含油气系统

含油气系统的描述
• 含油气系统可进一步分为三种不同的确定程度：已知的、可能的 和推测的。可靠性等级是对于某一成熟烃源岩是否生成可供聚集 的油气的可能性的区别。 • 对于一个已知的含油气系统，成熟烃源岩与油气聚集之间存在很 好的地球化学可比性。 • 对于一个可能的含油气系统，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可比性。 • 对于一个推测的含油气系统，烃源岩和油气的存在完全是根据地 质和地球物理资料推测的。 • 在每一个含油气系统名称的后面，都标出了是已知的(！)、可能 的(．)，还是推测的(？)。 • 含油气系统的名称中包括了烃源岩、主要储集岩名称以及用符号 表示的该含油气系统的确定程度。如Dee，Boar(．)
沉积环境
• Pedesern和Moldwan(1993) 认为缺氧环境 对有机质保存的质量而不是数量有很大 的影响，缺氧环境有利于包括富氢组分 在内的有机质的保存。 • 这就可以解释烃源岩与指示缺氧的动物 群、沉积岩和地球化学参数里正相关关 系的原因。
有机质转化
• 成岩作用是指有机质沉积过程中和沉积之后，但在埋深达到60～ 80℃之前所经历的化学、生物和物理变化。成岩作用过程中有机 质保存和改造的数量和质量最终决定了岩石的生油潜能。 • 深成作用可分成生油带和湿气带，生油带对应石油窗，此处形成 液态石油，并伴有气态烃形成，成熟度更高的湿气带以裂解形成 的轻烃为主．且其含量迅速增加。湿气(甲烷含量小于98％)含甲 烷和乙烷、丙烷等较重的烃类。 • 气态窗对应的是湿气的上限到干气的下限。 • 变质作用对应于干气带，此处只形成干气(R。为2．o％—40％)， 干气中含98％或更高的甲烷。干气也能在有机质成岩作用阶段由 厌氧条件下产甲烷菌形成的生物气中出现。
含油气系统的描述
• 含油气系统事件图表示出八个不同事件，前四个事件表示了有关 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用发生的时间。 • 对圈闭形成的研究应用了地球物理资料和构造地质分析。 • 对油气生成一运移一聚集的研究，或者说是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。 • 这两种成藏作用之后是保存时间，这一时间是指发生在油气生成 一运移一聚集之后，含油气系统中的油气开始被保存、改变或破 坏的时间。当含油气系统中发生的生成一运移一聚集过程至今尚 未结束时，保存时间不存在。此时，认为含油气系统中绝大部分 油气被保存下来，而极少被生物降解或破坏。 • 最后一个事件是研究人员从埋藏史图中确定的关键时间，与其它 平面图和剖面图中表示的时间相同。
含油气系统的描述
• 关键时间－是指研究人员选择出能够最有效地 描述一个含油气系统中绝大多数油气发生的生 成一运移一聚集的时间。关键时间的平面图和 剖面图能够更好地说明含油气系统的地理和地 层学分布。 • 关键时间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，包括从该成熟烃 源岩中生成的所有已发现的油气显示、油气苗 和油气聚集。
硅质碎屑岩储集层
• 沉积环境决定着硅质碎屑岩油气储集层的基本结构和几何形态 • 在非海相背景中，砂岩储集层沉积在河流、风成和湖泊环境；而 在海相背景下，这些储集层在三角洲、浅海相和深诲相环境 • 作为含油气系统基本要素的储集层是一个圈闭中的存储空间，储 集层必须具有： • • • • 容纳大量流体的能力 流体移动或交替的能力 使烃类充填和产出 石油从烃源岩向圈闭运移需要一个通道
烃源岩术语
• 潜在烃源岩－含有足够成油有机质，但仅当它在低温条件下形成 生物气或达到适当的热演化程度而形成石油．才成为有效烃源岩 • 有效烃源岩－在临界时刻形成和排出原油，主要是因为它处于石 油窗之内 • 有效烃源岩包括正在生油但没有成熟的岩石和沉积物。例如，泥 沼炭形成生物气(沼气主要是生物甲烷)是在浅埋条件下进行的， 没有经过有效的热力作用。根据这一定义，圈闭的甲烷及其周围 形成这些甲烷的未团结沼泽泥就代表了一个含油气系统。 • 无效源岩－尽管它还有生油潜能．但已经停止生油，例如，一种 无效源岩可能是抬升起来后温度低于石油形成所需的温度 • 废源岩－已达到过成熟阶段，己不具生油能力，但仍可形成湿气 和干气
含油气系统
从烃源岩到圈闭
油气勘探的不同阶段
• 沉积盆地－沉积岩的地层层序和构造样式 • 含油气系统－某一特定的烃源岩与圈闭之间
的成因联系
• 含油气区－描述现今存在的一系列圈闭 • 远景圈闭－确定某一圈闭在现有技术条件下
的经济价值和开采价值
沉积盆地
与经济评价关系 较疏远
含油气系统
含油气区带
与经济评价关系 非常密切
有机质转化
• 热成熟度是指把沉积有机质转变成石油、湿气、最终 到干气和焦沥青的温度一时间反应的作用程度。 • 未成熟源岩受成岩作用的影响，但没有明显受到温度 的形响(R。<0. 6％)，这时期主要形成生物气。 • 成熟有机质处于生油窗内，受热作用的影响明显，温 度跨越了生油范围(R。为0.6％。~1.35％)或60—150℃ 左右。 • 过成熟有机质处于湿气和干气带(气态窗)，过高的温度 (约150—200℃在绿片岩变质作用之前）使得残余有机 质中贫氢，仅能形成少量烃类气体。
烃源岩术语
• 烃源岩-能够形成石油或已生成石油的沉积岩 • 有效烃源岩-正在生油或已生成和排出原油
• 这—定义并没强调形成商业性油气藏这一先决条件， 因为 • ①难以定义商业性的含义，且随经济因家而变化 • ②由于受到现有资料的限制，油源对比关系不可能完 全确证 • 然而有效烃源岩有三个较易定义的先决条件： • 有机质的含量，有机质的类型，有机质的热演化程度
含油气系统的描述
• 含油气系统的地理、地层学和时间方面的内容 可以用一个表和四张图来作一个较好的说明 • 一张埋藏史图说明了在特定地区的关键时间、 具体时间以及基本要素 • 分别通过关键时间的一张平面图和一张剖面图 说明各基本要素之间的空间关系 • 一张含油气系统事件图说明了各基本要素和各 个成藏作用的时间关系、含油气系统的保存时 间及其关键时间
• 这个通道既可以是垂向运移通道，比如裂缝或断层，也可以是储 集层性质的传导层中的横向运移通道
河流相储集层
风成储集层
与湖泊有关的储集层
三角洲储集层
浅海相储集层
深海相储集层
碳酸盐岩储集层
碳酸盐岩储集层
油气藏盖层
• • 含油气系统中有两类重要的盖层：阻档运移油气的区域盖层和封闭油气 聚集的局部盖层 大型盖层的作用是将运移的油气限制在特定的地层中。各种岩性都可充 当油气藏盖层，唯一不可缺少的条件是：作为盖层的地层其最小驱替压 力必须大于油气藏内油气柱的浮力 在实际当中绝大数的有效盖层是蒸发岩、细粒碎屑和富合有机质岩。由 于这些岩石的吸人压力高、侧向连续、在大范围内能保持岩性一致和具 有较大的塑性，目此常充当盖层 盖层－为孔喉非常小、连通性差、油气无法通过的岩层。盖层的地理分 布范围决定了含油气系统的有效范围 要确定在关键时期那些控制油气运移和聚集系统的盖层，这是很重要的。 而所有其它的盖层均与含油气系统无关 在一项对含油气系统的研究中，对盖层的分析首先耍从确定油气生成和 运移的时间、位置开始。很多地层均具有盖层的性质．但对特定的合油 气系统来讲，只有那些分布于有效烃源岩之上、呈区域性分布、并是有 密封层与渗透层(储集层)相配套的地层才有意义。
有机物质的成岩作用、 后生作用及变生作用
• • • 沉积岩中的有机质在埋藏之后要经历巨大的成分变化，初期主要是微生物转化作 用，之后是热应力作用。 这一持续的过程称为热成熟作用，可分成三个连贯的阶段，即成岩作用阶段 (Ro<0．5％)、后生作用阶段(0. 5％<Ro<2.0％)和变生作用阶段(2.0％<Ro<4．0％)。 干酪根为石油的前身(固体)，由选择性保存下来的稳定的多孔有机质(如藻、花粉、 袍子和叶角质)和欠稳定的生物有机质(加无定形物质)的降解残余以不同比例组成。 ) ( ) 干酪根的形成过程到成岩作用末期已全部完成。干酪根形成的方式在后生作用阶 段对其结构和主要成分有很大的影响．因此对油气生成特征也有很大的影响。 富硫的Ⅱ型干酪根(见于碳酸盐一蒸发盐烃源岩系中)在热应力作用的低级阶段就 能生成石油，而低硫的Ⅱ型干酪根需要更多的热能才可以生油，I型和Ⅲ型干酪根 生油所需能量更高。 高蜡油由含蜡酯和生物聚合物的母体生成。含蜡酯在后生作用早期阶段才可以生 油．而生物聚合物母体在整个后生作用阶段都可以生油。 生油窗的底界(Ro<1.3％)在一些陆源干酪根中取决于长链组分的衰竭程度，而在海 相干酪根中取决于油的稳定性。 在后生作用阶段的后期，所有烃源岩都含有大大提高了的烃类气体(湿气)含量。 在整个变生作用阶段,烃源岩中的干酪根大量去氢，并生成甲烷(干气)，有时生成 H2S和N2。
远景圈闭
含油气系统的定义和描述
• 其定义为一个天然的系统，该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须的所有 地质要素和成藏作用 • 系统指构成存在油气聚集的地质单元的相互关联的所有基本要素 和成藏作用 • 基本要素包括烃源岩、储集层、盖层和上覆岩层 • 作用过程包括圈闭的形成和油气的生成－运移－聚集 • 这些基本要素和成藏作用按一定的时间和空间顺序存在和发生， 才使得烃源岩的有机质最终转化为油气聚集 • 这些基本要素和成藏作用存在和发生的地方就是含油气系统所在 的位置
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上覆岩层、温度和热流
• 上覆岩层是一套位于烃源岩、盖层和储集层之 上的沉积岩。 • 上覆岩层的厚度以及决定沉积盆地温度的岩层 物理特性和过程，决定了烃源岩中有机质热降 解生成油气的过程。 • 上覆岩层的厚度是控制沉积盆地构造发育的基 本作用力和过程的副产物。 • 上覆岩层的厚度和热导率、热流及地表温度很 大程度上控制烃源岩的温度。
烃源岩的性质和术语
• • • • • • 沉积环境 有机质转化 烃源岩术语 有机质分类 干酪根和沥青组成 排出产物
沉积环境
• 沉积岩通常含矿物和有机质，其孔隙空间被水、沥青、油和(或) 气所占据。 • 用相描述油或烃源岩时通常没有明确注明是母源物质还是沉积环 境。地球化学家用这些术语通常指有机质是来源海洋还是陆源植 物，而地质学家用这些术语通常指是海相还是陆相沉积环境。 • 这种误解的产生是因为海相原油可能：①由沉积在海相环境中的 陆源植物形成；②由海相有机质形成；③从河相沉积环境中的储 集岩中产出。因此不能仅用“海相”原油这一术语，应该明确这 个油是由沉积在海相条件下的有机质产生的，还是由海相有机质 产生的。 • 影响有机质保存的因素很多．主要是水体和沉积物中的氧气含量 (氧化或缺氧)、有机质的原始产率、水循环作用和沉积速率等。
应用烃源岩地球化学
• 有机地球化学对沉积盆地分析的主要贡献在于它提供 对烃源岩进行鉴别和制图的分析资料，那些图件包括 有机质丰度、类型和热演化程度，它们是进一步确定 台油气系统中有效烃源岩的范围所不可缺少的。有效 烃源岩的体积、丰度和热成熟度决定了圈闭中可供聚 集的油气量。对有效烃源岩的作图能降低勘探风险。 • 地球化学测井对于有效烃源岩作图很关键。这些测井 图揭示了各种地球化学参数与深度的关系，可用于地 表剖面，也可用于钻井过程巾或完井之后。进行地球 化学测井必然会遇到的一些标准，这些标准包括取样 井的位置、样品类型(岩心、并壁取心、岩屑)、取样间 隔、样品须处理、分析和解释方法。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
有效烃源岩
• 有效烃源岩是指特定时期内其内部的有机质正在生成油气，而不 管是由于生物作用还是由于温度作用。有效烃源岩是根据有机相 (数量、质量和成熟度)来确定的。 • 根据地球化学测井等地球化学资料可以确定烃源岩是未成熟的、 成熟的还是过成熟的。 • 有机质生成油气可以是由于生物作用，也可由于热成熟作用。 • 连续相的油气一旦生成，含油气系统便开始出现。 • 烃源岩的成熟期也就是油气生成的时期，过成熟源岩在过去某一 时期也曾做为有效烃源岩存在。 • 有效烃源岩是指能够生成生物气或热成因油气的空间上相邻烃源 岩的统称。有效时间可以是现在，也可以是过去的某个时期。
有机质转化
• 通常认为油在高温下不稳定，它被分解成气体或焦沥 青，焦沥青是不溶于有机溶剂的固体沥青。 • Mango (1991)所提供的证据表明油中烃类的热稳定性比 其干酪根前身物质更高，他认为油气是由于酪根直接 热降解形成的，地下原油中的烃不存在降解成气的证 据。 • 这种情形并不排除硫酸盐热化学还原过程中—些烃类 的氧化分解。