车西洼陷油气“倒灌”运移机理及最大距离预测

2016-12-20向立宏郝雪峰

特种油气藏 2016年5期

关键词：洼陷烃源运移

向立宏，郝雪峰

(中国石化胜利油田分公司，山东东营 257015)

车西洼陷油气“倒灌”运移机理及最大距离预测

向立宏，郝雪峰

(中国石化胜利油田分公司，山东东营 257015)

车西洼陷是济阳坳陷西北部次级构造单元，勘探实践发现，在源储不对接的情况下，在Es3烃源岩之下的沙四段储层中发现了规模油气藏。基于“倒灌”油藏储盖沉积体系配置关系、源储动力构成、输导体系岩心观察等研究，提出了“厚泥封盖、隐蔽输导、超压启动、源储压差下排”的油气“倒灌”运移成藏机理，认为在输导体系存在的条件下，当Es3烃源岩中的压力大于下伏Es4地层压力时，烃源岩生成的油气可以向下充注到Es4的储层中并运移成藏，向下充注的距离取决于源岩剩余压力(源动力)的大小及衰减程度。基于当源动力衰减到与常压系统中静水柱压力平衡时油气不再“倒灌”运移的动力学原理，建立了油气“倒灌”运移最大距离的定量预测方法。该项研究对拓展深层勘探空间，深化油气成藏认识有较好的指导作用。

油气“倒灌”运移；源储压差；动力衰减；下注距离；车西洼陷

0 引言

车西洼陷为济阳坳陷车镇凹陷一个次级构造单元，北部紧邻埕子口凸起，南部为曹家庄断阶带。Es4是其主要产油层系，油源对比表明，Es4的油气主要来自于上部沙三段的烃源岩[1]，而洼陷带Es4油藏在没有断层使其与沙三段烃源岩对接的情况下，同样获得工业油流，显示出该区油气具有烃源岩向下充注运移形成油气藏的潜力。对于油气向下充注成藏机理，有关学者开展了大量的研究，认为在源岩超压、输导体系存在的地质条件下，烃源岩生成的部分油气也可以发生向下“倒灌”运移进入烃源岩之下的储层并聚集成藏[2-3]。对于油气向下充注的距离前人也有所研究，付广、史集建等利用超压与下排距离的相关性分析，建立了三肇凹陷青山口组源岩生成的油向下“倒灌”运移距离的计算公式[4]。但前人建立的方法未考虑油气向下充注时动力衰减问题，没有给出下排的最大范围，具有一定的局限性。通过对车西地区储盖配置关系、成藏动力、输导体系等研究，明确了油气向下充注成藏机理，建立油气向下充注的最大运移距离定量预测方法，以期拓展济阳坳陷深层油气勘探领域，深化油气成藏认识。

1 车西洼陷油气下排运移机理

1.1 油气下排运移相态

油气下排运移指的是油气进入储集层之前的运移，因为超压排放的含烃流体在进入储集层之后，压力会很快释放，不可能再发生倒下排运移，因此，油气的下排运移属于初次运移的范畴。油气初次运移的相态有水溶相、游离相以及油水混相[5-8]。水溶相运移是油气溶解在水中呈分子溶液，水作为油气运移的载体进行运移，一般在烃源岩未熟—低熟阶段容易发生水溶相运移；至烃源岩成熟—过成熟阶段，烃源岩层孔渗性变差，孔隙水较少，排液不畅，大量油气以游离状态分布，该时期异常地层流体压力是油气初次运移的主要动力；当断层活动或地层流体压力不断增大导致地层产生微裂缝时，油气水则以脉冲式、混相涌流方式沿断层或裂缝排出。因此，油气“倒灌”运移以油水混相为主，在断裂体系中尤其如此。

1.2 油气下排运移的生储盖配置关系

1.3 油气下排运移动力分析

另一方面，烃源岩存在异常压力并不能说明油气就可以向下运移，而具体向哪个方向排烃则取决于烃源岩与相邻储层的压力差的大小。如果烃源岩的地层压力大于其下部储层的地层压力，油气则向下排烃，油气的运移呈现出一种“倒灌”下排运移的现象，压力降低较快的方向是排烃的优势方向。

车西洼陷Es3烃源岩的大量生烃致使该层段地层压力升高，而Es4由于储层发育，砂体的泄压作用使得压力降低，两者之间产生了压差(图1)，Es3和下伏Es4储层的压力梯度的变化大于源岩与上覆地层压力梯度的变化，促使Es3烃源岩生成的油气向Es4储层中向下充注运移成藏，车西地区洼陷带在源储不对接情况下，沙三段油气向沙四段储层“倒灌”下排运移就是烃源岩向下排烃的结果。

图1 车西洼陷不同单井地层压力与深度变化关系

1.4 油气下排运移的输导体系分析

图2 岩心观察隐蔽输导体系

2 油气“倒灌”运移最大距离定量预测

油气从烃源岩排出后可向下运移的距离是勘探工作者最终关心的问题。付广[13]利用压力封闭原理，建立了三肇凹陷青山口组源岩生成的油向下“倒灌”运移距离的计算公式[9]：

(1)

式中：L为油气向下“倒灌”运移距离，m；p为烃源岩中超压值，Pa；ρo为油密度，g/cm3。

利用该公式对油气下排距离进行计算，存在以下2个问题：一是将浮力作为压力封存箱内油气下排的主要阻力，二是没有考虑动力衰减问题。研究

认为，油气向下充注的距离关键取决于烃源岩超压值的大小及烃源岩动力的衰减程度，当烃源岩动力消耗完毕，油气便不再向下运移。烃源岩的超压值越大，形成的源储压差越大，烃源岩动力的衰减程度越慢，油气向下“倒灌”运移的距离越大。反之，油气向下“倒灌”运移的距离越小。

p源-αΔH=p源静+ρwgΔH

(2)

简化后为：

ΔH=(p源-p静)/(α+ρwg)

(3)

式中：ΔH为油气最大下排距离，m；p源为源岩对应的地层压力，p源静为p源对应的静水柱压力，MPa；α为压力衰减系数，MPa/m。

油气沿断裂输导的压力衰减梯度可以取静水柱压力梯度为0.010 7 MPa/m，油气沿裂缝输导时，尽管流体压力发生衰减，但最低压力不应低于围岩流体压力。因此，油气运移动力的衰减系数应不大于压力封存箱内围岩的流体压力衰减系数。根据实测资料，车西洼陷流体压力封存箱内至下而上地层流体压力的衰减系数为0.023 MPa/m。

表典型“倒灌”成藏探井最大下排距离理论值与实际值对比

另据钻井揭示，在车西洼陷Es3烃源岩最大底界之下发现油气显示，油气显示最大深度与烃源岩底界最大埋深相差397.5 m，如车古209井在4 895.6～4 897.5 m处发现1.9 m的荧光显示，综合解释为含油水层，而车西地区Es3烃源岩最大埋深为4 500 m，充分说明油气“倒灌”现象在烃源岩之下储层中确实存在。通过该方法可以预测烃源岩之下储层的勘探空间，拓展深层勘探前景，尤其是潜山的勘探前景。