吳林強(qiáng)，劉成林，李 冰，汪紫菱

應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬與油藏有利區(qū)預(yù)測(cè)
——以松遼盆地乾安地區(qū)歸字井青三段為例

吳林強(qiáng)1，劉成林2，李 冰1，汪紫菱1

（1.中國(guó)石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，北京102249；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京100081）

構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)在油氣運(yùn)聚成藏中具有重要的作用。明水組沉積末期是松遼盆地乾安地區(qū)高臺(tái)子油層的一個(gè)主要成藏期，期間烴源巖的生、排烴高峰與大規(guī)模油氣運(yùn)聚和圈閉的形成在時(shí)間上具良好的匹配關(guān)系。利用ANSYS有限元模擬軟件，對(duì)歸字井地區(qū)明水組沉積末期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了初步模擬；同時(shí)利用地應(yīng)力驅(qū)動(dòng)油氣運(yùn)移理論，對(duì)運(yùn)移勢(shì)場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。模擬結(jié)果表明，最大主應(yīng)力受巖性控制明顯，而最小主應(yīng)力主要受埋深控制。已有的試油試氣資料表明，具油氣顯示的井，大部分都位于地應(yīng)力區(qū)和地勢(shì)區(qū)。依據(jù)地應(yīng)力和運(yùn)移勢(shì)場(chǎng)的分布，并結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造特征，對(duì)油藏有利區(qū)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，為油田的勘探開發(fā)提供了科學(xué)依據(jù)。

有限元；數(shù)值模擬；應(yīng)力場(chǎng)；運(yùn)移勢(shì)場(chǎng)；油藏預(yù)測(cè)

0 引言

地應(yīng)力是控制油氣運(yùn)移、聚集的重要因素之一［1～2］。根據(jù)地應(yīng)力驅(qū)動(dòng)油氣運(yùn)移理論，地應(yīng)力是含油氣系統(tǒng)整個(gè)作用的主要?jiǎng)恿Γ瑢?duì)油氣的生成、運(yùn)移、聚集和保存都有十分重要的影響［3］。油氣的運(yùn)移方向總是由高勢(shì)區(qū)向低勢(shì)區(qū)進(jìn)行。在地勢(shì)較為平緩的地區(qū)，若不考慮重力的影響，油氣的流體勢(shì)只取決于孔隙壓力。從應(yīng)力場(chǎng)角度分析，忽略孔隙流體的壓縮性，儲(chǔ)層孔隙壓力主要受控于儲(chǔ)層所受的平均地應(yīng)力［1］，高應(yīng)力區(qū)和低應(yīng)力區(qū)往往對(duì)應(yīng)高勢(shì)區(qū)和低勢(shì)區(qū)。同時(shí)，構(gòu)造應(yīng)力也是構(gòu)造裂縫產(chǎn)生的主控因素［4］，通過構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的模擬可以有效地對(duì)構(gòu)造裂縫及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)。然而，傳統(tǒng)的物理模擬實(shí)驗(yàn)雖然可以幫助理解構(gòu)造變形過程，卻達(dá)不到應(yīng)力場(chǎng)和運(yùn)移勢(shì)場(chǎng)的定量分布要求，具有很大的局限性，無法滿足現(xiàn)今研究的需要。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬日益成為研究應(yīng)力場(chǎng)的重要手段，使應(yīng)力場(chǎng)定量化研究逐漸成為可能。

吉林油田乾安地區(qū)是松遼盆地最重要的油氣藏之一，儲(chǔ)層裂縫發(fā)育，油氣資源豐富，是松遼南部重要的勘探區(qū)。本文選取松遼盆地乾安地區(qū)青山口組三段為主要研究對(duì)象，利用有限元軟件ANSYS對(duì)該層段控制油藏形成時(shí)期的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，并對(duì)運(yùn)移勢(shì)場(chǎng)與油氣聚集分布的關(guān)系進(jìn)行初步探討。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)地理位置在吉林省乾安縣境內(nèi)，距離乾安東約9 km。乾安構(gòu)造位于松遼盆地南部中央坳陷區(qū)長(zhǎng)嶺凹陷東北部，自下而上依次發(fā)育泉頭組、青山口組、姚家組、青山口組等4套地層。青山口組和嫩江組是該區(qū)最重要的2套烴源巖，有機(jī)質(zhì)含量高，厚度大，為巖性－構(gòu)造復(fù)合型油氣藏形成提供了雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)；同時(shí)，泉頭組四段—嫩江組發(fā)育的河流三角洲沉積體系砂體為該區(qū)提供了巨大的儲(chǔ)集空間；多套烴源巖和儲(chǔ)集層的相互疊置，有利的生儲(chǔ)蓋組合控制形成了較高的資源豐度［5］。青山口組和嫩江組2套烴源巖的生、排烴高峰期和大規(guī)模油氣運(yùn)聚期為嫩江末及明水末，略晚于或者與構(gòu)造－巖性復(fù)合圈閉的形成時(shí)期大致同步［6］，二者在時(shí)空上具有良好的匹配關(guān)系。特別是明水組沉積期末，燕山運(yùn)動(dòng)Ⅴ幕的擠壓構(gòu)造作用造成東部整體抬升［5］，乾安構(gòu)造開始定型，生油巖也達(dá)到生油高峰，油氣進(jìn)入運(yùn)移高峰期。同時(shí)，該時(shí)期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)所形成的次級(jí)斷裂和微裂縫為重要的油氣運(yùn)移通道和儲(chǔ)集空間，對(duì)油氣藏的聚集與分布具有重大的影響。因此，明水組沉積末期為乾安地區(qū)高臺(tái)子油層（青山口組）的主要成藏期。

2 研究方法與地質(zhì)模型建立

有限元法是近似求解一般連續(xù)介質(zhì)問題的數(shù)值求解法，其基本思路是：將地質(zhì)體離散成有限個(gè)單元，單元之間以節(jié)點(diǎn)相連，每個(gè)單元內(nèi)賦予其實(shí)際的巖石力學(xué)參數(shù)。把求解研究區(qū)域內(nèi)的連續(xù)場(chǎng)函數(shù)轉(zhuǎn)化為求解有限個(gè)離散點(diǎn)處的場(chǎng)函數(shù)值。根據(jù)邊界受力條件和節(jié)點(diǎn)的平衡條件，建立并求解以節(jié)點(diǎn)位移或單元內(nèi)應(yīng)力為未知量、以剛度矩陣為系數(shù)的聯(lián)合方程組，用構(gòu)造插值函數(shù)求得每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的位移，進(jìn)而計(jì)算每個(gè)單元內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)變值。然后將這些單元綜合起來再計(jì)算整個(gè)地質(zhì)體的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)［7］。

為避免以往二維分析中構(gòu)造模型過于簡(jiǎn)化的不足，本文采用三維構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬。

首先將目的層段青三段，蓋層姚家組和嫩一段以及基底青一、青二段隔離出來，作為計(jì)算模擬的對(duì)象。隔離體的選擇應(yīng)足夠大，這樣既可減少邊界效應(yīng)對(duì)研究區(qū)或研究層位的影響［8］，又可以將研究區(qū)以外的部分作為邊框單元處理，便于施加不同方向的邊界力和約束條件。

其次，在三維構(gòu)造精細(xì)解析的基礎(chǔ)上，利用青三段頂層構(gòu)造平面圖（見圖1）、剖面圖建立相應(yīng)的三維有限元模型。具體做法是先恢復(fù)明水組末期各地層的古厚度［9］，然后在構(gòu)造平面和剖面圖的基礎(chǔ)上將斷層按傾向和傾角向上或向下沿伸，沿伸的深度等于斷層切割地層的厚度，最終建立空間三維模型。模型長(zhǎng)13.0 km，寬11.1 km，深約0.8 km，其中目的層段青三段厚約400 m，蓋層姚家組與嫩一段約200 m，基底青一、青二段約為200 m。

在已建好模型的基礎(chǔ)上，采用10節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)實(shí)體，利用ANSYS軟件的網(wǎng)格自動(dòng)化功能進(jìn)行網(wǎng)格化，對(duì)斷層帶進(jìn)行細(xì)分。整個(gè)模型網(wǎng)格化之后，共得到77141個(gè)單元，149652個(gè)節(jié)點(diǎn)。平均每1 km2上有1046個(gè)節(jié)點(diǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足1 km2上3～5個(gè)輸出點(diǎn)的要求［8］（見圖2）。

圖1 研究區(qū)青三段頂部構(gòu)造圖Fig.1 The top structure graph of the third part of Qingshankou Formation in study area

圖2 研究區(qū)三維有限元網(wǎng)格分析Fig.2 The 3D finite element analytic meshes in study area

3 模型力學(xué)參數(shù)確定

在采用數(shù)值方法模擬構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的時(shí)候，模型的力學(xué)參數(shù)對(duì)研究結(jié)果具有非常大的影響，有時(shí)甚至?xí)袔讉€(gè)數(shù)量級(jí)的差別，因此正確合理地選擇材料的力學(xué)參數(shù)顯得異常重要［10］。三維數(shù)值模擬的巖石力學(xué)參數(shù)主要包括巖石密度、巖石楊氏模量和泊松比。研究區(qū)青三段為一套湖泊－三角洲相沉積，發(fā)育的沉積微相類型有：水下分流河道、席狀砂、遠(yuǎn)砂壩、水下扇、河道間和前三角洲［11］。巖性以粉砂巖為主，泥巖、粗砂巖和中砂巖相對(duì)較少。迄今為止，該區(qū)尚未進(jìn)行過力學(xué)參數(shù)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，只能通過間接法來獲得相關(guān)參數(shù)。本文利用研究區(qū)的測(cè)井資料，首先繪制研究層段的含砂量等值線圖（見圖3），同時(shí)參考大安地區(qū)大55井多極子陣列聲波的實(shí)測(cè)資料及陳志德［12］提供的古龍地區(qū)青山口組巖石力學(xué)參數(shù)，做出青山口組巖石力學(xué)參數(shù)與地層含砂量之間的線性關(guān)系，最終確定本次模型的參數(shù)。對(duì)于斷層，前人一般將其作為斷層帶來處理，且將斷層兩側(cè)適當(dāng)距離內(nèi)充填巖性的彈性模量按一定比例降低（一般為圍巖的60%），并適當(dāng)增加泊松比（一般情況增加0.02）［13～15］；邊框的力學(xué)參數(shù)取圍巖的平均值。最終確定研究區(qū)的力學(xué)參數(shù)見表1。

圖3 研究區(qū)青三段含砂量等值線圖Fig.3 Sand content contour of the third part of Qingshankou Formation in study area

4 邊界條件確定

通過應(yīng)力場(chǎng)模擬研究預(yù)測(cè)油氣的分布，需確定相應(yīng)的邊界條件，主要包括應(yīng)力場(chǎng)的期次、各期主應(yīng)力的方向和大小。這些地質(zhì)參數(shù)既是應(yīng)力場(chǎng)模擬的依據(jù)，又是檢驗(yàn)應(yīng)力場(chǎng)模擬結(jié)果的約束條件［12］。

表1 研究區(qū)巖石力學(xué)參數(shù)Table1 Rock mechanics parameters of the model

4.1 構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分期

自青山口組沉積以來，區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的演化大致可分為3期：嫩江組末期、明水組末期和古近紀(jì)末期［2，12，16］。根據(jù)區(qū)域構(gòu)造演化與烴源巖生、排烴史之間的關(guān)系可知，區(qū)域構(gòu)造圈閉的形成和烴源巖生、排烴高峰以及大規(guī)模油氣運(yùn)聚都發(fā)生在明水組末期。該時(shí)期為松遼盆地最強(qiáng)烈的一次構(gòu)造反轉(zhuǎn)期，區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)由之前水平拉張轉(zhuǎn)為水平擠壓，造成東北及東南部隆起迅速抬升，砂體前緣傾向發(fā)生改變，為砂巖上傾尖滅油藏的形成創(chuàng)造良好的條件。

同時(shí)，盆地的抬升擠壓致使應(yīng)力梯度發(fā)生改變。在埋深較大的地方，生油層形成異常高壓，較淺處斷層的活動(dòng)和大量微裂縫的產(chǎn)生使得壓力大量釋放，并在微裂縫處形成高滲透率區(qū)帶，使得原有流體勢(shì)發(fā)生改變，造成油氣的重新分布［17］。與明水組末期相比，嫩江組末期和古近紀(jì)末期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)雖然也比較活躍，但對(duì)油藏的形成與分布影響不大。因此，研究明水組沉積末期構(gòu)造應(yīng)力特征，并探討應(yīng)力場(chǎng)與油氣運(yùn)聚之間的關(guān)系，對(duì)后期研究油氣分布規(guī)律具有重要的意義。

4.2 構(gòu)造應(yīng)力方向的確定

根據(jù)區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)［18］及大慶長(zhǎng)垣背斜帶上反轉(zhuǎn)構(gòu)造伴生的小型正斷層的優(yōu)勢(shì)方位，可以確定明水組末期構(gòu)造應(yīng)力的方向［19］。大慶油田共644條斷層，其走向多為北西西向，與原有由伸展構(gòu)造產(chǎn)生的中小型正斷層的南北走向顯著不同。這說明反轉(zhuǎn)構(gòu)造伴生斷層是后生的，且是在近南北向縱張作用下形成的，這與大慶長(zhǎng)垣背斜帶構(gòu)造受近東西向擠壓的應(yīng)力場(chǎng)一致［12］。通過這些反轉(zhuǎn)伴生斷層及大慶長(zhǎng)垣背斜帶的走向可以判斷明水組末期反轉(zhuǎn)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)最大水平主應(yīng)力方向?yàn)镹W80°左右，最小水平主應(yīng)力為NE10°左右。

4.3 構(gòu)造應(yīng)力大小的確定

有限元分析所施加的外力為2個(gè)側(cè)向水平應(yīng)力和重力。重力可由巖石密度和重力加速度求得，且由程序自動(dòng)產(chǎn)生。關(guān)于2個(gè)水平應(yīng)力的大小，陳志德［12］，魏春光等［12，15］在對(duì)大慶油田古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)，利用晶格位錯(cuò)密度法和聲發(fā)射法對(duì)相關(guān)樣品進(jìn)行了測(cè)試，最終認(rèn)為白堊紀(jì)末期最大水平主應(yīng)力大小在150～130 MPa之間，最小主應(yīng)力大小在70～75 MPa之間。水平應(yīng)力在縱向上是隨深度增加的，參考國(guó)家地震局收集整理的中國(guó)東部遼河、勝利、華北等油田大量水力壓裂地應(yīng)力測(cè)量資料［20］，最終確定最大水平主應(yīng)力梯度σH＝0.033 MP／m；最小水平主應(yīng)力梯度σh＝0.021 MP／m。

5 數(shù)值模擬結(jié)果分析

根據(jù)應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬的結(jié)果可繪制出最大、最小等主應(yīng)力及各應(yīng)力分量的結(jié)果圖。限于篇幅，本文僅給出最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力的平面圖和一個(gè)剖面圖（見圖4—圖7），由圖可以看出乾安地區(qū)地應(yīng)力的總體特征和分布規(guī)律。

圖4 古應(yīng)力場(chǎng)最大主應(yīng)力Fig.4 The maximum principal stress in the paleo field

圖5 L301剖面上古應(yīng)力場(chǎng)最大主應(yīng)力Fig.5 The maximum principal stress of the section L301 in the paleo stress field

圖6 古應(yīng)力場(chǎng)最小主應(yīng)力Fig.6 The minimum principal stress in the paleo field

圖7 L301剖面上古應(yīng)力場(chǎng)最小主應(yīng)力Fig.7 The minimum principal stress of the section L301 in the paleo stress field

①?gòu)那驳貐^(qū)歸字井應(yīng)力場(chǎng)總體情況看，研究層段的最大主應(yīng)力場(chǎng)主要受巖性控制，而受地勢(shì)影響較小，最大主應(yīng)力基本沿巖性變化帶分布。其中，乾173井附近應(yīng)力偏高，為應(yīng)力高值區(qū)；乾126井附近、乾129井南西地區(qū)應(yīng)力值明顯偏低，為低應(yīng)力區(qū)。不同巖性帶之間，楊式模量較高的地方，應(yīng)力值相對(duì)較高；同一個(gè)巖性帶內(nèi)應(yīng)力值主要受埋深的影響，埋深較淺的地方，應(yīng)力值相對(duì)較低。最小主應(yīng)力在油氣運(yùn)聚過程中有著重要的作用［20］。與最大主應(yīng)力相比，最小主應(yīng)力的分布受巖性影響較小（見圖6），主要受埋深的控制。東部隆起區(qū)為最小主應(yīng)力低值區(qū)，且應(yīng)力梯度在平面上較大；乾173井以西的地區(qū)為最小主應(yīng)力高值區(qū)，其應(yīng)力基本穩(wěn)定在36～40 MPa，且平面上變化不明顯。

②從最大主應(yīng)力剖面（見圖5）上看，最大主應(yīng)力隨地層深度變化不明顯，剖面兩端應(yīng)力相對(duì)其他地方較低。

③從最小主應(yīng)力剖面（見圖7）來看，最小主應(yīng)力總體隨深度的增加而增大；同一深度內(nèi)，剖面西部（左側(cè)）的應(yīng)力值明顯大于東部（右側(cè)）。

④斷層的存在對(duì)應(yīng)力分布有一定影響，不論是最大主應(yīng)力還是最小主應(yīng)力，斷層帶內(nèi)和斷層附近應(yīng)力都降低，為應(yīng)力低值區(qū)（見圖4—圖7）。

⑤應(yīng)力場(chǎng)的總體分布顯示，有利區(qū)油氣從中央凹陷向乾126井和乾122井等最大主應(yīng)力較低的地方運(yùn)聚，縱向上由深層向淺層運(yùn)移。

6 運(yùn)移勢(shì)場(chǎng)數(shù)值模擬

6.1 地應(yīng)力與孔隙壓力的關(guān)系

巖層受到應(yīng)力作用后，一部分由巖層孔隙中的流體承受，稱為孔隙壓力，另一部分由巖石骨架承受，稱為有效應(yīng)力。在飽和地層中，應(yīng)力可表示為：

式中：σ′為巖層骨架的有效應(yīng)力，Pa；p為孔隙壓力，Pa；σ為總應(yīng)力，Pa。

在封閉條件下，試樣受到三維主應(yīng)力作用，平均應(yīng)力或球形應(yīng)力為σ0，產(chǎn)生的孔隙壓力為p，此時(shí)試樣受到的平均有效應(yīng)力σ′0為：

即

根據(jù)彈性理論，巖層的體積變化為：

式中：ΔV為體積變化量，m3；V為巖層的體積，m3；σ0為巖層所受的平均應(yīng)力或球形應(yīng)力，Pa；K為巖石的體積模量，Pa。

因此，巖層的體積ΔV變化為：

孔隙中流體在壓力p的作用下，發(fā)生體積變化ΔVp為：

式中：n為孔隙率，Kv為空隙中流體的體積壓縮系數(shù)。

因?yàn)楣羌艿捏w積壓縮很小，基本可以忽略不計(jì)，巖層的體積變化近似等于空隙流體體積的變化，于是（4）式和（5）式應(yīng)該相等，即：

式中：B為空隙壓力系數(shù)。

對(duì)于飽和巖層，因?yàn)樗膲嚎s性比巖層骨架的壓縮性低得多，即Kv比K大得多，K／Kv≈0，所以B≈1；而對(duì)于干地層，空隙的壓縮性很大，此時(shí)B≈0。非飽和的濕地層，B在0～1之間?？紫兜娘柡投仍酱螅珺越接近1。

飽和巖層的p／σ0值為1，即σ0＝p，說明在不考慮地層壓縮的情況下，平均球應(yīng)力全部由孔隙中的流體所承受，即平均球應(yīng)力全部轉(zhuǎn)為孔隙壓力。

6.2 地應(yīng)力與運(yùn)移勢(shì)場(chǎng)的關(guān)系

流體的運(yùn)移由輸導(dǎo)體系和流體勢(shì)共同決定，輸導(dǎo)體系主要有空隙和裂縫組成，而單位體質(zhì)量流體勢(shì)Φ為：

式中：g為重力加速度，9.18 m／s2；h為相對(duì)基準(zhǔn)面的高度，m；ρ為流體的密度，kg／m3；p為流體所受外界壓力或孔隙壓力，Pa；v為流速，m／s。

根據(jù)前面分析，從地應(yīng)力驅(qū)動(dòng)油氣運(yùn)移的理論［21～22］出發(fā)，孔隙壓力p主要受平均應(yīng)力控制，而三維地應(yīng)力場(chǎng)有限元數(shù)值模擬可以給出空間任意點(diǎn)平均應(yīng)力。當(dāng)流速很慢時(shí)，可忽略動(dòng)能的影響。式（8）可變?yōu)椋?/p>

根據(jù)式（9），可以繪制流體運(yùn)移勢(shì)等值線圖，并根據(jù)流體從高勢(shì)區(qū)向地勢(shì)區(qū)運(yùn)移的規(guī)律，確定油氣運(yùn)移的方向，圈定有利勘探區(qū)，為下一步的勘探開發(fā)工作提供理論依據(jù)。

6.3 運(yùn)移勢(shì)場(chǎng)模擬結(jié)果

在應(yīng)力場(chǎng)模擬的基礎(chǔ)上，由上述方法，利用ANSYS軟件計(jì)算流體的運(yùn)移勢(shì)場(chǎng)，結(jié)果如圖8和圖9所示。

①運(yùn)移勢(shì)場(chǎng)的結(jié)果與最大主應(yīng)力分布大致類似，研究區(qū)中部乾173井附近為流體勢(shì)高值區(qū)，北部和東部為流體勢(shì)低值區(qū)，利于油氣的運(yùn)聚，這從乾126和乾122井的試油資料可以得到佐證。

圖8 研究區(qū)運(yùn)移勢(shì)場(chǎng)Fig.8 The paleo migrating potential field in study area

圖9 L301剖面運(yùn)移勢(shì)場(chǎng)（剖面位置見圖2）Fig.9 The paleo migrating potential field of section L301

②在乾129井西南方向也存在一個(gè)流體勢(shì)低值區(qū)，當(dāng)?shù)貙由蟽A方向封閉性較好時(shí)，可能形成巖性油氣藏，也是未來勘探的一個(gè)重要區(qū)塊。

③從剖面上來看，由于研究區(qū)地勢(shì)平緩，厚度較小，流體勢(shì)縱向上變化不明顯，因此，油氣主要作橫向運(yùn)移，縱向運(yùn)移不明顯。

④斷層帶附近都為流體勢(shì)低值區(qū)，這些區(qū)塊也是流體運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)區(qū)塊，當(dāng)斷層遮擋條件較好時(shí)，在這些斷層帶附近可能形成斷塊油氣藏。

⑤對(duì)比主應(yīng)力圖和運(yùn)移勢(shì)圖，流體運(yùn)移勢(shì)主要受最大主應(yīng)力控制，受最小主應(yīng)力的影響較小。

⑥對(duì)比圖2，圖8及圖9可以看出，具工業(yè)油氣藏的井基本都位于運(yùn)移勢(shì)較低的地方。從剖面圖上看，斷層帶附近也是油氣運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)方向，當(dāng)上覆遮擋條件較好時(shí)，也能形成較好的油氣藏，如乾164井。

7 油藏有利區(qū)預(yù)測(cè)

根據(jù)應(yīng)力場(chǎng)和運(yùn)移勢(shì)場(chǎng)的數(shù)值模擬，同時(shí)結(jié)合研究區(qū)的石油地質(zhì)條件，對(duì)歸字井區(qū)塊可能存在的油氣藏進(jìn)行了預(yù)測(cè)。多年的勘探開發(fā)和試油資料表明，大多數(shù)具油氣顯示的井都位于運(yùn)移勢(shì)較低的地方，但仍有運(yùn)移勢(shì)較低的地方尚未進(jìn)行鉆井，如乾169井南側(cè)斷層帶附近等地區(qū)，這些地區(qū)是未來勘探的新區(qū)塊。因此，我們根據(jù)應(yīng)力場(chǎng)和運(yùn)移勢(shì)的分布特征，預(yù)測(cè)了斷層乾18東北部；斷層乾1附近；斷層乾15附近；乾129井以西等4個(gè)油藏有利區(qū)（見圖10），為下一步的勘探開發(fā)提供相應(yīng)的理論依據(jù)。

8 結(jié)論

平面上，乾安地區(qū)歸字井區(qū)塊最大主應(yīng)力受巖性控制明顯，而最小主應(yīng)力主要受埋深控制；剖面上，由于地層厚度較小，地勢(shì)平緩，應(yīng)力變化不明顯。

斷層對(duì)應(yīng)力場(chǎng)和運(yùn)移勢(shì)場(chǎng)的分布有影響，斷層帶附近，應(yīng)力場(chǎng)和運(yùn)移勢(shì)場(chǎng)相對(duì)較低，利于油氣的運(yùn)聚。

最小主應(yīng)力和運(yùn)移勢(shì)場(chǎng)的分布特征控制了油氣藏的分布，最小主應(yīng)力和運(yùn)移勢(shì)場(chǎng)低的地方是油氣成藏的有利區(qū)。

圖10 乾安歸字井區(qū)塊勘探有利區(qū)預(yù)測(cè)Fig.10 The predicted petroleum reservoir distribution map of the study area

根據(jù)應(yīng)力場(chǎng)和運(yùn)移勢(shì)的分布特征，對(duì)研究區(qū)最有可能存在油氣的有利區(qū)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并劃分出4處油藏有利區(qū)，為下一步勘探開發(fā)提供了理論依據(jù)。

致謝 對(duì)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所王連捷研究員的耐心指導(dǎo)與幫助表示衷心的感謝！

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NUMERICAL SIMULATION OF TECTONIC STRESS FIELD AND PREDICTION OF OIL?FAVORED AREAS：A CASE STUDY OF THE THIRD MEMBER OF QINGSHANKOU FORMATION IN GUIZIJING REGION OF QIAN′AN AREA，SONGLIAO BASIN

WU Lin?qiang1，LIU Cheng?lin2，LI Bing1，WANG Zi?ling1

（1.College of Geosciences，China University of Petroleum，Beijing 102249，China；2.Institute of Geomechanics，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100081，China）

Tectonic stress is very important for oil?gas migration and accumulation.Petroleum accumulation for Gaotaizi reservoir in Songliao Basin mainly occurred in the end of Mingshui period. During this period，the peak of hydrocarbon generation and expulsion matches well with large scale hydrocarbon migration and accumulation periods and the formation of accumulations.In this paper，ANSYS is used to primarily simulate the tectonic stress field in the end of Mingshui period in Guizijing region of Qian′an area in South Songliao Basin.According to oil and gas migration mechanics driven by the crustal stress，migration potential field is also simulated.The results show that the first maximum principal stress is mainly controlled by lithology while the minimum principal stress is buried depth.Therefore，the well testing data shows that most wells with a show of oil and gas locate in low stress zone or low potential zone.Based on the distribution of crustal stress，migration potential fields and geologic structure features，the oil?favored areas predicted in this study will provide scientific guide for oil exploration and development.

finite element；numerical stimulation；crustal stress；migration potential field；oil reservoir prediction

P553；TE122.1

A

1006?6616（2014）04?0339?13

2014?05?26

國(guó)土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)“松遼盆地泥頁(yè)巖油氣形成機(jī)制和分布規(guī)律研究”（201211051?03）

吳林強(qiáng)（1988?），男，江西上饒人，碩士研究生，主要研究方向油氣成藏及儲(chǔ)層表征。E?mail：qiuque1988＠163.com