第五章 油气聚集和油气藏的形成(2)

中侏罗统头屯河 组和西山窑组储 层伊利石同位素 年龄：盆参2井为 99-83Ma,盆4井为 104-91Ma。成藏 期在晚白垩世
下侏罗统三工河 组和八道湾组： 盆参2井为7464Ma,盆4井为8371Ma。成藏期在 白垩纪末以后。
图：莫索湾隆起侏罗系砂岩自生伊利石（<0.1µm)同位素地质年龄分布
三、油藏饱和压力法 与饱和压力相当的地层埋深对应的地质时代，—
—该油藏的形成时间。
Pb = Pd =ρ w g h ——h=？
•油藏饱和压力法影响因素
原生游离气顶：——被压入石油，使P饱变大，
计算成藏期比实际偏晚（上限） 。
地壳运动：成藏后若上覆连续沉积，适用；
若有间断，油气藏P饱变化。
•有利的生储盖组合：烃源岩排烃通畅、效率高； 盖层的质量高、厚度大而稳定。
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
不同生储盖组合，具有不同的输送油气的通道和不同 的输导能力，油气富集的条件就不同。
◆石油多产自砂岩 与页岩之比例为 0.25的地区，而天 然气却聚集于砂岩 分布较多的地区。
• 储集层 ：储集油气 • 封闭条件 ：阻止油气散失
盖层本身的弯曲变形 盖层ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ+ 其它侧向遮挡条件
二、圈闭的度量
•溢出点
某储层 顶面构 造图
•闭合高度 •闭合面积
★ 三、油气藏的含义
——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。
“单一圈闭”
同一要素控制 单一储层 统一压力系统 同一油水界面
•单斜地层：倾 斜方向变化， 油气重新分布。
☆ 地壳运动与油气藏再形成
实例：
第四节 油气藏形成时间的确定
•圈闭发育史分析法 •烃源岩主要生、排烃期分析法 •油藏饱和压力法 •气藏形成时间确定法 •流体历史分析法
一、圈闭发育史分析法
圈闭形成的时间 ——油气藏形成的最早时间
• 圈闭形成时间的确定：
的高差。
3、 底水、边水
底水
边水
底水 边水
底水
第二节 油气藏形成的基本条件
一、油气成藏基本要素：生、储、盖、运、圈、保
二、油气富集条件： 充足的油气来源 有利的生储盖组合和良好的储层 大容积的有效圈闭
（一）充足的油气来源
烃源岩体积大，有 机质丰度高、类型好、 转化程度高，烃源岩排 烃效率高，即可提供充 足的油气源。
（二）油气差异聚集——系列圈闭中
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。
• 从油气源区向外， 依次形成：
—气藏 --油气藏或油藏 —空圈闭
•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）相关的系列圈闭的溢出点依次增高。 （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。
3、根据储层流体包裹体确定成藏时间
☆流体包裹体：储集岩胶结物和成岩矿物结晶生 长过程中，从介质中捕获并包裹于矿物晶体缺陷中 的流体成分（液体、气体），单相、双相或多相
——研究成岩成矿物质(包括油、气)来源、理化 条件，古地温、以及流体的性质、经历、水岩反应、 地壳演化等诸方面的问题。
应用：
气-水包裹体均一温度，结合埋藏史、热演化史，确定 油气运移、成藏期次和时间。
第五章 油气聚集和油气藏的形成
一、圈闭与油气藏概述 二、油气藏形成的基本条件 三、油气聚集机理 四、油气藏形成时间的确定
第一节 圈闭与油气藏概述
一、圈闭（Trap）的定义 • 圈闭：适合于油气聚集，形成油气藏的场所。 • 圈闭：储集层中油、气物质自身势最小而其动能为零的 地方。
•圈闭两个基本要素：
1、沉积埋藏史恢复 回剥法（孔隙度法）
2、构造发展史恢复
•与油气生成、初次运移同 时形成、长期继承性、油 气区域性二次运移以前形 成的圈闭，——最有利于 油气聚集的圈闭
B点为生油区
构造发育史 与油气聚集 关系示意图
A圈闭形成时间晚，位置低—无效
图： 构造形成时间与油气聚集的关系
形成次序：1 → 2 → 3 → 4 → 5、6、7
tan
o
w w o
tan

w w o
i
油气界面倾角：tan
g
w w g
i
在水流活动加强时,背斜储集 层中油和气的移位和分离
（四）必要的保存条件
良好的保存条件
地壳运动不剧烈 水动力活动弱 岩浆活动有利
图5-18 辽河断陷新生代火山岩分布图
1—馆陶期 Ng，2—东营期 Ed，3—沙一期 Es1, 4—沙尔期 Es 2，5—沙三期 Es3 6—沙四期 Es4, 7—剖面位置
四、油气藏中油、气、水的分布
含水边界（内 含油边界）
含油边界（外 含油边界）
含油面积 气顶面积 气顶高度
含油高度
油气藏高度 背斜油气藏中油、气、水分布示意图
•动水条件下：
气柱高度：油气藏中含气部分最高点与最低点的高差。 油柱高度：油气藏中含油部分最高点与最低点的高差。 油气柱高度：油气藏中含气部分最高点与含油部分最低点
•影响溢出型油气差异聚集的地质因素
（1）运移道路上有另外的支流油气来源； （2）气体随温度、压力的改变析离石油形成次 生气顶，或原生气顶溶解于油中； （3）后期地壳运动造成圈闭条件改变，油气重 新分配； （4）水压梯度及水运动的方向。
油藏 油气藏
构造名称
三个构造的油气差异聚集特征
顶部标高
含油气情 油气藏高度 况
美国怀俄州盐溪区白垩系弗朗提尔组砂---泥岩厚度比率图
◆石油聚集多 沿近海岸带砂泥比率0.5~2.0 的地区。
美国俄克拉河马 州东南部宾夕法 尼亚州系阿托卡 组砂---泥岩厚度 比率图
表： 若干地区石油聚集的最佳砂岩百分率
产油地区及层系
砂岩-泥岩 砂岩厚度 厚度比率 百分率,%
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
第三节 油气聚集机理
一、油气聚集
——油气在运移过程中，遇到圈闭聚集起来形成 油气藏的过程。
油气水密度不同 重力分异
天然气占据盆地中心周围 (靠外)的最高位置构造;
石油占据下方较低位置 （盆地中心）的构造；
美国阿巴拉契亚 盆地油藏与气藏分布
（一）单一圈闭内的油气聚集
静水条件：
油气藏（小气顶） →油气藏（大气顶） →气藏
A
C
(A)
B
A
A
C
D E
A’ E D
A’
F
有效源岩
(B)
有效源岩
封闭层底面 构造等高线
运移路径
石
油
气/凝析油 无油气圈闭
(A)
B
A
A
C
D E
有效源岩
A’
构造等高线
F
运移通道
石
油
气/凝析油
(B)
有效源岩
构造等高线
运移通道
石
油
气/凝析油
源岩
青草湾
•水压梯度和流体性质对圈闭有效性的影响
油水界面倾角：
石油比重
天然气含CH4 量
李涅夫 日尔诺夫 巴赫麦其
也夫
-1091米 -1882米 -857米
只含气 油藏有气
顶
油藏无气 顶
气藏14米 气藏20米 油藏20米 油藏49米
0 0.840~0.8
50 0.859~0.8
74
91.5% 86%
0
气藏
油气运移主要方向
图：俄罗斯台地斯大林格勒区下石炭统斯大林山层三个相联系 的构造中的圈闭中油气差异聚集情况
包体与油气藏中烃类成分对比分析，确定各期次烃类流 体的成藏贡献。
识别古油层，确定油水界面(OWC)变迁史。 认识化石流体性质，识别古热流体存在与活动期
用包裹体均一化温度及埋藏史确定油气藏形成时间
4、储层固体沥青
——特殊的“成岩矿物”，油藏中石油蚀变的产物。 反射率, 结合储层埋藏史、热演化史
0.25~1 0.60
20~50 37
秘鲁帕里纳斯砂岩油藏
0.23~0.4
美国俄克拉何马州宾夕法尼亚系阿托卡组 0.50~2.0
19~29 33~67
（三）大容积的有效圈闭
大→圈闭有效容积大； 近→距油源区近，在油气运移路线上； 早→圈闭形成时间早于或等于油气区域运移时期； 保→保存条件好。
构造运动和水动力对圈闭有效性有影响。
层成岩矿物及其中流体包裹体。 ——油气成藏期、成藏演化史
1、储层成岩作用与烃类流体运聚关系
• 根据油藏中油气层至水层胶结物和自生矿物形成 特征的差异，可估计油气充填储层的时间。
用成岩序 列确定油 气藏形成 时间
2、成岩矿物同位素地球化学分析
油气藏的形成时间应略晚于自生伊利石 同位素年龄。
根据平面、剖面上自生伊利石的同位素 年龄分布，可判断成藏速度以及烃类运 移的方向。
2、排替作用 •泥质盖层Pf相邻砂层：圈闭中的水难通过盖层。 •油水界面： P油=P水； •向上：密度差→ P油P水→向下的流体势梯度
→油：上移、向下排替水直到S束缚水
3 渗滤作用+排替作用
•上覆盖层：毛细管封闭： 储层中或底部S油达70%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
图： 圈闭形成的相对时间 1~7-圈闭的编号，a~e-地层时代序号
二、烃源岩主要生、排烃时间分析法
烃源岩主要生、排烃期 ---油气藏形成的最早时间（下限）
烃源岩主要生、 排烃期的确定：
地质模型中的等TTI曲线
实例：
哈西-迈萨乌德油田
生油门限
哈西—迈萨乌德油田地区志 留系生油岩埋藏历史和烃类 生成随地质时代的变化
——油藏破坏时间
2.地层圈闭中油气聚集模式
3.岩性圈闭中油气聚集模式
4、断层圈闭中油气聚集模式
•地壳运动与油气藏再形成
• ——破坏原圈闭，油气沿断裂运移，在浅层圈闭中 形成次生油气藏。
原生油气藏
次生油气藏
☆ 地壳运动与油气藏再形成
•原圈闭溢出点 抬高，油气向新 圈闭中聚集，形 成次生油气藏。
☆ 地壳运动与油气藏再形成
集一定程度后，水主要被油气排替到圈闭下方。 •盖层：异常高压封闭：
水不能通过上覆盖层渗流，只被向下排替。
4.油气充注方式
•首先：进入最低排 替压力渗透层 •接着：以石油波阵 面方式充注油藏。
（四）各种圈闭中的油气聚集模式 1、背斜圈闭中油气聚集模式
•水：可通过上覆泥岩盖层； •烃类和无机盐：在圈闭中聚集 •圈闭中含盐量增加，PH值降低， 利于油气进一步聚集。
松辽盆地下白垩统生油中心与油 气富集关系图
1—生烃强度等值线，2—地温梯度等值线， 3—油田，4—凹陷边界
济阳凹陷下第三系生油中心与油气富集关系（东营凹陷部分） 1—地层剥蚀线，2—生烃强度等值线，3—油田
（二）有利的生储盖组合和良好的储层
•良好的储层：储层孔渗性好，厚度大，横向连 续性好，分布广泛，有利于输导油气。
假设P饱= Pd ，为静水压力，存在误差。
四、气藏形成时间确定法
波义尔理想气体定律： PoVo= P1 V1
Po= P1 V1 / Vo =ρ w g H H = P1 V1 / ρ w g Vo
古地表
H＝2 000 m
今地表
H＝3 000 m
五、流体历史分析方法
•化石记录： 直接记录了沉积盆地油气成藏条件和过程的储