树式成藏模式在断块油藏开发中的应用<br/>——以东濮凹陷西斜坡带H19断块为例

树式成藏模式在断块油藏开发中的应用
——以东濮凹陷西斜坡带H19断块为例

2015-07-02钟张起刘振旺侯读杰冯高城王鹏忠

石油地质与工程 2015年6期

关键词：断块油气藏质性

钟张起，刘振旺，侯读杰，冯高城，王鹏忠

(1.中国地质大学(北京)能源学院，北京海淀 100083；2.中国石化中原油田分公司采油五厂；3.中海石油能源发展股份有限公司非常规技术研究院)

树式成藏模式在断块油藏开发中的应用
——以东濮凹陷西斜坡带H19断块为例

钟张起1,2，刘振旺2，侯读杰1，冯高城3，王鹏忠2

(1.中国地质大学(北京)能源学院，北京海淀 100083；2.中国石化中原油田分公司采油五厂；3.中海石油能源发展股份有限公司非常规技术研究院)

针对油田开发后期出现油井产状分布复杂的问题，在分析油藏地质异常和非均质的基础上，利用东濮凹陷西斜坡带油藏的地质开发资料，提出树式充注和成藏模式。树式成藏模式可以合理解释高部位是水层、低部位是油层的现象，能够更好寻找隐蔽油藏。油气在一定通道中进行充注、混合、富集过程，通道外的空间没有油气聚集。东濮凹陷西斜坡带H19断块为由8条断层和7个小断块组成的复杂断块，在大尺度上，油气在构造较高部位富集成藏；在小尺度上，油气分布更为复杂，同一断块内部相邻区域内存在不少油层厚度正异常区和负异常区。树式成藏模式导致油气分布异常，在油藏开发后期更为突出，油水层判别难度增加，常用的判别方法主要有储层侵入特性法，电阻率-自然电位组合法，电阻增大率法，电阻率-孔隙度组合法。

东濮凹陷；断块油藏；地质异常；非均质性；充注模式；成藏模式

断块油藏是我国东部含油气盆地的一种重要油藏类型，由于成藏的复杂性，随着勘探开发程度的深入，新的问题和矛盾不断涌现[1-4]。在成藏背景十分相似的条件下，构造有利部位并不都是高产油井，相邻油井产状差异非常显著，目前的成藏理论还需要进一步完善。通过分析东濮凹陷西斜坡带油藏的地质开发资料，发现油层分布异常现象。构造高点并非油层最厚处；井距很近的两口井，油层厚度差异较大。通过对地质异常理论、油气成藏过程进行分析，提出树式充注和树式成藏模式，并对油层分布异常现象进行合理的解释。

1 地质异常与非均质性

地质异常是在成分、结构、构造等方面与周围环境有明显差异的地质体或地质体的组合[5-6]。地质异常理论最先用于固体矿产的研究，近年来，地质异常理论也用于指导油气的勘查与评价[7-8]。油气成藏受多种因素的控制，不同区块成藏特征复杂多变。非均质性是地质体的各种属性在空间上的变化，是影响油藏高效开发的主要因素之一。目前，对成藏过程、流体及储层的非均质性研究逐渐成为热点课题。

地质异常与非均质性关系密切，同一地质体，既有均质性一面，也有非均质性一面。从大尺度上看地质体表现为均质性，从小尺度上看有可能表现为非均质性。本质上，地质异常是地质体非均质性的表现。

2 油气成藏与非均质性

油气自烃源岩中生成，经过运移通道进入疏导层中，然后经过充注过程在圈闭中聚集，在适当的保存条件下形成油气藏。非均质性贯穿在整个油气成藏过程中，从小尺度看，任何油气藏都是非均质性的，都发育不同规模的油气地质异常。

油气藏是一个复杂的含油气系统，它包含5个地质要素和5种成藏作用。地质要素和地质作用在关键时刻的适当配置，就形成油气藏[9-10]。5个地质要素中都存在非均质性，它们的表现形式会有一些差别。

在地质要素和地质作用中，它们对油气藏非均质性的控制作用有所不同。在油气成藏的过程中，距离油气藏近的环节对油气藏非均质性的控制作用相对较强，如圈闭和盖层的非均质性；距离油气藏远的环节对油气藏非均质性的控制作用相对较弱，如烃源岩和上覆岩层的非均质性。

3 充注和成藏模式

油气在圈闭中的聚集包括充注、混合和富集3个过程[11-12]。油气充注是油气聚集的起始阶段，也是油气混合和富集的前提和基础。

3.1 树式充注模式

油气充注是油气不断进入圈闭存储空间的过程，由于圈闭构造和储集层物性的非均质性，导致油气在圈闭中充注的非均质性。在相对稳定的条件下，油气充注是一个具有幕式特征的连续过程。已知的充注模式很容易解释构造高部位、储层物性好的地区含油饱和度高。随着油气勘探开发程度的深入，在构造和物性有利的部位并不都是高含油饱和度区，目前的充注理论需要进一步完善。油气的二次运移是在疏导体系内进行的，疏导体系包括砂岩、不整合面、断层面等。疏导体系是油气运移的终端，也是油气充注的始端。油气运移在一定的通道内进行，油气充注也同样如此。与疏导体系相比，油气充注的体系分支更细、分布范围更广，如同树的分枝一样，这种充注模式称为树式充注模式，如图1所示。

在图1中，(a)为一个断块的简化沉积相图。该断块北高南低，包括3种常见的沉积砂体，河道、点坝和间湾。(b)、(c)、(d)是三种可能的充注模式，即使断块的宏观结构比较相似，由于微观差异和非均质性，它们的充注程度也会有显著差异。在树式充注模式下，油水界面以上的圈闭中并不全都充满了油气。由于岩石润湿性、圈闭物性和遮挡层非均质性的影响，圈闭的某些部分不在充注路径上，不能形成油气聚集。

图1 断块圈闭内不同条件下树式充注模式

评价油气充注的参数主要是充注程度，影响充注程度的因素很多，主要包括油气供应量、断层封闭强度、断块内砂体的物性、储层的非均质性、充注路径等。一般来说，非均质性越强，充注的程度越低，油水分布关系就越复杂。充注丰度是油气充注的另一个重要参数，非均质性越强，会增加一些区域充注丰度，产生油气正异常，形成油气高产区；反之，会降低另外一些区域的充注丰度，产生负异常，形成油气低产区。

树式充注模式并不否定已有的充注模式，它是充注过程在更小尺度下的一种认识。油气在圈闭中的充注过程，从大尺度上看它是箱式充注，油水界面以上的部分近似认为充满油气。从小尺度上看，它是树式充注，油水界面以上的部分并不完全充注油气。

3.2 树式成藏模式

常见的成藏模式包括背斜圈闭模式、地层圈闭模式、断层圈闭模式和透镜体圈闭模式，都是在大尺度下形成的模式。随着勘探开发的深入，油藏的微观特征表现的越来越显著，已有的成藏模式很难解释油藏开发中出现的一些异常现象。油气向圈闭充注完成后，继续进行混合和富集过程。油气的混合和富集过程，从小尺度上看，也是在树式的网络内进行的。

油气自疏导体系进入圈闭后，在更微细、更广泛的网络中进行充注、混合、富集过程，油气在一定通道内进行聚集，通道外的空间没有油气聚集，这种成藏模式称为树式成藏模式。与树式充注模式一样，树式成藏模式也是小尺度下的一种模式，并不否定其他的成藏模式。

4 矿场应用

4.1 地质背景

H19断块区位于东濮凹陷西斜坡带，构造背景是一个单斜，被一系列东倾正断层分割，形成3个断阶带，西斜坡带油气藏主要位于二台阶断块内，属于复杂断块油藏。H19断块主要含油层位沙3中，含油面积为2.2 km2，石油地质储量为282×104t，可采储量为68.16×104t，标定采收率24.17%。储层平均孔隙度为20.54%，平均渗透率为220×10-3μm2，原油密度为0.9084 g/cm3，原油黏度为 234 mPa·s，为中渗复杂断块稠油油藏。

4.2 树式成藏模式应用

H19断块为由8条断层和7个小断块组成的复杂断块，构造高点在研究区的西南部，油气沿北东向的断层运移而来。在大尺度上，油气在构造较高部位富集成藏；在小尺度上，油气分布更为复杂，不同断块内油层分布及厚度有显著差异。若油层厚度大于10 m的为正异常，油层厚度小于1 m的为负异常，同一断块内部相邻区域内存在不少油层厚度正异常区和负异常区。H19块油层分布及厚度变化，如图2所示。由图可知，Ⅰ块和Ⅲ块油层发育较好，油层正异常分布较广，为一类断块；Ⅱ块、Ⅳ块、Ⅴ块和Ⅵ块，发育油层正异常和负异常，为二类断块；Ⅶ块没有油层发育，为三类断块。

图2 H19块油层厚度等值线分布图

油气在构造的相对高部位没有全部聚集成藏，说明油气并不是严格按照构造高低位置进行充注，而是最先进入优势充注通道。影响优势充注通道的因素很多，既有宏观因素，又有微观因素。岩石润湿性、储层物性、孔喉特征、裂缝发育、流体性质、压力分布等都可能改变油气充注通道。

典型的成藏模式认为，在构造高部位的含油饱和度较高，低部位次之；物性好的河道砂含油饱和度较高，物性较差的河道侧翼次之。随着开发的深入，出现一些异常现象。同一河道，不同部位的含油性差异显著，物性和含油性并不严格正相关。树式成藏模式可以合理解释这些异常。

4.3 油水层判别

树式成藏模式导致的油气分布异常，在油藏开发后期更为突出，油水分布状况更加复杂，油水层判别难度增加。若高部位是水层、低部位是油层，则油层通常表现为低阻现象。可以利用低阻油层的判别方法区分油水层。低阻油层与水层之间的电阻率差别不大，但也可以利用常规测井资料进行识别，常用的判别方法主要包括以下4种[13]。

(1)储层侵入特性法，该方法包括径向电阻率法和时间推移测井法，前者主要用于淡水钻井液，后者主要用于盐水钻井液。

(2)电阻率-自然电位组合法，该方法将自然电位与电阻率曲线重叠，可以很好地区分油水层。

(3)电阻增大率法，该方法也称标准水层对比法。首先选取电阻率最低的水层作为标准水层，然后将目标层的电阻率与之相比，一般比值大于3倍可判断为油层。

(4)电阻率-孔隙度组合法，该方法通过绘制电阻率-孔隙度的解释交会图版来识别低阻油层。

在油气勘探开发中，若构造高部位的井为水层，低部位的井则为水层，这种理念被广泛接受。在小尺度下，影响油水分布的因素很多，油层和水层的关系更为复杂。高部位是水层，低部位一定是水层的理念，会遗漏低部位的油层。树式成藏模式可以合理解释高部位是水层、低部位是油层的现象。在判断油水层时，需要综合多方面的信息，才能做出正确的判断，发现更多的隐蔽油气藏。