泌阳凹陷流体势特征及油气运聚单元划分

朱景修

(中国石化河南油田分公司 勘探开发研究院,河南 南阳 473132)



泌阳凹陷流体势特征及油气运聚单元划分

朱景修

(中国石化河南油田分公司 勘探开发研究院,河南 南阳 473132)

探讨泌阳凹陷流体势特征，从油气运移动力角度分析泌阳凹陷油气富集分布规律及原因，为进一步油气勘探开发提供依据。以该凹陷主要成藏时期的构造活动演化为基础，结合与之对应时期的构造格局，计算出古近系廖庄组沉积末期剥蚀前后及现今流体势，明确了不同时期流体势场表现出的油气运聚特征。结果表明古今流体势场表现出一定的继承性和一致性，总体上表现为由东南部凹陷中心向西北斜坡逐渐降低的扇形分布规律，在此基础上将泌阳凹陷划分为2个油气运聚区7个油气运聚单元。上述流体势特征有利于油气长期运移聚集形成储量规模较大的油气藏，是泌阳凹陷油气富集的主要原因。

流体势；抬升剥蚀；运聚单元；泌阳凹陷

图1　泌阳凹陷构造单元划分图Fig.1　Division of tectonic units of Biyang depression

泌阳凹陷是中国东部地区的一个小型山间断陷，由南往北划分为南部陡坡带、中部深凹带及北部斜坡带3个构造单元(图1)。沉积地层自下而上为古近系玉皇顶组、大仓房组、核桃园组(主要含油层位)、廖庄组，新近系凤凰镇组，第四系平原组。古近纪末期凹陷整体向西北抬升，斜坡区遭受强烈剥蚀，古近系与上覆新近系凤凰镇组呈角度不整合接触。凹陷主要表现为2期成藏，早期为古近系末期核桃园组第一段(简称“核一段”)—廖庄组沉积时期，晚期为古近纪末挤压抬升期成藏[1]。古近纪末挤压抬升期成藏为泌阳凹陷的主要油气成藏期[2]。凹陷发育南北两大沉积体系，南部陡坡带发育一系列大小不等的扇三角洲砂体，北部斜坡带发育曲流河、辫状河三角洲砂体，这些砂体多伸入深湖-半深湖烃源岩区，为油气运移提供了良好通道。

1　流体势等值图的编制

1.1流体势计算公式

20世纪40年代，M.K.Hubbert提出利用流体势来阐述地下流体的运聚规律[3]。他把单位质量流体所具有的机械能总和定义为势，并建立数学模型。后人在研究中，考虑到地下流体流动的速度缓慢，压缩性极小，动能可以忽略不计，将计算流体势的公式简化[4]为

Фo=gz+p/ρo

式中：g为重力加速度；z为测点高程，数据来源于各层构造图；p为测点压力；ρo为原油密度。

根据前人研究，泌阳凹陷并不存在异常压力， 因此p即对应于测点的地层静水压力。地层静 水压力计算公式

p=z·ρw·g

式中：ρw为地层水密度。

1.2流体势计算

由于泌阳凹陷廖庄组末期剥蚀前后(即关键时刻)，油气运移格局对油气成藏影响较大，为了深入研究泌阳凹陷的油气运聚特征，需要对现今、廖庄组末期剥蚀前后3个不同阶段的流体势分别进行计算。现今流体势可利用现今构造图通过公式直接计算。

对于廖庄组末期剥蚀前后古流体势的计算，本文将通过回剥法恢复廖庄组末期剥蚀前后主要储层段的顶面构造，然后再通过公式进行计算。廖庄组末期剥蚀后顶面构造图的做法是：以现今构造图为基础，按1 km×1 km的网格结点读取该反射层的埋深，减去对应结点上廖庄组现今上覆地层厚度，恢复廖庄组末期剥蚀后古构造图；对于廖庄组末期剥蚀前构造剖面图，以廖庄组末期剥蚀后构造图为基础，加上不同构造带内各单井计算的剥蚀量(对于泌阳凹陷剥蚀厚度，前人已做过详尽研究，本文直接引用)。恢复得到廖庄组末期剥蚀前后主要储层段的顶面构造，再通过公式计算得到古构造流体势平面图。

3个阶段流体势计算结果见表1。利用计算结果分别编制了3个不同阶段的流体势图(图2、图3、图4)。

表1　泌阳凹陷核三Ⅲ砂组流体势(Ep/kJ)参数对比表Table 1　Fluid potential parameter of Eh3Ⅲ in Biyang depression

图2　泌阳凹陷H3Ⅲ砂组廖庄组末期剥蚀前流体势等值图Fig.2　Contour map of fluid potential of late Liaozhuang Formation prior to erosion in H3Ⅲ sand group of Biyang depression

图3　泌阳凹陷H3Ⅲ砂组廖庄组末期剥蚀后流体势等值图Fig.3　Contour map of fluid potential of late Liaozhuang Formation after erosion in H3Ⅲ sand group of Biyang depression

图4　泌阳凹陷H3Ⅲ砂组现今流体势及运聚单元划分图Fig.4　The present fluid potential and migration-accumulation unit partition in H3Ⅲ sand group of Biyang depression

2　流体势特征

2.1廖庄组末期剥蚀前流体势特征

由廖庄组末期剥蚀前的古流体势分布图(图2)可以看出，其分布规律较强。在凹陷的沉积沉降中心(安棚-下二门一带)部位的流体势最高，在斜坡部位的流体势较低。按照油气运移遵循的原则，自高势能区向低势能区运移。因此，凹陷中心为主要供流区，斜坡带为泄流区；且在同一平面上，流体势总体表现出由东南部凹陷中心向西、北斜坡逐渐降低的扇形分布规律，也展示了古构造格局特征与古油气运移趋势。

2.2廖庄组末期剥蚀后流体势特征

廖庄组末期的抬升剥蚀，由于不同构造带间、构造带内部存在差异剥蚀，造成构造带之间的过渡地区及同一构造带内部构造特征发生了一定的变化；但凹陷总体构造格局仍然表现为东南低、北西高的特点。由图3可以看出，廖庄组末期剥蚀后凤凰镇组沉积前，同廖庄组末期剥蚀前相比，流体势总体上仍然表现出由东南部凹陷中心向西、北斜坡逐渐降低的扇形分布规律，在同一构造单元内流体势也没有发生较大的变化。但是，由于廖庄组末期的差异构造抬升作用，使得北部斜坡抬升剥蚀明显大于深凹区，深凹区只出现小幅度的抬升，因此表现出剥蚀后与剥蚀前相比深凹区与西、北部斜坡的流体势能差明显变大。如深凹区的泌1井与斜坡带井楼地区的楼1井相比，剥蚀前势能差为2 423，剥蚀后势能差增大到3 033。

2.3现今流体势特征

以2016年1月—2017年7月为时间段，选取我院收治的急性阑尾炎患者60例，均经手术病理确诊，其中男性32例，女性28例，年龄17～80岁，平均年龄（43.2±2.1）岁。其中18例就诊时存在右上腹轻微疼痛，临床症状明显者47例，且主要表现为进行性、阵发性脐周或上腹部疼痛加重，数小时后向右下腹转移，伴有腹泻、恶心、呕吐等，且少数伴发热症状。

由于泌阳凹陷全区廖庄组上覆的凤凰镇组厚度为100～250 m，与下伏古近系为区域不整合接触，属于新近纪拗陷期的产物，沉积厚度较小，因此现今与廖庄组末期剥蚀后的构造格局基本上没有明显的变化。从现今流体势分布特征看(图4)，总体上仍然表现出在凹陷中心部位的流体势高，在斜坡部位流体势相对较低。

由于古今流体势特征表现出一定的继承性和一致性，因此，泌阳凹陷流体运移的总方向为自凹陷生烃中心向斜坡带。斜坡带为主要的泄流场所，主要集中在井楼、古城、杨楼、王集-新庄地区，目前在斜坡区已发现了井楼、古城、杨楼、王集、新庄等油田。高势区分布范围较小，主体位于凹陷的东南部，处于生油中心，只要存在有效的圈闭，就能够形成油气藏，是有利的油气聚集区。在该区已经发现了双河、赵凹、下二门等油田；特别是双河油田主要发育南部扇三角洲砂体与双河鼻状构造配置形成大型岩性上倾尖灭油藏，已发现上亿吨的探明石油地质储量。

3　运聚单元划分

现今同廖庄组末剥蚀前后相比，东南低西北高的总体构造格局并没有发生明显的变化，对凹陷内的Ⅲ级构造带也没有产生显著的影响，因此古运聚单元的划分与现今运聚单元的划分具有一致性。

根据油气成藏组合体研究成果[5,6]，参考古今流体势分布特征，按照继承性势能分隔槽(沿安棚-张厂一线方向)，将凹陷划分为两大油气运聚区，即南西油气运聚区和北东油气运聚区。同时参考构造、流体势变化情况等，在两大油气运聚区的基础上又划分出7个运聚单元(图4)。

3.1西南运聚区3个运聚单元

双河-赵凹-安棚运聚单元：位于泌阳凹陷南部，紧邻深凹区，油源丰富。该运聚单元内油气以砂岩输导体系为主，油气顺层运移充注聚集，圈闭类型主要为砂岩上倾尖灭圈闭，是泌阳凹陷7个运聚单元中油气成藏条件最好的单元。

古城运聚单元：处于泌阳凹陷北部斜坡西段，储层受控于古城曲流河三角洲砂体。该三角洲砂体自西北向南东延伸，呈指状与深凹区烃源岩相互叠置，成藏条件优越。该区断裂发育，主要发育断鼻、断块和断层+岩性圈闭，已在该单元发现了古城油田。

3.2东北运聚区4个运聚单元

付湾运聚单元：位于北部斜坡带西部，油气主要来源于南部张厂向斜区，部分来自深凹区。该区断裂发育，圈闭类型以断鼻、断块为主。可能是张厂三角洲砂体延伸距离较短，油源条件有限，目前在该区仅有5口井钻遇油层。

王集-新庄运聚单元：位于泌阳凹陷北部斜坡带中段，是7个运聚单元中面积最大的运聚单元。构成该区主要储层的侯庄近源辫状河三角洲砂体是泌阳凹陷最大的砂体，该砂体以扇状或指状从凹陷边缘伸入深凹区与生油岩接触，为该区带来了优越的油源条件。该区断裂发育，圈闭类型以断鼻、断块和断层+岩性油藏为主，成藏条件优越。目前在该运聚单元发现了杨楼、王集、新庄3个油田，油气比较富集。

下二门运聚单元：位于深凹陷区东部边缘，油气主要来自本区及西侧深凹区烃源岩，油源条件优越。深凹区及本区生成油气以砂体骨架为输导体系作侧向运移，至下二门背斜后遇断层作垂向调整，在核桃园组和浅层的廖庄组聚集成藏。该区圈闭类型主要为断背斜、断鼻、断块和断层+岩性圈闭。

大吴庄运聚单元：位于北部斜坡带东部，为一向西南倾没的鼻状隆起。该运聚单元油气成藏条件较差，基本没有形成油气聚集。分析认为：(1)该运聚单元偏离了油气运移的主流线；(2)大气水渗流活跃，地表水重力大于油气运移浮力，油气运移困难，即使有少量油气运移，但运移距离远，大部分都消耗在运移路径上；(3)保存条件差，侯庄东部地区较大面积内砂泥比较高(物源来自东北方向)，粗碎屑含量较高，加上剥蚀较强烈，不利于油气保存。

4　结 论

a. 泌阳凹陷是中新生代形成的一个小型山间断陷，构造活动相对简单，主要构造活动发生在古近纪末期的一次大规模抬升剥蚀，这个时期也是泌阳凹陷的主要成藏期。

b. 由于构造活动不复杂，造成了古今构造格局、古今流体势特征表现出一定的继承性和一致性[7]，有利于油气长期运移聚集形成储量较大的油气藏。这也是泌阳凹陷比较富集的主要原因。

c. 结合流体势特征将泌阳凹陷划分出2个油气运聚区7个油气运聚单元，这些油气运聚单元大部分油气比较富集，目前仅在大吴庄运聚单元还没有发现油气聚集。

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Characteristics of fluid potential and classification of hydrocarbon migration and accumulation units in Biyang depression, China

ZHU Jing-xiu

ExplorationandDevelopmentInstituteofHenanOilfieldofSINOPEC,Nanyang473132,China

Characteristics of fluid potential is studied and distribution and cause of oil and gas accumulation is discussed in terms of the dynamics of oil and gas migration so as to provide data for the exploration and development of oil and gas in the Biyang depression. The fluids potential at present as well as before and after the erosion of deposition of Paleocene Liaozhuang Formation is calculated on the basis of tectonic activity evolution and tectonic framework. As a result, the characteristics of petroleum migration and accumulation during different periods are recognized. It indicates that the paleo-fluid potential and present fluids potential are of succession and consistency, characterized by its fan-shaped distribution descending from southeast to northwest. Accordingly, Biyang depression can be divided into 2 oil-gas migration and accumulation areas and further subdivided into 7 oil-gas migration and accumulation units. The characteristics of fluid potential mentioned above are favorable for the formation of larger reserve of oil and gas, and are the cause of oil and gas enrichment in Biyang depression.

fluid potential; uplift and denudation; migration and accumulation unit; Biyang depression

10.3969/j.issn.1671-9727.2016.04.15

1671-9727(2016)04-0507-06

2015-10-22。

朱景修(1973-)，男，高级工程师，主要从事石油天然气勘探工作, E-mail:102527382@qq.com。

TE122.12

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