第7章油气藏的形成和破坏-石油与天然气地质学= 西北大学

四、油气聚集的过程
探讨油气进入圈闭的方式、状态及在圈闭内所发生 的各种物理、化学作用。 包含：充注、混合和富集等三个过程。
1、充注过程
充注：油气不断进入圈闭内储存空间的过程。 根据流体运移原理，油气总是首先进入渗透率最高、 排替压力最低的储集层部分。随着油气的不断充注， 在烃柱压力作用下，逐渐向孔渗条件差的部分扩展， 从而使圈闭储层中的含烃饱和度不断增加。 因储层的非均质性与充注时间、空间的差异性，引 起油气组分和化合物在圈闭内分布的非均质性。
混合作用下，油气在圈闭中不停运动，同时不断富集起来。 这一过程主要表现在以下三个方面： 油气把水从储集层顶部不断向下排替； 油－水界面逐渐向下移动；
油气中的压力不断增加。
随着油气的充注，烃柱的高度和压力也不断增加，不仅 加快了富集过程，也使油气不断向储层低孔渗段扩展，含
油（气）饱和度不断增加，直到束缚水饱和度为止。
准噶尔盆地
将军沟K1油苗
黑油山背斜构造侵蚀油泉
阿尔钦沟泥火山
托斯台泥火山
台湾：激流中的含油岩石
玉门油苗
钻井油气显示
三、油气保存条件研究*
油气保存条件研究包括两个大的方面：一是盆地 实体保存条件研究，二是油气藏的保存条件研究。 从内容上看，油气保存条件研究应包括： ① 油气保存机理，
② 油气破坏机理及类型，
③ 盖层分布、封闭性及其演化， ④ 断层封闭性及其演化， ⑤ 水动力演化及其对油气保存条件的影响 ⑥ 构造变动对油气保存条件的影响。
思考题
• 如何从地质空间和时间演化的角度认识 油气运移、聚集、破坏、再聚集之间的 辨证关系。
§2 油气藏形成的基本地质条件
一、充足的油气源 “物质基础” 而衡量油气源丰富程 度的具体标志，是生油
凹陷的好坏。亦即：生
油凹陷面积越大，延续 时间越长，其中形成的 生油层系越厚，环境越 封闭(还原环境)，油源
越丰富。
“源控论” 但是，“小而肥”的凹陷中亦可存在，关键在 于凹陷持续的时间长短和沉积速率。
第七章 油气藏的形成和破坏
• 地下油气聚集的一般规律 • 油气藏形成的基本地质条件 • 油气成藏动力学 •油气成藏年代学
• 油气藏的破坏和保存
§1 地下油气聚集的一般规律
一、圈闭封闭油气柱的最大高度和油气藏高度
1、圈闭封闭油气柱的最大高度 在二次运移过程中，当储、盖层间毛管压差、 浮力和水动力三者达到平衡时的油气柱高度，就是
正负号取法是： 圈闭实际封闭油气柱的最大高度 = min（盖层封闭能力，圈闭闭合度)
2、油气藏的高度 ——指油藏中纯含油 部分的油柱高度，它 与圈闭封闭的油柱最 大高度之间的差别， 就是油水过渡带Zow。
2 1 1 Z ow ( ) ( w o ) g rt ' rp
因此，实际油藏的最大高度，就是圈闭能封闭的 油柱最大高度减去油水过渡带厚度所得差值：
Zo=min(Zco，hc) - Zow
二．油气聚集的机理
1．渗滤作用
含烃的水或随水运
移的油气进入圈闭后， 水可通过盖层继续运移， 而对烃类则产生毛细管 封闭，结果把油气过滤 出来，从而在圈闭中形 成聚集。
2．排替作用 在油水界面上油水的压力相等，而在油水界 面以上任一高度，产生了一个向下的流体势梯度， 致使油在圈闭中向上运移的同时，把水向下排替 直到油层中Sw等于束缚水饱和度为止。
及其控制的化学动力学和流体动力学过程。
罗晓容（2004）：“油气成藏动力学”是指以在油气 成藏过程中从油气源到油气藏的统一动力环境系统为单 元，定量研究油气供源、运移、聚集的机理、控制因素 和动力学过程。
二、主要研究内容和技术
1．油气成藏的动力学背景 （1）盆地地温场研究 （2）盆地压力场研究 （3）盆地的三场耦合分析 2．油气成藏的动力学过程 （1）排烃动力学 （2）运聚散动力学
各类圈闭内油气聚集的可能模式 （以渗滤作用为例）
三、差异聚集原理
格索（1953）提出了 油气藏形成中的油气差异 聚集原理。 静水条件下单一背斜
圈闭中的油气聚集过程：
溢出点逐渐升高的系 列背斜圈闭中油气聚集作 用： 结果：
油气差异聚集现象的发生，必须具备四个基本条件：
可将差异聚集原理的定义归纳为：
（1）侧向充注 •沿储集层方向的充注。先进入的油气成熟度低，后进入 者成熟度高。——可追溯油气的充注方向和油源区。 （2）垂向充注 •垂直于储层方向的油气充注。油气先进入高孔渗段，后
进入低孔渗段，造成圈闭内油气的成熟度在垂向上存在
差异：高孔渗段饱和烃含量高，非烃和沥青质含量却较 低。 （3）充注方式探讨 •在同一油源、地质条件相对稳定时，油气的充注是一个
圈闭发育史 + 油气运移史—→油气聚集史
（建立地质——数学模型）
§5
油气藏的破坏和保存
一、引起油气藏破坏的因素
㈠．表生作用 主要是构造运动破坏了油气藏封闭的严密性， 从而导致了油气的逸散或者使油气遭受氧化或地下 水的冲刷。油气藏主要以四种方式遭受破坏： 1．逸散 2．氧化 断层/构造抬升 硫酸盐 结果：重质原油
(4)计算机模拟技术的改进。
“三场”分析
耦合关系
地温场、地压场和地应力场及其与油气分布的关系 异常压力流体封存箱/压力封隔体 天然气水合物
§4
油气成藏年代学
一、确定油气藏形成时间的传统方法（地质分析法）
1、根据圈闭形成的时期确定油气藏形成的最早时间
2、根据烃源岩的主要生烃期确定油气藏形成的最早时间 3、根据油气藏的饱和压力确定油气藏形成的时间
3．水力冲刷
4、微生物降解
㈡．热变质作用
是在高温、高压条件下使石油产生的热分解作用。
热分解作用的实质是使具有环状结构的烃类断环、
长链烃分解成短链烃、带有侧链的烃发生侧链的脱
落。
****** 如果从有利于油气藏保存的角度出发，当然是 上述破坏因素越微弱，越有利于油气藏的保存。
影响石油成分的主要因素和作用
带有幕式特征的连续过程。
2、混合过程
油气在空间上存在的差异性，如何消除这些差 异？——混合过程。 W. A. England(1989，1990)认为，圈闭中油气 发生混合的机制，主要是：密度差混合、浓度差混 合及热对流混合作用，并以前两种为主。
3、富集过程
随着油气不断向圈闭中充注，在重力、扩散和热对流的
3．油气成藏动力学研究中的相关技术
（1）物理模拟实验 （2）盆地数值模拟
（3）油气藏评价技术
三、成藏动力学研究的主要进展
20世纪90年代以来，成藏动力学研究的进展主
要表现在： (1)流体输导系统预测能力的提高； (2)能量场演化机制及其控制的化学动力学过程和流 体流动样式研究的深入；
(3)油气成藏机理研究的深化；
3、按生、储、盖的时代关系分： 新生古储 古生新储 自生自储
四．大容积的有效圈团
1. 距油源区近，位于运移指向上 2. 形成时间早 3. 圈闭的容积大 4. 保存条件好
五．较好的运移条件
一般说来，中—厚生油层与储集层间互存在， 对油气初次运移有利。二次运移则除动力条件外， 还与介质的沟通能力（孔隙、不整合面、断层）紧 密相关。
Z
10 P
w
结合埋藏史曲线， Z（t）→ t
二、基于储层成岩矿物组合确定油气藏形成时间
1、储层流体包裹体的均一化温度 2、储层自生伊利石测年 油气进入储层后伊利石的生长就会停止，故在相邻的 油、水层中，水中的伊利石年龄远小于油中的伊利石 年龄。 3、储层成岩事件及自生矿物生成序列
三、应用盆地数值模拟技术恢复油气藏形成时间
二．原生油气藏
破坏后的产物
1. 形成次生油气 藏(破坏程度不大) 2. 形成油气地表显示 油气藏被破坏以后，以各种方式运移到地表，
在地表形成各种各样的显示，常称为油气苗。
油气显示——是指油、气及其沥青矿物在地表 的天然露头和钻井的人工露头。
常见的油气显示：
①油苗：有油泉(→油湖或沥青湖)、沥青丘或沥 青锥、含油砂岩（分油砂、油斑、油迹三级）。 ②气苗：有可燃的天然气苗、泥火山。 ③石油沥青：是石油在表生作用带，轻质成分散 失，重质成分被氧化而成，随着氧化程度的加深，依 次可分为软沥青、地沥青、石沥青、碳沥青等。
§3 油气成藏动力学*
一、概念
目前尚无统一定义。
郝芳等（2000）：成藏动力学是综合利用地质、地球物 理、地球化学手段和计算机模拟技术，在盆地演化历史中
和输导格架下，通过能量场演化及其控制的来自百度文库学动力学、
流体动力学和运动学过程分析，研究沉积盆地油气形成演 化、运移过程和聚集规律的综合性学科。 成藏动力学研究的基础是盆地演化历史和流体输导格架， 研究的核心是能量场(包括温度场、压力场、应力场)演化
二、良好的储集层
例如：陕甘宁盆地的T3y， “井井见油，井
井不流”，其中一个很重要的原因就是储层物性
太差。
三、有利的生储盖组合
生、储、盖组合 —— 三者在剖面上和平面上 的组合关系。
有利生储盖组合的划分方案：
1、按岩性特征分为： 碎屑岩类型、碳酸盐岩型、混合型
2、按组合方式分为： 正常式、侧变式或侧生式、自生自储盖式；
盖层所能封闭的油气柱最大高度（Zco）。
毛细管压差 = 浮力 ± 水动力
1 1 2 r r p t
dh ( w o )g Z co x w g dx
w dh 2 1 1 Zco ( ) x ( w o ) g rt rp w o dx