水动力圈闭和油气藏

第六节水动力圈闭和油气藏

一、水动力圈闭和油气藏的定义

水动力圈闭：在水动力作用下，储集层中被高油、气势面，非渗透性遮挡单独或联合封闭而形成的油或气的低势区称为水动力圈闭。在其中聚集了烃类之后则称为水动力油气藏。

油、气、水都是流体，在地层中的流动要遵循流体力学规律，流体势的作用使流体在各自的力场作用下流向各自的低势区，如果油或气的低势区构成封闭就形成水动力圈闭。油气在其中能够聚集，油水界面顺水流方向发生倾斜。水动力的作用可在多种情况下形成油气聚集，产生各种类型的水动力圈闭。

二、流体势

流体在地层中的流动要遵循流体力学的基本原理，即流体整个系统在处于稳定状态以前，总是自发地由机械能高的地方流向机械能低的地方。Hubbert(1940)将单位质量的流体所具有的机械能之和定义为流体的势（Φ），机械能包括压能、动能和位能，也就是说，流体在其达到势能最低值以前，总是在各自力场的支配下，由各自的高势区向低势区流动。

流体势（Φ）可表示为：

根据地层的条件上式可简化为：

Φ = g·Z + P/ρ

若不考虑毛细管压力的作用，

油、气、水的势可根据定义表示为：

Φw = g·Z + P/ρw

Φo = g·Z + P/ρo

Φg = g·Z + P/ρg

三、水动力圈闭的形成

静水柱压力P = ρw·H·g，代入流体势公式，则：

Φw = g·Z + P/ρw = g·Z +ρw·H·g /ρw = g(Z + H)= g·hw

hw为测试面到基准面的距离，也叫水头。

将油势、水势公式分别除以g，可得油头和气头：

再将静水柱压力公式和水头公式代入上式，可得：

上式表明ho、hg仅与hw 和Z有关。在静水条件下，hw为定值，油气势只与高程Z成反比，油气等势线与构造等高线平行，构造高部位为低势区。在动水条件下，hw顺水流方向降低，为一变量。油气势取决于水动力hw和高程Z。由hw和Z确定的ho、hg等值线构成的闭合区为水动力圈闭的位置。

四、水动力圈闭油水界面的倾斜度

在动水条件下，hw顺水流方向降低，ho、hg 等值线与构造等高线不平行，油或气水界面发生倾斜，其倾斜度与水头梯度、流体密度差有着密切关系，倾斜度可用下式表示：式中θo/w、θg/w分别代表油水、气水界面的倾斜角，dh/dl为水头梯度。ρw/ρw-ρo、

ρw/ρw-ρg称为放大系数，由于ρo大于ρg，因此油水界面的倾斜度要比气水界面的倾斜度大，

使石油和天然气的水动力圈闭的位置随水头梯度的改变而改变。水动力作用可以使原来静水条件下不存在圈闭的地方形成圈闭，也可以使原来的圈闭遭到破坏。

五、水动力圈闭的类型

由水动力因素起主导控制作用的水动力圈闭主要有三种类型：

鼻状构造和构造阶地型水动力圈闭

这种构造在静水条件下不存在闭合区，不能形成圈闭。但在流水作用下，油、气等势面顺水流方向倾斜，当倾斜度大于储层上倾方向倾角，小于下倾方向倾角时，高油、气势面与储层顶面构成闭合的低位能区，形成圈闭。

单斜型水动力圈闭

此种类型圈闭是由于单斜储层中沿水流下倾方向渗透性的改变，流速变化使油、气等势面倾斜或弯曲，与储层顶面构成闭合形成。流速改变使等势面倾斜或弯曲是形成此类油气藏的基本条件。

纯水动力油气藏

这种类型的油气藏是由单一的水动力封闭所形成，是由单一的油、气等势面自身构成闭合。

圈闭的概念

油气圈闭：油、气、水流体，在其力场强度的作用下，油气将由高势区流向各自的低势区，这种储集层中被高油或气势面、非渗透性遮挡单独或联合封闭而形成的油或气的低势区，称为油气圈闭。