席家輝

哈得遜油藏東河砂巖古油藏調(diào)整過程模擬

席家輝1，2

（1. 西安石油大學(xué)，陜西 西安 710065； 2. 陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點實驗室，陜西 西安 710065）

利用前人對哈得遜油田調(diào)整過程的認(rèn)識及相應(yīng)的地質(zhì)圖件，并在更為廣泛的范圍內(nèi)對研究區(qū)自二疊紀(jì)以來的流體勢演化進(jìn)行了分析，建立起油藏調(diào)整地質(zhì)模型，對古油藏原油調(diào)整過程進(jìn)行了模擬分析。結(jié)果表明：研究區(qū)確實存在從鄉(xiāng)3井古油藏向目前哈得遜油田構(gòu)造高點進(jìn)行調(diào)整和重新成藏的條件。白堊紀(jì)末，鄉(xiāng)3井古油藏的原油向南東方向調(diào)整，調(diào)整形成以S108井為中心的古油藏；之后，原油持續(xù)向南調(diào)整，到上新世早期形成以哈得113為中心的古哈得遜油藏，并在上新世期間基本保持穩(wěn)定；第四紀(jì)以來，哈得遜油田發(fā)生了明顯的調(diào)整，在約1 Ma的時間內(nèi)調(diào)整到目前的范圍。

哈得遜油田；東河砂巖；油藏模擬；成藏調(diào)整

實際盆地中油氣運聚的動態(tài)過程不可能直接觀察，只能通過各種間接的手段來證實或者通過模擬方法來模擬[1]。前人針對哈得遜油田東河砂巖油藏的特征做了大量的研究工作，對東河砂巖的沉積儲層特征、沉積相、油源對比、成藏期次、成藏模式等均獲得了重要的認(rèn)識[2]。但截至目前人們對其成藏過程、傾斜油水界面的成因及非穩(wěn)態(tài)油藏的成藏機(jī)理仍未獲得明確的認(rèn)識，爭論依然較大。為了驗證物理模擬實驗的結(jié)果，揭示哈得遜油田非穩(wěn)態(tài)油氣藏的形成過程，有必要在前人工作基礎(chǔ)上建立更為細(xì)致的地質(zhì)模型，通過數(shù)學(xué)模擬的方法，認(rèn)識油藏調(diào)整改造的過程[3]。

1 古油藏成藏-調(diào)整模型建立

根據(jù)哈得遜油田地質(zhì)勘探實際和前人成藏研究認(rèn)識，孫龍德等和江同文等將油氣的成藏過程看作是一個連續(xù)動態(tài)過程，認(rèn)為穩(wěn)態(tài)只是階段性、暫時性和相對的，而非穩(wěn)態(tài)是任何事物從產(chǎn)生、發(fā)展和消亡過程的一個必經(jīng)階段，而哈得遜油田應(yīng)該是一個典型的非穩(wěn)態(tài)油藏[4]。徐漢林綜合前人研究工作，以非穩(wěn)態(tài)油氣成藏理論為指導(dǎo)，系統(tǒng)研究分析了哈得遜油田東河砂巖非穩(wěn)態(tài)油藏的形成過程：二疊紀(jì)末的海西末期運動，亦有人稱之為早海西Ⅱ幕運動，是塔里木盆地臺盆區(qū)一次較重要的構(gòu)造運動，其主要表現(xiàn)是在盆地內(nèi)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的擠壓變形，造成塔北、塔中隆起進(jìn)一步隆升并發(fā)生斷裂和褶皺變形，從而使東河砂巖上覆地層向隆起高部位層呈超覆尖滅[5]。在滿北地區(qū)，此次構(gòu)造運動使得志留-泥盆紀(jì)形成的輪南古隆起進(jìn)一步抬升，從而造成東河砂巖頂部遭到剝蝕，地震剖面上可見東河砂巖向隆起頂部具有明顯上削下超現(xiàn)象。

在此背景條件下，二疊紀(jì)末期強(qiáng)烈構(gòu)造運動所造成的斷裂作用使得這些匯油范圍內(nèi)的東河砂巖輸導(dǎo)層較為充分地接受了來自下部奧陶-寒武系烴源巖的原油，通過側(cè)向運移，在鄉(xiāng)3井附近形成了一個面積較大的古油藏。

盆地埋藏史與構(gòu)造演化史研究結(jié)果表明，哈得遜地區(qū)東河砂巖輸導(dǎo)層在第三系庫車組沉積以前構(gòu)造趨勢基本保持了北高南低的構(gòu)造格局，在鄉(xiāng)3井以東形成以東河砂巖地層尖滅線為界的地層圈閉；直到庫車組沉積開始，哈得遜地區(qū)的構(gòu)造才發(fā)生明顯變化，由原來的南傾構(gòu)造格局變?yōu)楸眱A，構(gòu)造高點向南遷移，原來的古油藏油水平衡關(guān)系被打破，油藏向現(xiàn)今的哈得遜主體區(qū)域調(diào)整運移。由于東河砂巖本身儲層的非均質(zhì)性，油藏調(diào)整速度相對滯后于圈閉調(diào)整速度，致使目前的油藏仍然處于調(diào)整運移過程中，形成了一種油水界面尚未達(dá)到平衡狀態(tài)的特殊油藏。由于區(qū)域構(gòu)造運動至今還在進(jìn)行，油氣還在繼續(xù)調(diào)整、運移，油水界面傾斜狀況也將持續(xù)下去。

因而模擬所用的地質(zhì)模型以徐漢林的工作為基礎(chǔ)，認(rèn)為哈得遜油田東河砂巖非穩(wěn)態(tài)油藏的形成過程可以分為兩個階段：早期階段發(fā)生在晚海西期之后、上新世之前，二疊紀(jì)末期在鄉(xiāng)3井附近形成的古油藏，在中生代發(fā)生調(diào)整，其中油氣主要向南運移，在現(xiàn)哈得遜油田的北部形成哈得遜古油藏，油藏范圍包括現(xiàn)油藏北部、中部及南部哈得4井以北的部分區(qū)域，油藏重心在哈得113井一帶[6]。喜山晚期塔里木盆地北部天山造山帶的復(fù)活使得塔北地區(qū)志留系以上地層發(fā)生區(qū)域性構(gòu)造反轉(zhuǎn)，導(dǎo)致了現(xiàn)今哈得遜油田東河砂巖圈閉高點不斷向南遷移，其中原油也不斷向南調(diào)整。由于區(qū)域構(gòu)造運動至今還在進(jìn)行，油氣還在繼續(xù)調(diào)整、運移，因而導(dǎo)致了油水界面傾斜，形成了目前油藏范圍幾何重心與圈閉重心不一致的現(xiàn)象，儲層中原油密度、原油含蠟量及膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量都因調(diào)整而自北向南在平面上發(fā)生規(guī)律性的變化。為恢復(fù)油水在地下的密度、黏度及表面張力等參數(shù)，利用井下實測地層溫度和壓力資料，繪制了溫度及壓力隨深度變化曲線，用于推測研究區(qū)溫壓場的特征。

2 構(gòu)造演化及流體動力場特征

2.1 資料基礎(chǔ)及制圖方法

為更好地研究上新世以來即康村組沉積以后研究區(qū)構(gòu)造演化特征，同時也為了與物理模擬實驗成果（單家增等）進(jìn)行匹配和對比分析[7]，在確定出康村組頂部不整合面以后，對上覆地層又以Ma為單位，劃分了5個準(zhǔn)時間地層，并分別解釋其所對應(yīng)的構(gòu)造層Ta、Tb、Tc、Td，如圖1所示。

在精細(xì)解釋出各主要構(gòu)造層系的基礎(chǔ)上，利用地層回剝和拉平技術(shù)對哈得遜地區(qū)東河砂巖目的層段頂面進(jìn)行古構(gòu)造恢復(fù)，考慮到勘探實際和現(xiàn)場資料情況，古構(gòu)造恢復(fù)暫不考慮地層剝蝕及地層壓實校正。這樣，東河砂巖頂面構(gòu)造演化主要通過其在不同地質(zhì)時期古埋深來體現(xiàn)，比如東河砂巖頂面在二疊紀(jì)末的構(gòu)造特征是通過把二疊系上覆地層剝蝕掉，并把二疊系頂面拉平而獲得，即用東河砂巖頂面此時的埋深作為東河砂巖頂面構(gòu)造形態(tài)的反映。

由于研究區(qū)范圍較大，地震資料精度不一致，決定分區(qū)塊進(jìn)行古構(gòu)造恢復(fù)后再拼接到一起。對研究區(qū)北部二維地震區(qū)古構(gòu)造恢復(fù)，主要通過對速度場校正來實現(xiàn)。為此對哈得遜中、北部地區(qū)近20口鉆井分層進(jìn)行了統(tǒng)層，對速度場進(jìn)行校正，并重新成圖；對南部哈得遜油田主體區(qū)域古構(gòu)造演化恢復(fù)，基本以徐漢林工作為基礎(chǔ)，在適當(dāng)修改和完善之后，對兩個區(qū)塊古構(gòu)造進(jìn)行拼接、修正并最終成圖，從而獲得了包括鄉(xiāng)3井在內(nèi)的整個哈得遜地區(qū)古構(gòu)造演化特征圖。

圖1 哈得遜地區(qū)地震解釋層位

2.2 東河砂巖輸導(dǎo)層頂面構(gòu)造演化史分析

石炭系沉積后，東河砂巖頂面總體呈北西高東南低的構(gòu)造格局，構(gòu)造高點位于研究區(qū)西北部哈得173井以西地區(qū)，由此向東至尖滅線附近和至哈得6井區(qū)，構(gòu)造逐漸降低，整個東河砂巖頂面高差可達(dá)500 m。此時整個東河砂巖頂面呈一大斜坡，無圈閉發(fā)育。二疊紀(jì)末期東河砂巖頂面構(gòu)造格局發(fā)生顯著變化，研究區(qū)西北部抬升，在鄉(xiāng)3井附近出現(xiàn)一個大型圈閉，而目前哈得遜油田所在區(qū)域總體上仍然是一個斜坡，無構(gòu)造圈閉發(fā)育，如圖2所示。

圖2 二疊紀(jì)末東河砂巖頂面構(gòu)造圖

經(jīng)歷了二疊紀(jì)末的海西運動、三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)漫長的地質(zhì)演化，至早白堊世末期，東河砂巖頂面構(gòu)造發(fā)生了明顯的變化，由二疊紀(jì)末西北高、東南低的構(gòu)造格局變成北高南低的地勢特征，古圈閉高點向南部遷移至鄉(xiāng)3井東南、哈得173井東北部，圍繞東河砂巖地層尖滅線形成一近南北走向的構(gòu)造圈閉，圈閉閉合高度在40 m左右。白堊紀(jì)末期，東河砂巖頂面構(gòu)造繼承了早白堊世末期的構(gòu)造格局，但圈閉范圍擴(kuò)大至哈得17井東南，至哈得175井附近，古圈閉進(jìn)入現(xiàn)今哈得遜油田范圍。值得注意的是，該時期在哈得遜油田區(qū)域分別出現(xiàn)了哈得176和哈得1井區(qū)構(gòu)造高點，該局部高點與其南部構(gòu)造低點之間形成了一個緩坡，如圖3所示。

在距今4 Ma時，東河砂巖頂面構(gòu)造發(fā)生了顯著變化，形成了以哈得175-哈得11-哈得176-哈得1為邊界的古隆起，并由此向四周迅速下沉，尤其在北部鄉(xiāng)3井附近形成新的構(gòu)造低點。在哈得4井區(qū)附近繼續(xù)保持了局部高點的同時，在哈得405井附近也形成局部隆起。

圖3 現(xiàn)今東河砂巖頂面構(gòu)造圖

在2 Ma時候，東河砂巖頂面構(gòu)造繼承了4 Ma時候的構(gòu)造面貌，圈閉的發(fā)育位置和規(guī)模均保持相對穩(wěn)定，只是圈閉向南部高點繼續(xù)輻射增加，哈得4和哈得405等南部局部高點幅度有所增加。

在1 Ma時候，東河砂巖頂面構(gòu)造圈閉向南部遷移，分別在哈得111和哈得1井形成兩個圈閉高點，圈閉主體遷移至哈得1井區(qū)。圈閉高點的遷移，伴隨其前端地形的起伏，影響波及至哈得4和哈得405井附近，最遠(yuǎn)到西南部哈得401井。

截至目前，哈得遜東河砂巖頂面較1 Ma時期發(fā)生很大變化。總體上，由中間高兩側(cè)低的構(gòu)造格局轉(zhuǎn)變成南高北低的構(gòu)造格局，圈閉面積增加、形成低幅寬緩的背斜構(gòu)造，并且分別在哈得4、哈得401和哈得405井區(qū)形成局部高點。

3 結(jié) 論

通過對鄉(xiāng)3井區(qū)在內(nèi)的大哈得遜地區(qū)地層埋藏史的模擬恢復(fù)，重建古油藏調(diào)整時期的流體動力場。進(jìn)一步利用油氣運聚動力學(xué)模擬軟件，對哈得遜地區(qū)自三疊紀(jì)鄉(xiāng)3井古油藏形成以來的調(diào)整改造過程進(jìn)行模擬分析，認(rèn)識調(diào)整的過程，分析調(diào)整的機(jī)理。

［1］陶小晚，李明，賈進(jìn)華，等.塔里木盆地哈得遜油田東河砂巖油藏天然氣地球化學(xué)特征及油藏類型研究[J].天然氣地球科學(xué)，2014，25（1）：70-78.

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Simulation of Adjustment Process of Donghe Sandstone Paleo Reservoir in Hudson Reservoir

1,2

（1. Xi'an Shiyou University, Xi'an Shaanxi 710065, China;2. Shaanxi Key Laboratory of Oil and Gas Accumulation Geology, Xi'an Shaanxi 710065, China）

Based on the previous understanding of the adjustment process of Hudson oilfield and the corresponding geological map, the evolution of fluid potential in the study area since the Permian was analyzed in a wider range, the geological model of reservoir adjustment was established, and the adjustment process of crude oil in the ancient reservoir was simulated and analyzed. The results showed that there were indeed conditions for adjustment and reservoiring from the paleo reservoir of Xiang3 well to the structural high point of Hudson oilfield. At the end of Cretaceous, the crude oil of Xiang3 well old reservoir was adjusted to the southeast, forming the old reservoir with S108 well as the center; after that, the crude oil continued to adjust to the south, forming the old Hudson reservoir with Hude113 as the center in the early Pliocene, and basically remained stable during the Pliocene; since the Quaternary, Hudson oilfield has been significantly adjusted, and adjusted to current scope.

Hudson oilfield; Donghe sandstone; Reservoir simulation; Reservoir formation adjustment

2021-03-03

席家輝（1992-），男，甘肅省天水市人，中級工程師，西安石油大學(xué)在讀碩士研究生，研究方向：油氣開發(fā)。

TE122

A

1004-0935（2021）04-0578-04