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含油气盆地输导体系研究进展

2019-08-15高徐辉田媛媛

山东化工 2019年5期
关键词:连通性运移物性

高徐辉,田媛媛

(1.西北大学地质学系,陕西 西安 710069;2.西北大学大陆动力学国家重点实验室,陕西 西安 710069;3.东方地球物理公司研究院长庆分院,陕西西安 710049)

油气作为流体矿产,与煤等固体矿产相比,需要运移成藏。传统的油气勘探思路一般重视沉积、储层和构造等方面的研究,对输导体系的研究偏少。近些年来,随着油气地质学理论的发展,输导体系的研究在油气成藏理论研究中越来越重要。一般所指的输导体系是指油气自烃源岩排出以后,经过运移进而成藏的路径。输导体主要由砂岩输导体、断裂输导体和不整合输导体组成。输导体系控制着油气运移的方向,对油气运移成藏起着至关重要的作用。在研究油气成藏的过程中,对输导体系需结合静态刻画及动态分析。

1 输导体系的定义

输导体系概念的提出,丰富了油气运移理论,对实际运用也具有指导作用。张照录等[1]将输导体系定义为:在含油气盆地中,相对某一独立的油气运移体系来说,含油气系统中所有能运移油气的通道及与通道相关围岩的总和。沈朴等[2]将输导体系定义为:在某一时期内,在含油气盆地中连接源与储的所有能够使油气运移的通道及其组合的总和。由以上分析可以得出,输导体系是指能使油气运移的通道及其围岩的组合。

2 输导体系的分类

陈欢庆等[3]将其输导体系分为储集体型输导体系、断裂型输导体系、不整合面型输导体系和复合型输导体系四类。张照录等[1]依照油气运移通道的不同将输导体系分为:输导层型、断层型、不整合面型、裂隙型4种基本类型。付广等[4]将输导系统分为简单输导系统和复合输导系统,简单输导系统由连通砂体、断层、不整合面输导系统组成,而复合输导系统由连通砂体、断层、不整合面输导系统中的二者或三者组合而成。综合来看,输导体系主要由砂岩输导体、断裂输导体和不整合输导体组成。

3 输导体系的研究方法

3.1 砂岩输导体

罗晓容等[5]认为输导层是区域盖层之下,具有一定厚度的地层单元中的输导体,并且各输导体在宏观上几何连通,输导体之间具有流体连通性,能够使油气运移。同时也对勘探程度较高的地区总结了输导层研究方法:①确定输导层段;②进行输导层沉积相图和砂厚图的勾绘;③应用模型评价输导体的连通性;④通过流体指标对输导层的流体动力学连通性分析;⑤以渗透率为输导层输导性能的量化表征参数。对砂岩输导体来说,可认为连通的砂岩输导体具备输导层的性质。砂岩的矿物颗粒之间的孔隙及由成岩作用或构造运动形成的缝隙,是油气运移的良好通道。由于砂岩之间的非均质性,造成砂岩的输导能力并不相同,整个油气运移的空间只占砂岩输导层的1%~10%[6]。油气在物性较好的砂体内部运移,一些连通性差和物性差的砂体,并不会作为油气运移的通道。

砂岩输导体的输导能力,主要由砂岩连通性和油气运移成藏时期砂岩的物性决定。砂岩的流体连通性可根据现今的地层沉积相和砂岩厚度图,通过模型判别。利用现今技术手段测出的砂岩的物性,由于砂岩经过早期压实作用及后期成岩作用,改变了砂岩物性,现今的物性并不能代表运移成藏时期的物性,所以评价砂岩输导体输导能力时应该将砂体物性恢复到成藏时期的物性。陈占坤等[7]在对鄂尔多斯陇东地区长8段古输导格架恢复时,以沉积微相分析为基础,通过薄片镜下观察恢复了成岩序列,最终恢复了油气运移成藏时期的物性,确定了油气运移的优势通道。

3.2 断裂输导体

断裂作为油气运移的重要通道,尤其是在断陷盆地中,对油气运移起着至关重要的作用,主要起垂向输导作用。断裂是一个三维的地质体,内部结构十分复杂,主要由滑动破碎带和诱导裂缝带构成[8],在断裂的不同演化时期,断裂的输导能力不同。在断裂活动时期输导性能最好,活动-间歇过渡期次之,间歇期输导能力最差,以幕式运移为主[9]。断裂在活动时期,破碎带的孔隙空间大,由构造应力引起的裂缝与断裂伴生的裂缝发育,得益于压力和应力的释放,破碎带内部流体压力相对周围围岩较低,引起周围围岩向断裂排出流体,开启的断裂作为良好的输导体,流体沿着断裂带发生垂向的运移,直到断裂活动停止,断裂封闭。

在研究断裂的输导能力时,常用排替压力法、泥岩涂抹法和地应力法[10]等方法研究断裂的发育时间。断裂输导能力评价需要综合多个参数考虑,主要有断裂的倾角、密度、延伸长度和组合形式,断裂两侧对接的岩性和泥质含量,断裂的活动速率,构造应力的方向等,张立宽等[11]提出用断层开启系数表征断层启闭性,在东营凹陷南坡东段王家岗油田进行油藏解剖,取得了良好的成果。

3.3 不整合输导体

不整合输导体同样是输导体系不可或缺的组成部分,是油气侧向运移运移的良好通道[12],不整合同样是一个三维地质结构体,一个完整的不整合结构体垂向上由不整合面之上的底砾岩、不整合面之下的风化粘土层和半风化岩石构成[13]。有些地区不整合结构不完整,缺失风化壳或粘土层[14]。不整合结构体中起输导作用的主要是底砾岩和半风化岩石,由于不整合之下的岩石长时间处于风化淋虑作用下,裂缝和孔隙甚至是孔洞发育,物性较好,成为良好的油气输导通道;不整合面之上的底砾岩孔隙发育,连通性好,也是良好的油气运移通道。在陆相盆地所形成的的不整合面上下岩性以碎屑岩为主,判断不整合面是否有输导能力的常用方法为,通过宏观上的不整合面上下岩性对接,以及微观上不同岩性的物性差异,来判别不整合输导体的有效输导通道。

不整合面之下岩性以碳酸盐类、岩浆岩和变质岩为主时,不整合面之上的粘土层或泥岩常形成圈闭,主要依靠风化淋虑作用形成的孔、缝、洞作为油气的储集空间和运移通道;不整合面之上地层为砂岩时,会与不整合面之下的孔、缝、洞组合共同起输导作用。在我国东部断陷盆地中,不整合输导体对潜山油气成藏具有重要作用[15],第三系烃源岩与不整合面直接接触,烃源岩成熟以后生成的油气直接通过不整合输导体侧向运移。

4 存在问题

由于现有资料、方法和认识的限制,对输导体系的研究多停留在输导体现今面貌的精细刻画[16],应该从动态角度精确评价油气运移成藏时期输导体的输导性能,通过现今的资料,可结合盆地模拟技术精确指出油气运移的优势路径,为勘探做出理论指导。

在盆地勘探不成熟地区,资料较少的情况下,现有对勘探成熟区研究砂岩、断裂和不整合输导体的方法可能不适用,如何刻画输导体的展布形态,评价输导体的输导性能,也是需要解决的问题。

不整合输导体研究过程中,对陆相碎屑岩的研究多,而对碳酸盐类、火山岩和变质岩研究较少,大多学者认为碳酸盐类风化淋虑形成的孔隙、裂缝和孔洞是不整合面之下的良好运移空间,如何定量表征孔隙、裂缝和孔洞的输导性能,将是不整合输导体未来发展的方向。

5 结论

输导体系是油气运移的通道,主要由砂岩、断裂和不整合输导体构成,是自油气在烃源岩生成以后到圈闭成藏的桥梁。输导体系的研究方法多种多样,应该以现今掌握的资料、技术和方法手段,恢复至油气成藏时期,评价输导体系的输导性能,并指出油气运移的优势通道。

对砂岩输导体输导性能的评价应以评价砂岩流体连通性和成藏时期砂岩的物性为主;对断裂输导体评价以宏观展布与油气藏分布关系为主,结合断裂活动性和断层开启系数等参数表征断裂的输导性能;对不整合输导体评价应结合宏观展布及微观岩性组合评价其输导性能。

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