石油和天然氣的聚集

1、第五章 石油和天然氣的聚集,,§1 圈閉與油氣藏基本概念 §2 油氣藏成藏要素 §3 油氣聚集 §4 油氣藏的再形成 §5 油氣藏形成的時(shí)間確定,基本內(nèi)容,第五章 石油和天然氣的聚集,,一、圈閉的基本概念 　(一)圈閉 是儲(chǔ)集層中能聚集并保存油氣的場(chǎng)所。一個(gè)圈閉必須具備三個(gè)條件(或三要素)：(1)容納流體的儲(chǔ)層；(2)阻止油氣向上逸散的蓋層；(3)在側(cè)向上阻止

2、油氣繼續(xù)運(yùn)移的遮掩物。它可以是蓋層本身的彎曲變形，如背斜，也可以是斷層、巖性變化等。圈閉只是一個(gè)具備了捕獲分散狀烴類而使其發(fā)生聚集的能力的一個(gè)有效的地質(zhì)體，它可以有油氣，亦可以無油氣，即與油氣無關(guān)。 石油勘探的初期，人們以“油氣苗”作為找油的主要場(chǎng)所，后來發(fā)現(xiàn)油氣聚集與背斜有關(guān)，就產(chǎn)生了背斜學(xué)說（Z.C.White，1885）。1928年利萊（E.R.Lilley）總結(jié)得出有多種油貯類型。1934年，麥考洛(E.H.M

3、ccollough)首先提出“圈閉”這一名詞，用來表示不同性質(zhì)的油貯，把能聚集并保存油氣的地質(zhì)體都稱為圈閉，形成了圈閉學(xué)說。并把圈閉分為構(gòu)造圈閉和非構(gòu)造圈閉。1936年，萊復(fù)生（A.I.Levorsen）首先提出“地層圈閉”的概念。在萊復(fù)生等從靜態(tài)角度來研究圈閉的同時(shí)，赫伯特（M.K.Hubbert,1940,1953）從動(dòng)態(tài)的角度，通過對(duì)地下水動(dòng)力的研究，提出了水動(dòng)力圈閉的新類型。,第1節(jié) 圈閉和油氣藏的基本概念,第五章 石油和天然氣

4、的聚集,,(二)圈閉的度量  圈閉的大小，主要是由圈閉的最大有效容積確定的。它表示能容納油氣的最大體積，是評(píng)價(jià)圈閉的重要參數(shù)之一。一個(gè)圈閉的有效容積，取決于閉合面積、閉合高、儲(chǔ)集層的有效厚度和有效孔隙度等參數(shù)?！　?. 溢出點(diǎn)：是指圈閉容納油氣的最大限度的點(diǎn)位。若低于該點(diǎn)高度，油氣就溢向儲(chǔ)集層的上傾方向。,背斜圈閉中，度量最大有效容積的有關(guān)參數(shù)示意圖,,,第五章 石油和天然氣的聚集,,2. 閉合面積：在靜水條件下是通過溢出

5、點(diǎn)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(diǎn)的水平面與儲(chǔ)集層頂面及其他封閉面（如斷層面、不整合面、尖滅帶等）所交切構(gòu)成的封閉區(qū)（面積）。在動(dòng)水條件下，是通過溢出點(diǎn)的油氣等勢(shì)面與儲(chǔ)集層頂面非滲透性蓋層聯(lián)合封閉的閉合油氣低勢(shì)區(qū)。 　　3. 閉合高度：是指圈閉頂點(diǎn)到溢出點(diǎn)的等勢(shì)面的垂直最大高度。,背斜圈閉中，度量最大有效容積的有關(guān)參數(shù)示意圖,,,第五章 石油和天然氣的聚集,,溫馨提示：(1)構(gòu)造閉合高度與構(gòu)造起伏幅度是兩

6、個(gè)完全不同的概念；(2)在圈定閉合面積時(shí)，要先找出溢出點(diǎn)遮擋條件的下限，然后根據(jù)形成圈閉遮擋物性質(zhì)是斷層、巖性尖滅線或蓋層的彎曲，用斷層線、巖性尖滅線、構(gòu)造等高線，三者中的一、二或三，通過溢出點(diǎn)構(gòu)成的一個(gè)閉合的回路或封閉線所圈出的面積。,,第五章 石油和天然氣的聚集,,二、油氣藏的基本概念　　(一)油氣藏　是地殼上的油氣在單一圈閉中的聚集，在一個(gè)油氣藏內(nèi)具有統(tǒng)一的壓力系統(tǒng)和統(tǒng)一的油、氣、水界面，是地殼中最基本的油氣聚集單元。,具體地說

7、，運(yùn)移著的油氣，遇到了圈閉，在蓋層和遮擋物的作用下，阻止了它們的繼續(xù)運(yùn)移，就會(huì)在其中的儲(chǔ)層內(nèi)聚集起來，就形成了油氣藏。如果圈閉中只聚集了油或只聚集了氣就分別稱為油藏或氣藏，二者同時(shí)聚集就稱為油氣藏?！∪粲蜌饩奂臄?shù)量足夠大，達(dá)到了工業(yè)開采價(jià)值，則稱為商業(yè)性油氣藏，否則，聚集的數(shù)量少，不具備工業(yè)開采價(jià)值，則稱為非商業(yè)性油氣藏。二者是一個(gè)相對(duì)概念，取決于政治、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件?！　∮蜌獠氐闹匾攸c(diǎn)是在“單一”圈閉內(nèi)的聚集，所謂“單一”的涵

8、義，主要是指受單一要素所控制，在單一儲(chǔ)層內(nèi)，具統(tǒng)一的壓力系統(tǒng)，統(tǒng)一的油、氣、水邊界，同一面積內(nèi)的油氣藏。,,三個(gè)儲(chǔ)集層組成的三個(gè)油藏,第五章 石油和天然氣的聚集,,(二)油氣藏內(nèi)油、氣、水的分布　　在垂向上，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(dòng)水條件下，這些分界面發(fā)生傾斜，傾斜程度取決于水動(dòng)力的強(qiáng)弱。由

9、于儲(chǔ)集層中的多孔介質(zhì)系統(tǒng)有許許多多毛細(xì)管及微毛細(xì)管孔道存在，毛細(xì)管壓力的作用使天然儲(chǔ)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(gè)截然的界面，而是一個(gè)過渡帶，過渡帶的寬窄取決于儲(chǔ)集層毛細(xì)管壓力曲線的斜率，斜率越大，過渡帶越寬。儲(chǔ)層物性的不均，也會(huì)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(diǎn)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。,背斜油氣藏

10、中，油、氣、水分布示意圖,第五章 石油和天然氣的聚集,,（三）油氣藏的度量　　對(duì)于油氣藏來講，其大小通常是用儲(chǔ)量來表示的，主要用到以下幾個(gè)參數(shù)和術(shù)語。　　1. 含油邊界和含油面積：    油（氣）水界面與儲(chǔ)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(chǔ)集層厚且油水界面較高，與其底面不相交時(shí)，只有外含油邊界。由相應(yīng)含油邊界所圈定的面積

11、分別稱為內(nèi)含油面積和外含油面積。,背斜油氣藏中，油、氣、水分布示意圖,第五章 石油和天然氣的聚集,,2. 底、邊水：如果油層厚度不大，或構(gòu)造傾角較陡，這時(shí)油氣充滿圈閉的高部位，水圍繞在油氣藏的四周。即在內(nèi)含油氣邊緣以外，這種水稱為邊水；如果油層厚度大，傾角小，油氣藏的下部全部為水，這種水稱為底水 ?！　?. 氣頂和油環(huán)：前述油氣藏中油、氣、水具有氣居頂、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

12、環(huán),背斜油氣藏中，油、氣、水分布示意圖,第五章 石油和天然氣的聚集,,4. 油氣藏高度H：是指油氣藏頂?shù)接蜌馑缑娴淖畲蟾卟?。　?. 油氣柱高度h：是指油氣的最高點(diǎn)到最低點(diǎn)的海撥高度。    對(duì)于油水界面呈水平狀態(tài)的油氣藏（圖中②）來說，兩者是相同的，但在油水界面發(fā)生傾斜或變曲時(shí)（圖中①），兩者不相同。油氣高度是計(jì)算儲(chǔ)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(dòng)力的條件。 　　6.

13、充滿系數(shù)：含油氣高度與閉合高度的比值。,油氣藏高度、油氣柱高度示意圖,第五章 石油和天然氣的聚集,,第2節(jié) 油氣藏成藏要素,一、油氣成藏要素　　油氣藏的形成過程，實(shí)際上是油氣從分散到集中的過程。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(一) 生油層、 (二) 儲(chǔ)集層、 (三) 蓋層、 (四) 運(yùn)移、 (五) 圈閉和(六)保存六個(gè)條件（要素）。歸納起來油氣藏形成的基本

14、條件有以下幾個(gè)方面：    1、油氣源條件    2、生儲(chǔ)蓋組合和傳輸條件    3、圈閉條件    4、保存條件,第五章 石油和天然氣的聚集,,,二、油氣富集條件　　(一) 充足的烴源條件 　　生油條件是油氣藏形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，充足的油氣供給，才能形成儲(chǔ)量大、分布廣的油

15、氣藏。油氣源的供烴豐富程度，取決于盆地內(nèi)烴源巖系的發(fā)育程度及有機(jī)質(zhì)的豐度、類型和熱演化程度。生油凹陷面積大、沉降持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，可形成巨厚的多旋回性的烴源巖系及多生油氣期，具備豐富的油氣源，是形成豐富油氣藏的物質(zhì)基礎(chǔ)。從國(guó)內(nèi)外大型及特大型油氣田分布看，它們都分布在面積大、沉積巖系厚度大、沉積巖分布廣泛的盆地中。如波斯灣、西伯利亞、墨西哥、馬拉開波、伏爾加—烏拉爾、松遼、渤海灣。這些盆地的面積多在10×104km2以上，烴源巖系的總

16、厚度均>200~300m，沉積巖體積多在50×104km3以上。,第五章 石油和天然氣的聚集,,1.成烴坳陷,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。,成烴坳陷與油氣分布關(guān)系圖,第五章 石油和天然氣的聚集,,成烴坳陷與油氣分布關(guān)系圖,成烴坳陷在不同類型的盆地中有不同的分布形式，這

17、與盆地的演化模式有關(guān)。平面上,可以位于盆地中央地帶(松遼盆地)，也可以偏于盆地一側(cè)(酒西盆地)，或者有多個(gè)成烴坳陷(渤海灣盆地)。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

18、勘探。,第五章 石油和天然氣的聚集,,2. 烴源巖的成烴條件,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。,第五章 石油和天然氣的聚集,,,(

19、二) 有利的生、儲(chǔ)、蓋組合配置關(guān)系　　油氣生成后，只有及時(shí)的排出，聚集起來形成油氣藏，才能成為可以利用的資源；否則，只能成為油浸泥巖。而儲(chǔ)集層是容納油氣的介質(zhì)，只有孔滲性良好，厚度較大的儲(chǔ)集層，才能容納大量的油氣，形成巨大的油氣藏，這是顯然的。而有利的生、儲(chǔ)、蓋組合，也是形成大型油氣藏不可缺少的基本條件。     生儲(chǔ)蓋組合是指緊密相鄰的烴源層、儲(chǔ)集層、蓋層三者的組合型式。 &

20、#160;   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。     生儲(chǔ)蓋組合是否有利，取決于組合類型，要對(duì)各組合類型進(jìn)行評(píng)價(jià)。,第五章 石油和天然氣的聚集,,1. 生儲(chǔ)蓋組合類型,（1）根據(jù)三者之間的時(shí)空配置關(guān)系，可劃分為四種類型:正常式組合：生下、儲(chǔ)中、蓋上側(cè)變

21、式組合：指由于巖性、巖相在空間上的變化而導(dǎo)致的生、儲(chǔ)、蓋在橫向上漸變而構(gòu)成。頂生頂蓋式（頂生式）：生油層與蓋層同屬一層，儲(chǔ)層位于下方。 自生、自儲(chǔ)、自蓋式：本身具生、儲(chǔ)、蓋三種功能于一身。　?。?）根據(jù)生油層與儲(chǔ)集層的時(shí)代關(guān)系劃分為新生古儲(chǔ)式、古生新儲(chǔ)式和自生自儲(chǔ)式三種型式。,,第五章 石油和天然氣的聚集,,（3）根據(jù)生、儲(chǔ)、蓋組合之間的連續(xù)性可將其分為連續(xù)性沉積的生、儲(chǔ)、蓋組合和不連續(xù)的生、儲(chǔ)、蓋組合。 

22、;   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,第五章 石油和天然氣的聚集,,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

23、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。,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,第五章 石油和天然氣的聚集,,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(guó)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)

24、果。,酒西盆地前山背斜帶剖面油氣運(yùn)移方向示意圖,第五章 石油和天然氣的聚集,,2. 生儲(chǔ)蓋組合的評(píng)價(jià),根據(jù)國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究認(rèn)為：在粘土巖—砂巖類構(gòu)成的生儲(chǔ)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(chǔ)量的重要因素。當(dāng)砂巖儲(chǔ)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(shí)，砂—泥巖接觸面積最大，最有利于石油聚集。從砂泥厚度比率看，砂巖厚度比率介于20%~60%對(duì)油氣聚集最有利，中值為30%~60%，太大太

25、小均不利。,,第五章 石油和天然氣的聚集,,不同的生、儲(chǔ)、蓋組合，具有不同的輸送油氣的通道和不同的輸導(dǎo)能力，油氣的富集條件就不同。生、儲(chǔ)互層式組合，生與儲(chǔ)接觸面積大最為有利。生、儲(chǔ)指狀交叉的組合，生油層與儲(chǔ)層的接觸局限于指狀交叉地帶，在這一帶最有利；向盆一側(cè)遠(yuǎn)離此帶，因缺乏儲(chǔ)集層，輸導(dǎo)能力受限；而另一側(cè)則缺乏生油層，油氣來源又受限制。砂巖透鏡體從接觸關(guān)系上來說，應(yīng)該是油氣的輸導(dǎo)條件最為有利，但油氣的輸導(dǎo)機(jī)理，至今還沒有人能解釋清楚。這三

26、種組合關(guān)系是最有利的或較為有利的。,,,,第五章 石油和天然氣的聚集,,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,第五章 石油和天然氣的聚集,,（三）有效的圈閉,油氣勘探的實(shí)踐業(yè)已證明，在有油氣來源的前

27、提下，并非所有的圈閉都能聚集油氣。有的有油氣聚集，有的只含水，屬于“空”圈閉，說明它們對(duì)油氣聚集而言是無效的。      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。其影響因素有三個(gè)方面： 　　1．圈閉形成時(shí)間與油氣區(qū)域性運(yùn)移時(shí)間的關(guān)系（時(shí)間上的有效性） 　　2．圈閉位置與油氣源區(qū)的關(guān)系（位置上的有效性） 　　3．水壓梯度對(duì)圈閉有效性的影響,第五章 石油和天然氣的聚

28、集,,1．圈閉形成時(shí)間與油氣區(qū)域性運(yùn)移時(shí)間的關(guān)系　圈閉形成早于或同時(shí)于油氣區(qū)域性運(yùn)移的時(shí)間是有效的，否則，在油氣區(qū)域性運(yùn)移之后形成的圈閉，因油氣已經(jīng)運(yùn)移走了當(dāng)然是無效的?！∮蜌獬醮芜\(yùn)移時(shí)，在生油層內(nèi)部的巖性、地層圈閉中聚集起來的油氣藏，是形成最早的油氣藏。在烴源巖生烴并大量排烴以后，所發(fā)生的第一次地殼運(yùn)動(dòng)，是油氣大規(guī)模區(qū)域性運(yùn)移的主要時(shí)期，在此時(shí)及其以前形成的圈閉是最有效的。如果盆地在此后又發(fā)生過一次或多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，可能會(huì)產(chǎn)生兩種結(jié)

29、果：一種情況僅使原有多數(shù)圈閉進(jìn)一步發(fā)育定型，對(duì)油氣聚集最為有利，而新形成的圈閉則因無油氣可捕獲而常常是無效的。另一種情況是地殼運(yùn)動(dòng)比較強(qiáng)裂，改變了盆地原來的構(gòu)造面貌，破壞了已有油氣藏，打破了原來的油氣聚集的平衡狀態(tài)，油氣可再次發(fā)生區(qū)域性運(yùn)移，油氣重新分布，這時(shí)及其以前形成的圈閉可能成為有效的。如果一個(gè)盆地含有多套烴源巖層，會(huì)有多個(gè)油氣生成和油氣運(yùn)移期，那么后期生成的圈閉，對(duì)于早期的油氣運(yùn)移期是無效，而對(duì)于后期的油氣運(yùn)聚則可能是有效的。

30、所以應(yīng)作全面分析研究。,第五章 石油和天然氣的聚集,,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,第五章 石油和天然氣的聚集

31、,,2．圈閉位置與油氣源區(qū)的關(guān)系　油氣生成以后，首先運(yùn)移至離油源區(qū)以內(nèi)及其附近的圈閉中，形成油氣藏，多余的油氣則依次向較遠(yuǎn)的圈閉運(yùn)移聚集。顯然，圈閉離烴源巖區(qū)域越近越有效，越遠(yuǎn)有效性越差?！∪﹂]位置上的有效性是一個(gè)相對(duì)概念。它受兩方面因素影響：一是油源是否充足，若烴源巖供烴充足，則盆地內(nèi)所有圈閉（指在時(shí)間上是有效）都應(yīng)是有效，否則其有效性隨距離增加而變小；二是油氣運(yùn)移的通道和方向，油氣在運(yùn)移過程中，若因巖性變化、斷層阻擋或其它阻力的

32、影響，油氣運(yùn)移的方向就會(huì)發(fā)生變化或停止運(yùn)移，這時(shí)只有油源附近的圈閉才會(huì)有效，較遠(yuǎn)的圈閉只有在有良好通道相連時(shí)才是有效的，否則是無效的。,第五章 石油和天然氣的聚集,,該區(qū)有5個(gè)發(fā)育良好的穹窿，其中愛爾平、庇博迪、克凡爾脫—賽拉斯近南北向展布，以愛爾平距源區(qū)最近。其東側(cè)有佛羅倫斯和本斯穹窿。就地理位置而言，本斯穹窿比克凡爾脫—賽拉斯、佛羅倫斯更近源區(qū)，但依照溢出點(diǎn)的高程而言，愛爾平穹窿被油氣充滿后，只能向庇博迪溢出，然后依次溢向克凡爾脫—

33、賽拉斯和佛羅倫斯。即使油氣供給最充分，當(dāng)油氣充滿佛羅倫斯后，只能繼續(xù)向東北方向溢出，而不可能折向本斯穹窿。因?yàn)樗c佛羅倫斯或愛爾平之間溢出點(diǎn)太低，油氣無法進(jìn)入，即使圈閉條件最好且距源區(qū)的地理位置并不遠(yuǎn)，也不能聚集油氣，而成為無效的圈閉。,第五章 石油和天然氣的聚集,,3．水壓梯度對(duì)圈閉有效性的影響　　在靜水條件下，油氣藏內(nèi)油水或氣水界面是水平的。但在動(dòng)水條件下，這個(gè)界面則是傾斜的，傾角大小取決于水壓梯度和流體的密度差。 對(duì)油藏而言，油

34、水界面傾角可由下式求出：,,在水動(dòng)力條件下，油（或氣）水界面是傾斜的，意味著會(huì)有部分油氣被沖走，傾角越大，能留住的油氣就會(huì)越小。當(dāng)這個(gè)傾角大于或等于圈閉水流方向一翼的巖層傾角時(shí)（r≥α），油氣就會(huì)全部被沖走。,,,水壓梯度與圈閉有效性的關(guān)系,第五章 石油和天然氣的聚集,,,由上兩式可知，在相同的水動(dòng)力條件下，相同的α，則氣水界面傾角比油水界面傾角小，所以圈閉對(duì)油可能無效而對(duì)氣可能是有效的。同一水壓梯度下，圈閉中能否聚集油氣還取決于巖層傾

35、角的大小，傾角越大，有效性越好。當(dāng)然天然氣對(duì)傾角要求要比石油小的得多。也就是說，水動(dòng)力對(duì)圈閉有效性取決于流體性質(zhì)、水動(dòng)力大小及巖層傾角大小，同一圈閉往往對(duì)天然氣有效，而對(duì)石油可能無效。,,水動(dòng)力條件下油氣水界面分布示意圖,第五章 石油和天然氣的聚集,,(四) 必要的保存條件,在地質(zhì)歷史時(shí)期形成的油氣藏能否存在，決定于在油氣藏形成以后是否遭受破壞改造。必要的保存條件，是油氣藏存在的重要前提。主要有以下條件影響：1．地殼運(yùn)動(dòng)對(duì)油氣藏保存條

36、件的影響地殼運(yùn)動(dòng)對(duì)油氣藏的破壞表現(xiàn)在三個(gè)方面：1）地殼抬升，蓋層遭受風(fēng)化剝蝕，蓋層封蓋油氣的有效性部分受到破壞，或全部被剝蝕掉，油氣大部分散失或氧化、菌解，造成大規(guī)模油氣苗。如西北地區(qū)許多地方的瀝青砂脈。2）地殼運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一系列斷層，也會(huì)破壞圈閉的完整性，油氣沿?cái)鄬恿魇?，油氣藏破壞。如果斷層早期開啟，后期封閉，則早期斷層起通道作用，油氣散失；而后期形成遮擋，重新聚集油氣，形成次生油氣藏或殘余油氣藏。如勃海灣盆地的“華北運(yùn)動(dòng)”，以塊斷

37、活動(dòng)為主，產(chǎn)生大量的斷層，這些斷層破壞了原有圈閉及油氣藏的完整性，使油氣重新分布，同時(shí)也導(dǎo)致次生油氣藏的形成。,第五章 石油和天然氣的聚集,,3）地殼運(yùn)動(dòng)也可以使原有油氣藏的圈閉溢出點(diǎn)抬高，甚至使地層的傾斜方向發(fā)生改變，造成油氣藏的破壞。2．巖漿活動(dòng)對(duì)油氣藏的保存條件的影響巖漿活動(dòng)時(shí)，高溫巖漿會(huì)侵入到油氣藏，會(huì)把油氣燒掉，破壞油氣藏。而當(dāng)巖漿冷凝后，就失去了破壞能力，會(huì)在其它因素的共同配合下成為良好的儲(chǔ)集體或遮擋條件。3．水動(dòng)力對(duì)

38、油氣藏保存條件的影響活躍的水動(dòng)力條件不僅能把油氣從圈閉中沖走，而且可對(duì)油氣產(chǎn)生氧化作用?！∷栽诘貧み\(yùn)動(dòng)弱、火山作用弱、水動(dòng)力條件弱的環(huán)境下才利于油氣藏的保存。,第五章 石油和天然氣的聚集,,第3節(jié) 油氣的聚集,油氣在圈閉中不斷匯聚，形成油氣藏的過程稱為油氣聚集?！∮汀?、水由于密度不同，在圈閉中會(huì)發(fā)生重力分異。當(dāng)油氣生成以后，運(yùn)移至儲(chǔ)層的油氣便沿上傾方向向周圍高處的圈閉中運(yùn)移。由于天然氣的密度最小、粘度最小、分子小、它最易流動(dòng)

39、、流動(dòng)地最快，運(yùn)移的結(jié)果，天然氣必然占據(jù)盆地中心周圍最高位置的構(gòu)造環(huán)，而石油則占據(jù)其下傾方向位置較低的構(gòu)造，比較接近盆地的中心。當(dāng)然也發(fā)現(xiàn)了正好相反的規(guī)律，由此而提出了差異聚集的原理。這是油氣聚集的基本規(guī)律。,第五章 石油和天然氣的聚集,,一、 在單一圈閉內(nèi)的聚集,對(duì)于單一的背斜圈閉來講，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

40、止。在圈閉中，油、氣、水按密度分異。氣居上，油居中，水在底下。這時(shí)，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；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,第五章 石油和天然氣的聚集,,(一)原理油氣差異聚集的基本原理最

41、早由加拿大著名石油地質(zhì)學(xué)家Gussow(1954)首先闡明，Gussow認(rèn)為：靜水條件下，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，當(dāng)油氣源充足和蓋層封閉能力足夠大時(shí)，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

42、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；,在相連的系列背斜圈閉中的油氣聚集圖,二、油氣差異聚集原理,第五章 石油和天然氣的聚集,,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。所以在系列圈閉中出現(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?。但這種結(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。     加拿大阿爾伯達(dá)

43、盆地的瑞姆彼—圣.阿爾伯達(dá)線狀礁帶差異聚集最為理想的例子。,在相連的系列背斜圈閉中的油氣聚集圖,第五章 石油和天然氣的聚集,,由差異聚集原理可以得出如下規(guī)律或結(jié)論：1）在離源巖區(qū)最近，溢出點(diǎn)最低的圈閉中，在油氣源充足的前提下，形成純氣藏；稍遠(yuǎn)處，溢出點(diǎn)較高的圈閉中，可能形成油氣藏或純油藏；在溢出點(diǎn)更高，距油源區(qū)更遠(yuǎn)的圈閉中可能只含水。2）一個(gè)充滿了石油的圈閉，仍然可以做為有效的聚集天然氣的圈閉；反過來，一個(gè)充滿天然氣的圈閉，則不再

44、是一個(gè)聚油的有效圈閉。3）若油氣按密度分異比較完善，則離供油區(qū)較近，溢出點(diǎn)較低的圈閉中，聚集的油和氣密度應(yīng)小于距油源區(qū)較遠(yuǎn)、溢出點(diǎn)較高的圈閉中的油和氣。4）所形成的純氣藏、純油藏、油氣藏的數(shù)目，取決于供烴的充分程度、所供烴類性質(zhì)及圈閉的大小和數(shù)目。,第五章 石油和天然氣的聚集,,(二) 差異聚集的必備條件差異聚集作用是否充分取決于下列條件：1）具有區(qū)域性較長(zhǎng)距離運(yùn)移的條件，即要求具區(qū)域性的地層傾斜，儲(chǔ)集層巖相穩(wěn)定，滲透性好，區(qū)域

45、運(yùn)移通道的連通性好。2）相連通的圈閉溢出點(diǎn)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(chǔ)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(shí)一起運(yùn)移的。,第五章 石油和天然氣的聚集,,(三)影響差異聚集的地質(zhì)因素具備上述條件，差異聚集就進(jìn)行得完善，否則，當(dāng)有干擾時(shí)，就進(jìn)行得不完善，表現(xiàn)得不典型。這些干擾因素主要有：1）在油氣運(yùn)移通道上有另外油氣供給來源的支流時(shí)，則會(huì)打亂原來應(yīng)有的油氣分布規(guī)律。2）氣

46、體在石油中的溶解作用，隨物理?xiàng)l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(yùn)動(dòng)造成圈閉條件的改變，造成油氣重新分配。4）區(qū)域水動(dòng)力條件，主要指水壓梯度的大小及水運(yùn)動(dòng)方向，也會(huì)影響油氣的分布規(guī)律。,第五章 石油和天然氣的聚集,,三、油氣聚集模式,(一) 油氣聚集機(jī)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

47、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,第五章 石油和天然氣的聚集,,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

48、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。,第五章 石油和天然氣的聚集,,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(xì)管壓力封閉時(shí)，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

49、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?！　?、油氣充注方式：England（1987）認(rèn)為：一個(gè)油藏將以一種順序方式充注，石油將首先進(jìn)入具有最低孔隙排替壓力的最佳滲透層，并且按著以一組向前推進(jìn)的石油波陣面方式充注油藏。,第五章 石油和天然氣的聚集,,（二）油氣聚集模式Cordell(1977)提出了碎屑巖中不同圈閉里油氣聚集的可能模式。1）背斜圈閉中油氣聚集模式從生油層進(jìn)

50、入儲(chǔ)集層中的壓實(shí)流體，沿著背斜的翼部向頂部運(yùn)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(dòng)，而把烴類和無機(jī)鹽類過濾在圈閉中聚集。并使圈閉中流體的含鹽度增大，Ｐh值降低，這又有利于烴類的進(jìn)一步聚集。,,,背斜圈閉中油氣聚集模式,第五章 石油和天然氣的聚集,,2）地層圈閉中油氣聚集模式　從上、下生油層進(jìn)入砂巖的壓實(shí)流體，沿上傾方向進(jìn)行二次運(yùn)移，由于地層尖滅或不整合造成地層圈閉，流

51、體中的水可以通過圈閉的上方繼續(xù)運(yùn)移，而烴類則滯留在圈閉中聚集，同時(shí)圈閉中流體含鹽量增加，PH值降低，有利于油氣的進(jìn)一步聚集。,,地層圈閉中油氣聚集模式,第五章 石油和天然氣的聚集,,3）巖性圈閉中油氣聚集模式　壓實(shí)流體從周圍的生油泥巖進(jìn)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(jìn)行二次運(yùn)移，在砂巖體上傾的低勢(shì)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(dòng)，而油氣則滯留下來。,,巖性圈閉中油氣聚集模式示意圖,第五章

52、石油和天然氣的聚集,,4）斷層圈閉中的油氣聚集模式　壓實(shí)流體從泥巖中進(jìn)入砂巖中，開始了二次運(yùn)移，在運(yùn)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(yùn)移，油氣則聚集下來。,,斷層圈閉中油氣聚集模式,第五章 石油和天然氣的聚集,,第4節(jié)  油氣藏的再形成,原有油氣藏在外力作用下遭受破壞，呈分散狀態(tài)的油氣遇到新的圈閉條件又重新聚集，形成的新油氣藏稱為次生油氣藏。次生油氣藏的形成有兩種情況：　　1）地殼運(yùn)動(dòng)破壞了

53、圈閉的完整性，使它喪失了或減弱了對(duì)油氣聚集的能力。因而油氣發(fā)生再運(yùn)移重新聚集成藏，這主要是斷裂作用造成。 　　2）地殼運(yùn)動(dòng)未破壞圈閉的完整性，但使溢出點(diǎn)抬高或使其有效性變差，就會(huì)使油氣藏中的油氣部分或全部逸出，在新的圈閉中聚集起來，形成新的油氣藏。,,第五章 石油和天然氣的聚集,,第5節(jié)  油氣藏形成時(shí)間的確定,,確定油氣藏的形成時(shí)間，對(duì)油氣田勘探具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。主要有如下幾種方法：一、根據(jù)盆地沉降史、圈閉發(fā)育史和生排

54、烴史確定油氣藏的形成時(shí)間（一）盆地沉降史、圈閉發(fā)育史盆地沉降史分析實(shí)際上考慮到了盆地演化史、油氣生成及排烴史、圈閉發(fā)育史，以此來分析油氣藏的形成時(shí)間。1．沉積埋藏史和構(gòu)造發(fā)育史通過回剝法來恢復(fù)埋藏史，由此也可以恢復(fù)構(gòu)造演化史。這種方法也叫古厚度恢復(fù)方法。這只要考慮正常壓實(shí)原理、古地層剝蝕恢復(fù)、地層欠壓實(shí)現(xiàn)象。,第五章 石油和天然氣的聚集,,,2．構(gòu)造發(fā)育史對(duì)油氣藏形成的作用與油氣初次運(yùn)移同時(shí)或早于油氣初次運(yùn)移的圈閉是有利的，特

55、別是長(zhǎng)期繼承性發(fā)育的圈閉最有利。一般油氣藏形成時(shí)間的下限為油氣初次運(yùn)移時(shí)間（最早）。,,構(gòu)造發(fā)育史于油氣聚集關(guān)系示意圖,第五章 石油和天然氣的聚集,,,,,,,構(gòu)造形成時(shí)間與油氣聚集的關(guān)系,圈閉形成的相對(duì)時(shí)間,圈閉形成與油氣聚集的時(shí)間關(guān)系,第五章 石油和天然氣的聚集,,,二、根據(jù)飽和壓力確定油氣藏的形成時(shí)間　由于地殼上所有油藏多少都含有天然氣，且很多油藏都被氣飽和或接近飽和，油藏的飽和壓力與油藏的地層壓力相等。與飽和壓力（靜水柱壓力）

56、相當(dāng)?shù)牡貙勇癫厣疃?，其?duì)應(yīng)的地質(zhì)時(shí)代即為該油藏的形成時(shí)代?！≡O(shè)某地層油藏的飽和壓力為20Mpa,,（二）根據(jù)生油巖主要排烴時(shí)間確定,,這時(shí)從油藏頂面上推2000m恰到B層，可認(rèn)為油藏是在B層開始沉積時(shí)形成的。 　　這種計(jì)算方法在應(yīng)用時(shí)，應(yīng)充分考慮各種不利因素的影響，如地殼下沉，原始地層壓力增加，飽和壓力增大；或上覆地層發(fā)生剝蝕作用，引起油氣藏內(nèi)的溫度壓力發(fā)生變化而減小了飽和壓力；或地層壓力與靜水柱壓力不等。,,計(jì)算油藏形成時(shí)間示意圖