(效率管理)油气运移效率的实验研究

中国西部典型叠合盆地油气成藏机制与分布规律研究进展第9期国家重点基础研究发展规划项目973(2006CB202300)项目办公室编2009年8月5日“中国西部典型叠合盆地复合优势通道形成演化与油气运移效率”（2006CB202305课题）2009年度研究进展罗晓容1，曾溅辉2，史基安3，康永尚2，周世新3，周路4 （1.中国科学院地质与地球物理研究所，北京100029；2.中国石油大学（北京），北京102249；3.中国科学院兰州地质研究所，甘肃兰州730000；4.西南石油大学，成都610500）根据“中国西部典型叠合盆地复合优势通道形成演化与油气运移效率（2006CB202305）”“课题计划任务书”的设计安排，及2008年研究任务完成情况，本课题2009年主要工作内容为：（1）完善复合输导格架的构建方法（2）各类输导层系有效性确定，结合输导格架的研究认识，对莫索湾油田地球化学参数进行合理解释，示踪油气已经运移方向（3）复合输导格架内优势运移通道的确定方法（4）相关的流体流动期次和样式（5）流体流动驱动机制及其对油气运移和聚集影响分析（6）复合输导格架的评价方法及技术研究另外，结合研究骨干在塔里木盆地和准噶尔盆地承担协作项目的情况，继续进行具有地区特征的相关输导体的研究，以期能够使我们对于输导体的认识更为全面、更具有典型性。

本年度，本课题组以中国西部盆地为主要研究区，按照课题任务的设计，安排研究工作。

截止目前，课题组成员已完成了大量的实物工作量，并进行了初步的分析和研究，主要工作进展总结如下：1 油气运移效率的实验研究（1）为认识二次运移效率，制作二维板状运移模型，开展系列实验，展现逾渗主脊的存在，分析逾渗主脊形成机理，分析其分形特征，测量其含油饱和度变化，讨论其对石油二次运移效率的影响。

（2）通过实验验证了二次运移过程中的逾渗主脊现象，结合逾渗理论和二次动力学机理分析，指出路径中含油饱和度的不同造成导流能力差异、主要运移阻力的变化和运移过程中的路径收缩卡断是逾渗主脊形成的主要原因。

（3）编制软件分析了逾渗主脊的分形特征，逾渗主脊的分形维数小于初始运移路径的分形维数，大于静止末梢的分形维数。

逾渗主脊的存在减少了二次运移过程中的油气损失量，增大了石油运移速率，是油气成藏的有利因素。

（4）为认识油气在侧向运移过程中的效率，利用玻璃箱体填充模型和压铸烧结三维模型，在接近实际地层的条件下，开展较大尺寸下未固结和固结多孔介质中油侧向二次运移规律研究，重点分析运移模式、路径展布和含油饱和度分布，并检验一维和二维实验中得出的二次运移规律的适用性。

（5）在三维模型的侧向运移实验过程中，发现二次运移路径形成时受到上覆盖层的限制，路径往往形成厚度有限的平板状，受倾角影响明显的浮力值是影响二次运移路径宽度的重要因素，受卡断和分段运移的影响，路径中的含油饱和度会有规律地在一定值域范围内变化。

2 复合输导格架量化表征研究通过对多个盆地输导体沉积成岩特征的研究及对其输导性能的分析，加深了对输导体本质特征及其在空间分布和水动力特征上与其它输导体相互间关系的认识；为能够实现输导体系的量化的研究和表征，以油气成藏动力学研究的思想为基础，逐步总结出进行输导体研究的方法体系格架。

2.1 确定关键运聚时期油气成藏系统研究发现，对于陆相沉积盆地，若能选择合适的盆地次级构造单元，其油气运聚系统往往具有继承性，主要的成藏期次受主要盆地构造活动的控制，可以区分的成藏期次有限，因而通过系统的工作，可以确定出研究区块油气运聚成藏的关键期次；以油气成藏关键期次为时间单元，通过盆地分析和盆地模拟方法可以重建关键期次的盆地形态及主要目的层段的埋藏变化，从而获得油气运移的流体动力场；进一步可划分出该油气运聚期待油气运聚成藏单元。

2.2输导层模型建立方法根据实际盆地内可以获得资料的特征，及对实际油气运移通道构成的认识，提出输导层模型的方法。

输导体的定义：在一（空间和时间上）确定的油气成藏单元内，微观上具有孔隙空间和渗透能力，宏观上几何连接，内部各部分之间具有流体动力学连通性的地质体。

总结先前输导体的研究工作，提出输导层的概念：在一成藏系统内，区域盖层之下具有一定厚度的包含有多个连通输导体的地层总和。

为便于量化分析，在平面上将所研究的成藏系统划分成一定密度的网格，输导层则由紧密排列的网眼尺度的柱状地层组成。

同一输导层内各个地层柱可以是同时沉积的，也可能是穿时的，甚至分属不同层位的地层。

一般地：（1）对于砂岩体输导体，一般以岩性地层为输导层的基本单位，输导层的厚度取决于资料具备程度、研究尺度及该运聚成藏期该输导层在油气侧向运移/聚集过程中起作用的方式，各个柱状输导体所表征的输导性和连通性特征相互独立，由实际地质资料确定；（2）典型不整合面输导体的主要类型指底砾（砂）岩输导体，以底砾岩之上的束缚泥岩盖层底面作为输导层的上界面，以底砾岩厚度+淋滤带厚度为不整合输导层段厚度，对于其内部输导体连通性的分析及量化的表征方法，与砂岩输导层的一致。

（3）对于断层输导体，以研究区主要地震资料可以识辨的断层带为输导层单元，同样以一定的密度划分网格，由紧密排列的柱面平行断层面的输导柱构成；各个输导柱体的输导性能由断层开启概率模型的方法进行分析。

2.3输导层内输导体连通性分析方法考虑到油气在输导体内的运移方向可以变化，特别是侧向运移时受输导体非均匀性的影响，运移路径不一定沿着盖层底面之下输导体顶面分布；另外通过实际地质资料也很难处处确定输导体顶面的具体位置。

因而借鉴油田开发储层描述的思想，建立输导层模型，探索量化表征方法。

对于砂岩输导体：（1）选择区域盖层之下由各种资料及对油气运聚特征的认识而能够确定的最薄的地层单元；（2）利用前人工作，或根据实际资料的分析，确定所研究输导层的沉积相分布；（3）对于勘探程度较高地区，直接以钻井中所能获取的砂岩分布资料，结合地震地层及属性资料，在沉积相的约束条件下勾绘连通砂岩体的平面几何形态；而对于勘探程度较低的地区，根据已有的钻井、露头等资料，在沉积相的约束下勾绘砂地比等值线图，以砂地比20%为基本连通，40%为完全连通，建立砂岩连通概率模型；对于勘探程度极低的地区，则根据研究区仅有的钻井资料，统计分析不同沉积相与砂地比的关系，参考勘探成熟地区沉积相带内砂岩体分布的模型，建立沉积相—砂地比关系，以砂地比20%为基本连通，40%为完全连通，建立砂岩连通概率模型；（4）系统进行砂岩体成岩特征观察，以镜下沥青所代表的油气充注为界限，区分不同期次的成岩作用，确定关键运聚成藏期的重要成岩矿物，以其作为砂岩体间存在流体动力连通性的标志，在几何连通输导体空间的约束条件下勾绘流体连通输导体的平面形态。

2.4输导层输导性能的定量表征方法目前只完成了砂岩输导层输导性能的量化表征方法，通过对研究区含油层及非含油层的各种储集参数及其组合与含油气性的对比分析，确定以“连通输导系数”H 来表征砂岩输导层输导性能较为理想。

关于断层带的输导性能的量化表征方法上未获得较为理想的方法，目前只是在确定上下限的基础上采用线性分割的方法，较为简单。

新的方法正在探索中。

2.5复合输导系统的建立方法—输导层空间格架搭建的方法探索在油田油藏描述及一些国外小区块快速油气地质评价的项目中，在油气成藏系统内采用三维地震属性提取技术建立真三维输导体的方法时有应用。

但对于盆地尺度的勘探的成藏研究目前还存在许多不确定性和技术难题，主要在于：（1）三维地震数据采集区范围较小，很难在遇到区带范围的全三维地震数据体；（2）依据地震属性确定砂岩体在很多条件下还存在分辨率不够、识别率较低、多解性强等问题；（3）无论对于地震数据的处理还是对于运移模拟，全三维的数据体的实现算法需要很长的机时；（4）模拟的结果很难根据已有资料和认识来检验。

因而，考虑目前流行的盆地模型均以地层平面二维模型为基础搭建层状叠合三维模型的情况，从不同勘探程度盆地能够提供资料和数据的统一性出发，我们选择了层状输导层模型与层状断层输导层模型相互交叉构建三维输导体系格架的思路，来建立关键运聚成藏期成藏系统内输导格架的方法。

目前正在研究解决两个关键问题：（1）层状平面网格相互交织关键三维输导格架的软件实现（2）不同类型输导体的统一表征量化方法探索2.6复合输导格架内优势运移通道的确定方法输导层内优势运移通道的确定不能只考虑运移的动力。

在输导体基本均匀的条件下，流体势方法能够很好地给出优势的运移通道（或曰路径），所谓的构造脊就是优势通道的实例之一。

但对于非均匀的输导体，油气运移的优势途径就难以确定，因为运移的油气在动力指向上遇到较大的阻力后会发生偏转，另寻新路，使得流体势方法失效；另一方面，也不能只考虑孔渗性较好的通道的连接，因为若运移的油气在该通道上受到的运移动力的方向与通道延伸方向不同，油气的运移也会受到阻碍。

因而我们在物理模拟实验的基础上，以逾渗理论为基础，研制了能够将运移动力和阻力耦合在一起的运移数值模拟方法，可以较好地平衡运移动力和阻力的关系，在实际盆地运移模拟中使用，获得较为理想的效果。

3 准噶尔盆地腹地侏罗系输导体系系统分析3.1准噶尔盆地腹地侏罗系典型成藏系统解剖对莫北2井区进行了典型油气藏解剖：莫北2成藏与深-浅部断裂组合有密切关系；目前凝析气层具有高GOI值，说明它早期是油层，被后期注入的气驱替，气注入后驱替出油，从莫北2井被气驱替出的油沿圈闭溢出点溢出后，进入莫北005井区，油气运聚格局服从差异聚集原理，在喜山期前进入到局部构造的油气在喜山期发生局部调整，与区域上油气近距离侧向运移的规律一致。

补充分析了水化学在纵向和平面上的变化规律，完善了纵向流体动力系统划分；开展了纵向上流体势变化规律研究，通过对流体势、MnO含量变化的分析研究，进一步论证了断裂作为油气运移通道的结论，分析了纵向上流体沿断裂的交换机制。

依据油气成藏流体动力系统的划分，分析了不同流体动力系统的成藏差异，并初步认为二叠系—八道湾组系统主要受储层和高压层控制，三工河组系统主要受深、浅层断裂联合作用控制，西山窑—清水河组系统以及白垩系呼图壁河组系统主要受油源和保存条件的控制。

通过莫北地区油样密度、粘度变化的研究，以及J1s22流体势平面变化规律分析，认为油气在沿断裂进入J1s22后，未发生大规模、远距离的侧向运移，只在局部构造中发生过调整，略有向北调整运移的趋势。

综合成藏条件分析，提出了莫索湾—莫北地区两种主要的成藏模式，即深部高压侧向运移成藏模式和中上部垂向运移成藏模式，提出喜山运动前后，油气运移格局发生了变化的认识。

根据莫索湾—莫北地区油气来源和成藏条件的不同，对该区做了成藏体系划分，并初步划分为2个成藏体系，即盆1井西凹陷东环带成藏体系和昌吉凹陷—莫索湾成藏体系。