王應(yīng)斌,薛永安,張 友,王 強(qiáng)

（中海石油有限公司天津分公司,天津塘沽 300452）

油氣差異聚集原理應(yīng)用效果分析
——以黃河口凹陷為例

王應(yīng)斌,薛永安,張 友,王 強(qiáng)

（中海石油有限公司天津分公司,天津塘沽 300452）

黃河口凹陷是渤海灣盆地的富烴凹陷之一,近幾年勘探發(fā)現(xiàn)原油超過2×108m3,天然氣超過100×108m3,成果顯著。但成功的背后,仍存在眾多疑問:地質(zhì)條件良好的構(gòu)造上竟然鉆了干井,同一個(gè)油源的相似構(gòu)造,鉆井結(jié)果有的以油層為主,而有的井含氣層位多;同一深度段的油層,在不同井中原油密度卻存在較大差異。為解決這些疑問,筆者運(yùn)用差異聚集原理,首先對(duì)黃河口凹陷渤中28-2E空圈閉的形成原因進(jìn)行了分析,建立了本區(qū)油氣運(yùn)移的模式。在此模式的指導(dǎo)下對(duì)渤中29-4構(gòu)造開展了評(píng)價(jià),準(zhǔn)確預(yù)測了該構(gòu)造含油氣區(qū)域的分布范圍,結(jié)果證明黃河口凹陷的油氣運(yùn)聚符合差異聚集原理。該原理能夠很好的指導(dǎo)本區(qū)下一步的勘探,可以取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。

差異聚集;干井;空圈閉;油氣藏;純油藏

Abstract:Huanghekou depression is one of the hydrocarbon enriched depressions in Bohai Bay Basin,in which over 20×108m3crude oil and over 100×108m3gas were found in recent years.The exploration effect is remarkable,but we also have some doubt such as a well drilled in a trap with excellent geological factors turned out to be dry,oil layers mainly existed in some wells and others have more gas layers at similar structures with the same source rocks and oil density at the same depth was different in different wells.This paper tried to solve these questions by using hydrocarbon differential accumulation theory.Firstly,the forming reasonsof BZ28-2E empty trap in Huanghekou depression were analyzed and a model of migration was founded,by which BZ29-4 structure was evaluated.Secondly,the distribution area of oil and gas were predicted exactly.It is proved that the petroleum migration in Huanghekou depression was in accord with hydrocarbon differential accumulation theory and it could provide direction for next step exploration.

Key words:differential accumulation;dry well;dry trap;hydrocarbon reservoir;oil pool

油氣差異聚集原理是指在油源區(qū)形成的油氣進(jìn)入飽含水的儲(chǔ)集層后,沿一定的路線（由溢出點(diǎn)所控制）向儲(chǔ)集層上傾方向運(yùn)移,位于運(yùn)移路線上的系列圈閉將被油氣所充滿,而沒在運(yùn)移路線上的圈閉則不含油氣,油氣差異聚集的結(jié)果,造成天然氣分布于靠近油源區(qū)一側(cè)的圈閉中,向上傾方向依次為油氣藏、純油藏和空圈閉[1]。

勘探實(shí)踐表明在富烴凹陷中也會(huì)存在空圈閉,而油氣運(yùn)移引起圈閉內(nèi)未見油氣的原因不外乎兩種可能:一是圈閉不在油氣運(yùn)移路徑上,二是圈閉雖在油氣運(yùn)移路徑上,但遠(yuǎn)離油源,油氣未能充注成藏。利用油氣差異聚集的結(jié)果,可以指導(dǎo)勘探人員找到天然氣藏后,可繼續(xù)沿著上傾方向依次找油氣藏、純油藏,直到空圈閉,反之,找到純油藏時(shí),可沿著下傾方向依次找油氣藏、純氣藏。

目前,中海石油天津分公司在黃河口凹陷應(yīng)用油氣差異聚集原理,發(fā)現(xiàn)了BZ26-3、BZ29-5、KL3-2等油氣田,成功評(píng)價(jià)了BZ34-1、BZ28-2S、BZ35-2等油氣田,取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

1 BZ28-2E空圈閉分析

黃河口凹陷是渤海灣盆地的富烴凹陷之一,凹陷內(nèi)已發(fā)現(xiàn)眾多油氣田,其中BZ34-1、BZ34-1N、BZ28-2S、BZ28-2E等油氣田位于黃河口凹陷中央構(gòu)造脊。作為渤海灣盆地主控?cái)鄬拥嫩皬]斷裂帶呈北北東走向穿過該區(qū),上新世末期,郯廬斷裂強(qiáng)烈的右旋張扭活動(dòng)產(chǎn)生一系列呈雁行排列的次級(jí)斷層,強(qiáng)烈的擠壓應(yīng)力伴生“塹壘相間”的構(gòu)造格局[2],產(chǎn)生一系列斷塊油氣田（圖1）。

圖1 黃河口凹陷中央構(gòu)造脊油田位置示意Fig.1 The distribution of oilfield in central structural ridge of Huanghekou depression

黃河口凹陷油氣資源豐富,甚至有人曾認(rèn)為:“在黃河口凹陷想打一口干井難”。其實(shí)在該區(qū)域也曾鉆探過幾口干井,有的井甚至無油氣顯示,如BZ28-2E-2井。該井屬于BZ28-2S油田的滾動(dòng)井,主要目的層位明下段,完鉆井深2 000 m,鉆至館陶組上段完鉆,鉆探結(jié)果為干井,明下段儲(chǔ)蓋組合良好,但未見油氣顯示。鉆后分析認(rèn)為:BZ28-2E-2井鉆到空圈閉（圖2）,該圈閉雖在油氣運(yùn)移的路徑上,但因運(yùn)移距離遠(yuǎn)而沒有聚集成藏,進(jìn)而推斷空圈閉南部的斷層（F1）并不是油氣運(yùn)移斷層,油氣來源于南部的階梯式運(yùn)移[3]。建立了該區(qū)的油氣運(yùn)移模式（圖3）,此運(yùn)移模式基于以下幾方面的證據(jù)。

1.1 BZ28-2E構(gòu)造落實(shí)

BZ28-2E構(gòu)造是借用3D地震資料發(fā)現(xiàn)并落實(shí)的淺層圈閉,面積21 km2、幅度約150 m（圖2）,構(gòu)造被東西走向的凸起邊界斷層（F1）分為南、北兩塊。南塊為斷層下降盤的斷背斜構(gòu)造,所鉆BZ28-2E-1井在明下段發(fā)現(xiàn)64.5 m的油氣層。北塊為斷層上升盤的斷塊構(gòu)造,早期的披覆被晚期構(gòu)造所改造,西邊以近南北向走滑斷層為界,地層向東北方向下傾,構(gòu)造圈閉是落實(shí)的。

1.2 油氣顯示

黃河口凹陷晚期構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈[4],區(qū)域性的構(gòu)造活動(dòng)造成凹陷深部的油氣向淺層發(fā)生了大規(guī)模的運(yùn)移,因此所鉆井在淺層油氣顯示活躍,油氣顯示井段長,甚至有的井顯示深度范圍厚達(dá)千米。通過統(tǒng)計(jì)周圍已鉆井明下段油氣顯示深度段,包括BZ34-1、BZ34-1N、BZ28-2S、BZ28-2E 等油氣田,發(fā)現(xiàn)BZ34-1油田所鉆井明下段油氣顯示最活躍,顯示井段長1 000 m左右,其它井明下段油氣顯示井段長600 m左右（表1）,而且從南向北節(jié)節(jié)抬升,顯示了油氣來源于南部的運(yùn)移模式[5]（圖 3）。

表1 油氣顯示深度Tab.1 The depth of oil and gas shows

圖2 渤中28-2E構(gòu)造 T0地震反射層等t0圖Fig.2 Time contour map of reflection horizon T0in BZ28-2E structure

圖3 油氣運(yùn)移模式示意Fig.3 Hydrocarbon migration model

1.3 原油物化性質(zhì)

原油在運(yùn)移過程中,由于水洗、生物降解等的作用,使原油密度隨運(yùn)移距離增大而增大,因此,同一地區(qū),同一埋藏深度的油藏,其原油密度相等或相近。根據(jù)圖3統(tǒng)計(jì)幾口井的原油密度及埋深（表2）,對(duì)比發(fā)現(xiàn)總的趨勢是從南向北原油密度逐漸增大,符合油氣運(yùn)移的規(guī)律。

表2 原油密度統(tǒng)計(jì)Tab.2 Statistics of crude oil density

圖4 明下段原油C29甾烷運(yùn)移效應(yīng)Fig.4 Migration effect of C29steranes in Minghuazhen reservoir

油氣在運(yùn)移過程中會(huì)發(fā)生明顯的分異作用,生物標(biāo)志化合物中的某些成分會(huì)隨著運(yùn)移而相對(duì)富集,因而可以很好的指示油氣運(yùn)移。如:異膽甾烷 （α β β-C29）其運(yùn)移能力就高于正常膽甾烷 （α α α-C29）[6],因此 ,參數(shù)甾烷 C29α β β20R/α α α20R 結(jié)合成熟度參數(shù) C29α α α20S/20R 能夠較好的判定油氣的運(yùn)移程度。如圖4所示,從南部的BZ34-1N-1井到最北部的BZ28-2E-1井明下段原油的甾烷 C29α β β20R/α α α20R 比值是逐漸增大的 ,表明最北部的BZ28-2E-1井油氣運(yùn)移距離最遠(yuǎn)。因此,從本區(qū)各井的原油物化性質(zhì)分析表明前述的油氣運(yùn)移模式是正確的。

1.4 油氣層厚度差異

通常油氣藏中油氣層的厚度差異取決于烴源巖的性質(zhì)、構(gòu)造類型及距離烴源巖的遠(yuǎn)近。同一烴源巖油氣藏其油氣層厚度和構(gòu)造類型及運(yùn)移距離有關(guān)。BZ34-1-2和BZ28-2E-1井所鉆斷塊都有完整的小背斜,BZ34-1N-1、BZ34-1N-3、BZ28-2S-1井所鉆斷塊都由幾條斷層圍成,統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)從北向南油層厚度減薄,氣層厚度增加（表3）,符合油氣差異聚集規(guī)律。

表3 油氣層厚度統(tǒng)計(jì)Tab.3 Thickness of oil and gas layers

1.5 井區(qū)深部油氣難以向上供給

研究認(rèn)為,渤中28地區(qū)深部物源來自渤南凸起,而鉆井揭示渤南凸起為古生界灰?guī)r潛山?；?guī)r潛山在地質(zhì)歷史時(shí)期主要經(jīng)歷化學(xué)風(fēng)化,提供的物源并不充足。因此,在早期沙河街組沉積時(shí)期,黃河口凹陷內(nèi)沉積體相對(duì)較少,砂巖儲(chǔ)層較為缺乏（圖5）,這被已鉆的BZ28-2S-2等井證實(shí)。因此,在深部烴源巖發(fā)育區(qū)缺少能夠輔助油氣向上運(yùn)移的“中轉(zhuǎn)站”[7],因而淺層難有油氣聚集。

圖5 黃河口凹陷沙一、二段沉積相圖Fig.5 Sedimentary facies of S1 and S2 members in Huanghekou depression

2 油氣差異聚集應(yīng)用效果分析

應(yīng)用油氣差異聚集原理分析已鉆的空圈閉,目的就是尋找油氣運(yùn)移的路徑,不再鉆空圈閉,另外,分析油氣運(yùn)移路徑,可以幫助我們預(yù)測鉆探目標(biāo)油氣層的厚度、密度等,做好經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。油氣差異聚集原理是研究油氣運(yùn)移路徑的有效手段,我們在黃河口凹陷勘探實(shí)踐中靈活應(yīng)用,成功評(píng)價(jià)了BZ29-4等構(gòu)造,取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

BZ29-4油氣田位于渤南凸起中段南側(cè)的凹陷與凸起交界處,潛山為一完整背斜,古近系具披覆性質(zhì),淺層是斷塊構(gòu)造（圖6）。該構(gòu)造緊鄰黃河口東洼的深洼區(qū),淺層“氣煙囪”發(fā)育。目前共鉆探5口預(yù)探加評(píng)價(jià)井,地質(zhì)儲(chǔ)量3 479×104m3,天然氣110.5×108m3,其中溶解氣28×108m3。探明原油1017×104m3,天然氣40.5×108m3,其中溶解氣10×108m3。

BZ29-4構(gòu)造斷層多,油氣田范圍內(nèi)有22條,淺層構(gòu)造破碎,不利于氣體的保存,但為什么保存了這么多天然氣,單井氣層厚度甚至大于油層（圖6）,根據(jù)以下幾點(diǎn)較明顯的現(xiàn)象,分析認(rèn)為是油氣差異聚集的結(jié)果。

圖6 BZ29-4含油氣構(gòu)造 T0地震反射層等t0圖Fig.6 Time contour map of reflection horizon T0in BZ29-4 oil and gas structure

（1）BZ29-4構(gòu)造沙河街組儲(chǔ)層不發(fā)育。BZ29-1-1井位于BZ29-4構(gòu)造的北部,鉆井揭示200 m的潛山地層為古生界灰?guī)r,來自灰?guī)r的潛山經(jīng)過化學(xué)風(fēng)化、淋濾的物源儲(chǔ)層不發(fā)育,BZ29-4-4井鉆探證實(shí)沙河街組缺少儲(chǔ)層。因此,淺層的油氣應(yīng)不是來自于井區(qū)本地,而是來自于稍遠(yuǎn)的深洼區(qū)。

（2）BZ29-4-5井油層厚度最大。BZ29-4-5井位于BZ29-4構(gòu)造的最北邊,油氣運(yùn)移距離長,油層厚度大;相反BZ29-4-1、BZ 29-4-2井位于烴源巖的正上方,其氣層厚度最大、油層厚度最?。▓D6、圖7）。

（3）BZ29-1-1井淺層無油氣層。BZ29-1-1井在BZ29-4-5井以北約2 km,位于渤南凸起之上,BZ29-4-5井鉆遇純油藏,而純油藏之外則應(yīng)是空圈閉,因此BZ29-1-1鉆遇空圈閉也就好理解了。

3 結(jié)束語

圖7 BZ29-4構(gòu)造各井明化鎮(zhèn)組油氣層厚度對(duì)比Fig.7 Thickness comparison of oil and gas layers in Minghuazhen reservoir of BZ29-4 structure

油氣差異聚集規(guī)律是前人對(duì)油氣從烴源巖到圈閉聚集成藏過程的規(guī)律性認(rèn)識(shí),只有靈活應(yīng)用,才能有效指導(dǎo)我們的勘探。黃河口凹陷的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明,油氣藏的油層、氣層厚度比、油品物理性質(zhì)等參數(shù)能夠較好的反映油氣運(yùn)移的距離和路徑,根據(jù)這些條件分析,能夠較好的推導(dǎo)油氣運(yùn)移方向。但是油氣運(yùn)移本身是一個(gè)極其復(fù)雜的過程,油氣差異聚集過程受到眾多因素的影響,諸如構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、物化條件改變、運(yùn)移路徑上有其他油氣供給源等,當(dāng)干擾因素存在時(shí),差異聚集就不完善,不典型。因此,根據(jù)差異聚集原理分析油氣藏形成分布規(guī)律時(shí),必須全面考慮各方面的條件和因素,具體分析,才能得出和實(shí)際地質(zhì)狀況相吻合的結(jié)論,才能對(duì)后續(xù)的油氣勘探起到指導(dǎo)作用。

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Analysis of application effect of hydrocarbon differential accumulation theory——Taking Huanghekou Depression as an example

Wang Yingbin,Xue Yongan,Zhang You,Wan Qiangg

（CNOOC Ltd.Tianjin Branch,Tanggu300452）

TE122.1

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.04.020

1008-2336（2010）04-0020-06

2010-05-28;改回日期:2010-06-25

王應(yīng)斌,男,1987年畢業(yè)于西北大學(xué)地質(zhì)系,高級(jí)工程師,從事油氣田勘探開發(fā)工作。E-mail:clayton@126.com。