油气输导体系输导能力评价

1、油气输导体系研究进展摘要：输导体系在油气成藏过程中起着重要的控制作用，前人已从不同角度对其命名、 分类、特征、研究思路与方法做了系统研究。本文简述了近年来对输导体系命名与分类 的新认识；总结了输导体系研究的思路、关键问题以及研究新方法。重点阐述了断裂型、 不整合型、储层型输导体系输导效率的定量评价方法。结合输导体系研究现状，对未来 输导体系研究的趋势提出了几点认识。关键词：油气输导体系；概念与分类；研究思路；定量评价输导体系作为烃源岩与油气藏之间的通道，是评价圈闭有效性的重要标准，在某种 程度上决定了盆地内圈闭能否成藏及油气聚集量的问题，而且还决定着油气的输导样式、 运移方向和距离、油气聚集量

2、、油气藏类型和成藏位置1。然而，并不是所有输导体系 都能起到输导作用，真正发生了油气运移过程的输导体系不超过10%2。因此，对输导 体系进行有效性分析对于油气成藏研究具有重要意义。目前对输导体系的研究多是基于几何特征，从静态要素出发进行定性描述，而在输 导能力的定量评价方面还存在许多问题。因此，有必要进一步明确输导要素的定量评价 标准，对各类输导要素进行量化评价，从而更好地根据输导体系来预测油气藏分布规律， 为油气勘探提供指导。1输导体系的概念及分类1.1输导体系的概念对于输导体系的概念并没有统一的认识，许多学者从不同的角度作出了不同的定义。 目前被大多数学者认同的定义是：油气从烃源岩到圈闭过

3、程中所经历的所有路径网及其 相关围岩，包括连通砂体、断层、不整合面及其组合，其中连通砂体、不整合面和断层 称为输导要素。该定义不仅明确了输导体系的组成，还揭示了输导体系与烃源岩及圈闭 的关系，即输导体系必须以某种方式连接烃源岩与圈闭。1.2输导体系的分类对于输导体系的分类，前人已作了大量的研究（表1）。这些分类方案主要是依 据输导体（断层、不整合面、砂体）的组合方式、空间形态和逻辑关系来划分的。其中 以各种输导体组合方式为主的输导体系类型划分方案最多。表1输导体系分类方案汇总学者时即年滴导体系分髡方案谢泰俊1997断裂型,古构造脊型、活动热流体底劈型、不整合型GaleazziI99K由输导层构

4、成的主输导体系、由断层-新导房柄成的次输导体系张照录2000断层型,谕导层型、裂隙型.不整合型赵忠新2002揄导层型,不整合型、断裂型、组合型张卫海脚3储集层型、断裂型、不整合型付广2004源内输导体系、源外输导体系李丕龙2004网毯式-*型.附梯型、裂隙型卓勤功2(X)5根据构或:断裂型、砂体型-不整合型、复合型 据有致性:有效浦导体系,高效输导体系 据识别谁易度：一殷简异体系、隐、蔽输导体系梁书义2005构造型、沉租型，成岩作用型蒋有录21X16储层型-断裂型、不整合型-复合型扬德彬2()11断陷型盆地:陆坡”T”型、缓坡断阶、中央网毯坳陷型盆地:长轴缓坡.短轴缕坡.短轴陡坡前陆型就地:前

5、陆冲断帝，前斜坡带、前缘隆起带克拉通盆地:风化壳型，台缘相带、古隆起林玉祥等（2015）通过对油气输导机制的研究，将输导要素研究与输导机制有机结 合起来，提出基于输导机制的输导体系分类方案3。该方案按照输导要素及其相互关系 对输导体系的必要性进行分类。第一类为输导体系必要的输导要素:包括输导空间、输导动力和输导流体。输导空 间一般为孔隙、裂缝以及断层形成的空间；输导动力有浮力、挤压应力、异常高压、毛 细管力、拉张应力等；输导流体为水的输导体系为无效输导体系，含油010%为效果微 的输导体系，10%40%为效果小的输导体系，40%70%为效果中的输导体系，大于70% 的为效果好的输导体系（后3类

6、称为效输导体系）。第二类为描述输导体系重要特性的一些输导要素:包括输导方向、输导能力。前者 由流体势来确定，后者由孔渗性、含油饱和度、输导速度（或输导动力大小）来确定。第三类为补充说明输导体系的一些输导要素:如输导体系规模与层次、形成与作用 时期等。其他一些较为次要的因素则暂不出现在命名中，例如围岩性质（亲水、亲油）、输导 空间充满度等。综上，提出输导体系命名原则为:输导体系规模与层次+形成与作用时期+输导能力+ 输导方向+输导动力+输导空间。2输导体系研究思路及关键技术2.1研究思路输导体系的研究需要以研究区实际的地质资料为基础，综合各种方法，相互补充， 相互映证找出有效输导体系，预测勘探有

7、利区带。基本的研究思路是:首先以露头资料、 录井资料、测井资料、地震资料及分析化验资料为基础，建立现今的输导格架模型；再 进行成藏期分析，并恢复成藏期的古孔隙、古压力、古构造，从而对油气大规模运聚时 期输导体系的输导空间、输导动力、输导方向及输导能力进行评价，并确定有效输导体 系；最终结合油气成藏规律，预测有利的勘探区带，为勘探工作提供指导（图1）。露头资料| |录井资料| |测井资料| |地资可 |分析化验 |I I L ， I | I I1 f现今输导格架模型古孔隙恢复 古压力恢复古构造恢复成藏期分析成藏期7导体系输导K间评价|输号动I力评价|输导方向评伽国导能力评价III_ 1有效输导体

8、系评价优势输导体系油气成藏规律1 一1勘探方向与目标预测图1油气输导机制研究方法流程图（据林玉祥等，2014）2.2关键技术及进展2.2.1古孔隙恢复孔隙度恢复常用的方法是建立孔隙度和埋藏深度及埋藏时间之间的函数关系5，也有学者指出泥岩孔隙度与镜质体反射率Ro之间可能存在一种幕函数关系6。总体来看， 这些古孔隙恢复方法只是对正常压实过程的孔隙度演化进行的研究，选取的参数较为单 一，且建立的函数关系也较为简单。近年来，古孔隙恢复的研究有了新的进展。潘高峰等采用效应模拟方法，以现今孔 隙度剖面特征为切入点，将地层孔隙度演化过程分解为减孔和增孔作用两方面，二者叠 加构成总孔隙度演化过程7。王菁等提出

9、自成藏期到最大埋深期流体排出，地层超压释 放，欠压实幅度减小的机理。由最大埋深期孔隙度增量与埋深的关系，在成藏期古埋深 恢复的基础上，逆推泥岩古孔隙度增量，孔隙度增量与相应位置处由双元函数求取的正 常压实段孔隙度之和即为成藏期欠压实泥岩古孔隙度【8】。梁东芳等考虑到不同成岩阶段 孔隙度的演化规律及影响因素，提出了利用孔隙度综合影响因子F的概念（F是粒度中值、 分选系数、胶结物含量的综合响应，是随着成岩阶段和深度变化的分段函数），并以此 来建立孔隙度演化曲线图版，根据建立的图版可以恢复关键成藏期储层的古孔隙度9。 2.2.2古压力恢复目前较为成熟的古压力恢复方法为流体包裹体法，包括均一温度法、C

10、O2拉曼光谱 法，热力学模拟法等I。】。刘震等在研究鄂尔多斯盆地西峰地区泥岩古压力时提出“回 归反推”欠压实泥岩古孔隙度的恢复方法。该方法在恢复泥岩地层古埋深的基础上，通 过大量统计建立最大埋深期欠压实泥岩孔隙度增量和其对应深度的数学关系，并运用该 关系反推出泥岩地层在成藏期的孔隙度增量，最后结合双元函数计算出的正常压实孔隙 度恢复欠压实泥岩在成藏期的总古孔隙度，并通过古孔隙度换算出泥岩地层古压力12。 2.2.3古构造恢复古构造控制了含油气盆地中的油气输导格架，从而影响油气运聚，因此要进行输导 体系研究就必须对古构造进行恢复。进行古构造恢复的方法主要有“宝塔图”法、平衡剖面法、地层厚度图法、

11、地震属 性恢复古构造法、三维空间古构造恢复方法、同一变形体古构造恢复法等。但不同的方 法都具有局限性，只能在一定条件下使用（表2）13。在进行古构造恢复时，必须考虑剥蚀量恢复、去断层、去褶皱、去压实校正以及古 水深校正等问题。剥蚀量恢复有很多方法，如地质分析对比法、地热指标法、测井技术 法、沉积速率法等。去断层和去褶皱最常用的方法是斜剪切法（图2）13。在进行去断表2古构造恢复方法综合分析表方法吨理请用范国在在问迅流场Hif精宸不高使隹别配危栓型多置1L，与实际悄;兄 存在很差-造成忱豆的不准咽具有条个作囹畀面的研宝区15度图米沉翘近降补住（&理构造裳璀相II平发.罚单的也区平衡削面床场狂得存

12、精度蚀宣致热体的漫区复弟将埼变形区同一费挹体古啕腐三推空间惊段不娈原则工作甘大一时断序切不箜合兄苦盅不走用于豆栾的将鱼盅形区受姓宜刨面精度的踞的，时何套与反方法吨理请用范国在在问迅流场Hif精宸不高使隹别配危栓型多置1L，与实际悄;兄 存在很差-造成忱豆的不准咽具有条个作囹畀面的研宝区15度图米沉翘近降补住（&理构造裳璀相II平发.罚单的也区平衡削面床场狂得存精度蚀宣致热体的漫区复弟将埼变形区同一费挹体古啕腐三推空间惊段不娈原则工作甘大一时断序切不箜合兄苦盅不走用于豆栾的将鱼盅形区受姓宜刨面精度的踞的，时何套与反普拘造的粮H有局限性使用射tt匝统型多筒化,与安际悄日存在误差-造成悚呈的不推帷宝

13、塔囹法电房回臭斗理主要亢挤压悼展御造区也胃届住供夏.占向通过波场而让，利用豆城可我化技木研究古构暗三姓空间古构谊梅构造慎璋原理西弗守恒.号长一玫、位描一玫和堀珂星一段的几何学应则层和去褶皱校正后，还需要进行去压实校正与古水深校正，以消除差异压实对古构造形态的影响。上盘沿功切 矢宣对应到 斯隈面现在的形状和始形戕，拭 心，a J（时原始形状延俯区域裕驶矢捷上盆移幼后移酮方向上盘沿功切 矢宣对应到 斯隈面现在的形状和始形戕，拭 心，a J（时原始形状延俯区域裕驶矢捷上盆移幼后移酮方向不合理区一下盅MA ：iJii） 初始寤状既在的形状恢复矢图2斜剪切法去断层、去褶皱原理示意图2.2.4成藏期分析传

14、统的成藏期分析方法属于间接分析方法，其分析对象往往不是油气藏本身，而是 通过盆地构，造演化及烃源岩的生排烃史来间接推断油气藏的成藏期，为盆地尺度的成 藏期次14。主要的方法有：根据圈闭发育史确定成藏期、根据源岩主生排烃期确定成藏 期、根据油藏饱和压力确定成藏期、油气水界面追溯法15】。近年来，随着地球化学和岩石学的发展，一些地球化学和岩石学方法也被运用于成 藏期研究中15】。主要方法有：流体历史分析法。包括储层成岩作用分析、储层固体沥 青分析、流体包裹体定年、成岩矿物定年等。油藏地球化学方法。该方法一方面可以 通过精细的油气源对比，建立油气与烃源灶的对应关系，从而结合生烃史推测油气的充注时期；

15、另一方面根据分子地球化学对烃类流体与源岩成熟度演化进行对比分析，可以 更精确地确定油气的成藏时间；还可以从油气藏地球化学特征的非均质性推断储集层中 烃类流体的充注历史、判断烃类的注入方向和注入时间，并结合油水界面的位置及其变 迁历史，阐明油气藏的演化史。油储磁性矿物古地磁学定年。油田卤水碘同位素定 年。利用成藏门限确定油气成藏期。3输导体系输导效率评价3.1断裂型输导体系断裂能否作为油气运移通道需视实际情况而定，油气沿断面运移需要满足三个条件: 断面必须具有渗透性；沿断层面上下必须有流体活动的势梯度；断层两侧的渗透 率相对较低。所以要评价断裂的输导能力，就必须对影响断裂输导能力的因素进行分析。

16、对断裂输导能力具有显著影响的因素主要有断裂带宽度、断裂延伸长度、断距以及 断裂密度。为了综合反映断裂输导体系的综合输导能力根据上述影响断裂输导能力的因 素，考虑到油气通过断裂带的难易程度和断裂带有效运移空间的大小，可以定义断裂输 导体系输导系数R,如式1所示IM：N=十 插由而 (1)式中，与为断裂断距,km； q为水力半径,。广/%，为天然气通过断裂带截面 的面积,A.= T.-L.，X.为截面的周长,X.=2( T + L )； T.为断裂带宽度,km； T =0.62H0. 875；i i i iii r iiiJ为断裂延伸长度,km；们为断裂倾角；S为研究区平面分布范围,km2J为断裂

17、延伸长度,km；HTI区域盖层 E砂体 HTI区域盖层 E砂体 N运移方向匚断-砂接触长度 匚心钻井砂层厚叵砂层真厚度 M 砂层倾角匚刃断层倾角图3断一砂侧向分流输导油气能力地质计算模型对于断层一砂体配置的情况，需 考虑断一砂配置类型、砂岩厚度、物 性、断裂倾角变化和断裂与砂体的接 触程度等因素对断裂输导能力的影响。 通过建立断一砂侧向分流输导油气能 力地质计算模型(图3)，得出断一砂 配置侧向分流输导油气能力评价指数的计算公式I%：该指数是与砂体厚度、倾角、砂地比和断裂倾角有关的函数，其值越大油气侧向分 流输导油气能力越强，越有利于油气向砂体中侧向分流输导。另一种对断层输导能力进行评价的方法

18、是层次分析法1819，该方法利用系统论的思 想，从纵向上进行层层分解，最终分解出多个要素，并对各个要素进行定量评价。其基 本步骤是：第一步先建立层次分析结构模型；第二步构造判断矩阵；第三步进行层次单 排序及其一致性检验；第四步进行层次总排序及一致性检验；最后进行运聚单元综合评 价。3.2不整合型输导体系不整合作为重要的油气运移通道，其运移油气的效率主要取决于不整合的类型、特 征、垂向结构、不整合面上下岩性特征、不整合交汇叠置程度、不整合的发育规模等2。 陈涛等21 认为对不整合进行输导能力评价，需考虑油气的密度和粘度、运移动力、不整 合结构层厚度、不整合结构层渗透率、不整合结构层横向连通性、遮

19、挡层发育程度等因 素的影响。综合各项因素，可建立不整合输导能力定量评价公式：式中，T为不整合输导能力指数；耳为遮挡层发育程度，发育遮挡层时取1,不发育遮 挡层时取0； Ap为油气运移动力,Pa； K为不整合结构层渗透率，四m2； H为不整合结构层 厚度,m； L为不整合结构层横向连通距离,m； po为地层原油密度,g/cm3；四。为地层原油 粘度,mPa.s。该方法不仅可以反映油气本身性质对输导能力的影响，而且考虑了不整合结构特征 及运移动力对输导能力的影响。通过T值可直观反映不整合的输导能力，其值越大，输导 能力越强。通过物理模拟实验对不整合输导能力进行定量评价的方法已被广泛应用。先建立不

20、整合输导油气的地质模型（图4），通过实验来分析油气在不同物性的不整合中油气运 移的非均质性、含油饱和度变化等，开展断陷盆地不整合输导油气有效性研究。通过实 验，可获得油气在不整合中的散失量，在油气满足不整合输导层的散失量门限后（此时 油气散失量不再增加，为一定值），进入不整合的油气量越大，不整合有效输导油气的 量就越大，反映不整合输导能力越强22。巨目层rw.岩尽0凡化粘土房rrn半风化石原图4不整合输导油气有效性物理模拟地质模型3.3储层型输导体系对于碎屑岩储层，骨架砂体能否成为优势运移通道主要取决于骨架砂体的孔隙度和 渗透率23。对骨架砂体的输导性能进行评价，需先对骨架砂体的输导要素进行研

21、究，包 括骨架砂体厚度、骨架砂体顶面形态、骨架砂体产状、骨架砂体物性等。宋国奇等阿 通过物理实验模拟，结合骨架砂体的输导机理，将骨架砂体输导能力的表征参数可归纳 为倾角和临界油柱高度，提出了骨架砂体输导能力指数，其表达式为：S = 0/ h（4）式中,，为骨架砂体输导能力指数，0为骨架砂体倾角，h为临界油柱高度。其中，S 越大，反映其输导能力越强。碳酸盐岩往往具有原生和次生孔隙，连通裂缝和节理也比碎屑岩发育，所以也可以 作为油气运移通道。如塔里木盆地发育的碳酸盐岩“淋滤带”型输导层和碳酸盐岩“内 幕”型输导层（图5）25。C.O.Okogbue等26 在研究阿南布拉盆地页岩的运移及封闭潜力时，

22、运用了岩土特征 指数来对页岩的输导潜力进行评价，该方法也可用在其他类型的输导层评价中。该方法 需先进行采样，再利用阿太堡限度测试测出岩石的液性极限（LL）和塑性极限（PL），并由此计算塑性指数（PI）和韧性指数（TI）,公式如下:PI=LL PL (5)TI = PI / FI(6)图5塔里木盆地碳酸盐岩输导体类型在计算出岩石样品的塑性指数和韧性指数后，可据此判断岩石力学性质，塑性和韧 性较强的岩层易形成封闭层，而塑性和韧性较较弱的岩层可能形成节理和断层从而形成 烃类运移通道。这种方法只能间接地对岩层的输导能力进行评估，不能直接对其输导效 率进行定量评价。3.4输导效率综合定量评价对输导体系进

23、行定量评价，需考虑输导空间、输导动力、输导方向、输导能力和输 导时期等因素。根据各类输导要素的必要性决定其权重，对输导体系及其要素提出定量 评价标准（表3），最后输导体系得分越高，则输导体系越有利于油气输导与聚集3】。该方法考虑了影响输导体系输导能力的各项因素，并根据其重要性进行相应的赋值， 最终对输导体系的输导能力进行定量评价。其优点是考虑的因素比较全面，各因素的划 分级别比较细致，且具有广泛的适用性和较高的准确性。4输导体系研究趋势输导体系研究是一项复杂的系统工作，前人已做了大量研究，但还有很多问题尚待 解决，在输导体系研究中，大致有以下趋势：（1）有效运移通道识别。如何运用计算机技术、实

24、验分析、地球化学方法等识别 出有效运移通道，仍然是一大难题且具有重大意义。（2）输导效率的定量化研究。输导体系的定性研究已经无法满足当前的勘探需要，由定性研究转为定量研究势必成为研究趋势，对输导体系的输导效率进行定量评价将会 是未来的研究重点与难点。（3）多学科交叉。输导体系研究将不仅仅只涉及石油地质知识，地球化学、流体 力学、岩石力学、计算机科学等将越来越多地运用到输导体系研究中来。表3输导要素类型划分与定量评价标准（据林玉祥等）牌日兽*枳正黑曰地分普嵋*-=sstta.J -a.s1O方向岸葛小运*5#陆与生蛙中心理3!之EtCLtB，5岫厚却Ef椭与生蛭中心=S S!之比小干（LCE岗下

25、运尊步电:fc于100 ffl10等蓿中向下运移手商10 -100 m&fj r*中售葛小向Tii善辱曲1 - ia hJ向0运程即甬小干1Ettffiffllflo ft * p-Jd-1 生些金段大于SMx】Wl/l折）10中犒汀古溢tfi和段土町察 -了% （83 ；3oa -soa）龙】口僵”上顺=卜临齿MtkJfl度 iaa - jo-i 生垣强暖旧口 -2（ri） xifl-1J舍袖伽利孟小干KKf 生坯食魔小于如心0* lAnf2?早早于茹期点中（曰明；与成祚窣同朋1Q晚晚干成St期JS新恂造运成期:况降年，参考文献：付广，薛永超，付晓飞.油气运移输导系统及其对成藏的控制J.新疆

26、石油地质，2001,01:24-26+91.杨德彬，朱光有,苏劲,刘家军,张斌.中国含油气盆地输导体系类型及其有效性评价 J.西南石油大学学报（自然科学版），2011,03:8-17+189-190.林玉祥,孙宁富，郭凤霞，闫晓霞，孟彩，李晓凤,刘虎,李秀芹.油气输导机制及输导 体系定量评价研究J.石油实验地质，2015,02:237-245.林玉祥，郭凤霞,孙宁富，孟彩，李晓凤，闫晓霞，刘虎.油气输导体系研究技术思路与 展望J.山东科技大学学报（自然科学版），2014,02:11-19.刘震,邵新军,金博,李鹤永,许晓明,梁全胜.压实过程中埋深和时间对碎屑岩孔隙 度演化的共同影响J.现代地质

27、，2007,01:125-132.刘震,武耀辉.泥岩压实程度与热成熟度关系分析J.地质论评，1997,03:290-296.潘高峰，刘震，胡晓丹.镇泾长8砂岩古孔隙度恢复方法与应用J.科技导报，2011,03:34-38.王菁，刘震，朱文奇,胡晓丹.鄂尔多斯盆地姬塬地区长7段泥岩古孔隙度恢复方法 研究J.现代地质，2012,02:384-392.渠冬芳,姜振学,刘惠民,高永进.关键成藏期碎屑岩储层古孔隙度恢复方法J.石 油学报,2012,03:404-413.占王忠，贺永忠，陈文彬，朱勋.基于流体包裹体的羌塘盆地鄂斯玛地区索瓦组地层 古压力恢复J.沉积与特提斯地质，2013,03:56-61.王金志,杨少武,蒋森堡,张学良,张华国.流体包裹体热动力学模拟技术的古压力 恢复方法及应注意的问题J.中国石油勘探,2008,01:44-47+9.刘震，陈凯，朱文奇,胡晓丹，郭彦如,吴迅达.鄂尔多斯盆地西峰地区长7段泥岩古 压力恢复J.中国石油大学学报（自然科学版），2012,02:1-7.久凯,丁文龙,李春燕,曾维特.含油气盆地古构造恢复方法研究及进展J.岩性油 气藏,2012,01:13-19.邢卫新，费永涛