東營凹陷南斜坡東部沙四段新生古儲垂向充注成藏定量描述研究

焦紅巖，王延章，全 宏,趙海燕

(1.中國石化勝利油田分公司現河采油廠，山東東營 257000；2.山東勝利職業學院)

東營凹陷南斜坡東部沙四段新生古儲垂向充注成藏定量描述研究

焦紅巖1，王延章2，全 宏1,趙海燕1

(1.中國石化勝利油田分公司現河采油廠，山東東營 257000；2.山東勝利職業學院)

油氣垂向充注是構造洼陷帶重要的新生古儲成藏方式，針對東營凹陷南斜坡東部沙四段,研究沙四上烴源巖對沙四下儲層的垂向充注作用，應用統計學方法研究了地層壓力系數與油氣顯示厚度的關系，采用聲波測井方法計算地層壓力異常與垂向充注深度，進一步研究了垂向充注平面分布范圍，確定了油氣壓力控藏特征，明確了有利勘探指向，并形成了油氣垂向充注定量描述方法，對新生古儲式同類型油氣藏勘探具有較好的借鑒意義。

東營凹陷;沙四段;垂向充注;定量描述;壓力控藏

東營凹陷是油氣富集程度最高的凹陷之一，南斜坡地區總體構造格局為繼承性發育的單向斜坡，其中沙河街組四段是重要的含油層系，劃分為沙四上和沙四下兩個亞段，代表了沙四段層序由低位到湖侵到高位的水體變化。沙四下亞段以氧化環境下的砂巖、粉砂巖與紫紅色泥巖、砂質泥巖互層為主，沙四上亞段是湖相油頁巖發育的主要層段。在南斜坡東部的洼陷區，沙四上烴源巖油氣通過高壓垂向充注到沙四上灘壩儲層和沙四下儲層，為典型的新生古儲成藏充注方式。前人在東營凹陷新生古儲垂向充注方面研究較少，本文通過研究沙四上烴源巖的垂向充注作用，對東營南斜坡東部沙四段垂向充注進行了定量描述，從而豐富完善了區域性油氣成藏認識，有效指導了油氣勘探方向。

1 沙四下油氣的垂向充注現象

洼陷區在烴源巖具備超壓、存在連接烴源巖和儲層斷層的情況下，油氣向下發生垂向充注現象[3]，東營凹陷南坡東段的地層流體壓力具有明顯的三分性，壓力系數為0.9～1.1的常壓區主要分布在緩坡帶，壓力系數大于1.3的高壓區主要分布在洼陷區，中間為壓力過渡區，壓力系數1.1～1.3。洼陷帶沙四段發育，因此發生油氣垂向充注是高壓發育的必然結果，向下可以充注到純下灘壩儲層和沙四下紅層，其臨界條件為壓力系數大于1.0，壓力系數接近或小于1.0則不發生垂向充注現象。地層壓力高低決定著油藏類型、油氣充注方式和油氣充滿程度，高壓異常區(洼陷區)以垂向充注為主，主要形成巖性油氣藏，壓力過渡區垂向充注和側向運移共同作用，形成構造巖性油氣藏，常壓區以側向運移為主，形成構造油氣藏。

2 地層壓力分布情況分析

地層壓力是重要的控藏、成藏的要素之一，也是決定發生垂向充注的決定因素，其高低決定著油藏類型、油氣充注方式和油氣充滿程度。

2.1 壓力分布特征

從沙四段壓力分布具有明顯的三分性，壓力系數為0.9～1.1的常壓區主要分布在緩坡帶，壓力系數大于1.3的高壓區主要分布在洼陷區，中間壓力過渡區壓力系數為1.1～1.3(圖1)。從壓力與斷裂的關系來看，高壓區主要分布在洼陷內的純42和王61斷層以北，過渡區主要分布在通古13、官125、王35以北，常壓區主要分布在南部斜坡區。

2.2 高壓成因分析

研究分析認為，高壓形成主要是受干酪根生烴作用和不均衡壓實作用控制[5]。一是由于沙四段上亞段油頁巖處于一個整體封閉性較好的泥、頁巖環境中，該環境內能夠容納油氣的儲集空間十分有限，生成的液態烴和氣態烴不斷聚集引起地層孔隙流體壓力不斷增高，而形成高壓[5-6]；二是由于快速沉積過程中上覆負荷急劇增加，孔隙流體排出速度無法平衡孔隙容積的減小，孔隙流體排出受阻，壓實作用受到抑制或減弱，地層中的流體將承擔一部分負荷壓力，從而流體壓力高于靜水壓力形成高壓[7-8]。

圖1 沙四段地層壓力分布

3 垂向充注作用的定量描述

3.1 垂向充注厚度的計算

關于垂向充注厚度的計算，可以根據測得的壓力值計算超壓值，再計算垂向充注的距離，或者根據聲波曲線求得超壓數據[1]，主要有統計學方法和聲波測井曲線計算方法。

3.1.1 垂向充注厚度的統計計算

根據大量試油資料測得的壓力資料和油氣垂向顯示資料，建立壓力與油氣顯示距離的關系，對于未試油井，可以采用聲波曲線計算其地層壓力異常，從而計算其垂向充注距離。本文采用直接測得的地層壓力計算超壓值。通過統計洼陷內部探井地層壓力系數與油氣顯示的厚度之間的關系，建立了二者之間的關系式。從圖2可以看出，東營南坡地區垂向充注距離與壓力系數成正比，垂向充注的最大距離為160 m，垂向充注發生的壓力系數大于1.0。

3.1．2 垂向充注厚度的聲波曲線計算

根據油氣垂向充注導致的壓力異常，在聲波曲線上反映為聲波曲線向右側高值區發生偏移，根據發生偏移的最大深度確定其垂向充注距離。

聲波曲線反映了泥巖的傳播速度，也反應了油氣的垂向充注關系。從王46井來看，油氣的垂向充注深度為2650 m，而王664井的垂向充注深度為2 600 m(圖3)。

圖2 東營南坡地區沙四段壓力與垂向充注距離的關系

圖3 王46井和王664井聲波曲線

3.2 垂向充注平面分布描述

根據以上關系式和地層壓力的分布情況計算了沙四段垂向充注距離的平面分布圖(圖4)。可以看出，北部在史14地區垂向充注距離超過140 m，梁105-牛2-王69以北地區垂向充注距離超過100 m，而南部純37-王61-王103一帶垂向充注距離大于20 m，在官125-王斜12井以南，則油氣基本不發生垂向充注。

圖4 沙四段垂向充注厚度平面分布

垂向充注的平面分布確定了油氣的運移方式，在垂向充注距離超過60 m的地區，以垂向充注為主，主要形成巖性油氣藏；在垂向充注距離小于60 m的地區，油氣以垂向充注和側向運移為主，主要形成構造巖性油氣藏；在油氣垂向充注不發育的地區，油氣以側向運移為主，主要形成構造油氣藏。

3.3 油氣垂向充注與壓力控藏研究

從圖5可以看出，油氣垂向充注能力決定著油藏類型和油氣充滿程度。油氣垂向充注超過60 m的地區是異常高壓區(洼陷區)，油藏具有非油即干的基本特征；油氣垂向充注距離小于60 m的地區為壓力過渡區，油、干、水層間互；油氣垂向充注不發育的地區以邊底水的構造油藏為主。

根據壓力對油氣成藏的控制作用，在高壓區尋找巖性油氣藏，儲層質量和厚度是勘探的重點和控制因素。在過渡區尋找構造巖性油藏，構造較高部位的有利砂體是勘探的重點。在常壓區尋找構造油藏，構造的高部位是勘探的重點[9-11]。

圖5 沙四下成藏相勢關系圖版

4 結論

(1)垂向充注是洼陷帶重要的成藏特征，沙四上烴源巖油氣通過高壓垂向充注到沙四上灘壩儲層和沙四下儲層，為新生古儲的成藏充注方式，臨界條件的地層壓力系數大于1.0，壓力越高越易產生垂向充注。

(2)垂向充注厚度的計算有兩種方法。一種是統計方法，可以根據測得的壓力值計算超壓值，再計算垂向充注的距離，或者根據聲波曲線求得超壓數據；另一種是聲波曲線方法，能夠客觀反映油氣垂向充注能力。

(3)垂向充注的平面分布由地層壓力所決定，也決定了油氣的運移方式、成藏類型、油氣充滿程度等。在異常高壓區，油藏以巖性油氣藏為主，呈非油即干特征；在壓力過渡區，以構造巖性油氣藏為主，呈油干、水層間互特征；在油氣垂向充注不發育的地區，即常壓-低壓區，以邊底水的構造油藏為主。

(4)油氣垂向充注與壓力控藏研究表明，在高壓區應以尋找巖性油氣藏為主，儲層質量和厚度是勘探的重點；在壓力過渡區尋找構造巖性油藏，構造較高部位的有利相帶是勘探的重點；在常壓區尋找構造油藏，空白帶的低幅構造油藏是勘探的重點。

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編輯：吳官生

1673-8217(2015)01-0019-03

2014-08-04；改回日期：2014-10-10

焦紅巖，1975年生， 1997年畢業于中國地質大學(武漢)石油及天然氣地質勘查專業，主要從事油田勘探開發研究工作。

國家科技重大專項“渤海灣盆地東營凹陷勘探成熟區精細評價示范工程”(2008ZX05051)。

TE112.12

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