一種應用地質(zhì)、地球物理和地球化學方法示蹤油氣運移路徑的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種綜合應用地質(zhì)、地球物理和地球化學方法示蹤油氣運移路徑的方法，該方法包括以下步驟：(1)輸導層的地質(zhì)學研究，確定輸導層與烴源巖的配置關(guān)系；(2)輸導層的地球物理表征，確定輸導層的空間分布和物性分布，預測出油氣運移路徑；(3)地球化學方法示蹤檢驗步驟(2)預測出的油氣運移路徑。本發(fā)明綜合應用地質(zhì)、地球物理和地球化學方法來進行油氣運移路徑的研究，旨在有效地確定油源關(guān)系、建立輸導格架以及示蹤油氣運移路徑，為油氣勘探服務。
【專利說明】一種應用地質(zhì)、地球物理和地球化學方法示蹤油氣運移路徑的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于油氣二次運移領(lǐng)域，特別是油氣在砂巖輸導層中的側(cè)向運移，尤其涉及一種綜合應用地質(zhì)、地球物理和地球化學方法示蹤油氣運移路徑的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]“油氣運移是當今石油地質(zhì)學中最難研究、油氣勘探中最難預測的一個問題”(鄧運華，2004)。靜態(tài)的生油層、儲層、蓋層、圈閉和保存條件可以用高質(zhì)量的地震、鉆井資料進行直接分析和較準確的預測。然而，油氣運移是發(fā)生在地質(zhì)歷史時期的動態(tài)過程(陳荷立，1995 ;李明誠，1995 ;鄧運華，2004)，在地質(zhì)條件下難以識別。
[0003]目前，油氣二次運移存在兩種不同的觀點(Haoet al.，2007)，形成了截然不同的油氣二次運移模型:PATHWAYS? 模型(Hindle，1997 ；1999)和 0ILTRACK 模型(Bekele etal.,1999 ；Bekele et al.，2002)。PATHWAYS?模型比較簡單，其基本原理是:油氣從烴源巖排出之后首先在浮力作用下沿垂向運移，然后受控于區(qū)域蓋層的構(gòu)造形態(tài)往構(gòu)造高部位運移(Hindle，1997; 1999)。換句話說，該模型中的油氣運移路徑主要受控于區(qū)域蓋層的構(gòu)造形態(tài)，不考慮輸導層孔隙度和滲透率的變化(Hindle，1997 ; 1999)。PATHWAYS?模型輸入的數(shù)據(jù)主要包括烴源巖的位置和區(qū)域蓋層的頂面構(gòu)造形態(tài)(Hindle，1997)。OILTRACK模型考慮的因素比較多，包括輸導層的孔滲性、流體的密度和粘度等(Bekele et al.，1999 ;2002)。從理論上來說，非均質(zhì)性輸導層中各方向的浮力和毛細管力不同，油氣運移路徑主要受控于滲透率的相對大小(Rhea et al.，1994 ；Bekele et al.，1999 ；Bekele et al.，2002)。
[0004]PATHWAYS?和0ILTRACK模型代表了油氣二次運移研究中兩種不同的思維方式，盡管它們都是基于最基本的浮力、毛細管力和水動力理論。前者雖然將現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)的油氣藏與油氣優(yōu)勢運移路徑耦合起來，但模型過于簡單化，有些問題有待進一步改進。如:按照PATHWAYS?模型，油氣趨于沿構(gòu)造脊運移，然而構(gòu)造脊通常不是砂體發(fā)育的有利部位。后者雖然充分考慮了輸導層的非均質(zhì)性對油氣運移路徑的影響，但其考慮的因素難以實現(xiàn)。如:盆地尺度滲透率的定量計算難度較大，特別是在油氣勘探早期或凹陷地區(qū)鉆井資料較少的情況下。此外，在沉積微相、斷層和裂縫、區(qū)域水動力條件尚不清楚的情況下，確定滲透率的空間變化實屬不易。
[0005]油氣運移路徑是連接烴源巖和油氣圈閉的隱形橋梁，油氣運移路徑示蹤在尋找大中型油氣田和減小勘探風險過程中起著關(guān)鍵性的作用。與海相環(huán)境不同，我國的油氣資源主要富集在陸相湖盆中。一方面這些盆地具有基準面升降頻繁、相變快的特點，使油氣運移路徑變得更加錯綜復雜；另一方面，國內(nèi)的陸相盆地幾乎都進入成熟勘探階段，尋找新增儲量需要立足于精細的油氣運移路徑研究。因此，對油氣運移路徑進行更為精細、準確的研究是學科發(fā)展的必然結(jié)果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述PATHWAYS?模型過于簡化，0ILTRACK模型考慮的因素難以實現(xiàn)以及在我國的油氣資源勘探中，油氣運移路徑錯綜復雜，需要更精細的油氣運移路徑研究等問題，本發(fā)明綜合應用地質(zhì)、地球物理和地球化學方法來進行油氣運移路徑的研究，旨在有效地確定油源關(guān)系、建立輸導格架以及示蹤油氣運移路徑，為油氣勘探服務。
[0007]本發(fā)明將生、儲、蓋、圈、運等要素在時間和空間上有機的結(jié)合起來。地震地層學、層序地層學和沉積學研究可以明確烴源巖與輸導層的配置關(guān)系(Xu et al.,2014);地球物理手段(包括三維可視化技術(shù))可以有效的刻畫輸導體的形態(tài)及其控制作用下的油氣優(yōu)勢運移路徑(Corradi et al., 2009 ；Xu et al., 2014);地球化學方法通過樣品點之間參數(shù)的對比不僅可以有效的確定油源關(guān)系，還可以指示油氣的充注方向(Hao et al.,2007 ；Haoet al.，2009)。
[0008]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0009]一種綜合應用地質(zhì)、地球物理和地球化學方法示蹤油氣運移路徑的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0010](I)輸導層的地質(zhì)學研究:確定輸導層與烴源巖的配置關(guān)系；
[0011](2)輸導層的地球物理表征:對輸導層頂面反射的地震波進行地震資料精細解釋、標定地震屬性并提取出最佳地震屬性，確定輸導層的空間分布和物性分布，預測出油氣運移路徑；
[0012](3)地球化學方法示蹤檢驗步驟(2)預測出的油氣運移路徑:采用地球化學參數(shù)進行示蹤，當各圈閉具有相同的油氣來源或地球化學參數(shù)成規(guī)律性變化時，預測的油氣運移路徑成立；否則，返回輸導層的地球物理表征階段重新提取地震屬性，確定輸導層的空間分布和物性分布，直到預測出的油氣運移路徑與地球化學示蹤的結(jié)果達到匹配。
[0013]所述步驟(I)中利用地質(zhì)學綜合研究確定輸導層與烴源巖的配置關(guān)系，包括以下步驟:
[0014](I)通過地震地層學和層序地層學建立區(qū)域等時地城格架；
[0015](2)古地貌恢復；
[0016](3)分析古物源和沉積體系的展布；
[0017](4)利用高分辨率三維地震、鉆井和巖心資料確定研究區(qū)的沉積相；
[0018](5)確定主要輸導層的發(fā)育層位和輸導層與烴源巖的配置關(guān)系。
[0019]步驟(2)中用合成地震記錄和/或VSP測井對地震資料精細解釋出的地震屬性進行標定。
[0020]步驟(2)中采用將輸導層的頂面構(gòu)造形態(tài)與地震屬性相疊合的方法，對輸導層的空間形態(tài)和物性進行表征。
[0021]步驟(3)中采用的地球化學參數(shù)是生物標志化合物。
[0022]所述步驟(3)中的生物標志化合物為C19/C23三環(huán)萜烷(C19/C23TT)，C20/C23三環(huán)萜烷(C20/C23TT)，C24 四環(huán)萜烷/C26H環(huán)萜烷(C24Tet/C26TT)，藿烷/ 甾烷，C27ZC29 甾燒，C28/C29 甾燒，4-甲基甾烷指數(shù)(4-甲基甾燒/ Σ C29甾烷)，？17^，035/034225藿烷，(:2311'/03(|藿燒，伽馬蠟烷指數(shù)(伽馬蠟烷/a PC3tl 藿烷)，C27Dia/C27ST 或 ETR= (C28+C29) / (C28+C29+Ts)中任意一種或至少兩種的組合物，所述組合典型但非限制性的實例有:(:19/(:23三環(huán)萜烷(C19/C23TT)和C2Q/C23三環(huán)萜烷(C2Q/C23TT)的組合，C24四環(huán)萜烷環(huán)萜烷(C24Tet/C26TT)和藿烷/甾烷的組合，C27/C29甾烷和C28/C29甾烷的組合，4-甲基甾烷指數(shù)(4-甲基甾燒/ Σ C29甾烷)和Pr/Ph的組合，C35/C3422S藿烷和C23TT/C3(I藿烷的組合，伽馬蠟烷指數(shù)(伽馬蠟烷/ α β C30 藿烷)和 C27Dia/C27ST 的組合，C27Dia/C27ST 和 ETR = (C28+C29) / (C28+C29+Ts)的組合，CigZC23三環(huán)萜烷(C19/C23TT)、C2Q/C23三環(huán)萜烷(C2Q/C23TT)和C24四環(huán)萜烷/C26三環(huán)萜烷(C24Tet/C26TT)的組合，C28ZC29甾烷、4-甲基甾烷指數(shù)(4-甲基甾烷/ Σ C29甾烷)、Pr/Ph、C35/C3422S藿烷和C23TT/C3(I藿烷的組合等，為達到更好的結(jié)果可采用多個參數(shù)同時檢驗。
[0023]步驟(3)中生物標志化合物的含量成規(guī)律性變化，與預測出的油氣運移路徑相匹配。
[0024]利用地質(zhì)學綜合研究確定輸導層與烴源巖的配置關(guān)系是本技術(shù)的基礎(chǔ)。三級層序是層序地層學的基本研究單元。三級層序內(nèi)部的低位和高位體系域是砂巖輸導體發(fā)育的有利部位，而海侵(或湖擴)體系域有利于烴源巖的形成。低位體系域以斜坡扇、盆底扇等砂體類型為主；海侵(或湖擴)體系域以退積的濱岸砂體為主；而高位體系域則發(fā)育大型的三角洲沉積體。在同一體系域內(nèi)部，輸導層與烴源巖呈指狀接觸；在不同的體系域(或?qū)有?之間，輸導層與烴源巖垂向疊置。
[0025]輸導層的地球物理表征是本技術(shù)的核心。輸導層是具有高孔隙度、高滲透率的砂巖或碳酸鹽巖等，這些巖石類型與泥巖或蒸發(fā)巖蓋層具有明顯的波阻抗差異(碳酸鹽巖輸導層和蒸發(fā)巖蓋層組合類型除外)。當?shù)卣鸩◤纳细采w層傳播到輸導層的時候，在巖性界面上會形成強烈的地震反射，巖性差異越大，反射波的強度也就越大。
[0026]在識別出輸導層頂面反射的基礎(chǔ)之上，對其進行精細的地震資料解釋。利用合成地震記錄和/或VSP測井對地震屬性進行標定，優(yōu)選出最佳的地震屬性來表征輸導層的空間形態(tài)和物性變化。如圖3所示，強振幅表示砂巖輸導層發(fā)育的有利部位，A中輸導層成扇形，B中輸導層呈條帶狀，其中振幅強度越高表示輸導層的物性越好。
[0027]如上文所述，PATHWAYS?模型認為油氣運移路徑主要受控于輸導層的構(gòu)造形態(tài)，而0ILTRACK模型認為油氣運移路徑主要受控于輸導層的孔隙度和滲透率。前者過于簡潔，后者在盆地范圍內(nèi)難以實現(xiàn)。本技術(shù)通過構(gòu)造與屬性相疊合將二者結(jié)合起來，一方面輸導層的頂面構(gòu)造形態(tài)可以通過精細的地震資料解釋來實現(xiàn)，另一方面地震屬性能夠?qū)⑤攲拥奈镄员碚鞒鰜?。二者在空間上的疊合不僅考慮了 PATHWAYS?模型的最大動力原則，還融合了 0ILTRACK模型的最小阻力原則。本技術(shù)預測油氣將會沿著地震屬性表征出來的高孔滲帶、通過構(gòu)造脊向構(gòu)造高部位運移。
[0028]油氣運移路徑的地球化學示蹤是本技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。同一凹陷、同一烴源巖層系生成的油氣具有相似性。盡管在油氣二次運移過程中原油的物性和某些地球化學成分會發(fā)生改變，但仍然有一些地球化學參數(shù)，例如生物標志化合物，可以用來示蹤油氣運移路徑。首先，同一運移路徑上的油氣具有相同的來源；在混源的情況下，同一運移路徑上的油氣也要體現(xiàn)出油氣混合的特點。其次，在同一運移路徑上，油氣的生物標志化合物含量應該呈現(xiàn)出有序的變化。
[0029]利用生物標志化合物對油氣運移路徑進行檢驗，在預測的油氣運移路徑上，如果各圈閉具有相同的油氣來源或生物標志化合物含量呈規(guī)律性的變化，則認為該油氣運移路徑成立；否則，重新優(yōu)選地球物理屬性、重新刻畫輸導體的空間形態(tài)，直到新產(chǎn)生的油氣運移路徑與地球化學示蹤的結(jié)果達到最佳匹配(如圖1)。
[0030]有益效果:
[0031]本發(fā)明繼承了 PATHWAYS?模型的優(yōu)點，又克服了 0ILTRACK模型的技術(shù)難點，應用先進的地球物理手段將輸導層的構(gòu)造形態(tài)和非均質(zhì)性結(jié)合起來，共同決定油氣的優(yōu)勢運移路徑。同時還應用地球化學方法對油氣運移路徑進行示蹤和檢驗，通過判別和循環(huán)校正使得本發(fā)明方法具有自檢驗性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明綜合應用地質(zhì)、地球物理和地球化學方法示蹤油氣運移路徑的流程圖；
[0033]圖2是利用地質(zhì)和地球物理方法確定輸導層與源巖的配置關(guān)系圖，其中A為輸導層的地震相分析圖，B為輸導層與烴源層的配置關(guān)系圖；
[0034]圖3是利用地球物理屬性表征輸導層的空間形態(tài)和物性圖；
[0035]圖4是輸導層的構(gòu)造形態(tài)與物性的疊合圖，其中箭頭指示方向為二者聯(lián)合控制作用下的油氣優(yōu)勢運移路徑；
[0036]圖5-7是利用地球化學方法對油氣運移路徑進行示蹤和檢驗圖。

【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0038]圖1是本發(fā)明綜合應用地質(zhì)、地球物理和地球化學方法示蹤油氣運移路徑的流程圖。
[0039]實施例1:
[0040]本發(fā)明在渤海灣盆地JXl-1油田獲得了成功的應用。
[0041]JXl-1油田的油氣來源于沙三段和沙一段烴源巖，其中沙三段烴源巖與同期的扇三角洲呈指狀接觸，沙一段烴源巖與上覆東三段的辮狀河三角洲垂向疊置。
[0042]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，先進行輸導層的地質(zhì)學研究(I)通過地震地層學和層序地層學建立區(qū)域等時地層格架；(2)古地貌恢復；(3)分析古物源和沉積體系的展布；(4)利用高分辨率三維地震、鉆井和巖心資料明確研究區(qū)的沉積相；(5)確定主要輸導層的發(fā)育層位以及輸導層與烴源巖的配置關(guān)系。
[0043]再根據(jù)不同巖石類型與泥巖或蒸發(fā)巖蓋層具有明顯的波阻抗差異，在識別出輸導層頂面反射的基礎(chǔ)之上，對其進行精細的地震資料解釋(12.5mX12.5m)。利用合成地震記錄或VSP測井對地震屬性進行標定，優(yōu)選出最佳的地震屬性來表征輸導層的空間形態(tài)。
[0044]利用生物標志化合物對油氣運移路徑進行檢驗。在預測的油氣運移路徑上，如果各圈閉具有相同的油氣來源或生物標志化合物含量呈規(guī)律性的變化，則認為該油氣運移路徑成立；否則，重新優(yōu)選地球物理屬性、重新刻畫輸導體的空間形態(tài)，直到新產(chǎn)生的油氣運移路徑與地球化學示蹤的結(jié)果達到最佳匹配。
[0045]應用地質(zhì)和地球物理方法識別出兩個輸導體系:沙三段烴源巖生成的原油先沿扇三角洲側(cè)向運移，然后在浮力作用下垂向運移(輸導體系I);沙一段烴源巖生成的原油先排到上覆辮狀河三角洲砂巖中，然后受控于該砂巖的頂面形態(tài)向構(gòu)造高部位運移(輸導體系2)。在三維空間上，輸導體系I與輸導體系2匯合，最終沿著輸導體系2在JXl-1油田聚集成藏。該油氣運移路徑也得到了地球化學方法的驗證。JXl-1油田的原油不僅被證實是沙三段和沙一段的混合來源，而且沿油氣運移方向，早期生成的沙三段原油運移距離較遠，晚期生成的沙一段原油運移距離較近。
[0046]本發(fā)明綜合應用地質(zhì)、地球物理和地球化學方法示蹤油氣運移路徑，將生、儲、蓋、圈、運等要素在時間和空間上有機的結(jié)合起來。地震地層學、層序地層學和沉積學研究明確烴源巖與輸導層的配置關(guān)系，地球物理手段刻畫輸導體的形態(tài)及其控制作用下的油氣優(yōu)勢運移路徑，地球化學方法通過樣品點之間參數(shù)的對比有效的確定油源關(guān)系，指示油氣的充注方向，對油氣運移路徑進行示蹤和檢驗，通過判別和循環(huán)校正使得本發(fā)明方法具有自檢驗性。
[0047] 申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實例來說明本發(fā)明的詳細方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細方法才能實施。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添力口、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種綜合應用地質(zhì)、地球物理和地球化學方法示蹤油氣運移路徑的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)輸導層的地質(zhì)學研究:確定輸導層與烴源巖的配置關(guān)系； (2)輸導層的地球物理表征:對輸導層頂面反射的地震波進行地震資料解釋、標定地震屬性并提取出最佳地震屬性，確定輸導層的空間分布和物性分布，預測出油氣運移路徑； (3)地球化學方法示蹤檢驗步驟(2)預測出的油氣運移路徑:采用地球化學參數(shù)進行示蹤，當各圈閉具有相同的油氣來源或地球化學參數(shù)成規(guī)律性變化時，預測的油氣運移路徑成立；否則，返回輸導層的地球物理表征階段重新提取地震屬性，確定輸導層的空間分布和物性分布，直到預測出的油氣運移路徑與地球化學示蹤的結(jié)果達到匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中利用地質(zhì)學綜合研究確定輸導層與烴源巖的配置關(guān)系，包括以下步驟: (1)通過地震地層學和層序地層學建立區(qū)域等時地城格架； (2)古地貌恢復； (3)分析古物源和沉積體系的展布； (4)利用高分辨率三維地震、鉆井和巖心資料確定研究區(qū)的沉積相； (5)確定主要輸導層的發(fā)育層位和輸導層與烴源巖的配置關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟(2)中用合成地震記錄和/或 測井對地震資料精細解釋出的地震屬性進行標定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，步驟(2)中采用將輸導層的頂面構(gòu)造形態(tài)與地震屬性相疊合的方法，對輸導層的空間形態(tài)和物性進行表征。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中采用的地球化學參數(shù)是生物標志化合物，包括￠^/(%三環(huán)萜烷、(^/(%三環(huán)萜烷、024四環(huán)萜烷#26三環(huán)萜烷、藿烷/甾烷、￠^/(^甾燒、0287029甾燒、4-甲基甾烷指數(shù)、035/034228藿燒、0^11/030藿烷、伽馬蠟烷指數(shù)、027018/0^81或￡18 = (028+029)/(028+029+18)中任意一種或至少兩種的組合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的方法，其特征在于，步驟(3)中生物標志化合物的含量成規(guī)律性變化，與預測出的油氣運移路徑相匹配。
【文檔編號】E21B47/11GK104389590SQ201410681717
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】鄒華耀, 郝芳, 徐尚, 田金強, 鮑曉歡, 王奇 申請人:中國石油大學(北京), 中國地質(zhì)大學（武漢）