油气成藏期活动断裂对砂体输导油气阻止作用部位的预测方法及其应用.pdf
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1、大庆石油地质与开发 Petroleum Geology Oilfield Development in Daqing2023 年 8 月 第 42 卷第 4 期Aug.,2023Vol.42 No.4DOI:10.19597/J.ISSN.1000-3754.202303024油气成藏期活动断裂对砂体输导油气阻止作用部位的预测方法及其应用付志新(中国石油大庆油田有限责任公司第一采油厂,黑龙江 大庆 163001)摘要:为了研究含油气盆地斜坡区断裂附近油气分布规律,在油气成藏期活动断裂对砂体输导油气阻止作用机理及部位研究的基础上,通过确定油气成藏期断盖配置封闭部位、断裂填充物侧向封闭部位和砂体输
2、导油气优势路径,三者叠合建立了一套油气成藏期断裂对砂体输导油气阻止作用部位的预测方法。实例应用结果表明:油气成藏期活动的敖古拉断裂对萨尔图油层砂体输导油气阻止作用的部位共有6处,自西南至东北均匀分布,是东侧古龙凹陷青一段源岩生成油气在敖古拉断裂附近萨尔图油层聚集成藏的有利部位,与现今敖古拉断裂附近萨尔图油层的油气显示情况基本相同,证明此方法针对油气成藏期活动断裂对砂体输导油气阻止作用部位的预测是可行的。关键词:油气成藏期;活动断裂;砂体输导油气;阻止作用部位;预测方法中图分类号:TE122 文献标识码:A 文章编号:1000-3754(2023)04-0037-08Prediction met
3、hod and its application for active fault preventing locations of hydrocarbon transport in sand bodies during accumulation periodFU Zhixin(No.1 Oil Production Company of PetroChina Daqing Oilfield Co Ltd,Daqing 163001,China)Abstract:In order to study distribution laws of oil and gas near faults in sl
4、ope area of hydrocarbon basins,based on the study of mechanism and locations of active fault preventing oil and gas transport in sand bodies during accumulation period,by determining and superpositioning sealing location of fault-caprock configuration,lateral sealing location of fault fillers and do
5、minant path of oil and gas transport in sand bodies during hydrocarbon accumulation period,a set of prediction method for active fault preventing locations of hydrocarbon transport in sand bodies during accumulation period is established.Case application shows 6 locations of active Aogula Fault duri
6、ng hydrocarbon accumulation period preventing oil and gas transport in sand bodies of Saertu reservoir,with uniform distribution from southwest to northeast,which are favorable locations for oil and gas generated from source rocks of Qing-1 member of Qingshankou Formation in eastern Gulong Sag to ac
7、cumulate in Saertu reservoir near Aogula Fault,being generally same as current oil and gas shows in Saertu reservoir near Aogula Fault,and proving the feasibility of this method for predicting active fault preventing locations of hydrocarbon transport in sand bodies during accumulation period.Key wo
8、rds:hydrocarbon accumulation period;active fault;sand body transporting oil and gas;preventing location;prediction method收稿日期:2023-03-13 改回日期:2023-05-14基金项目:国家自然科学基金项目“断砂配置侧向分流运聚油气机理及有利部位识别研究”(42072157)。作者简介:付志新,女,1986年生,硕士,工程师,从事油田开发与地质研究。E-mail:2023 年大庆石油地质与开发0引言随着油气勘探进程加快,众多优秀学者对断裂在含油气盆地油气成藏中所起作用
9、的研究也不断加深,活动断裂既可以对源岩区油气垂向运移起到输导作用,又能够在特定的地质条件下在斜坡区对砂体输导油气起到阻止作用,使油气在断裂附近聚集。由此不难看出,能否准确地预测出活动断裂对砂体输导油气阻止作用部位是含油气斜坡区断裂附近油气勘探的重点。针对断裂对砂体输导油气的阻止作用众多学者曾进行了大量的研究与探讨,主要集中在断裂停止活动后对砂体输导油气阻止作用的研究,归纳起来主要体现在 2个方面:第 1个方面是利用断层岩排替压力和油气运移盘储层岩石排替压力的相对大小,研究断裂是否对砂体输导油气起阻止作用13,若断层岩排替压力不比油气运移盘储层岩石排替压力小,那么断裂对砂体输导油气起到阻止作用;
10、反之则不能起到阻止作用;第2个方面是利用断层岩泥质含量与断裂封闭油气所需的最小断层岩泥质含量的相对大小,研究断裂是否对砂体输导油气起阻止作用46,若断层岩泥质含量不比断裂封闭油气所需的最小断层岩泥质含量小,那么断裂对砂体输导油气起到阻止作用;反之则不阻止。这两方面对于深刻了解含油气盆地斜坡区断裂附近油气显示规律及能否更高效地进行石油勘探具有关键意义。但断裂是否能够对砂体输导油气起到阻止作用使其聚集成藏,不应取决于断裂停止活动后,而应取决于油气成藏期断裂活动时。关于油气成藏期活动断裂对砂体输导油气阻止作用目前研究相对较少,仅是活动断裂能否阻止砂体输导油气的判别方法研究79,对活动断裂阻止砂体输导
11、油气阻止作用部位的研究力度太小,必然会对含油气盆地斜坡区断裂附近油气的深入勘探造成不利的影响。因此,本文开展油气成藏期活动断裂对砂体输导油气阻止作用部位的预测,可以更准确地认识到含油气盆地斜坡区断裂附近油气的分布规律。1作用机理及部位通常情况下,在油气成藏期活动断裂是不能对砂体输导油气起阻止作用的,因为活动期断裂伴生大量裂缝,这些伴生裂缝的孔渗性比围岩地层的条件好,无法阻止砂体输导油气。只有在特定地质条件下油气成藏期活动断裂才能对砂体输导油气起到阻止作用,油气成藏期活动断裂对砂体输导油气起阻止作用需要 2 个条件:一是断盖配置垂向封闭;二是断裂填充物侧向封闭。只有满足以上 2 个条件,油气成藏
12、期活动断裂才能对砂体输导油气起到阻止作用,如图 1(a)所示,否则两者缺少一个,油气成藏期断裂也不能对砂体输导油气起到阻止作用,如图1(b)所示。由上述分析可以得到,油气成藏期活动断裂对砂体输导油气阻止作用部位是断盖配置封闭部位、断裂填充物侧向封闭部位与砂体输导油气优势路径的耦合部位,如图2所示。D oDoc umentProcsCl:yaMgeYwBkc?en?oc?D oDob umentProcsCl:?yaMgeYwBkc?en?oc?Y?P?Prl:?cl:?图1油气成藏期活动断裂对砂体输导油气阻止作用机理示意Fig.1 Schematic mechanism of active f
13、ault preventing hydrocarbon transport in sand bodies during accumulation period图2油气成藏期活动断裂对砂体输导油气阻止作用部位厘定示意Fig.2 Schematic determination of active fault preventing location of hydrocarbon transport in sand bodies during accumulation period38第 42 卷 第 4 期付志新:油气成藏期活动断裂对砂体输导油气阻止作用部位的预测方法及其应用2预测方法综上所述,要对
14、油气成藏期活动断裂对砂体输导油气阻止作用部位进行预测,就必须确定出油气成藏期断盖配置封闭部位、断裂填充物侧向封闭部位和砂体输导油气优势路径分布。要确定油气成藏期断盖配置封闭部位,可以通过三维地震资料以及钻井数据获得断裂在泥岩盖层内的断距和被其错断的泥岩盖层厚度,用最大断距相减法1012和地层古厚度恢复方法1316对油气成藏期的断裂古断距和泥岩盖层的古厚度进行恢复,由后者减去前者求取断盖配置古断接厚度。如图 3所示,由文献 1719 可知,由断裂在泥岩盖层内分段生长上下连接所需的最大断接厚度确定方法可以确定研究区断裂在泥岩盖层内分段生长上下连接所需的最大断接厚度。将断盖配置古断接厚度不小于断裂在
15、泥岩盖层内分段生长上下连接所需的最大断接厚度的部位圈在一起(图 3),即可得到油气成藏期断盖配置封闭部位。要确定油气成藏期断裂填充物侧向封闭部位,可以通过地震资料和钻井数据获得断裂在目的层中的断距和被其错断的地层的岩层厚度及泥质含量2023。如图 4 所示,由文献 2426 中断裂填充物侧向封闭所需的最小断裂填充物泥质含量确定方法确定研究区断裂填充物侧向封闭所需的最小断裂填充物泥质含量,在假设不同地质时期断裂填充物泥质含量不变的情况下,将断裂填充物泥质含量不小于断裂填充物侧向封闭所需的最小断裂填充物泥质含量的部位刻画出来,就能够确定出油气成藏期断裂填充物侧向封闭部位。预测断裂填充物泥质含量的公
16、式为Rf=i=1nHiRiL 100%(1)式中:Rf断裂填充物泥质的体积分数,%;Hi被断裂错断的第i层的岩层厚度,m;Ri被断裂错断的第 i 层岩层的泥质体积分数,%;n被断裂错断的岩层数;L断裂断距,m。要确定油气成藏期砂体输导油气优势路径,必不可少的要得到砂体连通分布区和砂体所在顶面古构造脊分布。要确定砂体连通分布区,应利用钻井数据统计研究区目的层的砂地比,绘制其平面分布图。由文献 2728 中砂体连通分布所需的最小地层砂地比确定方法确定研究区砂体连通分布所需的最小地层砂地比,在假设不同地质时期地层砂地比近似不变的情况下,将研究区目的层砂地比大于或等于砂体连通分布所需的最小地层砂地比的
17、部位刻画出来,就能够确定出油气成藏期研究区目的层砂体连通分布区,如图5所示。利用三维地震资料获取砂体所在地层顶面目前埋深,利用地层古埋深恢复方法对油气成藏期古埋深进行恢复,由古油气势能等值线法线汇聚线,就能够获取砂体所在地层顶面古构造脊分布(图 5)。将以上获取到的砂体连通分布区和砂体所在地层顶面古构造脊分布相叠合,便可以得到砂体输导油气优势路径(图 5)。油气成藏期古油气势能计算公式为=gz+p(2)式中:古油气势能,kJ;g重力加速度,9.8 m/s2;z古埋深,m;p流体压力,MPa;油气密度,g/cm3。叠合前文获取到的油气成藏期断盖配置封闭部位、断裂填充物侧向封闭部位和砂体输导油气优
18、势图3断盖配置封闭部位厘定示意Fig.3 Schematic determination of sealing location of fault-caprock configuration图4断裂填充物侧向封闭部位厘定示意Fig.4 Schematic determination of lateral sealing location of fault fillers392023 年大庆石油地质与开发路径就能够确定出油气成藏期活动断裂对砂体输导油气阻止作用部位(图2)。3应用实例以松辽盆地北部西斜坡区敖古拉断裂作为应用实例,通过前文预测方法对活动时期的敖古拉断裂对萨尔图油层砂体输导油气阻止作
19、用部位进行预测。然后将预测结果与现今活动时期的敖古拉断裂附近萨尔图油层油气显示情况进行比较,检验此方法预测的准确性。敖古拉断裂是位于松辽盆地西斜坡区靠近中央坳陷区一侧的一条北北东向的正断层,长约26.6 km,敖古拉断裂西倾,倾角上下相差不大,约 30,断距 1080 m,从基底一直断至近地表,为一条长期活动的断裂(图 6),敖古拉断裂所在地区是松辽盆地中浅层油气勘探的重点地区之一,该区中浅层发育的地层从下至上有上白垩统青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组、明水组及少量新生界。位于嫩江组一段的萨尔图油层是该区主要产油气层位之一,油气大部分源自东侧古龙凹陷青一段源岩。古龙凹陷青一段源岩排出的油气沿
20、油源断裂向上被输导至萨尔图油层,然后被萨尔图油层砂体输导向西斜坡区运移,在此过程中与活动时期的敖古拉断裂相遇,能否准确地预测出油气成藏期活动的敖古拉断裂对萨尔图油层砂体输导油气阻止作用部位是敖古拉断裂附近萨尔图油层油气勘探的关键。由钻井数据可知,敖古拉断裂所在地区萨尔图油层油气盖层为嫩一、二段区域性泥岩盖层,最大厚度可达到 200 m以上,主要分布在东南部,由此图5砂体侧向输导油气优势路径厘定示意Fig.5 Schematic determination of dominant path of lateral hydrocarbon transport in sand bodies图6敖古拉断
21、裂发育特征Fig.6 Development characteristics of Aogula Fault40第 42 卷 第 4 期付志新:油气成藏期活动断裂对砂体输导油气阻止作用部位的预测方法及其应用向其西北嫩一、二段区域性泥岩盖层厚度逐渐减小,在西部、西北地区减小至 80 m 左右(图 7),由于嫩一、二段区域性泥岩盖层厚度大于敖古拉断裂断距,未被其错开,应是封闭的,可由目前钻探油气显示结果(嫩一、二段区域性泥岩盖层之上未见油气显示,如图 8 所示)证实。据此可以得到,油气成藏期明水组沉积末期敖古拉断裂与嫩一、二段区域性泥岩盖层配置应是封闭的。通过地震资料和钻井数据可以获得敖古拉断裂在
22、萨尔图油层内的断距和被其错断萨尔图油层厚度及泥质含量,和由上述方法得出的敖古拉断裂在萨尔图油层内填充物泥质含量(图 9),由敖古拉断裂所在地区断裂填充物侧向封闭所需的最小填充物泥质体积分数约为42%,在假设不同地质时期断裂填充物泥质含量近似不变的情况下,可以得到油气成藏期明水组沉积末期敖古拉断裂在萨尔图油层填充物侧向封闭部位(图9)。由图9可以看出,整个敖古拉断裂在萨尔图油层填充物侧向均是封闭的。利用钻井数据获取敖古拉断裂所在地区萨尔图油层地层砂地比,并绘制地层砂地比平面图(图10)。由图10可以看出,敖古拉断裂所在地区萨尔图油层砂地比高值区主要分布在其东部、西南地区,大于40%,由此向四周逐
23、渐减小,在东北角处达到最小(小于 24%)。由敖古拉断裂所在地区萨尔图油层砂体连通分布所需的最小地层砂地比约为20%,在假设不同地质时期萨尔图油层砂地比近似不变的情况下,可以得到敖古拉断裂所在地区砂体连通分布区(图 10)。敖古拉断裂所在地区萨尔图油层全为砂体连通分布区。利用地震资料读取敖古拉断裂所在地区萨尔图油层顶面目前埋深,利用地层古埋深恢复方法2931恢复其在油气成藏期明水组沉积末期的古埋深,由公式(2)获得其在油气成藏期的古油气势能,通过古油气势能等值线法线汇聚线能够刻画出敖古拉断裂所在地区萨尔图油层顶面古构造脊分布。叠合前文所刻画出的油气成藏期敖古拉断裂所在地区萨尔图油层砂体连通分布
24、区和萨尔图油层顶面古构造脊分布,就能够确定敖古拉断裂所在地区萨尔图油层砂体输导油气优势路径分布(图 11)。由图 11 可以看出,敖古拉断裂所在地区萨尔图油层砂体输导油气优势路径共有6条,其中中南部发育3条,东北部发育3条。将上述已确定出的油气成藏期敖古拉断裂与嫩图8敖古拉断裂附近嫩一、二段及其下各层与油气分布关系Fig.8 Relationship between layers near and below K2n1 and K2n2 members and hydrocarbon distribution of Aogula Fault图7敖古拉断裂嫩一、二段区域性泥岩盖层厚度平面分布Fi
25、g.7 Areal distribution of regional mudstone seals in K2n1 and K2n2 members of Aogula Fault412023 年大庆石油地质与开发一、二段区域性泥岩盖层配置封闭部位、敖古拉断裂在萨尔图油层内填充物侧向封闭部位和萨尔图油层砂体输导油气优势路径分布叠合,便可以得到油气成藏期活动的敖古拉断裂对砂体输导油气阻止作用部位分布(图11)。由图11可以看出,油气成藏期活动的敖古拉断裂对砂体输导油气阻止作用部位共有6处,自西南至东北均匀分布。由图 11 可知,敖古拉断裂附近萨尔图油层已发现油气主要分布在东北部和西南部,正好位于
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