第8章 含油气系统及盆地模拟

Deer－Boar（.）含油气系统在关键时刻（250Ma）的地质剖面图
（4）平面图：在平面上勾绘含油气系统在关键时刻的地理分 布范围，一般根据成熟烃源岩及产自该烃源岩的油气显示、油 气苗和油气聚集的展布范围来加以圈定。
Deer－Boar（.）含油 气系统在关键时刻的平 面分布图
（5）含油气系统事件图：用以说明各基本要素和各成藏 作用间的时间关系、含油气系统的保存时间及关键时刻等。
（1）油气聚集统计表：以表格形式列出与某一特定含油气系统 有关的所有油气聚集及其相关资料，它为质量平衡方程提供了数据， 且是含油气系统评价的基础。
表8-2 油气田名 称 Big Oil Raven Owens 在虚拟的Deer-Boar（.）含油气系统内的油气田 储集层 原油比重 累计原油产 剩余储量 6bbl） （×106bbl） （°API） 量（×10 32 31 33 310 120 110 90 12 19 发现时间
进展及发展趋势：在空间上，由一维模型发展成二维模型，正朝
着三维模型方向发展；在相态上，由笼统的单相发展成二相、三相， 正朝着多组分方向发展；在功能上，从单一、简单的模拟计算向地 质家综合评价应用平台方向发展。
盆地模拟（basin mode1ing）：对沉积盆地内所有地质要素和作
用过程进行定量模拟；具体地，在现代油气地质理论为指导，以计
（c）存在于挤压和活动边缘盆地中的，尤其是弧前盆地和前
陆盆地前渊中的造山带型含油气系统。
含油气系统的沉积盆地动力学分类
（a）大陆裂谷型含油气系统， 且垂向运移和不同层次储集岩；
（b）地台型含油气系统，具侧 向运移和单个储集层；
（c）造山带型含油气系统，具 侧向和垂向运移
（2）Magoon（1989）根据上覆岩层的复杂程度(单一的或混合的)、 储集层岩性(硅质碎屑岩或碳酸盐岩)和干酪根类型(I型、II型或IIII型) 对美国的含油气系统进行了分类。1992年，Magoon又根据烃源岩的 地质年代对同样的含油气系统再次进行了分类。 （3）Magoon和Dow（1994）根据导致烃源岩成烃的主控因素－热 源的不同将含油气系统划分为“典型的”与“非典型的”两大类，
四、含油气系统的研究
1. 含油气系统的确定
证实一个含油气系统的存在的依据是有油气的存在，哪怕只有一 股气或一滴油（体积小而丰度高）。一般而言，对任何地区，只要 有富含有机质的岩层存在，且其被沉积埋藏到足以生成油气的深度， 就应当存在含油气系统。
2. 含油气系统的描述
作为一个地质实体，含油气系统具有特定的地理、地层和时间范 围，且可以用“四图一表”来加以较好的描述与说明。 （1）油气聚集统计表：以表格形式列出与某一特定含油气系统 有关的所有油气聚集及其相关资料，它为质量平衡方程提供了数据， 且是含油气系统评价的基础。
Deer－Boar（.）含油气系统事件图
3. 含油气系统的评价
（1）油气充注能力 某一特定的含油气系统在一个区域的油气丰度主要取决于充注量
(charge)的大小。Sluijk和Nederlof（1984）将油气充注量定义为圈闭空间
可以捕集到的烃类体积，油气充注的体积则等于来自成熟生烃洼陷的油 气体积减去排烃过程及二次运移过程油气损失的体积。因此，油气的区 域充注程度主要取决于烃源岩的丰度及成熟生烃洼陷的体积。 Demaison和Huizinga（1994）认为可采用一种简化的统计指标—源岩潜 力指数（SPI）来确定。 Tissot等（1980）将SPI定义为地下1m2面积 的烃源岩柱内能生成油气的最大量（t），其计算公式为：
油气生成子系统 油气充注程度 过充注 正常充注 欠充注
运移-捕集子系统
运移排烃方式 垂向排烃 侧向排烃
捕集方式 高阻抗 低阻抗
根据上述三种因素中所适合的条件 来确定含油气系统的分类
含油气系统成因分类流程图
（5）窦立荣等（1996）根据油气相态在纵向上的分布规律，将 含油气系统分为含生物气系统、含油系统、含凝析油气系统和含干 气系统。 （6）赵文智等（1996）根据油气充注程度（超充注、正常充注、 欠充注）、储盖组合（重叠式、侧变式、包裹式）、运移样式（垂 向、侧向）、圈闭类型（高阻抗、低阻抗）与保存条件（无改造型、 微弱改造型、强烈改造型）进行组合分类，共划分出108种基本类 型。 （7）宋建国和张光亚（1996）依据沉积盆地类型、演化及烃源 岩形成的古地理、古气候条件等，将中国油气系统划分为古生界克 拉通型、中－新生界前陆－陆内挠曲坳陷型和中－新生界裂谷－伸 展坳陷型，共三大类五小类。
Fra Baidu bibliotek
例如，Deer－Boar(．)代表一个可能的含油气系统，它由泥盆系Deer
页岩和Boar砂岩组成，其中Deer页岩为烃源岩，Boar砂岩为主要储集岩。
2. 含油气系统分类
（1）Perrodon（1984，1992）：基于沉积盆地的地球动力学环
境，按含油气盆地的性质将全球的含油气系统分为三大类： （a）存在于大陆裂谷盆地中的大陆裂谷型含油气系统； （b）存在于克拉通盆地内部或大陆离散边缘盆地中的地台型 含油气系统；
（3）含油气系统规模
Klemme（1994）根据可采储量的大小将含油气系统的规
模分为四级： ①超巨型含油气系统：>100×109bbl（油当量）；
②巨型含油气系统：20×109－100×109bbl（油当量）；
③大型含油气系统：5×109－20×109bbl（油当量）； ④有效含油气系统：0.2×109－5×109bbl（油当量）。
二、含油气系统的组成
基本组成：地质要素和成藏作用:
地质要素：烃源岩、储集层、盖层和上覆岩层
成藏作用：圈闭的形成和油气的生成－运移－聚集
这些要素及作用必须要有适当的时空配置，才能使其有 机的关联；这些成藏作用有序的发生，最终形成油气聚集； 这些基本要素和成藏作用存在与发生的地方就是含油气 系统所在的位置。
三、含油气系统的命名及分类
1. 含油气系统命名 （1）可靠性水平：水平用于描述某一特定烃源岩生成的油气提供给油气 聚集的可能性。 基于资料和研究程度，含油气系统可划分为三个可靠性级别： 已知的（Known）：成熟烃源岩与油气聚集之间存在良好的地球化学 可比性，以（！）表示； 可能的（Hypothetical）：应用地球化学资料识别出了烃源岩，但烃源 岩与油气聚集之间尚未确定有地球化学可比性，以（· ）表示； 推测的（Speculative）：烃源岩和油气的存在完全是根据地质或地球物 理资料推测的，以（？）表示。
含油气系统可靠性水平的定义
可靠性水平 已知的 可能的 标记符 （！） （· ） 判 别 标 准 油－源岩对比或气－源岩对比 缺乏油气－源岩对比，地化资料指示了油气的成因
推测的
（？）
仅存在一般的地质或地球物理证据
（2）含油气系统的名称：含油气系统的名称包含了烃源岩、主要储集 岩名称以及用符号表示的该系统的可靠性水平。
第二节
一、盆地模拟概述
盆地模拟
盆地模拟技术是在20世纪70年代末开始逐渐发展起来的，现已在油
气勘探和地质综合研究中发挥着越来越重要的作用。 世界上第一个盆地模拟系统于1978年诞生于德国，由原西德尤利希
（Jurich）核能研究有限公司石油与有机地球化学研究所研制；
在我国，胜利油田于1980年引进了西德的一维盆地模拟的方法并移 植了相应的软件系统；
我国：成油系统、石油系统、油气系统、油气成藏系统、成油体系、 石油体系等，复合含油气系统、复式含油气系统
2．含油气系统的定义
一个自然的系统，其中包含活跃的烃源岩、所有与其相关的石油
和天然气以及形成油气聚集所必需的地质要素和作用”。 活跃烃源岩：包括目前可能已不再有效或已耗尽(油气已排出)的； 油气：包括聚集在一起的： ①在常规油气田、气水合物、致密气田、裂缝性页岩和煤中发现 的热成因与生物成因气； ②在自然界发现的凝析油、原油和沥青； 系统：相互依存的并制约油气成藏的各种地质要素、作用及其组 合关系。
1954 1956 1959
Boar砂岩 Boar砂岩 Boar砂岩
Just
Hardy Lucky Marginal Teapot
1966
1989 1990 1990 1992
Boar砂岩
Boar砂岩 Boar砂岩 Boar砂岩 Boar砂岩
34
29 15 18 21
160
85 5 12 9
36
89 70 65 34
第八章
含油气系统及盆地模拟
第一节
含油气系统
一、含油气系统的概念
1．含油气系统概念的提出与发展 • • • • • • • • 1972：Dow，AAPG年会，论文摘要； 1974：Dow， AAPG杂志，论文全文，Oi1 System； 1980：Perrodon，《石油地质动力学》，Petro1eum System； 1984： Demaison，Generative Basin； 1984：Meissner等，Hydrocarbon Machine； 1986：Ulmishek，Independent Petroliferous System； 1987、1988、1989：Magoon，Petroleum system； 1990、1992、1994： Magoon & Dow，Petroleum system。
SPI＝h(S1+S2)ρ/1000
式中，h为源岩的净厚度（m）；S1＋S2为源岩的平均生烃潜力（kg烃/t 岩石），由Rock-Eval热解实验获得；ρ为源岩密度，一般为2.5t/m3。
在垂直排烃的含油气系统中，SPI可分为： •低级（SPI<5t/m2） •中级（5t/m2≤SPI<15t/m2） •和高级（t/m215≤SPI）。 在以侧向排烃为主的含油气系统中，SPI的分级为： •低级（SPI<2）、 •中级（2≤SPI<7）
•高级（7≤SPI）。
在广泛勘探过的地区，烃源岩SPI值的大小通常与该含油气系 统中有关的油气储量呈正相关关系。一般地，含高级SPI源岩的地
区常与大储油层或巨型油气田的产层有关；
（2）含油气系统效率（GAE） GAE：某系统所发现的原始地质储量与其有效源岩生成的油 气总量之比 一般地，一个含油气系统的油气生成聚集效率 （GAE）主要受以下几个因素所影响： ①沿主要（一级）运移通道的油气滞留； ②沿次级（和三级）运移通道的油气滞留； ③油气向非商业聚集的散失量； ④圈闭形成之前，有效生成期间油气通过诸如地表油气苗等方 式从该系统中的散失量； ⑤因为圈闭能力的不充分造成在有效 生成期间油气从该系统的散失量； ⑥在保存期间油气藏中的散失量。 通常认为，GAEs>10为非常有效的含油气系统，1-10为中等有 效的含油气系统，而<1的为低效的含油气系统。
在两个含油气系统
非典型的含油气系统
烃源岩在火成岩岩墙的作用下热成熟生烃
（4）Demaison和Huizinga（1991，1994）根据油气充注程度（过充注、 正常充注、欠充注）、运移排烃方式（垂向排烃、侧向排烃）与捕集方 式（高阻抗、低阻抗）对含油气系统进行分类，一共可分出12种类型。
含油气系统
（2）埋藏史图：用以说明在特定地区的关键时刻、具体时间及 基本地质要素，一般应包含地质时代与绝对年龄、岩性柱、岩层名 称、深度、烃源岩、储集层、盖层、上覆岩系等项目，并在埋藏史 曲线上标注生油窗项、生气窗项及油气系统形成的关健时刻。
Deer－Boar（.） 含油气系统的埋藏史图
（3）剖面图：用以显示油气系统形成关键时刻时各基本要素的 几何分布，限定了含油气系统的地层展布范围，一般应包括基底、 上覆沉积盖层、边界断裂、构造起伏、烃源岩、储集层、盖层、上 覆岩系、生油窗项、生气窗项、油气藏、埋藏史井位、油气系统的 地理分布范围及地层展布范围。
其中典型的含油气系统是指由于上覆岩层增加，致使烃源岩埋深增
大并发生热成熟生烃作用而产生的油气系统，非典型的含油气系统 则指油气是经过其它途径生成的，如火成岩侵入、大洋中脊与裂谷 深部热流或生物作用等。
典型的含油气系统在关键时 刻的三种平面图与剖面图
（a）各基本地质要素均具备，但 油气尚未生成，故不存在含 油气系统； （b）有一套正在生烃的烃源岩， 存在一个含油气系统； （c）两套烃源岩均已热成熟，存