东营凹陷辛镇地区沙四段高压盐水层形成机理研究

王文彬

（中国石化胜利油田分公司 地质科学研究院，山东 东营257015）

1 区域概况

辛镇地区位于东营凹陷中央隆起带东端，该区沙四段岩性油藏的勘探始于2000年，研究区的Y89井在沙四上亚段获得日油107t的工业油流，X176井沙四上亚段中途测试日油319t高产工业油流，成为东营凹陷中带沙四段岩性油藏重要的勘探领域。辛镇地区多口井钻井显示活跃，测井解释油层，但投产效果不好，分析认为，辛镇地区沙四段主力油层之下存在高压盐水层，压力系数1.44～1.81，矿化度高达150～450g／L，这套高压盐水层从钻井施工到滚动投产均对勘探产生了负面影响。沙四段油层距离高压盐水层仅数米，导致钻井液污染严重，压窜导致出水。由于盐水层压力大，考虑到安全因素，钻井技术对高压盐水层普遍采取提高钻井液密度压井的方法，但过大的钻井液比重势必造成油层污染，导致投产试采情况不好。

高压盐水层作为一套特殊的储层，其成因机理和分布范围的认识不清已成为勘探路障，因此，迫切须要对沙四段高压盐水层展开相关研究，探索高压盐水层的形成机理，为勘探滚动开发提供可靠的地质、工程技术保证，规避因钻遇高压盐水层所带来的负面影响。

2 高压盐水层形成机理

研究高压盐水层形成机理，须从盆地演化的角度分析高压盐水层存在的古环境，在此基础上研究高压盐水层的沉积体系和断裂体系，以异常压力为动力，在沉积储层的控制下分析断层对油水的控制关系，建立初步的理想模型，总结高压盐水层的形成机理。

2.1 沉积背景

从区域上看，孔店组和沙四下亚段沉积时期，相当于断陷盆地的初始阶段，发育了一套干旱气候条件下的浅湖、滨湖相灰色泥岩夹粉细砂岩、红色泥岩、盐岩石膏和冲积环境下的砂砾岩夹红色泥岩。辛镇地区正位于以含石膏为特征的膏-泥层系相带内。

盐膏层是广泛分布于东营凹陷深层的一种特殊沉积现象，主要由古盐湖沉积体系造成。从盆地演化角度分析，东营凹陷盐膏层属于盆地初始断陷期间歇性的盐湖沉积，主要分布于东营凹陷中北部，从层位上，纵向分布厚度较大，层位集中在孔一段及沙四中、下亚段，面积约882km2。从含盐膏段厚度也可看出，东营盐膏层段厚度北厚南薄，区域上可分为两个厚度中心：郝家和辛镇，其中前者最厚达600m以上，辛镇为400m。通过各井间的横向对比，可清楚看出盐膏层的成层性好，每套盐膏层中均不同程度的发育盐岩地层［1］。如此厚度巨大的盐膏分布，是形成辛镇地区高压盐水层的先决条件。

2.2 沉积储层特征

辛镇地区沙四段沉积早期砂体是辛镇地区勘探的主力油层，而高压盐水层主要发育在其下部，这种分布方式是油水的分异作用造成的。由于水层比油层对储层物性的要求更宽松，故盐水层的分布范围较油层应该更为广泛，在研究时考虑砂岩储层均可作为盐水层的载体，因此沉积体系和储层展布规律是研究盐水层形成机理的一个重要前提。

沙四段沉积早期，辛镇地区深湖-半深湖相发育范围较大，滨浅湖相范围相对缩小，南部主要发育三角洲沉积，东部沿青坨子凸起有小型水下扇体发育，在沙四上亚段沉积早期临近青坨子凸起则发育浊积水道，该浊积水道越过广利背斜向前方洼陷带推进，形成了与主体脱离的规模较大的湖底扇沉积，在X176井区和W58井区连成一片，而南部三角洲向前推进过程中在前方滑塌形成滑塌浊积扇沉积，两者在W583井区叠置。该扇体纵向上发育具有多期性，沉积主体逐渐向东迁移，总体呈现退覆式沉积特征［2］（图1）。

图1 辛镇-广利地区沙四上沉积早期沉积体系

因此，沙四上亚段沉积早期的湖底扇、深水浊积扇及在扇体前方发育的滑塌浊积岩是辛镇地区沙四上亚段沉积期的主要储层类型。其中，尤属发育在沙四上亚段沉积早期的湖底扇砂体厚度大，孔隙结构特征等方面显示储集性能最好，其他类型储集性能相对较差。

2.3 流体运移通道与动力

辛镇地区位于东营凹陷中央隆起带东端，北靠中央隆起带，南为牛庄洼陷，东与广利断裂鼻状构造带相接，西以H125断层为边界。区内现今构造面貌较简单，主要为一个向东北缓慢抬高向西南倾的斜坡，该区西部断层走向为近东西向或北西向；东部受制于广利断裂鼻状构造带，断层走向为北东向（图2）。辛镇构造带作为中央隆起带的组成部分，是目前中央隆起带隆起最高的部位，走向近东西。研究区北部的辛北断层在沙四段断距达1 000m，古近纪长期活动，深切下部烃源岩和盐膏层，由它控制了一系列密集发育的呈“包心菜”式的断裂体系，可用于油气运移，也可作为盐水层的输导通道［3-4］（图2）。

图2 东营凹陷东部沙四段构造纲要图

研究表明，当构造活动期烃源岩压力封存箱已形成时，如此时发生构造运动导致封存箱盖层破裂，则实现了压力封存箱与外界储层的沟通。这种沟通一旦实现，地下的岩层就像一个泵把流体由较深的部位抽出来，然后将其向浅处或上方压力较小的地层中排驱，迅速完成烃源岩的排烃和聚集成藏过程。构造活动期后，随着流体排出和压力降低，裂隙逐渐封闭，开始新的能量积累、压力释放和排烃过程。因此，只要有深大断裂贯穿盐膏层，在地层压力下就可形成流体运移通道，导致盐水上涌形成盐水层。

除辛北断层外，研究区内的断层级别稍低，延伸也较短，在沙三下亚段至沙四段形成了一些地堑和地垒。除X176西的南北向断层外，这些断层大都向下贯穿至沙四下-孔店组，虽然这些断层活动强度均较弱，断距10～50m，对沙四段沉积无明显的控制作用，但由于其切穿沙四下亚段的盐膏层，在断层活动期，仍可对流体起到断裂输导作用。

2.4 异常高压

从辛镇-广利地区探井的测试结果看，压力受构造控制明显，多条北东向断层构成王家岗断裂带泄压明显，控制了超压边界，西北洼陷区域压力系数大于1.6，辛176地区则达到1.8，向南越过王家岗断裂带迅速过渡为常压（图3）。地层压力与构造、储层一起，控制了本区的油气成藏，为流体的运移提供了重要的运移动力。

图3 辛镇-广利地区沙四段地层压力分布

根据上述分析，进而探讨辛镇地区沙四段高压盐水层的形成过程。辛镇地区所处的构造位置决定了该区沙四下亚段、孔店组大面积发育盐膏层，使得该地区的地层水矿化度明显高于南部地区。在沙四段异常压力和深大断裂的作用下，高矿化度地层水可沿深大断裂向上部地层渗透。到沙四上亚段沉积早期，辛镇地区在深湖-半深湖相背景下发育湖底扇、深水浊积扇和滑塌浊积岩沉积，这类储层包裹于生油岩之中，砂体和烃源岩呈全方位的接触。此时，储集性能良好的砂体同样对高矿化度地层水起到输导作用，同时配合断层的桥梁作用，使高矿化度地层水可优先进入储层。

至沉积后期，生油岩成熟进入排烃阶段，沙四段泥岩产生欠压实带，在压实过程中，高压泥岩向相邻砂岩传导压力，使源岩中生成的油气在压力差作用下可从四面八方连续不断地进入砂岩透镜体。油气进入岩性体后，在储集体中聚集成藏，主要受储集体孔喉空间的限制，受毛细管阻力的控制，在高孔渗部位和高部位聚集。进入砂体的油气在浮力作用下，不断向上运移，同时由于岩石的润湿性，水在岩石中比油气更易流动，随着油气的不断充注，水最终从砂体顶部排出；当油气进一步充注，砂体顶部储存油气后，水将从含油气砂体的下部（油水界面处）侧向排出。所以高部位非油即干，盐水层分布在构造低部位，对于单套储层而言，若油气充满度不够高，则在构造高部位含油，低部位上油下水。

3 结 论

（1）辛镇地区高压盐水层的形成机理是研究区下覆地层广泛分布盐膏层，高矿化度地层水沿断层向上部储层渗透聚集，由于生油岩成熟进入排烃阶段，沙四段泥岩处于欠压实状态，异常压力做为动力，使油气进入储集层驱替地层水，在构造高部位为油层，在低部位为上油下水或水层。

（2）辛镇地区高压盐水层发育主要受沉积、断裂和构造位置的控制。沉积储层分布范围明确，断裂体系促进了油水运移，构造位置决定了油水分界。深大断裂附近的沙四上亚段储层地层水矿化度高，压力大，高压盐水层主要分布在构造部位。

［1］徐磊，操应长，王艳忠，等.东营凹陷古近系膏盐岩成因模式及其与油气藏的关系［J］.石油大学学报：自然科学版，2008，32（3）：30-35.

［2］尚冰.牛庄洼陷王58地区沙四段上亚段纯上3砂组浊积岩沉积特征及形成机制［J］.油气地质与采收率，2011，18（4）：28-31.

［3］任建业，张青林.东营凹陷中央背斜隆起带形成机制分析［J］.大地构造与成矿学，2004，28（3）：254-262.

［4］李启涛，刘焕成.辛北地区断裂构造与油气分布［J］.中国石油大学胜利学院学报，2012，26（2）：7-10.