淺層油氣運(yùn)移足跡特征及成因機(jī)理

淺層油氣運(yùn)移足跡特征及成因機(jī)理

目前，渤海開(kāi)采井的主觀性較高，其中以平坦為主觀區(qū)的井有許多失敗的井。值得注意的是，研究失敗的主要原因是油氣運(yùn)移。油氣運(yùn)移是一個(gè)復(fù)雜的歷史過(guò)程,看不見(jiàn)摸不著,正因?yàn)槿绱?我們甚至在富烴凹陷鉆探了一些干井,大大增加了我們的勘探成本。另外,淺層構(gòu)造往往斷塊多,海上鉆井成本高,不可能鉆探每個(gè)斷塊,因此,每一構(gòu)造上第一口井的鉆探結(jié)果對(duì)該構(gòu)造的勘探很重要,有時(shí)一口干井就使該區(qū)帶的勘探延誤幾年甚至幾十年,所以,預(yù)測(cè)油氣運(yùn)移對(duì)分析淺層油氣成藏與否尤為重要。我們從“亮點(diǎn)”勘探中得到啟示,設(shè)想油氣沿?cái)鄬佑缮顚舆\(yùn)移至淺層的過(guò)程中肯定留下“足跡”,“足跡”在地震剖面上有多種表象。通過(guò)統(tǒng)計(jì)已鉆井的成果,分析其淺層有或無(wú)油氣聚集的地震相特征差異,進(jìn)而類(lèi)比預(yù)測(cè)一個(gè)新塊是否發(fā)生過(guò)油氣運(yùn)移?！皻鉄焽琛钡扔蜌膺\(yùn)移“足跡”的識(shí)別方法,是研究淺層油氣成藏的有效手段,是在生產(chǎn)中總結(jié)出并不斷得到驗(yàn)證的經(jīng)驗(yàn),對(duì)生產(chǎn)有很好指導(dǎo)作用,有廣泛的推廣價(jià)值。1過(guò)井及油氣運(yùn)移的地層和地層的特征油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究中的難點(diǎn),是油氣運(yùn)移的動(dòng)力、運(yùn)移的途徑和軌跡追蹤以及運(yùn)移的定時(shí)性等,尤其是淺層油氣成藏。我們關(guān)注淺層成藏主要是研究油氣從深層運(yùn)移至淺層的事件過(guò)程。淺層在渤海探區(qū)就是新近系的明化鎮(zhèn)組和館陶組,淺層不具備生烴條件,既便是在一個(gè)富烴凹陷,淺層油氣成藏的關(guān)鍵還是油氣運(yùn)移。研究油氣運(yùn)移傳統(tǒng)的方法先找油氣運(yùn)移通道,如油源斷層、構(gòu)造脊的輸導(dǎo)層、不整合面等;其次,分析成藏期次與構(gòu)造的匹配關(guān)系。但圈閉中是否含油氣最后靠鉆井證實(shí)。淺層構(gòu)造斷塊多,海上鉆探成本高,不可能鉆探每個(gè)斷塊,在此背景下,預(yù)測(cè)單個(gè)斷塊是否含有油氣顯得尤為重要,除傳統(tǒng)的AVO等烴檢外,能否找到一種方法,其研究思路是:設(shè)想通過(guò)統(tǒng)計(jì)已鉆井的成果,分析其淺層有或無(wú)油氣聚集的地震相特征差異,發(fā)現(xiàn)油氣運(yùn)移過(guò)程中可能留下的足跡,進(jìn)而類(lèi)比預(yù)測(cè)一個(gè)新塊是否發(fā)生過(guò)油氣運(yùn)移。渤海目前鉆探00多口預(yù)探井,均鉆遇淺層地層。通過(guò)統(tǒng)計(jì)已鉆井發(fā)現(xiàn),有油氣層鉆遇的井,過(guò)井地震剖面上有油氣運(yùn)移的“足跡”,“足跡”通常在地震剖面上有3種表象:(1)“氣煙囪”或“氣云”表象,地震相上的模糊帶;(2)地震剖面上通天斷層(斷至海底的斷層)在海底表現(xiàn)為低頻、強(qiáng)振幅,同相軸有上拉或下壓痕跡;(3)地震剖面上有強(qiáng)振幅,且同相軸不光滑、連續(xù)性差、振幅和頻率不均一等。相反,沒(méi)有鉆遇油氣層的井,過(guò)井地震剖面上沒(méi)有油氣運(yùn)移的“足跡”,通常地震剖面上亦有3種表象:(1)地震剖面上很干凈,沒(méi)有“麻點(diǎn)”;(2)地震剖面上通天斷層在海底無(wú)異?，F(xiàn)象;(3)地震剖面上同相軸光滑、連續(xù)性好、振幅和頻率均一等。1.1地層產(chǎn)狀及油氣“氣煙囪”或“氣云”是我們?cè)诔Ｒ?guī)地震剖面中時(shí)有發(fā)現(xiàn)的表象,成條帶或塊狀分布,模糊不清,根據(jù)其外形描述為“氣煙囪”(圖1)或“氣云”。“氣煙囪”或“氣云”區(qū)其振幅或方差切片上成不規(guī)則狀,面積2~km2不等,振幅切片上看不到地層產(chǎn)狀,方差切片上看不到斷層,模糊區(qū)之外斷層清晰,縱向波及范圍有差異,淺至地表(海底),深至3.0s不等。如BZ3-1等構(gòu)造,1000ms方差切片尤為明顯(圖2),3D地震剖面上,地層產(chǎn)狀到模糊區(qū)突然中斷,有下拉的痕跡,嚴(yán)重處有深坑,模糊區(qū)地層無(wú)產(chǎn)狀,斷層更不清楚。但借助原先的2D地震資料發(fā)現(xiàn),模糊區(qū)范圍較3D區(qū)小,最嚴(yán)重的地區(qū)就是主斷裂發(fā)育區(qū),兩邊依次減弱,呈“氣煙囪”狀。從我們對(duì)“氣煙囪”的勘探結(jié)果發(fā)現(xiàn),“氣煙囪”及周邊鉆井油氣顯示活躍,油氣層分布井段長(zhǎng),有的井超過(guò)1000m。因此,可以認(rèn)為“氣煙囪”就是油氣沿?cái)嗔汛笠?guī)模運(yùn)移的最直觀表象,是勘探的有利區(qū)帶的有效標(biāo)志之一。1.2油源斷層斷至海底氣藏勘探的過(guò)程和目油氣運(yùn)移是淺層成藏的關(guān)鍵,因此,淺層勘探中首先要找油源斷層,油源斷層一般斷距大、延伸范圍長(zhǎng),我們研究油源斷層主要關(guān)心它斷至烴源巖的深度,以及和烴源巖接觸面積的大小等。而分析油氣藏保存時(shí),才考慮油源斷層兩側(cè)巖性對(duì)接關(guān)系,油源斷層斷至海底引起油氣的逸散等。盡管大家普遍接受油氣幕式成藏的概念,但油源斷層斷至海底與否很重要,首先反映構(gòu)造活動(dòng)的強(qiáng)弱;其次說(shuō)明它活動(dòng)時(shí)期,這兩點(diǎn)和我們的淺層油氣運(yùn)移有關(guān)。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)有很多通天(海底)斷層,有的通天斷層在海底有低頻、強(qiáng)振幅現(xiàn)象,剖面上同相軸上拉或下壓痕跡,發(fā)現(xiàn)油氣藏,如BZ3-1N-3D井等(圖3),有的通天斷層盡管斷至海底,地震剖面上沒(méi)有異常表象,結(jié)果沒(méi)有油氣層,如BZ2-2-1井等。1.3地震相特征對(duì)比地震解釋人員都喜歡地震剖面波組特征清晰且“干凈”,地震同相軸連續(xù)、振幅均勻,解釋不易竄相位(圖)。但我們也常常碰到一些不盡人意的地震剖面(圖),波組特征不明顯,地震剖面上麻麻點(diǎn)點(diǎn)、振幅強(qiáng)弱不均、同相軸連續(xù)性差、頻率不均一等。針對(duì)以上兩種不同的地震相特征,我們也做了大量的統(tǒng)計(jì),包括黃河口、渤中、歧口凹陷等,地震剖面上的強(qiáng)振幅和振幅強(qiáng)弱不均、地震波組特征不明顯、麻麻點(diǎn)點(diǎn)、同相軸連續(xù)性差、頻率不均一的構(gòu)造常含油氣;相反,地震剖面上波組特征清晰且“干凈”,地震同相軸連續(xù)、振幅均一的構(gòu)造很少含油氣。受統(tǒng)計(jì)范圍的限制,油氣運(yùn)移足跡的幾種表象有無(wú)普遍性?沒(méi)有運(yùn)移足跡幾種表象的地區(qū)就一定沒(méi)有發(fā)生油氣運(yùn)移?回答這些問(wèn)題,先要分析足跡的成因機(jī)理。2地震地質(zhì)相分析層序地層研究中常用到地震相的概念,即具有相似地震參數(shù)的地層單元。反映地震相特征的參數(shù)有反射振幅、反射連續(xù)性、外部幾何形態(tài)、內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)等項(xiàng)。相分析不僅研究不同地層沉積相的地震反射特征,更主要是了解地震地層參數(shù)的地質(zhì)、物理起因。反過(guò)來(lái),根據(jù)所觀測(cè)的地震波在介質(zhì)中傳播速度及波的振幅與波形變化,還可以探討介質(zhì)的物性與巖性。設(shè)想在其它條件相同時(shí),油氣運(yùn)移引起儲(chǔ)層及運(yùn)移路徑上油、氣、水飽和度改變,運(yùn)移路徑上儲(chǔ)層阻抗跟著變化,進(jìn)而引起反射系數(shù)差異,表現(xiàn)在地震剖面上,反射振幅、反射連續(xù)性等反映地震相特征的參數(shù)改變,表象特征就是足跡。2.1聲波衰減地震“亮點(diǎn)”是指地震反射剖面上地震反射波增強(qiáng)的點(diǎn)。其主要形成原理是由于砂巖中含氣時(shí)形成聲波衰減,使地震波速度明顯降低,從而造成氣頂反射系數(shù)異常高,這樣就在含氣砂巖頂面產(chǎn)生特別強(qiáng)的反射波,形成“亮點(diǎn)”。除含氣砂巖外,礫巖、煤層、薄層灰?guī)r也能形成亮點(diǎn),因此,亮點(diǎn)的出現(xiàn)并不一定代表儲(chǔ)層中含有烴類(lèi),對(duì)于真假亮點(diǎn)的識(shí)別可用縱橫波聯(lián)合分析、AVO等技術(shù)鑒別。2.2地震反射波場(chǎng)特征我們發(fā)現(xiàn)“氣煙囪”往往沿著大的斷裂發(fā)育,平面上呈不規(guī)則狀。它是由流體作用引發(fā)的地震剖面上的一種異?，F(xiàn)象,在垂直的裂隙帶中充滿流體特別是天然氣時(shí),由于氣層的低速異常和反射屏蔽的影響,使地震反射波信噪比大幅度降低,從而在地震剖面上造成反射模糊帶,甚至空白區(qū),表現(xiàn)出弱振幅、弱連續(xù)的特征;氣煙囪直接指示了天然氣的存在,綜合運(yùn)用好其提供的各種信息,可以在油氣勘探中發(fā)揮其獨(dú)特的作用。2.3深層油氣運(yùn)移特征表現(xiàn)為不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)的油氣運(yùn)移,這是一個(gè)波同相軸下拉現(xiàn)象常常由含氣引起,但一些大的斷裂,由于它的持續(xù)活動(dòng),深層降解氣等沿著斷裂不斷釋放,在海底形成強(qiáng)振幅、低頻、同相軸下拉等現(xiàn)象,一方面反映構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈,更重要的是說(shuō)明深層油氣源充足,指示發(fā)生油氣運(yùn)移。同相軸下拉現(xiàn)象的出現(xiàn)是由于地震波通過(guò)含氣層時(shí)波速明顯降低,出現(xiàn)橫向上速度不均,地震波通過(guò)含氣層的旅行時(shí)間增大,使得氣層下面反射同相軸向下彎曲,出現(xiàn)下拉現(xiàn)象。2.4非均質(zhì)性原則含油氣層同相軸不光滑現(xiàn)象的出現(xiàn)可能與儲(chǔ)層的非均質(zhì)有關(guān)。較薄的砂泥巖互層本身就較難形成連續(xù)性好的強(qiáng)反射軸,而當(dāng)油氣充填儲(chǔ)層孔隙后,則更加劇了非均質(zhì)性,造成地震波在相鄰區(qū)域通過(guò)的時(shí)間差異,從而使得反射軸出現(xiàn)不光滑現(xiàn)象。還有一種情況,就是有油氣運(yùn)移但沒(méi)有足跡,分析認(rèn)為,其儲(chǔ)層物性好,巖性均一,大面積分布。3判斷油氣運(yùn)移與否的因素前面我們統(tǒng)計(jì)分析了油氣運(yùn)移足跡的幾種表象及成因,近幾年在勘探實(shí)踐中,通過(guò)足跡識(shí)別判斷油氣運(yùn)移與否取得了較好的效果,如BZ3-1、BZ3-1N、BZ2-2S、BZ29-等系列油田的發(fā)現(xiàn)和成功評(píng)價(jià)。3.1南熱質(zhì)地層的生長(zhǎng)BZ3-1構(gòu)造位于黃河口凹陷中央構(gòu)造脊,上新世末期,郯廬斷裂強(qiáng)烈的右旋張扭活動(dòng)產(chǎn)生一系列呈雁行排列的次級(jí)斷層,切割BZ3-1為一系列斷塊構(gòu)造(圖),其中南高點(diǎn)相對(duì)較大,圈閉面積2.3~2.9km2,閉合幅度0~m,為半背斜構(gòu)造,受一條南掉斷層控制,地層產(chǎn)狀比較陡,東西向剖面上地層有明顯回傾。南高點(diǎn)的低部位已鉆探了BZ3-2-1和BZ3-2-2AD兩口井,BZ3-2-1井明下段儲(chǔ)層不發(fā)育,儲(chǔ)層占地層厚度的12%,而相距約200m的BZ3-2-2AD井明下段儲(chǔ)層較BZ3-2-1井好,儲(chǔ)層占地層厚度的1%,單層最大厚度有10m。從1井到2AD井振幅明顯增強(qiáng),到構(gòu)造高部位強(qiáng)振幅更加明顯(圖3)?；谝陨涎芯?200年月日鉆探了BZ3-1-7井,主要目的層為明下段,完鉆井深212m。該井在明下段鉆遇3層共.3m的油層,油層正好對(duì)應(yīng)地震剖面上的強(qiáng)振幅(圖3)。3.2bz3-1n-3d井BZ3-1N構(gòu)造位于BZ3-1構(gòu)造的上升盤(pán),由一系列斷塊組成(圖)。其中構(gòu)造中心塊由條掉向不同的斷層圍成,構(gòu)造幅度低,等值線包洼。但其南界斷層在海底有低頻、強(qiáng)振幅現(xiàn)象,有上拉或下壓痕跡(圖2),推測(cè)該斷層油氣運(yùn)移活躍,BZ3-1N構(gòu)造中心塊是油氣聚集區(qū),在此認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上部署一口評(píng)價(jià)井即BZ3-1N-3D井。BZ3-1N-3D井于200年月開(kāi)鉆,主要目的層為明下段。該井在明下段鉆遇1.0m的油氣層,達(dá)到預(yù)期目的。3.3地層內(nèi)地層不穩(wěn)定區(qū)域通過(guò)油氣運(yùn)移“足跡”的表象識(shí)別,不僅發(fā)現(xiàn)了一些油氣藏,少鉆干井,同時(shí)對(duì)以前所鉆干井的失利有客觀的解釋。黃河口凹陷油氣資源豐富,甚至有人曾認(rèn)為:“在黃河口凹陷想打一口干井難”。其實(shí)在該區(qū)域也曾鉆探過(guò)幾口干井,有的井甚至無(wú)油氣顯示,如BZ2-2E-2井。該井屬于BZ2-2S油田的滾動(dòng)井,主要目的層位明下段,完鉆井深2000m,館陶組上段完鉆。鉆探結(jié)果為干井,明下段儲(chǔ)蓋組合良好。鉆后分析認(rèn)為:BZ2-2E-2井鉆到空圈閉,該圈閉雖在油氣運(yùn)移的路徑上,但因運(yùn)移距離遠(yuǎn)而沒(méi)有聚集成藏,進(jìn)而推斷空圈閉南部的斷層并不是油氣運(yùn)移斷層,油氣來(lái)源于南部的階梯式運(yùn)移。依據(jù)是該井明下段地震相頻率高、振幅均一、同相軸連續(xù),而下降盤(pán)油田主體區(qū)地震相頻率降低,振幅強(qiáng),同相軸連續(xù)性變差(圖7)。4油氣運(yùn)移“足跡”識(shí)別淺層油氣成藏與否的關(guān)鍵是油氣運(yùn)移,油氣運(yùn)移盡管是復(fù)雜的歷史過(guò)程,但曾經(jīng)發(fā)生過(guò)油氣運(yùn)移肯定會(huì)留下“足跡”,因此,尋找“足跡”證據(jù)能有效幫助我們分析油氣成藏