鄧運(yùn)華

(中海油研究總院)

試論匯油面積對(duì)油田規(guī)模的控制作用*

鄧運(yùn)華

(中海油研究總院)

石油地質(zhì)學(xué)理論及勘探技術(shù)發(fā)展到今天,在鉆預(yù)探井之前,只要運(yùn)用高質(zhì)量地震資料,通過鄰區(qū)井標(biāo)定,經(jīng)過深入的綜合研究,就能較準(zhǔn)確地預(yù)測生油層、儲(chǔ)層、蓋層、圈閉及保存條件,唯獨(dú)石油運(yùn)移條件因缺乏直接資料而成為目前石油地質(zhì)學(xué)中最難研究的一個(gè)課題。運(yùn)移也是流體礦藏與固體礦藏最主要的差別,近幾年出現(xiàn)的新學(xué)科——成藏動(dòng)力學(xué)就是研究石油從生成到聚集的整個(gè)過程。大量勘探實(shí)踐證明,運(yùn)移條件是油氣成藏的核心要素,匯油面積決定了油田的規(guī)模:凹陷內(nèi)烴源巖及其鄰近輸導(dǎo)層的產(chǎn)狀控制了油氣二次運(yùn)移的方向,從而控制了主力油田的位置;箕狀凹陷緩坡帶高部位的構(gòu)造最易形成大油田,而長條形生油凹陷兩端的構(gòu)造不易形成大油田;隆(凸)起上長軸平行于生油凹陷長軸的構(gòu)造易于形成大油田,而垂直于生油凹陷長軸的構(gòu)造常常不富集石油。

石油運(yùn)移;匯油面積;油田規(guī)模;主力油田位置

一個(gè)油田的形成必須具備生、儲(chǔ)、蓋、運(yùn)、圈、保這6個(gè)條件,這是石油地質(zhì)學(xué)的理論基礎(chǔ)。然而,石油公司進(jìn)行石油勘探的目的是尋找具有一定規(guī)模、能夠進(jìn)行商業(yè)開發(fā)的油田,不是去驗(yàn)證理論正確性;尤其是走向海外勘探,在一個(gè)地區(qū)允許勘探的時(shí)間很有限,只有盡快找到主力油田,才能獲得經(jīng)濟(jì)效益。26年的找油實(shí)踐使筆者深刻認(rèn)識(shí)到運(yùn)移條件、匯油面積對(duì)形成商業(yè)油田具有重要作用,同時(shí)也深刻體會(huì)到研究石油運(yùn)移的難度。石油勘探技術(shù)發(fā)展到今天,可以得到高質(zhì)量的地震資料,通過鄰區(qū)已鉆井的標(biāo)定,只要加深研究,在鉆預(yù)探井之前完全可以搞清楚烴源層、儲(chǔ)層、蓋層、圈閉和保存條件,唯獨(dú)運(yùn)移條件的研究缺乏直接資料[1]。運(yùn)移是石油地質(zhì)學(xué)中最難研究的一個(gè)課題,成藏動(dòng)力學(xué)的核心就是研究油氣運(yùn)移[2]。運(yùn)移也是流體礦藏與固體礦藏最重要的差別。而恰恰是運(yùn)移條件、匯油面積在商業(yè)油田形成中起著決定性作用[3-4]。

在勘探實(shí)踐中,技術(shù)人員通常不太注重油氣運(yùn)移、匯油面積的研究,認(rèn)為只要在富生烴凹陷附近、面積大、儲(chǔ)蓋條件好的圈閉就能夠形成大油田,由此導(dǎo)致了不少探井的失利。大量勘探實(shí)踐證明,一個(gè)大油田的形成除了圈閉要緊鄰富生油凹陷,面積大、儲(chǔ)層厚、蓋層好之外,還必須位于優(yōu)勢運(yùn)移通道上,所以圈閉的位置或方位很重要[1,4-6]。在箕狀凹陷緩坡帶高部位的構(gòu)造易形成大油田,而處在長條形生油凹陷兩端的構(gòu)造不易形成大油田;長軸平行于生油凹陷長軸的構(gòu)造易形成大油田,而垂直于生油凹陷長軸的構(gòu)造則不易形成大油田?？梢?大油田的形成條件更苛刻。在較短的時(shí)間內(nèi),用較少的費(fèi)用,找到主力大油田,是一個(gè)石油公司水平的體現(xiàn)。

1 生烴凹陷烴源巖產(chǎn)狀決定了主力油田位置

在任何一個(gè)含油凹陷(盆地)內(nèi),油田的分布很不均衡。凹陷是基本生油單元,但石油生成后其運(yùn)移方向、富集部位差異性很大,有的是在凹陷深層富集形成自生自儲(chǔ)式油藏,有的是在凹陷淺層富集形成下生上儲(chǔ)式油藏,有的則是運(yùn)移至凸起上聚集形成凸起富集型[4-5,7-9]油藏。因此,研究有利富集層位、優(yōu)勢運(yùn)聚區(qū)帶和主力油田位置,是新區(qū)勘探永恒的主題[10]。在中國近海新生代含油盆地內(nèi),根據(jù)生烴凹陷烴源巖的產(chǎn)狀、優(yōu)勢運(yùn)移方向及主力油田位置,可將凹陷分成緩坡富集型、陡坡富集型、緩坡—陡坡均衡富集型(圖1)。

圖1 中國近海新生代含油盆地?zé)N源巖產(chǎn)狀與油氣聚集關(guān)系分類示意圖

在烴源巖內(nèi)砂層輸導(dǎo)體分布相似的情況下,若凹陷內(nèi)烴源巖產(chǎn)狀主體向緩坡方向上抬,石油生成后初次運(yùn)移到鄰近砂體中,然后沿砂層、斷層、不整合面作二次運(yùn)移[2,11-14],優(yōu)勢方向是凹陷的緩坡帶,所以凹陷緩坡帶高部位是主力油田分布部位,成為緩坡富集型,渤海灣盆地遼中凹陷、珠江口盆地文昌凹陷均是緩坡富集型。在遼中凹陷緩坡帶上發(fā)現(xiàn)了錦州20-1、錦州25-1S、綏中36-1、旅大10-1、旅大16-1等大中型油氣田[15],約占已發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量的81%。在文昌凹陷緩坡帶上發(fā)現(xiàn)了文昌13-1、文昌13-2、瓊海18-1等中型油田[16-17],約占已發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量的67%。

在生烴凹陷內(nèi),當(dāng)烴源巖及鄰近輸導(dǎo)層產(chǎn)狀主體向陡坡帶上抬時(shí),石油二次運(yùn)移的主方向是陡坡帶,若陡坡帶鄰近的凸起上圈閉儲(chǔ)蓋條件好,則在陡坡帶形成大—中型油田,成為陡坡富集型。珠江口盆地惠州凹陷就是陡坡富集型,文昌組烴源層及砂巖輸導(dǎo)主體向陡坡方向上抬,優(yōu)勢運(yùn)移方向是陡坡帶,在陡坡帶及鄰近隆起上形成了西江30-2、惠州26-1、惠州33-1、惠州32-3、流花11-1、流花4-1等油田[18],約占已發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量的83%。

有的凹陷烴源巖和鄰近輸導(dǎo)層產(chǎn)狀是以凹陷中心為對(duì)稱軸,向兩側(cè)對(duì)稱上抬,石油的二次運(yùn)移是從凹陷的最低處向兩側(cè)高部位均衡運(yùn)移,并在凹陷兩側(cè)均衡聚集,形成緩坡—陡坡均衡富集型。渤海灣盆地歧口凹陷就是這種富集類型,在南面的歧南斷階帶上發(fā)現(xiàn)了歧口17-2、羊二莊、趙東、埕海、張東等油田,在北面的歧北斷裂帶發(fā)現(xiàn)了港東、港西、唐家河、馬東、白東等油田,凹陷兩側(cè)油田呈均衡分布的特點(diǎn)[19]。

在盆地(凹陷)勘探的早期,深入分析盆地(凹陷)烴源巖及鄰近輸導(dǎo)層的產(chǎn)狀和主運(yùn)移方向、匯油面積,從而預(yù)測主力油田的分布位置,可在較短時(shí)間內(nèi)用較少的資金找到主力大油田,進(jìn)而提高勘探效益,這在海外勘探中顯得尤為重要。

2 箕狀凹陷緩坡帶高部位的構(gòu)造最易形成大油田

中國近海新生代含油盆地是以凹陷為基本的生油單元,并且這些凹陷多數(shù)呈箕狀不對(duì)稱形態(tài)。大量勘探實(shí)踐證明,箕狀凹陷緩坡帶高部位(凸起頂部)發(fā)育大型潛山-披覆型圈閉,儲(chǔ)蓋組合好,儲(chǔ)層埋藏淺、物性好;尤其是凸起以斜坡形式傾入富生烴凹陷內(nèi),斜坡上不整合面附近儲(chǔ)層連續(xù)分布,是石油運(yùn)移的長期通道,匯油面積大,供油量大,最易形成大油田[4,10,12,20-22]。在渤海灣盆地、珠江口盆地與北部灣盆地,許多大油田位于緩坡帶高部位,如錦州25-1S、綏中36-1、旅大10-1、曹妃甸11-1、蓬萊19-3、蓬萊9-1、文昌13-1、文昌13-2、潿洲11-4、潿洲12-1等油田[15-18,23-24]。

渤海灣盆地綏中36-1油田位于渤海海域北部遼中凹陷緩坡帶高部位(遼西低凸起),遼西低凸起與遼中凹陷平行(呈北東方向),兩者都是長條形。遼西低凸起西面為大斷層與遼西凹陷相連,東面以不整合面斜坡傾入遼中富生油凹陷內(nèi),該斜坡是石油長期運(yùn)移通道(圖2),將遼中凹陷生成石油運(yùn)移至凸起高部位,匯油面積大(約350 km2)。綏中36-1構(gòu)造東營組圈閉類型好(為披覆背斜),是最有利的聚油圈閉;東營組大型三角洲儲(chǔ)層發(fā)育,砂巖單層厚1～32 m,累計(jì)厚度達(dá)230 m,儲(chǔ)層物性好,孔隙度25%～33%,滲透率30～5 000 mD;儲(chǔ)層之上發(fā)育一套穩(wěn)定的泥巖蓋層(厚度100～450 m)。由于綏中36-1構(gòu)造圈閉、儲(chǔ)蓋條件好,尤其是運(yùn)移條件優(yōu)越,匯油面積大,油源充分,所以圈閉充滿度高(達(dá)90%),形成了地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)4億m3的大油田。

圖2 遼西—遼中凹陷油氣運(yùn)聚模式圖

珠江口盆地文昌13-2油田位于文昌凹陷西部緩坡帶高部位(瓊海凸起),文昌凹陷呈東斷西超的箕狀結(jié)構(gòu),北東走向,與瓊海凸起平行。瓊海凸起以斜坡形式傾入文昌富生油凹陷內(nèi),凸起是石油長期二次運(yùn)移的有利指向。瓊海凸起上的文昌13-2構(gòu)造匯油面積大(約80 km2),油源充足;珠江組儲(chǔ)蓋條件好,儲(chǔ)層孔隙度31%～32%,滲透率977～2 224 m D。文昌13-2構(gòu)造圈閉類型好(為披覆背斜,面積20 km2),由于運(yùn)移條件優(yōu)越,匯油面積大,油源充足,圈閉、儲(chǔ)蓋條件好,所以圈閉充滿度高(達(dá)68%),形成了該區(qū)最大的一個(gè)油田,地質(zhì)儲(chǔ)量為3 300萬m3。

北部灣盆地內(nèi)的潿洲11-4油田位于潿西南凹陷南部緩坡帶高部位(潿洲低凸起),潿西南凹陷呈北斷南超的箕狀結(jié)構(gòu),潿洲低凸起與凹陷緩坡帶相連。潿洲低凸起上的潿洲11-4構(gòu)造是石油二次運(yùn)移的最有利指向,匯油面積大(約70 km2),油源充足。潿洲11-4構(gòu)造是潿洲低凸起最高部位的披覆背斜,類型最好,面積18 km2;中新統(tǒng)儲(chǔ)蓋條件優(yōu)越,儲(chǔ)層孔隙度29%,滲透率1 100 mD;泥巖蓋層厚度15 m,橫向分布穩(wěn)定,封蓋性好。由于潿洲11-4構(gòu)造運(yùn)移條件優(yōu)越,匯油面積大,油源充足,儲(chǔ)蓋、圈閉條件好,所以石油充滿度高(達(dá)77%),儲(chǔ)量較大(為2 400萬m3),是該盆地內(nèi)一個(gè)較大的油田。

3 長條形凹陷兩端的圈閉不易形成大油田

中國近海有9個(gè)新生代含油氣盆地,到目前為止已發(fā)現(xiàn)的石油集中分布在渤海灣盆地、珠江口盆地和北部灣盆地,這3個(gè)盆地的主力烴源巖都形成于始新世,始新世時(shí)都是陸內(nèi)裂谷盆地(珠江口盆地在漸新世至今為被動(dòng)大陸邊緣盆地),都是凸-凹相間,凹陷多呈半地塹結(jié)構(gòu),控凹大斷層平行于凹陷的長軸[25];烴源巖以凹陷的最低點(diǎn)為界,分別向緩坡帶和陡坡帶方向上抬,石油二次橫向運(yùn)移的方向是箕狀凹陷的緩坡和陡坡,所以緩坡、陡坡及鄰近的凸起匯油面積大,油源充足,易形成大油田[9,11,26]。而在凹陷的長軸兩端,由于匯油面積小,油源不足,即使有大圈閉、好儲(chǔ)層存在,也難以形成大油田。大量鉆探實(shí)踐證明了這個(gè)觀點(diǎn)。

旅大33-1構(gòu)造位于渤海灣盆地渤東凹陷北端,新近系斷裂背斜類型好,面積11.3 km2,中新統(tǒng)館陶組—明化鎮(zhèn)組儲(chǔ)蓋條件優(yōu)越,單砂層厚2～138 m,泥巖蓋層可達(dá)121 m。呈北東走向、長條形的渤東凹陷的生油條件已被鉆井所證實(shí),但是在旅大33-1構(gòu)造上鉆的探井只見油氣顯示,沒有揭示油層,原因是構(gòu)造位置欠佳,在凹陷長軸方向的供油面積太小,沒有形成石油聚集。

瓊海30-1構(gòu)造位于珠江口盆地文昌凹陷(為長條形)南端,新近系斷裂背斜類型好,面積8.0 km2,珠江組儲(chǔ)層單層厚2～15 m,物性好;泥巖蓋層達(dá)150 m,橫向分布穩(wěn)定,儲(chǔ)蓋配置好。文昌凹陷的生油條件已被眾多油田的發(fā)現(xiàn)所證實(shí),但是已發(fā)現(xiàn)油田主要分布在凹陷的緩坡帶、陡坡帶及相鄰的凸起上。瓊海30-1構(gòu)造在長條形凹陷的南端,匯油面積小,供油不足,鉆井只發(fā)現(xiàn)了含油水層,無石油富集。

4 匯油面積不同決定了相鄰構(gòu)造儲(chǔ)量規(guī)模顯著不同

匯油面積對(duì)油藏規(guī)模的控制作用,最明顯的表現(xiàn)是,相鄰且圈閉、儲(chǔ)蓋、保存條件相似的一群構(gòu)造,只是因?yàn)閰R油面積不同,儲(chǔ)量規(guī)模相差很大。在中國近海含油盆地內(nèi)有不少這類例證。

渤海灣盆地蓬萊19-3、蓬萊20-3、蓬萊9-1構(gòu)造位于渤南凸起和廟西凸起上,它們相距不遠(yuǎn),具有優(yōu)越且相似的圈閉、儲(chǔ)蓋及保存條件[27-28]。它們都是潛山-披覆背斜,圈閉面積分別為65、56、60 km2,新近系儲(chǔ)蓋組合好,單砂層厚度2～10 m,單層泥巖厚度4～66 m,埋藏淺,儲(chǔ)層物性好。這3個(gè)構(gòu)造均以斜坡形式傾入渤中、渤東富生油凹陷內(nèi),斜坡上的砂層、不整合面是很好的運(yùn)移通道,但它們的匯油面積明顯不同。其中,蓬萊19-3和蓬萊9-1構(gòu)造離油源近一些(圖3),運(yùn)移途中無其他構(gòu)造攔截,運(yùn)移通暢,匯油面積大,分別是1 000 km2和250 km2;而蓬萊20-3構(gòu)造離油源稍遠(yuǎn)一些(圖3),在運(yùn)移途中部分石油被途中的蓬萊19-3和蓬萊9-1構(gòu)造截獲,匯油面積只有90 km2。由于這3個(gè)構(gòu)造的位置不同,匯油面積不同,決定了它們的地質(zhì)儲(chǔ)量相差很大,蓬萊19-3和蓬萊9-1構(gòu)造地質(zhì)儲(chǔ)量分別為7.2億m3和3.0億m3,而蓬萊20-3構(gòu)造地質(zhì)儲(chǔ)量僅為0.3億m3。可見,匯油面積對(duì)油田儲(chǔ)量規(guī)模具有控制作用。

圖3 蓬萊19-3、蓬萊20-3、蓬萊9-1構(gòu)造位置示意圖

珠江口盆地番禺4洼面積小(為650 km2),但生油巖質(zhì)量好,是一個(gè)富生油凹陷,生成的石油除在凹陷內(nèi)圈閉聚集外,還沿砂體和不整合面二次運(yùn)移至鄰近隆起上富集[29]。番禺4洼東面的東沙隆起是石油運(yùn)移的有利指向,隆起上發(fā)育有番禺5-1、番禺6-4、番禺11-6等一批披覆背斜構(gòu)造,圈閉類型好,新近系珠江組—韓江組海相三角洲儲(chǔ)層厚,儲(chǔ)蓋組合配置好,這些披覆構(gòu)造具有相似的圈閉、儲(chǔ)蓋、保存條件,但是圈閉充滿度、儲(chǔ)量規(guī)模卻相差很大。其中,番禺5-1構(gòu)造最富集,地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)6 050萬m3;番禺11-5、番禺11-6構(gòu)造地質(zhì)儲(chǔ)量分別是310萬m3和250萬m3;其他構(gòu)造有的只有1～2 m厚的油層,有的沒有油層。分析認(rèn)為,造成儲(chǔ)量規(guī)模相差很大的主要原因是構(gòu)造的方位不同,匯油面積相差很大,供油量不同。在這一批構(gòu)造中,只有番禺5-1構(gòu)造的長軸與番禺4洼的走向是平行的,匯油面積大(約54 km2);其他構(gòu)造的長軸與洼陷走向近于垂直(圖4),匯油面積小(8～23 km2),供油量有限,所以儲(chǔ)量很小。由此可見,構(gòu)造方位控制了匯油面積,匯油面積控制了油藏儲(chǔ)量規(guī)模。

珠江口盆地恩平凹陷是近幾年勘探才獲得突破的一個(gè)地區(qū),過去經(jīng)歷了近30年的勘探,鉆了12口探井卻沒有發(fā)現(xiàn)油田[30]。前幾年通過深入研究,認(rèn)識(shí)到恩平凹陷內(nèi)的恩平17洼文昌組生油條件好,是一個(gè)富生油洼陷,洼陷東南部緩坡帶高部位是石油運(yùn)聚的有利地區(qū),通過鉆探發(fā)現(xiàn)了恩平24-2、恩平23-1等5個(gè)油藏[30-31]。這5個(gè)油藏都是披覆背斜構(gòu)造,類型很好,珠江組—韓江組海相砂巖、泥巖儲(chǔ)蓋組合優(yōu)越,且它們的圈閉、儲(chǔ)蓋、保存條件相似,但地質(zhì)儲(chǔ)量相差很遠(yuǎn),其中恩平24-2構(gòu)造地質(zhì)儲(chǔ)量最大(為2 037萬m3),其他4個(gè)油藏地質(zhì)儲(chǔ)量均較小(為10萬～818萬m3)。分析認(rèn)為,造成儲(chǔ)量相差大的原因是構(gòu)造方位不同,匯油面積不同,供油量不同。在這5個(gè)構(gòu)造中,只有恩平24-2構(gòu)造呈北東走向,圈閉長軸與恩平17洼平行,匯油面積大(約61 km2);其他4個(gè)構(gòu)造的長軸呈北西走向,與供油凹陷近于垂直,匯油面積小(為10～30 km2),供油不足。該凹陷的勘探實(shí)踐再次證明了石油運(yùn)移條件、匯油面積對(duì)油藏儲(chǔ)量規(guī)模的控制作用。

圖4 番禺4洼及周緣局部構(gòu)造分布圖

5 結(jié)論

1)盆地(凹陷)內(nèi)烴源巖及鄰近輸導(dǎo)層產(chǎn)狀、主運(yùn)移方向、圈閉的匯油面積決定了油田規(guī)模。根據(jù)主運(yùn)移方向及富集部位,可將中國近海新生代含油盆地分為緩坡富集型、陡坡富集型、緩坡—陡坡均衡富集型。

2)在湖相斷陷盆地箕狀斷陷緩坡帶高部位圈閉的匯油面積大,易形成大油田;而長條形凹陷兩端的構(gòu)造,因匯油面積小,不易形成油田。

3)在鄰近富生油凹陷的隆(凸)起上的披覆構(gòu)造,儲(chǔ)蓋及圈閉條件相似,圈閉方位控制了油田規(guī)模,背斜長軸平行于凹陷走向,匯油面積大,易形成大中型油田;而背斜長軸垂直于凹陷走向,則匯油面積小,不易形成大中型油田。

致謝:本文撰寫過程中得到了中海油研究總院李宏義、武愛俊、袁峰等專家的幫助,在此深表謝意!

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A discussion on the controls of oil collecting area on oilfield size

Deng Yunhua
(CNOOC Research Institute,Beijing,100028)

Due to today’s petroleum geology theory and exploration technology,it is capable to more accurately predict oil source rocks,reservoirs, seals,traps and preservation conditions before drilling a preliminary exploratory well,so long as there are the high-quality seismic data,the calibration from neighboring-area wells and the deep and comprehensive researches,and oil migration is the only difficult problem in today’s petroleum geology because of the lack of direct migration data.Migration is also one of the main differences between the fluid and solid mineral deposits,and the new subject developed in recent years,petroleum accumulation dynamics,is to study the whole process from oil generation to accumulation.Numerous exploration practices have proved that migration is the key factor to form hydrocarbon accumulation, and that oil collecting area will determine oilfield size.In a sag,the source rocks and their occurrence adjacent to the carrier rocks will control the direction of secondary oil migration,and then the main-oilfield position.It is most probable to form major oilfields in the structures on high gentle slopes in a half-graben sag,and at the two ends of an elongated oil-generation sag,it will be difficult to form major oilfields.On an uplift(or a salient), it will be easy to form major oilfields in the structures whose axes are parallel to the long axis of an oil-generation sag,and oil will often not be enriched in the structures whose axes are perpendicular to the long axis of an oil-generation sag.

oil migration;oil collecting area;oilfield size;main-oilfield position

2014-08-25

(編輯:崔護(hù)社 周雯雯)

*“十二五”國家科技重大專項(xiàng)“近海大中型油氣田形成條件及勘探技術(shù)(編號(hào):2011ZX05023)”部分研究成果。

鄧運(yùn)華,男,教授級(jí)高級(jí)工程師,1985年畢業(yè)于原江漢石油學(xué)院,1988年畢業(yè)于石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院并獲碩士學(xué)位,現(xiàn)任中國海洋石油總公司副總地質(zhì)師兼中海油研究總院副院長,長期從事海上油氣勘探研究及技術(shù)管理工作。地址:北京市朝陽區(qū)太陽宮南街6號(hào)院(郵編:100028)。