致密砂岩油运移体系特征研究

闫 明

（东北石油大学 地球科学学院，黑龙江 大庆 163318）

致密砂岩油运移体系特征研究

闫 明

（东北石油大学 地球科学学院，黑龙江 大庆 163318）

石油的运移是石油地质学当中的关键内容，是连接生储聚的关键性纽带。什么样的运移方式决定油藏的聚集规模。通过对不同类型运聚特征的总结，发现致密油运移主要受排驱压力，运移体系和源储空间分布，运移路径上成岩影响因素的控制。对于不同的运移方式，最高效的是有关断层的运移组合方式。

油气运移；致密砂岩；运聚特征；源储分布

石油的运移是石油地质学当中的关键内容，是连接生储聚的关键性纽带。什么样的运移方式严重影响油藏的聚集规模。在全球对石油的需求量越来越大，常规石油开采量越来越不能满足人们的要求的趋势下，人们的目光已经转移到非常规石油上来，而致密砂岩油是现阶段人们的主要目标。致密砂岩油是覆压渗透率小于0.1毫达西的砂岩储层中贮存的石油，致密砂岩油藏因其特殊的成藏过程及特殊的岩石物性规律，在石油运移方面与常规油气藏又有着明显的区别和相似之处。而正是这样的相同与不同才能使得致密砂岩贮存了能达到人们需求的油藏。

1 砂体运移体系

致密油在低渗透砂体中的运移与常规运移有很大的不同。由于运移砂体及储层的渗透率较低，致密油在其中的运移要难得多，不过在致密油高压情况下，油在致密砂岩孔隙中还是可以运移的，运移方式以非达西流为主，浮力和毛细管力作用为辅，并需要一定的启动压力，烃源岩在成熟阶段生烃体积变大产生异常高压，或砂体的溶蚀作用等都可以产生一定的压力梯度，即可为启动压力，达到了启动压力，致密油在砂体中的运移就有了首要的条件［1-3］。

1.1 夹层互层为高效运移聚集模式

即使能够运移，油在致密砂岩中的运移也是极难的，其只能够进行短距离的，而不能不通过其他运移方式进行长距离运移。致密油在低渗透砂岩中的最好的运聚方式是互层或夹层，这两种都是源储一体共生的，成藏效率较高，损失量较少。只要源岩处产生的油与其旁边的砂体储层间存在足够的启动压力，油就可以缓慢的将源储的压力系统统一，这样的统一过程虽然极为缓慢，但是进入到致密储层中的油就会很难外溢。这样缓慢的一体化之后，致密油在其中稳定存储，并且不在外力作用下贮存在储层中的石油，由于被源岩层包夹住，两侧超压控制，不易流动。

致密油近距离运聚形成邻源型致密油也是极好的。但是油在致密砂体中运移必须要有足够的流体势差驱动，以克服吸附力、毛管力等，油气超压运移须有足够的持续压力势差驱动，即使有了这些条件，大都也不能够形成足够持续的势差来对致密油实施长距离运移。因此，在砂岩致密化之后经历的时间越长，邻源致密油的存储量就应该是越大的。并且只要不经过大的构造变化，贮存的邻源致密油也同样可以较好的保存下来。

1.2 压力疏导区是控制油运移的关键因素

在一个相对较封闭的体系中，很少的油气移动都会导致原来低势区的压力快速上升，使压力势差得到显著降低，所以在一个相对较封闭的体系中流体不会出现较大规模的持续运移。因此，只有低势区以外的压力疏导区的存在，低势区的低压状态才可以保存，致密油的流动才可持续，这是实现地层中致密油进行大规模流动的必要条件。含油盆地中好的压力疏导区应该是和外部开放体系相连，并且具有相对较好的渗透性地层，流体流入泄压层之后，其地层压力不会有明显的变化。通常在致密型地层中浮力远小于岩石毛细管力，油运移方向应主要取决于压力势降低的方向。油流既可能向烃源岩层上方运移，也可以向下运移。当一个方向没有好的压力疏导区，而另一个方向有，油会更多的向有好区一方流动。一个沉积盆地中没有绝对的封闭体系，一个烃源岩层上下地层中有没有压力疏导区都是相对的（图1）。烃源岩层周围疏导区的疏导能力的相对好坏和距离烃源岩层的相对远近，应该是控制油运移方向和运移量的关键因素。

图1 压力疏导区控油模式图Fig.1 Containment model of pressure channel

1.3 早期未致密时期油运移通道更为通畅

致密油的运移还可以利用在早中期油充注时储层尚未致密时，浮力作用下发生油运移的有利通道，这样的通道由于长期与油接触，与附近的岩石孔喉相比更为亲油。晚期油充注时储层已经致密，此时致密油就会利用先前与油长期接触而具亲油性的残留路径作为优势输导通道运移，而不会选择其他的亲水通道（图2）。这样的优势运移通道较其他路径更容易运移，运移效率高，但若此运移通道或与目的储层同时和压力疏导通道相连，也可导致致密油的快速流失。总体来讲，这样油先期运移通道对后期致密油的运移起正面作用。

图2 浮力作用下运移模式Fig.2 Migration patterns under the action of buoyancy

2 微裂缝运移体系

微裂缝在致密油运移过程中起到极为重要的作用，微裂缝在油运移当中无论是常规油藏还是非常规油藏都会产生比周围孔喉更大的渗流空间，不论是构造缝还是成岩缝都能够产生这样的渗流空间（图3）。致密油在致密砂岩微裂缝中的运移较致密颗粒间孔喉的运移路径要轻松许多，但还是会受到很多因素的制约［4-6］。

图3 微裂缝控油模式Fig.3 Containment model of microfracture

2.1 岩石性质对微裂缝发育决定性作用

岩石的强度、力学性质不同，在相同构造应力作用下，微裂缝的发育程度也会有所不同。颗粒细、砂层薄的储层岩石，微裂缝规模小、密度大，而颗粒粗、厚度大的砂岩储层，微裂缝发育的规模大，密度小。岩性是影响储层发育微裂缝的内在因素，若岩石中脆性成分高、颗粒细、孔隙度低，在相同的构造应力作用下，微裂缝会更容易发育。储层泥岩夹层具有较高的脆性矿物成分，极大地提高了储层中微裂缝的发育程度。泥岩中不同组系的构造缝和成岩缝相互连通，形成裂缝网，使泥岩层的渗透性增大。这样的低渗透砂岩储层的泥岩夹层具有一定的储集性。研究表明，在岩石参数和负荷条件相同的情况下，薄层岩石比厚层岩石更容易产生密集的裂缝。也就是说，按一定比例施加相同的应力，随着岩层厚度增加，裂缝间距增大。

2.2 应力性质可影响裂缝渗流效率

受古今地应力等因素的影响，不同方向裂缝的渗流作用有明显不同。其中，与现今地应力方向近平行的裂缝连通性好、张开度大、渗透率高、启动压力小，为主渗流方向，是开发井网部署时需要重点考虑的裂缝方向，而其他方向的裂缝在渗流方面就相对差了些。但随着油藏开发，地层压力下降，不同方向裂缝的渗流规律就会发生改变，因此后期的开发工作可能会更加复杂化。不同方向裂缝渗流变化规律会是致密砂岩油藏开发中后期井网调整的重要依据。

2.3 成岩作用可影响微裂缝发育

微裂缝的形成除了与构造作用相关外，还与成岩作用有关。成岩作用过程中，由于压实作用、矿物胶结交代、重结晶等，使岩层发生收缩、 膨胀以及矿物间的重组、转化等，都可以产生一系列微裂缝。有些微裂缝进一步溶蚀形成溶蚀缝，这些微裂缝使储层孔隙相互连通，渗透性增强，改善了储集层性质。

孔隙水进入岩石原有裂缝，部分碳酸盐矿物溶蚀使得裂缝扩大。但在孔隙水进入裂缝过程中，溶蚀和胶结充填往往是相互同时的。当溶解作用主控时，微裂缝扩大；当胶结作用主控时，原有裂缝被充填而丧失渗流能力。在镜下观察到普遍存在胶结充填现象，充填矿物大多为方解石和白云石，其次为硬石膏等，从而使得许多微裂缝变成无效缝，储集层物性变差。

3 断层运移体系

致密油在断层中的疏导作用较其他运移方式都更为高效，不只是因为断层的渗流通道较其他运移方式都更为宽阔，且断层核附近裂缝发育很好，还由于断层两侧的沙泥关系使得断层运移的油在运移后可能会有良好的储存空间及遮挡方式，使得致密油在断层疏导的方式下能够拥有良好的聚集效率［7-9］。

3.1 断层连通源岩是致密油运移的先决条件

无论断层处于封闭还是开启状态，亦或是断裂附近构造情况如何，断层想要运移油气必须先要将源岩连在断层的一端或断穿源岩，否则还是不能通过断层运移模式进行石油运移（图4）。或者在初始阶段，断层处于封闭状态，后期源岩中产生的流体超压开启断层，或后期的构造运动开启断层，这样的断层才能将油运出来。致密油在运移路径上遇到断层也是很好的选择，但无论什么样的过程，运移距离越远，中间过程可能会损失的就越多。

图4 断层运移模式Fig.4 Migration patterns under the control of fault

3.2 断层两侧地层发育控制运移路径

区域性盖层断接厚度越大，油气越不易穿过区域性盖层向上运移，只能在区域性盖层之下发育侧向分流运移聚集。相反，油气则易穿过区域性盖层向上运移。除了可以在区域性盖层之下侧向分流聚集外，还可以在其上进行侧向分流聚集。

沿着油源断裂向上运移的油气由于受到区域性盖层阻挡后，不是在其下进行侧向分流，就是在其上下进行侧向分流，油气到底向哪些地层中侧向分流，主要受到地层砂地比值大小的控制，地层砂地比值越小，表明地层中泥岩越发育，断裂错断过程中，形成的断裂带中泥质含量越高，断层侧向封闭性越好，越不利于油气向该地层中侧向运移；相反，地层砂地比值越高，表明地层中泥岩越不发育，断裂错断过程中，形成的断裂带中泥质含量越低，断层侧向封闭性越差，越有利于油气向该地层中侧向运移。

3.3 断裂组合方式可有效控制油气运移聚集

单一断层一般只具备油的运移作用，而多边断层即断层组合则有可能形成油的富集点，在致密油当中，这样的富集点极为重要，多边断层作为一种非构造成因的断层，其发育层位都经历了被动沉降。不同的地质背景下，多边断层的成因有多种，比较被认可的机制主要有密度反转、脱水收缩和重力载荷机制，但目前还没有一种统一的机制，但它们都与压实和流体排出有关。但是比较被认可的观点就是，这样的断层组合可以在其周边某几点由于多条断层边部复杂控油机制进行油富集点的控制，也就是断裂交叉点控油，也可以说是含高密度断层的地层为油的优势通道。

4 结 论

综合以上各主控因素，致密油运移主要受排驱压力，运移体系和源储空间分布，运移路径上成岩影响因素的控制。

对于这几种运移方式，最高效的是有关断层的运移组合方式。不过断层的致密油运移还是同样受古沉积相的控制，成岩作用的影响，但只要构造作用能够使其贯穿到源岩，并且沿断层两侧存在高沙泥比地层，无论存在什么样的区域性盖层断接厚度，在源岩高压的驱动下都能够运移到储层中，形成相应的油藏。

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Research on Characteristics of Tight Sandstone Oil Migration System

YAN Ming
（College of Earth Sciences, Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318, China）

Petroleum migration is a key content of petroleum geology, which is the key link of source rocks and reservoirs. The kind of migration way determines reservoir accumulation scale. Through the summary of the characteristics of different types of migration, it’s found that the dense oil migration is mainly controlled by expulsion pressure, migration system, source reservoir space distribution and diagenetic factors of migration path. For different types of migration, the migration of fault combination is the most efficient way.

Oil and gas migration; Tight sandstone; Characteristics of the migration and gathering; Distribution of source and storage

TE 122

A

1671-0460（2015）08-1868-03

国家高技术研究发展计划项目（863计划）（2013AA064903）；国家重点基础研究计划（973计划）前期研究专项（2012CB723102）；东北石油大学研究生创新科研项目资助（YJSCX2015-006NEPU）。

2015-07-14

闫明（1991-），男，黑龙江大庆人，在读硕士研究生，研究方向: 储层地质学。E-mail：ym06879@sina.com。