论文部分内容阅读
摘要：本文对导致油藏油水界面倾斜的三方面原因进行了探讨：水动力因素形成的油水界面倾斜、毛细管力影响油水界面倾斜及新构造运动造成油水界面的倾斜都做了详细的介绍，并列举了实例进行分析。
关键词：倾斜油水界面 水动力因素 毛管力作用 动态油藏
1 概述
经典油水分布理论认为，受重力分异作用的控制，石油总是占据油藏的高部位，水体则位于油藏的底部或边部。油水界面在静水压力条件下为水平并且其水平投影线与构造线平行，具有统一的深度。
在实际的地下储层中，油水分布规律较经典分布理论更为复杂，同一油藏中的油水界面存在差异分布的现象，其成因解释主要有受水动力系统的影响、受毛细管力影响及受新构造运动影响三个方面。
国外文献还有曾提到过如：地球自转、地球重力的变化、地震、热对流、油藏流体密度的变化等因素也会对油水界面的倾斜造成影响。
2 水动力因素形成的油水界面倾斜
2.1 成因分析
根据 Hubbert 理论，在水动力条件下油—水界面不是水平的，界面的相对倾斜程度取决于下伏地层水的流动强度和运动的水及伴生油、气相的密度。主要机理是地层水的运动，最终的倾斜程度代表油藏的水动力环境。油—水界面的倾斜要求地下水有一定的渗流速度，这需要储集层在地面的一端存在露头作为地下水补给的入口， 还需要储集层在地面的另一端存在露头作为地下水流出的出口（图1） 。
2.2 水动力因素造成油水界面倾斜的实例
（1）美国怀俄明州西北湖湾油田
图2为是怀俄明州西北湖湾油田的剖面。这个油藏清楚地显示出流向西北方向的区域水流的显著影响，在 Tensleep 砂层内水流把大部分油向鼻状构造下方推移数英里远。油—水界面在水流方向上倾斜很厉害，这与理论相一致，两个 Tensleep 聚集地点是如此，在上覆地层内的 Phosphoria 油藏也是如此。在此实例中，两个地层内的区域水流情况是一致的。
（2）美国怀俄明州南 Glenrock 油藏
如图3所示，怀俄明州南 Glenrock 油藏的油—水界面倾斜程度很高。其测势面向东北方向明显降低，这反映出向东北方流动的区域水流，此剖面表明，在水动力学所预示的方向上。在 Dokata 砂岩内观察到的油—水界面的斜率约为 500ft/mile（95m/Km）。
3 毛细管力影响油—水界面倾斜
3.1 成因分析
储集石油的岩石大都是在水流环境下沉积的碎屑物质，水流对所携带的物质有分选作用， 当速度变缓时， 水流携带的物质开始沉降， 先沉降的物质为粗粒碎屑物， 后沉降的物质为细粒碎屑物。当碎屑沉积物成岩之后，沿着古水流方向， 就呈现出物性上的差异。水源方向上的岩石颗粒较粗、渗透率较高，但毛细管压力曲线的排驱压力却较低； 水流方向上的岩石则恰恰相反，颗粒较细、渗透率较低， 但排驱压力却较高。
当岩石中储集了石油之后， 石油的分布受毛细管压力控制。岩石物性较差的地方， 排驱压力较高， 油—水界面也较高； 而岩石物性较好的地方， 排驱压力较低，油—水界面也较低。
油藏岩石的物性差别很大，因此，毛细管压力曲线也有很大的不同。油藏岩石物性沿古水流方向有规律地变化（ 水流方向岩石物性变差），因此，这就导致了油—水界面沿古水流方向向上倾斜。
3.2 实例—大庆长垣砂岩储层构造油藏
大庆长垣是一个河道沉积， 古水流方向自北向南， 因此， 岩石物性北好南差， 由此而导致的油—水界面则南高北低。其不同的构造部位，其两翼油—水界面的深度发生变化。喇嘛甸北块西翼比东翼低4m；萨尔图油田南部、杏树岗油田北部，西翼比东翼高10m；杏树岗油田南部、太平屯油田北部，西翼比东翼高20m；葡萄花油田西翼比东翼高35m；而敖包塔油田西翼又比东翼低20m。
大庆长垣上的7个油藏，从北部的喇嘛甸到南部的敖包塔，虽然岩性因素对成藏的影响在增强，但基本上构造是控制成藏的主要因素，并且以浮力为油气二次运移的主要驱动力。当油进入构造圈闭以后，由于构造两翼砂岩储层的物性差异，确切地讲是砂岩储层孔隙半径变化使油—水界面产生差异。
4 新构造运动造成油水界面倾斜
4.1 成因分析
（1）后油藏理论
油气藏往往从生成到枯竭作为在时间域内一个连续的、统一的系统单元研究，这一过程是阶段性和连续性的对立统一，油气成藏全过程可以分为前油藏阶段、油藏阶段、后油藏阶段三个阶段。油藏消亡过程的动态油气聚集单元称为“后油藏”。后油藏阶段作为一个极其重要的成藏阶段，促使油气运动的动力机制、油气聚集形式及其特征与前两个阶段都有很大的差异，在后油藏阶段，油气运移的主要动力是浮力和构造应力，运动的方式以体积流为主。当构造运动引起圈闭的溢出点发生变化时（如构造翘倾），油气在浮力作用下发生连续的侧向运动，当圈闭的盖层被断层破坏时，油气沿断层发生垂向运动，当油藏被抬升至地表储层上倾方向被削蚀时，油气发生侧向运动和垂向漏失。由于后油藏阶段是一个相对长期的过程，在此阶段油气总体上表现为散失最后形成残余油，但在散失的过程中也可能发生多次聚集，此阶段的油气聚集表现为动态聚集，这种动态聚集的后油藏通常具有油—水界面倾斜、流体性质差异大等特征，这一定义特别突出了油气聚集中的动态概念，与传统意义油藏具有较大的差异。
（2）“非稳态油藏”理论
非稳态油藏是指在油气充注或调整过程中、尚未形成统一的水平油—水界面、油水尚处于动态非平衡状态下的石油富集单元；其明显特征是在相互连通的储集体内出现油—水界面大幅度倾斜或油气水关系倒置等异常现象.
非稳态油藏不同于常规的稳态油藏。通过勘探实践与典型油藏解剖发现，它具有油气水界面的不平衡性、油气性质及含油饱和度的平面渐变性、油藏主体与圈闭中心的非协调性等特征。
4.2 实例分析
哥伦比亚Putumayo 盆地Caballos地层
Puerto Colon油田位于哥伦比亚的普图马约，邻近厄瓜多尔边界。白垩纪Caballos砂岩和Villeta砂岩具有油气产能，是Caballos油藏的主要开发目标。Caballos油藏平均埋深10500ft（3200m）（监测深度）。其一个重要的特征是油藏从北西-南东方向油—水界面逐渐下降，OWC最大高差达53m。
Puerto Colon油田油—水界面的倾斜可解释为最近的第三纪中新世发生的地质构造挤压运动使已经存在的Puerto Colon构造向东发生了倾斜。震测信息显示在上第三系的Orteguaza地层上部发生了变形。这清晰证明了从第三纪中新世到近期活跃的地质构造导致了业已存在的构造又发生了额外的变形，中新世存在的所有储藏都如Puerto Colon圈闭一样受到了这种变形的影响。OWC倾斜面为北西-南东方向，与地层压缩的调整方向一致。南部油田较陡的OWC与陡峭的背斜倾斜有关。由此看来，虽然存在一下活跃的地层水保持了油藏压力，该油田大幅度OWC倾斜与地下水动力无关，而是由于构造变动引起。
5 结 论
导致油藏油水界面倾斜主要源自三方面原因：水动力因素形成的油水界面倾斜、毛细管力影响油水界面倾斜及新构造运动造成油水界面的倾斜。
参考文献
[1]杨海军. 塔里木盆地非稳态油藏特征与形成机制[J]， 石油学报，11期，2012年
作者简介：曹嫣红（1973.10.24），女，工程师，从事油田开发技术工作。
关键词：倾斜油水界面 水动力因素 毛管力作用 动态油藏
1 概述
经典油水分布理论认为，受重力分异作用的控制，石油总是占据油藏的高部位，水体则位于油藏的底部或边部。油水界面在静水压力条件下为水平并且其水平投影线与构造线平行，具有统一的深度。
在实际的地下储层中，油水分布规律较经典分布理论更为复杂，同一油藏中的油水界面存在差异分布的现象，其成因解释主要有受水动力系统的影响、受毛细管力影响及受新构造运动影响三个方面。
国外文献还有曾提到过如：地球自转、地球重力的变化、地震、热对流、油藏流体密度的变化等因素也会对油水界面的倾斜造成影响。
2 水动力因素形成的油水界面倾斜
2.1 成因分析
根据 Hubbert 理论，在水动力条件下油—水界面不是水平的，界面的相对倾斜程度取决于下伏地层水的流动强度和运动的水及伴生油、气相的密度。主要机理是地层水的运动，最终的倾斜程度代表油藏的水动力环境。油—水界面的倾斜要求地下水有一定的渗流速度，这需要储集层在地面的一端存在露头作为地下水补给的入口， 还需要储集层在地面的另一端存在露头作为地下水流出的出口（图1） 。
2.2 水动力因素造成油水界面倾斜的实例
（1）美国怀俄明州西北湖湾油田
图2为是怀俄明州西北湖湾油田的剖面。这个油藏清楚地显示出流向西北方向的区域水流的显著影响，在 Tensleep 砂层内水流把大部分油向鼻状构造下方推移数英里远。油—水界面在水流方向上倾斜很厉害，这与理论相一致，两个 Tensleep 聚集地点是如此，在上覆地层内的 Phosphoria 油藏也是如此。在此实例中，两个地层内的区域水流情况是一致的。
（2）美国怀俄明州南 Glenrock 油藏
如图3所示，怀俄明州南 Glenrock 油藏的油—水界面倾斜程度很高。其测势面向东北方向明显降低，这反映出向东北方流动的区域水流，此剖面表明，在水动力学所预示的方向上。在 Dokata 砂岩内观察到的油—水界面的斜率约为 500ft/mile（95m/Km）。
3 毛细管力影响油—水界面倾斜
3.1 成因分析
储集石油的岩石大都是在水流环境下沉积的碎屑物质，水流对所携带的物质有分选作用， 当速度变缓时， 水流携带的物质开始沉降， 先沉降的物质为粗粒碎屑物， 后沉降的物质为细粒碎屑物。当碎屑沉积物成岩之后，沿着古水流方向， 就呈现出物性上的差异。水源方向上的岩石颗粒较粗、渗透率较高，但毛细管压力曲线的排驱压力却较低； 水流方向上的岩石则恰恰相反，颗粒较细、渗透率较低， 但排驱压力却较高。
当岩石中储集了石油之后， 石油的分布受毛细管压力控制。岩石物性较差的地方， 排驱压力较高， 油—水界面也较高； 而岩石物性较好的地方， 排驱压力较低，油—水界面也较低。
油藏岩石的物性差别很大，因此，毛细管压力曲线也有很大的不同。油藏岩石物性沿古水流方向有规律地变化（ 水流方向岩石物性变差），因此，这就导致了油—水界面沿古水流方向向上倾斜。
3.2 实例—大庆长垣砂岩储层构造油藏
大庆长垣是一个河道沉积， 古水流方向自北向南， 因此， 岩石物性北好南差， 由此而导致的油—水界面则南高北低。其不同的构造部位，其两翼油—水界面的深度发生变化。喇嘛甸北块西翼比东翼低4m；萨尔图油田南部、杏树岗油田北部，西翼比东翼高10m；杏树岗油田南部、太平屯油田北部，西翼比东翼高20m；葡萄花油田西翼比东翼高35m；而敖包塔油田西翼又比东翼低20m。
大庆长垣上的7个油藏，从北部的喇嘛甸到南部的敖包塔，虽然岩性因素对成藏的影响在增强，但基本上构造是控制成藏的主要因素，并且以浮力为油气二次运移的主要驱动力。当油进入构造圈闭以后，由于构造两翼砂岩储层的物性差异，确切地讲是砂岩储层孔隙半径变化使油—水界面产生差异。
4 新构造运动造成油水界面倾斜
4.1 成因分析
（1）后油藏理论
油气藏往往从生成到枯竭作为在时间域内一个连续的、统一的系统单元研究，这一过程是阶段性和连续性的对立统一，油气成藏全过程可以分为前油藏阶段、油藏阶段、后油藏阶段三个阶段。油藏消亡过程的动态油气聚集单元称为“后油藏”。后油藏阶段作为一个极其重要的成藏阶段，促使油气运动的动力机制、油气聚集形式及其特征与前两个阶段都有很大的差异，在后油藏阶段，油气运移的主要动力是浮力和构造应力，运动的方式以体积流为主。当构造运动引起圈闭的溢出点发生变化时（如构造翘倾），油气在浮力作用下发生连续的侧向运动，当圈闭的盖层被断层破坏时，油气沿断层发生垂向运动，当油藏被抬升至地表储层上倾方向被削蚀时，油气发生侧向运动和垂向漏失。由于后油藏阶段是一个相对长期的过程，在此阶段油气总体上表现为散失最后形成残余油，但在散失的过程中也可能发生多次聚集，此阶段的油气聚集表现为动态聚集，这种动态聚集的后油藏通常具有油—水界面倾斜、流体性质差异大等特征，这一定义特别突出了油气聚集中的动态概念，与传统意义油藏具有较大的差异。
（2）“非稳态油藏”理论
非稳态油藏是指在油气充注或调整过程中、尚未形成统一的水平油—水界面、油水尚处于动态非平衡状态下的石油富集单元；其明显特征是在相互连通的储集体内出现油—水界面大幅度倾斜或油气水关系倒置等异常现象.
非稳态油藏不同于常规的稳态油藏。通过勘探实践与典型油藏解剖发现，它具有油气水界面的不平衡性、油气性质及含油饱和度的平面渐变性、油藏主体与圈闭中心的非协调性等特征。
4.2 实例分析
哥伦比亚Putumayo 盆地Caballos地层
Puerto Colon油田位于哥伦比亚的普图马约，邻近厄瓜多尔边界。白垩纪Caballos砂岩和Villeta砂岩具有油气产能，是Caballos油藏的主要开发目标。Caballos油藏平均埋深10500ft（3200m）（监测深度）。其一个重要的特征是油藏从北西-南东方向油—水界面逐渐下降，OWC最大高差达53m。
Puerto Colon油田油—水界面的倾斜可解释为最近的第三纪中新世发生的地质构造挤压运动使已经存在的Puerto Colon构造向东发生了倾斜。震测信息显示在上第三系的Orteguaza地层上部发生了变形。这清晰证明了从第三纪中新世到近期活跃的地质构造导致了业已存在的构造又发生了额外的变形，中新世存在的所有储藏都如Puerto Colon圈闭一样受到了这种变形的影响。OWC倾斜面为北西-南东方向，与地层压缩的调整方向一致。南部油田较陡的OWC与陡峭的背斜倾斜有关。由此看来，虽然存在一下活跃的地层水保持了油藏压力，该油田大幅度OWC倾斜与地下水动力无关，而是由于构造变动引起。
5 结 论
导致油藏油水界面倾斜主要源自三方面原因：水动力因素形成的油水界面倾斜、毛细管力影响油水界面倾斜及新构造运动造成油水界面的倾斜。
参考文献
[1]杨海军. 塔里木盆地非稳态油藏特征与形成机制[J]， 石油学报，11期，2012年
作者简介：曹嫣红（1973.10.24），女，工程师，从事油田开发技术工作。