油气差异聚集原理应用效果分析——以黄河口凹陷为例

王应斌,薛永安,张 友,王 强

（中海石油有限公司天津分公司,天津塘沽 300452）

油气差异聚集原理应用效果分析
——以黄河口凹陷为例

王应斌,薛永安,张 友,王 强

（中海石油有限公司天津分公司,天津塘沽 300452）

黄河口凹陷是渤海湾盆地的富烃凹陷之一,近几年勘探发现原油超过2×108m3,天然气超过100×108m3,成果显著。但成功的背后,仍存在众多疑问:地质条件良好的构造上竟然钻了干井,同一个油源的相似构造,钻井结果有的以油层为主,而有的井含气层位多;同一深度段的油层,在不同井中原油密度却存在较大差异。为解决这些疑问,笔者运用差异聚集原理,首先对黄河口凹陷渤中28-2E空圈闭的形成原因进行了分析,建立了本区油气运移的模式。在此模式的指导下对渤中29-4构造开展了评价,准确预测了该构造含油气区域的分布范围,结果证明黄河口凹陷的油气运聚符合差异聚集原理。该原理能够很好的指导本区下一步的勘探,可以取得很好的经济效益。

差异聚集;干井;空圈闭;油气藏;纯油藏

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

油气差异聚集原理是指在油源区形成的油气进入饱含水的储集层后,沿一定的路线（由溢出点所控制）向储集层上倾方向运移,位于运移路线上的系列圈闭将被油气所充满,而没在运移路线上的圈闭则不含油气,油气差异聚集的结果,造成天然气分布于靠近油源区一侧的圈闭中,向上倾方向依次为油气藏、纯油藏和空圈闭[1]。

勘探实践表明在富烃凹陷中也会存在空圈闭,而油气运移引起圈闭内未见油气的原因不外乎两种可能:一是圈闭不在油气运移路径上,二是圈闭虽在油气运移路径上,但远离油源,油气未能充注成藏。利用油气差异聚集的结果,可以指导勘探人员找到天然气藏后,可继续沿着上倾方向依次找油气藏、纯油藏,直到空圈闭,反之,找到纯油藏时,可沿着下倾方向依次找油气藏、纯气藏。

目前,中海石油天津分公司在黄河口凹陷应用油气差异聚集原理,发现了BZ26-3、BZ29-5、KL3-2等油气田,成功评价了BZ34-1、BZ28-2S、BZ35-2等油气田,取得了巨大的经济效益。

1 BZ28-2E空圈闭分析

黄河口凹陷是渤海湾盆地的富烃凹陷之一,凹陷内已发现众多油气田,其中BZ34-1、BZ34-1N、BZ28-2S、BZ28-2E等油气田位于黄河口凹陷中央构造脊。作为渤海湾盆地主控断层的郯庐断裂带呈北北东走向穿过该区,上新世末期,郯庐断裂强烈的右旋张扭活动产生一系列呈雁行排列的次级断层,强烈的挤压应力伴生“堑垒相间”的构造格局[2],产生一系列断块油气田（图1）。

图1 黄河口凹陷中央构造脊油田位置示意Fig.1 The distribution of oilfield in central structural ridge of Huanghekou depression

黄河口凹陷油气资源丰富,甚至有人曾认为:“在黄河口凹陷想打一口干井难”。其实在该区域也曾钻探过几口干井,有的井甚至无油气显示,如BZ28-2E-2井。该井属于BZ28-2S油田的滚动井,主要目的层位明下段,完钻井深2 000 m,钻至馆陶组上段完钻,钻探结果为干井,明下段储盖组合良好,但未见油气显示。钻后分析认为:BZ28-2E-2井钻到空圈闭（图2）,该圈闭虽在油气运移的路径上,但因运移距离远而没有聚集成藏,进而推断空圈闭南部的断层（F1）并不是油气运移断层,油气来源于南部的阶梯式运移[3]。建立了该区的油气运移模式（图3）,此运移模式基于以下几方面的证据。

1.1 BZ28-2E构造落实

BZ28-2E构造是借用3D地震资料发现并落实的浅层圈闭,面积21 km2、幅度约150 m（图2）,构造被东西走向的凸起边界断层（F1）分为南、北两块。南块为断层下降盘的断背斜构造,所钻BZ28-2E-1井在明下段发现64.5 m的油气层。北块为断层上升盘的断块构造,早期的披覆被晚期构造所改造,西边以近南北向走滑断层为界,地层向东北方向下倾,构造圈闭是落实的。

1.2 油气显示

黄河口凹陷晚期构造活动强烈[4],区域性的构造活动造成凹陷深部的油气向浅层发生了大规模的运移,因此所钻井在浅层油气显示活跃,油气显示井段长,甚至有的井显示深度范围厚达千米。通过统计周围已钻井明下段油气显示深度段,包括BZ34-1、BZ34-1N、BZ28-2S、BZ28-2E 等油气田,发现BZ34-1油田所钻井明下段油气显示最活跃,显示井段长1 000 m左右,其它井明下段油气显示井段长600 m左右（表1）,而且从南向北节节抬升,显示了油气来源于南部的运移模式[5]（图 3）。

表1 油气显示深度Tab.1 The depth of oil and gas shows

图2 渤中28-2E构造 T0地震反射层等t0图Fig.2 Time contour map of reflection horizon T0in BZ28-2E structure

图3 油气运移模式示意Fig.3 Hydrocarbon migration model

1.3 原油物化性质

原油在运移过程中,由于水洗、生物降解等的作用,使原油密度随运移距离增大而增大,因此,同一地区,同一埋藏深度的油藏,其原油密度相等或相近。根据图3统计几口井的原油密度及埋深（表2）,对比发现总的趋势是从南向北原油密度逐渐增大,符合油气运移的规律。

表2 原油密度统计Tab.2 Statistics of crude oil density

图4 明下段原油C29甾烷运移效应Fig.4 Migration effect of C29steranes in Minghuazhen reservoir

油气在运移过程中会发生明显的分异作用,生物标志化合物中的某些成分会随着运移而相对富集,因而可以很好的指示油气运移。如:异胆甾烷 （α β β-C29）其运移能力就高于正常胆甾烷 （α α α-C29）[6],因此 ,参数甾烷 C29α β β20R/α α α20R 结合成熟度参数 C29α α α20S/20R 能够较好的判定油气的运移程度。如图4所示,从南部的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 比值是逐渐增大的 ,表明最北部的BZ28-2E-1井油气运移距离最远。因此,从本区各井的原油物化性质分析表明前述的油气运移模式是正确的。

1.4 油气层厚度差异

通常油气藏中油气层的厚度差异取决于烃源岩的性质、构造类型及距离烃源岩的远近。同一烃源岩油气藏其油气层厚度和构造类型及运移距离有关。BZ34-1-2和BZ28-2E-1井所钻断块都有完整的小背斜,BZ34-1N-1、BZ34-1N-3、BZ28-2S-1井所钻断块都由几条断层围成,统计发现从北向南油层厚度减薄,气层厚度增加（表3）,符合油气差异聚集规律。

表3 油气层厚度统计Tab.3 Thickness of oil and gas layers

1.5 井区深部油气难以向上供给

研究认为,渤中28地区深部物源来自渤南凸起,而钻井揭示渤南凸起为古生界灰岩潜山。灰岩潜山在地质历史时期主要经历化学风化,提供的物源并不充足。因此,在早期沙河街组沉积时期,黄河口凹陷内沉积体相对较少,砂岩储层较为缺乏（图5）,这被已钻的BZ28-2S-2等井证实。因此,在深部烃源岩发育区缺少能够辅助油气向上运移的“中转站”[7],因而浅层难有油气聚集。

图5 黄河口凹陷沙一、二段沉积相图Fig.5 Sedimentary facies of S1 and S2 members in Huanghekou depression

2 油气差异聚集应用效果分析

应用油气差异聚集原理分析已钻的空圈闭,目的就是寻找油气运移的路径,不再钻空圈闭,另外,分析油气运移路径,可以帮助我们预测钻探目标油气层的厚度、密度等,做好经济评价。油气差异聚集原理是研究油气运移路径的有效手段,我们在黄河口凹陷勘探实践中灵活应用,成功评价了BZ29-4等构造,取得了很好的经济效益。

BZ29-4油气田位于渤南凸起中段南侧的凹陷与凸起交界处,潜山为一完整背斜,古近系具披覆性质,浅层是断块构造（图6）。该构造紧邻黄河口东洼的深洼区,浅层“气烟囱”发育。目前共钻探5口预探加评价井,地质储量3 479×104m3,天然气110.5×108m3,其中溶解气28×108m3。探明原油1017×104m3,天然气40.5×108m3,其中溶解气10×108m3。

BZ29-4构造断层多,油气田范围内有22条,浅层构造破碎,不利于气体的保存,但为什么保存了这么多天然气,单井气层厚度甚至大于油层（图6）,根据以下几点较明显的现象,分析认为是油气差异聚集的结果。

图6 BZ29-4含油气构造 T0地震反射层等t0图Fig.6 Time contour map of reflection horizon T0in BZ29-4 oil and gas structure

（1）BZ29-4构造沙河街组储层不发育。BZ29-1-1井位于BZ29-4构造的北部,钻井揭示200 m的潜山地层为古生界灰岩,来自灰岩的潜山经过化学风化、淋滤的物源储层不发育,BZ29-4-4井钻探证实沙河街组缺少储层。因此,浅层的油气应不是来自于井区本地,而是来自于稍远的深洼区。

（2）BZ29-4-5井油层厚度最大。BZ29-4-5井位于BZ29-4构造的最北边,油气运移距离长,油层厚度大;相反BZ29-4-1、BZ 29-4-2井位于烃源岩的正上方,其气层厚度最大、油层厚度最小（图6、图7）。

（3）BZ29-1-1井浅层无油气层。BZ29-1-1井在BZ29-4-5井以北约2 km,位于渤南凸起之上,BZ29-4-5井钻遇纯油藏,而纯油藏之外则应是空圈闭,因此BZ29-1-1钻遇空圈闭也就好理解了。

3 结束语

图7 BZ29-4构造各井明化镇组油气层厚度对比Fig.7 Thickness comparison of oil and gas layers in Minghuazhen reservoir of BZ29-4 structure

油气差异聚集规律是前人对油气从烃源岩到圈闭聚集成藏过程的规律性认识,只有灵活应用,才能有效指导我们的勘探。黄河口凹陷的应用经验表明,油气藏的油层、气层厚度比、油品物理性质等参数能够较好的反映油气运移的距离和路径,根据这些条件分析,能够较好的推导油气运移方向。但是油气运移本身是一个极其复杂的过程,油气差异聚集过程受到众多因素的影响,诸如构造运动、物化条件改变、运移路径上有其他油气供给源等,当干扰因素存在时,差异聚集就不完善,不典型。因此,根据差异聚集原理分析油气藏形成分布规律时,必须全面考虑各方面的条件和因素,具体分析,才能得出和实际地质状况相吻合的结论,才能对后续的油气勘探起到指导作用。

[1]李丕龙.陆相断陷盆地油气成藏组合[M].北京:石油工业出版社,2003.

[2]龚再升,洪峰.我国非常规油气资源的勘探远景[J].石油勘探与开发,2002,29（2）:20-25.

[3]邓运华.渤海湾盆地新近系油藏类型及成藏控制因素分析[J].中国海上油气（地质）,2003,17（6）:359-364.

[4]刘杰.辽东湾地区扭动构造与油气聚集[J].中国海上油气（地质）,1989,3（5）:1-7.

[5]薛永安,王应斌,赵建臣.渤海上第三系油藏形成特征与规律分析[J].石油勘探与开发,2001,28（5）:1-7.

[6]黄第藩,李晋超,张大江.克拉玛依油田形成中石油运移的地球化学[J].中国科学（B辑）,1989,（2）:199-206.

[7]邓运华.张—扭断裂与油气运移分析[J].中国石油勘探,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

王应斌,男,1987年毕业于西北大学地质系,高级工程师,从事油气田勘探开发工作。E-mail:clayton@126.com。