王永卓

中石油大慶油田勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶

1.引言

升平油田位于松遼盆地中央坳陷區(qū)三肇凹陷升平鼻狀構造上，該構造屬于松遼盆地東北部綏棱背斜帶向西南方向的構造延伸。葡萄花油層為研究區(qū)主力產(chǎn)層，為一套以北部物源為主的深色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、含油粉細砂巖組成的三角洲前緣沉積，砂體分布廣泛[1]。油水分布復雜，垂向上，上部為純油，中部為油水同層，下部為水層，以往研究認為是由于葡萄花油層一段上部(以下簡稱“葡I上”)和葡萄花油層一段下部(以下簡稱“葡I下”) 2個層系含油性差異所造成；橫向上，升平鼻狀構造整體含油連片，南北向發(fā)育的大斷層控制著油水分布，表現(xiàn)為鼻狀構造上發(fā)育純油層，構造兩翼發(fā)育油水同層，以往研究認為是受到巖性、物性和斷層等因素的影響，造成全油田無統(tǒng)一的油水界面。

升平油田油水分布的復雜性，造成對油田分布范圍認識不清，制約了對該油田外擴潛力的認識，影響了油田的滾動勘探與開發(fā)。該次研究為了整體把握升平油田油水分布特征，對研究區(qū)內(nèi)探井、評價井及開發(fā)井的試油資料進行整理，以砂巖綜合解釋結果、試油成果與開發(fā)數(shù)據(jù)為依據(jù)，沿構造走向和垂直構造走向繪制油藏剖面圖，解剖油水分布特征，總結油田整體油水分布情況，歸納油水分布主控因素。

2.油水界面特點

沿構造走向和垂直構造走向繪制油藏剖面圖，不同方向的油藏剖面展示的油水分布各有特點，但又存在內(nèi)在聯(lián)系?？傮w而言，2個方向的剖面在垂向上都表現(xiàn)為上部油層、中部油水同層、下部水層的特點，但橫向上油水分布差異大。北東–南西向油藏剖面，在西南部構造較低部位以油水同層和水層為主，中部鼻子構造高部位以油層和油水同層為主，在東北部構造高部位以水層為主，整體上油水界面呈傾斜狀，并且傾斜角度相對較大；北西-南東向油藏剖面，中間構造高部位以油層和油水同層為主，兩側低部位以油水同層和水層為主，其油水界面傾斜角度較小或者近似水平狀。因此，研究區(qū)平面上鼻狀構造高部位和低部位都見水，只在構造腰部出現(xiàn)很窄的純油帶，沿構造傾伏方向油水界面同向傾斜，垂直構造傾伏方向油水界面近似水平，與常規(guī)構造油藏靜態(tài)油水分布油水界面大致水平的特征有明顯差異。

3.地層壓力、溫度系統(tǒng)與流體性質(zhì)特征

升平油田葡萄花油層靜水壓力在11.34～16.4 MPa之間，壓力系數(shù)在0.78～1.11之間，平均為0.95，壓力系數(shù)多小于 1，屬于正常–相對欠壓體系?？v向上隨油層海拔深度的增加，即在平面上由鼻狀構造高部位向低部位傾伏方向，欠壓程度逐漸增強；較淺部地溫梯度略高于較深部，即鼻狀構造高部位地層溫度低于正常地溫，疑有外源流體進入(圖1)。

Figure 1.The relation between static pressure coefficient (a), static temperature (b) and depth of the reservior圖1.油層靜水壓力系數(shù)(a)、油層靜溫(b)與深度關系圖

在東北部鼻狀構造高部位，原油密度、黏度均較高，向構造傾伏的西南側，密度、黏度均降低。高部位油重、深部位油輕，與正常油藏原油重力分異現(xiàn)象相反，疑有大氣水下滲向心流沖刷，出現(xiàn)原油稠化現(xiàn)象(圖2)。

東北部升平鼻狀構造高部位，地層水礦化度較低，向西南隨著構造深度的增加，地層水礦化度逐漸升高，說明大氣滲流水動力自北東向南西逐漸減弱(圖3)。

Figure 3.The plane distribution of salinity in formation water圖3.地層水礦化度平面圖

4.地層水水動力(水頭)分析

估算地下地層中各點的流體勢并繪制等值線圖，確定地下水介質(zhì)中油氣的運移情況，斷定能夠形成油氣聚集的區(qū)域——水動力圈閉，這是油氣藏水動力勘探方法的基本原理。具體方法是根據(jù)測試獲得的壓力資料，計算出水力壓頭(簡稱水頭)，作出水頭等值線圖，即測勢能面圖。

前人研究已經(jīng)證明，在水動力條件下，油水界面會發(fā)生傾斜，其傾角與測勢面坡度(水頭梯度)有關(圖4) [2][3]：

Figure 4.The relation between dip angle of oil-water interface and water head gradient圖4.油水界面傾角角度與水頭梯度關系圖

式中：α為油水界面的傾角，(?)；ρw和ρo分別為地層水和原油的密度，g/cm3；Δhw為水頭，m；Δhw/Δx為水頭梯度，1。

根據(jù)油水密度和水頭變化梯度，計算出研究區(qū)油水界面傾角約為2.8?。

根據(jù)水頭計算公式，求取研究區(qū)葡萄花油層水頭數(shù)據(jù)，消除個別異常點，計算地層水水頭平面分布。由圖5可以看出，葡萄花油層一段(以下簡稱“葡I段”)隨深度增加壓力系數(shù)降低，從北東到南西方向，水頭減小，與區(qū)域分析北東方向隆起區(qū)有大氣水下滲向心流水體認識相符合[4][5]。

Figure 5.The water head distribution of Segment Pu-I in Putaohua Reservoir圖5.葡I段水頭圖

5.成藏模式的建立

流體流動受流體勢能場分布的控制。地層水流動受地層水勢能場的控制，油、氣流動受油勢場和氣勢場的控制，各種流體都是從高勢能區(qū)向低勢能區(qū)流動[6][7]。由于油、氣、水三者物理性質(zhì)的差異，地下各點油、氣、水勢能場各不相同，從而造成油、氣、水3種流體流動方向的差異。處于水介質(zhì)中的油珠或氣泡，在同水一起運移過程中，會受到向上的浮力、向下的重力和水動力的共同影響。當油、氣、水三者運移方向不同時，各種流體勢場不一，為三者的分離創(chuàng)造了條件。當遇到油、氣勢能局部降低的區(qū)域，油、氣即可在其中停留并聚集起來，直到所積蓄的能量足以讓油氣克服上覆蓋層所構成的毛細管壓力遮擋為止。向下的水流形成的水動力與向上浮力可以形成相對的平衡，形成油氣運移的低勢區(qū)，使油氣聚集而形成水動力圈閉油氣藏。

升平油田鼻狀構造高部位出現(xiàn)水井，預示著其油氣聚集與常規(guī)靜態(tài)油藏油水分異有著明顯的差異[8][9][10][11]。根據(jù)多條沿構造傾伏方向的油藏剖面揭示，油水界面與鼻狀構造傾伏方向同向傾斜，且沿鼻狀構造傾伏方向壓力梯度遞減，鼻狀構造高部位水頭高于低部位，說明在鼻狀構造高部位水動力較強，存在順鼻狀構造傾伏方向的地層水流。而該種指向鼻狀構造傾伏方向的水動力，可以對來源于傾伏下方三肇生烴凹陷[6]并沿地層上傾方向運移的油氣形成水動力遮擋，構成水動力圈閉，且使油水界面發(fā)生順水流方向的傾斜。由此確定升平油田葡萄花油層屬于鼻狀構造背景下的水動力圈閉油藏(圖6)。

Figure 6.The oil and gas accumulation mode of hydrodynamic traps in Segment Pu-I in Putaohua Reservoir圖6.葡I段水動力圈閉油氣成藏模式

6.成藏模式建立的意義

水動力圈閉成藏模式能夠解釋說明目前升平油田遇到的眾多問題。

1) 油水界面不統(tǒng)一，由構造高部位到低部位，油水界面也隨之由高到低變化。以往研究往往以河流三角洲相儲層與斷層復雜化鼻狀構造多種配置關系形成眾多相互獨立的構造、巖性油藏，不具備統(tǒng)一油水界面來解釋，尤其是用開發(fā)地質(zhì)意義上的分割性概念來解決油藏形成的問題。升平油田水動力成藏模式，能夠解釋說明油水界面不統(tǒng)一的問題，而且油水界面的高低差異正是水動力圈閉傾斜油水界面統(tǒng)一性的反映。

2) 葡I上含油性好于葡I下，純油層少。以往研究認為葡I上含油性好于葡I下是地層層序結構對含油性的控制，上、下之間有一個潛在的層或者是地質(zhì)界面作為非滲透遮擋層控制著油水分布。從層序發(fā)育過程上來說，葡I上與葡I下是一連續(xù)地層層序發(fā)育過程中的沉積產(chǎn)物，層序之間不存在明顯差異，屬于同一套儲集層系。而油水分布縱向差異，上部多油下部多水，能夠用水動力圈閉成藏機制來解釋：葡I上多為油勢場低勢區(qū)聚集成藏，葡I下多為地下水向下流動的通道，不易形成油氣聚集而成為水層。在較高壘塊上，由于葡I下構造高程相對較高，整個葡I段處于傾斜油水界面之上，地層水流可以繞鄰塊地層砂體流動，形成全井段含油。反映出在鼻狀構造腰部，砂體充油程度高于鼻狀構造高部位和低部位，高斷塊充滿程度高于低斷塊，斷塊高點充滿度高于構造低點的現(xiàn)象。鼻狀構造油藏單井油層縱向充滿程度是傾斜油水界面與鼻狀構造地層頂界所構成閉合高度的反映。

3) 構造高部位水多油稠，高阻層試油出水。以往研究較少提及油藏高部位的油稠現(xiàn)象，對高部位水多解釋為遠離油源，沒有油氣聚集。利用水動力圈閉成藏機制，能夠對該現(xiàn)象進行很好的解釋，即構造高部位水動力強，使原油遭受水洗發(fā)生生物降解而稠化，或者是地層傾角大于傾斜油水界面傾角而不能構成圈閉條件，不能聚集油氣而成為水層。原油稠化，流動性降低，測井為高阻，但缺乏流動性，試油出水。

7.結語

水動力場往往以區(qū)域展布的規(guī)模存在，有地域性的大地構造背景。因此，在相同水動力環(huán)境下，能夠形成多個類似的水動力圈閉。水動力不僅能與鼻狀構造配置形成圈閉條件，也可以對常規(guī)背斜、斷塊圈閉進行油水調(diào)整，改變原有圈閉形態(tài)與規(guī)模。分析升平油田周圍其他構造或者是斜坡部位，尋找構造與水動力復合油藏，或者是斜坡部位因巖性變化與水動力構成圈閉條件形成的油氣藏，可以作為升平臨近區(qū)域油藏勘探的研究方向。從盆地整體角度，對水動力成藏及水動力條件進行分析，分析油、氣、水流體勢場分布，有助于發(fā)現(xiàn)盆地斜坡、盆地深部低滲透儲層區(qū)域的非常規(guī)油氣聚集、成藏，對整體認識含油氣盆地，開展新層系、新領域勘探評價有積極意義。