文安斜坡中浅层古近系油气运聚单元空间表征

文安斜坡中浅层古近系油气运聚单元空间表征

油气的运移通常通过限制有利的渠道进行。气田网络系统由泉岩炉、输送系统、圈闭和运移动力组成，能够控制油气的运移和储存，并根据运移路径预测油气藏的定位。油气二次运移的路径特征取决于浮力、水动力及毛细管力三者之间的相对大小,与油气运移的主要动力和阻力有关的地质因素都可能会对优势通道的形成过程、通道的形态和运移的效率等产生影响。在主要运移动力场和阻力分布特征的控制下,油气趋于向势能降梯度最大的方向运移,具体路径则受控于局部的动力-阻力关系,油气优势运移通道的形成可能有级差优势、分隔优势、流向优势、流压优势和断面优势等5种基本模式,实际地质条件下所形成的优势通道则是5种模式综合作用的结果。霸县凹陷文安斜坡中浅层近几年取得了良好的勘探成果,具有平面上含油连片、纵向上多含油层系叠置的特点,是寻找中、浅层规模储量的有利地区。但由于河流相储层砂体纵、横向变化快,出油层位分布复杂,导致岩性油气藏形成条件和分布规律不易把握,制约了勘探的进一步深化。有鉴于此,笔者在分析研究区石油地质基本要素的基础上,应用考虑烃源灶、输导体系、流体势和圈闭等控制因素的综合预测方法,模拟和预测油气优势运移通道的空间展布,为岩性油气藏成藏机理和富集规律的深入研究提供可靠的基础资料。1地质概况1.1鼻状断陷斜坡文安斜坡位于冀中坳陷霸县凹陷东部,整体构造面貌为一个从南东向北西倾斜的斜坡,由南至北发育议论堡、长丰镇、史各庄、苏桥南等4个近东西向延伸的鼻状构造。东临大城凸起,西接霸县洼槽,北至武清凹陷,南邻饶阳凹陷(图1)。文安斜坡呈箕状断陷的缓坡,形成于基底断块的继承性翘起作用。斜坡基底古生界和中生界呈明显的楔状,逐渐向西尖灭。古近系则变为NNE向延伸、东抬西倾的缓坡。斜坡之上古近系地层逐层由西向东超覆。1.2ed、有利于明化地区的地层研究区新生代裂谷期断裂活动强烈,地层发育全。自下而上发育古近系孔店组(Ek)、沙河街组(Es)、东营组(Ed)和新近系的馆陶组(Ng)、明化镇组(Nm)以及第四系(Q)地层。文安斜坡中浅层目标层段沙二段～东营组(Es2～Ed)可进一步划分为19个中期旋回,其中Es2分为MSC1～MSC2,沙一下亚段(Es下1下1)分为MSC3～MSC4,沙一上亚段(Es上1)分为MSC5～MSC9,Ed分为MSC10～MSC19。2文安斜坡上的石油地质特征2.1as3烃源岩霸县凹陷主要发育有Es下1、Es3、Es4～Ek共3套有效烃源层。Es下1烃源岩为一套由富有机质页岩、鲕灰岩、泥质白云岩、暗色泥岩和砂岩组成的“特殊岩性段”,为一套中等-好的生油岩,厚达500m。Es3烃源岩为一套正常淡水湖相沉积的暗色泥岩,暗色泥岩占地层厚度的74.9%,各项丰度指标都达到了好烃源岩标准;暗色泥岩厚度可达600～1000m,凹陷内广泛分布。Es4～Ek以深灰色泥岩为主,分布较为局限。霸县凹陷Es3烃源层的生油期多在Ed沉积中晚期至Nm沉积时期;洼槽内Es3下部烃源层在Ed沉积初期已开始生油,主要生烃期在Ng沉积阶段;Es1烃源层生油期多在Ng沉积末。2.2正常静水压力系统据多个油藏的地层测试资料统计,文安斜坡地层压力系数为0.9～1MPa/100m,属正常静水压力系统。地层水总矿化度2433～48530mg/L,为NaHCO3-CaCl2水型。表明地层水动力场处于封闭-半封闭状态,保存条件较好。2.3油气运移的三维配置含油气盆地中,油气往往不是沿单一输导体、而是沿多种输导体在三维空间组合而成的流体输导格架发生运移。断层和砂体是冀中坳陷最主要的油气输导要素和汇流通道,其空间配置构成了油气运移的三维输导格架。文安斜坡内长期活动的同沉积断层不但对基本地质结构形成具有重要的作用,同时也是油气纵向运移的重要通道,顺向断层的活动造成两盘不同岩性的地层对置,一方面使油气横穿断层面并进入砂体进行侧向运移,另一方面也可使油气沿断层面向上运移。文安斜坡Es2～Ed的油气长距离侧向输导体主要有2套:Es2发育的辫状河三角洲沉积砂体及Es上1的辫状河沉积砂体。可认为文安斜坡由顺向断层、Es2和Es上1骨架砂岩构成了“阶梯型”输导格架。3文安斜坡油气优势运移通道3.1输导体系形成概率目前,油气运移模拟主要有动力学数值模拟、流线法模拟、逾渗模型等预测方法。通过对现有方法技术和勘探阶段资料获取条件的的比较分析。笔者以为,可在实现浮力、水动力、输导格架等相关地质因素空间统一表征的基础上,应用概率理论和空间分析方法综合预测盆地尺度下的油气优势运移通道网络。综合油气运移研究的现有认识可知,二次运移中影响运移动力和阻力的地质因素是相互独立的。根据独立事件概率原理,输导体系中任意空间单元形成优势通道的概率为:P通道=P动力×P输导0≤P通道≤1(1)式中,P动力表示油气运移动力单因素作用条件下优势通道的形成概率,流体势梯度越大则概率越高,其值可通过输导体系中某一空间单元与相邻空间单元油(气)势梯度的归一化处理获得;P输导表示运载层输导性能决定的优势通道形成概率,渗透性和连通性越好,地层毛细管阻力越小,通道形成概率越高,其值可由输导体定量评价参数的归一化处理获得。两项单因素概率的乘积即为优势通道形成概率,优势通道沿概率最大的空间单元分布。任何一项单因素概率为0,优势通道形成概率则为0。以信息集成系统为基础研究平台,应用栅格数据模型DTM(数字表面模型)表征烃源岩、流体势场、输导性能相关参数场的平面分布。应用栅格数据空间分析中的邻域分析方法,引入3×3算子,从烃源岩分布的某一栅格单元出发,计算油气从某一单元向相邻单元运移的概率值,相邻单元中P通道值最大的单元即为当前单元的油气运移指向,该栅格单元加入优势运移通道;移动算子至新确定的单元并重复此步骤,追踪并完成该优势通道的计算。对烃源岩分布区所有栅格单元重复优势通道计算步骤,即可完成油气优势运移通道的预测。3.2气的向上运移分析油层纵向分布规律,发现中期旋回层序上部的泥岩隔层可以有效封堵油气的向上运移,致使油层主要分布于泥岩隔层之下的1～2个砂层中。因此,可建立油气优势运移模拟的地质模型:以油气运聚单元为模拟单位,由一个或多个三维面组合而成,并被断层复杂化所形成的网络状格架模型(图2)。3.2.1基本土壤模型的建立1成熟烃源岩的分布结合层序地层划分对比和地层组合关系,可以构建如下烃源岩排烃模型:①Es3成熟烃源岩向上排烃,进入Es2下部MSC1中期旋回层序的砂岩输导体。②Es下1成熟烃源岩向上排烃进入Es上1底部MSC5中期旋回层序的砂岩输导体;向下排烃进入Es2上部MSC2中期旋回层序的砂岩输导体;层内排烃则进入Es下1的MSC3、MSC4中期旋回层序的滨浅湖相砂岩输导体。依据Es3生油岩平面分布和门限深度(2800m),可确定成熟烃源岩的分布范围。工区南端的马西-陵城断裂落差巨大,是马西洼槽向文南地区供油的油源断层。应用空间数据裁剪处理方法,可得到MSC1中期旋回在模拟工区内的成熟源岩分布与供烃模型(图3)。2构造模型的表达文安斜坡地下水动力场处于封闭～半封闭状态,保存条件较好,属正常静水压力系统。油气主要在浮力驱动下发生运移,由此,可用构造模型替代流体势模型。据华北油田勘探开发研究院的构造研究成果,文安斜坡构造格局在油气大量生成的Ng沉积中末期已基本定型,因此,可考虑用现今构造模型替代Ng沉积时的古构造模型。根据油藏分布规律和断层发育特征的研究,初始地质模型中的输导断层由分布于斜坡内-中带的长期发育的顺向生长断层构成,晚期形成的反向断层主要起封闭作用。以中期旋回的构造解释成果为基础,应用数据插值、矢-栅转换、数据叠加等栅格数据空间处理方法可得到栅格数据模型表达的构造模型。连通性断层为油气运移的垂向通道,在层状界面模型中作为连续界面处理。封闭性断层改变油气运移方向,则以空值表示(图4)。3msc1中期旋回综合砂体发育程度和特征分析,表明文安斜坡Es2～Ed的油气长距离侧向输导体主要有Es2发育的辫状河三角洲沉积砂体以及Es上1的辫状河沉积砂体。MSC1中期旋回发育辫状河三角洲,将分支河道、河口沙坝、水下分流河道等砂体发育的沉积区规划为渗透性砂体沉积区,将越岸沉积、分流间湾、滨浅湖泥沉积区划为非渗透性岩性沉积区。应用矢-栅数据转换及数据裁剪处理,可得到模拟工区的砂体输导格架栅格数据模型(图5)。3.2.2油气优势运移通道预测结果分析以栅格数据模型表达的构造、油源、输导格架等基础地质模型为基础,应用笔者提出的概率估计模型和实现方法,通过矩阵计算、路径追踪、矢栅转换等一系列处理,可追踪与提取油气优势运移通道网络。应用油层分布、油气显示和油源对比等分析方法所获取的油气运移研究成果,可对油气优势运移通道预测结果的可靠性进行分析和评估。文安斜坡Es2钻井油斑、油迹显示主要分布于鼻状构造带及断层附近,荧光显示则在全区广泛分布,表明Es2至少存在有3条东西向延伸的油气优势运移路径分布区、即议论堡、苏桥南和史各庄鼻状构造带(图6)。优势通道预测结果显示研究区由南至北发育有大约11个优势通道分布与汇聚区。在鼻状构造控制下,油气运移在斜坡构造低部位(内-中带)表现为路径较多且向鼻状构造轴部汇聚,而在斜坡高部位(中-外带)则收敛为一条大致沿鼻状构造轴部分布的优势路径。对照分析油气显示和油气层分布的钻探成果,表明议论堡、苏桥南和史各庄鼻状构造带的3条优势路径得到了很好的反映,已探明油层绝大部分位于优势通道分布区及汇聚轴部。同时,目前尚未钻井地区的油气优势运移通道也得到了很好的反映(图7)。4油气侧向运移主要影响因素1)文安斜坡中浅层油气优势运移路径是一个通过