油氣聚集與油氣藏的形成

1、油氣聚集與油氣藏的形成油氣在生成后，沿著一定的孔隙或者裂縫發(fā)生運移。在油氣運移一定的距離 之后，必然會因為某些地質(zhì)因素聚集成藏。本文將從油氣聚集的場所-圈閉，油 氣聚集的機理以及油氣聚集的條件等個方面對油氣藏的形成進行闡述。首先，油氣聚集的場所-圈閉。當(dāng)油氣在地下運移時，在一定條件下停止運 移而集中聚集起來，而這樣適合于油氣聚集、形成油氣藏的場所，我們稱之為圈 閉。圈閉具備兩個基本要素：一是儲集層，二是封閉條件。儲集層是圈閉的主體 部分，為油氣的儲存提供空間，其封閉條件主要包括蓋層和遮擋物，主要作用是 阻止油氣的運移散失。圈閉的大小，主要是由圈閉的有效容積確定的。它表示能容納油氣的最大體積，

2、是評價圈閉的重要參數(shù)之一， 當(dāng)儲集層厚且平緩時，最大容 積取決于：閉合面積，閉合高 度和有效孔隙度。溢出點是指 圈閉容納油氣的最大限度的 點位。若低于該點高度， 油氣就溢向儲集層的 上傾方向。閉合度是指圈閉頂 點到溢出點的等勢面垂直的 最大高度。閉合面積在靜水條 件下是通過溢出點的構(gòu)造等 高線所圈定的封閉區(qū)的面積， 或者更確切地說，是通過溢出 點的水平面與儲集層頂面及 其他封閉面（如斷層面、不整圖一圈閉參數(shù)示意圖合面、尖滅帶等）所交切構(gòu)成的封閉區(qū)（面積）。在動水條件下，是通過溢出點的油氣等勢面與儲集層頂面非 滲透性蓋層聯(lián)合封閉的閉合油氣低勢區(qū)。當(dāng)油氣在單一圈閉中聚集后，就形成了一個油氣藏，是地

3、層中油氣聚集的 基本單位。所謂單一圈閉，就是指由同一要素控制，具有單一儲層，為統(tǒng)一壓力 系統(tǒng)和有同一油水界面的圈閉。不同圈閉形式如圖二所示。如果圈閉中的油氣聚 集數(shù)量足夠大，具有開采價值，則稱為商業(yè)油氣藏，如果油氣聚集數(shù)量不夠大， 沒有開采價值，就稱為非商業(yè)性油氣藏。圖二非單一圈閉示意圖在一個油氣藏內(nèi)（圖三），垂向上，由于流體比重的差異，重力分異結(jié)果使 油、氣、水的分布呈現(xiàn)：氣在上，油居中，水在下的分布特征，它們之間的分界 面為油-氣界面和油-水界面。靜水條件下，這些分界面近于水平，而動水條件下， 這些分界面發(fā)生傾斜，傾斜程度取決于水動力的強弱。由于儲集層中的多孔介質(zhì) 系統(tǒng)有許許多多毛細管及微

4、毛細管孔道存在，毛細管壓力的作用使天然儲油中的 流體按比重分異是不完整和不明顯的，油-氣、油-水界面并不是一個截然的界面， 而是一個過渡帶，過渡帶的寬窄取決于儲集層毛細管壓力曲線的斜率，斜率越大， 過渡帶越寬。儲層物性的不均，也會造成油氣不規(guī)則的分布特征。平面上，大多 數(shù)構(gòu)造油氣藏和某些巖性油氣藏都具有環(huán)帶狀分布特征，即氣居高點部位，油環(huán) 繞氣分布于構(gòu)造高部位，水在油外分布于構(gòu)造翼部。根據(jù)油氣藏油、氣、水的 分布特征，可以確定油氣藏的各個度量參數(shù)。圖三油氣藏中氣油水的分布示意圖油氣藏的大小反映了圈閉中聚集的油氣數(shù)量的多少，與圈閉描述參數(shù)相似， 可用含油氣面積、含油氣高度等參數(shù)進行描述。油氣藏高

5、度：是指油氣藏頂?shù)接?氣水界面的最大高差。油氣柱高度：是指油氣的最高點到最低點的海撥高度。對 于油水界面呈水平狀態(tài)的油氣藏（圖中）來說，兩者是相同的，但在油水界面 發(fā)生傾斜或變曲時（圖中），兩者不相同。油氣高度是計算儲量的重要參數(shù)， 而油氣柱高度則更多地反應(yīng)蓋層的封閉能力及水動力的條件。含油邊界和含油面 積：油（氣）水界面與儲集層頂、底面的交線稱為含油邊界。其中與頂面的交線 稱為外含油（氣）邊界，與底面的交界稱為內(nèi)含油（氣）邊界。若儲集層厚且油 水界面較高，與其底面不相交時，只有外含油邊界。由相應(yīng)含油邊界所圈定的面 積分別稱為內(nèi)含油面積和外含油面積。氣頂和油環(huán)前述油氣藏中油、氣、水具有氣居頂、

6、油居中，水在下的分布 特征，氣居頂稱為氣頂。油在氣水之間，平面上是環(huán)帶狀分布，稱油環(huán)。這種情 況下，氣柱高度等于油氣藏頂?shù)接蜌饨缑娴拇怪本嚯x，油環(huán)高度等于油氣藏高度 減去氣柱高度。圖四油氣藏高度、油氣柱高度示意圖油氣聚集:油氣在圈閉中排開孔隙水而積聚起來形成油氣藏的過程。第一是 由于勢差或壓差作用下的浮力-水動力機制，這是油氣在圈閉中聚集的主要動力 學(xué)機制；第二是由濃度差或鹽度差作用的滲透力-擴散力機制，包括滲濾作用和 排替作用，要對低分子的天然氣起某種作用。滲濾作用：含烴的水或 離烴進入圈閉后，因為一般 水的、毛細管封閉的蓋層對 不起封閉作用，水可以通過 層而繼續(xù)運移；烴類則因蓋 的毛細管封

7、閉而過濾下來 圈閉中聚集。在水動力和浮 的作用下，水和烴可以源源 斷地補充并最終導(dǎo)致在圈 中形成油氣藏圖五油氣聚集游親水蓋層在力不閉圈閉中油氣的聚集排替作用：泥質(zhì)蓋層中的流體壓力一般比相鄰砂巖層中的大，因此圈閉中 的水難以通過蓋層。進入圈閉的烴類首先在底部聚集，隨著烴類的增多逐漸形成 具有一定高度的連續(xù)烴相。此時在油水界面上油和水的壓力相等，而在油水界面 以上任一高度上，由于密度差，油（或氣）的壓力都比水的壓力大。因此產(chǎn)生了 一個向下的流體勢梯度，使油氣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。隨著油或氣不斷進入圈閉，油一水或氣一水界面不斷向下移動，直 全烴類充滿圈閉為止。油氣藏

8、形成的基本條件主要包括有效的烴源巖層、儲集層、蓋層、運移通道、 圈閉和保存條件等成藏要素及其它們的時空配置關(guān)系，而概括而言，充足的油氣 來源，良好的生儲蓋組合和有效的圈閉是基本的成藏地質(zhì)條件。油氣藏的豐富程 度，取決于盆地內(nèi)烴源巖的體積及其有機質(zhì)的豐度、類型、熱演化程度以及烴源 巖的排烴能力。有利的生儲蓋組合是指烴源巖層中生成的豐富油氣能及時地運移 到良好的儲層中，同時蓋層的質(zhì)量和厚度又能保證運移到儲集層中的油氣不會逸 散。所謂有效的圈閉即為圈閉形成時間早于生排烴，距離油源近，位于油氣運移 通道上而且水動力強度等較弱，能量低。油氣藏成藏史分析的目的，主要是成藏期的確定。常用的地質(zhì)分析方法有圈

9、閉形成期法、主力烴源巖生排烴期法、油藏飽和壓力法等，其理論基礎(chǔ)是油氣生 成、運移和聚集的整個過程。儲層成巖礦物及其中的流體包裹體直接記錄了沉積 盆地油氣成藏條件和過程，可用和重塑油氣藏的形成和演化史。因此，在上世紀 90年代初，就建立了流體歷史分析法，主要有儲集層瀝青法、儲層成巖作用與 烴類流體運聚關(guān)系法，為研究油氣成藏期次提供了更為直接和有力的措施和手段， 彌補了地質(zhì)分析方法的不足。油氣成藏期的分析：根據(jù)主力烴源巖生排烴期確定其主要成藏期：油氣藏的 形成是油氣生成、運移、聚集的結(jié)果，沒有油氣生成和排出，就不可能有油氣藏 的形成。因此，主力烴源巖油氣生成并排出的主要時期，是油氣藏可能形成的最

10、早時間。從烴源巖埋藏史分析，確定其凹陷烴源層的成熟油氣生烴門限深度（m） 和排烴門限深度。同時，根據(jù)主力烴源巖生排烴期，可將凹陷油氣藏的形成分為 多個大的沉積階段（時期）。但因地殼運動的升降影響，可以中斷油氣的生成過 程，造成油氣生成數(shù)量有限，規(guī)模不大，主要集中在生油洼陷中心地區(qū)。根據(jù)儲層流體包裹均一溫度，確定其油氣充注時期：儲層流體包裹體均一溫 度可用于研究油氣運移的期次及時間，再現(xiàn)油藏的注入歷史。其具體方法，通常 是在流體包裹均一化溫度測定的基礎(chǔ)上，根據(jù)該區(qū)的地?zé)嵩鰷芈实淖兓唇竦?溫和古地溫梯度）來推測其形成的古埋深，其對應(yīng)的地質(zhì)時代，近似代表油氣的 充注成藏時間。根據(jù)油藏飽和壓力確定

11、油氣藏形成的時期：當(dāng)石油被天然氣飽和時，石油的 密度（比重）和黏度最小，流動性最強，在此種情況下，油氣運聚成藏最容易， 可用油藏飽和壓力推測與其相當(dāng)?shù)牡貙訅毫Φ穆裆?，得到油藏的形成時間。根據(jù) 油藏飽和壓力確定的油藏形成時間，通常認為是油氣藏可能形成的最晚時間。根 據(jù)油藏實測飽和壓力數(shù)據(jù)計算結(jié)果，凹陷不同油田成藏期有差異，而且不同層位 油藏成藏期也不相同，并隨著含油層位的變新，油藏形成的時間也具有逐漸變晚 的趨勢。根據(jù)圈閉和斷裂發(fā)育史推斷油氣成藏期：地殼產(chǎn)生的斷裂活動，可以促進圈 閉的形成，也可以破壞已形成的圈閉，進而影響油氣藏的形成時期，如果凹陷的 油氣藏類型是以斷裂油氣層為主，那么斷層對該區(qū)的構(gòu)造形成和油氣運聚起著重 要的作用。油氣區(qū)內(nèi)斷層發(fā)育，斷層大小不一，針對斷層規(guī)模的大小，可分為一、 二、三級斷層。多數(shù)圈閉沉積的時