渤海油田古近系超压成因分类及分布特征*

沈章洪

(中海石油(中国)有限公司天津分公司 天津 300452)

渤海油田古近系超压成因分类及分布特征*

沈章洪

(中海石油(中国)有限公司天津分公司 天津 300452)

古近系是渤海油田的主要勘探层系之一，钻探揭示存在超压现象。通过系统研究已钻井资料，提出了一种两级串联筛选超压分类方法，将渤海油田古近系超压分为单纯欠压实型、欠压实主导型、生烃主导型和流体传导型等4类，并分析了古近系超压分布特征。渤海油田古近系超压以单纯欠压实型为主，4种超压类型在不同地区的比例并不完全一致，其中环渤中地区生烃主导型超压的比例显著高于其他地区；垂向上随着地层由新变老，地层超压类型由单纯欠压实型为主逐渐向生烃主导型为主过渡，平面上超压呈相对零散的“窝状”分布特征，凸起的中央部位基本不发育超压，凹陷及其周围斜坡带是超压发育的主要场所，而凹陷与凸起之间的斜坡带超压系数变化最快，具有良好的油气运聚动力条件。本文研究结果可为渤海油田古近系钻前超压预测及烃类运移优势方向研究提供宏观指导。

渤海油田；古近系；超压；成因分类；分布特征；钻前压力预测

古近系是渤海油田的主要生油层系，也是重要的成藏层段之一[1-2],其中已发现的各级油气储量占渤海油田总储量的1/3强。截至2014年底，在钻遇古近系的580多口探井中，约200口井存在地层超压，且常压井和超压井在平面上呈不规则交叉分布。针对上述情况，单凭经验或已钻井资料简单外推来预测地层超压的效果不佳，由此导致的钻井工期延误、油层污染、探井报废等情况时有发生，既影响勘探成效，也导致相当大的直接经济损失。近年来，随着油气勘探向中深层进军，钻入古近系的探井数量呈上升趋势。因此，通过系统研究已钻井资料开展渤海油田古近系超压的成因类型及分布特征研究，不仅可为该地区古近系钻前压力预测提供重要指导，而且具有重大的油气勘探价值和钻井安全价值。

1 超压成因分类方法

表征一口井的地层压力状况时，通常使用压力曲线，即地层压力随垂直深度的变化关系。由于油田实际钻井不可能全井段密集测压(仅是少数渗透层进行零星的工业测压，并且非渗透层还不能进行工业测压)，所以单井连续地层压力曲线总是依据某种理论模型或经验模型进行计算获得。

目前国内外常用的地层压力模型主要有平衡深度法、Bowers法、Eaton法及综合解释法。评价这些模型的优劣或适用性，就是比照计算结果与实际测压样点值的误差，总体误差越小的模型其适用性越好。渤海油田古近系超压分类的基础之一就是找到适应自身的地层压力模型。

基于上述4类模型的特点，考虑到综合解释法没有统一的公式可供参照，且人为因素影响大，在本次研究工作中不予采用。通过对渤海油田钻遇古近系超压的132口井资料分别进行平衡深度法、Bowers法、Eaton法等3类模型的比对分析，结果表明：平衡深度法计算的浅层地层压力精度高于中深层；而Bowers法及Eaton法计算的浅层与中深层地层压力精度总体相当。因此，对于渤海油田古近系，Bowers法及Eaton法都是适用的地层压力模型。

地层超压的成因比较复杂[3-10]，包括欠压实、有机质生烃、地热异常、成岩作用、构造沉降或抬升、局部横向挤压、页岩底辟作用、流体传导(他源)等等。为了紧密围绕钻前地层超压预测的需要，本文提出了一种两级串联筛选超压分类方法，该方法可以简便有效地依据已钻井资料将一个地区的所有地层超压分成单纯欠压实型、欠压实主导型、生烃主导型和流体传导型4类，其中单纯欠压实型和欠压实主导型可以依据地震探测获得的地层速度进行钻前压力预测，而生烃主导型不仅对于超压分析有用，还对油气生成与运聚分析很有价值。第一级筛选器根据各区块已钻井统计分析获得的常压地层的“有效应力-地层速度”模版可以把单纯欠压实型和欠压实主导型超压筛选出来，第二级筛选器依据生烃条件(镜质体反射率、地温、总有机碳、生烃潜量)能够把生烃主导型超压筛选出来，最后把剩余的超压归入流体传导型。两级串联筛选超压分类由如下步骤构成：

1) 确定研究区地层压力模型(平衡深度法、Bowers法、Eaton法)的参数，同时生成正常压实地层的Bowers加载曲线模版；

2) 建立压力与生烃条件单井综合剖面；

3) 把超压层对应的地层速度、有效应力数据对投到加载曲线模版上，筛选出单纯欠压实型超压和欠压实主导型超压；

4) 剩余的超压样点参照单井综合剖面上的生烃条件再筛选出生烃主导型超压，最后剩余的超压样点归入流体传导型。

2 超压分布特征

2.1 钻遇概率

对渤海油田钻遇古近系超压的约200口井的统计表明，单纯欠压实型占53%，欠压实主导型占13%，生烃主导型占18%，流体传导型占16%。这4种类型超压在不同地区的占比并不完全一致。比如辽东湾、黄河口、莱州湾地区的单纯欠压实型超压的比例明显高于环渤中地区，而环渤中地区的生烃主导型超压的比例又显著高于其他地区。这符合渤海海域沉积与成烃的基本规律，因为渤中凹陷是渤海海域最主要的生烃场所，其周边更多见到生烃主导型超压是合理的；而辽东湾、黄河口、莱州湾地区位于盆地边部或相对狭窄区，物源丰富，更容易产生快速堆积出现封存箱造成欠压实。

2.2 垂向分布特征

古近系超压主要集中在渐新统东营组二段下亚段—始新统沙河街组三段。按照东营组二段、三段及沙河街组一段、二段、三段分别统计发现：随地层由新变老，地层超压类型由单纯欠压实型为主逐渐向生烃主导型为主过渡，并且具有区域差异性。东营组二段基本为单纯欠压实型超压；东营组三段单纯欠压实型与欠压实主导型合计占77%～100%；沙河街组一段在环渤中地区以生烃主导型为主(占63%)，在其他地区单纯欠压实型与欠压实主导型合计占80%以上；沙河街组二段在渤南的黄河口、莱州湾地区单纯欠压实型与欠压实主导型合计占60%，其他地区流体传导型超压相对多见；沙河街组三段以生烃主导型超压更常见，其中渤中地区为100%生烃主导型超压。

2.3 平面分布特征

依据数百口单井的压力综合剖面、超压分类结果、地震速度场等资料，编绘了渤海油田东营组二段下亚段、东营组三段、沙河街组一+二段、沙河街组三段4个主要层段的超压类型分布图(图1)和超压强度分布图(图2)。

图1 渤海油田古近系超压类型分布

图2 渤海油田古近系最大压力系数平面分布

由图1可以看出，东二段下亚段主要以单纯欠压实型超压为主；东营组三段除渤中地区和辽东湾局部地区以生烃主导型超压为主外，其余地区以欠压实型为主；沙河街组一+二段超压类型多样，欠压实型、生烃主导型及流体传导型均发育；沙河街组三段则以生烃主导型超压为主。由图2可以看出，渤海油田古近系超压具有“窝状”分布特点，除了渤中凹陷具有较大的超压范围外，其他地区的超压范围都比较小，且相对零散；渤中凹陷、黄河口凹陷、辽东湾南部和北部为超压强度较大的区域，其余各凹陷超压发育范围及强度均较小；各凸起的中央部位基本不发育超压，凹陷及其周围斜坡带是超压发育的主要场所；凹陷与凸起之间的斜坡带往往是压力系数变化最快的区域，显示具有良好的油气运聚动力条件。研究结果可以为钻前超压预测提供宏观指引，也是研究烃类运移优势指向的重要基础资料之一。

3 超压钻前地球物理可预测性

按照单纯欠压实型、欠压实主导型、生烃主导型、流体传导型等4类超压，以及约200口井的实际数据，系统对比分析了Fillippone法、平衡深度法、Eaton法、Bowers法在渤海油田古近系超压钻后分析和钻前预测的适应性及精度(表1)，结果表明:

1) 对于钻后压力分析，Fillippone法、平衡深度法、Eaton法、Bowers法以及综合解释法均可用于单纯欠压实型超压和欠压实主导型超压，以Eaton法和Bowers加载曲线法精度为高；Bowers卸载曲线法、综合解释法可用于有机质生烃主导型超压和流体传导型超压，但涉及参数分别是13个和9个，应用起来很复杂。

2) 对于钻前压力预测，Fillippone法、平衡深度法、Eaton法均可用于单纯欠压实型超压和欠压实主导型超压，其中Eaton法预测精度高；而其他方法均无法实现。

表1 压力模型在渤海油田古近系的适用性及精度综合分析

4 结论

1) 渤海油田古近系发育4类超压，分别是单纯欠压实型、欠压实主导型、生烃主导型和流体传导型。

2) 渤海油田古近系由浅及深，地层超压类型中单纯欠压实型和欠压实主导型超压出现的概率逐渐降低，生烃主导型超压出现概率上升，其中沙河街组二段以流体传导型超压相对多见，而沙河街组三段以生烃主导型超压更常见。

3) 渤海油田古近系超压平面上具有“窝状“分布的特征，凸起的中央部位基本不发育超压；凹陷及其周围斜坡带是超压发育的主要场所；凹陷与凸起之间的斜坡带往往是压力系数变化最快的区域，具有良好的油气运聚动力条件。

致谢：参加本次研究的还有中海石油(中国)有限公司天津分公司的周东红、彭刚、郭军、何玉等以及成都理工大学的徐国盛教授等，撰文过程中得到了梁雪梅的大力帮助。在此一并致以诚挚的谢意。

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(编辑：张喜林)

Genetic classification and distribution characteristics of overpressure in the Paleogene of Bohai oilfields

Shen Zhanghong

(TianjinBranchofCNOOCLtd.,Tianjin300452,China)

The Paleogene is one of the important exploration strata in Bohai oilfields, in which the drilling shows overpressure phenomena. Based on the systematic study of drilled wells, a classification method of the overpressure using two-stage series selection is proposed. The overpressure in the Paleogene of Bohai oilfields can be divided into four types: undercompaction, dominantly caused by undercompaction, hydrocarbon generating and fluid conduction. The distribution of main overpressure types is analyzed. The overpressure in the Paleogene of Bohai oilfields is caused mainly by undercompaction. The ratios of four types of overpressure distributed in different areas are inconsistent, in which overpressure caused by hydrocarbon generating has a high ratio than other types in Bozhong area. The type of overpressure changes from undercompaction to hydrocarbon generating with the increasing of stratigraphic chronology and distributes laterally with nest-shape. Overpressures have been commonly found in sags and slope zones and no overpressure develops in salients. The pressure coefficient changes quickly in the slope zone between the sag and the salient, which causes good hydrocarbon migration and accumulation conditions in the slope zone. The study results can provide guidance for pressure prediction and hydrocarbon migration analysis before drilling in the Paleogene of Bohai oilfields.

Bohai oilfields; Paleogene; overpressure; genetic classification; distribution characteristics; pressure prediction before drilling

*“十二五”国家科技重大专项“近海大中型油气田形成条件及勘探技术(编号：2011ZX05023)”、中海石油(中国)有限公司综合科研项目 “渤海油田中深层压力预测研究(编号：YXKY-2010-TJ-03)”部分研究成果。

沈章洪，男，教授级高级工程师，长期从事渤海油田储层地球物理研究工作。地址：天津市滨海新区塘沽闸北路渤海油田研究院(邮编：300452)。E-mail：shenzhh@cnooc.com.cn。

1673-1506(2016)03-0031-06

10.11935/j.issn.1673-1506.2016.03.004

TE132.1+4

A

2015-11-23 改回日期：2016-04-19

沈章洪.渤海油田古近系超压成因分类及分布特征[J].中国海上油气，2016,28(3)：31-36.

Shen Zhanghong.Genetic classification and distribution characteristics of overpressure in the Paleogene of Bohai oilfields[J].China Offshore Oil and Gas,2016,28(3):31-36.