油气地质实验UVZ方法分析图

Ⅰ 水动力圈闭油气藏的勘探技术与方法

水动力圈闭油气藏的发现与确认是在石油地质、地球物理及水文地质条件综合研究的基础上，通过编制U，V，Z等有关图件来完成的。前已述及，在油水系统中，油势φ_o是水势φ_w的一个函数，根据后者可求出油势。相对水的油等势面是由U₀等值线构成的；相对油的水等势面则由V_O等值线构成；Z值代表在基准面已知点的高程。按U，V，Z公式编图可圈出油或气的低势区，这个低势区就是油气藏可能分布的位置。

图5-69为一个由构造等高线(Z)组成的走向南-北的鼻构造，在三维空间中没有封闭。因此，在静水条件下，它不能圈闭住油气。但在动水条件下，形成了水势梯度，根据水头计算的V_o值反映出水势面向南减小；而油势值(由每个V_o-Z的交点计算得出)的等值线(图中U_o)圈出一个很明显的低势区(图中阴影部分-U_o为30m等值线圈定的范围)。在构造条件和水动力作用下，油气向该封闭的低势区运移聚集成藏。

在非构造条件下，水动力圈闭如图5-70所示。图5-70A是地层顶部的单斜构造等高线(Z)，地层内由因岩性变化和成岩作用形成渗透性较差地带；图5-70B是水的等势面(据基准面至测压管水面的水头H与

·H所求不同点V_o值做出的)，根据此图可以判断该层中水的流动情况。将图5-70A，B两张图叠加在一起，由U₀=V_o-Z公式，即可求得各交叉点的U_o值，进而绘出U_o等值线图(图5-70C)。图中出现油势高值区和低值区，它们是由于岩性变化引起的，其中低值区是油气运移、聚集的指向地区。

图5-69 UVZ 法预测石油圈闭图

(据Dahlberg，1982)

图5-70 UVZ法预测非构造的油气聚集区

(据E.C.Dahlberg，1982)

加拿大阿尔伯达白垩系维京砂岩中的水势图特点(图5-71)是地层、岩性油气藏反映。除了局部地区外，地下水主要是从东北向西南方向流动，势差达900ft(274m)。但值得注意的是，由西北到东南水力坡度有明显变化，密疏不同，这种水势面倾斜不均匀的现象，有可能是岩相变化或地层遮挡引起的。从图5-71中清楚看出，水势面等值线有陡变缓处，恰恰是油气藏集中分布的地带，这不是偶然现象，是水动力圈闭的结果。其形成机理是在动水条件下，当水沿着储集层流动时，通过渗透性不同的地段，流速必然会发生相应的变化，从而引起水等势面倾斜度的改变，使水等势线密度不均(图5-72A)。一般在渗透性差的地段，水流速度变快，(在单位时间内通过流量不变的情况下)，等势面的倾斜度变陡；而在渗透性较好的地段，流速慢，等势面倾斜度变缓。在上述条件下，渗透性较低，等势面变陡的地段，引发油气等势面弯曲或变型，在储集层顶部造成闭合的油气低势区，形成水动力圈闭油气藏(图5-72B)。

图5-71 水等势面变化特征与油气藏的关系图

(据Dahlberg，1982)

概括起来，编制UVZ图所需要的基础资料和制图步骤如下：

1)顶面构造图：高程从基准面(海平面)算起。按一定的等值线间距编绘构造等值线图，标出绝对标高值的范围(最低值、最高值及变化范围值)如图5-59(a)。

2)编绘测压水头等值线图[h_w=Z+(P/gρ_w)]，并叠加在构造图上(图5-59b)。

3)查出或分析测试油和水的密度，按照V_o=ρ_w/(ρ_w-ρ₀)·h_w公式，计算V_o值，编制水等势线平面图，并叠加在构造图上(图5-59C)。

4)按V_o和Z的交点，计算出该油-水系统中，各点相对水的油势值(U₀)计算公式是U₀=V_o-Z。

5)编制油势等值线图，即用线条将同一油势值连结起来，表示出油势的高低变化(图5-59d)。

6)标出油-水接触面的位置，即油势圈闭的位置—油的低势区(5-69)。油势圈闭的位置，是在Z和V_o代表的一定的构造背景和水动力条件下，油气可能运移并聚集成藏的位置。

H.A.叶廖缅科(Еременко，1975)提出用折算水头(淡水)直接表示油(气)势及油(气)势圈闭的方法。其理论依据是

含油气盆地水文地质研究

图5-72 渗透性不同引发水、油等势线变化形成水动力圈闭

(据E.C.Dahlberg，1982)

或

等式两端同乘以ρ_og，得到：

ρ_ogh_o=ρ_wgh_w-gZ(ρ_w-ρ₀)

式中ρ_ogh_o为油势(φ_o)，ρ_wgh_w为水势(φ_w)，将它们以折算压力表示，则为：

P_o=P_w-Zg(ρ_w-ρ₀)(5-8)

(5-8)式中的折算压力用从基准面(一般为海平面)算起的淡水水柱表示时，即为：

P₀=H_ogρ_wf(5-9)

P_w=H_wgρ_wf(5-10)

式中：H₀为用从基准面算起的淡水水柱高表示的油势；H_w为用从基准面算起的淡水水柱高，表示的水势或淡水折算水头；ρ_wf为淡水密度。

将(5-9)和(5-10)式，代入(5-8)式，得：

含油气盆地水文地质研究

从公式(5-11)中得知，编绘H₀等势线图时，除了流体密度外，还要有研究层顶面构造图、淡水的等折算水头或等折算水位线图。

在地层条件下，当油、水密度为常数时，石油水动力圈闭的确定方法如下：

首先将构造图(图5-73)上的Z值乘以常数(ρ_w-ρ₀)/ρ_wf，设ρ_w=1.1g/cm³、ρ₀=0.8g/cm³、ρ_wf=1g/cm³，即乘以0.3，获得与密度有关的构造图，其物理意义是从层顶到比较平面(海平面)间由流体密度差造成的剩余能量图。

第二步，将剩余能量图与等折算水位线图叠合在一起，应用减法，根据公式(5-11)求出油势值，将油势值相等的各点连结起来，即得到油势面图，从图上可以圈出油势低值范围，即石油圈闭所在的位置(图5-73)。上述三个参数面之间的关系如图5-74所示。

当流体密度在深度上有变化时，可分层确定水动力圈闭，或用H.A.叶廖缅科提出的流体密度随深度变化的公式进行计算与制图方法。水势和油势用折算压力的表达式为

含油气盆地水文地质研究

两式中的P为地层内同一点的压力值，因而是相等的，消去P得

含油气盆地水文地质研究

或

含油气盆地水文地质研究

等势两端同除以gρ_wf，得到用淡水水柱高或淡水折算水头(m)表示的方程；

含油气盆地水文地质研究

式中Δρ(Z)=ρ_w(Z)-ρ_o(Z)为具某种函数关系的水、油密度差，而

则为水、油势差。据上述计算可编制流体密度随深度变化情况下石油水动力圈闭的位置，结果与图5-73，74类似。

图5-73 应用等折算水头法确定水动力圈闭油藏位置图

1—层顶构造等高线；2—石油剩余能量等值线；3—等折算水位线；4—油势等值线；5—水动力圈闭油藏位置

目前，我国许多含油气盆地步入勘探非构造油气藏为主体的阶段，寻找水动力圈闭油气藏具有良好的勘探远景。从主动勘探水动力圈闭的角度讲，这是一个新领域、新课题，在我国勘探程度很低，发现这类油气藏的几率相对较大。另一方面，前期的油气勘探积累了大量的石油地质成果和丰富的水文地质资料，为勘探水动力圈闭油气藏奠定了基础。不需要再投入大量的实物工作量和经费，只要投入一定的技术力量，编绘有关水文地质图件(包括水动力和水化学等)，深入研究，即可达到发现水动力圈闭油气藏的目的。

在已长期注水的含油气盆地或油田，地下动力系统的轻微改变，就会引起流体的重新组合。加强水文地质监测，掌握注水动态和油势变化趋势，不仅可为开发、采油提供依据，也可能发现由于流体再分配而发现水动力圈闭油气藏。同时也为剩余油的聚集指出勘探方向。

图5-74 AB剖面上各参数面之间的关系图

(据叶廖缅科，1975)