油氣地質實驗UVZ方法分析圖

Ⅰ 水動力圈閉油氣藏的勘探技術與方法

水動力圈閉油氣藏的發現與確認是在石油地質、地球物理及水文地質條件綜合研究的基礎上，通過編制U，V，Z等有關圖件來完成的。前已述及，在油水系統中，油勢φ_o是水勢φ_w的一個函數，根據後者可求出油勢。相對水的油等勢面是由U₀等值線構成的；相對油的水等勢面則由V_O等值線構成；Z值代表在基準面已知點的高程。按U，V，Z公式編圖可圈出油或氣的低勢區，這個低勢區就是油氣藏可能分布的位置。

圖5-69為一個由構造等高線(Z)組成的走向南-北的鼻構造，在三維空間中沒有封閉。因此，在靜水條件下，它不能圈閉住油氣。但在動水條件下，形成了水勢梯度，根據水頭計算的V_o值反映出水勢面向南減小；而油勢值(由每個V_o-Z的交點計算得出)的等值線(圖中U_o)圈出一個很明顯的低勢區(圖中陰影部分-U_o為30m等值線圈定的范圍)。在構造條件和水動力作用下，油氣向該封閉的低勢區運移聚集成藏。

在非構造條件下，水動力圈閉如圖5-70所示。圖5-70A是地層頂部的單斜構造等高線(Z)，地層內由因岩性變化和成岩作用形成滲透性較差地帶；圖5-70B是水的等勢面(據基準面至測壓管水面的水頭H與

·H所求不同點V_o值做出的)，根據此圖可以判斷該層中水的流動情況。將圖5-70A，B兩張圖疊加在一起，由U₀=V_o-Z公式，即可求得各交叉點的U_o值，進而繪出U_o等值線圖(圖5-70C)。圖中出現油勢高值區和低值區，它們是由於岩性變化引起的，其中低值區是油氣運移、聚集的指向地區。

圖5-69 UVZ 法預測石油圈閉圖

(據Dahlberg，1982)

圖5-70 UVZ法預測非構造的油氣聚集區

(據E.C.Dahlberg，1982)

加拿大阿爾伯達白堊系維京砂岩中的水勢圖特點(圖5-71)是地層、岩性油氣藏反映。除了局部地區外，地下水主要是從東北向西南方向流動，勢差達900ft(274m)。但值得注意的是，由西北到東南水力坡度有明顯變化，密疏不同，這種水勢面傾斜不均勻的現象，有可能是岩相變化或地層遮擋引起的。從圖5-71中清楚看出，水勢面等值線有陡變緩處，恰恰是油氣藏集中分布的地帶，這不是偶然現象，是水動力圈閉的結果。其形成機理是在動水條件下，當水沿著儲集層流動時，通過滲透性不同的地段，流速必然會發生相應的變化，從而引起水等勢面傾斜度的改變，使水等勢線密度不均(圖5-72A)。一般在滲透性差的地段，水流速度變快，(在單位時間內通過流量不變的情況下)，等勢面的傾斜度變陡；而在滲透性較好的地段，流速慢，等勢面傾斜度變緩。在上述條件下，滲透性較低，等勢面變陡的地段，引發油氣等勢面彎曲或變型，在儲集層頂部造成閉合的油氣低勢區，形成水動力圈閉油氣藏(圖5-72B)。

圖5-71 水等勢面變化特徵與油氣藏的關系圖

(據Dahlberg，1982)

概括起來，編制UVZ圖所需要的基礎資料和制圖步驟如下：

1)頂面構造圖：高程從基準面(海平面)算起。按一定的等值線間距編繪構造等值線圖，標出絕對標高值的范圍(最低值、最高值及變化范圍值)如圖5-59(a)。

2)編繪測壓水頭等值線圖[h_w=Z+(P/gρ_w)]，並疊加在構造圖上(圖5-59b)。

3)查出或分析測試油和水的密度，按照V_o=ρ_w/(ρ_w-ρ₀)·h_w公式，計算V_o值，編制水等勢線平面圖，並疊加在構造圖上(圖5-59C)。

4)按V_o和Z的交點，計算出該油-水系統中，各點相對水的油勢值(U₀)計算公式是U₀=V_o-Z。

5)編制油勢等值線圖，即用線條將同一油勢值連結起來，表示出油勢的高低變化(圖5-59d)。

6)標出油-水接觸面的位置，即油勢圈閉的位置—油的低勢區(5-69)。油勢圈閉的位置，是在Z和V_o代表的一定的構造背景和水動力條件下，油氣可能運移並聚集成藏的位置。

H.A.葉廖緬科(Еременко，1975)提出用折算水頭(淡水)直接表示油(氣)勢及油(氣)勢圈閉的方法。其理論依據是

含油氣盆地水文地質研究

圖5-72 滲透性不同引發水、油等勢線變化形成水動力圈閉

(據E.C.Dahlberg，1982)

或

等式兩端同乘以ρ_og，得到：

ρ_ogh_o=ρ_wgh_w-gZ(ρ_w-ρ₀)

式中ρ_ogh_o為油勢(φ_o)，ρ_wgh_w為水勢(φ_w)，將它們以折算壓力表示，則為：

P_o=P_w-Zg(ρ_w-ρ₀)(5-8)

(5-8)式中的折算壓力用從基準面(一般為海平面)算起的淡水水柱表示時，即為：

P₀=H_ogρ_wf(5-9)

P_w=H_wgρ_wf(5-10)

式中：H₀為用從基準面算起的淡水水柱高表示的油勢；H_w為用從基準面算起的淡水水柱高，表示的水勢或淡水折算水頭；ρ_wf為淡水密度。

將(5-9)和(5-10)式，代入(5-8)式，得：

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從公式(5-11)中得知，編繪H₀等勢線圖時，除了流體密度外，還要有研究層頂面構造圖、淡水的等折算水頭或等折算水位線圖。

在地層條件下，當油、水密度為常數時，石油水動力圈閉的確定方法如下：

首先將構造圖(圖5-73)上的Z值乘以常數(ρ_w-ρ₀)/ρ_wf，設ρ_w=1.1g/cm³、ρ₀=0.8g/cm³、ρ_wf=1g/cm³，即乘以0.3，獲得與密度有關的構造圖，其物理意義是從層頂到比較平面(海平面)間由流體密度差造成的剩餘能量圖。

第二步，將剩餘能量圖與等折算水位線圖疊合在一起，應用減法，根據公式(5-11)求出油勢值，將油勢值相等的各點連結起來，即得到油勢面圖，從圖上可以圈出油勢低值范圍，即石油圈閉所在的位置(圖5-73)。上述三個參數面之間的關系如圖5-74所示。

當流體密度在深度上有變化時，可分層確定水動力圈閉，或用H.A.葉廖緬科提出的流體密度隨深度變化的公式進行計算與制圖方法。水勢和油勢用折算壓力的表達式為

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兩式中的P為地層內同一點的壓力值，因而是相等的，消去P得

含油氣盆地水文地質研究

或

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等勢兩端同除以gρ_wf，得到用淡水水柱高或淡水折算水頭(m)表示的方程；

含油氣盆地水文地質研究

式中Δρ(Z)=ρ_w(Z)-ρ_o(Z)為具某種函數關系的水、油密度差，而

則為水、油勢差。據上述計算可編制流體密度隨深度變化情況下石油水動力圈閉的位置，結果與圖5-73，74類似。

圖5-73 應用等折算水頭法確定水動力圈閉油藏位置圖

1—層頂構造等高線；2—石油剩餘能量等值線；3—等折算水位線；4—油勢等值線；5—水動力圈閉油藏位置

目前，我國許多含油氣盆地步入勘探非構造油氣藏為主體的階段，尋找水動力圈閉油氣藏具有良好的勘探遠景。從主動勘探水動力圈閉的角度講，這是一個新領域、新課題，在我國勘探程度很低，發現這類油氣藏的幾率相對較大。另一方面，前期的油氣勘探積累了大量的石油地質成果和豐富的水文地質資料，為勘探水動力圈閉油氣藏奠定了基礎。不需要再投入大量的實物工作量和經費，只要投入一定的技術力量，編繪有關水文地質圖件(包括水動力和水化學等)，深入研究，即可達到發現水動力圈閉油氣藏的目的。

在已長期注水的含油氣盆地或油田，地下動力系統的輕微改變，就會引起流體的重新組合。加強水文地質監測，掌握注水動態和油勢變化趨勢，不僅可為開發、採油提供依據，也可能發現由於流體再分配而發現水動力圈閉油氣藏。同時也為剩餘油的聚集指出勘探方向。

圖5-74 AB剖面上各參數面之間的關系圖

(據葉廖緬科，1975)