東營(yíng)凹陷古近系流體系統(tǒng)特征及富集模式

東營(yíng)凹陷古近系流體系統(tǒng)特征及富集模式

0地層流體系統(tǒng)研究的意義另一方面，烴類(lèi)水體的形成和遷移受到層水的影響。另一方面，分層水提供了油氣活動(dòng)的載體，另一方面，也為氫類(lèi)運(yùn)動(dòng)提供了動(dòng)力。與此同時(shí)，氫和合江的形成和流動(dòng)改變了地層的特征。因此，有必要將烴和地層水作為一個(gè)整體，即分層水流，并通過(guò)研究地層流量形成和運(yùn)移的宏觀規(guī)律，進(jìn)一步闡明油氣的運(yùn)移和富集特征。渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷東營(yíng)凹陷是典型的富油氣凹陷,且勘探程度較高,可作為地層流體特征與油氣運(yùn)移關(guān)系研究的有利靶區(qū),本文對(duì)其古近系及以上地層流體特征及含烴流體的運(yùn)移富集規(guī)律進(jìn)行初步探討。1油氣運(yùn)移及沉積相東營(yíng)凹陷屬于渤海灣盆地中的一個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元,其構(gòu)造演化和地層發(fā)育經(jīng)歷了中生代以前的前斷陷階段、中生代和古近紀(jì)的斷陷階段以及新近紀(jì)的拗陷階段,自下而上發(fā)育了寒武—奧陶系海相碳酸鹽巖沉積、石炭-二疊系海陸交互相煤系及中生界—新生界陸相沉積。東營(yíng)凹陷古近系—新近系以湖相碎屑巖沉積為主,夾碳酸鹽巖、鹽巖、石膏和基性火山巖,為盆地的主要含油層系。古近系自下而上依次為孔店組、沙河街組和東營(yíng)組,新近系自下而上依次為館陶組、明化鎮(zhèn)組,其中沙河街組自下而上可分為沙四段、沙三段、沙二段和沙一段。經(jīng)勘探證實(shí),東營(yíng)凹陷豐富的油氣資源主要來(lái)自于沙四段和沙三段油頁(yè)巖、頁(yè)巖、鈣質(zhì)頁(yè)巖和暗色泥巖等。2層位沉積-法巖地層水沉積盆地內(nèi)的地層水按成因一般可分為溶濾-滲入水、沉積-埋藏水(也稱(chēng)封存水)和內(nèi)生水。溶濾-滲入水成分受到氣候、地貌和所滲入地層的巖性等因素影響,多發(fā)育在位置較淺或構(gòu)造開(kāi)啟性好的地層中,由于其徑流途徑短,流動(dòng)相對(duì)較快,溶濾作用發(fā)育,多形成低礦化度的碳酸氫鈉型水,與地表水性質(zhì)較為接近。沉積-埋藏水為同生沉積水,經(jīng)歷了深埋過(guò)程中的一系列物理化學(xué)作用,包括:泥巖排出水淡化、頁(yè)巖壓濾濃縮、黏土礦物脫水、礦物溶解沉淀、陽(yáng)離子交換吸附和硫酸鹽還原等。沉積-埋藏水性質(zhì)受原始沉積水體性質(zhì)和埋藏演化程度的雙重影響,不同層位沉積水體性質(zhì)和埋藏演化程度不同,其沉積-埋藏水性質(zhì)差異較大。內(nèi)生水為發(fā)生在地球深部的地質(zhì)作用,如火山活動(dòng)、地?zé)崛?、巖漿活動(dòng)和變質(zhì)作用等形成和參與的地層水,在東營(yíng)凹陷發(fā)育較為局限,本文不作探討。東營(yíng)凹陷地層水可進(jìn)一步細(xì)分為溶濾-滲入水、沉積-埋藏水、溶濾-滲入水與沉積-埋藏水混合水、沉積-埋藏水與深部層系混合水等。在同一地層的不同構(gòu)造部位,地層水性質(zhì)及來(lái)源差異較大,一般在盆地邊緣或溝通淺部的斷層附近,地層水一般為溶濾-滲入水,在洼陷中心且離斷層較遠(yuǎn)的地層中,地層水容易保持沉積-埋藏水的特征,而在溝通深部地層的斷層附近,沉積-埋藏水可能會(huì)與深部地層來(lái)源水混合。根據(jù)不同部位地層水常規(guī)地球化學(xué)參數(shù)特征,可以確定其主要成因類(lèi)型和分布范圍。2.1不同地形條件下沉積-設(shè)定-變形關(guān)系分析沙四段沉積時(shí)期,氣候干熱少雨,湖水處于蒸發(fā)濃縮階段,地層為一套以鹽膏巖為主的鹽湖相沉積。由于洼陷區(qū)埋藏水經(jīng)歷了較強(qiáng)的變質(zhì)作用,故礦化度較高,洼陷邊緣凸起區(qū)由于受到大氣降水淋濾的影響礦化度較低,因而東營(yíng)凹陷地層水礦化度分布范圍很寬,在1.29~335.55g/L。由沙四段地層水礦化度-離子關(guān)系圖(見(jiàn)圖1)可以看出,由洼陷帶向斜坡帶至邊緣凸起帶,地層水地化特征呈連續(xù)漸變趨勢(shì):礦化度逐漸減小,鈉氯系數(shù)N(Na+)∶N(Cl-)(N為當(dāng)量濃度)、脫硫系數(shù)100N(SO42-)∶N(Cl-)逐漸變大,變質(zhì)系數(shù)(N(Cl-)-N(Na+))∶N(Mg2+)逐漸減小。洼陷帶沙四段正處于生烴階段,高壓流體向邊緣或斷層附近流動(dòng),且礦化度較高,因此洼陷帶沙四段地層水受深部來(lái)源水影響較小,保持了其自身沉積-埋藏水的地化特征:礦化度和變質(zhì)系數(shù)較高,鈉氯系數(shù)、脫硫系數(shù)較低;盆地邊緣帶由于受溶濾-滲入水的影響較大,表現(xiàn)為溶濾-滲入水特征:礦化度和變質(zhì)系數(shù)低,鈉氯系數(shù)、脫硫系數(shù)較高;斜坡帶地層水性質(zhì)受溶濾-滲入水和沉積-埋藏水的雙重影響,一些地區(qū)表現(xiàn)為溶濾-滲入水與沉積-埋藏水的混合水特征。根據(jù)地層水化學(xué)指標(biāo)隨構(gòu)造部位變化特點(diǎn),可確定沙四段地層水的成因類(lèi)型劃分標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表1)。2.2沙三—沙三下—沙三中亞段地層水特征沙三下—沙三中亞段沉積期,氣候逐漸濕潤(rùn),湖水逐漸變淡,沉積了一套半咸水—淡水湖相砂泥巖,雖也經(jīng)歷了一定的變質(zhì)作用,但沙三下—沙三中亞段沉積-埋藏水礦化度遠(yuǎn)低于沙四段鹽湖相沉積水的礦化度。沙三中—沙三下亞段同樣表現(xiàn)出由洼陷中心向凹陷邊緣礦化度和變質(zhì)系數(shù)逐漸減小、鈉氯系數(shù)和脫硫系數(shù)逐漸變大的趨勢(shì),表現(xiàn)為由沉積-埋藏水到地表滲濾水的漸變特征(見(jiàn)圖1)。但礦化度和變質(zhì)系數(shù)的最大值,以及鈉氯系數(shù)和脫硫系數(shù)的最小值并不是位于洼陷中心,而是分布在中央隆起帶等構(gòu)造部位溝通深部地層的斷層附近,這些礦化度高于洼陷中心的地層水,應(yīng)該是來(lái)源于下部地層(包括沙四段)的高礦化度混入水。據(jù)此確定沙三下—沙三中亞段不同成因地層水的劃分標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表1)。2.3高礦化度地層水在沙三上亞段及以上層位中,由于埋藏較淺,地層水受到大氣降水的溶濾-滲入影響較為強(qiáng)烈,礦化度值較低,大多小于40g/L,鈉氯系數(shù)大于0.5,變質(zhì)系數(shù)以小于2為主,主要為溶濾-滲入水和混合水(見(jiàn)圖1,表1),局部地區(qū)礦化度大于40g/L的地層水為沿?cái)鄬舆\(yùn)移上來(lái)的深層高礦化度地層水。3層水特征與烴運(yùn)移3.1油氣運(yùn)移規(guī)律烴類(lèi)流體在形成、運(yùn)移、聚集及保存過(guò)程中,自始至終都有地層水的參與,而地層水地球化學(xué)特征除了具有烴類(lèi)保存條件的信息以外,也具有其成因或來(lái)源方面的信息。根據(jù)油氣和烴源巖的生物標(biāo)志物特征進(jìn)行油源對(duì)比,確定東營(yíng)凹陷各層位油藏油氣的主要來(lái)源,并與地層水礦化度及成因平面圖疊合,可以發(fā)現(xiàn)東營(yíng)凹陷油氣運(yùn)移與其烴源巖層的沉積-埋藏水運(yùn)移規(guī)律一致。沙四段油氣主要來(lái)自于沙四段烴源巖,多分布在沙四段沉積-埋藏水的運(yùn)移指向區(qū)(沙四段地層水礦化度降低區(qū)域)(見(jiàn)圖2),較大規(guī)模的常規(guī)油藏均分布于沉積-埋藏水與溶濾-滲入水的混合區(qū)域。沙四段以上層位中的油氣一般具有兩種來(lái)源,即來(lái)源于沙四段或沙三下亞段,部分區(qū)域油氣為沙四段與沙三下亞段混源。同樣,各種類(lèi)型油氣與其各自烴源巖的沉積-埋藏水運(yùn)移方向一致,如在沙三中亞段,來(lái)自沙三下亞段烴源巖的油氣主要分布在沙三段沉積-埋藏水與溶濾-滲入水混合區(qū),即沙三段沉積-埋藏水運(yùn)移指向區(qū),而在沙三段來(lái)自沙四段烴源巖的油氣分布區(qū),其地層水礦化度明顯高于沙三段沉積-埋藏水,具有沙四段沉積-埋藏水的典型特征,為下部沙四段的高礦化度水經(jīng)過(guò)斷層穿層運(yùn)移而來(lái)的混入水(見(jiàn)圖3)。油氣與其烴源巖沉積-埋藏水運(yùn)移規(guī)律一致表明:在富油凹陷中,油氣與其烴源巖沉積-埋藏水具有相似的運(yùn)移通道和路徑,油氣生成以后,隨烴源巖沉積-埋藏水共同從烴源巖中排出,在二次運(yùn)移過(guò)程中,盡管可能有其他水的混入,但油氣與其烴源巖沉積-埋藏水仍保持共同運(yùn)移的關(guān)系,尤其是在高壓及幕式快速運(yùn)移的情況下,高壓及快速流動(dòng)的特點(diǎn)會(huì)減弱運(yùn)移過(guò)程中油水的分異作用,油水作為一個(gè)整體流動(dòng)。東營(yíng)凹陷大部分沙四段烴源巖及部分沙三下亞段烴源巖正處于大量生烴增壓階段,烴源巖幕式排出的高壓流體會(huì)驅(qū)動(dòng)油與烴源巖排出的沉積-埋藏水共同運(yùn)移。當(dāng)油水運(yùn)移至淺層水動(dòng)力開(kāi)放帶,油氣與共同運(yùn)移的沉積-埋藏水逐步分異,并且來(lái)自烴源巖的高礦化度地層水逐步被淺層低礦化度的地層水(或溶濾-滲入水)稀釋,逐漸弱化其沉積-埋藏水特征。3.2油氣來(lái)源分區(qū)由于油氣與其烴源巖排出的沉積-埋藏水具有共同的運(yùn)移規(guī)律,并且來(lái)自烴源巖的沉積-埋藏水會(huì)在一定運(yùn)移范圍內(nèi)保持其烴源巖排出流體的特性,因此向外運(yùn)移的來(lái)自烴源巖的沉積-埋藏水地化特征可以作為油氣運(yùn)移的輔助指標(biāo),如東營(yíng)凹陷梁家樓油田地層水礦化度和水型特征即為油氣來(lái)源的有效指標(biāo)。東營(yíng)凹陷沙三下亞段來(lái)源油氣與沙四段來(lái)源油氣具有明顯的生物標(biāo)志物特征差異,如沙三下亞段來(lái)源油4-甲基甾烷含量較高,沙四段來(lái)源油4-甲基甾烷含量較低,沙三下亞段和沙四段混源油的4-甲基甾烷含量介于上述兩者之間。根據(jù)甾烷生物標(biāo)志物特征可確定油氣來(lái)源并劃分不同來(lái)源油氣分區(qū)圖,油氣來(lái)源分區(qū)圖與地層水化學(xué)特征分區(qū)一致:以沙三下亞段為油源的油藏分布區(qū),即梁家樓油田的北部偏西地區(qū),地層水類(lèi)型主要為NaHCO3型,礦化度較低,為20~40g/L,表現(xiàn)為沙三下亞段烴源巖排出水的典型特征;而梁家樓油田北部偏東地區(qū)為沙三下亞段來(lái)源油氣與沙四段來(lái)源油氣混合區(qū),地層水為CaCl2-MgCl2型和NaHCO3型混合分布,礦化度在20~60g/L,并且由北向南,即由深至淺,礦化度逐漸降低,其原因?yàn)閬?lái)自洼陷的沙四段高礦化度沉積-埋藏水側(cè)向運(yùn)移過(guò)程中與原地層水混合,逐步被淺層低礦化度的地層水稀釋,礦化度逐步降低;而在梁家樓油田南部沙四段來(lái)源油氣分布區(qū),水型主要為CaCl2-MgCl2型,為典型沙四段地層水型特征,而且礦化度在20g/L以下,和北部相比相對(duì)較低,屬于沙四段沉積-埋藏水與溶濾-滲入水的混合水。4不同的流量系統(tǒng)在流量性質(zhì)和運(yùn)移特性上存在差異4.1地層超壓源的分布根據(jù)地層水特征和壓力場(chǎng)分布特點(diǎn),將東營(yíng)凹陷古近系地層流體劃分為3個(gè)流體系統(tǒng),即常壓開(kāi)放流體系統(tǒng)、超壓封閉流體系統(tǒng)和過(guò)渡帶流體系統(tǒng)。常壓開(kāi)放流體系統(tǒng)為溶濾-滲入水主導(dǎo)區(qū);超壓封閉流體系統(tǒng)為沉積-埋藏水主導(dǎo)區(qū);過(guò)渡帶流體系統(tǒng)中地層水兼有沉積-埋藏水與溶濾-滲入水的特征。東營(yíng)凹陷地層流體超壓一般發(fā)育在2200m以深,隨著深度增加,鉆井鉆遇異常高壓層的頻率和超壓強(qiáng)度均明顯增加,尤其2900~3800m異常高壓發(fā)育最為普遍,且剩余壓力較高,最高可達(dá)36MPa以上,壓力系數(shù)最大可高達(dá)2.0。平面上,各洼陷內(nèi)2900m以深的地層中,一般遠(yuǎn)離斷裂的洼陷中心壓力系數(shù)最大,壓力系數(shù)由洼陷中心向洼陷邊緣或斷裂帶處逐漸降低;而在2600m以淺鉆遇的超壓地層大多分布在斷層附近,遠(yuǎn)離斷層的地方基本上未發(fā)現(xiàn)超壓地層,這表明2600m以淺的地層超壓的形成與斷裂發(fā)育具有一定聯(lián)系,為深部超壓流體通過(guò)斷層傳遞至此而形成。各洼陷內(nèi)2900m以深的地層超壓為自源超壓,是盆地的主要超壓源。結(jié)合洼陷地層流體壓力特征,認(rèn)為常壓流體系統(tǒng)一般發(fā)育在2200m以淺,2900m以深為超壓流體封閉系統(tǒng),2200~2900m為過(guò)渡流體系統(tǒng)。4.2不同的流量系統(tǒng)主要支持流量特征4.2.1相態(tài)和含油量的變化4.2.1.烴源巖生排烴相態(tài)烴源巖生排烴產(chǎn)物氣油比影響烴源巖排出流體的相態(tài)。本次研究中采用油藏統(tǒng)計(jì)、模擬實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究生烴產(chǎn)物氣油比。在模擬實(shí)驗(yàn)中,生成產(chǎn)物氣油比受實(shí)驗(yàn)條件影響較大;而數(shù)值模擬結(jié)果受所選動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響較大,因此兩種方法都需要地下實(shí)際演化剖面即用油藏統(tǒng)計(jì)法校正。對(duì)于烴源巖母質(zhì)以生油為主,且盆地內(nèi)烴源巖整體未達(dá)到高成熟—過(guò)成熟的富油盆地或凹陷,可用油藏統(tǒng)計(jì)法來(lái)粗略研究烴源巖生烴產(chǎn)物的氣油比,其基本原則為:烴源巖埋藏越深,演化程度越高,生成產(chǎn)物氣油比越大。在發(fā)生明顯油氣分異的深度以下,油藏氣油比與注入含烴流體的氣油比近似相同。對(duì)于同樣深度的烴源巖內(nèi)油藏,低氣油比油藏的油氣組成應(yīng)該與該深度烴源巖生烴組分接近,其氣油比可近似代替該深度烴源巖生成并排出的烴類(lèi)的氣油比。而氣油比較高的油藏,其油氣可能為更深部、演化程度更高的烴源巖所生成的油氣經(jīng)斷層或裂縫輸導(dǎo)而來(lái)。利用烴源巖生烴氣油比,再根據(jù)生排烴模擬實(shí)驗(yàn)確定不同階段排出油和氣的組成;根據(jù)氣體狀態(tài)方程計(jì)算并繪制其壓力-溫度相圖,根據(jù)相圖和溫壓條件,即可確定烴源巖在該演化階段生排烴的相態(tài)。東營(yíng)凹陷沙四段烴源巖生排烴相態(tài)可總結(jié)為:4200m以淺生成的油氣呈油相排出;4300m以深生成的烴類(lèi)流體呈凝析氣相排出;4200~4300m為生排油相和生排凝析氣相的過(guò)渡階段。沙三下亞段烴源巖在整個(gè)東營(yíng)凹陷的埋深均小于4000m,由于和沙四段烴源巖相比,其生烴時(shí)間短,埋藏淺,熱演化程度低,其生成產(chǎn)物氣油比小于100m3/m3,因此,在其整個(gè)熱演化過(guò)程中,生成的天然氣在烴源巖內(nèi)溶解于油氣中,呈單一油相排出。4.2.1.流體含油飽和度變化特征在不同演化階段,烴源巖排出流體含油飽和度(烴源巖排出流體中油所占比例)不同,烴源巖排出流體的含油飽和度影響油氣的運(yùn)移富集過(guò)程,尤其是烴源巖內(nèi)部或附近的砂體,其油氣的富集受烴源巖排出流體的含油飽和度特征影響更大。以往對(duì)烴源巖排烴的研究,大多偏重于排烴門(mén)限、排烴高峰期、排烴效率以及排烴量等方面,而從烴源巖進(jìn)入排烴門(mén)限經(jīng)排烴高峰至排烴枯竭的整個(gè)演化過(guò)程中,烴源巖排出流體性質(zhì)差別較大?？紤]到烴源巖排出流體的性質(zhì)對(duì)近源油藏的成藏具有直接影響,有必要對(duì)烴源巖排出流體含油飽和度變化特點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)研究。烴源巖的含油特點(diǎn)決定烴源巖排出流體含油飽和度,烴源巖實(shí)際含油飽和度較難測(cè)定,可根據(jù)其氯仿瀝青“A”含量分析測(cè)試數(shù)據(jù),結(jié)合烴源巖孔隙度演化曲線(xiàn),計(jì)算并繪制出沙三下亞段和沙四段烴源巖的現(xiàn)今殘余含油(氯仿瀝青“A”)飽和度變化剖面?，F(xiàn)今連續(xù)剖面可以近似代表烴源巖演化的連續(xù)過(guò)程:淺部參數(shù)代表烴源巖演化早期階段特征,深部參數(shù)代表演化晚期階段特征。東營(yíng)凹陷沙三下亞段和沙四段烴源巖含油飽和度多在0~80%,總體隨埋深增加烴源巖含油飽和度逐漸增加,在3500m左右,烴源巖含油飽和度最高可高達(dá)70%~80%。根據(jù)烴源巖含油飽和度變化剖面及烴源巖孔隙度演化剖面,利用石廣仁油水兩相滲流排油模型,計(jì)算出各個(gè)深度沙四段和沙三下亞段烴源巖排油飽和度,其變化特點(diǎn)為:在淺部,盡管烴源巖含油飽和度較高,平均含油飽和度接近10%,但其束縛水飽和度較低,大部分水為自由水,水相相對(duì)滲透率遠(yuǎn)高于油相相對(duì)滲透率,排出液含油飽和度很低,遠(yuǎn)低于烴源巖含油飽和度,為主要排水階段。隨著烴源巖埋深增加,排出液含油飽和度逐步升高。當(dāng)烴源巖達(dá)到一定埋深時(shí),由于水的排出和含油飽和度的增加,含水飽和度逐漸接近于束縛水飽和度,為主要排油階段?？紤]到黏土礦物轉(zhuǎn)化特征、烴源巖非均質(zhì)性、烴源巖沉積有機(jī)相差異和泥巖壓實(shí)及成巖程度差異等因素,認(rèn)為:烴源巖排出流體最大含油飽和度一般達(dá)不到100%,但排出高含油飽和度流體的最高含油飽和度一般在60%以上。不同地區(qū)烴源巖排出液含油飽和度變化趨勢(shì)可能存在一定差異,進(jìn)入排高含油飽和度流體階段的起始深度有所不同。結(jié)合以往研究成果認(rèn)為:沙四上亞段烴源巖一般在2500m左右進(jìn)入排烴門(mén)限,開(kāi)始排出低飽和度含烴流體,一般在2900m以深進(jìn)入排高含油飽和度流體階段;沙三下亞段烴源巖一般在2800m進(jìn)入排烴門(mén)限,開(kāi)始排出低含油飽和度流體,在3200m以深進(jìn)入排高含油飽和度流體階段(見(jiàn)圖4)。4.2.2不同的流量系統(tǒng)主要是儲(chǔ)存流量的油度特征4.2.2.不同流體的流體特征在2900m以深的超壓封閉流體系統(tǒng)中,烴源巖逐步進(jìn)入生排烴高峰,生烴增壓作用導(dǎo)致烴源巖內(nèi)流體排出,烴源巖排出流體成為該流體系統(tǒng)內(nèi)最主要的活動(dòng)流體,由于烴源巖(尤其是沙四段烴源巖)逐步進(jìn)入排高含油飽和度流體階段,因此成藏流體一般具有較高的含油飽和度,最高可達(dá)80%。在超壓封閉流體系統(tǒng)內(nèi),流體的含油飽和度也存在較大差異,這與烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度、與烴源巖距離和溝通排高含油飽和度流體烴源巖的斷層等輸導(dǎo)體發(fā)育情況等有關(guān),但總體上以高含油飽和度成藏流體為主。4.2.2.低含油飽和度流體的運(yùn)移特性在2200m以淺的淺層流體開(kāi)放帶,地層壓力一般為靜水壓力。地層流體性質(zhì)較為復(fù)雜,流體來(lái)源包括溶濾-滲入水、較深部層位來(lái)源的流體(包含一定的含烴流體)和其地層自身壓實(shí)排出水。由于距離烴源巖較遠(yuǎn),加之地層本身壓實(shí)排出水及地表水的混入,輸導(dǎo)層中含烴流體的含油飽和度較低,以低含油飽和度流體方式運(yùn)移,而低飽和含烴流體在圈閉內(nèi)大量富集,可以逐步形成較高含油飽和度的油藏。雖然某些成藏流體自烴源巖排出時(shí)的最初含油飽和度很高,但隨著在運(yùn)移過(guò)程中沿途輸導(dǎo)層中其他地層水的混入,運(yùn)移至淺層流體開(kāi)放帶后也逐步變?yōu)榈秃惋柡投攘黧w;隨烴類(lèi)一起運(yùn)移的來(lái)自烴源巖的沉積-埋藏水礦化度也會(huì)大大降低,但某些地層水仍然保持著烴源巖沉積-埋藏水的水型特征,并且總體礦化度略大于該地層附近地層水的礦化度,可以作為油氣運(yùn)移的輔助指標(biāo)。4.2.2.低含油飽和度流體在2200~2900m的流體過(guò)渡帶內(nèi),含烴流體的含油飽和度變化較大,既有高含油飽和度流體,又有低含油飽和度流體。對(duì)于初始排烴,排出低含油飽和度流體的烴源巖內(nèi)及附近,活動(dòng)的流體一般為低飽和度含烴流體;在與深部排高含油飽和度流體烴源巖溝通的斷層和不整合面等輸導(dǎo)體系附近,若來(lái)源于烴源巖的高含油飽和度含烴流體的高壓持續(xù)充注排擠出大量地層水和較低飽和度的早期含烴流體,后期運(yùn)移流體一般也具有較高的含油飽和度;而隨著與排高含油飽和度流體的烴源巖的距離增加,斷層和不整合面等輸導(dǎo)體內(nèi)含烴流體受到圍巖排出的非含烴流體的稀釋,穩(wěn)態(tài)流動(dòng)的主要為低飽和度含烴流體。4.3不同水流系統(tǒng)中油流的移特性4.3.1儲(chǔ)集層含油飽和度及油柱高度只要地層中存在自由水和油(氣)-水密度差,就存在浮力,但不同地質(zhì)條件下浮力對(duì)油氣運(yùn)移成藏的作用效果不同?？梢杂脡汗Y料研究不同滲透性砂巖內(nèi)浮力對(duì)油運(yùn)移成藏的貢獻(xiàn),以進(jìn)一步分析不同地層流體單元浮力成藏有效性的差異。壓汞實(shí)驗(yàn)中,用汞驅(qū)替巖石中的空氣,隨著汞注入量的增加,汞所進(jìn)入的孔隙半徑越來(lái)越小,毛細(xì)管力也越來(lái)越大。汞驅(qū)替空氣的過(guò)程與油驅(qū)替水而成藏的過(guò)程相似,均為非潤(rùn)濕相流體驅(qū)替潤(rùn)濕相流體,根據(jù)汞-氣界面張力和油-水界面張力的關(guān)系,可以用壓汞數(shù)據(jù)研究油向儲(chǔ)集層充注過(guò)程中,達(dá)到不同含油飽和度時(shí)阻力的變化,以及注入動(dòng)力與所能達(dá)到的含油飽和度的量化關(guān)系。由于東營(yíng)凹陷油藏的含油飽和度多在60%以上,因此筆者只探討不同滲透率的砂巖含油飽和度達(dá)到60%所需的動(dòng)力或油柱高度(見(jiàn)表2)。從表2可以看出,不同砂巖儲(chǔ)集層含油飽和度達(dá)到60%時(shí)所需動(dòng)力的差異較大,高孔滲砂巖所需要的成藏動(dòng)力較小,孔滲性越差,所需要的成藏動(dòng)力越大。若僅在浮力作用下充注成藏,所需要的油柱高度相差很大,如滲透率為500×10-3μm2的砂巖僅需要4m油柱高度就可以形成60%以上的含油飽和度;對(duì)滲透率小于10×10-3μm2的砂巖,大多需要幾百米的油柱高度才可能形成60%以上的含油飽和度;對(duì)于滲透率小于1×10-3μm2的砂巖,平均需要1000m的油柱高度才可能形成60%以上的含油飽和度。在中淺層開(kāi)放流體系統(tǒng)及過(guò)渡帶流體系統(tǒng)中,砂巖儲(chǔ)集層多為較高孔滲儲(chǔ)集層,儲(chǔ)集層滲透率一般在幾百到幾萬(wàn)毫達(dá)西,在這些較高孔滲儲(chǔ)集層內(nèi),很小的油柱高度就可以形成較高飽和度的油藏,即僅在浮力作用下就很容易形成高含油飽和度的油藏。但深部的超壓封閉流體系統(tǒng)內(nèi),砂巖儲(chǔ)集層多為低滲—特低滲儲(chǔ)集層,統(tǒng)計(jì)表明:在東營(yíng)凹陷3000m以深,85%以上的砂巖儲(chǔ)集層滲透率均小于10×10-3μm2,對(duì)這些儲(chǔ)集層而言,若僅靠浮力作用將難以形成高飽和度(含油飽和度在60%以上)的油藏,因?yàn)檫@需上百米甚至上千米的油柱高度,并且對(duì)于深層低滲透砂巖,砂體一般較薄,地層傾角較小,大多數(shù)砂巖很難形成如此大的油柱高度(一般小于100m)。這是在未考慮低滲透砂巖內(nèi)油氣非達(dá)西滲流效應(yīng)情況下的計(jì)算結(jié)果,即沒(méi)有將啟動(dòng)壓力梯度計(jì)算在內(nèi),否則所需的油柱高度將更大。據(jù)此認(rèn)為,在深部超壓封閉流體系統(tǒng)中,浮力的成藏作用大大減弱。4.3.2油氣流的不同系統(tǒng)中4.3.2.超壓封閉帶低—1深部超壓封閉流體系統(tǒng)在超壓封閉流體系統(tǒng)中,儲(chǔ)集層離烴源巖較近,含烴流體一般為從烴源巖向儲(chǔ)集層流動(dòng),即從物性較差部位逐步向物性較好部位流動(dòng),因此在高壓封閉帶內(nèi),流體的流動(dòng)特征總體表現(xiàn)為低—特低滲透介質(zhì)中流體流動(dòng)特征。在較為致密的砂巖儲(chǔ)集層內(nèi),非達(dá)西滲流特征明顯,巖性越致密,其最小啟動(dòng)壓力梯度也越大(見(jiàn)圖5),甚至在某些砂巖內(nèi),啟動(dòng)壓力梯度可能接近或大于浮力梯度(一般約為0.002~0.004MPa/m),因此,超壓封閉帶低—特低滲透性?xún)?chǔ)集層內(nèi)浮力的運(yùn)移作用大大減弱,在某些特定條件下甚至消失,因此油水不容易產(chǎn)生重力分異,高含油飽和度含烴流體在輸導(dǎo)層(斷層、不整合面或砂體)內(nèi)呈活塞式整體推進(jìn)運(yùn)移。另外,在封閉流體系統(tǒng)中處于生烴高峰階段的烴源巖內(nèi)及附近,由于烴源巖幕式排出高壓高含油飽和度流體,儲(chǔ)集層內(nèi)浮力對(duì)油水的分異作用較弱,高壓高含油飽和度流體將排擠地層水或早期充注的低含油飽和度流體沿裂縫、斷層及不整合面等輸導(dǎo)體系向外運(yùn)移,儲(chǔ)集層含油飽和度和充滿(mǎn)度逐步升高,甚至在某些不具側(cè)向封堵條件的砂體儲(chǔ)集層內(nèi),由于后續(xù)高飽和度含烴流體的持續(xù)注入,儲(chǔ)集層也會(huì)在一定的時(shí)間內(nèi)一直保持較高含油飽和度,形成非圈閉油藏,類(lèi)似于李明誠(chéng)等提出的動(dòng)力圈閉油藏。而對(duì)于深層個(gè)別滲透率較高的儲(chǔ)集層,注入儲(chǔ)集層的含烴流體迅速分異,形成上部為油下部為水的油水分布格局,若儲(chǔ)集層流體向上流動(dòng),則油先流出,水占據(jù)下部。4.3.2.儲(chǔ)集層內(nèi)烴流體運(yùn)移特征來(lái)自于烴源巖的含烴流體經(jīng)輸導(dǎo)體系進(jìn)入常壓開(kāi)放流體系統(tǒng)后,一般優(yōu)先進(jìn)入孔滲性較好的輸導(dǎo)層,包括砂體、斷層和不整合面等。在向圈閉運(yùn)移過(guò)程中,也是首先進(jìn)入孔隙較大的儲(chǔ)集層,隨著油柱高度增加,逐步進(jìn)入相對(duì)較差儲(chǔ)集層,因此,在淺層流體開(kāi)放帶,一般表現(xiàn)中—高滲儲(chǔ)集層內(nèi)含烴流體的流動(dòng)特征。由于儲(chǔ)集層和輸導(dǎo)層物性一般較好,孔隙度較高,因此,常規(guī)油氣運(yùn)移時(shí),一般為達(dá)西滲流或接近于達(dá)西滲流,并且浮力運(yùn)移作用明顯,含烴流體進(jìn)入流體開(kāi)放帶后油水迅速分異,油首先占據(jù)頂部。在運(yùn)移充注量較小的情況下,油首先在高部位富集。而對(duì)于稠油而言,非烴和瀝青質(zhì)含量較高,容易吸附在儲(chǔ)集層或輸導(dǎo)層巖石表面,形成邊界層,滲流特征表現(xiàn)為非達(dá)西滲流,油越稠,非達(dá)西滲流現(xiàn)象越明顯,油流動(dòng)的啟動(dòng)壓力也越大,這種啟動(dòng)壓力也可以成為蓋層封蓋油的一種有效機(jī)制。在淺部地層,疏松泥巖和粉砂巖就可以封蓋住這些稠油,因此,對(duì)于淺層稠油,淺層蓋層的封蓋條件不會(huì)制約油的富集。4.3.2.輸導(dǎo)層流場(chǎng)分布在過(guò)渡帶內(nèi),輸導(dǎo)層及儲(chǔ)集層的物性變化較大,油氣一般以常規(guī)油為主,且輸導(dǎo)層孔滲條件比深層相對(duì)較好。對(duì)于常規(guī)油和較好孔滲條件的輸導(dǎo)層,流體流動(dòng)方式一般為達(dá)西滲流,在輸導(dǎo)層內(nèi)和圈閉內(nèi)油水容易發(fā)生重力分異。而在接近于烴源巖的較為致密的輸導(dǎo)層,如孔滲性較差的砂體內(nèi),可能表現(xiàn)為非達(dá)西滲流特征,個(gè)別情況下油水不易分異,含烴流體在異常壓力作用下呈活塞式推進(jìn)運(yùn)移。5固碳液體層的富化模式的分類(lèi)和富化控制因素的分類(lèi)5.1低水比地層水對(duì)含烴流體的影響油氣的聚集過(guò)程實(shí)際上是含烴流體進(jìn)入圈閉,并驅(qū)替出圈閉內(nèi)部分原有地層水而富集的過(guò)程,單個(gè)圈閉內(nèi)的油氣成藏過(guò)程包括含油流體的注入和原有地層水的流出,對(duì)于低油水比的含烴流體,還需要有烴的富集過(guò)程。根據(jù)圈閉充注流體含油飽和度特征和水的流出機(jī)制,突出成藏與含烴流體特征的相關(guān)性,將東營(yíng)凹陷砂體內(nèi)油富集成藏模式重新分類(lèi),將含烴流體的富集成藏模式分為3種典型端元模式,某些油藏可能以單一富集模式為主,而許多油藏或者包含3種模式中的幾種,或者介于3種富集模式之間,甚至某些圈閉可能在不同時(shí)期為不同的富集模式。5.1.1低飽和液體注入和富集區(qū)在過(guò)渡帶及流體開(kāi)放系統(tǒng)中,含烴流體一般以低飽和度流體為主,低飽和度流體富集方式又可分為兩種:水溢出富集模式和水滲出富集模式。5.1.1.油氣向構(gòu)造高部位滲透在這種富集模式下,圈閉一般處于較為開(kāi)放的水動(dòng)力系統(tǒng)中,蓋層具有較好的流體封閉能力,并且具有溢出點(diǎn)。油進(jìn)入圈閉后,在浮力作用下,油氣向構(gòu)造高部位聚集,并向下排擠出構(gòu)造高部位的原有地層水,經(jīng)溢出點(diǎn)流出。廣饒—草橋潛山帶即為這種富集模式的典型代表(見(jiàn)圖6),深部來(lái)源的含烴流體沿不整合面進(jìn)入潛山儲(chǔ)集層后,流體向上溢出,下部圈閉中充滿(mǎn)油后,油水共同溢出,進(jìn)入上部潛山山頭,最終各個(gè)圈閉均滿(mǎn)含油。5.1.1.高青地區(qū)含烴流體富集模式在這種富集模式下,通過(guò)圈閉的蓋層、斷層、不整合面和巖性尖滅帶等泄水。在低含油飽和度流體充注早期,斷層等對(duì)水不起封閉作用但對(duì)油具有封閉作用。在圈閉內(nèi)油富集至一定含油飽和度時(shí),油水兩相共同滲出。高青地區(qū)的系列地層超覆油藏即為該類(lèi)含烴流體富集模式(見(jiàn)圖7),來(lái)源于深部烴源巖的流體與其他地層流體混合,形成低油水比含烴流體,首先充注不整合面下部砂體,不整合面早期對(duì)水不具封蓋作用,但能封住一定高度的油柱,下部砂體內(nèi)油柱高度達(dá)到臨界高度時(shí),油開(kāi)始通過(guò)不整合面和斷層進(jìn)入不整合面上部砂體并富集成藏。另外,在烴源巖排烴早期階段,排出流體為低含油飽和度流體,其內(nèi)部的巖性圈閉也為該類(lèi)富集模式。5.1.2高飽和含烴流體不受油氣處理在超壓流體封閉帶內(nèi),充注流體本身一般具有很高的含油飽和度,含油飽和度最高在80%以上,這些流體向烴源巖內(nèi)或附近的砂體幕式快速充注,由于儲(chǔ)集層孔滲性較差,油運(yùn)移存在啟動(dòng)壓力梯度,減緩甚至抵消浮力對(duì)注入的高飽和度含烴流體的油水分異作用,在某些特殊情況下,高壓注入的高飽和度含烴流體以活塞式向前推進(jìn)運(yùn)移,排擠出原有的地層水或早期注入的含烴流體。從嚴(yán)格意義上講,這種模式中缺少烴類(lèi)富集過(guò)程,而是高飽和度含烴流體排擠地層水或早期注入含烴流體的過(guò)程,在這種模式下,持續(xù)注入的高油水比的含烴流體會(huì)攜帶走圈閉中原有地層水,容易形成高充滿(mǎn)度的油藏。如果砂體發(fā)育即形成一系列非油即干的連續(xù)型油藏。民豐洼陷鹽家沙四段一系列砂礫巖體油藏即為高飽和度含烴流體充注富集模式(見(jiàn)圖8):3000m以深的沙四段砂體接受高飽和度流體充注,砂體非油層即干層,砂體充滿(mǎn)度高,而在較淺部位,同樣接受來(lái)自沙四段的油,但含烴流體含油飽和度大大降低,為低飽和度流體充注,砂體物性變好,油水分異,砂體含油程度大大降低,砂體僅在構(gòu)造高部位含油。5.2低飽和度流體開(kāi)采帶對(duì)于開(kāi)放流體系統(tǒng)及過(guò)渡帶內(nèi)以低含油飽和度流體充注富集模式為主的油藏,其富集主控因素包括充注的含烴流體數(shù)量、含烴流體的含油飽和度、圈閉幅度和蓋層封油能力等,而開(kāi)放流體系統(tǒng)中的低飽和度流體匯聚帶,也是油富集的最有利區(qū)帶。在深部超壓流體封閉帶內(nèi),影響油富集程度的主要因素包括烴源巖排出流體含油飽和度、含烴充注流體壓力、圈閉的泄流條件等,含烴流體含油程度越高,流體充注動(dòng)力越大,越有利于烴類(lèi)的大量聚集;泄流條件在一定程度上也影響油氣富集程度,泄流條件越好,越有利于地層水或早期低飽和度含烴流體的排出而形成高飽和度油藏。處于排高含油飽和度流體烴源巖泄流通道附近的砂體,如中央隆起帶深部砂體、北部陡坡帶深部砂體等更容易快速形成高充滿(mǎn)度油藏。5.3油氣運(yùn)移指示作用歷經(jīng)50余年勘探,東營(yíng)凹陷已經(jīng)進(jìn)入高勘探程度階段,剩余油氣資源的勘探難度逐年增大,尤其是過(guò)渡帶和中淺層流體開(kāi)放系統(tǒng)內(nèi)的勘探程度更高。研究地層流體特征和運(yùn)移規(guī)律可以彌補(bǔ)以往油氣成藏認(rèn)識(shí)的不足,使得剩余油氣資源的預(yù)測(cè)更加合理。在過(guò)渡帶及開(kāi)放流體系統(tǒng)中,成藏流體含油飽和度一般較低,含烴流體運(yùn)移匯集區(qū)是低飽和度流體富集的最有利區(qū),由于烴源巖沉積-埋藏水與含烴流體具有相似的運(yùn)移途徑,來(lái)源于沙四段和沙三下亞段的沉積-埋藏水具有