的距離越小。

p源-αΔH=p源靜+ρwgΔH

(2)

簡化后為：

ΔH=(p源-p靜)/(α+ρwg)

(3)

式中：ΔH為油氣最大下排距離，m；p源為源巖對應的地層壓力，p源靜為p源對應的靜水柱壓力，MPa；α為壓力衰減系數(shù)，MPa/m。

油氣沿斷裂輸導的壓力衰減梯度可以取靜水柱壓力梯度為0.010 7 MPa/m，油氣沿裂縫輸導時，盡管流體壓力發(fā)生衰減，但最低壓力不應低于圍巖流體壓力。因此，油氣運移動力的衰減系數(shù)應不大于壓力封存箱內(nèi)圍巖的流體壓力衰減系數(shù)。根據(jù)實測資料，車西洼陷流體壓力封存箱內(nèi)至下而上地層流體壓力的衰減系數(shù)為0.023 MPa/m。

表典型“倒灌”成藏探井最大下排距離理論值與實際值對比

另據(jù)鉆井揭示，在車西洼陷Es3烴源巖最大底界之下發(fā)現(xiàn)油氣顯示，油氣顯示最大深度與烴源巖底界最大埋深相差397.5 m，如車古209井在4 895.6～4 897.5 m處發(fā)現(xiàn)1.9 m的熒光顯示，綜合解釋為含油水層，而車西地區(qū)Es3烴源巖最大埋深為4 500 m，充分說明油氣“倒灌”現(xiàn)象在烴源巖之下儲層中確實存在。通過該方法可以預測烴源巖之下儲層的勘探空間，拓展深層勘探前景，尤其是潛山的勘探前景。

3 結(jié) 論

(1) 車西洼陷帶在輸導體系存在條件下，當Es3烴源巖中的壓力大于下伏沙四段地層壓力時，烴源巖生成的油氣可以向下充注到Es4的儲層中成藏。

(2) 油氣向下充注的距離取決于烴源巖剩余壓力的大小及源動力的衰減程度，烴源巖剩余壓力越大，衰減程度越小，油氣向下充注的距離越大。

(3) 基于當源動力衰減到與常壓系統(tǒng)中靜水柱壓力平衡時，油氣不再“倒灌”運移的動力學原理，可以建立油氣“倒灌”運移最大距離的定量預測方法。

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編輯 張 雁

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.05.008

20160405；改回日期：20160712

國家科技重大專項“渤海灣盆地精細勘探關(guān)鍵技術(shù)”子課題“濟陽坳陷油氣富集機制與增儲領(lǐng)域”(2011ZX05006-003)

向立宏(1969-)，女，高級工程師，1989年畢業(yè)于重慶石油學校石油與天然氣勘查專業(yè)，2010年畢業(yè)于中國石油大學(華東)石油工程專業(yè)，獲碩士學位，現(xiàn)從事油氣成藏研究工作。

TE122.2

A

1006-6535(2016)05-0034-04