淺層油氣運移足跡特征及成因機理

目前，渤海開采井的主觀性較高，其中以平坦為主觀區的井有許多失敗的井。值得注意的是，研究失敗的主要原因是油氣運移。油氣運移是一個復雜的歷史過程,看不見摸不著,正因為如此,我們甚至在富烴凹陷鉆探了一些干井,大大增加了我們的勘探成本。另外,淺層構造往往斷塊多,海上鉆井成本高,不可能鉆探每個斷塊,因此,每一構造上第一口井的鉆探結果對該構造的勘探很重要,有時一口干井就使該區帶的勘探延誤幾年甚至幾十年,所以,預測油氣運移對分析淺層油氣成藏與否尤為重要。我們從“亮點”勘探中得到啟示,設想油氣沿斷層由深層運移至淺層的過程中肯定留下“足跡”,“足跡”在地震剖面上有多種表象。通過統計已鉆井的成果,分析其淺層有或無油氣聚集的地震相特征差異,進而類比預測一個新塊是否發生過油氣運移?！皻鉄焽琛钡扔蜌膺\移“足跡”的識別方法,是研究淺層油氣成藏的有效手段,是在生產中總結出并不斷得到驗證的經驗,對生產有很好指導作用,有廣泛的推廣價值。1過井及油氣運移的地層和地層的特征油氣成藏動力學研究中的難點,是油氣運移的動力、運移的途徑和軌跡追蹤以及運移的定時性等,尤其是淺層油氣成藏。我們關注淺層成藏主要是研究油氣從深層運移至淺層的事件過程。淺層在渤海探區就是新近系的明化鎮組和館陶組,淺層不具備生烴條件,既便是在一個富烴凹陷,淺層油氣成藏的關鍵還是油氣運移。研究油氣運移傳統的方法先找油氣運移通道,如油源斷層、構造脊的輸導層、不整合面等;其次,分析成藏期次與構造的匹配關系。但圈閉中是否含油氣最后靠鉆井證實。淺層構造斷塊多,海上鉆探成本高,不可能鉆探每個斷塊,在此背景下,預測單個斷塊是否含有油氣顯得尤為重要,除傳統的AVO等烴檢外,能否找到一種方法,其研究思路是:設想通過統計已鉆井的成果,分析其淺層有或無油氣聚集的地震相特征差異,發現油氣運移過程中可能留下的足跡,進而類比預測一個新塊是否發生過油氣運移。渤海目前鉆探00多口預探井,均鉆遇淺層地層。通過統計已鉆井發現,有油氣層鉆遇的井,過井地震剖面上有油氣運移的“足跡”,“足跡”通常在地震剖面上有3種表象:(1)“氣煙囪”或“氣云”表象,地震相上的模糊帶;(2)地震剖面上通天斷層(斷至海底的斷層)在海底表現為低頻、強振幅,同相軸有上拉或下壓痕跡;(3)地震剖面上有強振幅,且同相軸不光滑、連續性差、振幅和頻率不均一等。相反,沒有鉆遇油氣層的井,過井地震剖面上沒有油氣運移的“足跡”,通常地震剖面上亦有3種表象:(1)地震剖面上很干凈,沒有“麻點”;(2)地震剖面上通天斷層在海底無異常現象;(3)地震剖面上同相軸光滑、連續性好、振幅和頻率均一等。1.1地層產狀及油氣“氣煙囪”或“氣云”是我們在常規地震剖面中時有發現的表象,成條帶或塊狀分布,模糊不清,根據其外形描述為“氣煙囪”(圖1)或“氣云”?！皻鉄焽琛被颉皻庠啤眳^其振幅或方差切片上成不規則狀,面積2~km2不等,振幅切片上看不到地層產狀,方差切片上看不到斷層,模糊區之外斷層清晰,縱向波及范圍有差異,淺至地表(海底),深至3.0s不等。如BZ3-1等構造,1000ms方差切片尤為明顯(圖2),3D地震剖面上,地層產狀到模糊區突然中斷,有下拉的痕跡,嚴重處有深坑,模糊區地層無產狀,斷層更不清楚。但借助原先的2D地震資料發現,模糊區范圍較3D區小,最嚴重的地區就是主斷裂發育區,兩邊依次減弱,呈“氣煙囪”狀。從我們對“氣煙囪”的勘探結果發現,“氣煙囪”及周邊鉆井油氣顯示活躍,油氣層分布井段長,有的井超過1000m。因此,可以認為“氣煙囪”就是油氣沿斷裂大規模運移的最直觀表象,是勘探的有利區帶的有效標志之一。1.2油源斷層斷至海底氣藏勘探的過程和目油氣運移是淺層成藏的關鍵,因此,淺層勘探中首先要找油源斷層,油源斷層一般斷距大、延伸范圍長,我們研究油源斷層主要關心它斷至烴源巖的深度,以及和烴源巖接觸面積的大小等。而分析油氣藏保存時,才考慮油源斷層兩側巖性對接關系,油源斷層斷至海底引起油氣的逸散等。盡管大家普遍接受油氣幕式成藏的概念,但油源斷層斷至海底與否很重要,首先反映構造活動的強弱;其次說明它活動時期,這兩點和我們的淺層油氣運移有關。統計發現有很多通天(海底)斷層,有的通天斷層在海底有低頻、強振幅現象,剖面上同相軸上拉或下壓痕跡,發現油氣藏,如BZ3-1N-3D井等(圖3),有的通天斷層盡管斷至海底,地震剖面上沒有異常表象,結果沒有油氣層,如BZ2-2-1井等。1.3地震相特征對比地震解釋人員都喜歡地震剖面波組特征清晰且“干凈”,地震同相軸連續、振幅均勻,解釋不易竄相位(圖)。但我們也常常碰到一些不盡人意的地震剖面(圖),波組特征不明顯,地震剖面上麻麻點點、振幅強弱不均、同相軸連續性差、頻率不均一等。針對以上兩種不同的地震相特征,我們也做了大量的統計,包括黃河口、渤中、歧口凹陷等,地震剖面上的強振幅和振幅強弱不均、地震波組特征不明顯、麻麻點點、同相軸連續性差、頻率不均一的構造常含油氣;相反,地震剖面上波組特征清晰且“干凈”,地震同相軸連續、振幅均一的構造很少含油氣。受統計范圍的限制,油氣運移足跡的幾種表象有無普遍性?沒有運移足跡幾種表象的地區就一定沒有發生油氣運移?回答這些問題,先要分析足跡的成因機理。2地震地質相分析層序地層研究中常用到地震相的概念,即具有相似地震參數的地層單元。反映地震相特征的參數有反射振幅、反射連續性、外部幾何形態、內部反射結構等項。相分析不僅研究不同地層沉積相的地震反射特征,更主要是了解地震地層參數的地質、物理起因。反過來,根據所觀測的地震波在介質中傳播速度及波的振幅與波形變化,還可以探討介質的物性與巖性。設想在其它條件相同時,油氣運移引起儲層及運移路徑上油、氣、水飽和度改變,運移路徑上儲層阻抗跟著變化,進而引起反射系數差異,表現在地震剖面上,反射振幅、反射連續性等反映地震相特征的參數改變,表象特征就是足跡。2.1聲波衰減地震“亮點”是指地震反射剖面上地震反射波增強的點。其主要形成原理是由于砂巖中含氣時形成聲波衰減,使地震波速度明顯降低,從而造成氣頂反射系數異常高,這樣就在含氣砂巖頂面產生特別強的反射波,形成“亮點”。除含氣砂巖外,礫巖、煤層、薄層灰巖也能形成亮點,因此,亮點的出現并不一定代表儲層中含有烴類,對于真假亮點的識別可用縱橫波聯合分析、AVO等技術鑒別。2.2地震反射波場特征我們發現“氣煙囪”往往沿著大的斷裂發育,平面上呈不規則狀。它是由流體作用引發的地震剖面上的一種異常現象,在垂直的裂隙帶中充滿流體特別是天然氣時,由于氣層的低速異常和反射屏蔽的影響,使地震反射波信噪比大幅度降低,從而在地震剖面上造成反射模糊帶,甚至空白區,表現出弱振幅、弱連續的特征;氣煙囪直接指示了天然氣的存在,綜合運用好其提供的各種信息,可以在油氣勘探中發揮其獨特的作用。2.3深層油氣運移特征表現為不穩定區域內的油氣運移,這是一個波同相軸下拉現象常常由含氣引起,但一些大的斷裂,由于它的持續活動,深層降解氣等沿著斷裂不斷釋放,在海底形成強振幅、低頻、同相軸下拉等現象,一方面反映構造活動強烈,更重要的是說明深層油氣源充足,指示發生油氣運移。同相軸下拉現象的出現是由于地震波通過含氣層時波速明顯降低,出現橫向上速度不均,地震波通過含氣層的旅行時間增大,使得氣層下面反射同相軸向下彎曲,出現下拉現象。2.4非均質性原則含油氣層同相軸不光滑現象的出現可能與儲層的非均質有關。較薄的砂泥巖互層本身就較難形成連續性好的強反射軸,而當油氣充填儲層孔隙后,則更加劇了非均質性,造成地震波在相鄰區域通過的時間差異,從而使得反射軸出現不光滑現象。還有一種情況,就是有油氣運移但沒有足跡,分析認為,其儲層物性好,巖性均一,大面積分布。3判斷油氣運移與否的因素前面我們統計分析了油氣運移足跡的幾種表象及成因,近幾年在勘探實踐中,通過足跡識別判斷油氣運移與否取得了較好的效果,如BZ3-1、BZ3-1N、BZ2-2S、BZ29-等系列油田的發現和成功評價。3.1南熱質地層的生長BZ3-1構造位于黃河口凹陷中央構造脊,上新世末期,郯廬斷裂強烈的右旋張扭活動產生一系列呈雁行排列的次級斷層,切割BZ3-1為一系列斷塊構造(圖),其中南高點相對較大,圈閉面積2.3~2.9km2,閉合幅度0~m,為半背斜構造,受一條南掉斷層控制,地層產狀比較陡,東西向剖面上地層有明顯回傾。南高點的低部位已鉆探了BZ3-2-1和BZ3-2-2AD兩口井,BZ3-2-1井明下段儲層不發育,儲層占地層厚度的12%,而相距約200m的BZ3-2-2AD井明下段儲層較BZ3-2-1井好,儲層占地層厚度的1%,單層最大厚度有10m。從1井到2AD井振幅明顯增強,到構造高部位強振幅更加明顯(圖3)。基于以上研究,200年月日鉆探了BZ3-1-7井,主要目的層為明下段,完鉆井深212m。該井在明下段鉆遇3層共.3m的油層,油層正好對應地震剖面上的強振幅(圖3)。3.2bz3-1n-3d井BZ3-1N構造位于BZ3-1構造的上升盤,由一系列斷塊組成(圖)。其中構造中心塊由條掉向不同的斷層圍成,構造幅度低,等值線包洼。但其南界斷層在海底有低頻、強振幅現象,有上拉或下壓痕跡(圖2),推測該斷層油氣運移活躍,BZ3-1N構造中心塊是油氣聚集區,在此認識基礎上部署一口評價井即BZ3-1N-3D井。BZ3-1N-3D井于200年月開鉆,主要目的層為明下段。該井在明下段鉆遇1.0m的油氣層,達到預期目的。3.3地層內地層不穩定區域通過油氣運移“足跡”的表象識別,不僅發現了一些油氣藏,少鉆干井,同時對以前所鉆干井的失利有客觀的解釋。黃河口凹陷油氣資源豐富,甚至有人曾認為:“在黃河口凹陷想打一口干井難”。其實在該區域也曾鉆探過幾口干井,有的井甚至無油氣顯示,如BZ2-2E-2井。該井屬于BZ2-2S油田的滾動井,主要目的層位明下段,完鉆井深2000m,館陶組上段完鉆。鉆探結果為干井,明下段儲蓋組合良好。鉆后分析認為:BZ2-2E-2井鉆到空圈閉,該圈閉雖在油氣運移的路徑上,但因運移距離遠而沒有聚集成藏,進而推斷空圈閉南部的斷層并不是油氣運移斷層,油氣來源于南部的階梯式運移。依據是該井明下段地震相頻率高、振幅均一、同相軸連續,而下降盤油田主體區地震相頻率降低,振幅強,同相軸連續性變差(圖7)。4油氣運移“足跡”識別淺層油氣成藏與否的關鍵是油氣運移,油氣運移盡管是復雜的歷史過程,但曾經發生過油氣運移肯定會留下“足跡”,因此,尋找“足跡”證據能有效幫助我們分析油氣成藏