石油天然气-第五章[1].油气聚集与油气藏的形成

四、油气藏的度量
第二节 油气聚集的原理
油气聚集:油气在圈闭中排开孔隙水而积聚起来形成油气 油气在圈闭中排开孔隙水而积聚起来形成油气 藏的过程。 藏的过程。
一、油气聚集的动力学机制 势差或压差：浮力 水动力机制 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 油气在圈闭中聚集的主要动力学机制
（二）有利的生储盖组合
指生油层中生成的丰富油气能及时地运移到良好储集 指生油层中生成的丰富油气能及时地运移到良好储集 能及时地运移到良好 层中，同时盖层的质量和厚度又能保证运移至储集层中的 同时盖层的质量和厚度又能保证运移至储集层中的 盖层的质量和厚度又能保证 油气不会逸散。 油气不会逸散。 烃源岩厚度适中、排烃通畅、效率高； 烃源岩厚度适中、排烃通畅、效率高； 储层孔渗性好、厚度大、横向连续性好、分布广泛； 储层孔渗性好、厚度大、横向连续性好、分布广泛； 盖层的质量高、厚度大而稳定，有利于成藏。 盖层的质量高、厚度大而稳定，有利于成藏。
——油气在单一圈闭中的聚集。 油气在单一圈闭中的聚集。 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。 是油气在地壳中聚集的基本单位。
油藏 气藏
油气藏
同一要素控制 单一圈闭” “单一圈闭” 单一储层 统一压力系统 同一油水界面
同一套储层， 同一套储层， 三个油气藏
同一套储层， 同一套储层，一个油气藏
1.互层式 1.互层式
箭头表示压实流体流动方向 2000 4000
深度，ft
6000 8000 10000
砂岩
泥岩
泥岩中压实流 体最大压力的位置
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
2.指状式 2.指状式
区域最佳烃类 运移和聚集 主要是砂岩层 主要是泥岩层
表示无构造时 流体运移的方向
3 渗滤作用 排替作用 渗滤作用+排替作用 •上覆盖层：毛细管封闭： 上覆盖层：毛细管封闭： 储层中或底部S 以上→ 储层中或底部S油达60%以上→水渗流停止。 以上 水渗流停止。 油气聚集初期：水可通过上覆亲水盖层渗流； 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 油气聚集一定程度后， 闭下方。 闭下方。 •盖层：异常高压封闭： 盖层：异常高压封闭： 水不能通过上覆盖层渗流，只向下排替。 水不能通过上覆盖层渗流，只向下排替。
位于油气主要运移路线上的圈闭，有效； 位于油气主要运移路线上的圈闭，有效； 的圈闭 不在运移主通道上的圈闭，即使近油源， 不在运移主通道上的圈闭，即使近油源，也无效
4.水动力强度及流体性质 静 水动力强度及流体性质—静 水动力强度及流体性质
在水流活动加强时, 在水流活动加强时,背斜储集 层中油和气的移位和分离
第五章
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
油气聚集与油气藏的形成
圈闭与油气藏概述 油气聚集原理 油气藏形成的基本地质条件 油气藏形成时间的确定 非常规气藏的形成特征 气藏与油藏形成及保存条件的差异
第一节
★
圈闭与油气藏概述
一、圈闭（Trap）的概念 圈闭（Trap）
• 1934年麦考洛提出--圈闭：各种性质的油贮。 。 适合于油气聚集，形成油气藏的场所。 圈闭： 圈闭：适合于油气聚集，形成油气藏的场所 圈闭 各种性质的油贮。
圈闭所在位置与油气区位置关系—近 2、 圈闭所在位置与油气区位置关系 近
油气就近运移聚集成藏。 油气就近运移聚集成藏。油源区内及其附近的圈闭有 利。
圈闭所在位置距油源区愈近， 圈闭所在位置距油源区愈近，愈有利于油气聚 油源区愈近 圈闭的有效性愈高。 集，圈闭的有效性愈高。
3、 圈闭所在位置与油气主要运移路线的关系
单纯块状砂岩发育或单纯块状页岩发育的地区， ☆——单纯块状砂岩发育或单纯块状页岩发育的地区，对石油聚集都不利。 单纯块状砂岩发育或单纯块状页岩发育的地区 对石油聚集都不利。 只有在砂岩厚度百分率介于20~60%，砂岩储集层单层厚约10~15m、页岩生油 ，砂岩储集层单层厚约 只有在砂岩厚度百分率介于 、 层单层厚约30~40m，二者呈略等厚互层的地区，砂-页岩接触面积最大，最有 ，二者呈略等厚互层的地区， 页岩接触面积最大 页岩接触面积最大， 层单层厚约 呈略等厚互层的地区 利于石油聚集。 利于石油聚集。
圈闭的组成
储集层： 储集层：储存油气 盖层：紧盖着储集层， 盖层：紧盖着储集层，阻止油气逸散 遮挡物：从各个方向阻止油气继续运移，造成油气聚集， 遮挡物：从各个方向阻止油气继续运移，造成油气聚集， 它可以是： 它可以是：
盖层本身的弯曲变形； 1）盖层本身的弯曲变形；
断层遮挡； 2）断层遮挡；
3）储集层物性差异
2.影响油藏保存的破坏作用
破坏类型 机理 断层泄漏：断层破坏原生盖层，导致油气运 移聚集在较高部位，或逸散地表 垂直泄漏 剥蚀：与蒸发、氧化等作用有关的地表剥蚀 、地表断裂系统的泄漏 超压：物性或水动力封闭失败 圈闭倾斜：原有圈闭因挤压或倾斜，导致油 气在溢出点泄漏 侧向渗漏 水动力冲洗：大气水的作用 气洗：气顶的增生或扩大 生物降解、水动力冲洗：细菌分解或溶解重 组分，分离出轻组分 成分变化 裂解：高压条件下原油转化为气或凝析油
二、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，且来自下倾方向的油气源充足时， 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 气在这一系列圈闭中聚集， 闭中发生烃类相态及性质的规律性变化， 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。 种现象称为油气差异聚集。 油气差异聚集
1.渗漏型（逸出型） 1.渗漏型（逸出型）油气聚集 渗漏型
盆地：
油气水密度不同 重力分异 ★中心低部位 ：油藏
边缘高部位：气藏
1.渗漏型（逸出型） 1.渗漏型（逸出型）油气聚集 渗漏型
气藏 油气藏 油藏
物性渗漏型油气差异聚集
2、溢出型油气聚集
发育在区域均斜（单斜）背景上， 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。 高的一系列相互连通的背斜圈闭。
• 大盆地形成大油气田，具有体积巨大的生油岩体 大盆地形成大油气田，
12个盆地都大于10× 沉积岩体积多在50 50× 12个盆地都大于10×104km2 ，沉积岩体积多在50×104km3以 个盆地都大于10 生油岩系总厚度一般在500m以上。 500m以上 上，生油岩系总厚度一般在500m以上。 有些盆地面积虽然较小，但沉积岩厚度大， 有些盆地面积虽然较小，但沉积岩厚度大，圈闭的有效容 积大，生油层总厚度大，也可形成丰富的油气聚集。 积大，生油层总厚度大，也可形成丰富的油气聚集。
若干地区石油聚集的最佳砂岩百分率
产油地区及层系 美国落基山区上白垩统 美国怀俄明州盐溪区白垩系费朗提尔组 秘鲁帕里纳斯砂岩油藏 美国俄克拉何马州宾夕法尼亚系阿托卡组 砂岩砂岩-泥岩 厚度比率 0.250.25-1 0.60 0.230.23-0.4 0.500.50-2.0 砂岩厚度 百分率,% 百分率,% 2020-50 37 1919-29 3333-67
（三）有效的圈闭
•有效性：在具有油气来源的前提下，圈闭聚集油气的 有效性：在具有油气来源的前提下， 有效性 实际能力。 实际能力。 •影响因素： 影响因素： 影响因素 1、圈闭形成时间—早 圈闭形成时间 早 2、圈闭离油源区—近 圈闭离油源区 近 3、圈闭所处位置—通道上 圈闭所处位置 通道上 4、水动力强度及流体性质—静 水动力强度及流体性质 静
溢出型差异聚集结果： 溢出型差异聚集结果： 差异聚集结果 （1）离供油气区最近、溢出点最低的圈闭中形成 离供油气区最近、 纯气藏，稍远的、 纯气藏，稍远的、溢出点较高的圈闭形成油气藏 或纯油藏，更远的、溢出点更高的圈闭只含水； 或纯油藏，更远的、溢出点更高的圈闭只含水； （2）一个充满了石油的圈闭，仍可聚集天然气， 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。 但一个充满了天然气的圈闭，则对聚集石油无效。
二、油气藏的保存、破坏 油气藏的保存、
油气藏的破坏： 原来已形成的油气藏，由于所处地质环 原来已形成的油气藏， 境的变化而使其中的油气部分或全部散失， 境的变化而使其中的油气部分或全部散失， 或变成稠油沥青的过程。 或变成稠油沥青的过程。
引起油气藏破坏的主要地质因素： 地壳运动→ 地壳运动→圈闭完整性被破坏 切过油气藏的断裂作用→ 切过油气藏的断裂作用→油气向上运移 断裂作用 构造抬升→ 构造抬升→油气藏的盖层遭剥蚀破坏 →油藏埋深变浅→石油的氧化和生物降解 油藏埋深变浅→ 水动力冲刷、水洗原油→ 水动力冲刷、水洗原油→变稠变重
☆ 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) 系列圈闭的溢出点 依次增高。 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。 静水压力条件。
☆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 温压变化——形成次生气顶，或原生气顶溶于油 形成次生气顶， 温压变化 形成次生气顶 • 后期地壳运动——圈闭条件改变 • 水压梯度及水运动方向
第三节 油气藏形成的基本地质条件
一、油气藏形成的基本地质条件 1.充足的油气来源 1.充足的油气来源 2.有利的生储盖组合 2.有利的生储盖组合 3.有效的圈闭 3.有效的圈闭
（一）充足的油气源条件
油源的丰富程度主要取决于： 油源的丰富程度主要取决于： 1.生油岩的体积 越大越好。 生油岩的体积： 1.生油岩的体积：越大越好。 有机质的数量和类型： 2.有机质的数量和类型 数量要多，类型要好， 2.有机质的数量和类型：数量要多，类型要好，I、Ⅱ 型较好。 型较好。 3.有机质的成熟度 成熟度要高一些，但应适当； 有机质的成熟度： 3.有机质的成熟度：成熟度要高一些，但应适当；转化 程度越高越好。 程度越高越好。 4.生油岩的给油率（生油岩排出油气的能力）：给油率 4.生油岩的给油率（生油岩排出油气的能力）：给油率 生油岩的给油率 ）： 越大越好。 越大越好。
表示流体自泥岩 向砂岩及在砂岩 内运移的方向
生油层与储集层成指状交叉组合型式时，油气初次运移 和聚集的示意图(据R.J.Cordell，1976，1977)
3.透镜式 3.透镜式
生油层中存在砂岩透镜体时， 生油层中存在砂岩透镜体时，油气初次运移和聚集的示意 图(据R.J.Cordell，1976，1977)
渗滤作用、排替作用 渗滤作用、Hale Waihona Puke Baidu
浓度差或盐度差：渗透力 扩散力机制 浓度差或盐度差：渗透力-扩散力机制 ——主要对低分子的天然气起某种作用 主要对低分子的天然气起某种作用
1、渗滤作用 •含烃的水或 含烃的水或 游离烃 •盖层：对烃 盖层： 盖层 类毛细管封闭 •水：可通过 水 盖层继续运移
2、排替作用 圈闭中的水难通过盖层。 圈闭中的水难通过盖层。 •泥质盖层Pf>相邻砂层： 泥质盖层P 相邻砂层： 泥质盖层 •油水界面： 油=P水； 油水界面： 油水界面 P 向上：密度差 → P油>P水 向上： →向下的流体势梯度 向下的流体势梯度 →油： 油上移、向下排替 油上移、 水直到束缚水饱和 度，止到充满圈闭
圈闭形成时间与油气区域性运移时间1、 圈闭形成时间与油气区域性运移时间-早 在油气区域性运移以前或同时形成的圈闭， 在油气区域性运移以前或同时形成的圈闭， 对油气的聚集才有效；否则无效； 对油气的聚集才有效；否则无效； 盆地内最后一次大规模构造运动, 盆地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。 后一次区域性油气运移时间。
★ 二、圈闭的量度 1）溢出点：油气充满圈闭 溢出点： 后，最先从圈闭中溢出的点 2）闭合面积：通过溢出点 闭合面积： 的构造等高线所封闭面积。 的构造等高线所封闭面积。
某储层 顶面构 造图
3）闭合高度：从圈闭中储 闭合高度： 层最高点到溢出点的高差。 层最高点到溢出点的高差。
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三、油气藏的概念