油氣差異聚集原理應用效果分析
——以黃河口凹陷為例

王應斌,薛永安,張 友,王 強

（中海石油有限公司天津分公司,天津塘沽 300452）

油氣差異聚集原理應用效果分析
——以黃河口凹陷為例

王應斌,薛永安,張 友,王 強

（中海石油有限公司天津分公司,天津塘沽 300452）

黃河口凹陷是渤海灣盆地的富烴凹陷之一,近幾年勘探發現原油超過2×108m3,天然氣超過100×108m3,成果顯著。但成功的背后,仍存在眾多疑問:地質條件良好的構造上竟然鉆了干井,同一個油源的相似構造,鉆井結果有的以油層為主,而有的井含氣層位多;同一深度段的油層,在不同井中原油密度卻存在較大差異。為解決這些疑問,筆者運用差異聚集原理,首先對黃河口凹陷渤中28-2E空圈閉的形成原因進行了分析,建立了本區油氣運移的模式。在此模式的指導下對渤中29-4構造開展了評價,準確預測了該構造含油氣區域的分布范圍,結果證明黃河口凹陷的油氣運聚符合差異聚集原理。該原理能夠很好的指導本區下一步的勘探,可以取得很好的經濟效益。

差異聚集;干井;空圈閉;油氣藏;純油藏

Abstract:Huanghekou depression is one of the hydrocarbon enriched depressions in Bohai Bay Basin,in which over 20×108m3crude oil and over 100×108m3gas were found in recent years.The exploration effect is remarkable,but we also have some doubt such as a well drilled in a trap with excellent geological factors turned out to be dry,oil layers mainly existed in some wells and others have more gas layers at similar structures with the same source rocks and oil density at the same depth was different in different wells.This paper tried to solve these questions by using hydrocarbon differential accumulation theory.Firstly,the forming reasonsof BZ28-2E empty trap in Huanghekou depression were analyzed and a model of migration was founded,by which BZ29-4 structure was evaluated.Secondly,the distribution area of oil and gas were predicted exactly.It is proved that the petroleum migration in Huanghekou depression was in accord with hydrocarbon differential accumulation theory and it could provide direction for next step exploration.

Key words:differential accumulation;dry well;dry trap;hydrocarbon reservoir;oil pool

油氣差異聚集原理是指在油源區形成的油氣進入飽含水的儲集層后,沿一定的路線（由溢出點所控制）向儲集層上傾方向運移,位于運移路線上的系列圈閉將被油氣所充滿,而沒在運移路線上的圈閉則不含油氣,油氣差異聚集的結果,造成天然氣分布于靠近油源區一側的圈閉中,向上傾方向依次為油氣藏、純油藏和空圈閉[1]。

勘探實踐表明在富烴凹陷中也會存在空圈閉,而油氣運移引起圈閉內未見油氣的原因不外乎兩種可能:一是圈閉不在油氣運移路徑上,二是圈閉雖在油氣運移路徑上,但遠離油源,油氣未能充注成藏。利用油氣差異聚集的結果,可以指導勘探人員找到天然氣藏后,可繼續沿著上傾方向依次找油氣藏、純油藏,直到空圈閉,反之,找到純油藏時,可沿著下傾方向依次找油氣藏、純氣藏。

目前,中海石油天津分公司在黃河口凹陷應用油氣差異聚集原理,發現了BZ26-3、BZ29-5、KL3-2等油氣田,成功評價了BZ34-1、BZ28-2S、BZ35-2等油氣田,取得了巨大的經濟效益。

1 BZ28-2E空圈閉分析

黃河口凹陷是渤海灣盆地的富烴凹陷之一,凹陷內已發現眾多油氣田,其中BZ34-1、BZ34-1N、BZ28-2S、BZ28-2E等油氣田位于黃河口凹陷中央構造脊。作為渤海灣盆地主控斷層的郯廬斷裂帶呈北北東走向穿過該區,上新世末期,郯廬斷裂強烈的右旋張扭活動產生一系列呈雁行排列的次級斷層,強烈的擠壓應力伴生“塹壘相間”的構造格局[2],產生一系列斷塊油氣田（圖1）。

圖1 黃河口凹陷中央構造脊油田位置示意Fig.1 The distribution of oilfield in central structural ridge of Huanghekou depression

黃河口凹陷油氣資源豐富,甚至有人曾認為:“在黃河口凹陷想打一口干井難”。其實在該區域也曾鉆探過幾口干井,有的井甚至無油氣顯示,如BZ28-2E-2井。該井屬于BZ28-2S油田的滾動井,主要目的層位明下段,完鉆井深2 000 m,鉆至館陶組上段完鉆,鉆探結果為干井,明下段儲蓋組合良好,但未見油氣顯示。鉆后分析認為:BZ28-2E-2井鉆到空圈閉（圖2）,該圈閉雖在油氣運移的路徑上,但因運移距離遠而沒有聚集成藏,進而推斷空圈閉南部的斷層（F1）并不是油氣運移斷層,油氣來源于南部的階梯式運移[3]。建立了該區的油氣運移模式（圖3）,此運移模式基于以下幾方面的證據。

1.1 BZ28-2E構造落實

BZ28-2E構造是借用3D地震資料發現并落實的淺層圈閉,面積21 km2、幅度約150 m（圖2）,構造被東西走向的凸起邊界斷層（F1）分為南、北兩塊。南塊為斷層下降盤的斷背斜構造,所鉆BZ28-2E-1井在明下段發現64.5 m的油氣層。北塊為斷層上升盤的斷塊構造,早期的披覆被晚期構造所改造,西邊以近南北向走滑斷層為界,地層向東北方向下傾,構造圈閉是落實的。

1.2 油氣顯示

黃河口凹陷晚期構造活動強烈[4],區域性的構造活動造成凹陷深部的油氣向淺層發生了大規模的運移,因此所鉆井在淺層油氣顯示活躍,油氣顯示井段長,甚至有的井顯示深度范圍厚達千米。通過統計周圍已鉆井明下段油氣顯示深度段,包括BZ34-1、BZ34-1N、BZ28-2S、BZ28-2E 等油氣田,發現BZ34-1油田所鉆井明下段油氣顯示最活躍,顯示井段長1 000 m左右,其它井明下段油氣顯示井段長600 m左右（表1）,而且從南向北節節抬升,顯示了油氣來源于南部的運移模式[5]（圖 3）。

表1 油氣顯示深度Tab.1 The depth of oil and gas shows

圖2 渤中28-2E構造 T0地震反射層等t0圖Fig.2 Time contour map of reflection horizon T0in BZ28-2E structure

圖3 油氣運移模式示意Fig.3 Hydrocarbon migration model

1.3 原油物化性質

原油在運移過程中,由于水洗、生物降解等的作用,使原油密度隨運移距離增大而增大,因此,同一地區,同一埋藏深度的油藏,其原油密度相等或相近。根據圖3統計幾口井的原油密度及埋深（表2）,對比發現總的趨勢是從南向北原油密度逐漸增大,符合油氣運移的規律。

表2 原油密度統計Tab.2 Statistics of crude oil density

圖4 明下段原油C29甾烷運移效應Fig.4 Migration effect of C29steranes in Minghuazhen reservoir

油氣在運移過程中會發生明顯的分異作用,生物標志化合物中的某些成分會隨著運移而相對富集,因而可以很好的指示油氣運移。如:異膽甾烷 （α β β-C29）其運移能力就高于正常膽甾烷 （α α α-C29）[6],因此 ,參數甾烷 C29α β β20R/α α α20R 結合成熟度參數 C29α α α20S/20R 能夠較好的判定油氣的運移程度。如圖4所示,從南部的BZ34-1N-1井到最北部的BZ28-2E-1井明下段原油的甾烷 C29α β β20R/α α α20R 比值是逐漸增大的 ,表明最北部的BZ28-2E-1井油氣運移距離最遠。因此,從本區各井的原油物化性質分析表明前述的油氣運移模式是正確的。

1.4 油氣層厚度差異

通常油氣藏中油氣層的厚度差異取決于烴源巖的性質、構造類型及距離烴源巖的遠近。同一烴源巖油氣藏其油氣層厚度和構造類型及運移距離有關。BZ34-1-2和BZ28-2E-1井所鉆斷塊都有完整的小背斜,BZ34-1N-1、BZ34-1N-3、BZ28-2S-1井所鉆斷塊都由幾條斷層圍成,統計發現從北向南油層厚度減薄,氣層厚度增加（表3）,符合油氣差異聚集規律。

表3 油氣層厚度統計Tab.3 Thickness of oil and gas layers

1.5 井區深部油氣難以向上供給

研究認為,渤中28地區深部物源來自渤南凸起,而鉆井揭示渤南凸起為古生界灰巖潛山。灰巖潛山在地質歷史時期主要經歷化學風化,提供的物源并不充足。因此,在早期沙河街組沉積時期,黃河口凹陷內沉積體相對較少,砂巖儲層較為缺乏（圖5）,這被已鉆的BZ28-2S-2等井證實。因此,在深部烴源巖發育區缺少能夠輔助油氣向上運移的“中轉站”[7],因而淺層難有油氣聚集。

圖5 黃河口凹陷沙一、二段沉積相圖Fig.5 Sedimentary facies of S1 and S2 members in Huanghekou depression

2 油氣差異聚集應用效果分析

應用油氣差異聚集原理分析已鉆的空圈閉,目的就是尋找油氣運移的路徑,不再鉆空圈閉,另外,分析油氣運移路徑,可以幫助我們預測鉆探目標油氣層的厚度、密度等,做好經濟評價。油氣差異聚集原理是研究油氣運移路徑的有效手段,我們在黃河口凹陷勘探實踐中靈活應用,成功評價了BZ29-4等構造,取得了很好的經濟效益。

BZ29-4油氣田位于渤南凸起中段南側的凹陷與凸起交界處,潛山為一完整背斜,古近系具披覆性質,淺層是斷塊構造（圖6）。該構造緊鄰黃河口東洼的深洼區,淺層“氣煙囪”發育。目前共鉆探5口預探加評價井,地質儲量3 479×104m3,天然氣110.5×108m3,其中溶解氣28×108m3。探明原油1017×104m3,天然氣40.5×108m3,其中溶解氣10×108m3。

BZ29-4構造斷層多,油氣田范圍內有22條,淺層構造破碎,不利于氣體的保存,但為什么保存了這么多天然氣,單井氣層厚度甚至大于油層（圖6）,根據以下幾點較明顯的現象,分析認為是油氣差異聚集的結果。

圖6 BZ29-4含油氣構造 T0地震反射層等t0圖Fig.6 Time contour map of reflection horizon T0in BZ29-4 oil and gas structure

（1）BZ29-4構造沙河街組儲層不發育。BZ29-1-1井位于BZ29-4構造的北部,鉆井揭示200 m的潛山地層為古生界灰巖,來自灰巖的潛山經過化學風化、淋濾的物源儲層不發育,BZ29-4-4井鉆探證實沙河街組缺少儲層。因此,淺層的油氣應不是來自于井區本地,而是來自于稍遠的深洼區。

（2）BZ29-4-5井油層厚度最大。BZ29-4-5井位于BZ29-4構造的最北邊,油氣運移距離長,油層厚度大;相反BZ29-4-1、BZ 29-4-2井位于烴源巖的正上方,其氣層厚度最大、油層厚度最小（圖6、圖7）。

（3）BZ29-1-1井淺層無油氣層。BZ29-1-1井在BZ29-4-5井以北約2 km,位于渤南凸起之上,BZ29-4-5井鉆遇純油藏,而純油藏之外則應是空圈閉,因此BZ29-1-1鉆遇空圈閉也就好理解了。

3 結束語

圖7 BZ29-4構造各井明化鎮組油氣層厚度對比Fig.7 Thickness comparison of oil and gas layers in Minghuazhen reservoir of BZ29-4 structure

油氣差異聚集規律是前人對油氣從烴源巖到圈閉聚集成藏過程的規律性認識,只有靈活應用,才能有效指導我們的勘探。黃河口凹陷的應用經驗表明,油氣藏的油層、氣層厚度比、油品物理性質等參數能夠較好的反映油氣運移的距離和路徑,根據這些條件分析,能夠較好的推導油氣運移方向。但是油氣運移本身是一個極其復雜的過程,油氣差異聚集過程受到眾多因素的影響,諸如構造運動、物化條件改變、運移路徑上有其他油氣供給源等,當干擾因素存在時,差異聚集就不完善,不典型。因此,根據差異聚集原理分析油氣藏形成分布規律時,必須全面考慮各方面的條件和因素,具體分析,才能得出和實際地質狀況相吻合的結論,才能對后續的油氣勘探起到指導作用。

[1]李丕龍.陸相斷陷盆地油氣成藏組合[M].北京:石油工業出版社,2003.

[2]龔再升,洪峰.我國非常規油氣資源的勘探遠景[J].石油勘探與開發,2002,29（2）:20-25.

[3]鄧運華.渤海灣盆地新近系油藏類型及成藏控制因素分析[J].中國海上油氣（地質）,2003,17（6）:359-364.

[4]劉杰.遼東灣地區扭動構造與油氣聚集[J].中國海上油氣（地質）,1989,3（5）:1-7.

[5]薛永安,王應斌,趙建臣.渤海上第三系油藏形成特征與規律分析[J].石油勘探與開發,2001,28（5）:1-7.

[6]黃第藩,李晉超,張大江.克拉瑪依油田形成中石油運移的地球化學[J].中國科學（B輯）,1989,（2）:199-206.

[7]鄧運華.張—扭斷裂與油氣運移分析[J].中國石油勘探,2004,9（2）:33-37.

Analysis of application effect of hydrocarbon differential accumulation theory——Taking Huanghekou Depression as an example

Wang Yingbin,Xue Yongan,Zhang You,Wan Qiangg

（CNOOC Ltd.Tianjin Branch,Tanggu300452）

TE122.1

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.04.020

1008-2336（2010）04-0020-06

2010-05-28;改回日期:2010-06-25

王應斌,男,1987年畢業于西北大學地質系,高級工程師,從事油氣田勘探開發工作。E-mail:clayton@126.com。