关于未熟烃源岩运移门限的讨论

牛庄洼陷南部斜波沙四上亚段低熟烃源岩的生烃门限曾广泛被讨论过，张春荣（1988），周光甲等（1995）主要根据烃转化率及生物标志化合物等资料，分别把沙四上亚段页岩的生烃门限定为1500m和1348.8m。

本次研究在前人工作的基础上，对沙四上亚段烃源岩取心后进行了系统的普查，补充采集了1113～1365.0m范围内沙四上亚段烃源岩样品。地球化学分析结果表明，在采集到的最浅的样品中，埋深为1113～1147m（页岩），烃转化率可高达54mg/g，氯仿沥青A为0.2743%～1.2389%，烃浓度为1499×10^-6～2097×10^-6，产油潜量（P₁+P₂）为15～27mg/g。除烃转化率属较好烃源岩范畴外，其他指标均属好生油岩。根据上述指标，按照常规研究方法，把1113m定为沙四上亚段烃源岩的生烃门限也是可以的。但我们在研究的过程中发现，沙四上亚段页岩中存在的这种高烃转化率、高烃浓度在一定深度范围内并不受埋深的影响，是一种原生烃。它的浓度大小取决于原始有机质丰富的程度，如果原始有机质丰度高，即使烃转化率不高，岩石中的总烃浓度也很高，但这时烃源岩中的烃类能否发生有效运移，聚集成工业性油藏，是石油勘探中极为关心的问题，也是未熟油生烃门限与成熟油生烃门限有区别的地方。

Waples（1981）研究指出，生油岩生成的油在饱和了生油岩孔隙后才开始排烃，即排烃开始时间迟于生油时间，其结束时间也迟于生油结束时间，并在此基础上提出了“运移窗”的概念。汪本善（1994）对运移窗的下限给予修改，见图7-15。

图7-15　石油生成、排烃时间对比图（根据Waples,1981，汪本善等1994年改编）

王新洲（1996）根据油气运移物理模拟实验提出，不同有机质类型在不同演化阶段具有不同的生油量。上述研究均表明烃类的运移必须在满足了岩石基本的吸附后，才能向外排驱，并且排驱的门限稍滞后于生烃门限。这对于我们大多数油气盆地来说具有一定的普遍意义。因为我国第三系盆地进入生油门限时温度大约在90℃左右。在这个温度段当满足了岩石的基本吸附后，原油的流动性不成问题，当有好的输导层和储层时，油气易发生运移。

对于牛庄洼陷南坡的低熟烃源岩，由于原始可溶有机质含量高，满足岩石的基本吸附不是主要矛盾。但由于该区烃源岩可溶有机质中含有大量的非烃和沥青，虽然岩石中氯仿A含量可高达1.2389%,A/C为281mg/g。但相比之下，烃的转化率只有54mg/g，氯仿沥青A中总烃的含量不足20%。因为影响原油流动性的主要成分为沥青质及非烃，低熟烃源岩大分子非烃沥青质含量高，这就大大地影响了它的流动性。埋深1147m源岩中氯仿沥青A的相对密度为1.1369，在水中下沉。

虽然牛庄洼陷南坡未熟烃源岩在1113m左右，按常规评价标准已进入了生油门限，但由于非烃沥青含量太高，即使烃的浓度远远满足了岩石的吸附，它仍然不能运移。因此，对于未熟烃源岩的评价，运移门限比生油门限在实际勘探中更具有意义。

运移门限的确定取决于控制原油流动性的有关因素，温度和压力是控制原油流动性的主要因素。温度和压力都是埋藏深度的函数，随着埋藏深度加大，地下温度和地层压力都会按照不同的梯度增加。

温度的增加不仅有利于非烃、沥青大分子的进一步降解，而且降低了原油的粘度。因为温度升高能增加分子的运动速度，在缺乏压力限制时，还会扩大分子之间的距离，引起石油体积膨胀。这样不仅可以减小分子之间的引力，而且还会减少分子相互碰撞时所产生的摩擦力，所以温度升高能使原油粘度降低。据八面河油田实测油层的粘度曲线，地层原油粘度随温度下降而升高，当原油温度小于75℃时，随着温度降低粘度迅速增大，当温度高于75℃时，其原油粘度下降缓慢，其粘度为3～2mPa·s。由粘-温曲线看出，八面河原油在地下运移的温度至少不能低于75℃。据面4-32井实测井温曲线，埋深1500m的温度为75℃，沙四上亚段的有效运移门限至少不能低于1500m。

压力的存在是生油层生成油气向外运移的潜在能量。压力的来源主要有上覆沉积物总量所造成的地静压力；由静水柱的重量所造成和静水压力，孔隙水在受热的情况下要发生膨胀，当膨胀受到限制时也会产生力；有机质在演化的过程中会产生大量的天然气，当孔隙增容受限时，同样会产生增压；粘土中蒙皂石向伊利石的转化把结晶水转送到粒间而成为自由水，也会增加孔隙水的压力。上述多种压力互相叠加，是促使油气发生初次运移的动力，初次运移的难易在很大程度上取决于生油岩体孔隙内压力的大小。

那么牛庄洼陷南坡沙四上亚段页岩、泥岩互层的生油岩究竟形成多大的孔隙内压力才能开始初次运移，目前尚无法考证。据牛庄洼陷及其南坡各油田油层实测压力资料表明，埋深小于2200m属正常压力系统。大于2200m即进入生油门限时，出现超压异常，随埋深增加，压力异常越加明显。埋深每增加100m，约增加2MPa异常压力。根据对沙四段砂岩压汞资料统计，砂岩的突破压力为0.2～0.5MPa,50%汞饱和度的压力为0.3～2MPa。按压力平衡原理，生油层的油气通过砂层进行运移，油气运移的动力即孔隙内压力必须超过运载层的阻力。牛庄洼陷南坡孔隙异常压力必需大于2MPa才能开始运移。2MPa的异常压力在牛庄洼陷南坡大约埋深1600m左右，考虑到储层的不均一性，孔隙内异常压力必需大于4MPa才能形成油气运移。此时，埋深约1700m左右。

由此看出，牛庄洼陷南坡沙四上亚段烃源岩由于原生烃含量高，与济阳坳陷的成熟油演化规律相比，它表现了早生的特征，即在1100m左右就有大量烃类产生，但由于原始可溶有机质中含有大量的难以运移的大分子沥青和非烃，即使满足了岩石的基本吸附，由于受温度压力等环境因素的限制，生成的烃类仍难以运移，它必须经历一定的地质演化，在一定的温度和压力环境内才能运移，聚集成工业性的油藏，牛庄洼陷南坡沙四段运移的门限约1500～1700m。研究低熟生油岩的关键问题，除研究有机质丰度、转化等条件外，门限温度和门限压力也是必不可少的条件，只有在同时满足了这些条件后才能够形成工业性油藏。因此，对未熟烃源岩的运移门限的研究，在石油勘探中具有重要意义。