陳官莊地區(qū)沙四下亞段紅層輸導(dǎo)體系運(yùn)移能力定量表征方法

蔡宏興,趙海燕,王延章,路 達(dá),閆瑞萍,李靜雯

(1.中國石化勝利油田 現(xiàn)河采油廠,山東 東營 257068; 2.中國石油大學(xué)勝利學(xué)院 油氣工程學(xué)院，山東 東營 257061; 3.中國石油遼河油田 勘探開發(fā)研究院,遼寧 盤錦 124010; 4.中國石油大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 102249)

陳官莊地區(qū)沙四下亞段發(fā)育一套陸相碎屑沉積(紅層),油氣分布井段長,是東營南部目前較為現(xiàn)實的勘探接替陣地。官126、王66等井獲得成功之后,掀起了陳官莊地區(qū)沙四段紅層勘探熱潮。陳官莊地區(qū)沙四下具有有利的成藏條件,蘊(yùn)藏較大的勘探潛力。但勘探實踐證明,其勘探難度大,探井成功率較低。輸導(dǎo)體系研究一直是其勘探難點,需結(jié)合斷層、砂體、不整合面進(jìn)行定量評價[1],闡明其輸導(dǎo)能力,為下一步勘探指明方向。前人雖然對陳官莊地區(qū)做了大量工作,但主要是圍繞在構(gòu)造、儲層、沉積和油氣成藏等方面,對于輸導(dǎo)體系的定量研究是一個薄弱環(huán)節(jié)[2-3]。筆者提出紅層輸導(dǎo)體系定量表征方法,主要包括斷層、連通砂體、不整合、油層壓力4種,在對單項進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)行綜合評價。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

陳官莊地區(qū)位于東營南坡東部,通—王斷裂帶中段(圖1)。其油源主要來自牛莊洼陷,沙三—沙四段為主要烴源巖,生排出的油經(jīng)輸導(dǎo)斷層、連通砂體及不整合運(yùn)移至紅層內(nèi)砂巖儲層成藏,油藏直接蓋層為紅層內(nèi)泥巖隔層。沙四上烴源巖發(fā)育于半咸水沉積環(huán)境,具植烷優(yōu)勢,富含伽瑪蠟烷,甾烷異構(gòu)化程度較低,生油潛力大且具備生成低熟油的能力。沙三下段烴源巖是東營凹陷最重要的烴源巖,分布廣,厚度大,生油指標(biāo)好,成熟度較高,生油潛力大,是最重要的烴源巖層系。這兩套烴源巖有機(jī)質(zhì)均有較高的豐度,有機(jī)質(zhì)類型均以I型干酪根為主。

2 斷層輸導(dǎo)能力

油氣輸導(dǎo)體系是指具有油氣輸導(dǎo)能力的空間及其形成這些空間的介質(zhì)所組成的空間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[4]。有效烴源巖是油氣成藏的物質(zhì)基礎(chǔ),油藏空間展布形態(tài)是結(jié)果,起到“橋梁”作用的是輸導(dǎo)體系。東營凹陷南坡紅層不具備生成大量油氣的能力,油氣只有通過有效輸導(dǎo)體系才能大量匯聚成藏。因此,輸導(dǎo)體系是東營凹陷南坡紅層油氣運(yùn)聚體系研究的核心。斷裂是東營凹陷南坡紅層最主要的構(gòu)造形式。切割紅層的斷裂數(shù)量眾多,主要發(fā)育NE、近EW和NW3組斷裂體系。油源斷層是指切入烴源巖、斷距大的斷層,以EW和NE斷層為主。對紅層油氣成藏來說,油源斷層的輸導(dǎo)作用至關(guān)重要,它較好地溝通了油源,為油氣的后期運(yùn)移打下了基礎(chǔ)。

目前,直接評價斷裂輸導(dǎo)油氣能力的方法多建立在達(dá)西定律基礎(chǔ)上,通過簡化公式減少計算參數(shù),并結(jié)合斷裂裂縫數(shù)據(jù)計算。而研究區(qū)紅層埋深偏大,且裂縫等相關(guān)數(shù)據(jù)較少,因此提出了斷層砂計算斷裂輸導(dǎo)能力的方法,即采用斷層砂法來定量評價斷層輸導(dǎo)能力。

仿照G. Yielding斷層泥分布率SGR[5]及計算公式提出了斷層砂的計算公式:

SandGR=∑砂巖層厚度/斷距=∑h/H.

(1)

式中，h為砂巖層厚度(圖2(a));H為垂直斷距(圖2(a))。

改進(jìn)后的公式:

SandGR=∑砂巖層厚度/斷距=L砂/L斷.

(2)

式中,L砂為h內(nèi)的砂巖厚度(圖2(b));L斷為兩盤相對斷移距離(圖2(b))。

圖1 東營凹陷區(qū)域構(gòu)造位置

圖2 斷層砂的計算方法及改進(jìn)后的計算方法

據(jù)24條過斷層剖面計算得出,SandGR數(shù)據(jù)范圍為0.39～1,且由北向南SandGR值逐漸增大,斷層封閉性逐漸變?nèi)?。研究表?SandGR出現(xiàn)南高北低的分布規(guī)律,這主要受沉積物由南到北泥質(zhì)含量逐漸增加影響。據(jù)SandGR參數(shù)平面分布特征和SandGR分布趨勢可判斷,沙四下存在郝科1—官115,永89—王139兩個優(yōu)勢方向(圖3)。

3 連通砂體輸導(dǎo)能力

在有利的構(gòu)造環(huán)境下,油氣能否在儲集層中聚集成藏,主要取決于油氣能否通過斷層順利進(jìn)入油氣藏,同時也取決于連通砂體的輸導(dǎo)能力。評價該能力的強(qiáng)弱主要用砂體有效輸導(dǎo)空間系數(shù)來表征,它定義為油氣顯示厚度與砂體厚度的比值[6],值越大輸導(dǎo)油氣的空間越大,反之越小。通過對砂體有效輸導(dǎo)空間系數(shù)的計算可知,孔店組砂體有效輸導(dǎo)空間系數(shù)較沙四下較大;靠近成藏區(qū)或油氣顯示較好的區(qū)域,參數(shù)數(shù)據(jù)偏大。從該參數(shù)分布特征判斷,沙四下存在王72—官126一個優(yōu)勢方向。

據(jù)58口井顯示的層段數(shù)據(jù)分析可得,有效輸導(dǎo)空間系數(shù)在0～0.4之間;其高值區(qū)砂體輸導(dǎo)能力最強(qiáng),且主要分布在陳官莊局部;王家崗大片區(qū)域為低值區(qū)(圖4)。

圖3 陳官莊地區(qū)沙四下SandGR平面分布

圖4 東營南坡東段沙四下砂體有效輸導(dǎo)系數(shù)平面分布

4 不整合輸導(dǎo)能力

不整合與油氣藏的關(guān)系,主要體現(xiàn)在不整合與油氣運(yùn)聚的關(guān)系。普遍認(rèn)為,不整合對油氣運(yùn)移和封堵作用取決于不整合空間結(jié)構(gòu),即不整合結(jié)構(gòu)體中的風(fēng)化黏土層、不整合結(jié)構(gòu)體上層和下層發(fā)育的泥巖與火成巖等對油氣的封堵作用;不整合結(jié)構(gòu)體上層的“暢通型”巖層(底礫巖或水進(jìn)砂巖)、不整合結(jié)構(gòu)體下層具有裂隙、溶蝕孔洞系統(tǒng)的風(fēng)化淋濾帶既可作為油氣運(yùn)移通道,又可作為油氣聚集的良好場所。油沿不整合的側(cè)向運(yùn)移主要受油勢能場的空間分布控制,由高勢能區(qū)向低勢能區(qū)運(yùn)移,在閉合的低勢能區(qū)成藏。

勢能的大小用E來表示:

E=ρvgh.

(3)

式中,E為不整合處油勢能;ρ為油密度,g/cm3;v為體積,cm3;g為重力加速度,m/s2;h為海拔,m。利用該公式計算出沙四下亞段油勢能平面分布圖,對油氣運(yùn)移的動力有了直觀的認(rèn)識。

據(jù)34口井樣品數(shù)據(jù)計算得出:南坡東部沙四下—孔店組紅層油勢能分布在10.24～34之間;南坡東部沙四下—孔店組油勢能平面分布由北向南逐漸減小,變化趨勢平緩;據(jù)油勢能平面特征,沙四下存在史136—官115方向一條優(yōu)勢運(yùn)移路線(圖5)。

圖5 東營南坡東段沙四下不整合油勢能分布

5 運(yùn)移動力

油氣運(yùn)移動力主要受到來自地層的壓力[7],壓力大小決定油氣的運(yùn)移能力。通常采用壓力系數(shù)來研究陳官莊地區(qū)的運(yùn)移動力。從沙四下地層壓力系數(shù)分布圖可以看出,沙四下壓力系數(shù)分布在0.8～1.45之間;北部生油洼陷向南部成藏區(qū),壓力系數(shù)成遞減趨勢;從壓力系數(shù)分布趨勢判斷,沙四下存在郝科1—官115,永89—王139兩個優(yōu)勢方向(圖6)。

6 綜合因子評價及目標(biāo)優(yōu)選

對斷層、連通砂體、不整合、運(yùn)移動力4個參數(shù)綜合考慮,通過一個因子對4個參數(shù)進(jìn)行綜合反應(yīng)[8-9],其處理步驟如下:

(1)分別對上述4個參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果進(jìn)行歸一化處理。與綜合指數(shù)成正比的參數(shù),根據(jù)最大值與最小值之間的差值,(樣本值-最小值)/(最大值-最小值)進(jìn)行歸一化;與綜合指數(shù)呈反比的參數(shù),根據(jù)(最大值-樣本值)/最大值進(jìn)行歸一化[10-11]。

(2)根據(jù)單因素分析結(jié)果及經(jīng)驗值,給壓力值、SandGR值、砂體有效輸導(dǎo)空間系數(shù)和不整合油勢能值賦予權(quán)值,分別為0.15、0.3、0.4和0.15;計算得到研究區(qū)129個樣品點綜合因子。

以官12井為例,該井沙四上鉆遇砂巖厚度21.6 m,地層厚度94 m,SandGR值=21.6 m/94 m=0.23;由于SandGR與油氣運(yùn)移能力成正比,其歸一化為:(樣本值-最小值)/(最大值-最小值)=0.377。其油氣顯示厚度為2.7 m,連通砂體的輸導(dǎo)能力=2.7/21.6=0.125,其歸一化為0.16。不整合輸導(dǎo)能力E=ρvgh=30.6,歸一化后(30.6-10.21)/(34-10.21)=0.86。地層壓力系數(shù)為1.24,歸一化后(1.24-0.88)/(1.83-0.88)=0.38。

基于上述工作,計算得出綜合因子為0.36,得到平面展布規(guī)律(圖7)。分析得出以下幾點認(rèn)識:

圖6 東營南坡東部沙四下紅層壓力系數(shù)分布

圖7 東營南坡東段沙四下綜合評價因子平面分布

(1)東西分帶現(xiàn)象明顯,陳官莊地區(qū)為高值區(qū),王家崗地區(qū)為低值區(qū),沙四下成藏區(qū)為高值區(qū)。

(2)沙四下在陳官莊地區(qū)存在官126—官115井區(qū)及辛176—王108—王66兩個高值區(qū)。

(3)綜合分析認(rèn)為,沙四下存在勝科1—官126方向優(yōu)勢通道;孔店組存在郝科1—面15、郝科1—通古4以及辛176—王97三條優(yōu)勢通道。

(4)根據(jù)油藏分析特征,結(jié)合東營南坡東部沙四下儲量分布特征及上述認(rèn)識,認(rèn)為南坡東部沙四下成藏主要受牛莊洼陷、利津洼陷的影響[12-16]。

精細(xì)構(gòu)造解釋基礎(chǔ)上,在沙四下頂面構(gòu)造圖新發(fā)現(xiàn)構(gòu)造圈閉49個,面積31 km2。在前面成藏控制因素分析基礎(chǔ)上,結(jié)合研究區(qū)鉆探情況,典型油藏剖面解剖,對研究區(qū)圈閉及潛力情況進(jìn)行分析。前期主要部署了官136探井,在沙四下獲得了高產(chǎn)油流。下一步主要分為南北兩部分進(jìn)行部署:在南部官126井區(qū),已經(jīng)上報探明369萬t,主要以儲量擴(kuò)邊為主;在北部官10井區(qū),由于該區(qū)孔店組頂面發(fā)育高角度不整合,緊鄰北部牛莊生油洼陷,油源對接情況良好,地層油藏具有一定的潛力。因此,在研究區(qū)主要以探索地層油藏的含油氣情況為主。

7 結(jié) 論

(1)通過對東營南坡東段沙四下亞段綜合評價因子平面分布的定量研究,通過對斷層輸導(dǎo)能力、連通砂體、不整合輸導(dǎo)能力和油層壓力的取值和歸一化處理,在此基礎(chǔ)上賦予權(quán)值,計算得到研究區(qū)129個樣品點綜合因子,實現(xiàn)了輸導(dǎo)體系運(yùn)移能力定量評價。

(2)采用斷層砂的計算公式對斷層垂向運(yùn)移能力進(jìn)行評價,與連通砂體、不整合輸導(dǎo)能力和油層壓力的分布相結(jié)合,指明了優(yōu)勢運(yùn)移路徑,實現(xiàn)了輸導(dǎo)體系的定量研究。

(3)該疏導(dǎo)體系評價方法在東營南坡東段沙四下油氣勘探中獲得了較好效果，實踐證明輸導(dǎo)體系運(yùn)移能力定量評價對斷陷湖盆斜坡型油氣藏勘探具有較好的指導(dǎo)作用。