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第三章 油气运移—2.储集体输导层结构、运移动力学与优势运移路径_油气成藏过程分析

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第三 油气 2. 集体 输导 结构 移动 力学 优势 路径 过程 分析
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一、油气初次运移 (一 ) 连续稳态初次运移模式 (二 ) 泥 /页岩天然水力破裂与幕式流体初次运移 二、输导体系的组构、运移动力学与优势运移路径 (一 )输导体系 非均质输导层中油气运移机理 (二 )超压盆地流体流动机制、流动样式与油气富集 第三章 油气运移 成藏机理研究的主要任务 Q 1Q 1Q 117 13 116 Y J 36 1- 1 1 9 1 9- 1- 59 2W 2 - 1- 1 -1 1W 2 4- 1- 1 0- 1 5 12 15 1 3- 1- 1W - 2 0 100 150 200 250050100150200—— 构 造 等 高 线—— 断 层—— 油气运移路径 油 井 干 井生 烃 凹 陷—— 构 造 等 高 线—— 断 层—— 油气运移路径 油 井 干 井生 烃 凹 陷0 10 20 30 40★ 定源 ——成藏流体来源 (生 烃凹陷、源岩层位 ) ★ 定位 ——从源岩到圈闭的 通道系统与运移路径 ★ 定时 ——油气充注历史及 充注阶段 1. 输导体系定义与研究现状 ◆ 油气 /流体输导体系主要在我国应用 油气 /流体输导体系 (要是在含油气系统 ( 1994)和成藏动力学研究推动下 , 我国学者为揭示油气从烃源岩 → 圈闭的整体 、 动态 “ 细节 ” , 认识 油气优势运移通道 和油气分布的高度差异性提出的 (龚再升 , 1999; 王震亮 , 陈荷立 , 1999; 谢泰俊 , 2000; 张照录等 , 2000)。 1. 输导体系定义与研究现状 (1) 概念未统一,存在不同分类方案 ● 张照录等 (2000)认为输导体系是泛指某一含油气系统中所有的运移通道及相关围岩的总和,并概括出断层型、输导层型、裂隙型和不整合型等 4种输导类型; ● 张卫海等 (2003)将输导体系划分为储集层输导体系、断裂输导体系和不整合输导体系 3大类、 8种类型,并强调了输导体系的时间配置关系和输导体系的复合。 1. 输导体系定义与研究现状 (2) 主要是静态描述 , 基本未考虑动态变化与输导通道的组合 ● 姜建群等 (2000)和赵忠新等 (2002)从输导体系分类和输导性能研究入手,从含油气系统分析和层序地层学角度将油气运移方式分为直接运移和间接运移两种,并进一步总结出砂岩透镜体、岩性型、断层型、输导层型、不整合面型和裂缝型等 6类输导体系。 1. 输导体系定义与研究现状 研究现状 (3) 油气运移输导体系主要关注的是二次运移 , 有关初次运移输导体系的研究少见 。 油气输导体系定义(郝芳, 2005) 油气输导体系: 成藏体系中各种潜在流体 /油气输导体的三维几何形态 、内部结构和输导流体能力 、 不同输导体的组合形式及其与烃源灶的关系 。 准噶尔盆地西北缘输导体系: 不整合+断裂油气 (侧向与垂向 )输导体系 油气输导体系定义 系统性 系统性:不同类型输导体的组合形式 油气输导体系定义 整体性 整体系:油气运移的全过程,初次与二次运移 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 1 2 5压 力 / M P 0 02 0 0 03 0 0 04 0 0 05 0 0 06 0 0 0静水压力静岩压力深度/砂 岩一次排放二次排放压 力静水压力静岩压力深度/砂 岩一次排放二次排放油气输导体系定义 层次性 层次性:不同输导体组合形式、不同输导体 几何形态;关键输导体内部构成与输导能力 孔隙度 (%) 0 10 20 30 40 4800 5000 5200 5400 4200 4000 4040 4080 4120 4160 深度(m) 铁山坡气田 普光气田 渗透率 (10 10 102 103 104 铁山坡气田 普光气田 普光 4 层状,横向连续性好 第三章 油气运移 ——油气二次运移 (1) 二、油气二次运移 (一 )输导体系 非均质输导层中油气运移机理 (1)非均质输导层中油气 (流体 )运移机理的国际前沿和争论焦点 (2)储集体输导层内部结构 ——非均质 孔隙介质 (3)储集体输导层油气运移动力与运移方式 (4)储集体输导层油气运路径与聚集区域预测 (5)实例分析 —优势运移路径与油气富集与贫化机理 ① 流体 /油气的运移方式 ◆ 油气呈面状或席状 (移 ——“阻力学派 ” (et 1994; et 2002) ◆ 油气 “ 有限通道 ” 运移 ( 油气呈优势通道运移 ) ——动力学派 (1994; 1997; 2000 ; 2000; 2001) (1)非均质输导层中油气 (流体 )运移机理的国际前沿和争论焦点 0 10 20 30 2196 2200 2204 2208 2212 2216 100 101 102 103 %) ② 非均质孔隙介质中流体 /油气运移路径的主控因素 ◆ 渗透率学派 ——运移路径受渗透率非均质性的控制 , 运移路径难以有效预测 (et 1994; et 2002) ◆ 水动力学派 ——油气运移路径受区域地下水流动方向的控制,无大规模地下水流动,油气不能长距离运移 (1987;1993, 1996) ◆ 构造形态学派 ——运移路径受输导层顶面三维几何形态的控制 (1997, 1999; 2001) (1)非均质输导层中油气 (流体 )运移机理的国际前沿和争论焦点 ③ 油气长距离侧向运移的动力 ◆ 主要由水动力驱动 ——“水动力学派 ” (1987; 1989; 1993; et 2002) ◆ 没有水动力油气可以进行长距离运移 (1997, 1999; 2001) 1 1 2 3 3 3 4 4 4 4 1 1 2 油 砂 1. 地形驱动的局部流体流动 2. 剥蚀反弹驱动的区域性流体流动 3. 地形驱动的南北向盆地规模的流体流动 4. 盆地规模的构造驱动流体流动 (1)非均质输导层中油气 (流体 )运移机理的国际前沿和争论焦点 0 10 20 30 2196 2200 2204 2208 2212 2216 100 101 102 103 %) (2) 储集体输导层内部结构 —— 非均质 孔隙介质 碎屑岩层系砂岩储集物性 孔隙度 (%) 0 10 20 30 40 4800 5000 5200 5400 4200 4000 4040 4080 4120 4160 深度(m) 铁山坡气田 普光气田 渗透率 (10 10 102 103 104 铁山坡气田 普光气田 碳酸盐岩层系储集物性 荧光, 240倍 (邱楠生提供)  油润性较好的输导层部分 在小尺度和微观尺度上,油气的运移路径表现为浮力克服毛细管阻力,即最小阻力原则。油气优先通过高孔隙度 /渗透率或油润性较好的部分运移;小尺度和微观尺度上油气的优势通道运移决定了油气藏内油气的分布及油气藏内流体组成的非均质性; (3) 储集体输导层油气运移动力与运移方式 非均质储层内油气分布的非均质性证明油气优先通过高孔隙度、渗透率储层部分运移或优先在高孔隙度 /渗透率储层部分聚集 1 10 100 1000 10000 40 30 20 10 0 孔隙度(%) 渗透率 (饱含油 含 油 油 迹 不含油 非均质储层含油气性统计 原油成熟度较高 饱和烃含量相对较高 非烃含量较低 生物标志物成熟度高 原油成熟度较低 饱和烃含量较低 非烃含量较高 生物标志物成熟度低 较早进入圈闭 、 成熟度较低的原油首先在高孔 、 渗储层部分聚集 ,后期进入的成熟度较高的原油驱替高孔 、 渗储层中的原油 , 并使成熟度较低的原油注入孔隙度 、 渗透率较低的储层部分 0 5 10 15 20 250102030405060孔隙度 ( %)) 小尺度和微观尺度上油气的优势通道运移决定了油气藏内流体组成的非均质性 ——基于组分非均质性的流体历史分析的理论基础 模拟实验结果支持阻力学派 ——油气优先通过孔隙度 、渗透率较高 、 油润性较好的输导层部分运移  小尺度的模拟实验无法揭示宏观尺度上的流体 /油气运移过程  无法构筑高度非均质的孔隙介质  无法揭示和模拟流体和油气运移的三维行为 最大动力准则: 存在一个临界倾角 , 输导层倾角大于该临界倾角 , 非均质孔隙型介质中宏观尺度的油气运移路径主要受构造几何形态的控制 区域性油气运移准则与方式 F w p ( )c  2运移取向 : F p M a 在储层倾角小于该临界倾角时 , 宏观尺度的油气运移路径主要受渗透率非均质性的控制 。 1 F w p ( )c  2运移取向 : F p M a ◆ 油气二次运移模式: 大尺度上的最大动力模式 作用力:浮力、水动力、毛细管阻力 (3) 储集体输导层油气运移动力与运移方式 油气运移的 最小烃柱高度 封闭层 输导层  油气从源岩排出进入输导层后,将在浮力的作用下通 过通道网络垂向运移至封闭层底面;  油气只通过输导层顶部 1不是 占据整个输导层, 封闭层底面控制油气的侧向运移 ; 0 25 50 75 100 % 80(2) 渤海湾盆地大民屯凹陷 ——短距离侧向运移 (801000 2000 N (A) 0 50 100 of (B) 0 50 100 油气井预测指数 =97% ◆ 干井预测指数 =◆ 总预测指数 =0 10–3 10–2 10–1 100 101 102 103 104 10 20 30 40 %) 低渗 特低渗 超低渗 —致密层 (1)珠江口盆地珠 —油气长距离侧向运移 (>80高勘探程度:已完成各类探井 412口 富油凹陷:远景资源 : 108t,探明储量 :108t (2)渤海湾盆地大民屯凹陷 ——短距离侧向运移 (<10S 砾岩 (粉 )砂岩 泥岩 烃源岩 基底 2 32222 层 组 代号 岩 性 地质年代 (段 东营组 房身泡组 S S 构造演化 初陷期 深陷期 扩展期 拗陷期 拉张作用走滑作用玄武岩 R R R 储集岩 R R 图 2 大民屯凹陷地层综合柱状图,以及烃源岩、储集岩层位和构造演化阶段 2)渤海湾盆地大民屯凹陷 ——短距离侧向运移 (<10480000 1489600 1499200 1508800 1518400 1528000 1480000 1489600 1499200 1508800 1518400 1528000 4 62 00 00 4 62 6 40 04 63 28 0 04 63 92 0 04 64 5 60 0 4 65 20 00 4 62 00 0 04 62 6 40 04 63 28 0 04 63 9 20 0 4 64 5 60 0 4 65 20 0 0三台子 带 坡 斜 屯 户 网 安 福 屯 洼 陷 三台子洼陷 胜东洼陷 荣盛堡洼陷 兴隆堡 东胜堡 0 2 4km 民屯油田 法哈牛油田 静安堡油田 边台油田 油井 油面积 泥底辟 断层 地名 东胜堡 A B A B 剖面位 置 缺乏有效生储配置关系 (2)渤海湾盆地大民屯凹陷 ——短距离侧向运移 (<10图 6 沈 616井 (A)与沈 127井 (B)泥岩声波时差随深度变化及其泥岩欠压实特征, (C)各构造单元储层实测流体压力系数分布 0 100 1000 0 00 1000 3d 22223d 2222度(声波时差 (μs/m) 声波时差 (μs/m) 0 力系数 安福屯 胜东洼陷 前进构造带 荣胜堡洼陷 (A) (B) (C) 正常压实趋势线 欠压实 欠压实 (2)渤海湾盆地大民屯凹陷 ——短距离侧向运移 (<10沈 616沈 307沈 604哈 36( 1 )沈 309( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 9 )( 1 1 )( 2 )胜东洼陷法哈牛构造带安福屯洼陷前进造带曹北洼陷三台子洼陷网户屯斜坡带 荣盛堡洼陷构造带静安堡1485000 1490000 1495000 1500000 1505000 1510000 1515000 1520000 15250001485000 1490000 1495000 1500000 1505000 1510000 1515000 1520000 15250004655000465000046450004640000463500046300004625000462000046550004650000464500046400004635000463000046250004620000( 8 )( 1 0 )大民屯凹陷含油气系统平面分布图北部高蜡油含油气系统南部正常油含油气系统油气系统与运聚单元划分: 2个油气系统 (2)渤海湾盆地大民屯凹陷 ——短距离侧向运移 (<10大民屯凹陷油页岩生烃灶原油在潜山储层中运移路径与汇聚区域模拟图 (2)渤海湾盆地大民屯凹陷 ——短距离侧向运移 (<10大民屯凹陷油页岩生烃灶原油在沙三 /四段储层中运移路径与汇聚区域模拟图 (2)渤海湾盆地大民屯凹陷 ——短距离侧向运移 (<10大民屯凹陷北部沙四 /三段泥质岩生烃灶原油在沙四 /三段储层中运移路径与汇聚区域模拟 (2)渤海湾盆地大民屯凹陷 ——短距离侧向运移 (<10大民屯凹陷南部沙四 /三段泥质岩生烃灶原油在沙四 /三段储层中运移路径与汇聚区域模拟 (2)渤海湾盆地大民屯凹陷 ——短距离侧向运移 (<10大民屯凹陷 (2)渤海湾盆地大民屯凹陷 ——短距离侧向运移 (<10 (D) 0 5 10 (C) 5 10 油气井预测指数=◆ 干井预测指数=◆ 总预测指数=0 10 20 30 40 10000 10 102 103 104 105 ) = 593 %) 2)渤海湾盆地大民屯凹陷 ——短距离侧向运移 (<10C F D 1 8 - 2E - 1C F D 2 3 - 1 - 1B Z 1 3 - 1 - 1B Z 8 - 4 - 1B Z 1 9 - 2 - 1B Z 2 5 - 1 - 1B Z 2 6 - 2 - 1B Z 2 2 - 1 - 1B Z 2 2 - 2 - 1B Z 2 8 - 1 - 1P L 1 3 - 1B Z 6 - 1 - 1B D 1B D 3Q H D 3 0 - 1 - 2Q H D 3 0 - 1 - 1B Z 1 0B Z 2Q H D 3 4 - 2 - 1B Z 1 6B Z 3 - 1 - 3石起凸坨臼低渤东P L 2 - 1 - 1凸P L 7 - 1 - 1起B Z 3 4 - 7 - 1Z C 1Z C 1Z C 1 B Z 6B Z 3 5 - 2 - 1 B Z 3 6 - 2 - 1P L 1 4 - 3 - 1Q H D 2 2 - 1 - 1858075706560555045403585 85354045505560758085909525707580滨浅湖相 曲流河平原 辫状河平原坳 陷 阶 段 发 育 区 域 性 砂 体 输 导 层 (3)渤海湾盆地渤中坳陷 ——中距离侧向运移 (10馆陶组砂体百分含量 ◆ 油气井预测指数 =78% ◆ 干井预测指数 =100% ◆ 总预测指数 =89% ◆ 除 1个油田外,所有已发现油田均位于优势运移路径上 (;所有储量大于 1亿吨的油田均有多个优势运移通道汇聚性供烃 N (A) 1500 1500 0 10 20 0 20 30 40 50 0 10–2 10–1 100 101 102 103 104 105 %) 0 10 20 Z X (B) 宏观尺度的油气运移路径主要受构造几何形态的控制 (最大动力原则 )并可以在不考虑渗透率非均质性的条件下进行预测 ——油气藏定位的理论基础 , 大型油气藏的形成需要有多条优势运移通道汇聚性供烃 16 N 烃源灶 预测的油气聚集区 干 井 油井或油气显示井 油气运移路径 渤中凹陷 2势运移路径与油气富集与贫化机理 2) 拉平 0)拉平 平 ★ 6108t ★ 油气充注主要发生在第四纪 日聚集原油  效充注时间短  育切穿盖层的多组断层,大量油气通过断层散失 储层浅,强烈的生物降解导致大量油气破坏 223d R A 2B 2C 4A 4B 4C 4D 4E 4F 4G 5A 5B 5C 5D 5E 6 7 8A 8B 22 2 5 6 8 7 0 10 20 Z X 期渤中凹陷沙三段原油充注,晚期渤中凹陷沙一段原油充注 渤中凹陷东部和渤东凹陷东下段原油充注 庙西凹陷沙三段原油充注 2 7 7 8 6 5 7 23 24 26 23 30 H  429 o. 6 0 2 4 源混合 (沙三段、沙一段、东营组下段 )  多灶叠加 (渤中凹陷、渤东凹陷、庙西凹陷 )  大面积侧向汇聚 (渤中凹陷大范围源岩生成烃类的侧向汇聚 ) ② 渤中活跃烃源岩区 12部油气贫化机理 ——运移屏蔽贫化 ② 西次洼现今活跃烃源岩区 现今高成熟的烃源岩区 四纪 局部油气贫化机理 ——运移屏蔽贫化 ②  盆地 /凹陷:油气运移路径三维射线追踪 油气运移路径的地球化学示踪 ——宏观尺度油气运移路径  油藏内含油气性统计和差异性分析  成藏流体多重非均质性分析 小尺度上的油气 运移路径 讨论:储集体输导层油气优势运移路径研究方法 ( 1) 数值模拟 ( 2) 地质观测 ——地球化学示踪 ( 3) 物理模拟实验 (?)
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