浅层油气运移足迹特征及成因机理

浅层油气运移足迹特征及成因机理

目前，渤海开采井的主观性较高，其中以平坦为主观区的井有许多失败的井。值得注意的是，研究失败的主要原因是油气运移。油气运移是一个复杂的历史过程,看不见摸不着,正因为如此,我们甚至在富烃凹陷钻探了一些干井,大大增加了我们的勘探成本。另外,浅层构造往往断块多,海上钻井成本高,不可能钻探每个断块,因此,每一构造上第一口井的钻探结果对该构造的勘探很重要,有时一口干井就使该区带的勘探延误几年甚至几十年,所以,预测油气运移对分析浅层油气成藏与否尤为重要。我们从“亮点”勘探中得到启示,设想油气沿断层由深层运移至浅层的过程中肯定留下“足迹”,“足迹”在地震剖面上有多种表象。通过统计已钻井的成果,分析其浅层有或无油气聚集的地震相特征差异,进而类比预测一个新块是否发生过油气运移。“气烟囱”等油气运移“足迹”的识别方法,是研究浅层油气成藏的有效手段,是在生产中总结出并不断得到验证的经验,对生产有很好指导作用,有广泛的推广价值。1过井及油气运移的地层和地层的特征油气成藏动力学研究中的难点,是油气运移的动力、运移的途径和轨迹追踪以及运移的定时性等,尤其是浅层油气成藏。我们关注浅层成藏主要是研究油气从深层运移至浅层的事件过程。浅层在渤海探区就是新近系的明化镇组和馆陶组,浅层不具备生烃条件,既便是在一个富烃凹陷,浅层油气成藏的关键还是油气运移。研究油气运移传统的方法先找油气运移通道,如油源断层、构造脊的输导层、不整合面等;其次,分析成藏期次与构造的匹配关系。但圈闭中是否含油气最后靠钻井证实。浅层构造断块多,海上钻探成本高,不可能钻探每个断块,在此背景下,预测单个断块是否含有油气显得尤为重要,除传统的AVO等烃检外,能否找到一种方法,其研究思路是:设想通过统计已钻井的成果,分析其浅层有或无油气聚集的地震相特征差异,发现油气运移过程中可能留下的足迹,进而类比预测一个新块是否发生过油气运移。渤海目前钻探00多口预探井,均钻遇浅层地层。通过统计已钻井发现,有油气层钻遇的井,过井地震剖面上有油气运移的“足迹”,“足迹”通常在地震剖面上有3种表象:(1)“气烟囱”或“气云”表象,地震相上的模糊带;(2)地震剖面上通天断层(断至海底的断层)在海底表现为低频、强振幅,同相轴有上拉或下压痕迹;(3)地震剖面上有强振幅,且同相轴不光滑、连续性差、振幅和频率不均一等。相反,没有钻遇油气层的井,过井地震剖面上没有油气运移的“足迹”,通常地震剖面上亦有3种表象:(1)地震剖面上很干净,没有“麻点”;(2)地震剖面上通天断层在海底无异常现象;(3)地震剖面上同相轴光滑、连续性好、振幅和频率均一等。1.1地层产状及油气“气烟囱”或“气云”是我们在常规地震剖面中时有发现的表象,成条带或块状分布,模糊不清,根据其外形描述为“气烟囱”(图1)或“气云”。“气烟囱”或“气云”区其振幅或方差切片上成不规则状,面积2~km2不等,振幅切片上看不到地层产状,方差切片上看不到断层,模糊区之外断层清晰,纵向波及范围有差异,浅至地表(海底),深至3.0s不等。如BZ3-1等构造,1000ms方差切片尤为明显(图2),3D地震剖面上,地层产状到模糊区突然中断,有下拉的痕迹,严重处有深坑,模糊区地层无产状,断层更不清楚。但借助原先的2D地震资料发现,模糊区范围较3D区小,最严重的地区就是主断裂发育区,两边依次减弱,呈“气烟囱”状。从我们对“气烟囱”的勘探结果发现,“气烟囱”及周边钻井油气显示活跃,油气层分布井段长,有的井超过1000m。因此,可以认为“气烟囱”就是油气沿断裂大规模运移的最直观表象,是勘探的有利区带的有效标志之一。1.2油源断层断至海底气藏勘探的过程和目油气运移是浅层成藏的关键,因此,浅层勘探中首先要找油源断层,油源断层一般断距大、延伸范围长,我们研究油源断层主要关心它断至烃源岩的深度,以及和烃源岩接触面积的大小等。而分析油气藏保存时,才考虑油源断层两侧岩性对接关系,油源断层断至海底引起油气的逸散等。尽管大家普遍接受油气幕式成藏的概念,但油源断层断至海底与否很重要,首先反映构造活动的强弱;其次说明它活动时期,这两点和我们的浅层油气运移有关。统计发现有很多通天(海底)断层,有的通天断层在海底有低频、强振幅现象,剖面上同相轴上拉或下压痕迹,发现油气藏,如BZ3-1N-3D井等(图3),有的通天断层尽管断至海底,地震剖面上没有异常表象,结果没有油气层,如BZ2-2-1井等。1.3地震相特征对比地震解释人员都喜欢地震剖面波组特征清晰且“干净”,地震同相轴连续、振幅均匀,解释不易窜相位(图)。但我们也常常碰到一些不尽人意的地震剖面(图),波组特征不明显,地震剖面上麻麻点点、振幅强弱不均、同相轴连续性差、频率不均一等。针对以上两种不同的地震相特征,我们也做了大量的统计,包括黄河口、渤中、歧口凹陷等,地震剖面上的强振幅和振幅强弱不均、地震波组特征不明显、麻麻点点、同相轴连续性差、频率不均一的构造常含油气;相反,地震剖面上波组特征清晰且“干净”,地震同相轴连续、振幅均一的构造很少含油气。受统计范围的限制,油气运移足迹的几种表象有无普遍性?没有运移足迹几种表象的地区就一定没有发生油气运移?回答这些问题,先要分析足迹的成因机理。2地震地质相分析层序地层研究中常用到地震相的概念,即具有相似地震参数的地层单元。反映地震相特征的参数有反射振幅、反射连续性、外部几何形态、内部反射结构等项。相分析不仅研究不同地层沉积相的地震反射特征,更主要是了解地震地层参数的地质、物理起因。反过来,根据所观测的地震波在介质中传播速度及波的振幅与波形变化,还可以探讨介质的物性与岩性。设想在其它条件相同时,油气运移引起储层及运移路径上油、气、水饱和度改变,运移路径上储层阻抗跟着变化,进而引起反射系数差异,表现在地震剖面上,反射振幅、反射连续性等反映地震相特征的参数改变,表象特征就是足迹。2.1声波衰减地震“亮点”是指地震反射剖面上地震反射波增强的点。其主要形成原理是由于砂岩中含气时形成声波衰减,使地震波速度明显降低,从而造成气顶反射系数异常高,这样就在含气砂岩顶面产生特别强的反射波,形成“亮点”。除含气砂岩外,砾岩、煤层、薄层灰岩也能形成亮点,因此,亮点的出现并不一定代表储层中含有烃类,对于真假亮点的识别可用纵横波联合分析、AVO等技术鉴别。2.2地震反射波场特征我们发现“气烟囱”往往沿着大的断裂发育,平面上呈不规则状。它是由流体作用引发的地震剖面上的一种异常现象,在垂直的裂隙带中充满流体特别是天然气时,由于气层的低速异常和反射屏蔽的影响,使地震反射波信噪比大幅度降低,从而在地震剖面上造成反射模糊带,甚至空白区,表现出弱振幅、弱连续的特征;气烟囱直接指示了天然气的存在,综合运用好其提供的各种信息,可以在油气勘探中发挥其独特的作用。2.3深层油气运移特征表现为不稳定区域内的油气运移,这是一个波同相轴下拉现象常常由含气引起,但一些大的断裂,由于它的持续活动,深层降解气等沿着断裂不断释放,在海底形成强振幅、低频、同相轴下拉等现象,一方面反映构造活动强烈,更重要的是说明深层油气源充足,指示发生油气运移。同相轴下拉现象的出现是由于地震波通过含气层时波速明显降低,出现横向上速度不均,地震波通过含气层的旅行时间增大,使得气层下面反射同相轴向下弯曲,出现下拉现象。2.4非均质性原则含油气层同相轴不光滑现象的出现可能与储层的非均质有关。较薄的砂泥岩互层本身就较难形成连续性好的强反射轴,而当油气充填储层孔隙后,则更加剧了非均质性,造成地震波在相邻区域通过的时间差异,从而使得反射轴出现不光滑现象。还有一种情况,就是有油气运移但没有足迹,分析认为,其储层物性好,岩性均一,大面积分布。3判断油气运移与否的因素前面我们统计分析了油气运移足迹的几种表象及成因,近几年在勘探实践中,通过足迹识别判断油气运移与否取得了较好的效果,如BZ3-1、BZ3-1N、BZ2-2S、BZ29-等系列油田的发现和成功评价。3.1南热质地层的生长BZ3-1构造位于黄河口凹陷中央构造脊,上新世末期,郯庐断裂强烈的右旋张扭活动产生一系列呈雁行排列的次级断层,切割BZ3-1为一系列断块构造(图),其中南高点相对较大,圈闭面积2.3~2.9km2,闭合幅度0~m,为半背斜构造,受一条南掉断层控制,地层产状比较陡,东西向剖面上地层有明显回倾。南高点的低部位已钻探了BZ3-2-1和BZ3-2-2AD两口井,BZ3-2-1井明下段储层不发育,储层占地层厚度的12%,而相距约200m的BZ3-2-2AD井明下段储层较BZ3-2-1井好,储层占地层厚度的1%,单层最大厚度有10m。从1井到2AD井振幅明显增强,到构造高部位强振幅更加明显(图3)。基于以上研究,200年月日钻探了BZ3-1-7井,主要目的层为明下段,完钻井深212m。该井在明下段钻遇3层共.3m的油层,油层正好对应地震剖面上的强振幅(图3)。3.2bz3-1n-3d井BZ3-1N构造位于BZ3-1构造的上升盘,由一系列断块组成(图)。其中构造中心块由条掉向不同的断层围成,构造幅度低,等值线包洼。但其南界断层在海底有低频、强振幅现象,有上拉或下压痕迹(图2),推测该断层油气运移活跃,BZ3-1N构造中心块是油气聚集区,在此认识基础上部署一口评价井即BZ3-1N-3D井。BZ3-1N-3D井于200年月开钻,主要目的层为明下段。该井在明下段钻遇1.0m的油气层,达到预期目的。3.3地层内地层不稳定区域通过油气运移“足迹”的表象识别,不仅发现了一些油气藏,少钻干井,同时对以前所钻干井的失利有客观的解释。黄河口凹陷油气资源丰富,甚至有人曾认为:“在黄河口凹陷想打一口干井难”。其实在该区域也曾钻探过几口干井,有的井甚至无油气显示,如BZ2-2E-2井。该井属于BZ2-2S油田的滚动井,主要目的层位明下段,完钻井深2000m,馆陶组上段完钻。钻探结果为干井,明下段储盖组合良好。钻后分析认为:BZ2-2E-2井钻到空圈闭,该圈闭虽在油气运移的路径上,但因运移距离远而没有聚集成藏,进而推断空圈闭南部的断层并不是油气运移断层,油气来源于南部的阶梯式运移。依据是该井明下段地震相频率高、振幅均一、同相轴连续,而下降盘油田主体区地震相频率降低,振幅强,同相轴连续性变差(图7)。4油气运移“足迹”识别浅层油气成藏与否的关键是油气运移,油气运移尽管是复杂的历史过程,但曾经发生过油气运移肯定会留下“足迹”,因此,寻找“足迹”证据能有效帮助我们分析油气成藏