油气聚集原理与油气充注成藏期
第五章_油气聚集与油气藏的形成
石油天然气地质学欧成华、胡雪涛石油工程学院石油天然气地质学第一章石油与天然气地质学概论（2学时）第二章油气生成理论与烃源岩（4学时）第三章输导层与油气运移（4学时）第四章油气储集层与盖层（10学时）第五章油气藏形成与破坏（4 学时）第六章含油气系统与油气藏类型（8 学时）第七章油气藏地质建模（8学时）第五章油气藏形成与破坏第一节油气藏形成的基本条件第二节油气在圈闭中的聚集过程第三节天然气藏形成机理第四节油气藏的破坏及其产物第五节油气藏的形成时间第五章油气藏形成与破坏第一节油气藏形成的条件油气成藏基本要素：生、储、盖、运、圈、保六个基本要素概括为油气藏形成的四项基本条件⏹充足的油气来源⏹有利的生储盖组合⏹大容积的有效圈闭⏹良好的保存条件第五章油气藏形成与破坏一个盆地油气源的丰富程度，取决于：（1）生油岩体积——生油凹陷面积、生油岩累计厚度；（2）有机质丰度、类型、成熟度；（3）排烃效率。
生油岩体积大，有机质丰度高、类型好、转化程度高，排烃效率高，即可提供充足的油气源。
第五章油气藏形成与破坏（1）烃源岩的体积大——面积大、层数多、厚度大第五章油气藏形成与破坏（1）烃源岩的体积大——面积大、层数多、厚度大⏹烃源岩的面积——生烃凹陷面积的大小⏹烃源岩的厚度——生烃凹陷的持续时间⏹烃源岩的层数——地壳运动的周期性和沉积的旋回性地质上：具有面积大和持续时间长的生烃凹陷的盆地往往具有好的油气源条件。
（2）烃源岩的质量——丰度高、类型好、成熟度适中第五章油气藏形成与破坏等级TOC(%)“A”(%)总烃(ppm)Pg(S1+S2) (mg/g)非烃源岩<0.5<0.01<100<0.5差烃源岩0.5-1.00.01-0.05100-2500.5-2.0中等烃源岩 1.0-2.00.05-0.1250-500 2.0-6.0好烃源岩>2.0>0.1>500>6.0泥质烃源岩评价标准（黄第藩等，1992）岩石热解分析得到的：S1—残留烃，相当于岩石中已由有机质生成但尚未排出的残留烃，也被称为游离烃；S2—裂解烃，本质上是岩石中能够生烃但尚未生成烃类的有机质，对应着不溶有机质中的可产烃部分。
第五章油气聚集及油气藏的形成
第五章油气聚集及油气藏的形成第一节圈闭和油气藏概述圈闭与油气藏概述》一、圈闭的基本概念1.圈闭的概念适合于油气聚集、形成油气藏的场所，称为圈闭。
圈闭是由三部分组成：(1) 储集层；(2) 盖层；(3) 阻止油气继续运移，造成油气聚集的遮挡物，它可以是盖层本身的弯曲变形，如背斜；也可以是另外的遮挡物，如断层、岩性变化等。
2.圈闭的度量圈闭的大小和规模往往决定着油气藏的储量大小，其大小是由圈闭的最大有效容积来度量。
圈闭的最大有效容积表示该圈闭能容纳油气的最大体积。
因此，它是评价圈闭的重要参数之一。
(1) 溢出点流体充满圈闭后，开始溢出的点，称圈闭的溢出点(图5-1)。
(2) 闭合面积通过溢出点的构造等高线所圈出的面积，称该圈闭的闭合面积。
闭合面积愈大，圈闭的有效容积也愈大。
圈闭面积一般由目的层顶面构造图量取。
(3) 闭合高度从圈闭的最高点到溢出点之间的海拔高差，称该圈闭的闭合高度。
闭合高度愈大，圈闭的最大有效容积也愈大。
必须注意，构造闭合高度与构造起伏幅度是两个完全不同的概念。
闭合高度的测量，是以溢出点的海拔平面为基准。
而构造幅度的测量，则是以区域倾斜面为基准。
同样大小构造起伏幅度的背斜，当区域倾斜不同时，可以具有完全不同的闭合高度。
(4) 有效孔隙度和储集层有效厚度的确定有效孔隙度值主要根据实验室岩心测定、测井解释资料统计分析求得,做出圈闭范围内的等值线图。
储集层有效厚度则是根据有效储集层的岩电、物性标准,扣除其中的非渗透性夹层而剩余的厚度。
(5) 圈闭最大有效容积的确定圈闭的最大有效容积，决定于圈闭的闭合面积、储集层的有效厚度及有效孔隙度等有关参数。
其具体确定方法，可用下列公式表示：V=F·H·P式中V--圈闭最大有效容积，m3；F--圈闭的闭合面积，m2；H--储集层的有效厚度，m；P--储集层的有效孔隙度，%。
二、油气藏的基本概念1.油气藏的概念油气藏是地壳上油气聚集的基本单元，是油气在单一圈闭中的聚集。
油气聚集与油气藏的形成
油气聚集与油气藏的形成油气在生成后，沿着一定的孔隙或者裂缝发生运移。
在油气运移一定的距离之后，必然会因为某些地质因素聚集成藏。
本文将从油气聚集的场所-圈闭，油气聚集的机理以及油气聚集的条件等个方面对油气藏的形成进行阐述。
首先，油气聚集的场所-圈闭。
当油气在地下运移时，在一定条件下停止运移而集中聚集起来，而这样适合于油气聚集、形成油气藏的场所，我们称之为圈闭。
圈闭具备两个基本要素：一是储集层，二是封闭条件。
储集层是圈闭的主体部分，为油气的储存提供空间，其封闭条件主要包括盖层和遮挡物，主要作用是阻止油气的运移散失。
圈闭的大小，主要是由圈闭的有效容积确定的。
它表示能容纳油气的最大体积，是评价圈闭的重要参数之一，当储集层厚且平缓时，最大容积取决于：闭合面积，闭合高度和有效孔隙度。
溢出点是指圈闭容纳油气的最大限度的点位。
若低于该点高度，油气就溢向储集层的上倾方向。
闭合度是指圈闭顶点到溢出点的等势面垂直的最大高度。
闭合面积在静水条件下是通过溢出点的构造等高线所圈定的封闭区的面积，或者更确切地说，是通过溢出点的水平面与储集层顶面及其他封闭面（如断层面、不整图一圈闭参数示意图合面、尖灭带等）所交切构成的封闭区（面积）。
在动水条件下，是通过溢出点的油气等势面与储集层顶面非渗透性盖层联合封闭的闭合油气低势区。
当油气在单一圈闭中聚集后，就形成了一个油气藏，是地层中油气聚集的基本单位。
所谓单一圈闭，就是指由同一要素控制，具有单一储层，为统一压力系统和有同一油水界面的圈闭。
不同圈闭形式如图二所示。
如果圈闭中的油气聚集数量足够大，具有开采价值，则称为商业油气藏，如果油气聚集数量不够大，没有开采价值，就称为非商业性油气藏。
图二非单一圈闭示意图在一个油气藏内（图三），垂向上，由于流体比重的差异，重力分异结果使油、气、水的分布呈现：气在上，油居中，水在下的分布特征，它们之间的分界面为油-气界面和油-水界面。
静水条件下，这些分界面近于水平，而动水条件下，这些分界面发生倾斜，倾斜程度取决于水动力的强弱。
石油地质-第五章-油气藏的形成
的油气能及时运移到储集层中，同时，盖层的质量和厚度又能 保证运移到储集层中的油气不会逸散。据生、储岩层的接触关 系，将生储盖组合分为二大类： 1. 连续生储盖组合： 三者存在于连续沉积 的地层单位中，包括 上覆型、下伏型、互 层型、侧变型和封闭 型。 2. 不连续生储盖组 合：生油层和储集层 在时间上不连续，两 者之间是由不整合面 或断层面相沟通，包 括不整合和断裂型二 种。
第五章 油气藏的形成
第一节 油气聚集 第二节 油气藏形成的基本条件 第三节 油气藏形成的时间
第一节 油气聚集
一．概述 圈闭：储集层被联合封闭而形成的能聚集和保存油 气的场所。 圈闭有两个基本要素:(1)储集层;(2)封闭条件
圈闭类型划分表
大 类 亚
构造圈闭
1.背斜圈闭 2.断层圈闭 3.裂缝性背斜 圈闭 4.刺穿圈闭
二．油气在单一 圈闭中的聚集 单一圈闭的油气 藏常见的是背斜圈 闭和岩性圈闭。在 静水条件下，油气 首先在背斜的高部 位聚集起来，然后， 在低部位聚集，直 到充满整个圈闭。 而且，圈闭中的油、 气和水是按比重分 异的，由圈闭的顶 部向下依次聚集的 是天然气、石油和 水。
三．油气在系 列圈闭中的聚集 在含油气盆地 中，成带、成群 分布的圈闭，即 为系列圈闭。 位于生油凹陷 附近的系列圈闭 易产生差异聚集， 其差异聚集原理 可简述为：在油 源区形成的油气， 进入饱含水的储 集层后，沿着一 定的路线 ( 由溢出 点所控制)向储集
油气藏有效圈闭应具备以下条件： 1.圈闭距油源区较近，具有优先捕获油气的能力。 2.圈闭形成时间早。指圈闭形成的时间必须早于油气的运移 和聚集时间或两者同步进行。 3.圈闭的闭合高度较大。此高度必须大于油水倾斜面两端高 度差或油水过渡带的厚度。 4.保存条件。圈闭的上方有封闭性良好的盖层，没有良好的 保存条件很难形成大的油气藏。 5.圈闭的容积要大。
中国海相油气多期充注与成藏聚集模_省略_研究_以塔里木盆地轮古东地区为例_赵文智
1000-0569/2012/028（03）-0709-21Acta Petrologica Sinica岩石学报中国海相油气多期充注与成藏聚集模式研究———以塔里木盆地轮古东地区为例*赵文智1朱光有2苏劲2杨海军3朱永峰3ZHAO WenZhi1，ZHU GuangYou2，SU Jin2，YANG HaiJun3and ZHU YongFeng31.中国石油勘探与生产公司，北京1000072.中国石油勘探开发研究院，北京1000833.中国石油塔里木油田勘探开发研究院，库尔勒8410001.PetroChina Exploration＆Production Company，Beijing100007，China2.Research Institute of Petroleum Exploration＆Development，PetroChina，Beijing100083，China3.Research Institute of Petroleum Exploration and Development，Tarim Oilfield Company，PetroChina，Korla841000，China2011-11-10收稿，2012-01-04改回.Zhao WZ，Zhu GY，Su J，Yang HJ and Zhu YF.2012.Study on the multi-stage charging and accumulation model of Chinese marine petroleum：Example from eastern Lungu area in the Tarim Basin.Acta Petrologica Sinica，28（3）：709－721Abstract Marine sedimentary basins in China have undergone three phases of important tectonic changes in the end of Early Paleozoic，Late Paleozoic-Early Mesozoic and Late Cenozoic.These tectonic changes have exerted strong impacts on the hydrocarbon generation，migration，accumulation and on the occurrence and distribution of hydrocarbon reservoirs.The marine basins in China generally developed multi source rocks.Due to the much difference of their developing age and position，the time of hydrocarbon generation and expulsion between these source rocks is not often synchronous.It is existed that the characteristic of the multi-stage hydrocarbon-charging.Therefore，multi-accumulation of petroleum is an important characteristic of the marine basin in China.Under the influence of multi-stage structural movements，multi-stage accumulation results from multi-stage maturity and expulsing hydrocarbon of multi source rocks.The eastern Lungu area of Tarim Basin is a typical example of multiphase hydrocarbon accumulations in a marine basin of China.At present，it has been determined that three main accumulation stages including Late Caledonian，Late Hercynian and Late Himalayan period.The heterogeneity carbonate reservoir developed in eastern Lungu area，and forming trap-system of seam and holes.After the process of earlier and later structure actions，these traps did not experience big changes.Therefore，the charging-hydrocarbon of three stages has been retained.The three-stage process of hydrocarbon charging is also confirmed by the analysis of geochemical data.Through the geological analysis，the process of hydrocarbon accumulation reappears.And，the model of marine multi-stage hydrocarbon-charging and accumulation is established.Key words Multi-stage accumulation；Marine；Condensate gases；Ordovician；Eastern Lungu；Tarim Basin摘要中国海相盆地经历了早古生代末（加里东期）、晚古生代-早中生代（海西期）和晚新生代（喜山期）三期重大构造变动，深刻影响了海相油气生成、运移与聚集，使得油气分布规律变得非常复杂。
油气成藏动力学
二、有效圈闭
有效圈闭：聚集了具有工业价值的油（气） 藏的圈闭。
具有以下条件。
（一）大容积
圈闭具有足以聚集具有工业价值 油气藏的容积。一般越大越好。但 要有其他圈闭条件配合。
（二）距离烃源区近
圈闭距离烃源区（成烃坳陷）足够近。
显然，一般越近越好。但要有其他圈闭条
件（油气运移路径）配合，否则，可能不能
第ＸＸＸ章 油气藏形成与破环 第一节 油气聚集过程 （一）油气充注（二）油气混合（三）油气聚集过程 第二节 油气聚集 （一）油气聚集方式（二）油气聚集机制（三）油气聚集模式 第三节 油气藏形成条件 （一）必要条件（二）充分条件 第四节 油气藏形成时间与期次 （一）地质分析法（二）储集层成岩矿物分析法 第五节 油气藏的破坏与再分布 （一）油气藏破坏的主要地质作用（二）油气藏的再分布 第六节 非常规油气藏
油气差异聚集原理
Gussow认为：静水条件下，如果在油气运移的主方 向上存在一系列溢出点自下倾方向向上倾方向递升的 圈闭，当油气源充足和盖层封闭能力足够大时，油气 首先进入运移路线上位置最低的圈闭，由于密度差使 圈闭中气居上，油居中，水在底部，当第一个圈闭Ⅰ 被油气充满时，继续进入的气可以通过排替作用在圈 闭中聚集，直到整个圈闭被气充满为止，而排出的油 通过溢出点向上倾的圈闭Ⅱ中聚集；若油气源充足， 上述过程相继在圈闭Ⅲ及更高的圈闭中发生；若油气 源不足时，上倾方向（距油源较远）的圈闭则不产油 气，仅产水，称为空圈闭。所以在系列圈闭中出现自 上倾方向的空圈闭向下倾方向变为纯油藏→油气藏→ 纯气藏的油气分布特征。但这种结果只能代表原始的 聚集规律，后期地质条件的改变有可能破坏这种聚集 情况。
卡
断
4
56ຫໍສະໝຸດ 0.5mm（二）系列圈闭的差异聚集
油气聚集原理与油气充注成藏期
（四）油气藏形成时间的确定
1.传统地质分析方法
(2)圈闭发育史分析法
圈闭形成的时间： --油气藏形成的最早时间。
沉积埋藏史恢复 构造发展史恢复
构造发 育史与 油气聚 集关系 示意图
A圈闭形成时间晚，位置低—无效。
圈闭形成次序：1 → 2 → 3 → 4 → 5、6、7。
垂直距离-从储集层开始沉积到现在的时间间隔； 空白部分-储集层沉积后到形成圈闭以前的时间间隔； 红色宽度-充储集层沉积后，任何时间内形成圈闭的百分率。
聚集过程：充注过程、混合过程。连续过程。
1.油气充注
以浮力作用为动力的运移—渐进式充注，缓慢；
以异常高压为动力的运移—幕式充注，快速。
•最初进入最低排替压力 部分（高渗带） •不断向相对低孔低渗的
储层部分扩展，最后将整
个圈闭充满 。
•以石油波阵面方式充注油藏。
（二）油气在圈闭中聚集的过程
美国阿巴拉契亚盆地油藏与气 藏分布图(据A.I.Levorsen)
•含油气盆地中的油气宏观分布模式
“气心油环”模式：在盆地中 心低处的构造圈闭中充满着天然
气，而在高处的构造圈闭中却充
满着石油。
实际上，这两种模式的出现都 是正常的，出现的地质背景和条件 不同。将“气心油环”模式称为溢 出型油气差异聚集，“油心气环” 模式称为渗漏型（逸出型）油气差 异聚集。
连续发生的过程。
因此，烃源岩的主要生排烃期基本代表了油气
藏形成的主要时期 。
东营凹陷不同时期生、排烃量直方图
东营凹陷的烃源岩从沙二上开始少量排烃；洼陷中心的烃源
岩在东营期进入大量排烃期，继东营期之后由于地层抬升，排
烃作用一度中断，在馆陶末至明化镇时期又大量排烃，且规模 超过东营期，成为主要的排烃期。
白庙地区油气聚集规律及成藏模式
白庙地区油气聚集规律及成藏模式摘要：白庙构造位于东濮凹陷兰聊断裂中部，前梨园与葛岗集两个生油洼陷的结合部，是受基底隆起和兰聊断层控制形成的半背斜构造，西与桥口构造相望。
沙二～东营期形成的滚动背斜是中浅层油气聚集的有利场所；白庙深层储层类型低孔、低渗，碳酸含量高，非均质性严重，是典型低孔渗深层气藏。
深层油气藏侧向上受构造、岩性两种因素控制，是带油环的构造岩性复合凝析气藏。
关键词：白庙地区油气藏特征成藏模式一、概况白庙构造位于东濮凹陷兰聊断裂中部，前梨园洼陷与葛岗集洼陷的结合部，是受基底隆起和兰聊断层控制形成的半背斜构造。
西与桥口构造相望，南北倾伏于生油洼陷、勘探面积约240km2。
近年来，在该区进行了三维地震采集处理，摸清了构造格局，理顺了各级断层展布特征，通过老井压裂改造和综合研究，搞清了白庙深层为具油环的凝析气藏，油气藏类型为构造岩性油气藏。
二、构造特征白庙地区主要发育有NNE向延伸的兰聊断层、杜寨断层和近东西向的两组断裂系等三级断裂：一级兰聊断层是东濮凹陷的控边断层，走向NNE，它形成时间早，长期继承性活动，是白庙构造的控制性断层。
二级杜寨断层为与兰聊断层近平行展布、同时期形成的断层，向北消失于前梨园洼陷，向南在白51井附近与兰聊断层合并，它结束于沙二下沉积初期，对深层油气成藏具较强的封隔作用。
三级白12断裂系，发育于二台阶北侧，走向近东西向，断距较小。
它们形成于沙三4时期，结束于沙三1时期，对深层油气聚集具控制作用。
三级白10断裂系，走向近东西，断距一般小于100m，主要活动时期为沙二期，结束于东营未，形成较明显的滚动背斜。
它们断至沙三段成为油气运移通道，形成了沙二下段的天然气富集。
三、油气藏特征白庙油气藏埋藏深，一般在3600-4100m之间，储集层相对不发育，砂岩百分比低，油气层纵向上比较分散，构造复杂破碎，断块多。
在白庙构造形成过程中发育了早晚两组不同性质的配套断层，它们断距小、延伸短、数目较多，切割深层油气藏为复杂小断块油气藏。
石油地质学(第五章石油和天然气的聚集)
第一节 圈闭与油气藏的基本概念
第 2.油（气）藏高度 五 2.油（气）藏高度 章 油藏高度 ： 油藏最高点与油水界面 石 油 和 天 然 气 油气藏高度=气顶高度+ 含油高度 的 (气)面积 含油( 聚 3. 含油 集 • 含油面积： 含油外边缘 所圈定的 含油面积：含油外边缘 含油外边缘所圈定的
所圈定的封闭区面积。
石 油 和 天 然 气 的 聚 集
•
•
背斜圈闭的溢出点、闭合高度和闭合面积示意图
第一节 圈闭与油气藏的基本概念
第 对于断层圈闭，闭合面积按断层线与储集层顶面等高线构 五 成的闭合面积。 章 同样对于不整合面、地层尖灭带与储集层顶面等高线相交
构成的闭合区面积。
石 油 和 天 然 气 的 聚 集
第 五 二、圈闭的度量 章 石 油 和 天 然 气 的 聚 集
第一节 圈闭与油气藏的基本概念
（spill point）： 油气充满圈闭后最先开始向 1．溢出点 溢出点（ ）：油气充满圈闭后最先开始向 外溢出的点。
பைடு நூலகம்
第一节 圈闭与油气藏的基本概念
第 五 二、圈闭的度量 章 2．闭合面积（closure area）：通过溢出点的构造等高线
第 二、圈闭的度量 五 4．有效孔隙度和储集层的有效厚度 章 石 油 和 天 然 气 的 聚 集
有效孔隙度主要根据岩心的实验室测定、测井解释资 料统计分析求得，作出圈闭范围内的等值线图。
储集层的有效厚度根据有效储集层的岩性、电性、物 性下限标准求得。 （最大聚集油气体积） 、圈闭的最大有效容积（ 5、圈闭的最大有效容积 V=F×H×φ • 3 V —有效容积，m ； F —闭合面积，m2； H —储集层的有效厚度，m； φ —储层有效孔隙度，%。 •
【石油地质学】第五讲油气聚集与成藏
据克莱米（H.D.Klemme，1997）的统计， 世界上共有334个大油气田（最终可采储量达 68×106t以上的大油田222个，最终可采储量为 1011m3的大气田112个），分布于60多个油气 盆地中。其中有16个盆地含有5个以上的大油 气田，这16个盆地的大油气田总数为249个， 占所有大油气田总数的71.5%；储量则可达 90%以上。其中部分油气盆地的面积、体积沉 积速率和大油气田数的分布，如表 所示。
聚集系数，指生油量和地质储量的比值。
天然气与石油相比，排烃率较高，运聚系数偏低 。
1．盆地油气源丰富程度，取决几个基本条件：
①烃源岩体积（广、厚）； ②有机质丰度（数量多）； ③有机质类型（质量好）； ④有机质成熟度（生成条件）； ⑤排烃效率（运移条件）。
即一要有，二要好，三要多！
2．满足上述条件依靠几个方面(地质条件)：
有效孔隙度和储集层有效厚度的确定
有效孔隙度主要根据实验室岩心测定、测井解释 料统计分析求得。
储层有效厚度根据有效储集层的岩性、电、物性 标准，扣除其中的非渗透性夹层而剩余的厚度。
圈闭最大有效容积的确定
圈闭的最大有效容积，决定于圈闭的闭合面积、储 集层的有效厚度及有效孔隙度等有关参数
V=F×H×φ
Abundance map of oil and gas basin
(from Perute,1972)
(二)有利的生、储、盖组合配置关系
a.互层型，有利(接触面积大，能及时从生向储运移)； b.指状交叉型，有利(靠近指状交叉一侧，类似互层、侧 变、侧生式)； c.不整合型，有利； d.断裂型，上覆、下覆型较好； e.封闭型，较差(主要指不能形成巨大油气藏）。
油气聚集与油气藏的形成
单斜地层：倾斜方向变化，油气重新分布。
实例：
根据生储盖组合之间的沉积连续性可将其分为两大类。即连续沉积的生、储、盖组合和被断层或不整合面所分隔的不连续生、储、盖组合。
.
五、有利的生、储、盖组合
据空间组合关系分为： 正常式、侧变式、顶生式、自生自储自盖式
生储盖组合类型示意图
生油层与储集层成指状交叉组合形式时，油 气初次运移和聚集示意图
生油层中存在砂岩透镜体时，油气初次运移和聚集示意图
（4）生物降解作用
二、油气藏的保存
各种破坏油藏的作用及其演变的结果（据Macgregor，1996)
次生油气藏:原生油气藏破坏后新形成；在非生油层系中。
油气藏的再形成
原生油气藏:油气由分散到集中第一次聚集起来；在生油层系中。
油气藏再形成的模式
油气沿断裂运移形成次生油气藏的仓储层式模式
Chapter 7 Generation and Breakage of Oil & gas Section 1 油气藏形成的基本条件(Basic Condition of Oil and Gas Pools Generation) Section 2油气藏的破坏与油气的再分布(Redistribution and Breakage of Oil & Gas pools) Section 3油气聚集与成藏(Accumulation and Formation Pools of Oil and Gas)
油气藏的破坏与油气的再分布
一、油气藏的破坏
影响油藏保存的破坏作用
（1）地壳运动
实例：
（2）岩浆活动
图： 辽河断陷新生代火山岩分布图 1—馆陶期 Ng，2—东营期 Ed，3—沙一期 Es1, 4—沙尔期 Es 2，5—沙三期 Es3，6—沙四期 Es4, 7—剖面位置
第五章 油气聚集和油气藏的形成(2)
一、圈闭与油气藏概述 二、油气藏形成的基本条件 三、油气聚集机理 四、油气藏形成时间的确定
第一节 圈闭与油气藏概述
一、圈闭（Trap）的定义 • 圈闭：适合于油气聚集，形成油气藏的场所。 • 圈闭：储集层中油、气物质自身势最小而其动能为零的 地方。
•圈闭两个基本要素：
tan
o
w w o
tan
w w o
i
油气界面倾角：tan
g
w w g
i
在水流活动加强时,背斜储集 层中油和气的移位和分离
（四）必要的保存条件
良好的保存条件
地壳运动不剧烈 水动力活动弱 岩浆活动有利
图5-18 辽河断陷新生代火山岩分布图
1—馆陶期 Ng，2—东营期 Ed，3—沙一期 Es1, 4—沙尔期 Es 2，5—沙三期 Es3 6—沙四期 Es4, 7—剖面位置
的高差。
3、 底水、边水
底水
边水
底水 边水
底水
第二节 油气藏形成的基本条件
一、油气成藏基本要素：生、储、盖、运、圈、保
二、油气富集条件： 充足的油气来源 有利的生储盖组合和良好的储层 大容积的有效圈闭
（一）充足的油气来源
烃源岩体积大，有 机质丰度高、类型好、 转化程度高，烃源岩排 烃效率高，即可提供充 足的油气源。
——油藏破坏时间
•有利的生储盖组合：烃源岩排烃通畅、效率高； 盖层的质量高、厚度大而稳定。
生油层与储集 层为互层组合 时，油气初次 运移和聚集示 意图
不同生储盖组合，具有不同的输送油气的通道和不同 的输导能力，油气富集的条件就不同。
◆石油多产自砂岩 与页岩之比例为 0.25的地区，而天 然气却聚集于砂岩 分布较多的地区。
油气藏的形成
第六章油气藏的形成(Chapter6 formation of hydrocarbon reservoir) 学时：8 学时基本内容：①油气聚集的基本原理。
②油气藏形成的基本条件。
③油气藏破坏和再分布的地质作用及油气的变化。
④含油气系统的主要研究内容及分类。
教学重点与难点：油气聚集原理及油气藏形成的基本条件。
教学内容提要：第一节油气聚集（重点）油气聚集：油气在储层中由高势区向低势区运移的过程中遇到圈闭时，进入其中的油气就不能继续运移，而聚集起来形成油气藏的过程，称为油气聚集。
一、单一圈闭油气聚集的机理1．渗滤作用：对于盖层封闭能力差的圈闭，毛细管封闭的盖层对水不起封闭作用，而对烃类则产生毛细管封闭，结果把油气过滤下来在圈闭中聚集。
2．排替作用：Chapman(1982)认为盖层中的流体压力一般比相邻砂岩层中的大，油气进入圈闭后首先在底部聚集，随着烃类的增多逐渐形成具有一定高度的连续烃相，由于密度差油的压力都比水的压力高，因此产生了一个向下的流体势梯度，致使油在圈闭中向上运移同时把水向下排替直到束缚水饱和度为止。
二、系列圈闭中的油气聚集原理（本节重点）1．油气差异聚集原理静水条件下，在油气运移的主方向上存在一系列溢出点自下倾方向向上倾方向递升的圈闭，油气源充足，盖层封闭能力足够大。
油气在圈闭中依次排替作用的结果，出现自上倾方向的空圈闭向下倾方向变为纯油藏→油气藏→纯气藏的油气分布特征。
2．油气差异渗漏原理如果在运移的主方向上，存在一系列盖层封闭能力差的岩性圈闭，油气在圈闭中依次渗滤作用的结果，出现自上倾方向的空圈闭向下倾方向变为纯气藏→油气藏→纯油藏的油气分布特征。
第二节油气藏形成的基本条件（重点、难点）一、油气源条件1、概念成烃坳陷：是指地质历史时期曾经是广阔的有利于有机质大量繁殖和保存的封闭或半封闭的沉积区；成熟烃源岩有机质丰度高，体积大，并能提供充足的油气源，形成具有工业价值的油气聚集。
2、条件评价盆地中油气源是油气藏形成的首要条件，油气源是否丰富取决于成烃拗陷的大小，烃源岩的成烃条件和成烃演化史。
5-2油气聚集原理
三、油气在圈闭中聚集的过程 （一）油气充注方式 • 油气运移：以浮力作用为主的渐进式 运移，以异常高压为动力的快速的幕式 运移。 •油气在圈闭中的充注：渐进式充注和 幕式充注。
三、油气在圈闭中聚集的过程
（一）油气充注方式
•最初进入最低排替压力
部分（高渗带）
•不断向相对低孔低渗的
储层部分扩展，最后将
2
第五章
油气聚集与油气藏的形成
第一节 圈闭与油气藏概述
第二节 油气聚集原理
第三节 油气藏的形成、破坏与保存 第四节 油气藏形成时间的确定 第五节 地温场、地压场和应力场与油气藏 形成的关系
第六节 凝析气藏的形成
第七节 非常规气藏的形成特征 第八节 气藏与油藏形成及保存条件的差异
★ 一、圈闭（Trap）的概念
当盆地中存在多个水力学上相互连通的
圈闭，且来自下倾方向的油气源充足时，油
气在这一系列圈闭中聚集，沿运移方向各圈
闭中发生烃类相态及性质的规律性变化，这
种现象称为油气差异聚集。
四、油气在系列圈闭中的差异聚集 在含油气盆地中，从盆地低部位或中心向 盆地边缘，圈闭中聚集的油气相态出现了两种 截然不同的分布模式：
石油天然气地质与勘探
任课人：逄 雯 山东胜利职业学院
石油天然气地质与勘探
•绪论 •第一章 •第二章 •第三章 •第四章 •第五章 •第六章 •第七章 •第八章 •第九章 石油、天然气、油田水的基本特征 石油和天然气的成因 储集层和盖层 石油和天然气的运移 油气聚集与油气藏的形成 油气藏的类型及特征 油气聚集单元与油气分布 油气资源评价与勘探理论技术 油气田勘探的程序和任务
（2）一个充满了石油的圈闭，仍可聚集天 然气，但一个充满了天然气的圈闭，则对 聚集石油无效。
石油天然气的聚集
第五章 石油和天然气的聚集§1 圈闭与油气藏的基本概念一、圈闭（一）概念及其要素烃源岩生成的油气经过运移后，在适宜的地方就会停下来，油气会随后不断地汇集而来，发生聚集。
我们把这种适合于油气聚集的场所，称为圈闭。
一个圈闭必须具备三个条件（或三要素）：（1）容纳流体的储层；（2）阻止油气向上逸散的盖层；（3）在侧向上阻止油气继续运移的遮掩物。
它可以是盖层本身的弯曲变形，如背斜，也可以是断层、岩性变化等。
圈闭只是一个具备了捕获分散状烃类而使其发生聚集的能力的一个有效的地质体，它可以有油气，亦可以无油气，即与油气无关。
（二）圈闭的度量考查一个圈闭最大能聚集多少油气，要用一些参数来度量。
用来描述、评价、度量圈闭的主要参数如下（以背斜圈闭为例图5-1）。
剖面图溢出点闭合面积构造等高线闭合高度100200300100200平面图图5-1有效容积的有关参数示意图1．溢出点流体充满圈闭后，开始溢出的点（注：它在剖面上是一点，在平面上是一条闭合线）。
2．闭合面积通过溢出点的海拔构造等高线所圈出的面积。
3．闭合高度圈闭溢出点到储层最高点之间的垂直距离，或圈闭最高点与溢出点之间的海拔高差（注：闭合度与构造幅度是完全不同的两个概念）。
圈闭的类型多种多样，在圈定闭合面积时，要先找出溢出点遮挡条件的下限，然后根据形成圈闭遮挡物性质是断层、岩性尖灭线或盖层的弯曲，用断层线、岩性尖灭线、构造等高线，三者中的一、二或三，通过溢出点构成的一个闭合的回路或封闭线所圈出的面积。
（如图5-2、5-3所示）。
图5-2 图5-3（一）概念：运移着的油气，遇到了圈闭，在盖层和遮挡物的作用下，阻止了它们的继续运移，就会在其中的储层内聚集起来，就形成了油气藏。
油气藏是指油气在单一圈闭中的聚集，它是地壳上油气聚集的基本单元。
如果圈闭中只聚集了油或只聚集了气就分别称为油藏或气藏，二者同时聚集就称为油气藏。
若油气聚集的数量足够大，达到了工业开采价值，则称为商业性油气藏，否则，聚集的数量少，不具备工业开采价值，则称为非商业性油气藏。
《石油天然气地质与勘探》第5章 油气聚集与油气藏的形成(1)
（4）水压梯度和流体性质对圈闭有效性的影响
①静水条件下：测势面水平，同一储层海拔高度相 同的点压力相同，油水(或气-水)界面水平。
②动水条件下，测势面倾斜。储层中水沿测势面倾 斜方面流动，圈闭内油水(或气-水)界面顺水流方向倾 斜，倾斜角度大小取决于水压梯度大小和流体密度差 。相同水动力下对油聚集有效的圈闭对气聚集仍有效 ，反之不一定。
（3） 地应力场性质：控制有机质成熟演化的力学化学效应。影响 烃源岩和储集岩微裂缝、储集层次生孔隙发育带的形成分布。 （4）地应力场特征：影响油气运移方向、通道及强度; 地应力场 变化： 直接引发流体运移。
（5）地应力是油气运移的主要驱动力之一，是控制油气运移、聚 集的重要因素。 局部应力低值区是油气富集区。油气从压应力区、 压扭应力区向张应力区和张扭应力区运移聚集。
散和水溶对流为重要运移机制。
主要是渗滤和脉冲式混相 涌流。
条
多样：游离天然气直接排替地层水成
件 的
聚集机理
藏，已聚集石油的圈闭被天然气驱替 成藏，水溶气脱溶成藏，富含气的地
较单一。游离相石油排替 地层水聚集成藏。
对
层水可形成水溶气藏。
比
演化和保 存条件
易于散失，扩散损失重要。气藏形成 始终处于聚和散的动平衡中，成藏期 晚有利于气藏的保存。聚集效率低。
来源于热成因气； ②较低的温度，一般温度低于10℃； ③较高的压力，一般压力大于10MPa； ④有利的储集空间。 最重要的是低温和高压条件，且温度与压力可在一定范
围内相互补尝。
圈闭大小由最大有效容积来度量。它取决于圈闭的闭 合面积、 闭合高度、储层有效厚度、有效孔隙度
★ 油气藏:油气在单一圈闭中的聚集。 是油气在地壳中聚集的基本单位。
盆地成藏与油气聚集规律研究
盆地成藏与油气聚集规律研究盆地是油气资源形成和富集的重要地质单元。
研究盆地的成藏机制和油气聚集规律对于油气勘探开发具有重要的意义。
本文将探讨盆地成藏与油气聚集规律的研究进展。
一、成藏机制1. 降积作用盆地的沉积物主要来源于上游地区的物源区，经过长时间的物理和化学作用，形成了沉积岩。
沉积岩的形成过程中有一个重要的作用即降积作用。
降积作用是指岩石因承受更多的上覆负荷达到一定点才发生清除。
降积作用可以导致岩石中形成孔隙和裂缝，从而为油气的聚集提供空间。
2. 地层构造地壳运动会导致地层的变形和断裂，进而影响油气的聚集。
构造运动可以形成各种形式的构造，如断层、褶皱等。
这些构造作为油气的运移通道，在地层中形成了低渗透的区域，有利于油气的聚集。
3. 散脱作用散脱作用是指在地壳岩石孔隙和裂缝中溶滤、挤压、扩散或流动作用的结果。
散脱作用可以通过挤压、流动和溶滤等方式改变岩石的孔隙度和渗透性，从而改变油气的富集情况。
二、油气聚集规律1. 富集区域特征在盆地中，油气富集主要集中在砂岩、碳酸盐岩和页岩等储层中。
这些储层具有较高的孔隙度和渗透性，为油气的聚集提供了良好的条件。
同时，在富集区域还常常形成了天然气水合物、油盒状体和隐蔽油气藏等特殊类型的储层。
2. 富集规律油气聚集规律主要受到盆地的构造、沉积和岩石物性等因素的影响。
一般来说，盆地的构造根系区通常是油气最丰富的区域。
此外，油气主要富集在较薄的凹陷区中，因为较厚的盖层可以提供更好的封闭条件。
在一些特殊的构造和沉积盆地中，油气聚集还可能受到构造演化、断裂带和岩性转换等因素的影响。
三、研究进展随着地质学、地球化学和物理学等学科的发展，盆地成藏与油气聚集规律的研究取得了很大的进展。
通过对大量的勘探数据、地震资料和岩心样品的分析，科研人员对盆地的成藏机制和油气富集规律有了更深入的了解。
一方面，目前的研究方法主要集中在地质勘探和地球化学分析方面。
例如，通过地震资料的解释和岩石的物理性质测量，可以揭示盆地中的地层构造和岩石物性特征。
高等石油地质学课件09-充注机理及成藏期
• 一旦进入油藏内的石油达到较高的饱和度时， 由于力学和化学不平衡，石油柱内石油的化学 组成将进行重新分配，
• 这种低速混合作用可部分或全部消除油藏内原 油组成的非均质性。
• 混合作用主要包括热对流混合作用，密度驱动 混合作用和扩散作用。
常用与油、 气共生的盐 水包裹体计 算油气充注 成藏期
均一温度55度(第一充注期) 热液侵入(萤石形成)
1000
2000 均一温度110度 第二充注期
3000
埋藏深度(m )
4000
用包裹体均一化温度及埋藏史确定油气藏形成时间
（2）储层自生伊利石测年法确定油气藏形成期
•自生伊利石是在酸性成岩环境(存在有机酸)由高岭石、钾长石蚀变而沉淀出的 一种粘土矿物。 •伊利石含K，随时间积累会产生K-Ar放射性元素对，通过中子活化等方法可 以测定放射性年龄。 •系统采样分析：在油藏剖面上水层、油层等间隔采样； •在油水界面一般有伊利石K－Ar年龄突变
第九章 油气充注机理及成藏期分析
• 油气充注机理
• 油气成藏期分析
• 一、油气充注机理
• 在油气充注成藏过程中，最初呈树枝状通过储层
中那些较粗的孔隙进入油藏；
• 当运移进入的石油范围增大时，浮力也随之增大， 致使石油向较小的孔隙充注并把残余地层水排出。
• 如果新生成的石油从源岩中源源不断的排出，并从 圈闭的一侧注入，它则如同一系列波阵面那样，向 圈闭内部推进，从而在横向上和垂向上取代以前生 成的石油，并阻止石油柱的广泛混合。
伊利石年龄减小 伊利石年龄减小 伊利石年龄减小 伊利石年龄减小 伊利石年龄减小
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（四）油气藏形成时间的确定
1.传统地质分析方法
（1）烃源岩主要生、排烃期分析法
---油气藏形成的最早时间（下限）
确定生油窗： ——主要生排烃期基 本代表了油气藏形成的主 要时期。
地质模型上的等TTI曲线
（四）油气藏形成时间的确定
1.传统地质分析方法
（1）烃源岩主要生、排烃期分析法
在一些连续沉降而没有重大抬升沉积间断地质事 件发生的盆地中，若只发育一套烃源岩，烃源岩中 有机质的成熟演化是连续的，主要生排烃期可能只 有一期，随后的油气二次运移聚集应该看作是一个
俄罗斯地台斯大林格 勒区下石炭统斯大林 山层三个相联系的构 造圈闭中油气差异聚 集的情况（据张厚福 等，1999）
1.溢出型油气差异聚集
发育在区域均斜（单斜）背景上，溢出点依次增高的一 系列相互连通的圈闭。
离供油气区最近、 溢出点最低的圈闭 中形成纯气藏，稍 远的、溢出点较高 的圈闭形成油气藏 或纯油藏，距油源 区更远的、溢出点 更高的圈闭只含水。
溢出型油气差异聚集示意图
影响溢出型油气差异聚集的地质因素
运移路径上有支流油气源；
温压变化：形成次生气顶，或原生气顶溶于油；
后期地壳运动：圈闭条件改变； 水压梯度及水运动方向。
2.渗漏型（逸出型）油气聚集
Gussow（1954）提出的油气差异聚集原理是假设圈闭
的盖层质量足够好、足以封盖住达到溢出点时油气柱高度
连续发生的过程。
因此，烃源岩的主要生排烃期基本代表了油气
藏形成的主要时期 。
东营凹陷不同时期生、排烃量直方图
东营凹陷的烃源岩从沙二上开始少量排烃；洼陷中心的烃源
岩在东营期进入大量排烃期，继东营期之后由于地层抬升，排
烃作用一度中断，在馆陶末至明化镇时期又大量排烃，且规模 超过东营期，成为主要的排烃期。
（四）油气藏形成时间的确定
2.流体历史分析方法
（2）储层流体包裹体法
包裹体：
胶结物和矿物形成时捕获介质中的成分，在
3.渗滤作用+排替作用
上覆盖层为毛细管封闭时： 当储层中或底部S油达60%以上，水渗流停止。
上覆盖层为异常高压封闭：
水不能通过上覆盖层渗流，只向下排替。
油气聚集初期：水可通过 上覆亲水盖层渗流；油气聚集 一定程度后，水主要被油气排 替到圈闭下方。
油 水
含油水 水流方向 运移方向
（二）油气在圈闭中聚集的过程
2.渗漏型（逸出型）油气聚集
盖层渗漏型油气差异聚集
储集层渗透性变差 气 油 岩性遮挡
盖层渗漏型油气差异聚 集示意图
2.渗漏型（逸出型）油气聚集
盖层渗漏型油气差异聚集 若盖层质量不高，当圈闭中聚集的油气超过盖 层能封堵的最大油气柱时，部分油气突破盖层发生 渗漏并向上运移。 结果：轻的烃类占据高的层位，重的烃类在下部 层位。
现在
储集层 沉积时间
圈闭形成与油气聚集的时间关系（据A. I.Levorsen）
（四）油气藏形成时间的确定
1.传统地质分析方法
(3)油藏饱和压力法
饱和压力：地层条件下，气体开始析离液体时的压力。 油气运聚过程中，气呈溶解状态饱含在油中, 油藏的地层压力与饱和压力相等。 与饱和压力相当的地层埋藏深度，其对应的地 质时代，即为油藏的形成时间。
论油气的运聚与成藏
中国石油大学（华东）地球科学与技术学院 谭丽娟
2015.4
第三部分
油气聚集原理与油气充注 成藏期
中国石油大学（华东）地球科学与技术学院 谭丽娟
2015.4
内
容
提
要
油气聚集的动力学机制
油气在圈闭中的聚集过程
油气在系列圈闭中的差异聚集
三、油气聚集原理
（一）油气聚集的动力学机制
圈闭发育史分析法
油藏饱和压力法
2.流体历史分析法
储层流体包裹体法 自生伊利石测年法
油气成藏是地质历史上的动态过程，岩石与油、气、水流体的相互 作用应该留下一定的成藏化石记录。储集层成岩矿物及其中的流体包 裹体直接记录了沉积盆地油气成藏的理化条件和过程，它们可作为油 气成藏化石记录用以重塑油气藏形成及演化史。
，并且一系列溢出点依次抬高的圈闭为同一储层的情况。 实际地质情况下，只有一些大型沉积盆地才有可能满足 这些条件。
2.渗漏型（逸出型）油气聚集
断层渗漏型油气差异聚集
从盆地中心到盆地边缘，随埋深变浅，依次出现油藏、 油气藏、气藏。
盆地中心 盆地边缘
气
油 油气运移方向 油气源 断层渗漏型油气差异聚集示意图
圈闭中油气的聚集（据Roberts，1980）
2.排替作用过程
泥质盖层Pf相邻砂层：圈闭中的水难通过盖层。
油水界面： P油=P水； 向上：
压力 含水饱和度
因密度差，P油P水；
水
油
束 缚 水 油水接触面
油
形成向下的流体势 梯度。 油上移、向下排替 水直到束缚水饱和度， 止到充满圈闭。
深度
水
圈闭中油、水的压力及含水饱和度的垂向分布
（2）储层流体包裹体法
（四）油气藏形成时间的确定
2.流体历史分析方法
•储层成岩作用与烃类流体运聚关系
胶结物和自生矿物形成是水-岩石作用的结果。烃类流
体注入储层，随着含油气饱和度增加，孔隙水流体与矿物
之间的反应受抑制(如储层中石英次生加大等)或中止(自
生伊利石、钾长石的钠长石化等)。 从油藏中油气层至水层的系列样品分析，间。
若具有中等封盖强度： 足以封盖住与圈闭闭合高 度相同的油柱，但不足以封盖 住相同高度的气柱，在动平衡
三类圈闭油 气的溢出和 渗漏（据 Sales，1997）
过程中油和气分别从圈闭的底
部溢出。
3.控制油气在地下分布和差异聚集的根本因素
——圈闭的封盖强度与闭合高度之间的关系。
若封盖强度小于闭合高度：
从志留纪到石炭纪,埋藏深
度一直很浅；二叠纪末盆地上
升，不具备大量生油条件。直 到中生代以后，盆地才开始发
生强烈沉降，到白垩纪末期，
埋藏深度达3700m，达到主要生 油期 ，排出的油聚集在被三叠 系膏盐层所封闭的不整合面下 的剥蚀构造中，形成了储量丰 富的哈西-迈萨乌德油田。
哈西—迈萨乌德油田地区志留系生 油岩埋藏历史和烃类生成随地质时 代的变化
3.控制油气在地下分布和差异聚集的根本因素
——圈闭的封盖强度与闭合高度之间的关系。
若封盖强度大于闭合高度：
具有剩余的封盖强度，油
和气都只能从圈闭底部溢出， 但不会从顶部盖层渗漏，且优 先聚集天然气。
三类圈闭油气的溢出和渗漏 （据Sales，1997）
3.控制油气在地下分布和差异聚集的根本因素
——圈闭的封盖强度与闭合高度之间的关系。
在相连通的一系列圈闭中油气差异聚集的情况示意图
•溢出型油气差异聚集实例 1
美国密歇根盆地志留系礁带中差异聚集
•溢出型油气差异聚集实例 2
澳大利亚 埃罗曼加 盆地中的 差异聚集
溢出型油气差异聚集的条件
区域性长距离运移，储层区域性倾斜，岩相岩性稳定、渗透性好 系列圈闭的溢 出点依次增高。 油气源充足， 且来自储层下倾 方向。 储层充满水 且处于 静水 压力条件。
2.混合过程
储集层的非均质性及充注过程的差异性
→流体分布非均质性→流体大混合→ 稳态 三种混合机制： 密度差异混合：圈闭中石油密度倒置→重力分异混合
浓度差异混合：圈闭中石油组分浓度差异→扩散混合
热对流混合：效率取决于浓度差、烃分子大小、储层物性
（三）油气在系列圈闭中的差异聚集
当盆地中存在多个水力学上相互连通的圈闭，且
（二）油气在圈闭中聚集的过程 （三）油气在系列圈闭中的差异聚集
（一）油气聚集的动力学机制
油气聚集：油气在圈闭中排开孔隙水而积聚起来形成油 气藏的过程。
油气聚集的动力学机制
（1）势差或压差：浮力-水动力机制
——油气在圈闭中聚集的主要动力学机制。
包括：渗滤作用、排替作用。 （2）浓度差或盐度差：渗透力-扩散力机制
（四）油气藏形成时间的确定
1.传统地质分析方法
(3)油藏饱和压力法
• 若A层油藏饱和压力Pb = 20MPa，Pb与 油藏当初形成时的地层压力Pd相等： • Pb = Pd =ρw g H 相当的地层埋藏深度 2040m
(设ρw =1×103 kg/m3 , g = 9.8m/s2) ：
H = Pb / ρw g =20 ×106 / 103 ×9.8
（四）油气藏形成时间的确定
1.传统地质分析方法
(2)圈闭发育史分析法
圈闭形成的时间： --油气藏形成的最早时间。
沉积埋藏史恢复 构造发展史恢复
构造发 育史与 油气聚 集关系 示意图
A圈闭形成时间晚，位置低—无效。
圈闭形成次序：1 → 2 → 3 → 4 → 5、6、7。
垂直距离-从储集层开始沉积到现在的时间间隔； 空白部分-储集层沉积后到形成圈闭以前的时间间隔； 红色宽度-充储集层沉积后，任何时间内形成圈闭的百分率。
埋藏深度增大
伊水 利层 石水 停介 止质 生发 长生 变 化
古油水界面
今油水界面
两 期 成 藏
成长 藏期 作缓 用慢 的
油水界面
中侏罗统头屯 河组和西山窑组储 层伊利石同位素年 龄：盆参2井为9983Ma,盆4井为10491Ma。成藏期在晚 白垩世。 下侏罗统三工 河组和八道湾组： 盆参2井为74-64Ma， 盆4井为83-71Ma。 成藏期在白垩纪末 莫索湾隆起侏罗系砂岩自生伊利石（<0.1µm)同 以后。 位素地质年龄分布
来自下倾方向的油气源充足时，油气在这一系列圈闭
中聚集，沿运移方向各圈闭中发生烃类相态及性质的
规律性变化，这种现象称为油气差异聚集。