透镜体油气成藏机理研究现状与发展趋势

Margara［12］在研究 初次运 移的机制 时提出 ，毛细 管 压力是 烃源岩中 生成的 油气向 储集层中 初次运 移的动 力。Berg［13］依据对地层条件下的 油气运移条件研究 后认为 毛管压力 是导致 油气自 围岩进入 孤立砂 岩体的 主要动 力，在地层 条件下 ，因压 实作用孤 立砂体 周边的 围岩变 得越来越 致密，孔 喉半径 远远小 于较它 包围的
随 着石油 勘探 过 程 的不 断 深 入，越 来 越 多 的砂 岩透镜 体油藏 不 断 被发 现 ，而 且 日 益 受 到 重视 。透 镜状岩 性油 气 藏 系 指 形 成 于 四 周 被 低（非）渗 透 岩 层所包 围的各 种透 镜 状、条 带 状或 不 规 则 状 渗 透性 储集岩层中的油气 藏［1］。该类 油气藏主 要特征可 以归纳 为以下 几点：
曾 溅辉［21］在 研 究 东 营 凹 陷 岩 性 油 气 藏 成 藏 机 制时认 为，在异 常高压 的地层 压力下 ，油气由 生油岩 向所夹 持的砂 岩透镜体 直接 运移成藏 。 1 .2 .4 烃 浓度梯 度差
Stainforth［22］ 认为 ，油 气 自 致密 源 岩 向高 孔 渗的 砂岩中 排运时 ，除了二 者之间 的毛管 压力之 外，源岩 内部因 油气不 断生成而 形成 的烃浓度 梯度也 是油气 向砂体中运移的主要动 力，即著名 的“有机网络扩 散排烃学说” 。Palciauskas［23］研究石油初次运移机 制时认 为烃类 扩散是油 气初 次运移的 动力之 一。王 志欣［24］分析了毛管压力的 作用机理 和国内外学者 的研究 成 果 认为 除 毛 管 压 力 外，透 镜砂 岩 体的 成 藏 还受其它力的作用，包括烃类扩散和 烃源岩层内 的异 常高压以及由于突发构造运动造成的压力突然上升。 1 .2 .5 等 效排烃 压力
1 透镜体油气成藏机理研究现状
关 于油 气 生 烃机 理 国内 外 学 者作 了 大量 研 究， 岩 性油气 藏与一 般的构 造油气 藏中油气 的的生 烃机 理 相似，这 里不 再 赘 述。 对于 透 镜 体 岩 性 油气 藏 的 成 藏机理 ，在于其 油气的 初次运 移机制 的特殊 性，也 即 烃源岩 中生成 的 油气 ，如何 排 驱 临 近 的 储集 岩 孔 隙 中束缚 水，当烃 源 岩 中 的烃 浓 度 达 到 什 么临 界 值 时 ，才有储 集体中 的油气 聚集，以什么相 态进行 初次 的 运移；储 集体自 身 要 达 到什 么 条 件 才 能 允许 烃 类 的 聚集；油 气排驱 的动力 和阻力 是什么 ；初次运 移的 方 向等方 面的问 题。 1 .1 初次 运移相态 和源 岩中的烃 浓度临 界值
摘 要：随 着石油 勘探研 究的不 断深入 ，砂岩透 镜体油 藏日益 受到重 视。国 内外学 者提出了 多种成 藏 机制，包 括未知 重力运 动机制 作用下 ，少数流 体分 子的 个别 特 性 控制 透 镜状 砂 岩 油藏 聚 集；毛细 管 力作用 下油气替 换透 镜体中的 孔隙水 ；烃浓 度差是 油气向砂 体运移 的主要 动力；流体压力 差使油 气 首先沿 着裂隙向 砂岩 透镜体中 运移、聚集而 成藏；差 异突破 作用使 砂岩透 镜体成 藏等。成 藏动力 学 、成藏模 式及主 控因素 、定量研 究、物 理模拟 实验、数 值模拟 及分布 预测等 将是今 后发展的 方向。 关 键 词：透镜 体；成 藏条件；成藏动 力；主控 因素 中图分类号：P618 ．130 ．1 文献标识码：A
（1） 砂岩透镜体被页岩分开，页岩作为油气的 有效封 闭层。
（2） 油气藏完全受砂岩体分布的控制、圈闭或 被烃类 或完全 充满或底 部有 底水。
（3） 潜伏的含油气砂体通常成组出现，组成单 独的油 气聚集 带，其形 态、规 模和走向 取决于 沉积的 古地理 环境［2］ 。
（4） 相变形成的 断续条带 状砂体或 透镜状砂 体，因周 围为泥 岩 所割 ，砂体 彼 此 之 间 不 连通 ，每一 个砂体 可以单 独成一个 油储 。
图 1 砂—泥岩界面（油水界面）因毛细管力 开 始出现 油水交 替［1 5］
Fig.1 The alternation betw een the oiland gas at the inter-
［15］
face of the oil and gas by capillary pressure
庞 雄奇等［16 ］ 在进行 成藏动力 学分类 时认为 ：高 孔渗的 孤立岩 体处 于 有 效 烃源 岩 包 围 之 下时 ，自 内 向外的毛细管力能够引导油气聚集成藏（图 2）。孤 立岩体 可以是 生物礁 、三角洲 前缘砂 坝，也可 以是深 水浊积 扇。
关 于初 次 运移 的 相 态，国内 外 学 者提 出 众多 的
收稿日期：2002-01-18；修回日期：2002-06-10 ． * 基金项目：国家自然科学基金项目“砂岩透镜体成藏门限及其控油气作用”（编号：40172057）；国家科技攻关项目“济阳坳陷复杂隐 蔽
油气藏地质评价和勘探关键技术研究”（编号：2001BA605A09）资助 ． 作者简介：陈冬霞（1974-），女，四川隆昌人，在读博士生，主要从事油气藏形成与分布规律研究 ．
图 2 毛管压力作用下透镜状砂体油气成藏模式［16］ Fig.2 Petroleum accum ulation m odel of lenticular sandy body by capillary pressure［16］
注：D 为大孔隙喉道半径，d 为小孔隙喉道半径，→油气排驱方向
第 6 期 陈冬霞等：透镜体油气成藏机理研究现状与发展趋势
孤立砂 体的孔 喉半 径，二 者 之 间存 在 的 毛 管 压力 差 使油气自外向内运移。Mackenzie 等（1987，1988）在 研究北 海南维 金（V iking），地堑 页 岩烃 源岩 时，也提 出毛管 压力差 促使油 气间歇 式由泥岩 向邻近 的砂岩 排驱［14］的成藏 机理。
张云峰等（2000）通过对油气运 移的受力状态 进行分 析，提 出源内 砂 岩 透 镜 体以 孔 隙 作 为 运移 通 道，在 接触带 内的大、小孔隙 之间存在 着毛细 管力的 差异。 在毛细 管力 的 作 用 下，油气 首 先 从 较 大孔 隙 进入砂 岩透镜 体中，因 油 气 的 进入 占 据 了 砂 岩透 镜 体中的 孔隙空 间，使其 中的孔 隙水被 替换出 来，并从 较小孔隙进入到泥 岩中。随着 上述过程 的继续进 行，油 气不断 进入砂岩 透镜体 中，砂岩 透镜体 中的孔 隙水不 断被替 换出，直 到 砂 岩 透镜 体 被 油 气 饱和 为 止（图 1）。
陈 荷立等（1987）提 出，生油 岩 中烃 类 的 排 出是 在泥岩与相邻疏导层的过剩压差 造成的［18］。姜培 海［19］提出，在封闭和超压条件下，地 层压力差是油 气运移的主要动力。王捷［20］ 从砂岩 透镜体成藏动 力学出 发，认为 砂岩透 镜体成 藏的关 键是：① 包围透 镜体的 生油岩 处于欠压 实状 态，具有 强的排 液能力 ； ②生油粘土 岩相对透镜体砂岩 的突破压 力差别较 大，压实 流体始 终存在 向透镜 体内排 驱的能 力；③石 油相对 水从砂 岩内 向 泥 岩排 驱 ，突 破 压 力 需 要 的更 大一些 ，水进入 相 邻 粘 土 岩较 油 更 容 易。 所 以 处于 封存箱 体系中 砂岩 透 镜 体内 部 的 自 由 水，在 排 驱与 反排驱 过程的 含油 气 流 体中 ，不断 被 滞 留 在 透 镜体 周围的 生油岩 中，以致 形成透 镜体油 藏。
王 宁等［25］ 对成 藏阻 力作了 初步 探讨 ，提出 了等 效排烃 压力和 成藏指数 的概 念。油气 在异常 高压作 用下具 有进入 岩性 圈 闭 储集 层 的 能 力，但 不 一 定能 形成岩性油气藏。将压汞 实验中进汞 50％时所对 应的排 驱压力 定义 为 等 效排 烃 压 力，用 于 定 量 评价 油气进 入岩性 圈闭所受 到的 阻力。只 有在泥 岩内部 流体压 力大于 等效 排 烃 压力 的 条 件 下，油 气 才 能进 入岩性 圈闭成 藏。等效 排烃 压力的大 小与储 集层物 性有关 ，主要与 储 集 层 的 孔隙 度 和 渗 透 率 相关 。岩
世 界上已 查明了许 多油 藏为透镜 体状。 其形成 地质年 代可从 古生代石 炭纪 至新生代 第三纪 的始新 统。透 镜状岩 性油气藏 广泛 分布在世 界的许 多含油 气盆地中［3］，包括加拿 大西部含油 气盆地、美国蒙
大 拿 州的 克 勒 滋—布 耳 山含 油 气盆 地 、粉 河 含油 气 盆 地、西内 含油气 盆 地 、二 叠 含 油 气 盆地 、密执 安 含 油 气盆地 、伊利诺 斯含油 气盆地 、墨西哥 湾含油 气盆 地 、委瑞内 拉马马 拉开波 含油气 盆地、俄 罗斯伏 尔加 — 乌拉 尔 含油 气 盆地 、中 里 海、南 里海 含 油气 盆 地、 中 国东西 部大量 含油气 盆地等 多个盆地 。
第 17 卷第 6 期 2002 年 12 月
地球 科学进 展 ADVANCE IN EARTH SCIENCES
Vo l.17 No.6 De c.，2002
文章编 号：1001 -8166（2002）06-0871-06
透镜体油气成藏机理研究现状与发展趋势
陈冬霞，庞 雄奇，姜振学
（石油大学教育部石油天然气成藏机理重点实验室 石油大学盆地与油藏研究中心，北京 昌平 102200）
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1 .2 .3 差 异突破 作用（异常高 压） 关于 压 实 作 用 对 油 气 排 驱 的 影 响，Meissner
（1978）、Hunt（1979）、Du Rouchet（1981）都 提出了 压实 作 用 是 油 气 排 驱 的 必 要 驱 动 力 的 观 点［14］； Mom per（1980）认为从有机物质中生成的油气，被非 渗透盖 层封闭 ，温 度升高 ，产 生 异 常 压 力，各 种 裂缝 和纹层 增多，油 气沿裂 缝或纹 层排驱 运移［17］ 。
俄罗斯 АрвеА.Г.等在《论粘土岩中砂岩透镜体的 含油机制》一文中，以西西 伯利 亚普 里鄂 毕油田 及普 里 拉兹罗姆油田不 渗透 泥—粉砂 岩内 楔状 砂岩 透镜 体 为 例，认为当砂岩体含油饱和度超过 50％，原来充填在孔 隙中的地下水，尽 管周围 泥质 岩渗 滤 性很 弱，还是 大 部 分外移，这种现象很难用传统的达 西定律加以说 明。从 新的原则——— 地下水缓流动力学观点出发，分析了 岩石 颗粒与流体界面 之间 在不同 温压 条件 下的 复杂作 用 关 系，在实验的 基础上，提出 了在与 线流、紊流不 同的第三 种未知重力运动机制作用下，少数流体 分子的个别 特性 控制透镜状砂岩油藏聚集状况的新假说［11］。 1 .2 .2 毛 管压力