第六章 油氣藏的形成

第六章油氣藏的形成第1頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

油氣藏的形成和分布是地質(zhì)歷史長(zhǎng)期發(fā)展的綜合結(jié)果，是盆地演化的產(chǎn)物。油氣在由分散到集中形成油氣藏的過程中，受到各種因素的作用，要形成儲(chǔ)量豐富的油氣藏，而且保存下來，是生、儲(chǔ)、蓋層和生、運(yùn)、聚等靜動(dòng)態(tài)多種因素共同作用有機(jī)配合形成的。第2頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成§1油氣的聚集

油氣二次運(yùn)移的結(jié)果有兩種情況，一種是如果運(yùn)移過程中無蓋層阻擋，油氣將一直向上傾方向運(yùn)移，直至散失到地表；另一種是運(yùn)移過程中遇到合適的圈閉，油氣將停止運(yùn)移，在圈閉中聚集起來。

油氣聚集：就是指油氣在儲(chǔ)層中由高勢(shì)區(qū)向低勢(shì)區(qū)運(yùn)移的過程中遇到圈閉時(shí)，進(jìn)入其中的油氣就不能繼續(xù)運(yùn)移，而聚集起來形成油氣藏的過程。第3頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月一、單一圈閉油氣聚集的原理

單一背斜圈閉中的油氣聚集和油氣藏單一圈閉中最簡(jiǎn)單、最常見的是背斜圈閉。其基本特點(diǎn)是：儲(chǔ)集層頂板呈拱形，由頂向四周傾，其上為非滲透性蓋層所封閉。

在充滿水的儲(chǔ)集層中運(yùn)移的油氣，在靜水條件下進(jìn)入背斜圈閉時(shí)，

首先在最高部位聚集起來，較晚進(jìn)入的依次由較高的向較低的部位聚集，一直到充滿整個(gè)圈閉為止。在圈閉中，油、氣、水按密度分異。氣居上，油居中，水在底下.該圈閉的聚油作用階段已經(jīng)結(jié)束,若再有油經(jīng)過時(shí)，就通過溢出點(diǎn)向上傾方向溢出第4頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月但對(duì)天然氣則不同，由于氣比油輕，它可以糾結(jié)進(jìn)入圈閉，并排替原被石油所占據(jù)的那部分儲(chǔ)集空間，這一過程一直進(jìn)行到圈閉的整個(gè)容積完全被天然氣所占據(jù)為止至此，對(duì)于單一圈閉來說，油氣聚集的過程已完成非背斜圈閉與背斜圈閉的主要區(qū)別在于，除頂、底板非滲透性巖層封閉外，在儲(chǔ)集層上傾方向還存在不同類型的非滲透性遮擋，其閉合區(qū)是由儲(chǔ)集層上傾方向的封閉線和儲(chǔ)集層頂面的構(gòu)造等高線聯(lián)合構(gòu)成的。因此，非背斜圈閉的油氣聚集過程，與背斜圈閉基本上是一致的。第5頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成一、油氣聚集的原理

１．滲濾作用

Cordell(1977)、Roberts(1980)等人認(rèn)為含烴的水或隨水運(yùn)移的油氣進(jìn)入圈閉以后，因?yàn)橐话阌H水的、毛細(xì)管封閉的蓋層對(duì)水不起封閉作用，水可以通過蓋層而繼續(xù)運(yùn)移；而對(duì)烴類則產(chǎn)生毛細(xì)管封閉，結(jié)果把油氣過濾下來在圈閉中聚集。在水動(dòng)力和浮力的作用下，水和烴可以源源不斷地補(bǔ)充并最終導(dǎo)致在圈閉中形成油氣藏。圈閉中油氣的聚集A—背斜圈閉；B—地層圈閉第6頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月各類圈閉內(nèi)油氣聚集的可能模式（以滲濾作用為例）第7頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

２．排替作用

Chapman(1982)認(rèn)為泥質(zhì)蓋層中的流體壓力一般比相鄰砂巖層中的大，因此圈閉中的水是難以通過蓋層的。另外油氣進(jìn)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，在油水界面上油水的壓力相等，而在油水界面以上任一高度上，由于密度差油的壓力都比水的壓力高，因此產(chǎn)生了一個(gè)向下的流體勢(shì)梯度，致使油在圈閉中向上運(yùn)移同時(shí)把水向下排替直到束縛水飽和度為止。單一背斜圈閉中的油氣聚集和油氣藏第8頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）油氣聚集的過程探討油氣進(jìn)入圈閉的方式、狀態(tài)及在圈閉內(nèi)所發(fā)生的各種物理、化學(xué)作用。包含：充注、混合和富集等三個(gè)過程。1、充注過程充注：油氣不斷進(jìn)入圈閉內(nèi)儲(chǔ)存空間的過程。根據(jù)流體運(yùn)移原理，油氣總是首先進(jìn)入滲透率最高、排替壓力最低的儲(chǔ)集層部分。隨著油氣的不斷充注，在烴柱壓力作用下，逐漸向孔滲條件差的部分?jǐn)U展，從而使圈閉儲(chǔ)層中的含烴飽和度不斷增加。因儲(chǔ)層的非均質(zhì)性與充注時(shí)間、空間的差異性，引起油氣組分和化合物在圈閉內(nèi)分布的非均質(zhì)性。第9頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第10頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）側(cè)向充注沿儲(chǔ)集層方向的充注。先進(jìn)入的油氣成熟度低，后進(jìn)入者成熟度高。——可追溯油氣的充注方向和油源區(qū)。（2）垂向充注垂直于儲(chǔ)層方向的油氣充注。油氣先進(jìn)入高孔滲段，后進(jìn)入低孔滲段，造成圈閉內(nèi)油氣的成熟度在垂向上存在差異：高孔滲段飽和烴含量高，非烴和瀝青質(zhì)含量卻較低。（3）充注方式探討在同一油源、地質(zhì)條件相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，油氣的充注是一個(gè)帶有幕式特征的連續(xù)過程。第11頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月2、混合過程油氣在空間上存在的差異性，如何消除這些差異？——混合過程。W.A.England(1989，1990)認(rèn)為，圈閉中油氣發(fā)生混合的機(jī)制，主要是：密度差混合、濃度差混合及熱對(duì)流混合作用，并以前兩種為主。第13頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月3、富集過程隨著油氣不斷向圈閉中充注，在重力、擴(kuò)散和熱對(duì)流的混合作用下，油氣在圈閉中不停運(yùn)動(dòng)，同時(shí)不斷富集起來。這一過程主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：油氣把水從儲(chǔ)集層頂部不斷向下排替；油－水界面逐漸向下移動(dòng)；油氣中的壓力不斷增加。隨著油氣的充注，烴柱的高度和壓力也不斷增加，不僅加快了富集過程，也使油氣不斷向儲(chǔ)層低孔滲段擴(kuò)展，含油（氣）飽和度不斷增加，直到束縛水飽和度為止。第14頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月油氣在靜水條件下進(jìn)入單一的背斜圈閉時(shí)，首先在最高部位聚集起來，較晚進(jìn)入的依次由較高的向較低的部位聚集，一直到充滿整個(gè)圈閉為止。油、氣、水按密度分異，氣居上，油居中，水在底下。若再有油經(jīng)過時(shí)，就通過溢出點(diǎn)向上傾方向溢出；但對(duì)天然氣則不同，由于氣比油輕，它可以繼續(xù)進(jìn)入圈閉，并排替原被石油所占據(jù)的那部分儲(chǔ)集空間，這一過程一直進(jìn)行到圈閉的整個(gè)容積完全被天然氣所占據(jù)為止。至此，對(duì)于單一圈閉來說，油氣聚集的過程已完全。單一背斜圈閉中的油氣聚集和油氣藏（一）單一圈閉油氣聚集第15頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

對(duì)于具有溢出點(diǎn)的非背斜圈閉，油氣聚集過程與背斜圈閉基本上是一致的。李明誠認(rèn)為，當(dāng)上覆蓋層只有毛細(xì)管封閉時(shí)，在油氣聚集過程中滲濾和排替作用都可能存在。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之后，水就很難通過上覆蓋層則主要是被油氣排替到圈閉的下方。如果蓋層是異常高壓封閉，則無論是什么情況水都不能通過上覆蓋層而發(fā)生滲流。第16頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成（二）系列圈閉中的油氣聚集原理

在油氣盆地中，圈閉常成帶成群分布，即存在系列圈閉。對(duì)于區(qū)域均斜背景上的系列圈閉，油氣聚集的基本原理最早由加拿大著名石油地質(zhì)學(xué)家Gussow(1954)首先闡明，并稱之為油氣差異聚集原理。其適應(yīng)條件是圈閉的益出點(diǎn)要依次抬高，蓋層的封閉能力較好。如果在運(yùn)移的主方向上，存在一系列蓋層封閉能力差的巖性圈閉，則可能產(chǎn)生另一種形式的差異聚集，有人稱為差異滲漏原理。第17頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成１．油氣差異聚集原理

在相連的系列背斜圈閉中的油氣聚集圖格索（Gussow，1953）認(rèn)為：（1）靜水條件下，

（2）如果在油氣運(yùn)移的主方向上存在一系列溢出點(diǎn)自下傾方向向上傾方向遞升的圈閉，

（3）蓋層封閉能力足夠大時(shí)（4）油氣源情況第18頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

聚集過程：油氣首先進(jìn)入運(yùn)移路線上位置最低的圈閉，由于密度差使圈閉中氣居上，油居中，水在底部，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)圈閉Ⅰ被油氣充滿時(shí)，繼續(xù)進(jìn)入的氣可以通過排替作用（氣排油）在圈閉中聚集，直到整個(gè)圈閉被氣充滿為止，而排出的油通過溢出點(diǎn)向上傾的圈閉Ⅱ中聚集；

若油氣源充足，上述過程相繼在圈閉Ⅲ及更高的圈閉中發(fā)生；若油氣源不足時(shí)，上傾方向（距油源較遠(yuǎn)）的圈閉則不產(chǎn)油氣，僅產(chǎn)水，稱為空圈閉。聚集結(jié)果：在系列圈閉中出現(xiàn)自上傾方向的空圈閉向下傾方向變?yōu)榧冇筒亍蜌獠亍儦獠氐挠蜌夥植继卣鳌５@種結(jié)果只能代表原始的聚集規(guī)律，后期地質(zhì)條件的改變有可能破壞這種聚集情況。第19頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

差異聚集實(shí)例：加拿大阿爾伯達(dá)盆地的瑞姆彼—圣.阿爾伯達(dá)線狀礁帶。第20頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月差異聚集與烴源巖演化關(guān)系的關(guān)系第六章油氣藏的形成第21頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成２．差異滲漏原理

地層圈閉系列中的差異聚集如果在運(yùn)移的主方向上，存在一系列蓋層封閉能力差的巖性圈閉。第22頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成如果有足夠的油氣補(bǔ)給，氣還可以從第二個(gè)圈閉中逸出進(jìn)入第三個(gè)圈閉，使第二圈閉中也只剩下油。滲濾差異油氣聚集過程：

油氣進(jìn)入最下部第一個(gè)圈閉后，氣在頂部油在下面，當(dāng)不斷進(jìn)入的油氣其浮力超過上覆蓋層的封閉能力時(shí)，頂部的氣首先逸出，向上運(yùn)移到第二個(gè)圈閉，使第一個(gè)圈閉中只剩下油。第23頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月滲濾差異聚集結(jié)果：油藏在儲(chǔ)集層下傾部位靠近盆地生油中心，向上變?yōu)橛蜌獠?，最上遠(yuǎn)離盆地中心的部位為氣藏，形成自上傾方向的空圈閉向下傾方向變?yōu)榧儦獠亍蜌獠亍冇筒氐挠蜌夥植继卣鳎门c背斜圈閉的差異聚集規(guī)律相反。第六章油氣藏的形成第24頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月油田滲濾差異聚集實(shí)例第六章油氣藏的形成第25頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成§2油氣藏形成的條件

油氣藏必須具備的兩個(gè)條件是油氣和圈閉。而油氣在由分散到集中形成油氣藏的過程中，受到各種因素的作用，要形成儲(chǔ)量豐富的油氣藏，而且保存下來，主要取決于生油層、儲(chǔ)集層、蓋層、運(yùn)移、圈閉和保存六個(gè)條件。歸納起來油氣藏形成的基本條件有以下幾個(gè)方面：第26頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成一、油氣源條件

--------充足的油氣源“物質(zhì)基礎(chǔ)”盆地中油氣源是油氣藏形成的首要條件，油氣源的豐富程度從根本上控制著油氣資源的規(guī)模，決定著油氣藏的數(shù)量和大?。挥蜌庠吹男再|(zhì)決定著烴類資源的種類、油藏與氣藏的比例；油氣源形成的中心區(qū)控制著油氣藏的分布。因此，油氣源條件是油氣藏形成的前提。而衡量油氣源豐富程度的具體標(biāo)志，是生油（成烴）坳陷的好壞。第27頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

成烴坳陷：是指地質(zhì)歷史時(shí)期曾經(jīng)是廣闊的有利于有機(jī)質(zhì)大量繁殖和保存的封閉或半封閉的沉積區(qū)；成熟烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高，體積大，并能提供充足的油氣源，形成具有工業(yè)價(jià)值的油氣聚集。

成烴坳陷在不同類型的盆地中有不同的分布形式，這與盆地的演化模式有關(guān)。第28頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成平面上,可以位于盆地中央地帶（松遼盆地）可以偏于盆地一側(cè)（酒西盆地）有多個(gè)成烴坳陷（渤海灣盆地）成烴坳陷與油氣分布關(guān)系圖第29頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

縱向上，由于盆地演化的不同，烴源巖的分布在單一旋回盆地中只能有一套，在多旋回盆地中常發(fā)育多套烴源巖，但主力烴源巖常常只有一個(gè)。成烴坳陷的位置也可以是繼承性的，也可以是非繼承性的，在不同的階段位置產(chǎn)生遷移或完全改變。只有研究盆地的演化史，進(jìn)行旋回分析和沉積相分析，才能把握成烴坳陷的發(fā)育和遷移規(guī)律，有效地指導(dǎo)油氣勘探。1、烴源巖的數(shù)量：取決于烴源巖的面積（分布范圍）和厚度。

衡量指標(biāo)----烴源巖的數(shù)量與質(zhì)量第30頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

2、烴源巖的質(zhì)量

并非所有的沉積盆地都有成烴拗陷，當(dāng)盆地內(nèi)拗陷區(qū)一直處于補(bǔ)償或過補(bǔ)償狀態(tài)時(shí)，難以形成有利的成烴環(huán)境，或油氣潛量極低，屬于非成烴拗陷。因此，一個(gè)拗陷是否具備成烴條件，還要對(duì)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度、類型、成熟度、排烴效率來進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過定量計(jì)算成烴潛量、產(chǎn)烴率來確定盆地的總資源量，從而評(píng)價(jià)油氣源的充足程度。只有具豐富油氣資源的盆地，才能形成大型油氣藏。第31頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月二、良好的儲(chǔ)集層

例如：陜甘寧盆地的T3y，“井井見油，井井不流”，其中一個(gè)很重要的原因就是儲(chǔ)層物性太差。三、有利的生儲(chǔ)蓋組合

生儲(chǔ)蓋組合：是指烴源層、儲(chǔ)集層、蓋層三者的組合型式。

有利的生儲(chǔ)蓋組合：是指三者在時(shí)、空上配置恰當(dāng)，有良好的輸導(dǎo)層，使烴源層生成的油氣能及時(shí)地運(yùn)移到儲(chǔ)集層聚集；蓋層的質(zhì)量和厚度能確保油氣不致于散失。

第32頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

1、生儲(chǔ)蓋組合類型（組合方式劃分）

溝通烴源層和儲(chǔ)集層的通道有三種基本形式：孔隙—裂縫系統(tǒng)，不整合面系統(tǒng)和斷裂系統(tǒng)。根據(jù)生、儲(chǔ)層在時(shí)間和空間上的分布和接觸關(guān)系，可將生儲(chǔ)蓋組合分為兩大類：連續(xù)的或相鄰的生儲(chǔ)蓋組合、不連續(xù)的或間斷的生儲(chǔ)蓋組合。第33頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

（1）連續(xù)的生儲(chǔ)蓋組合

連續(xù)的生儲(chǔ)蓋組合是三者存在于連續(xù)沉積的地層單位中，生儲(chǔ)層直接接觸，以孔隙或孔隙—裂縫系為輸導(dǎo)油氣的通道。根據(jù)接觸方式可進(jìn)一步分為：面接觸，包括上覆式、下伏式、互層式；帶接觸，也稱側(cè)變式或指狀交叉式；體接觸，也稱封閉式或透鏡式。生儲(chǔ)蓋組合分類模式圖蓋層；2.儲(chǔ)集層；3.烴源層；4.斷層；5.不整合第34頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

不連續(xù)生儲(chǔ)蓋組合生儲(chǔ)層在時(shí)間上是不連續(xù)的，在空間上可以直接接觸，也可以是分隔的，但兩者的連接通道為不整合面或斷層面?？煞譃椴徽闲蜕鷥?chǔ)蓋組合和斷裂型生儲(chǔ)蓋組合。

（2）不連續(xù)的生儲(chǔ)蓋組合生儲(chǔ)蓋組合分類模式圖蓋層；2.儲(chǔ)集層；3.烴源層；4.斷層；5.不整合第35頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

在實(shí)際情況下，單一型式的生儲(chǔ)蓋組合往往很局限，輸導(dǎo)油氣的能力也有限，而更多的是多種型式聯(lián)合形成復(fù)合的輸導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，因此，復(fù)合型的生儲(chǔ)蓋組合對(duì)大型油氣藏的形成更為有利。我國酒西盆地前山背斜帶油氣藏的形成即為復(fù)合型輸導(dǎo)油氣的結(jié)果。酒西盆地前山背斜帶剖面油氣運(yùn)移方向示意圖第36頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

2、生儲(chǔ)蓋組合的評(píng)價(jià)

輸導(dǎo)層的型式及其性能對(duì)輸導(dǎo)能力起著重要作用。一般來說，烴源層和儲(chǔ)集層直接接觸面積越大，通道暢通，輸導(dǎo)能力就越大，反之，輸導(dǎo)能力越差。互層式、指狀交叉式較上覆、下伏式輸導(dǎo)能力強(qiáng)，透鏡式雖接觸面積廣，但明顯受儲(chǔ)集體大小的限制。不連續(xù)的生儲(chǔ)蓋組合型式中，生、儲(chǔ)層雖未接觸，但斷裂面、不整合面往往輸導(dǎo)能力強(qiáng)，在時(shí)空上把生、儲(chǔ)層連接起來，尤其是不整合面，對(duì)油氣的運(yùn)聚起到重要的作用。第37頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第38頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月組合特點(diǎn)最好較好較差組合型式互層式指狀交叉式不整合式復(fù)合式上覆式下伏式側(cè)變式斷裂式儲(chǔ)集體較大的透鏡式儲(chǔ)集體較小的透鏡型和距離較遠(yuǎn)的側(cè)變式生油層總厚及單層生油層的連續(xù)厚度總厚度大，單層厚度在30-50米左右總厚度較大，單層厚度在50-200米左右總厚度小，或總厚度雖大但為連續(xù)巨厚的生油層砂巖百分率20%～60%地帶與油源區(qū)的關(guān)系分布在油源區(qū)內(nèi)，或緊靠油源區(qū)分布在油源區(qū)附近，或不太遠(yuǎn)的地帶分布在油源區(qū)以外較遠(yuǎn)地帶第六章油氣藏的形成

生儲(chǔ)蓋組合是否有利主要是看是否具有最佳的排烴效率，它與組合型式、烴源層的單層厚度和砂巖百分率有關(guān)。單層厚度在30～50m的烴源層排烴效率較高，而砂巖百分率適當(dāng)?shù)膮^(qū)帶則有利于油氣由烴源層排入儲(chǔ)集層進(jìn)入二次運(yùn)移。從以上三個(gè)方面對(duì)生儲(chǔ)蓋組合定性評(píng)價(jià)可歸納為表。生儲(chǔ)蓋組合定性評(píng)價(jià)簡(jiǎn)表第39頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

四、大容積有效圈閉條件

圈閉是油氣運(yùn)移的“歸宿”，圈閉的規(guī)模決定了油氣藏的規(guī)模和數(shù)量，其所處的空間位置和形成時(shí)間決定了其捕捉油氣的機(jī)率，而圈閉的密封程度和水動(dòng)力條件決定了油氣的聚集條件，這些都決定了圈閉是否為有效圈閉。

有效圈閉：是指在具有油氣來源的前提下，能聚集并保存油氣的圈閉。它必須具備圈閉容積大、圈閉距源區(qū)近、圈閉形成時(shí)間早、圈閉的閉合度高、圈閉的封閉條件好、保存較好特征。

第40頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

1、圈閉容積大

圈閉容積大小是決定能否形成大型油氣藏的前提。圈閉容積大小，由閉合面積、閉合高度、儲(chǔ)集層有效厚度和有效孔隙度等參數(shù)決定。它與圈閉的類型，儲(chǔ)層特性等有關(guān)。

在一個(gè)油氣田的含油面積內(nèi)圈閉的有效容積，可以是由單一狀儲(chǔ)集層圈閉的容積；也可以是由相互連通的儲(chǔ)集體內(nèi)形成巨大的容積；也可以由多個(gè)圈閉（可以是同一類型，也可以是不同類型）在垂向上疊合，或連片疊合而形成的。要成為大油氣藏（田），必須擁有巨大的圈閉容積，這是一個(gè)先決條件。

第41頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成2、圈閉距源區(qū)近

（1）空間位置上距源區(qū)近；（2）與烴源層之間有良好的輸導(dǎo)通道，圈閉位于油氣運(yùn)移的路線上。第42頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成3、圈閉形成時(shí)間早

所渭圈閉形成時(shí)間早，是指圈閉形成時(shí)間不晚于大規(guī)模生、排烴期。這是一個(gè)動(dòng)態(tài)條件，它不僅要研究圈閉的形成時(shí)期，而且要了解區(qū)域性大規(guī)模成烴、排烴期。只有在大規(guī)模成烴、排烴期之前或同時(shí)形成的圈閉，才有利于油氣的聚集。

圈閉形成時(shí)間通?？捎梅治雠璧貥?gòu)造演化史，編制古構(gòu)造圖的方法來確定。大規(guī)模區(qū)域排烴時(shí)間可以通過以下幾個(gè)方面來確定：1.烴源巖的生烴高峰期和主要排烴期基本一致。2.巖石的成巖后生變化，往往是控制儲(chǔ)層次生孔隙發(fā)育時(shí)期，這個(gè)時(shí)期也是排烴的時(shí)期。3.盆地中構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成許多背斜構(gòu)造以及斷裂、不整合面等，往往成為油氣運(yùn)移的通道，是區(qū)域性油氣運(yùn)移的時(shí)期。第43頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月確定圈閉形成時(shí)間順序的示意剖面圖

（據(jù)Levorson，1954）

1.a上覆泥巖沉積后形成的尖滅型巖性圈閉；2.b－c之間造成不整合的構(gòu)造變動(dòng)形成的斷層圈閉；3.c沉積后形成的不整合面下的不整合圈閉；4.其上蓋層沉積后形成的透鏡型巖性圈閉；5-7是背斜圈閉，是在e沉積后經(jīng)褶皺形成的。

對(duì)于構(gòu)造圈閉，特別是背斜圈閉形成時(shí)間的確定，目前常用編制構(gòu)造發(fā)育圖——一種常用的古構(gòu)造研究法，確定它的開始、發(fā)育和定型的主要時(shí)期。

第44頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

酒西盆地前山背斜帶油氣藏，通過古構(gòu)造圖分析，背斜帶中鴨兒峽、老君廟、石油溝等構(gòu)造在中新世早期已經(jīng)形成，此時(shí)烴源巖也正處于生烴、排烴高峰期，由青西凹陷運(yùn)移出來的油氣聚集于此形成一系列背斜油田，而處于鴨兒峽西北邊的青草灣構(gòu)造，則形成于最后一期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)（第三紀(jì)末），盡管臨近生油凹陷，也未能捕捉到油氣。酒泉西部盆地構(gòu)造單元及油氣田分布示意圖第45頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成4、圈閉的閉合度高

當(dāng)在儲(chǔ)集層中有水動(dòng)力作用時(shí)，油水界面將發(fā)生傾斜，其傾斜度與水壓梯度和流體密度差有關(guān)。相同水壓條件下，氣水界面傾角小于油水界面的傾角，油（氣）水界面的高差大于圈閉的閉合高時(shí)，原來存在的圈閉將無法封閉住油氣；另外，若閉合高小于油水過渡帶，則圈閉不能產(chǎn)出純油，完全被油水過渡帶充滿。因此，圈閉閉合高度要大于油水界面兩端高差或油水過渡帶的厚度，是有效圈閉的條件之一。平緩背斜型水動(dòng)力油氣藏第46頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成5、圈閉的封閉條件好

儲(chǔ)層上方蓋層的封閉條件是圈閉是否存在的關(guān)鍵，若蓋層的封閉條件差，則很難聚集保存大油氣藏，尤其是氣藏。蓋層的封閉性往往由蓋層的排替壓力來確定，可用蓋層可封閉的最大油柱高度來衡量，它代表蓋層的最大封閉能力。

Zo·（ρw-ρo)g=2γ(1/ｒt-1/ｒp)/（ρw-ρo)g

當(dāng)Zo＞h時(shí)，則油氣能充滿整個(gè)圈閉；

Zo＜h時(shí)，則油氣只能充滿圈閉的上面一部分，再注入的油氣將通過蓋層逸散，圈閉的有效性將遭到破壞。

第47頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成四、保存條件

已經(jīng)聚集形成的油氣藏，是否能夠完整的保存下來，是油氣藏存在與否的重要前提，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史中，油氣藏將遭受不同程度的破壞，使油氣散失、氧化或產(chǎn)生再分布，形成新的油氣藏。因此，必要的保存條件是油氣藏形成后得以保存下來的關(guān)鍵。

從以上四方面分析可見，要形成大型的油氣藏并保存下來，必須具備的基本條件是充足的油氣源，良好的儲(chǔ)集層和有利的生儲(chǔ)蓋組合條件，有效的圈閉及必要的保存條件。第48頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

§3

油氣藏的破壞與再分布

油氣藏的破壞和油氣再分布：是指已經(jīng)處在物理、化學(xué)上的穩(wěn)定性和平衡狀態(tài)的油氣藏在各種地質(zhì)、物理、化學(xué)因素的作用下，油氣圈閉或油氣本身的物理化學(xué)穩(wěn)定性遭到部分或全部破壞，致使油氣在新的條件下發(fā)生再運(yùn)移和再聚集的過程。

油氣藏破壞的結(jié)果使油氣部分或全部散失，因各種微生物降解或氧化作用產(chǎn)生變質(zhì)，失去工業(yè)價(jià)值；油氣再分布的結(jié)果使原來較大的油氣藏分散成若干小油氣藏，或者若干小油氣藏富集成一個(gè)較大的油氣藏。第49頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第50頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月引起油氣藏破壞的因素第51頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成一、地質(zhì)因素引起的油氣藏破壞和再分布

地殼運(yùn)動(dòng)往往使地層抬升，產(chǎn)生一系列斷層，有的還伴隨強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)，使原有的油氣藏圈閉改變或油氣藏遭受侵蝕。

1、地殼運(yùn)動(dòng)可使儲(chǔ)集層不均勻抬升，致使原來的圈閉溢出點(diǎn)升高，容積變小，使油氣藏中的油氣溢出向上傾方向運(yùn)移，散失或再聚集形成新的油氣藏。

2、地殼運(yùn)動(dòng)使油氣藏整體抬升的結(jié)果，一方面造成圈閉蓋層遭受侵蝕，殘留厚度減小，封閉性變差；另一方面由于油層抬升，油氣藏壓力下降，溶解氣溢出，將石油排劑出圈閉，原來的油氣藏變成氣藏。儲(chǔ)集層不均勻抬升使油氣再分布示意圖第52頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

3、地殼運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一系列的斷裂活動(dòng)，它是油氣藏破壞和再分布的主要因素。斷裂活動(dòng)往往使油氣沿著開啟的斷裂系統(tǒng)大量流失，油氣藏遭受破壞；或使油氣在不同儲(chǔ)層間進(jìn)行再分布。其結(jié)果使單一富集的油層，分解成若干個(gè)油氣藏，也有可能使多油層的油氣向主力油層富集。兩種不同類型的斷層對(duì)油氣再分布示意圖1.油；2.礦巖層；3.泥層（隔層）4、巖漿活動(dòng)常使油氣藏遭受破壞，高溫的巖漿侵入油氣藏能使油氣裂解、變質(zhì)，或油氣藏變成氣藏。

第53頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成二、水動(dòng)力條件的改變對(duì)油氣藏的破壞

水動(dòng)力的作用能使油、氣、水界面發(fā)生傾斜，水動(dòng)力強(qiáng)弱的變化能使圈閉的大小和位置產(chǎn)生變化，甚至致使原有圈閉消失，油氣藏遭受破壞。水流運(yùn)動(dòng)的過程中，在油與水接觸帶上水可以把石油中比較容易溶解的組分帶走，形成瀝青墊，油藏變小，但也可使瀝青墊以上的油藏免遭破壞。

第54頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

三、生物化學(xué)作用、熱變質(zhì)作用對(duì)油氣性質(zhì)的改變

氧化變質(zhì)：是指原油在低溫低壓條件下，因氧化和微生物降解，使輕組分大量消耗，重組分不斷增加，成為稠油或?yàn)r青類礦物的演化過程。其結(jié)果是使油氣藏油質(zhì)變差，降低工業(yè)價(jià)值。

氧化作用主要是游離氧氣，溶解氧氣和氧化物與烴類作用使油變質(zhì)，如油層遭受剝蝕形成瀝青塞，水動(dòng)力的作用使油水接觸帶形成瀝青墊均屬氧化作用，后者也稱水洗作用。1、氧化變質(zhì)第55頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

微生物降解作用是油氣藏內(nèi)烴類在微生物的作用下，原油輕組分逐漸減少，重組分相對(duì)增加，最后形成重質(zhì)油的作用。

拜萊（N.J.L.Bailey）等實(shí)驗(yàn)表明，微生物對(duì)烴的降解由易到難的順序是：烷烴環(huán)烷烴芳烴甾、萜烷。因此，隨著降解作用的增強(qiáng)，原油的烷烴，特別是正構(gòu)烷烴含量變低，而多環(huán)和復(fù)合環(huán)烷烴、芳烴、N、S、O的重雜原子化合物變多，旋光性增強(qiáng)。威利斯頓盆地密西西比系密森峽谷段原油飽和烴的氣相色譜圖第56頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

2、熱變質(zhì)作用

原油的熱變質(zhì)作用：是指油氣藏中原油在熱力作用下向降低自由能，具有更高化學(xué)穩(wěn)定性方向變化的過程。其結(jié)果是使原油中高分子組成通過聚合形成瀝青類礦物，而較大部分烴類向低碳數(shù)烷烴和甲烷方向演化。這是因?yàn)橛蜌庵械臒N類熱演化與自然界的物質(zhì)一樣，都是朝著自由能不斷降低穩(wěn)定性增高的方向發(fā)展。第57頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

對(duì)于烴類來說，在常壓下，其自由能和溫度的關(guān)系：1.烷烴的自由能隨碳數(shù)增加而增大，甲烷的自由能最低、穩(wěn)定性最高；2.碳數(shù)相同（C6）的烴類，自由能由大到小的次序?yàn)椋悍紵N＞環(huán)烷烴＞烷烴；3.芳香烴與環(huán)烷烴、烷烴的自由能大小次序，在低—中溫條件下（小于250～300℃），芳烴＞環(huán)烷烴＞烷烴；而在高溫條件下（大于250～300℃），環(huán)烷烴＞烷烴＞芳烴。油氣藏中熱演化變質(zhì)作用都是在低—中溫條件下進(jìn)行的，因此，烷烴最穩(wěn)定，環(huán)烷烴次之，芳烴穩(wěn)定性差；4.芳烴的穩(wěn)定性多環(huán)比單環(huán)高。

因此，烴類熱演化變質(zhì)作用的方向是①芳烴向環(huán)烷烴，再向烷烴直至甲烷方向進(jìn)行；②縮合反應(yīng)。結(jié)果，芳烴縮合產(chǎn)物—多環(huán)稠合的含N、S、O化合物，變?yōu)楣腆w析出，成為儲(chǔ)層瀝青，而烷烴化和甲烷化的結(jié)果將使液態(tài)原油變輕，成為輕質(zhì)凝析油直至甲烷氣。

第58頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成§4

含油氣系統(tǒng)概述

油氣藏的形成和分布是地質(zhì)歷史長(zhǎng)期發(fā)展的綜合結(jié)果，是盆地演化的產(chǎn)物，是生、儲(chǔ)、蓋層和生、運(yùn)、聚等靜動(dòng)態(tài)多種因素共同作用有機(jī)配合形成的。為了更實(shí)際地分析油氣藏的形成作用，1972年美國石油地質(zhì)學(xué)家W.G.Dow在丹佛舉行的AAPG年會(huì)上首次將“系統(tǒng)”一詞用于石油地質(zhì)及地質(zhì)力學(xué)中，1980年法國石油地質(zhì)學(xué)家Perrondon率先提出含油氣系統(tǒng)的概念，1987年美國石油地質(zhì)學(xué)家L.B.Magoon將要素一詞用于含油氣系統(tǒng)的概念，并于1991年AAPG年會(huì)上與Dow主持了一個(gè)主題為“含油氣系統(tǒng)：源巖到圈閉”的討論會(huì)，對(duì)含油氣系統(tǒng)的概念進(jìn)行重新修正，并討論了含油氣系統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容及分類，近年來，這一新概念正在被普遍接受和廣泛應(yīng)用。第59頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

一、含油氣系統(tǒng)的概念

活躍的烴源巖是指現(xiàn)在也許已不再活躍或者說已消耗殆盡，而地質(zhì)歷史中曾經(jīng)活躍的油氣源巖。

含油氣系統(tǒng)被定義為是一個(gè)自然的系統(tǒng)，包含活躍的烴源巖及所有已形成的油氣藏，并包含油氣藏形成時(shí)所必不可少的一切地質(zhì)要素及作用?！坝蜌狻币辉~，包括下列高度聚集的任何烴類物質(zhì)賦存于常規(guī)儲(chǔ)層、天然氣水合物、致密儲(chǔ)集層、裂縫性頁巖和煤層中的熱成因及生物成因的天然氣；儲(chǔ)集在硅質(zhì)碎屑巖、碳酸鹽巖中的凝析油、原油、重油及固態(tài)瀝青。地質(zhì)要素包括油氣源巖、儲(chǔ)集巖、蓋層及上覆巖層這些靜態(tài)因素。而地質(zhì)作用則包括圈閉的形成及烴類的生成、運(yùn)移和聚集這一發(fā)展過程?！跋到y(tǒng)”一詞描述相互依存的各地質(zhì)要素和地質(zhì)作用，這些地質(zhì)要素和作用組成了形成油氣藏的功能單元。這些基本要素和作用必須有適當(dāng)?shù)臅r(shí)空配置，才能使源巖中的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為油氣，進(jìn)而形成油氣藏。第60頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成二、分級(jí)與命名

Magoon根據(jù)生油洼陷生油并形成聚集的可靠性可將含油氣系統(tǒng)分為三個(gè)級(jí)別：已知（?。?、假定（*）和推測(cè)（？）?？煽啃缘燃?jí)實(shí)際上是一個(gè)油源可靠性問題，它指明了一個(gè)油氣藏中的油氣源于某一成熟源巖的可靠程度。已知的含油氣系統(tǒng)（！）：油氣藏中的油氣與源巖之間的地球化學(xué)指標(biāo)具良好的可比性；假想的含油氣系統(tǒng)（*）：地化資料可確定源巖，但油氣藏中的油氣與源巖之間不具可比性；推測(cè)的含油氣系統(tǒng)（？）：源巖和油氣藏都是根據(jù)地球物理資料來推測(cè)的。

對(duì)其命名則是以生油巖的名稱、儲(chǔ)集巖名稱再加上上述符號(hào)表示所確定的級(jí)別。如塔里木盆地庫車坳陷侏羅—第三系(!)油氣系統(tǒng)、吐哈盆地臺(tái)北凹陷西山窯組—西山窯組、三間房組(!)油氣系統(tǒng)等。

第61頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月三、含油氣系統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容

含油氣系統(tǒng)有其特定的區(qū)域、地層展布及時(shí)間范圍，可用來描述的圖表有四種：含油氣系統(tǒng)的埋藏史曲線圖；含油氣系統(tǒng)在關(guān)鍵時(shí)刻的平面展布圖和剖面圖；含油氣系統(tǒng)事件表。

第六章油氣藏的形成第62頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成１、關(guān)鍵時(shí)刻

Deer—bear(*)含油氣系統(tǒng)埋藏史圖

關(guān)鍵時(shí)刻（也稱臨界時(shí)刻）是指含油氣系統(tǒng)中大部分油氣生成—運(yùn)移—聚集的時(shí)間。它以地層的埋藏史曲線圖為依據(jù)，計(jì)算時(shí)溫指數(shù)(TTI值)可顯示大部分烴類的生成時(shí)間，從地質(zhì)角度看，油氣的運(yùn)移和聚集發(fā)生在短暫的時(shí)間段內(nèi)，它通常在源巖處于最大埋深稍晚的時(shí)刻即為關(guān)鍵時(shí)刻。

圖為Deer-Boar含油氣系統(tǒng)的埋藏史曲線圖，Deer頁巖為源巖，Boar砂巖為儲(chǔ)集巖，George頁巖為蓋層，而Deer頁巖以上的巖石均為上覆巖層。圖中顯示了源巖在二疊紀(jì)的距今260Ma時(shí)進(jìn)入生油窗，最大埋深為距今255Ma，關(guān)鍵時(shí)刻是距今250Ma，油氣生成、運(yùn)移、聚集的時(shí)間從260—240Ma，這也就是含油氣系統(tǒng)的時(shí)間。第63頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

2、含油氣系統(tǒng)展布范圍

Deer—bear(*)在關(guān)鍵時(shí)刻的區(qū)域展布圖

關(guān)鍵時(shí)刻的含油氣系統(tǒng)，其區(qū)域展布范圍由活躍烴源巖及所有來自該源巖的常規(guī)和非常規(guī)油、氣藏、油氣顯示的界線所圈定。

圖為Deer-Boar含油氣系統(tǒng)在關(guān)鍵時(shí)刻古生代末期的平面圖，位于生油、氣窗之內(nèi)的為活躍烴源巖，其外為未成熟的烴源巖，含油氣系統(tǒng)的區(qū)域展布范圍由一條線來圈定，這條線圈定了活躍烴源巖及所有有關(guān)的已發(fā)現(xiàn)的油氣顯示。第64頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

3、基本要素

Deer—bear(*)含油氣系統(tǒng)在關(guān)鍵時(shí)刻的地層展布圖

含油氣系統(tǒng)的基本要素包括源巖、儲(chǔ)集巖、蓋層及上覆巖層。源巖、儲(chǔ)集巖、蓋層是含油氣系統(tǒng)存在的最基本要素，上覆巖層除了提供源巖成熟所需負(fù)荷之外，還對(duì)下伏巖層中運(yùn)移通道及圈閉的幾何形態(tài)產(chǎn)生明顯的影響。

圖為含油氣系統(tǒng)在關(guān)鍵時(shí)刻的橫切剖面圖，圖中顯示了Deer-Boar含油氣系統(tǒng)的地層展布及關(guān)鍵時(shí)刻的源巖、儲(chǔ)集巖、蓋層及上覆巖層等基本要互的空間關(guān)系。生油窗頂之下的源巖為活躍生油巖，之上為未成熟生油巖，油氣賦存于儲(chǔ)集巖中，上面有蓋層起封閉作用。第65頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章油氣藏的形成

4、持續(xù)時(shí)間Deer—bear(*)含油氣系統(tǒng)時(shí)間圖

持續(xù)時(shí)間是指形成一個(gè)含油氣系統(tǒng)所需的時(shí)間。如果源巖是沉積的最初要素，且源巖成熟所需的上覆巖層是最后要素，那么最初和最后要素之間的時(shí)間差就是該含油氣系統(tǒng)的持續(xù)時(shí)間。

Deer-Boar含油氣系統(tǒng)事件表中，上部四種事件記錄了幾個(gè)基本要素的地層沉積時(shí)間，接下兩