石油地質(zhì)學(xué)-10.-油氣藏的形成和破壞-課件

1、第六章 油氣藏形成與破壞 石油地質(zhì)學(xué)油氣聚集： 油氣在運移過程中，遇到圈閉聚集起來形成油氣藏的過程。 油氣自盆地中心沿上傾方向向盆地邊緣的一系列圈閉中運移，天然氣最易流動，占據(jù)盆地中心周圍的最高位置的圈閉，而石油則占據(jù)其下傾方向位置較低的圈閉。 盆地中心：油藏 邊緣：氣藏第一節(jié) 油氣藏形成的基本條件 理想的油氣藏形成條件：充足的油氣來源有利的生儲蓋組合和良好的儲層大容積的有效圈閉油氣成藏基本要素：生、儲、蓋、運、圈、保 一、油氣成藏要素 油氣富集條件主要包括：充足的油氣源、良好的儲集層和有利的生儲蓋組合，以及大容積的有效圈閉。 （一）充足的油氣來源 一個含油氣區(qū)油氣量生成的豐富程度主要取決于四

2、個基本條件 1、有機質(zhì)豐度 2、有機質(zhì)類型 3、有機質(zhì)成熟度 4、排烴效率或排烴系數(shù) 二、油氣富集條件 其中，有機質(zhì)豐度指的是不同層位的生油巖中總有機質(zhì)的量。 排烴效率運移期總排烴量/生油期總生烴量*% 滿足上述四個基本條件的盆地沉積區(qū)，一方面應(yīng)具有廣闊的有利于有機質(zhì)大量繁殖和保存的封閉和半封閉的沉積盆地；另一方面,沉積盆地具有較高的沉積速率和較長的持續(xù)沉積時間，有利于有機質(zhì)在短時間內(nèi)成熟并生成油氣。 具備上述條件的沉積區(qū)，稱之為 生油凹陷。 生油凹陷的面積與盆地的規(guī)模緊密相關(guān)，一般大型盆地的生油凹陷面積較大，可以形成豐富的油源。但中小型的沉積盆地，若沉積巖系和生油層厚度很大，也可形成豐富的油

3、源。 如美國的洛杉磯盆地，盆地面積僅有39000km2，但沉積厚度競達6000m以上，其中生油巖2000-3000m，油源非常豐富。又如我國的酒泉盆地面積也較小，但以產(chǎn)出豐富的油氣而著稱。 在盆地中，生油凹陷可以位于盆地中心，也可以位于盆地的一側(cè)，還可以是若干個分布于盆地各區(qū)，具體分布規(guī)律要具體情況具體分析。（二）良好的儲集層和有利的生儲蓋組合 1.良好的儲層：儲層孔滲性好，厚度大，橫向連續(xù)性好，分布廣泛，有利于輸導(dǎo)油氣。 2、有利的生儲蓋組合：烴源巖排烴通暢、效率高；蓋層的質(zhì)量高、厚度大而穩(wěn)定?；邮阶詈?。 在粘土巖砂巖類構(gòu)成的生儲蓋組合中，砂巖體與其周圍生油氣層接觸面積是控制石油儲量的重要

4、因素。當(dāng)砂巖儲集層單層厚約10-15m，泥巖生油層單層厚約30-40m，二者呈略等厚互層時，砂泥巖接觸面積最大，最有利于石油聚集。 （三）大容積的有效圈閉 按照圈閉的概念，自然界中圈閉是非常多的，有的不含油，有的含油。通常，人們將那些聚集了油氣形成了油氣藏的圈閉稱之為有效圈閉 一個大容積的有效圈閉應(yīng)具備以下幾個必要條件： 1、 圈閉距油源區(qū)較近，具有優(yōu)先聚集油氣的能力。 此處的較近不僅是指空間上的較近，更主要的是與生油層之間具有良好的通道， 且圈閉位于油氣運移的通道上，只有如此，才具有優(yōu)先聚集油氣的能力。 2、圈閉形成時間早 指圈閉形成時間必須早于或同步于油氣運移聚集的時間，方可有效聚集油氣。

5、 在形成時間早的圈閉中又以與生油層系沉積時開始的同沉積背斜具最好的聚集條件。其原因有三： 1）距油源近 2）生儲蓋組合條件好 3）位于運移路線上 3、圈閉的閉合高度 圈閉的閉合高度必須大于油水傾斜面的高度或油水過渡帶的高度，否則都不可能形成有效圈閉，前者將被水沖刷帶走，后者雖有油聚集但不可能產(chǎn)出純油。 4、保存條件 圈閉的上方必須由封閉良好的蓋層，沒有良好的保存條件，很難形成大的油氣藏。 由此可見，能形成大油氣藏的圈閉條件是：大容積、油源近、形成時間早、閉合高度高、保存條件好這五個基本條件。 有效：捕集了油氣的圈閉；無效：“空”或為水充填；大圈閉有效容積大；早圈閉形成時間早于或等于油氣區(qū)域運移

6、時期；近距油源區(qū)近，在油氣運移路線上；保保存條件好。構(gòu)造運動和水動力對圈閉有效性的影響。總結(jié)：大容積的有效圈閉一、油氣在單一圈閉中的聚集 在靜水條件下，油氣在浮力作用下向上傾方向運移至圈閉中，因重力分異作用，氣上、油中、水下。當(dāng)油氣繼續(xù)運移時，氣占據(jù)上部，氣頂體積增大，油被擠出；油氣繼續(xù)運移，直到天然氣占據(jù)全部圈閉 。靜水條件： 油氣藏（小氣頂）油氣藏（大氣頂） 氣藏第二節(jié) 油氣在圈閉中的聚集過程油氣在單一背斜圈閉中的聚集 通常，油氣藏的出現(xiàn)常常不是孤立的、零散的，而是成群成帶的，表明了油氣的聚集是區(qū)域性的，是在一系列圈閉中同時進行的。 關(guān)于油氣在系列圈閉中的聚集規(guī)律，比較系統(tǒng)的有代表性的理論

7、，就是加拿大學(xué)者格索提出的差異累積原理。 格索認(rèn)為，在一個區(qū)域傾斜帶上，在相互連通的同一地層中，如果有多個褶皺圈閉同時存在時，那么，聚集在這些構(gòu)造中的油氣，將發(fā)生有規(guī)律的變化。二、油氣在系列圈閉中的差異聚集 在靜水條件下，同一滲透層相連的多個圈閉的溢出點海拔依次遞增，且由單一油氣源供油氣。相連通的一系列圈閉中的油氣差異聚集 第一個圈閉充滿油氣后，油氣繼續(xù)運移，氣就會聚集在第一個圈閉，圈1中原來的油會被排擠出去，多余的油和被擠出的油就會運移至圈閉2中；再繼續(xù)運移，直到1中僅剩天然氣而2中僅有油；再繼續(xù)運移，2會重復(fù)1中的聚集過程，至到全部被天然氣所充滿。運移的最終結(jié)果，可能1、2為純氣藏，3為油

8、氣藏，4、5為純油藏。 油氣差異聚集發(fā)生的基本條件 1）具有區(qū)域性較長距離運移的條件，即要求具區(qū)域性的地層傾斜，儲集層巖相穩(wěn)定，滲透性好，區(qū)域運移通道的連通性好。 2）相連通的圈閉溢出點依次增高。 3）油氣源供應(yīng)區(qū)位于盆地中心地帶，有足夠數(shù)量的油氣供應(yīng)。 4）儲集層中充滿水并處于靜水壓力條件下，石油和游離氣是同時一起運移的。 油氣差異聚集原理可以歸納為：在油源區(qū)形成的油氣進入飽和水的儲集層后，沿一定的線路向儲集層上傾方向運移，位于油氣運移線路上的系列圈閉將被油氣所充滿，不在油氣運移線路上的圈閉不能聚集油氣；油氣差異聚集的結(jié)果是天然氣位于靠近油源區(qū)一側(cè)的圈閉中，向上傾方向依次為油氣藏、純油藏、和

9、空圈閉。 這一原理的主要意義：指明了油氣運移的方向和路線，為我們選擇勘探對象時提供了重要依據(jù)。 1）在油氣運移通道上有另外油氣供給來源的支流時，則會打亂原來應(yīng)有的油氣分布規(guī)律。 2）氣體在石油中的溶解作用，隨物理條件（T、P）的改變而變化，它可以造成次生氣頂，也可以導(dǎo)致原生氣頂?shù)南В瑥亩绊懹蜌獾姆植家?guī)律。 3）后期地殼運動造成圈閉條件的改變，造成油氣重新分配。 4）區(qū)域水動力條件，主要指水壓梯度的大小及水運動方向，也會影響油氣的分布規(guī)律。影響差異聚集的地質(zhì)因素 1、溢出型油氣差異聚集： 區(qū)域單斜背景，溢出點依次增高的一系列相互連通的背斜圈閉。 系列圈閉中油氣水的分布：2、滲漏型3、生物降解

10、型第三節(jié) 油氣聚集機理和模式 油氣藏的形成過程是一個復(fù)雜的過程，運移中的油氣在圈閉中發(fā)生聚集的過程主要受圈閉幾何特征（形態(tài)、閉合高度、閉合面積和最大有效容積），儲層地質(zhì)特征（主要是孔隙特征）及流體力學(xué)特征（流體物性及相態(tài)分布、流體運動樣式及強度和流體驅(qū)動力）的影響。1、滲濾作用 Cordell（1977）、Roberts（1980）等認(rèn)為含烴的水或隨水運移的油氣進入圈閉以后，因為一般親水的、毛細管壓力封閉的蓋層對水不起封閉作用，水可以通過蓋層而繼續(xù)運移；對烴類則產(chǎn)生毛細管壓力封閉，結(jié)果把油氣過濾下來在圈閉中聚集成藏。 2、排替作用 Capman(1982)認(rèn)為泥巖蓋層中的流體壓力一般比相鄰砂巖

11、層中的大，因此圈閉中的水是難以通過蓋層的。另外油氣進入圈閉后首先在底部聚集，隨著烴類的增多逐漸形成具有一定高度的連續(xù)烴相，由于浮力作用產(chǎn)生一個向下的流體勢梯度，使油在圈閉中向上運移的同時把水向下排替直到束縛水飽和度為止。3、滲濾作用和排替作用共同作用 當(dāng)上覆蓋層中只有毛細管壓力封閉時，在油氣聚集過程中上述兩種作用都可能存在。在油氣聚集的初期，水是可以通過上覆親水蓋層而發(fā)生滲流的；當(dāng)油氣聚集到一定程度后，水就很難通過上覆蓋層而主要是被油氣排替到圈閉的下方。4、油氣充注方式 England（1987）認(rèn)為：一個油藏將以一種順序方式充注，石油將首先進入具有最低孔隙排替壓力的最佳滲透層，并且按著以一組

12、向前推進的石油波陣面方式充注油藏。 從生油層進入儲集層中的壓實流體，沿著背斜的翼部向頂部運移。在圈閉中，水很可能通過上覆泥巖蓋層滲濾，這是由于背斜構(gòu)造的張力或其它原因所產(chǎn)生的微裂隙使水繼續(xù)向上流動，而把烴類和無機鹽類過濾在圈閉中聚集。并使圈閉中流體的含鹽度增大，h值降低，這又有利于烴類的進一步聚集。 1）背斜圈閉中油氣聚集模式 從上、下生油層進入砂巖的壓實流體，沿上傾方向進行二次運移，由于地層尖滅或不整合造成地層圈閉，流體中的水可以通過圈閉的上方繼續(xù)運移，而烴類則滯留在圈閉中聚集，同時圈閉中流體含鹽量增加，PH值降低，有利于油氣的進一步聚集。2）地層圈閉中油氣聚集模式3）巖性圈閉中油氣聚集模式

13、 壓實流體從周圍的生油泥巖進入被泥巖包圍的透鏡狀或扁豆?fàn)钌皫r體，并從下傾部分往上凸部分進行二次運移，在砂巖體上傾的低勢區(qū)聚集，水可以通過泥巖的層理面或微裂隙繼續(xù)向上流動，而油氣則滯留下來。 4）斷層圈閉中的油氣聚集模式 壓實流體從泥巖中進入砂巖中，開始了二次運移，在運移的上傾方向因斷層的遮擋形成圈閉，流體中的水可通過遮擋面向上繼續(xù)運移，油氣則聚集下來。次生油氣藏： 原生油氣藏遭到破壞，油氣運移到新的圈閉中重新聚集形成的油氣藏；或者在非生油層系中形成的油氣藏。原生油氣藏： 油氣經(jīng)初次運移和二次運移，由分散到集中，在圈閉中第一次聚集起來形成的油氣藏；或者在生油氣層系中形成的油氣藏。第四節(jié) 油氣藏的

14、破壞及其產(chǎn)物一、油氣藏破壞的因素 要評價一個地區(qū)的地下是否有油氣藏存在，除了要去查明是否有生油層、儲集層和蓋層外，還要研究保存條件，即使生儲蓋圈運條件都好，曾經(jīng)有過巨大的油氣聚集，但后期保存不好，油氣藏被破壞了，該區(qū)仍不會有油氣藏存在，所以保存條件是很重要的，導(dǎo)致油氣藏被破壞的因素主要有以下幾個因素： 第四節(jié) 油氣藏的破壞及其產(chǎn)物 （一）地殼運動 地殼運動不僅可以造成圈閉，同樣也可以使原來的圈閉遭受破壞，迫使圈閉中油氣發(fā)生運移。 例如，由于地殼上升，造成儲油層的剝蝕破壞，從而，破壞了油氣藏。 又如某些滲透型較好的斷層破碎帶也可使油氣流失。 （二）地層水的沖刷 地層水的沖刷作用對油氣藏的形成與破

15、壞都有重要作用，流動的地層水，氣內(nèi)含有氧較高，從而會破壞油氣藏。 這種作用在褶皺地區(qū)尤為明顯。一、油氣藏破壞的因素 （三） 變質(zhì)作用 區(qū)域熱變質(zhì)作用，可以影響到烴類的性質(zhì)和烴類的有無。當(dāng)?shù)販靥荻认喈?dāng)高時，已形成的石油就會裂解；隨著區(qū)域熱變質(zhì)作用的增加，由于變質(zhì)結(jié)晶作用、變形破壞作用等，使巖石致密從而影響儲集性能。 （四）化學(xué)及生物化學(xué)作用 化學(xué)及生物化學(xué)作用對油氣藏的破壞，主要表現(xiàn)在油氣的氧化，是油氣變質(zhì)，甚至破壞油氣藏。 一、油氣藏破壞的因素 油藏被破壞后，其中的油氣將通過各種途徑流到地表，人們把這種石油天然氣固體瀝青及其衍生物在地表的露頭統(tǒng)稱為地面油氣顯示或油氣苗。 地表油氣顯示并不一定表

16、明地下有油氣藏存在，但至少可以說明油氣顯示所在的盆地曾有過油氣生成過程，或曾有過油氣運移和油氣藏破壞。 二 、油氣藏的破壞產(chǎn)物 因此，油氣顯示在油氣藏調(diào)查過程中，有重要的指導(dǎo)意義，特別是在新區(qū)，油氣顯示更為石油地質(zhì)工作者所重視。 地面油氣顯示的類型和程度各種各樣，凡能指示油氣在該區(qū)存在的油氣顯示稱為直接顯示； 否則稱為間接顯示。 下面將介紹一下直接顯示。 二 、油氣藏的破壞產(chǎn)物 （一）油苗 地下生油層或含油層中的石油沿斷層節(jié)理或其他通道向上運移出露地表者稱為油苗或簡單地說液態(tài)石油由地下滲出到地表者稱為油苗。 隨地下水滲出浮于水面呈五光十色者稱之為油膜。 在凹地中匯集成池者稱之為油池，匯集成湖者

17、稱為油湖。 （二）氣苗 氣苗通常在水中發(fā)現(xiàn)，呈連續(xù)的或斷續(xù)的氣泡從水中冒出。它又分為干氣和濕氣，只有濕氣與地下的油氣有直接聯(lián)系。 另外，由于天然氣中含有H2S，被氧化后形成自然硫，故硫也是一種重要標(biāo)志. 二 、油氣藏的破壞產(chǎn)物 （三）含油巖石和含瀝青巖石 地下巖石因構(gòu)造運動，或被剝蝕而出露地表的含油巖石，含油巖石多為砂巖，根據(jù)砂巖被侵染程度可分為油砂，油斑，油跡。 （四）泥火山 它是一種特殊的高壓天然氣氣苗，攜帶著地下水和泥沙，有時有少量石油，沿斷裂或裂隙噴出地表，其泥沙噴出后即堆積在溢出口附近，酷似火山，故稱泥火山。 二 、油氣藏的破壞產(chǎn)物 （五）固體瀝青液體 石油失去烴質(zhì)組分后的殘余物經(jīng)氧

18、化變質(zhì)作用即形成各種各樣的瀝青，其類型主要有： 1、地蠟 ：貧膠質(zhì)石蠟族石油沿裂隙向地表運移過程中，由于溫度壓力的急劇下降，原來融于固體中的石蠟析出而成。地蠟充填于裂隙之中，也有成層狀存在于原來的含油層中者，顏色為黃、褐至黑色呈臘狀。 2、瀝青據(jù)氧化程度可進一步劃分為軟瀝青，地瀝青，石瀝青。 二 、油氣藏的破壞產(chǎn)物第五節(jié) 油氣藏形成時間 確定油氣藏形成時間，不僅對確定油氣形成和分布有利，而且對指導(dǎo)油氣勘探十分重要。若我們能搞確定某區(qū)油氣是某個時代形成的，則在該期以前形成的圈閉就對油氣聚集有利。 確定油氣藏形成時間的方法，目前尚無直接和可靠的方法，主要是通過一些間接信息進行分析，常用的方法有下列

19、幾種。 一、根據(jù)生油層的主生油期確定油氣藏形成的最 早時期 根據(jù)前面的章節(jié)介紹可知，生油層達到主生油期時才能大量生油，然后排烴，進一步運移而形成油氣藏。由此可見，油氣藏生成時期只能晚于主生油期，據(jù)此，我們就可以根據(jù)生油層中有機質(zhì)演化的地球化學(xué)資料確定主生油期，并把這個時間作為油氣藏形成的最早時間。 第五節(jié) 油氣藏形成時間 二、據(jù)區(qū)域傾斜發(fā)生的時期確定油氣藏形成的最早時期 形成油氣藏的油氣必須經(jīng)歷側(cè)向運移以后方可成藏而發(fā)生側(cè)向運移，只有在儲集層具有相應(yīng)的傾斜才能完成。由此可以推論，油氣藏形成只能發(fā)生在區(qū)域傾斜達到一定程度之后，而不可能在其前。 確定區(qū)域傾斜發(fā)生的時間，可根據(jù)上下巖層的接觸關(guān)系和巖

20、層的產(chǎn)狀的變化即可解決，從而確定油氣藏形成的最早時間。 第五節(jié) 油氣藏形成時間 三、根據(jù)圈閉形成的時期確定油氣藏形成的最早時間 有圈閉方有油氣藏，圈閉形成時間必須早于油氣藏形成時間，故可用圈閉形成時間作為油氣藏形成的最早時間 四、根據(jù)飽和壓力確定油氣藏形成時間 由于地殼上所有油氣藏都含有天然氣，所以很多油藏都被氣體飽和或近飽和，有人認(rèn)為油氣運移過程中，天然氣呈飽和狀態(tài)含在油中的，飽和天然氣的石油在云移過程中，達到適宜的圈閉條件，便可聚集成藏，這時，油層壓力與地層飽和壓力相等。因此，與飽和壓力相當(dāng)?shù)牡貙勇癫厣疃?，其對?yīng)的地質(zhì)時代，即為油氣藏的形成時間。 第五節(jié) 油氣藏形成時間 根據(jù)飽和壓力推算油氣藏形成時的埋深公式， H=10P/w H為油藏形成時的埋深，對應(yīng)的地質(zhì)時期即為油藏形成期； P為飽和壓力 （105Pa）（可測試獲?。?，10P為飽和壓力的水柱高（m）