黃 丹

(1.西安石油大學，陜西西安 710065；2.中國石油長慶油田分公司，陜西西安 710018)

盆地范圍內(nèi)，油氣是自烴源巖生成，沿垂向、側(cè)向的路徑向盆地上部運移，并在頂部遇到封閉層而聚集成藏的。由于盆地沉積成巖作用的影響，按照目前對油氣常規(guī)和非常規(guī)的區(qū)分，認為在盆地上部以常規(guī)油氣聚集為多，盆地下部以非常規(guī)油氣聚集為主[1]。

Law等認為，常規(guī)天然氣與非常規(guī)天然氣在地質(zhì)上存在根本性差異：常規(guī)天然氣是浮力驅(qū)動形成的礦藏，其分布表現(xiàn)為受構(gòu)造圈閉或巖性圈閉控制的不連續(xù)分布形式；而非常規(guī)天然氣則是非浮力驅(qū)動形成的礦藏，其分布表現(xiàn)為不受構(gòu)造圈閉或巖性圈閉控制的區(qū)域性連續(xù)分布形式。但文獻調(diào)研及分析認為非常規(guī)與常規(guī)二者之間并沒有本質(zhì)區(qū)別，其本質(zhì)原因是儲層孔隙結(jié)構(gòu)和非均質(zhì)條件的復雜化所造成的儲存條件和儲存方式的多樣化和非常規(guī)化。總之，常規(guī)儲層中，油氣運移阻力因素相對較少，運移距離長，一般為源外或遠源聚集，因此聚集需要明顯的圈閉，在構(gòu)造高點聚集較多。相反，非常規(guī)油氣由于孔隙結(jié)構(gòu)的復雜性和較強的非均質(zhì)性使得運移阻力因素復雜，運移距離短，一般造成源內(nèi)或近源聚集，在盆地向斜或斜坡聚集較多[1-8，11-12，14，16]。

1 “連續(xù)型”與“準連續(xù)型”油氣藏的概念

一些學者認為[1]“連續(xù)型”油氣藏主要強調(diào)油氣大面積連續(xù)或準連續(xù)分布在盆地中心、斜坡等位置，且局部聚集；主要發(fā)育于低孔滲、特低孔滲和致密等非常規(guī)儲集體系之中，儲集空間大；以自生自儲為主，多為初次運移或短距離二次運移，主要靠滲透或擴散方式聚集，運移動力主要是生烴增壓和擴散作用力，浮力作用受限(甜點區(qū)除外)；缺乏明顯圈閉界限，無統(tǒng)一油氣水界面和壓力系統(tǒng)，流體分異差，含油飽和度差異大，油氣水常多相共存。

另一些學者認為[2，3]，真正意義上的連續(xù)型油氣藏是源內(nèi)形成的油氣藏，以煤層氣和頁巖油氣最為經(jīng)典。無論是致密砂巖還是致密碳酸鹽巖，其在成藏方面介于不連續(xù)型與連續(xù)之間，是二者之間的一種過渡類型，將這類油氣藏稱之為準連續(xù)油氣藏。認為準連續(xù)型油氣藏是指油氣聚集受許多在橫向上彼此相鄰、縱向上相互疊置的巖性圈閉控制、油氣大面積準連續(xù)分布、無明確油氣藏邊界的致密砂巖油氣藏群或油氣田。主要強調(diào)油氣大面積準連續(xù)分布在斜坡等位置；主要發(fā)育于橫向非均質(zhì)性強，由眾多中小型巖性圈閉組成圈閉之中，以巖性式甜點富集；以自生自儲為主，多為初次運移直接成藏，二次運移較弱，主要靠滲透或擴散方式聚集，浮力作用受限；無明確油氣藏邊界，油氣水分布復雜，無顯著油/氣水倒置。

本文認為，油氣的儲集層本身就是一種具有孔隙結(jié)構(gòu)的非連續(xù)型介質(zhì)[4]，相對而言，油氣藏本身就是一種被儲集介質(zhì)所分隔的流體聚集單元。連續(xù)與否只是油氣藏的宏觀表現(xiàn)，宏觀上不存在真正的連續(xù)流體聚集，因為宏觀上地下不存在“油河”[5]；但從微觀上來講，無論是毫米級的“管流”、微米級的“滲流”還是納米級“滯留”儲層[6]，其成藏的前提必須是儲層(孔隙)連通。從此種意義上說，油氣藏應(yīng)該是“連續(xù)”的，但是，油藏連續(xù)與否，孔隙連通并不是其充分條件，這是因為流體在儲層中的存在方式還與巖石的潤濕性有關(guān)。巖石的潤濕性是指在巖石-油(氣)-水體系中，一種流體在分子的作用力下，自發(fā)的驅(qū)趕另一種流體的能力[7]。其很大程度上決定著油藏流體在巖石孔道內(nèi)的分布狀態(tài)[7，8](見圖1)。這種分布狀態(tài)因巖石礦物成分、黏土含量及產(chǎn)狀、流體化學組成、地層水中的表面活性物質(zhì)、孔隙結(jié)構(gòu)、含水飽和度等因素影響[7，8]。綜上所述，油氣藏都應(yīng)該是“孤立式”-“準連續(xù)式”-“連續(xù)式”的復雜混合體，這種分布狀態(tài)對應(yīng)于所有油氣藏。

對于非常規(guī)油氣藏來說，由于其微觀孔隙結(jié)構(gòu)以微米孔和納米孔為主，這種特殊化和復雜化的儲層條件致使其具有很強的非均質(zhì)性，導致每個微油藏在分布上具有一定的不連續(xù)性，也正是由于復雜的孔隙條件和強的非均質(zhì)條件，其成藏特征才不同于常規(guī)油氣藏，主要特征(見表 1)[1]。

表1 非常規(guī)油氣藏與常規(guī)油氣藏的差異[1]Tab.1 The difference between unconventional and conventional petroleum accumulation

圖1 流體分布狀態(tài)Fig.1 The distribution patterning of fluid

2 成藏基礎(chǔ)條件分析

2.1 烴源巖

烴源巖是含油氣系統(tǒng)和油氣成藏的基礎(chǔ)，但并非巨厚生油潛力就大，沉積盆地只有發(fā)育了有效烴源巖才能形成一定規(guī)模的油氣聚集[9]。高生物產(chǎn)率和缺氧環(huán)境是形成有效烴源巖的必要條件[9]，因此在沉積盆地斜坡和盆地中心部位有效烴源巖相對來說較為發(fā)育。

文獻[10]研究發(fā)現(xiàn)烴源巖中有機質(zhì)的賦存狀態(tài)主要分為順層富集型、分散型和局部富集型三類。認為烴源巖中改造型溶蝕孔隙的分布與有機質(zhì)的賦存狀態(tài)有很大關(guān)系：(1)有機質(zhì)呈分散型分布時，溶蝕孔隙的分布呈分散狀，數(shù)量有多有少，但溶蝕的強度都不大，很少見到連片的；(2)有機質(zhì)呈順層型分布時，溶蝕孔隙的改造作用，不僅表現(xiàn)為數(shù)量多，且規(guī)模也較大，往往形成較密集的改造型溶蝕孔隙，主要沿微層理發(fā)育；(3)有機質(zhì)呈局部富集型分布時，改造型溶蝕孔隙主要呈斑狀出現(xiàn)。

2.2 儲集與蓋層

儲層之所以能儲集油氣，是由于它們具備相對較高的孔隙度和滲透率；蓋層之所以能封蓋油氣，是由于其具備相對較低的孔隙度和滲透率[5]。文獻[11]研究認為儲集層之所以能夠儲集油氣，不是因其巖性是砂巖或其他巖類，而是因其物性較好、孔隙較大(相對于上方蓋層)。泥巖若發(fā)育較大孔隙，也可以成為儲集層；砂巖若孔隙欠發(fā)育，也可以成為蓋層。某種巖石在地下是蓋層還是儲集層，不完全取決于巖性，還要看巖石在層序中的位置。泥巖可以給砂巖作蓋層，細砂巖也可以給粗砂巖作蓋層。綜上，烴原巖在一定條件下可以成為儲層。

2.3 圈閉

圈閉是具備捕獲分散烴類形成油氣聚集的有效空間。其包括三個部分：(1)儲集層；(2)蓋層；(3)遮擋物(阻止油氣繼續(xù)運移，造成油氣聚集成藏)[5]。

綜上所述，蓋層與遮擋物無本質(zhì)區(qū)別，完全可以是同一種東西，其作用是阻止油氣運移，最終成藏。可以認為只要具有一定的物性條件，就可以形成物性圈閉[11]，進而成藏；或許這也就是所謂的“無形”或“隱形”圈閉[1]。

3 成藏特征分析

連續(xù)型油氣藏的本質(zhì)特征是發(fā)育于非常規(guī)儲集層體系之中，圈閉界限模糊不明，范圍很大；無統(tǒng)一的油水界面和壓力系統(tǒng)。屬于明顯無圈閉界限、非常規(guī)圈閉、非閉合圈閉，或“無形”或“隱形”圈閉[1](見圖2)。

圖2 油氣藏分布模式圖(據(jù)鄒才能等，2011年修改)Fig.2 The distribution patterning of reserviors

沉積有機質(zhì)以熱解成油氣小分子的方式不斷向地層水排放，熱解從干酪根大分子的外圍或枝杈上逐漸向內(nèi)部進行的[12]。沉積有機質(zhì)賦存狀態(tài)主要分為順層富集型、分散型和局部富集型[10]，因此，頁巖中油氣藏的形成也應(yīng)該具有一定的規(guī)律或與此相關(guān)。隨著干酪根大分子生成的油氣小分子向地層水不斷排放，油氣分子會慢慢長大，當達到一定程度(體積)，就會在浮力的作用下脫離干酪根母體，成為游離的連續(xù)相進行初次運移、二次運移，直到遇到圈閉聚集成藏[12]。

有機質(zhì)埋藏初期，埋深較淺，溫度介于10℃～60℃，生物作用強烈，主要生成生物甲烷；隨著埋藏深度不斷增加，微生物活動逐漸停止，溫度壓力不斷增加，熱化學作用代替生物作用成為重要因素，當?shù)販厣?0℃～180℃時，在熱催化作用下，有機質(zhì)大量生成石油和天然氣；當?shù)販剡_到180℃～250℃時，生成的油氣比逐漸降低；當?shù)販爻^250℃時，有機質(zhì)和已生成的石油發(fā)生裂解，只能生成烴氣[13](見圖2)。

根據(jù)分子擴散理論，擴散的方向是從高濃度向低濃度進行的，并最終使整個地層的濃度趨于一致，其對油氣藏具有破環(huán)作用，油氣是以連續(xù)相為主要方式進行運移的[12]。

干酪根生成液態(tài)油后，干酪根的體積會減小，液態(tài)油的體積會增加，但總體積會略有增加，生成天然氣后，總體積會增加更多[12]。但烴源層的生烴速度很慢，而且是邊生邊排，憋壓的可能性極小[14]。源巖生成油氣后因體積增大致使孔隙壓力增大，為了達到源巖與儲集層之間的壓力平衡，部分孔隙水將被排出[12]。烴源層不是一個封閉的系統(tǒng)，有孔隙，也有滲透性，完全可以輸導流體的，只是其滲透率較低、輸導速度較慢而已[14]。當壓力平衡后,油滴會在浮力的作用下運移出源巖，當油滴排出，源巖孔隙虧空，由于重力作用，儲集巖中的地層水將回流至源巖。油氣生成過程中增大的體積部分，最終將轉(zhuǎn)換為源巖上方儲集巖的流體體積增加量[12]?？梢?，異常高壓只是一種暫時的壓力狀態(tài)。

烴源巖中改造型溶蝕孔的分布與有機質(zhì)不同的賦存狀態(tài)有密切關(guān)系[10]，因此，有機質(zhì)熱演化結(jié)束后，頁巖中油氣的分布可能受改造型孔隙的控制。熱演化早期，有機酸溶蝕產(chǎn)生的物質(zhì)相對較少，膠結(jié)作用相對較弱，溶蝕作用強于膠結(jié)作用，此時盡管泥巖的滲透性差，但沿油氣運移路徑方向上孔隙半徑總體上是變好的，而且在三維地質(zhì)體中，浮力會使油氣自動尋找大的孔隙移動，同時，由小孔向大孔運移，毛管力具有動力作用，因此，此時油氣是可以運出的[12]；熱演化后期，有機酸溶蝕產(chǎn)生的物質(zhì)越來越多，由于地層水流動緩慢，泥巖內(nèi)部缺乏流體發(fā)生充分循環(huán)的良好條件，膠結(jié)作用變強。隨著溶蝕作用的不斷進行，這些因溶蝕而產(chǎn)生的物質(zhì)不能迅速的被帶出反應(yīng)系統(tǒng)，最終必將達到飽和而在附近重新發(fā)生沉淀，造成堵塞孔隙和喉道，改變原有的孔隙結(jié)構(gòu)，使泥巖孔隙系統(tǒng)變得更加致密[10]。此時，沿油氣運移路徑方向上孔隙半徑變差，成為從大孔向小孔運移，毛管壓力成為阻力，況且在復雜的孔隙系統(tǒng)中，各種阻力因素都不能忽略，浮力作用受到限制。雖然生烴不斷增壓，但生烴增壓對油水不具分異作用，只能使油水同時排出，按照油水在地層中的先后順序，相對來說，生烴增壓會使地層水較早排出，當然，若生烴增壓一直持續(xù)，油最終是會排出的，可見，隨著熱演化不斷增加，油氣運移變得困難。由此可見，頁巖油氣的成因或許與孔隙條件的復雜化有關(guān)，成藏處可能為物性相對較好的甜點區(qū)。

文獻[15]研究發(fā)現(xiàn)致密砂巖微觀孔隙直徑范圍10 nm～1 000 nm，主體為300 nm～900 nm；頁巖微觀孔隙直徑范圍5 nm～300 nm，主體為80 nm～200 nm。由于存在大量的微觀孔隙，因此儲層的非均質(zhì)性非常強，導致毛管力作用明顯，浮力作用受限，因此，一般為源儲合一或二次運移較弱，只能進行較短距離的二次運移。

非常規(guī)儲層一般孔隙度較低，滲透性較差，屬低滲、特低滲乃至致密儲層，浮力難以克服毛細管力，構(gòu)造對油氣水分布無明顯的控制作用，油水分布主要受物性控制。因此，此類油氣藏油氣水分布復雜，易出現(xiàn)所謂的油氣水倒置現(xiàn)象。文獻[11]認為這是由于地層非均質(zhì)性導致的物性差異現(xiàn)象，物性好的地方充當了儲集層，物性差的地方充當了蓋層和遮擋物。這種氣藏更為科學的名稱應(yīng)該是“物性氣藏”，而能夠聚集物性氣藏的場所則是“物性圈閉”。物性圈閉不一定出現(xiàn)在構(gòu)造的頂部，而可以出現(xiàn)在地層的任意位置。由此可見，物性和非均質(zhì)性是導致連續(xù)型油氣藏成藏的重要原因，甜點式(巖性、物性)聚集是此類油氣藏成藏的主要方式。同時，由于沉積過程中的差異壓實和成巖作用造成的孔隙結(jié)構(gòu)復雜化，使得地層非均質(zhì)性增強，微孔隙結(jié)構(gòu)中毛管壓力成為封閉作用力，復雜的孔隙結(jié)構(gòu)使得毛管力有大有小，致使油氣水沒有明確的界面，從而油氣藏沒有明確的圈閉邊界，再加上縱向非均質(zhì)性強于橫向非均質(zhì)性，橫向滲流系數(shù)大于縱向滲流系數(shù)[16]，油氣藏易在橫向上連續(xù)相鄰，縱向上分隔相疊。

4 結(jié)論

(1)此類油氣藏是以“孤立式”-“準連續(xù)式”-“連續(xù)式”的混合狀態(tài)在盆地中心、斜坡等位置甜點式聚集，連續(xù)與否，受孔隙結(jié)構(gòu)及巖石潤濕性影響。

(2)生烴增壓是一個暫態(tài)(幕式)過程，且其對油水沒有分異作用，因此，生烴增壓作用在連續(xù)型油氣成藏過程中的作用值得進一步研究。

(3)由于納米孔隙的存在，地層的非均質(zhì)性變的更強，毛管力作為阻力更為明顯，浮力作用由于孔隙結(jié)構(gòu)的復雜化對油氣運移的動力作用受到限制。

(4)由于油氣是后于地層水而產(chǎn)生的，非常規(guī)儲層中聚集的油氣藏是孔隙復雜化，非均質(zhì)性增強的結(jié)果，因而也造就了油/氣水倒置的分布方式。

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