胡力海洼陷油氣運移路徑對成藏的作用研究

許曉宏，潘 威

（長江大學地球科學學院，湖北 武漢430100）

田 超

（長城鉆探鉆井技術服務公司，遼寧 盤錦124000）

油氣二次運移是指油氣進入儲集層以后的一切運移，包括油氣在儲集層內部的運移，油氣沿斷層、裂隙、不整合面等通道的運移以及聚集起來的油氣由于外界條件的變化而引起的再次運移。有關油氣運移路徑的研究方法很多，但大多是基于達西定律［1］來進行油氣運移聚集的分析和數值模擬的，具有一定的局限性。

遼河油田胡力海洼陷主要為扇三角洲、濱淺湖相沉積，目前勘探程度較低，油氣成藏過程和油氣分布規律不清楚，根據該區石油地質特征，筆者從烴源巖－疏導體系、排烴特征、運移動力和阻力等因素出發，也考慮了各種地質因素與地質作用 （如斷裂、不整合面、輸導層的不均一性等），定性分析了成熟烴源巖分布區油氣運移路徑，為研究區油氣運聚規律研究和圈閉評價提供了地質依據。

1 區域地質概況

胡力海洼陷位于錢家店凹陷北部，呈北東－北北東向展布。目前該地區勘探程度較低，僅完鉆14口探井。前人研究表明，胡力海洼陷為半地塹式單斷箕狀結構，可分為西部陡坡帶、東部緩坡帶和中央洼槽帶等3個主要二級構造帶，其中西部陡坡帶由很多斷塊、斷鼻組成。九佛堂組時期南部洼陷比較發育，沉積物多為陸源碎屑和凝灰巖。沙海組沉積時期2個洼槽水體相連，合二為一，沉積了大套穩定的暗色泥巖，其中九佛堂組是砂巖儲層的主要發育地層。

2 油氣運移通道的組成與疏導體系

砂體、斷層和不整合面是連接烴源巖和圈閉的橋梁，它們直接決定著油氣運移的方向與聚集，因此，疏導體系研究是油氣運聚動力學的重要內容。有效滲透性巖層構成輸導體系必須滿足以下條件：儲集層具有一定厚度，平面上連通性好且分布廣，孔滲性好。沉積條件是決定輸導體系發育規模和連通性的主要因素，在砂泥巖互層的生油巖系中輸導層是最重要的輸導體系。儲集層輸導層之間以及和其他類型輸導層的空間配置關系將影響其有效性。工區的輸導格架主要是由滲透性砂體和斷層構成。由于砂體物性和展布形態的差異，只有那些與烴源巖接觸良好、物性較好、連續分布的骨架砂體才能充當油氣運移的輸導體系。砂體的物性、形態、空間展布以及與烴源巖的接觸關系等都會對油氣運聚起著重要的影響。

斷層對油氣的運移起著重要作用，一方面，斷層改變了油氣運移的方向，減小了油氣橫向運移的距離和范圍，調控了油氣在空間分布，貫通源巖和儲層的斷層對油氣運聚的充注作用；另一方面，斷層阻礙了油氣的運移，使油氣進入圈閉形成斷塊油氣藏。

從沉積相平面上來看 （見圖1），胡力海洼陷中部主要發育濱淺湖相、半深湖－深湖相，洼陷周圍東部主要發育的是一系列扇三角洲，西部發育近岸水下扇，該區扇三角洲水下辮狀河道比較發育，近物源，搬運距離短，砂礫巖百分含量相對較高，扇三角洲的前緣砂質粒度適中、物性較好。整個胡力海洼陷在平面上呈朵狀，剖面上呈透鏡體。在側向上發生砂巖尖滅且被粉砂質泥巖和泥巖包圍，儲層與烴源巖配置良好。

洼陷內發育不同時期、規模不等的正、逆斷層30余條，構成了良好的油氣運移通道，其中一級主干斷裂2條，呈北東走向，其延伸長，斷距大，長期活動，控制著整個洼陷的構造沉積演化格局；二級斷裂5條，均呈北東走向，它們一般延伸較長斷距較大，并多期活動，主要分布于洼陷東部斜坡帶，其中開啟性的斷層構成了油氣運移的良好通道。

圖1 胡力海洼陷九佛堂組上段沉積相圖

3 油氣運移路徑的預測模型

油氣在輸導層中能否發生二次運移，在很大程度上取決于油氣運移動力與其運移遇到阻力的相對大小。如果油氣運移動力大于其運移時所遇到的阻力，油氣便可在輸導層中發生二次運移，通常應為輸導層中毛細管阻力小于油氣運移動力的部位。油氣運移距離長短和運移路徑密度大小還要受油源供給程度的制約，油氣源供給充足，油氣就會沿選定的優勢路徑進行長距離運移，優勢運移路徑越大；相反，如果油氣源供給不足，油氣沿選定的優勢路徑運移的距離就會越短，優勢運移路徑密度越小［2－4］。

基于對生油洼陷地質特征和油氣運移特征的認識，生油洼陷內油氣運移路徑的預測可采用綜合反映多因素控制作用的過程模型來實現，通過運移趨勢分析、輸導體系評價和運移路徑分析等分析過程的有機組合，預測油氣運移路徑的空間分布。

1）運移趨勢分析 將地下單位質量流體具有的機械能的總和定義為流體勢，流體勢可以方便地表達油氣運移的動力學關系，且油氣的流體勢可用水勢和油氣浮力來表達：

式中，Φw、Φo分別為水、油流體勢，m2／s2；z為測點高程，m，通過地震資料解釋可以獲得；P為測點壓力，Pa；ρw、ρo分別是水、油的密度，kg／m3；地層的壓力和油、氣、水密度等參數的取值可由實測資料獲得［5］。

2）輸導體系評價 油氣輸導體系的主體主要由孔滲良好的砂巖構成 （見圖2），滲透性砂巖是油氣運移的良好通道。另外，斷層也是疏導體系中的重要組成部分。斷層作為油氣運移通道的時間是短暫的，在大部分時間里，斷層都是關閉的，作為油氣輸導通道，主要表現為 “幕式充注”的特點。通常情況下，斷層斷到哪個層位，油氣就能運移到那個層。

影響斷層輸導性的影響因素很多，綜合考慮影響因素和可操作性，用無量綱斷層啟閉因數，來作為斷層輸導性能綜合評價的基本參數：

式中，p為斷層泥巖層中的流體壓力，MPa；δ為斷面正應力，MPa；SGR 為斷層泥巖涂抹因子，無量綱。

通過概率統計分析建立的斷層啟閉因數與斷層連通概率間的相關關系表明，當斷層啟閉因數小于1.0時，斷層連通概率為0；斷層啟閉因數為1.0～3.5時，兩者關系可表達為一個二次多項式；當斷層啟閉因數大于3.5時，斷層連通概率為100%。

3）運移路徑分析模型 流體勢決定了油氣的運移趨向，滲透性砂巖與斷層等構成了油氣運移的有效通道，油氣運移路徑分布是兩者共同作用的結果 （見圖3）。因此，可將運移趨向模擬所獲得的運移匯聚網絡與輸導體系評價結果進行空間疊加分析處理，預測油氣運移路徑的分布［6－8］。

圖2 胡力海洼陷九佛堂組儲層孔隙度圖

圖3 油氣運移路徑模擬流程圖

圖4 九佛堂組油氣運移示意圖

4）模擬實現步驟 ①構造和輸導性能相關參數的DT M的生成。它包括將原始數據統一整理、輸入到GIS系統并存儲在GIS中，通過空間插值、矢柵轉換等方法將原始數據轉換為分辨率一致、空間投影坐標系一致的DT M數據。②輸導格架的定量表征。將表征孔、滲輸導性能的DT M數據與表征斷層輸導性能的DT M數據進行合并，得到輸導格架定量表征DT M。③油氣運移矩陣生成。采用D8算法生成表征流體運移方向的方向矩陣，將輸導格架定量表征DT M和輸導層頂面構造DT M作為原始輸入數據。④油氣運移路徑生成。通過累計矩陣計算、閥值設定等處理，提取流體運移路徑，最后將每一條路徑上的像元集轉換為矢量線數據集。⑤油氣運移路徑預測分析。將油氣運移路徑線數據集與輸導層頂面構造線數據集、輸導格架DT M數據集、油層分布數據集疊加顯示，為油氣運移路徑分析提供基礎圖件。

4 油氣運移路徑及其對成藏作用分析

胡力海洼陷九佛堂組發育近岸水下扇、濁積扇、扇三角洲等沉積相帶的砂體，主溝道或主河道位置砂地比值高，儲層物性好，是優勢運移路徑發育部位，而泥巖為主的沉積相帶由于缺乏有效輸導體，油氣運移難以發生。

利用上述原理的油氣優勢運移預測模擬軟件分析，結果表明，油氣從胡力海中央洼陷烴源區開始向盆地邊緣高部位運移，但并非均勻地向四周擴散，形成了指向西北、東部、東南的3個主要優勢運移方向 （見圖4），并在這些地區形成3個圈閉，在洼陷的西南方向，因為物性太差，較少有油氣匯聚；在東南，由于沒有有效的封堵層，油氣大多散逸。

5 結 論

1）胡力海洼陷九佛堂組砂體發育，連通性良好，構成了重要的側向油氣運移通道。在流體動力和疏導體系的共同作用下，油氣運移路徑表現出總的流體勢明顯受疏導體系的疏導性能影響，斷層在油氣運移中主要起封堵和轉向的作用。

2）油氣運移的優勢路徑應是毛細管阻力小于油氣運移動力的部位，洼陷主要存在3條油氣運移優勢路徑：西北、東部、東南，油氣運移的優勢路徑控制著九佛堂組油氣藏的空間分布，只有被油氣運移優勢路徑連接的各種圈閉才是油氣聚集成藏的有利場所。

［1］喬永富，毛小平，辛廣柱 .油氣運移聚集定量化模擬 ［J］.地球科學－中國地質大學學報，2005，30（5）：617－622.

［2］張厚福，金之鈞 .我國油氣運移的研究現狀與展望 ［J］.石油大學學報 （自然科學版），2000，24（4）：1－5.

［3］侯平，歐陽華，王震，等 .石油二次運移優勢路徑影響因素及形成動力學條件 ［J］.石油勘探與開發，2010，37（1）：57－61.

［4］付廣 .西斜坡區薩二、三油層油氣運移優勢路徑及對成藏的作用 ［J］.大慶石油學院學報，2005，29（6）：1－4.

［5］張厚福 .石油地質學 ［M］.北京 .石油工業出版社，1999：142－157.

［6］吳東勝，吳劍 .潛江凹陷烴源區的油氣運移路徑預測模型 ［J］.石油天然氣學報 （江漢石油學院學報），2009，31（4）：14－18.

［7］吳沖龍，劉海濱，毛小平，等 .油氣運移和聚集的人工神經網絡模擬 ［J］.石油實驗地質，2001，23（2）：203－211.

［8］李鐵軍，羅曉容 .碎屑巖疏導層內油氣運聚非均一性的定量分析 ［J］.地質科學，2001，36（4）：402－413.