CN103926631B - 一种确定沉积盆地油气成藏底限的方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种确定沉积盆地油气成藏底限的方法，涉及沉积盆地深层油气成藏领域。所述方法的技术方案主要包括：采集沉积盆地孔隙度及其对应的束缚水饱和度的数据；利用孔隙度和束缚水饱和度数据，建立二者之间的数学模型；根据所建立的数学模型和大量的孔隙度数据，计算沉积盆地束缚水饱和度；确定沉积盆地的束缚水饱和度随深度变化趋势，并建立平均束缚水饱和度二者之间的数学模型；根据步骤（4）已建立的数学模型，确定沉积盆地油气成藏底限；利用spss软件中的逐步法分析影响储层总孔隙空间和束缚孔隙空间演化的参数，并建立定量表征总孔隙空间和束缚孔隙空间变化的数学模型；结合实测总孔隙度数据与总孔隙空间和束缚孔隙空间的数学模型，建立不同参数作用下，沉积盆地油气成藏底限。

Description

一种确定沉积盆地油气成藏底限的方法

技术领域

本发明涉及沉积盆地深层油气成藏领域，具体涉及利用孔隙度与束缚水饱和度以及束缚水饱和度与对应的埋藏深度分别建立数学模型，确定沉积盆地油气成藏底限，并确定不同参数作用下油气成藏底限的方法。

背景技术

随着沉积盆地中浅层油气资源的勘探程度不断提高，深层油气资源潜力日益引起了人们的关注。国内外学者及石油工作者从不同的角度证明了深层油气的存在。

Price（1993）通过实验证明“C15+的重烃在Ro远大于1.35%时仍是稳定的，甚至在Ro达到7.0-8.0%时仍然有可能检测到液态烃的存在”；Behar等（1996）证实n-C25在高于180℃的地温条件下至少要经过1千万年以上才会有可检测到的裂解作用发生。这些实验证实了油气存在的深度超过了传统石油地质理论的界限，深层孕育着巨大的油气勘探潜力。

与此同时，国内外的深层油气勘探实例也向人们证实了油层油气的存在性。通过对俄罗斯西西伯利亚秋明SG-6超深井和北美别尔塔岁杰斯超深井和拉利夫岁夫-1超深井的勘探和有机地球化学研究，学者认为深层石油地质条件满足油气的聚集。在我国，深层油气资源具有巨大的勘探潜力。塔里木盆地油气勘探目标逐渐由中浅层向深层转移，探井完井深度达到 7000-8000m，并在深层取得了重大的工业油气流。

姜福杰(2010)通过对储层的流体分析建立了油气充注中止门限的概念模型和理论模型。此模型主要是建立孔隙度与埋藏深度之间的关系建立孔隙度计算模型，并推导出束缚水体积分数的计算模型，计算利用对鄂尔多斯盆地上古生界致密砂岩气的成藏下限进行了预测。

但是，很少学者***的提出沉积盆地油气成藏底限和深层油气勘探的下限，以及沉积盆地油气成藏底限的计算方法、应用模型和和变化规律。这些问题的研究对于未来油气勘探具有十分重要的实践意义。

发明内容

沉积盆地油气成藏底限是指，随着储层埋藏深度的增加，能容纳自由流体的孔隙空间逐渐减小，当储层自由孔隙空间减小为0时，储层就失去了容纳自由流体的能力，将此时对应的深度或孔隙度定义为沉积盆地油气成藏底限。

针对所述的沉积盆地油气成藏底限的问题，本发明利用大量的测试数据和数学模型，建立沉积盆地油气成藏底限的计算方法，所述方法包括：

采集沉积盆地已有的孔隙度及其对应的束缚水饱和度的数据；

利用已有的数据以及拟合关系，建立孔隙度和束缚水饱和度的数学模型为：

当0≤Swi＜100时 Swi=a·e^b·φ+c；

当Swi≥100时 Swi=100；

其中Swi为束缚水饱和度，%， 为孔隙度，%，a，b，c为常数。

根据所建立的数学模型和大量的孔隙度数据，计算沉积盆地束缚水饱和度；

统计沉积盆地的束缚水饱和度随深度的变化规律，并建立平均束缚水饱和度与深度二者之间最佳的数学模型为：

d=a·ln(Swi)+b；

其中Swi为平均束缚水饱和度，%，d为深度，m，a，b为常数。

根据已建立的数学模型，预测当束缚水饱和度达到100%时对应的临界埋深，即为沉积盆地油气成藏下限。

在沉积盆地油气成藏底限分析方法的基础上，进一步确立了不同参数作用下油气成藏底限的研究方法。

利用spss软件逐步法确定储层总孔隙空间和束缚孔隙空间演化的影响因素，并建立定量表征总孔隙空间和束缚孔隙空间变化的数学模型，总孔隙度演化模型为：

φ=ax₁+bx₂+cx₃+……+nx_n

其中， 为总孔隙空间，x₁，x₂，x₃，x_n为影响某沉积盆地总孔隙度演化的因素，a，b，c，n为常数。

束缚孔隙空间与总孔隙空间的关系为

φ_Swi=Swi·φ

其中， 为束缚孔隙空间，Swi为束缚水饱和度，%，φ为总孔隙空间。

束缚孔隙空间的演化模型为：

${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{Swi}}=(a{x}_1+b{x}_2+c{x}_3+......+n{x}_n)\·m\·e^{d\·({\mathrm{ax}}_1+{\mathrm{bx}}_2+{\mathrm{cx}}_3+......+{\mathrm{nx}}_n)}$

其中， 为束缚孔隙空间， 为总孔隙空间，x₁、x₂、x₃、x_n为影响某沉积盆地总孔隙度演化的因素，a、b、c、d、m、n为常数。

结合总孔隙空间和束缚孔隙空间变化的数学模型，确定各个因素作用下沉积盆地油气成藏底限。

本发明建立了沉积盆地油气成藏底限的概念，利用岩心的孔隙度数据、核磁共振测井测量的束缚水饱和度数据，建立的数学模型计算了均匀分布于沉积盆地的束缚水饱和度，并利用该数据以及对应的深度建立了油气成藏底限的计算模型，解决了确定沉积盆地油气成藏底限的问题；通过建立总孔隙空间和束缚孔隙空间的演化模型，确定不同因素作用下沉积盆地油气成藏底限。本专利可操作性，适用性广泛，为沉积盆地，特别是为复杂构造条件下的叠合盆地油气成藏底限问题提供了解决方法。

附图说明

图1是砂岩储层孔隙空间类型图；

图2是计算沉积盆地油气成藏底限的原理图；

图3是本发明建立的塔里木盆地库车坳陷束缚水饱和度与孔隙度关系的数学模型；

图4是本发明建立的塔里木盆地库车坳陷束缚水饱和度与深度关系的数学模型；

图5是本发明分析的在不同储层砂岩粒径作用下，塔里木盆地库车坳陷油气成藏底限；

图6是本发明实施的确定沉积盆地油气成藏底限的方法流程图。

具体实施方式

为了深入了解本发明，下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明的原理参照图1～图2，根据储层流体的成分，可以将其划分束缚水，自由水和烃流体，其中后两者合称为自由流体。沉积物沉积时为未固结的颗粒，由于颗粒的吸附作用，岩石颗粒表面会包裹一层不能自由移动的水膜，称之为束缚水。束缚水通常情况下是地层孔隙中不能自由移动的水。随着沉积物埋藏深度的加深，在压实作用下，沉积物颗粒之间接触逐渐变得紧密，单位体积内岩石颗粒的表面积增大，导致储层岩石束缚水孔隙度缓慢增加,直至储层岩石所有孔隙中充填的都为束缚水为止。在束缚水变化过程中，自由孔隙空间即自由流体活动的空间逐渐减小，当储层孔隙空间全部被束缚水所充填时，储层自由孔隙空间消失，储层孔隙中也就没有了可自由流动的自由流体，此时对应的深度就是该地质条件下油气成藏底限。所以，本专利利用束缚水饱和度的变化规律计算孔隙空间完全被束缚水占据时，即束缚水饱和度达到100%所对应的埋深为沉积盆地油气成藏底限。

图1是砂岩储层孔隙空间类型图，其中包括支撑岩石的骨架颗粒，自由水、烃类流体和束缚水。

图2为砂岩孔隙演化模型，横坐标为孔隙度，纵坐标为埋藏深度。随着储层埋深的逐渐增大，自由流体所占的比例相对减小，而束缚水所占的比例相对逐渐增大，当束缚水完全占据孔隙空间时即为，油气成藏底限。

图3是以塔里木盆地库车坳陷为例，利用塔里木盆地库车坳陷已有的束缚水饱和度数据和孔隙度数据建立的束缚水饱和度计算模型，其中横坐标为孔隙度，纵坐标为束缚水饱和度。建立的数学模型为：

y = 114.86e^-0.1072x（1）

其中y为束缚水饱和度，x为孔隙度。

图4是利用上述数学模型，计算塔里木盆地库车坳陷束缚水饱和度数据后，利用该数据及其对应的埋深建立的束缚水饱和度和埋深的数学模型，如式（2），并利用模型计算塔里木盆地库车坳陷油气成藏底限。

y=1840·Ln(x)-558.16（2）

其中x为平均束缚水饱和度，%，y为深度，m。

利用spss软件逐步法分析塔里木盆地库车坳陷储层总孔隙空间和束缚孔隙空间演化的影响因素，表1为spss逐步法分析的影响塔里木盆地库车坳陷总孔隙空间演化的参数。

表1

利用spss软件分析的影响总孔隙空间演化的参数建立塔里木盆地库车坳陷总孔隙度数学模型为：

φ=114.255-1153x₁-0.264x₂+6.198x₃-4.392x₄-0.121x₅+6.049x₆-0.031x₇-0.047x₈（3）

R²=0.846

其中φ为储层的孔隙度（％）；x₁为储层深度对数（e为底，m）；x₂为储层胶结物含量（%）；x₃为储层压力系数（无量纲）；x₄为地温梯度（℃/100m）；x₅为储层泥质含量（%）；x₆为储层颗粒均值（mm）；x₇为储层岩屑含量（％）；x₈为储层年龄（Ma）。

结合式（1）建立塔里木盆地库车坳陷束缚孔隙空间的数学模型。

图5是建立总孔隙空间和束缚孔隙空间的数学模型的基础上，确定了在不同储层砂岩粒径的作用下，塔里木盆地库车坳陷油气成藏底限。

基于上述的原理和步骤，本专利提出了一种完整的确定沉积盆地油气成藏底限的方法。图6为本发明确定沉积盆地油气成藏底限以及分析其影响因素方法的流程图。具体步骤包括：（1）获得沉积盆地已有的孔隙度及其对应的束缚水饱和度的数据；（2）利用孔隙度和束缚水饱和度，建立二者之间的数学模型；（3）根据所建立的数学模型和大量的孔隙度数据，计算储层束缚水饱和度；（4）统计束缚水饱和度随深度的变化规律，并建立平均束缚水饱和度二者之间的数学模型；（5）根据已建立的数学模型，预测沉积盆地油气成藏底限；（6）利用spss软件逐步法分析影响储层总孔隙空间和束缚孔隙空间演化的参数，并建立定量表征总孔隙空间和束缚孔隙空间变化的数学模型；（7）建立不同参数作用下，沉积盆地油气成藏底限。

本专利从理论研究和技术实施角度解决了沉积盆地油气成藏底限的问题，特别对解决复杂构造条件下的叠合盆地深层油气成藏底限问题具有重要的意义。

本发明实施例首次提出了沉积盆地油气成藏底限的的概念和计算沉积盆地油气成藏底限的方法，该发明的创新点体现在：1、提出沉积盆地油气成藏底限的概念。2、利用束缚水饱和度和深度，建立数学模型，并利用该模型计算沉积盆地油气成藏底限。3、在建立沉积盆地油气成藏底限的基础上，确立不同参数作用下，沉积盆地油气成藏底限。

Claims (11)

1.一种确定沉积盆地油气成藏底限的方法，其步骤包括：

(1)采集沉积盆地孔隙度及其对应的束缚水饱和度的数据；

(2)利用孔隙度和束缚水饱和度数据，建立二者之间的数学模型；

(3)根据所建立的数学模型和大量的孔隙度数据，计算沉积盆地束缚水饱和度；

(4)确定沉积盆地的束缚水饱和度随深度变化趋势，并建立平均束缚水饱和度与深度二者之间的数学模型；

(5)根据步骤(4)已建立的数学模型，确定沉积盆地油气成藏底限；

(6)利用spss软件中的逐步法分析影响储层总孔隙空间和束缚孔隙空间演化的参数，并建立定量表征总孔隙空间和束缚孔隙空间变化的数学模型；

(7)结合总孔隙空间和束缚孔隙空间变化的数学模型，建立不同参数作用下，沉积盆地油气成藏底限。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述孔隙度、束缚水饱和度以及深度在所述的沉积盆地中均匀分布。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的孔隙度数据是利用岩心分析实验测量获得的，束缚水饱和度数据是从核磁共振测井资料采集所得。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)建立的孔隙度和束缚水饱和度的数学模型为：

当0≤Swi<100时 Swi＝a·e^b·φ+c；

当Swi≥100时 Swi＝100；

其中Swi为束缚水饱和度，％，φ为孔隙度，％，a，b，c为常数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)建立束缚水饱和度与深度的数学模型为：

d＝a·ln(Swi)+b

其中Swi为平均束缚水饱和度，％，d为深度，m，a，b为常数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)当束缚水饱和度为100％所对应的深度为所述盆地的油气成藏底限。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(6)影响总空隙空间和束缚孔隙空间演化的参数包括：储层砂岩分选系数、粒径、孔喉半径、储层年龄、储层埋藏深度、地温场、欠压实作用、储层泥质含量、储层碎屑含量、储层胶结物含量、储层石英含量、长石含量。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(6)利用回归分析模型，采用逐步法分析影响总孔隙空间和束缚孔隙空间的参数，建立总孔隙空间的数学模型为

φ＝ax₁+bx₂+cx₃+......+nx_n

其中，φ为总孔隙空间，x₁，x₂，x₃，x_n为影响某沉积盆地总孔隙度演化的参数，a，b，c，n为常数。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(6)中束缚孔隙空间与总孔隙空间的关系为

φ_Swi＝Swi·φ

其中，φ_Swi为束缚孔隙空间，无量纲，Swi为束缚水饱和度，％，φ为总孔隙空间，无量纲。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(6)中束缚孔隙空间的数学模型为：

${\mathrm{\&phi;}}_{\mathrm{Swi}}=({\mathrm{ax}}_1+{\mathrm{bx}}_2+{\mathrm{cx}}_3+......+{\mathrm{nx}}_n)\&CenterDot;m\&CenterDot;e^{d\&CenterDot;({\mathrm{ax}}_1+{\mathrm{bx}}_2+{\mathrm{cx}}_3+......+{\mathrm{nx}}_n)}$

其中，φ_Swi为束缚孔隙空间，无量纲，x₁，x₂，x₃，x_n为影响某沉积盆地总孔隙度演化的参数，a，b，c，d，m，n为常数。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(7)结合总孔隙空间、束缚孔隙空间的数学模型，分析不同参数作用下沉积盆地油气成藏底限。