低倾角盆地重油二次运移成藏模式新解

近年来，重油油藏的成藏机理成为油气勘探研究的热点之一。重油油藏多见于前陆盆地等构造相对稳定的地质单元，其储层压实程度适中，孔、渗条件理想，埋深较浅，而且往往与深部的成熟富有机质烃源岩有着直接联系，但源、储间距离较远，因此二次运移对重油油藏的形成十分关键。前人研究认为，油气在进入3000m以浅的高渗层后，浮力就成为（二次）运移的主要驱动力。新生成的油气在向盆地较浅地层运移的过程中，较轻的组分沿着输导层向上倾方向快速运移，而留下密度和粘度越来越大的液相流体；同时，长距离的二次运移增加了石油被生物降解的风险，从而使其粘度进一步增大。浮力不足叠加粘度增大，导致石油运移前缘的速度持续减缓并最终停滞。停滞的运移前缘并非处于静水压力平衡状态，在无任何构造或地层圈闭的情况下就能够在输导层中形成大规模的石油聚集，其位置取决于原油浮力和粘度，大多出现在输导层的远端，并发育倾斜的油-水界面。这种特殊圈闭机理被称为“滞留前缘圈闭”（stalledfronttrap）。

1、滞留前缘圈闭

要识别在这种特殊圈闭机理下形成的大规模石油聚集，其关键在于了解浮力和粘度对石油运移速度的影响。导致石油停止运移的因素可以概括为浮力的减小、油柱高度的下降、石油粘度的增加和生物降解作用。在输导层的倾角较小时，构造活动会完全切断活跃生烃灶与输导层中运移油气的联系，从而使浮力大幅度降低。运移的原油大面积分散时，油柱高度会下降，浮力也随之减小。在构造倾角逐渐变小的盆地中，原油长距离（二次）运移的速度也将被大幅度拖慢。向盆地较浅部分的运移通常伴有输导层温度的降低，这为石油的生物降解提供了条件。在未达到热成熟的输导层中暴露时间的增加和大面积油-水界面的存在都会使石油品质下降，粘度增加，导致其前缘的运移进一步趋缓，直至最终停止。这类具有大面积油-水界面的大型重油油藏往往形成于构造倾角很小的盆地中，因缓慢运移的石油发生强烈生物降解而发育，而无需构造或地层圈闭机理。以往输导层渗透率的降低一直被认为是延缓石油运移、形成地层圈闭的要素之一。但在倾角小于1°或2°的情况下，输导层本身就能大幅度减缓石油的运移速度，并在石油运移前缘到达地层圈闭之前就使之停止移动。模拟结果显示，与倾角在4°以上的输导层相比，倾角小于1°的输导层中原油运移速度的下降幅度可以高达一个数量级。弱浮力与高粘度或低倾角、低渗输导层共同作用，可使原油运移速度明显下降并最终停滞，从而在输导层中聚集成藏。这种不需要特定构造、岩性或水动力圈闭就能聚集成藏的滞留前缘圈闭，有可能成为新的石油勘探目标。委内瑞拉奥里诺科重油带和加拿大西部前陆盆地中的阿萨巴斯卡油砂都属于此类圈闭。前者的石油运移距离在50～120km，储层的倾角为1°～2°；后者的运移距离至少在250km以上，盆地远端重油聚集处的构造倾角不到0.5°。

2、对石油勘探的启示

根据以上认识，未来有望在全球的前陆盆地或任何其他类型的低倾角盆地中找到大量的正缓慢向浅层运移的重油。石油在二次运移路径上汇聚成藏这一新认识意味着巨大的勘探潜力。传统石油勘探关注生-储-盖和圈闭条件，其理论假设是在漫长的地质时期石油浮力稳定、强劲，二次运移也十分迅速。但在倾角很小且原油粘度很高或输导层渗透率很低的盆地中，无需构造圈闭或地层圈闭石油也可成藏。这将极大地拓宽单斜盆地的石油勘探领域，勘探家可不再局限于寻找构造圈闭或地层圈闭，而是可以把眼光转向构造倾角小于1°的区域，这里可能具备浮力低、原油粘度高或输导层渗透率低等有利于重油聚集的条件。这样的区域在世界上很多盆地中都存在，但以往因其缺乏传统的油气圈闭条件而被长期忽视，故勘探潜力巨大。