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。具有统一的压力系统和油水界面。更具体的说，就是一定数量的运移着的油气，由于遮挡物的作用，阻止了它们继续运移，而在储集层的这部分富集起来，就形成了油气藏。

如果在圈闭中只聚集了石油，则称油藏；只聚集了天然气，则称气藏；二者同时聚集，则称为油气藏。

若油气聚集的数量足够大，具有开采价值，则称为商业油气藏。如果油气聚集的数量不够大，没有开采价值，就称为非商业性油气藏。

2.油气藏的度量

油气藏大小通常用储量来表示,在此仅介绍度量油气藏大小的常用术语。

(1) 含油边界和含油面积

在油气藏中，由于重力分异的结果，油、气、水的分布常有一定的规律：气在上，油居中，水在下；形成油-气分界面、油-水分界面。

含油边界通常是指油(气)水界面与储层(油层)顶、底面的交线，其中油(气)水界面与油层顶面的交线叫做外含油(气)边界，又叫含油边缘(有时叫含油外边缘)；油(气)水界面与储层(油层)底面的交线称内含油(气)边界,又叫含水边界。

(2) 底、边水

如果油层厚度不大，或构造倾角较陡，这时油气充满圈闭的高部位，水围绕在油气藏的四周，即在内含油气边缘以外，这种水称为边水。但是，如果油层厚度大，倾角小，油气藏的下部全为水，这种水称为底水。

(3) 油气柱高度

是指油气藏油(气)水界面至油气藏高点的垂直距离,是表示油气藏大小的重要参数。

(4) 气顶和油环

油气藏中油气按比重分异,气位于圈闭的最高部位,形成气顶，油位居中部,水在最下面,油在平面上呈环带状分布,称油环。

(5) 充满系数

含油高度与闭合高度的比值定义为充满系数,一般情况下在富含油气区,该系数高;在贫含油气区,充满系数低。

第二节油气藏形成的基本条件

《油气藏形成基本条件》

一、油气成藏要素——生、储、盖、运、圈、保

在一个沉积盆地，能否形成储量丰富的油气藏，并且使它保存不来，主要取决于盆地所具备的有效生油层、储集层、盖层、运移、圈闭及保存条件这六项成藏基本要素及其优劣程度。油气藏的形成和分布是生、储、盖、运、圈、保多种地质要素综合作用的结果。

1.生油气源岩

生油气源岩为形成油气藏提供物质基础。其发育主要取决于原始沉积和构

造条件。

（1）生油岩系（烃源岩系）：在一定地史时期内，在一定地质环境中形成的，由生油岩和非生油岩相间组成的一套岩系。

（2）生油岩系好的前提：

?广阔、利于生物大量繁衍的水域和温暖潮湿气候条件；

?能使有机质得以埋藏和保存的静水和还原环境；

?地壳长期持续下沉，具有继承性，沉积速率和沉降速率比较大、补偿性，地温梯度比较高的构造环境。生油岩系发育的深坳陷——生油坳陷

2.储集层

储集层的发育与盆地沉积体系和沉积相有密切联系，后者又与盆地的古地

形及古气候有关。储层研究要与沉积体系、沉积相及古气候研究结合起来。评

价储层潜力的参数，主要是孔隙度和渗透率。储集层主要有两大类：碎屑岩和碳酸盐岩。

3.盖层

盖层的好坏直接影响油气的聚集和保存条件。

常见的盖层类型有：页岩、泥岩和盐岩、石膏等。盖层的形成与盆地的埋

藏史和沉积体成岩后生作用历史有关。在成藏条件分析中，要区分和确定直接

盖层和区域盖层，区域盖层常常决定了油气运聚的分布范围。

二、油气富集条件

油气藏的形成过程实际上是在上述各种地质因素有效匹配和作用下，油气生成、运移、聚集，从分散到集中的转化过程。能否形成理想的油气藏，关键在于这六个成藏要素匹配下，油源是否充足、生储盖组合是否有利、圈闭是否有效。

（一）充足的油气来源

——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。

（二）有利的生储盖组合和良好的储层

1.良好的储层：储层孔渗性好，厚度大，横向连续性好，分布广泛，有利于输导油气。

2.生储盖组合：是指地层剖面中，生油层、储集层、盖层三者在时间上、空间上的组合型式。

3.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。

3.1理想的盖层条件：排替压力大、裂缝少、厚度大、分布广。

3.2沟通烃源层和储集层的通道（输导系统）：孔隙－微裂缝系统；不整合面；断裂带。

烃源层微裂缝发育，厚度适中排油比较畅通储层孔喉粗大，形状简单，输导能力就强。生、储油层直接接触比不相邻的输导系统强，接触面积大的输导能力强。

（一）大容积的有效圈闭：—— “大、近、早、保”

有效：捕集了油气的圈闭；无效：“空”或为水充填；

大：圈闭的有效容积大；早：圈闭形成时间早于或等于油气区域运移时期；近：距油源近、在油气运移的主要路线上；保：保存条件好。

圈闭形成时间：在油气最后一次区域性运移以前或同时形成的圈闭，对油气聚集有效。以生油层沉积同时发生和发育的圈闭聚油气条件最佳。在生油层之下，远离生油层的早先圈闭一般无效。

构造运动对圈闭有效性的影响：盆内最后一次大规模构造运动,控制了最后一次区域性油气运移时间；原有构造继承性发展，新圈闭无效；

原有油气藏遭破坏，油气重新运聚，新圈闭可能有效。

水压梯度和流体性质对圈闭有效性的影响：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。

（四）必要的保存条件

——地壳运动不剧烈；水动力活动弱；岩浆活动有利

1.地壳运动：①导致地壳上升剥蚀，油气逸散；②产生断层，提供油气运移通道或破坏油气藏；③导致溢出点抬高或地层倾斜方向变化，油气重新分布→次生油气藏。

2.岩浆活动：对油气藏的保存不利。油气藏形成以前，有利于有机质成熟演化。

3.水动力环境——相对稳定、停滞：有利

①将油气冲走；②携带氧气，使石油氧化变质。

第三节油气聚集机理

《油气聚集机理》

一、油气聚集：

油气自盆地中心沿上倾方向向盆地边缘的一系列圈闭中运移，天然气最易流动，占据盆地中心周围的最高位置的圈闭，而石油则占据其下倾方向位置较低的圈闭。

相反情况：低处圈闭中充满着天然气，而高处的圈闭中却充满着石油。（一）油气在单一圈闭内的聚集

静水条件：油气藏（小气顶）→油气藏（大气顶）→气藏

（二）油气差异聚集—系列背斜圈闭中油气水的分布

1、溢出型：

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背斜圈闭。从油气源区向外，溢出点依次抬高的系列圈闭，依次形成气藏--油气藏或油藏—空圈闭。充满油的圈闭，仍可聚集气，反之不然。离供油区近、溢出点低的圈闭聚集的油或气较轻。

◆溢出型油气差异聚集的条件：

1)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。

2)相邻的系列圈闭的溢出点依次增高。

3)油气源充足，且来自储层下倾方向。

4)储层充满水且处于静水压力条件。

◆影响溢出型油气差异聚集的地质因素：

1）运移道路上有另外的支流油气来源；

2）气体随温压改变析离石油形成次生气顶，或原生气顶溶解于油中；

3）后期地壳运动造成圈闭条件改变，油气重新分配；

4）水压梯度及水运动的方向。

（三）油气聚集机理

1、渗滤作用：含烃的水或随水运移的油气进入圈闭以后, 毛细管封闭的盖层对烃类产生毛细管封闭, 水可以通过盖层继续运移; 结果油气过滤下来在圈闭中聚集。

二、油气藏的再形成

1. 原生油气藏与次生油气藏的概念

原生油气藏：

油气经初次运移和二次运移，由分散到集中，在圈闭中第一次聚集起来形成的油气藏；或者在生油气层系中形成的油气藏。

次生油气藏：

原生油气藏遭到破坏，油气运移到新的圈闭中重新聚集形成的油气藏；或者在非生油层系中形成的油气藏。

2. 地壳运动与油气藏再形成

地壳运动破坏原有圈闭，油气沿断裂运移，在浅层圈闭中形成次生油气藏。

地壳运动打破了原有圈闭的平衡，未破坏圈闭，部分油气或全部从该圈闭中运移到新的圈闭中聚集，形成次生油气藏。

单斜地层的倾斜方向发生变化，油气在圈闭内部发生重新聚集和分布

第五章油气聚集及油气藏的形成

第四节油气藏形成时间的确定

《油气藏形成时间的确定》

一、圈闭发育史分析法

油气藏的形成是油气在圈闭中聚集的结果，只有形成了圈闭，油气才能聚集；换言之，油气藏形成时间，绝不会早于圈闭的形成时间；所以，我们可以根据圈闭形成的时间确定油气藏形成的最早时间。

二、烃源岩主要生、排烃时间--油气藏形成的最早时间（下限）

油气藏的形成是油气生成、运移、聚集的结果，没有油气生成，并从生油层中排到储集层中，就不可能有油气藏的形成。生油岩中油气生成并排出的主要时期，则是油气藏形成时间的下限。

三、油藏饱和压力法（参见教材）

饱和压力：地层条件下，气体开始析离液体时的压力。

影响因素：

四、气藏形成时间确定法

?根据波义尔定律，在温度一定时，气体的体积与压力成反比：

P o V o= P1 V1

式中:P0——气藏形成时的地层压力，atm；P1——气藏内的现今地层压力，atm；

V0——气藏形成时气体体积，以圈闭容积代替（假设气藏形成时充满圈闭），m3；

V1——气藏内现今气体体积，m3。

P o= P1 V1 / V o =ρw g H；H = P1 V1 / ρw g V o

化石记录：储层成岩矿物及其中流体包裹体直接记录了沉积盆地油气成藏条件和过程，作为化石记录用于重塑油气藏形成和演化史。

1.1 储层成岩作用与烃类流体运聚关系:

1.2 成岩矿物同位素地球化学分析

2、根据储层流体包裹体确定成藏时间

3、储层固体沥青:

储层固体沥青是特殊的“成岩矿物”, 油藏中石油蚀变的产物。记录了油藏被改造、破坏的信息。

固体沥青反射率反映了烃类流体转变为固体沥青后所经历的热历史,结合储层埋藏史和热演化史定量分析,可确定油藏破坏时间。

化石记录：储层成岩矿物及其中流体包裹体直接记录了沉积盆地油气成藏条件和过程，作为化石记录用于重塑油气藏形成和演化史。

1.1 储层成岩作用与烃类流体运聚关系:

1.2 成岩矿物同位素地球化学分析

2、根据储层流体包裹体确定成藏时间

3、储层固体沥青:

储层固体沥青是特殊的“成岩矿物”, 油藏中石油蚀变的产物。记录了油藏被改造、破坏的信息。

固体沥青反射率反映了烃类流体转变为固体沥青后所经历的热历史,结合储层埋藏史和热演化史定量分析,可确定油藏破坏时间。