石油地质学第7章2

含油气系统
（Petroleum System)
400
300
古生代
200
100
中生代
泥盆纪
密西西宾夕法二叠三叠 比纪尼亚纪 纪 纪
侏罗纪
白垩纪
（Ma) 地质年代
新生代
早 三第 纪晚 三第 纪
含油气 系统事件
烃源岩
储层 盖层
上覆岩层 圈闭形成
图7-27 含油气系统事件图（据Magoon等，1991）
油气生成－运移－聚集
保存时间 关键时间
含油气系统
（Petroleum System)
3．含油气系统的确定程度 已知的含油气系统（！），成熟烃源岩与油气聚集之间存在很 好的地球化学可比性；可能的含油气系统（·），应用地球化学 资料确定了烃源岩，但所确定的烃源岩与油气聚集之间尚未确 定有地球化学元素可比性；推测的含油气系统（？），烃源岩 和油气聚集完全是根据地质和地球物理资料推测的。
含油气系统
（Petroleum System)
二、含油气系统的定义及描述
1．含油气系统的定义 含油气系统是一个天然的系统，该系统包含着成熟烃源岩和与 此相关的所有石油和天然气，同时又包括了油气聚集存在所必 需的所有地质要素和成藏作用。根据我国含油气盆地多旋回、 多改造、多面手期成藏的特点，修正为在任一含油气盆地（凹 陷）内，与一个或一系列烃源岩生成的油气相关，在地质历史 时期中经历了相似的演化史，包含油气成藏所必不可少的一切 地质要素和作用，在时间、空间上良好配置的物理—化学动态 系统。
油气生成—运移—聚集作用完成之后开始。在保存时间内发生的作 用包括油气的再次运移，物理或生物降解作用乃至烃类完全被破坏。 在保存时间内，再次运移的油气可聚集在持续时间后沉积的储层中， 若保存时间内构造活动轻微，则油气藏仍保留其原来位置，只在保 存时间内发生褶皱、断裂、抬升或剥蚀作用才会出现油气的再次运 移。如果所有的油气及其基本要素在保存时间内遭到破坏，就没有 含油气系统存在过的证据；如果含油气系统中的油气生成、运移、 聚集持续至今，则无保存时间，可以认为大部分油气都被保存，只 有少许被破坏或降解。
含油气系统
（Petroleum System)
400 300 古生代
200 100 （Ma）岩
中生代
新生代性
泥盆密西西 宾夕法二叠三叠 侏罗 纪 比纪 尼亚纪 纪 纪 纪
如图7-24，Boar砂岩是储层，
白垩 早第晚第 纪 三纪三纪
地层
深 度
(m)
George 页 岩 是 盖 层 ， 而 在
Deer页岩以上的所有地层构 成了上覆岩层，图中显示出
含油气系统
（Petroleum System)
Demaison（1984）又提出了产油盆地（Generative basin）， 把有效烃源岩覆盖的地区称为“产油坳陷”或“油气灶”，产 油盆地是指有一个或更多产油坳陷的沉积盆地。圈定产油坳陷 需根据成熟度、有机相等地球化学资料与通过地震和深钻井获 得的构造和沉积资料综合判断。特点是来源于成熟烃源岩而已 经聚集起来的油气均存在于世界各地的产油盆地中；围绕成熟 烃源岩进行钻探的成功率最高、风险最小；与石油系统不同， 一个产油盆地可以有一个或多个产油坳陷以及一套或多套烃源 岩。
含油气系统
（Petroleum System)
（3）把传统的以定性研究为主的地质学研 究发展到以严谨的化学反应过程为依据， 以计算机数值模拟为手段的高技术基础上 的定量—半定量的研究，这种定量研究为 油气资源预测和勘探指出了明确的目标和 方向。
含油气系统
（Petroleum System)
（4）含油气系统是介于含油气盆地（或含油气 区）与油气聚集带（或成藏组合）之间的一个 油气地质单元。在一个含油气盆地或含油气区 内，可有若干个含油气系统重叠分布，在平面 上不同时代、不同类型的油气系统则可展现在 一个或若干个油聚集带内。总之，含油气系统 理论具有严密的逻辑性和方法的科学性成为广 大油气勘探的有力工具。
用发生的时间。应用地球物理资料和构造地质分析可
研究圈闭的形成。对油气生成—运移—聚集的研究，
或者说对含油气系统形成时间的研究是在对地层学、
石油地球化学的研究以及对埋藏史图研究基础上进行
的。
含油气系统
（Petroleum System)
400
300
古生代
200
Biblioteka Baidu
100
中生代
泥盆纪
密西西宾夕法二叠三叠 比纪尼亚纪 纪 纪
侏罗纪
白垩纪
（Ma) 地质年 新生代
早 三第 纪晚 三第 纪
烃
储 盖
上覆 圈
油气生成－
保存 关键
持续时间是指形成一个含油气系统所需要的时
间。含油气系统需要经过足够的地质时期方能
具备所有的基本要素和完成形成油气藏所必需
的地质作用，如果烃源岩是沉积的最初要素，
且烃源岩成熟所需的上覆岩系是最后要素，那
么最初与最后要素之间的时间差就是持续时间。
含油气系统
（Petroleum System)
Magoon（1987）提出的含油气系统，第一次用基本要 素代表烃源岩、运移通道、储层、盖层和圈闭，并强 调必须把基本要素与时间和空间结合起来才能有效地 研究石油的演化过程。主张以油源对比为依据来识别 含油气系统，命名则包括了烃源岩、储层并考虑可靠 性。 Magoon和Dow（1991）提出的含油气系统，既包括成熟 烃源岩和与此相关的所有石油和天然气，同时又包括 了油气聚集存在所必需的所有地质要素和成藏作用。
储集层
含油气系统
（Petroleum System)
A*
含油气系统的地理分布 A
含油气系统的地层学 特征包括在所有地理 分布区域内的如下基 本要素或岩层：最重 要时期的烃源岩、储 层、盖层以及上覆岩 层（图7-26）。
A
含油气系统 的地层展布
含 的油 基气 本系 要统 素 有效烃源岩
油气藏（A） 褶 箭皱 头断 指裂 示带 相对运动方向
含油气系统
• 含油气系统发展 • 含油气系统的定义及描述
含油气系统
（Petroleum System)
一、含油气系统发展 最早是Dow（1972）提出的石油系统（Oil system）。 其重要性体现在：油源对比是识别含油气系统的关键； 石油系统名称中包含的烃源岩和储层是用连字号分开 的；把含油气区带作为一个单独的概念来使用；对石 油系统的描述中，都应用了物质平衡原理对理论上石 油生成的数量与实际储量进行了比较；石油系统一词 未包括天然气和凝析气；没有提出应用该概念的原则。
含油气系统
（Petroleum System)
Ulmishek （ 1986 ） 又 提 出 了 独 立 含 油 系 统 （ Independent petroliferous system），要点在于独立含油系统类似于Dow （1974）的石油系统和Meissner（1984）的石油生成器；各个 主 要 因 素 （ 烃 源 岩 、 圈 闭 、 储 层 、 盖 层 ） 类 似 于 Meissner （1984）论述的基本要素；所有主要控制因素都强调了地层学 特征，只有圈闭以强调构造特征为主；对于评价单元而言，所 有控制因素都明显不同于各个作用过程，与Meissner（1984） 比较，缺少了运移，增加了保存；仅指把独立含油系统作为一 个评价单元来考虑；指出另外两种评价单元是指含油气区带、 或含油带和盆地；利用钻井统计资料以使得独立含油系统更易 于识别。
含油气系统
（Petroleum System)
Meissner（1984）提出了石油生成器（Hydrocarbon machine），把包括烃 源岩中油气生成、之后的运移和聚集过程中所有的基本要素的层系称为自然 地质条件下的石油生成器。烃源岩分布图中起始部分考虑的是生成石油的烃 源岩是否存在、沉积相和组成的控制因素以及在达到热成熟条件下生成油气 的类型，其他部分考虑的是时间、地层、构造以及流体动力学对油气运移、 聚集过程的控制，所有这些影响油气生成、运移、聚集过程的各种因素构成 了一个系统，可以称为石油生成器。特点为“生成—运移—聚集单元”或 “石油生成器”，类似于Dow（1974）的石油系统和Perrodon（1980，1983） 的含油气系统；把油气生成、运移、聚集的过程与所需的基本要素区分开来， 并且表示成了一个单一过程；所需基本要素主要是烃源岩、储层、盖层和圈 闭。
白垩纪
（Ma) 地质年 新生代
早 三第 纪晚 三第 纪
烃
储 盖
上覆 圈
3）含油气系统事件
油气生成－
保存
图7-27 含油气系统事件图（据Magoon等，1991）关键
含油气系统事件图显示出8个不同事件（图7-27），前
面4个事件表示了有关基本要素在地层学方面显示的沉
积时间，随后的两个事件表示了含油气系统中各类作
含油气系统
（Petroleum System)
400
300
古生代
200
100
中生代
泥盆纪
密西西宾夕法二叠三叠 比纪尼亚纪 纪 纪
侏罗纪
白垩纪
（Ma) 地质年代
新生代
早 三第 纪晚 三第 纪
含 系
烃源
储层 盖层
上覆岩 圈闭
油气生成－运移
保存时间是指烃类在该系统内被保存、改造或破坏的时间段，它在保存时 关键时
Thick组 1
烃 源 岩 在 二 叠 纪 距 今 260Ma
时开始进入生油窗，而到距 今 255Ma 时 埋 藏 深 度 达 到 最 大，因此关键时间为距今 250Ma ， 油 气 生 成 运 移 聚 集 期 在 260—240Ma ， 这 也 是 该 含油气系统的形成时间。
图7-24含油气系统埋藏史图 （据Magoon等，1991）
Owens油田
Raven油田 Margind油田
*
含油气系统 的地理分布
Just油田
Bigoil油田
Hardy 油田
横剖面位置
生油窗上限
逆断层上盘
生气窗上限
图7-25断关层下键盘 时刻含油气油 系气统运移平方向 面图
（据*Ma内 埋g部 藏o背 史o斜 表n示等的，地点1991）油 烃气 源藏 岩
内部向斜
含油气系统
（Petroleum System)
4．含油气系统特点 （1）系统论的观点。将从烃源岩到圈闭的油气藏形成 问题当作一个整体、一个系统工程进行研究，油气藏 的形成和分布，是地质历史长期发展的综合结果，既 与生、储、盖圈闭条件有关，又与油气生成、运移、 聚集、成藏、保存作用及其演化密不可分。把油气藏 形成的各要素及作用有机地结合起来，体现了系统论 的思想在石油地质勘探中的应用。
含油气系统
（Petroleum System)
（2）把盆地演化历史和油气藏形成历史结合起来，使从静态的 研究生、储、盖、运、圈、保等油气藏形成条件发展到动态分 析油气藏的形成过程。沉积盆地的演化过程，记录了沉积充填 物的海陆变迁、构造演变及与周围环境相互作用的历史，盆地 中沉积物和流体，在盆地演化过程中多种因素的作用下，有机 质达到成熟，油气排出、运移和聚集、形成油气藏。含油气系 统研究正是在分析盆地演化历史的基础上，动态地研究烃源岩 的演化历史、圈闭的形成时期、油气排烃通道及油气聚集的过 程。
含油气系统
（Petroleum System)
2．含油气系统的描述 1）关键时刻
关键时刻是能够最有效地描述含油气系统中大部分油 气生成—运移—聚集的时间。它以地层的埋藏史为依 据，从可靠的埋藏史图中可以得出绝大部分石油生成 并聚集到最初的圈闭中的这个关键性的时间。从地质 角度看，油气的运移和聚集发生在短暂的时间段内， 它通常在烃源岩处于最大埋深稍晚的时刻。
* 埋藏史位置
盖层 烃源岩 储层 下伏岩层 基岩 生油窗上限 生气窗上限
图7-26 含油气系统关键时刻地 理分布剖面图 沉充 （积填盆 据物地Magoon等，1991）
含油气系统
（Petroleum System)
400
300
古生代
200
100
中生代
泥盆纪
密西西宾夕法二叠三叠 比纪尼亚纪 纪 纪
侏罗纪
含油气系统
（Petroleum System)
Perrodon （ 1980 ， 1983 ） 则 提 出 了 含 油 气 系 统 （Petroleum system），认为地质因素决定着油气藏 的分布，特别是将烃源岩、储层和盖层结合在一起的 时候，通常能得到这样一个区域，它反映了一系列相 关油气藏的形成，或者说上一个含油气系统。这是由 具有相似的天然要素组成的、具有相似功能的构造地 质体。
2
Placer组 George页岩
Boar砂岩
3
Deer页岩 EIK组
含油气系统
（Petroleum System)
2）含油气系统地理与地 层分布 关键时刻含油气系统的 地理分布特征是根据成 熟烃源岩的外围线来确 定的，包括该成熟烃源 岩中生成的所有已发现 的油气显示、油气苗和 油气聚集（图7-25）。