青化砭地區(qū)延長組油氣運移綜合分析

陳 峰，張 惠，杜治偉，高攀明

（1.西安石油大學地球科學與工程學院，陜西西安 710065；2.西安石油大學，陜西省油氣成藏地質學重點實驗室，陜西西安 710065；3.延長油田股份有限公司吳起采油廠，陜西延安 710000）

1 地質背景

青化砭北部探區(qū)位于寶塔區(qū)蟠龍鎮(zhèn)，構造單元位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡東部[3]。陜北斜坡呈西傾態(tài)勢，坡度為7~10 m/km，傾角約為1°[4]。該地區(qū)沒有明顯的斷層發(fā)育，局部存在差異壓實作用形成的小型隆起構造，兩翼基本對稱，閉合面積一般在10~20 km2，閉合高度一般在10~20 m。

2 油氣運移綜合研究

2.1 油氣運移的動力

油氣從烴源巖中向外擴散時需要動力推動，烴類擴散動力為剩余壓力，過剩壓力是指地層中的流體壓力與對應點的靜水壓力的差值。過剩壓力的大小直接反映了地下巖層中壓力的異常程度。由于壓實過程的不可逆，現(xiàn)今過剩壓力在一定程度上能反映地層處于最大埋深時的地層壓力。

在正常壓實段內(nèi)聲波在泥巖中的傳播速度與孔隙度呈良好的線性關系，因此，可以通過聲波時差來研究泥巖的壓實規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)的延長組3段以下普遍存在欠壓實現(xiàn)象（見圖1）；具體表現(xiàn)為：從長4+5、長6開始，聲波時差與正常壓實趨勢線偏離，反映出該層位以下存在超壓（見圖2），這為油氣運移提供了動力。

圖1 研究區(qū)東西向部分井壓實曲線圖

圖2 研究區(qū)南北向部分井壓實曲線圖

2.2 油氣運移的通道

2.2.1 初次運移通道

前人研究發(fā)現(xiàn)，孔隙、微層理面和微裂隙油氣是長7生油層向儲集層運移的三種主要途徑[5]。其中在未熟-低熟階段，油氣生成的數(shù)量較少，但孔隙中的水較多，地層的滲透率相對較高，因此，部分油氣可以通過壓實水流的運動而進入儲層。而在成熟階段，烴源巖已經(jīng)經(jīng)歷了壓實作用，孔隙中的水較少，滲透率降低。由于烴源巖排液不暢，有機質大量生成油氣產(chǎn)生的高孔隙流體壓力會導致烴源巖產(chǎn)生微裂縫[6]。這種異常高壓驅動的油氣水會通過微裂縫-孔隙系統(tǒng)從烴源巖中涌出。當一部分流體被排出后，壓力下降，微裂縫閉合，當壓力再次升高并重新開啟微裂縫時，新的涌流便會發(fā)生。

2.2.2 二次運移通道

當油氣進入儲集層之后，隨著聚集量增加，達到溢出點時，油氣開始通過優(yōu)勢運移通道進行二次運移。

長4+5和長6油藏，在平面上具有連片分布的特點，根據(jù)巖心物性數(shù)據(jù)分析，縱向上層內(nèi)、層間非均質性很強，橫向上非均質性相對較弱，油氣主要通過側向長距離運移（見圖3）。因此，油氣主要通過側向長距離運移為主，縱向為輔。

圖3 油氣運移剖面圖（巖心物性分析）

根據(jù)李明誠在1989年提出的有效通道空間系數(shù)求取法計算了延長組各油層組二次運移有效通道空間系數(shù)，長1油層組為0.9%、長4+5油層組為1.4%、長61油層亞組為12.1%、長62油層亞組為8.9%、長63油層亞組為1.5%（見圖4），表明油氣運移主要發(fā)生在長61和長62油層亞組中。由此可間接推斷，長4+5油層組可能是長4+5和長6油藏的區(qū)域蓋層。

圖4 青化砭北部區(qū)延長組有效通道空間系數(shù)分布直方圖

2.3 油氣運移主要時期

上三疊統(tǒng)延長組長7生油巖是該研究區(qū)中生界油藏的主要油源。熱演化史分析表明，該油源開始進入生烴窗的時間為侏羅紀晚期或白堊紀早期，生油的高峰期是早白堊世晚期。早白堊世晚期或晚白堊世早期則是其主要的排烴時期。

2.4 油氣運移主要方向

構造活動在油氣運移中起著至關重要的作用，尤其是古構造對確定儲層頂面的運移方向有著十分重大的意義。因此，對研究區(qū)早白堊世末期主要油層組的構造進行恢復對判斷油氣運氣方向及距離就顯得十分關鍵。研究區(qū)經(jīng)歷了沉積和抬升剝蝕在三疊系地層沉積之后，需要對地層剝蝕厚度進行恢復。

2.4.1 剝蝕厚度恢復

（1）剝蝕厚度確定

本次研究采用地熱指標、地熱指標泥巖壓實曲線法及泥巖壓實趨勢法，以達到恢復研究區(qū)剝蝕厚度的目的。

（2）剝蝕厚度恢復

①運用地層對比法，選取基準井，包括未發(fā)生剝蝕或通過其他方式已驗證其剝蝕厚度的井。②利用地層沉積特征及厚度的側向變化趨勢，將這些特征投射至剖面上的其他井，獲得其他井的地層恢復厚度。③剝蝕厚度是將每個井的各自殘余地層厚度減去各自地層恢復厚度。

（3）確定基準井剝蝕厚度

根據(jù)泥巖壓實趨勢外推法，圖5為馮55井地層估算方法。其白堊系地層內(nèi)聲波時差變化和深度有著較好的相關性，三疊系壓實作用顯著，因此不使用其聲波時差計算剝蝕厚度。反映地層沉積環(huán)境和沉積體系因素的聲速統(tǒng)計規(guī)律是泥巖壓實趨勢線法的關鍵，選取最靠近剝蝕面且其沉積體系相似的地層段延伸，上推至地表的聲波時差值，確定馮55井處白堊系剝蝕量為1 090 m，以此確定侏羅系和白堊系總的地層厚度為1 490 m。

圖5 馮55井剝蝕厚度恢復結果

（4）白堊紀末剝蝕厚度確定

研究區(qū)發(fā)生過多次抬升剝蝕及沉積間斷，其中白堊紀末期的活動最具代表性。此次構造運動形成當今的鄂爾多斯盆地構造面貌，即西傾單斜。本次研究恢復的白堊系和侏羅系總剝蝕厚度，呈自東南向西北方向，剝蝕厚度呈逐漸減小，剝蝕厚度處于954~1430 m之間。

2.4.2 油氣運移方向確定

流體勢等值線圖呈東北-西南向延伸，等值線間距在東西向變化較大。研究區(qū)東南部為等值線的高勢區(qū)，向北西方向古流體勢有減小的趨勢，因此研究區(qū)長4+5及長6段的流體運移主要由南向北為主。低勢區(qū)主要分布在研究區(qū)中部，較利于油氣聚集；研究區(qū)屬于巖性油氣藏，大部分燕山期末構造圈閉高點處在當時的相對低勢值區(qū)。因此如果油氣保存條件良好，發(fā)現(xiàn)油氣藏的可能性較大的地區(qū)為低勢區(qū)構造帶。

油源對比表明，長7油層組中的張家灘頁巖是長4+5、長6油藏中的原油的主要來源，還有少量來自長7及長6暗色泥巖。油氣縱向向上運移，最大運移距離可達450 m。

3 結論

（1）油源對比表明，長7油層組中的張家灘頁巖是長4+5、長6油藏中的原油的主要來源，成藏組合方式為下生上儲式成藏組合。

（2）研究區(qū)成藏模式為：近源式成藏模式；其中以三疊系延長組長4+5和6油藏最具代表性（圖6）。

圖6 青化砭北部區(qū)延長組成藏模式示意圖