源儲(chǔ)側(cè)接式油氣側(cè)向運(yùn)移路徑厘定方法及其應(yīng)用

王軍體

（中國石化中原油田分公司濮城采油廠，河南 濮陽 457532）

0 引 言

油氣勘探實(shí)踐表明，在含油氣盆地上生下儲(chǔ)式生儲(chǔ)蓋組合中源巖生成的油氣向儲(chǔ)層中運(yùn)移，除了在超壓作用下通過斷裂倒灌運(yùn)移進(jìn)入下伏儲(chǔ)層外［1‐4］，對于其中源儲(chǔ)側(cè)接式還可以在浮力作用下通過側(cè)向運(yùn)移進(jìn)入到與其側(cè)接的下伏儲(chǔ)層中，后者較前者更易發(fā)生，應(yīng)是上生下儲(chǔ)式油氣側(cè)向運(yùn)移的主要方式。因此，能否準(zhǔn)確地預(yù)測出源儲(chǔ)側(cè)接式油氣側(cè)向運(yùn)移路徑應(yīng)是油氣勘探的關(guān)鍵。

前人對于源儲(chǔ)側(cè)接式油氣側(cè)向運(yùn)移這一方面已經(jīng)作了部分研究，大致可將其分為3 個(gè)方面：第一個(gè)方面是根據(jù)源巖和儲(chǔ)層所處的構(gòu)造位置及二者之間的位置關(guān)系，研究源儲(chǔ)側(cè)接式源巖生成油氣在浮力作用下向與其側(cè)接下伏儲(chǔ)層側(cè)向運(yùn)移所需的條件［5‐7］，認(rèn)為只有位于盆地斜坡區(qū)源巖和儲(chǔ)層側(cè)接時(shí)，源巖生成的油氣方可在浮力作用下向與其側(cè)接下伏儲(chǔ)層中側(cè)向運(yùn)移；第二個(gè)方面是根據(jù)引起源巖與其下伏儲(chǔ)層側(cè)接地質(zhì)因素的不同，研究源巖向側(cè)接儲(chǔ)層供烴窗口類型［8‐10］，將由斷裂引起的源巖與儲(chǔ)層側(cè)接稱為斷裂供烴窗口，將不整合面引起的源巖和儲(chǔ)層側(cè)接稱為不整合面供烴窗口；第三個(gè)方面是根據(jù)引起源巖與儲(chǔ)層側(cè)接的斷裂和不整合面特征，研究斷裂和不整合面所需的條件［11‐13］，認(rèn)為只有油源斷裂活動(dòng)開啟、風(fēng)化黏土層和底礫巖不發(fā)育造成的滲漏不整合構(gòu)成的源儲(chǔ)側(cè)接，才能使源巖生成的油氣在浮力作用下向側(cè)接儲(chǔ)層中側(cè)向運(yùn)移。以上3 個(gè)方面的研究成果十分有助于含油氣盆地源儲(chǔ)側(cè)接式油氣分布規(guī)律的認(rèn)識(shí)及進(jìn)一步指導(dǎo)油氣勘探及開發(fā)。

上述研究主要是針對斷裂供烴窗口和不整合面供烴窗口，而對源儲(chǔ)側(cè)接式側(cè)向油氣運(yùn)移路徑的研究較少，有也僅僅是利用不整合面分布研究其剖面上油氣側(cè)向運(yùn)移路徑［14‐15］，缺少其內(nèi)部砂體油氣側(cè)向運(yùn)移路徑厘定，更缺少將供烴窗口組合起來的油氣側(cè)向運(yùn)移路徑厘定，這對于含油氣盆地源儲(chǔ)側(cè)接式油氣勘探的進(jìn)一步研究十分不利。因此，開展源儲(chǔ)側(cè)接式油氣側(cè)向運(yùn)移路徑厘定方法研究，對于正確認(rèn)識(shí)含油氣盆地源儲(chǔ)側(cè)接式油氣分布規(guī)律及指導(dǎo)油氣勘探均十分關(guān)鍵。

1 源儲(chǔ)側(cè)接式油氣側(cè)向運(yùn)移條件及路徑

無論是斷裂還是不整合面使源巖和儲(chǔ)層側(cè)接，要使源巖生成的油氣能在浮力作用下向儲(chǔ)層中側(cè)向運(yùn)移，除了要求二者傾斜浮力起作用外，還必須要求源巖和儲(chǔ)層直接接觸形成供烴窗口，只有形成了源巖向儲(chǔ)層的供烴窗口，源巖生成的油氣才能向儲(chǔ)層中側(cè)向運(yùn)移；否則即使二者側(cè)接也不會(huì)有油氣從源巖向儲(chǔ)層中側(cè)向運(yùn)移。而要形成源巖向儲(chǔ)層的供烴窗口就必須要求斷裂為油源斷裂（連接源巖和儲(chǔ)層，且在油氣成藏期活動(dòng)的斷裂），因?yàn)槠浠顒?dòng)開啟，可以連接源巖和儲(chǔ)層，使源巖生成的油氣穿過油源斷裂向儲(chǔ)層中側(cè)向運(yùn)移，如圖1（a）所示；相反，若斷裂為非油源斷裂，其封閉斷裂帶分隔了源巖和側(cè)接儲(chǔ)層，源巖生成的油氣不能向儲(chǔ)層側(cè)向運(yùn)移形成供烴窗口。若是不整合處的風(fēng)化黏土層和底礫巖不發(fā)育，形成滲漏區(qū)使源巖和儲(chǔ)層直接接觸，源巖生成油氣可向儲(chǔ)層中側(cè)向運(yùn)移，形成不整合面供烴窗口，如圖1（b）所示；相反，若不整合處風(fēng)化黏土層和底礫巖發(fā)育，不能形成滲漏區(qū)，源巖和儲(chǔ)層無法直接接觸，源巖生成的油氣也就無法向儲(chǔ)層中側(cè)向運(yùn)移，不能形成供烴窗口。

源巖生成的油氣通過供烴窗口進(jìn)入到側(cè)接儲(chǔ)層中后，在浮力作用下，便在儲(chǔ)層中發(fā)生側(cè)向運(yùn)移，油氣運(yùn)移過程應(yīng)受其油氣勢能場分布特征的控制，其路徑應(yīng)受砂體連通區(qū)和儲(chǔ)層頂面古構(gòu)造脊耦合的控制［16］。

綜合上述分析可以得到，源儲(chǔ)側(cè)接式側(cè)向運(yùn)移油氣路徑應(yīng)為供烴窗口與砂體側(cè)向運(yùn)移路徑的組合，二者之一不發(fā)育或二者均發(fā)育但不連接，均不是油氣側(cè)向運(yùn)移路徑。

2 源儲(chǔ)側(cè)接式油氣側(cè)向運(yùn)移路徑的厘定方法

由上可知，要厘定源儲(chǔ)側(cè)接式油氣側(cè)向運(yùn)移路徑，就必須確定源巖向側(cè)接儲(chǔ)層的供烴窗口和儲(chǔ)層砂體油氣側(cè)向運(yùn)移路徑，二者組合便可以得到源儲(chǔ)側(cè)接式油氣側(cè)向運(yùn)移路徑。

要確定源巖向儲(chǔ)層斷裂的供烴窗口，就必須確定油源斷裂兩側(cè)源巖和儲(chǔ)層側(cè)接長度。具體方法為利用三維地震資料對源巖內(nèi)斷裂類型進(jìn)行劃分，然后找到連接源巖和儲(chǔ)層且在油氣成藏期活動(dòng)的斷裂，此為輸導(dǎo)斷裂。利用源巖成熟度地化參數(shù)隨埋深變化關(guān)系，通過文獻(xiàn)［17］確定源巖排烴門限，據(jù)此圈定源巖排烴分布區(qū)。將源巖輸導(dǎo)斷裂與源巖排烴分布區(qū)疊合，便可以得到油源斷裂（即源巖排烴分布區(qū)內(nèi)的輸導(dǎo)斷裂），然后利用地震剖面追索每條油源斷裂是否造成源儲(chǔ)側(cè)接。若側(cè)接，讀取不同測線處側(cè)接長度，便得到每一條斷裂的供烴窗口。

要確定源巖向儲(chǔ)層不整合面的供烴窗口，就必須確定源巖排烴分布區(qū)和不整合滲漏區(qū)。源巖排烴分布區(qū)可按上述方法確定。不整合滲漏區(qū)的確定首先利用鉆井資料劃分源巖與儲(chǔ)層之間不整合結(jié)構(gòu)（底礫巖、風(fēng)化黏土層和半風(fēng)化巖石）；然后將不發(fā)育風(fēng)化黏土層和底礫巖的風(fēng)化殼井疊合在一起，作為不整合滲漏區(qū)；最后將上述已確定出的源巖排烴分布區(qū)和不整合滲漏區(qū)疊合，便可以得到源巖向儲(chǔ)層不整合面的供烴窗口。

要確定砂體油氣側(cè)向運(yùn)移路徑，就必須確定儲(chǔ)層砂體連通分布區(qū)和儲(chǔ)層頂面古構(gòu)造脊，儲(chǔ)層砂體連通分布區(qū)內(nèi)的古構(gòu)造脊即為砂體油氣側(cè)向運(yùn)移路徑。利用鉆井資料統(tǒng)計(jì)儲(chǔ)層地層砂地比，統(tǒng)計(jì)研究區(qū)已知井點(diǎn)處儲(chǔ)層砂地比與油氣分布的關(guān)系，取油氣分布處最小地層砂地比作為儲(chǔ)層砂體連通分布所需的最小地層砂地比［18］，據(jù)此便可以得到儲(chǔ)層砂體連通分布區(qū)（儲(chǔ)層地層砂地比大于其連通分布所需的最小地層砂地比的區(qū)域）。利用鉆井和地震資料統(tǒng)計(jì)儲(chǔ)層頂面埋深，由地層古埋深恢復(fù)方法［19］恢復(fù)其在油氣成藏期的古埋深，古油氣勢能的計(jì)算公式為

式中：Φ——斷層面古油氣勢能，kJ；g——重力加速度，m/s2；z——斷層面古埋深，m；p——斷層面流體壓力，MPa（可利用ρwz求取，ρw為地層水密度，g/cm3）；ρ——油氣密度，g/cm3。

根據(jù)其古油氣勢能等值線法線匯聚線，便可以得到儲(chǔ)層頂面古構(gòu)造脊。將上述已確定出的儲(chǔ)層砂體連通分布區(qū)與儲(chǔ)層頂面古構(gòu)造脊疊合，便可以得到砂體油氣側(cè)向運(yùn)移路徑。

將已確定出的源巖向儲(chǔ)層斷裂供烴窗口或不整合面供烴窗口與砂體油氣側(cè)向運(yùn)移路徑疊合，由二者連接便可以得到源儲(chǔ)側(cè)接式油氣側(cè)向運(yùn)移路徑。

3 應(yīng)用實(shí)例

選取海拉爾盆地烏爾遜凹陷南部銅缽廟組為例，利用上述方法厘定其油氣側(cè)向運(yùn)移路徑，并通過目前烏南地區(qū)銅缽廟組油層已發(fā)現(xiàn)油氣分布與厘定結(jié)果之間的關(guān)系，驗(yàn)證該方法用于厘定源儲(chǔ)側(cè)接式油氣側(cè)向運(yùn)移路徑的可行性。

烏南地區(qū)構(gòu)造上包括洼槽帶、環(huán)洼帶、坡折帶，是烏爾遜凹陷油氣勘探的重點(diǎn)地區(qū)，如圖2（a）所示。該區(qū)從下至上發(fā)育下白堊統(tǒng)、上白堊統(tǒng)，下白堊統(tǒng)有銅缽廟組、南屯組、大磨拐河組和伊敏組，上白堊統(tǒng)僅發(fā)育青元崗組，如圖2（b）所示。目前該區(qū)已發(fā)現(xiàn)的油氣主要分布在南屯組和銅缽廟組，少量分布在大磨拐河組。油氣源對比結(jié)果表明，銅缽廟組油氣主要來自上覆南一段下部源巖，屬于源儲(chǔ)側(cè)接式生儲(chǔ)蓋組合。烏南地區(qū)銅缽廟組已發(fā)現(xiàn)油氣主要分布在東部環(huán)洼帶和坡折帶，主要受到銅缽廟組油氣側(cè)向運(yùn)移路徑分布的影響。因此，能否準(zhǔn)確地厘定出烏南地區(qū)銅缽廟組油氣側(cè)向運(yùn)移路徑分布，是該區(qū)銅缽廟組油氣勘探的關(guān)鍵。

圖2 烏南地區(qū)構(gòu)造及地層發(fā)育特征綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive column of structural and stratigraphic development characteristics in southern Wuerxun area

由圖3 中可以看出，烏南地區(qū)南一段下部源巖與銅缽廟組儲(chǔ)層既可以通過斷裂供烴，又可以通過不整合面供烴，然后在銅缽廟組儲(chǔ)層砂體中側(cè)向運(yùn)移和聚集。

圖3 烏南地區(qū)南一段下部源巖與銅缽廟組儲(chǔ)層側(cè)接地震剖面Fig.3 Seismic section of the source rock of lower K1n1 and reservoir of K1t in southern Wuerxun area

利用三維地震資料解釋成果，對烏南地區(qū)銅缽廟組內(nèi)發(fā)育斷裂的主要類型進(jìn)行劃分，將連接銅缽廟組和南一段下部源巖，且在油氣成藏期——伊敏組沉積末期［20］活動(dòng)的斷裂作為輸導(dǎo)斷裂（圖4）。由圖4 可以看出，烏南地區(qū)銅缽廟組輸導(dǎo)斷裂主要分布在洼槽帶四周，東部輸導(dǎo)斷裂相對發(fā)育，但規(guī)模相對較小，西部輸導(dǎo)斷裂雖發(fā)育較少，但規(guī)模相對較大，輸導(dǎo)斷裂走向以近南北向?yàn)橹?，少量為北東東向和北西向。

利用南一段下部源巖成熟度地化參數(shù)隨埋深變化特征，由文獻(xiàn)［17］得到烏南地區(qū)南一段下部源巖排烴門限約為2 000 m，據(jù)此可以得到烏南地區(qū)南一段下部源巖排烴分布區(qū)，如圖4 所示。由圖4可以看出，烏南地區(qū)南一段下部源巖排烴分布區(qū)主要分布在其中部的洼槽帶和環(huán)洼帶內(nèi)。

將上述已確定出的烏南地區(qū)銅缽廟組輸導(dǎo)斷裂分布和南一段下部源巖排烴分布區(qū)疊合，便可以得到其銅缽廟組油源斷裂分布，如圖4 所示。由圖4中可以看出，烏南地區(qū)銅缽廟組共發(fā)育9 條油源斷裂，主要分布在南一段下部源巖排烴分布區(qū)的東西邊部，利用三維地震資料刻畫上述9 條油源斷裂兩側(cè)南一段下部源巖與銅缽廟組儲(chǔ)層側(cè)接特征，據(jù)此得到烏南地區(qū)南一段下部源巖和銅缽廟組儲(chǔ)層斷裂供烴窗口，如圖4 所示。由圖4 可以看出，烏南地區(qū)南一段下部源巖向銅缽廟組儲(chǔ)層斷裂供烴窗口主要分布在其西部（1 條）和東南（2 條）油源斷裂處，西部油源斷裂形成的供烴窗口相對較大，東南部油源斷裂形成的供烴窗口相對較小。

由圖5 中可以看出，烏南地區(qū)只有上覆南一段下部源巖（暗色泥巖）與下伏銅缽廟組頂部砂巖儲(chǔ)層接觸處，因其底礫巖和風(fēng)化黏土層不發(fā)育，源儲(chǔ)側(cè)接，才能形成不整合面供烴窗口；否則，源儲(chǔ)不能側(cè)接，源儲(chǔ)也就不能形成不整合面供烴窗口。利用鉆井資料劃分烏南地區(qū)各井銅缽廟組與南一段下部之間不整合面結(jié)構(gòu)，將環(huán)洼帶和坡折帶風(fēng)化黏土層和底礫巖不發(fā)育的不整合面處的井（圖5）圈在一起，便可以得到不整合滲漏區(qū)，再與南一段下部源巖排烴分布區(qū)疊合，便可以得到烏南地區(qū)南一段下部源巖向銅缽廟組儲(chǔ)層不整合面供烴窗分布，如圖4 所示。由圖4 中可以看出，烏南地區(qū)除了洼槽帶內(nèi)2 個(gè)局部地區(qū)外，其余南一段下部源巖排烴分布區(qū)皆為南一段下部源巖向銅缽廟組儲(chǔ)層供烴窗口分布區(qū)。

圖4 烏南地區(qū)銅缽廟組斷裂、不整合面供烴窗口Fig.4 Hydrocarbon supply windows of faults and uncon‐formities in K1t of southern Wuerxun area

圖5 不同探井南一段下部源巖與銅缽廟組儲(chǔ)層接觸關(guān)系對比Fig.5 Comparison of contact relationship between source rock of lower K1n1 and reservoir of K1t in different exploration wells

由圖6 可以看出，烏南地區(qū)銅缽廟組地層砂巖發(fā)育，砂地比最高可以達(dá)到0.9 以上，地層砂地比由這些高值區(qū)向其四周逐漸減小，最小處為研究區(qū)西部、東北部和中部局部地區(qū)，小于0.52。統(tǒng)計(jì)烏南地區(qū)已知井點(diǎn)處銅缽廟組地層砂地比與油氣分布關(guān)系，將0.52 厘定為油氣分布處最小的地層砂地比（圖7），作為銅缽廟組砂體連通分布所需的最小地層砂地比，據(jù)此可以得到烏南地區(qū)銅缽廟組砂體連通分布區(qū)，如圖6 所示。由圖6 可以看出，烏南地區(qū)銅缽廟組除西部和中部局部地區(qū)外，其余大部分地區(qū)皆為砂體連通分布區(qū)。

圖6 烏南地區(qū)銅缽廟組地層砂地比與砂體連通分布區(qū)Fig.6 Sand-strata ratio and sand bodies connected distri‐bution area in K1t of southern Wuerxun area

圖7 烏南地區(qū)銅缽廟組砂體連通分布所需最小砂地比厘定示意Fig.7 Determination of minimum sand-strata ratio for connected distribution of southern Wuerxun area

利用三維地震資料讀取烏南地區(qū)銅缽廟組頂面埋深，由地層古埋深恢復(fù)方法［19］恢復(fù)其在伊敏組沉積末期（油氣成藏期）的古埋深，由式（1）計(jì)算其在伊敏組沉積末期（油氣成藏期）的古油氣勢能，根據(jù)其古油氣勢能等值線法線會(huì)聚線，可以刻畫出古構(gòu)造脊的分布情況，再與上述銅缽廟組砂體連通分布區(qū)疊合，便可以得到烏南地區(qū)銅缽廟組砂體油氣側(cè)向運(yùn)移路徑分布，如圖8 所示。由圖8 可以看出，烏南地區(qū)銅缽廟組砂體油氣側(cè)向運(yùn)移路徑主要分布在其東北地區(qū)，其次是南部，均由洼槽帶向四周展布延伸。

將上述已確定出的烏南地區(qū)南一段下部源巖向銅缽廟組斷裂供烴窗口、不整合面供烴窗口和銅缽廟組砂體油氣側(cè)向運(yùn)移路徑分布疊合，便可以得到烏南地區(qū)銅缽廟組油氣側(cè)向運(yùn)移路徑分布，如圖8所示。由圖8 可以看出，烏南地區(qū)銅缽廟組油氣側(cè)向運(yùn)移路徑主要分布在其東北部，其次是南部，主要是由不整合面供烴窗口與砂體油氣側(cè)向運(yùn)移路徑構(gòu)成，僅在其東南及西北部少數(shù)油氣側(cè)向運(yùn)移路徑是由斷裂供烴窗口與砂體側(cè)向運(yùn)移路徑構(gòu)成的。

由圖8 可以看出，烏南地區(qū)銅缽廟組目前已發(fā)現(xiàn)油氣均分布在其東南部油氣側(cè)向運(yùn)移路徑上或附近，其原因是只有處于銅缽廟組油氣側(cè)向運(yùn)移油氣路徑上或附近，才能通過洼槽帶中南一段下部源巖與銅缽廟組儲(chǔ)層的供烴窗口和銅缽廟組砂體油氣側(cè)向運(yùn)移路徑組合獲得油氣進(jìn)行運(yùn)聚成藏，油氣勘探才能找出油氣。烏南地區(qū)南部也應(yīng)是銅缽廟組油氣勘探的有利地區(qū)，但至今未見油氣是由于該區(qū)是草原保護(hù)區(qū)，不能勘探的緣故。

圖8 烏南地區(qū)銅缽廟組側(cè)向運(yùn)移油氣路徑與油氣分布Fig.8 Lateral migration paths and oil and gas distribu‐tion in K1t of southern Wuerxun area

4 結(jié) 論

（1）源儲(chǔ)側(cè)接式油氣側(cè)向運(yùn)移路徑是由源巖向側(cè)接儲(chǔ)層斷裂供烴窗口或不整合面供烴窗口和儲(chǔ)層砂體側(cè)向運(yùn)移路徑構(gòu)成的，二者缺一不可，且還需連接，否則不能形成側(cè)向運(yùn)移油氣路徑。

（2）通過確定油源斷裂兩側(cè)源巖和儲(chǔ)層側(cè)接部位和長度以及通過確定不整合滲漏區(qū)與源巖排烴分布區(qū)，分別確定了源巖向側(cè)接源巖斷裂供烴窗口及不整合面供烴窗口，通過確定儲(chǔ)層砂體連通分布區(qū)和頂面古構(gòu)造脊，確定儲(chǔ)層砂體側(cè)向運(yùn)移路徑，將供烴窗口和砂體側(cè)向運(yùn)移路徑二者結(jié)合建立了一套源儲(chǔ)側(cè)接式油氣側(cè)向運(yùn)移路徑厘定方法。

（3）海拉爾盆地烏南地區(qū)銅缽廟組油氣側(cè)向運(yùn)移路徑主要分布在其東北部，其次是南部，主要是由不整合面供烴窗口與砂體側(cè)向運(yùn)移路徑構(gòu)成，僅在其東南及西北少數(shù)油氣側(cè)向運(yùn)移路徑是由斷裂供烴窗口與砂體側(cè)向運(yùn)移路徑構(gòu)成的，這些油氣側(cè)向運(yùn)移路徑分布處有利于銅缽廟組油氣聚集成藏，與目前烏南地區(qū)銅缽廟組已發(fā)現(xiàn)的油氣分布相吻合，表明該方法用于厘定源儲(chǔ)側(cè)接式油氣側(cè)向運(yùn)移路徑是可行的。