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。

由于储集层中的多孔介质系统有许许多多毛细管及微毛细管孔道存在，毛细管压力的作用使天然储油中的流体按比重分异是不完整和不明显的，油-气、油-水界面并不是一个截然的界面，而是一个过渡带，过渡带的宽窄取决于储集层毛细管压力曲线的斜率，斜率越大，过渡带越宽。

储层物性的不均，也会造成油气不规则的分布特征。

平面上，大多数构造油气藏和某些岩性油气藏都具有环带状分布特征，即气居高点部位，油环绕气分布于构造高部位，水在油外分布于构造翼部。

根据油气藏油、气、水的分布特征，可以确定油气藏的各个度量参数。

图三油气藏中气油水的分布示意图
油气藏的大小反映了圈闭中聚集的油气数量的多少，与圈闭描述参数相似，可用含油气面积、含油气高度等参数进行描述。

油气藏高度：是指油气藏顶到油气水界面的最大高差。

油气柱高度：是指油气的最高点到最低点的海拨高度。

对于油水界面呈水平状态的油气藏（图中②）来说，两者是相同的，但在油水界面发生倾斜或变曲时（图中①），两者不相同。

油气高度是计算储量的重要参数，而油气柱高度则更多地反应盖层的封闭能力及水动力的条件。

含油边界和含油面积 :油（气）水界面与储集层顶、底面的交线称为含油边界。

其中与顶面的交线称为外含油（气）边界，与底面的交界称为内含油（气）边界。

若储集层厚且油水界面较高，与其底面不相交时，只有外含油边界。

由相应含油边界所圈定的面积分别称为内含油面积和外含油面积。

气顶和油环前述油气藏中油、气、水具有气居顶、油居中，水在下的分布特征，气居顶称为气顶。

油在气水之间，平面上是环带状分布，称油环。

这种情况下，气柱高度等于油气藏顶到油气界面的垂直距离，油环高度等于油气藏高度减去气柱高度。

图四油气藏高度、油气柱高度示意图
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。

第一是由于势差或压差作用下的浮力-水动力机制，这是油气在圈闭中聚集的主要动力学机制；第二是由浓度差或盐度差作用的渗透力-扩散力机制，包括渗滤作用和排替作用，要对低分子的天然气起某种作用。

渗滤作用：含烃的水或游离烃进入圈闭后，因为一般亲水的、毛细管封闭的盖层对水不起封闭作用，水可以通过盖层而继续运移；烃类则因盖层的毛细管封闭而过滤下来在圈闭中聚集。

在水动力和浮力的作用下，水和烃可以源源不断地补充并最终导致在圈闭中形成油气藏
图五圈闭
中油气的聚集
排替作用：泥质盖层中的流体压力一般比相邻砂岩层中的大，因此圈闭中的水难以通过盖层。

进入圈闭的烃类首先在底部聚集，随着烃类的增多逐渐形成具有一定高度的连续烃相。

此时在油水界面上油和水的压力相等，而在油水界面以上任一高度上，由于密度差，油（或气）的压力都比水的压力大。

因此产生了一个向下的流体势梯度，使油气在圈闭中向上运移的同时，把水向下排替直到束缚水饱和度。

随着油或气不断进入圈闭，油－水或气－水界面不断向下移动，直至烃类充满圈闭为止。

油气藏形成的基本条件主要包括有效的烃源岩层、储集层、盖层、运移通道、圈闭和保存条件等成藏要素及其它们的时空配置关系，而概括而言，充足的油气
来源，良好的生储盖组合和有效的圈闭是基本的成藏地质条件。

油气藏的丰富程度，取决于盆地内烃源岩的体积及其有机质的丰度、类型、热演化程度以及烃源岩的排烃能力。

有利的生储盖组合是指烃源岩层中生成的丰富油气能及时地运移到良好的储层中，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。

所谓有效的圈闭即为圈闭形成时间早于生排烃，距离油源近，位于油气运移通道上而且水动力强度等较弱，能量低。

油气藏成藏史分析的目的，主要是成藏期的确定。

常用的地质分析方法有圈闭形成期法、主力烃源岩生排烃期法、油藏饱和压力法等，其理论基础是油气生成、运移和聚集的整个过程。

储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条件和过程，可用和重塑油气藏的形成和演化史。

因此，在上世纪90年代初，就建立了流体历史分析法，主要有储集层沥青法、储层成岩作用与烃类流体运聚关系法，为研究油气成藏期次提供了更为直接和有力的措施和手段，弥补了地质分析方法的不足。

油气成藏期的分析：根据主力烃源岩生排烃期确定其主要成藏期：油气藏的形成是油气生成、运移、聚集的结果，没有油气生成和排出，就不可能有油气藏的形成。

因此，主力烃源岩油气生成并排出的主要时期，是油气藏可能形成的最早时间。

从烃源岩埋藏史分析，确定其凹陷烃源层的成熟油气生烃门限深度（m）和排烃门限深度。

同时，根据主力烃源岩生排烃期，可将凹陷油气藏的形成分为多个大的沉积阶段（时期）。

但因地壳运动的升降影响，可以中断油气的生成过程，造成油气生成数量有限，规模不大，主要集中在生油洼陷中心地区。

根据储层流体包裹均一温度，确定其油气充注时期：储层流体包裹体均一温度可用于研究油气运移的期次及时间，再现油藏的注入历史。

其具体方法，通常是在流体包裹均一化温度测定的基础上，根据该区的地热增温率的变化（即今地温和古地温梯度）来推测其形成的古埋深，其对应的地质时代，近似代表油气的充注成藏时间。

根据油藏饱和压力确定油气藏形成的时期：当石油被天然气饱和时，石油的密度（比重）和黏度最小，流动性最强，在此种情况下，油气运聚成藏最容易，可用油藏饱和压力推测与其相当的地层压力的埋深，得到油藏的形成时间。

根据油藏饱和压力确定的油藏形成时间，通常认为是油气藏可能形成的最晚时间。

根据油藏实测饱和压力数据计算结果，凹陷不同油田成藏期有差异，而且不同层位油藏成藏期也不相同，并随着含油层位的变新，油藏形成的时间也具有逐渐变晚的趋势。

根据圈闭和断裂发育史推断油气成藏期：地壳产生的断裂活动，可以促进圈闭的形成，也可以破坏已形成的圈闭，进而影响油气藏的形成时期，如果凹陷的油气藏类型是以断裂油气层为主，那么断层对该区的构造形成和油气运聚起着重要的作用。

油气区内断层发育，断层大小不一，针对断层规模的大小，可分为一、二、三级断层。

多数圈闭沉积的时期的形成，早于烃源岩大量油气生成和排出的时期。

因此，从圈闭发育史和断裂活动来说，大规模油气运移聚集的时期应晚于圈闭沉积期。

通过油气藏与圈闭的研究，我们可以根据地下地层的展布形态与构造特征，在地史时期该地生物有机质的储存条件等多个方面来寻找油气藏，对于油气藏时间的研究，对进一步部署勘探、开发井、调整井、注水井、更新井，提供了极其宝贵的科学依据。