断层与油气运移及成藏

一 断层特征对油气运移聚集的影响
二 断裂控藏
1、断裂对油气聚集成藏的控制作用 2、断裂控制的幕式成藏
二 断裂控藏
1、断裂对油气聚集成藏的控制作用
断裂对油气运聚成藏的控制作用，早就引起地质家的注意。 20世纪50年代李四光—结构面（包括断裂面）控油： 20世纪60－70年代渤海湾石油会战，油田专家和学者提出了一系列 断裂控油的观点和认识—复式油气聚集理论。 80年代张文佑院士、朱夏院士、李德生院士等，90年代以后陈发景、 罗志立，闫敦实、陆克政、漆家福、陈义贤、 郭占谦、吕延防等 发表的相关文章、论著很多，水平也很高。国外Allen（封闭性）、 hindle（油气沿断层面运移）、AAPG（断裂与含油气系统、成藏要 素关系，1985、1997、2001、2003） 集中在三个方面:遮挡作用、输导（通道)作用和破坏作用 罗群等人通过断裂的研究和调研总结出以下：八大控制作用（通 道、桥梁、遮挡、改向、控圈、保存、破坏与调整、控盆与控源）
文献调研与综述作业3
——断层与油气运移及成藏
汇报提纲
断层特征对油气运移聚集的影响 断裂控藏 断层体圈闭
一 断层特征对油气运移聚集的影响
1、断层的运移机理 2、断层的输导模式 3、断层特征对油气运移聚集的影响
一 断层特征对油气运移聚集的影响
1、断层的运移机理：断层“地震泵”的抽吸作用
“地震泵”首先由Sibson提出。他认为断层的作用就像泵一样， 由较深部位抽出热液沿断面驱入上方具较低正应力的张开裂隙中。 Hooper在烃类的运移中首次运用了这一动力机制，认为流体沿生长 断层的流动具有周期性、突发性的特征。 华保钦结合中国含油气盆地实际情况指出“地震泵”即塑性岩石受 到拉张应力或挤压性应力，当应力积累到超过岩石的破裂程度时， 发生裂隙或断层，导致围岩中流体向断层运移，油气源岩内及早先 储集在断层下方多孔岩层中的油气即向断层带快速运移。 邸领军将“地震泵”的概念引用到那尔多斯盆地的油气成藏中，指 出油气的运移一聚集一再运移一再聚集的过程，原因是地震使岩石 发生破裂，地体膨胀产生高强度真空区，即强负压场，分散在地层 中的流体向这一低压区快速运移聚集。地震后地体裂缝收缩时又将 油气排驱到最适宜的储层空间聚集。
E1+2
E1+2
MZ
MZ
MZ
柴达木盆中部地（中冲起部构油造气）断运裂聚系统模油式气与运聚油成气藏模藏式位置
图7 断层上下盘油气聚集模式2
一 断层特征对油气运移聚集的影响
（2）断面优势运移通道
油气在断裂带中将遵循沿着最大流体势降
低方向而集中在最小阻力（最大流体势差断）层面登 这一有限的通道空间运移，这个通道称之陆为点？
一 断层特征对油气运移聚集的影响
2、断层的输导模式
（1）垂向输导模式：垂向输导是指油气在排替压力差的作用下， 沿开启的断层作垂向运移。
垂向运移的条件
断层的排替压力要低于两侧 沿断层必须有剩余压力差
图1 断层垂向输导模式
一 断层特征对油气运移聚集的影响
（2）侧向输导模式：侧向输导是指油气横穿断层的侧向运移，即 包括断层两侧烃源层向储集层的直接运移，也包括储集层通过断层 向另一侧储集层的运移。
实
例
石深1井沥青封堵油藏，黑油山油藏？ 塔里木盆地志留系沥青砂之下
断层 尖灭 型
断层向上和四周各个方面变小、 消失，在地下形成一个封密高孔 渗地质体，并有油气源供给。如 早期形成的油源断裂后期不在活 动或断开油气层断裂带
东濮坳陷西部斜坡区一台阶的胡 105块、胡63块和庆91块。
断裂 交会 型
烃源
层间滑 挤压 动型
断层具有渗透性，其顶部渗透性要低，排替压 力要大于垂向上的势梯度
侧向运移的条件
断层两侧地层也具有渗透性，且断层的渗透性 要低于或等于断层两侧地层透性
断层两侧的地层之间要产生侧向的势梯度，促 使油气由一侧向另一侧运移
一 断层特征对油气运移聚集的影响
图2 断层侧向运移模式 图3 断层侧向输导与油气成藏模式
（2）随着断裂活动加剧，流体便快速沿断层发生向上运移；
（3）断层活动结束后，渗透率降低，流动减慢乃至停滞。
二 断裂控藏
Sibson的地震泵吸作用或断层阀作用 地震泵作用（平移断层或正断层）：
（1）地震剪切破裂发生之前，沿断层带即发生区域构造剪应力积 累，使得垂直于最小主应力方向的张裂隙和破裂面张开而产生体积 膨胀，此即岩石变形的扩容阶段。裂隙空间的发育造成膨胀带内流 体压力降低，导致流体从周围地层向断裂带内流动。
断层体油气 藏
图12 断层体油气藏
三 断层体圈闭
2、断层体圈闭的类型和成藏模式
沥青封堵型
基 本
断层尖灭型
类
型
断裂交会型
层间滑动型
表3
类型
沥青封 堵型
成藏模式图
地表
沥
青
稠油
重油
正常 原油
断层体圈闭类型及其成藏模式
基本特征
断层破坏下部油气藏，油气沿 断裂散失地表，因沥青化将断 裂封闭，从下部沿断裂运移的 油气在断层带中聚集形成沥青 封堵的断层体油气藏—与常规 沥青封堵油藏类似
表2 断裂控藏作用总结表
二 断裂控藏
图10 控藏断裂示例图
二 断裂控藏
二 断裂控藏
2、断裂控制的幕式成藏
（1）幕式成藏 Hunt (1990) 是较早注意到幕式成藏的学者之一, 但其讨论的主要 是与异常压力流体封存箱有关的成藏，认为封存箱流体的涌流释放 过程是周期性的、幕式的，原因是封闭层的封闭—突破—再封闭— 再突破具有旋回性。 Hooper(1991) 讨论了生长断层带的流体运移问题，并提出了“周 期流”(Periodic flow ) 理论，认为断层带附近的流体运移，受 控于断层活动的周期以及断层带的渗透性。 20世纪末，张一伟、李京昌、金之钧、刘国臣等一些石油地质学家 提出了含油气盆地周期性演化的思想。此外吴文奎、翟裕生等一些 矿床学家们发现，地质历史上的成矿作用也具有明显的周期性或阶 段性。此外吕修祥，张一伟等认为塔里木盆地油气藏的形成具有旋 回性或阶段性进而提出了成藏旋回的概念。
二 断裂控藏
近年来, 国内一些学者也开始注意到油气运移聚集成藏的幕式现象。 郝石生和黄志龙等提出了封存箱流体的脉冲式混相涌流模式，认为 在异常高压封存箱的箱缘、箱外成藏过程中，脉冲式混相涌流是其 运移的主要机制。 龚再升等也注意到莺歌海盆地天然气的幕式成藏现象，并认为该盆 地天然气的幕式成藏与流体压力自振荡存在耦合关系。 邱楠生、金之钧也探讨了脉动式成藏的问题。 华保钦、张树林、曾联波等则赞同油气沿断层运移的地震泵理论或 周期流理论。 赵靖舟（2003）则认识到幕式成藏的重要性及其在油气勘探中的意 义，并对幕式成藏理论进行了系统探讨，认为地质历史上油气的运 移聚集成藏除了缓慢渐进的方式外, 快速的幕式成藏也是一种十分 重要的成藏方式；而且，这种成藏方式具有快速、高效、运移损失 小的特点, 是高富集度大中型油气田形成的一种主要方式。
C. 断层幕式活动间歇期导致断层带垂向上形成欠饱和油藏一高饱 和油气藏一油气藏及纯气藏的完整序列
三 断层体圈闭
1、断层体圈闭的概念 2、断层体圈闭的类型和成藏模式 3、断层体圈闭的理论和实际意义
三 断层体圈闭
1、断层体圈闭的概念
断层体圈闭可定义为：一个具 有输导和储集条件的断层体 （由断层破碎带构成的三维地 质体），四周具有遮挡条件， 顶部又为封盖物（如泥质岩、 盐岩或沥青质等）所封盖，形 成相对低势区的地质空间。当 一个断层体圈闭有油气源供给 时，断层体圈闭就能聚集油气， 从而形成断层体油气藏。
E23
E13 E 1+2
E23
E32
E13
E31
E23
E 1+2 MZ
松辽盆地古龙-新站断裂带天然气运聚成藏模式 柴达木盆地昆昆北北断区裂构油造气系统运油气聚运聚模成式藏模与式油气藏位置
古 龙 -新站断裂带断层倾向盘地层天然气运聚南成冀山藏模式
尖顶山
Q1+2
N2
N2
N2
N1
N1
N1
E3
E3
E3
E1+2
一 断层特征对油气运移聚集的影响
（3）阶梯状输导模式：各种类型的侧向和垂向运移交替的复杂运 移输导方式
图4 断层阶梯状输导模式 图5 断层阶梯状输导与油气成藏模式
一 断层特征对油气运移聚集的影响
3、断层特征对油气运移聚集的影响
（1）断裂上下盘油气的差异聚集 多数情况下,油气要么主要聚集在断裂上盘，要么主要聚集在断裂 下盘，上下盘差异聚集现象明显 庞雄奇，罗群等人提出了两种差异聚集模式： （1）反向断层的下盘多聚集油气，顺向断层的上盘多聚集油气 （2）断层的倾向盘多聚集油气
二 断裂控藏
（2）断裂控制幕式成藏的机理： ——地震泵作用或断层阀效应
Knipe (1993) 将断层带内渗透率的演化概括为3个阶段： （1）地震发生前，应力集中导致微破裂形成膨胀，增大了渗透 率，流体进入断层带；
（2）地震发生时，应力释放造成震前膨胀崩溃，使得断层带内 流体排出；
（3）地震之后，运移流体促使矿物沉淀，造成渗透率降低。
二 断裂控藏
Hooper指出当断层活动时, 其渗透率和流体势增大, 流体沿断层向 上运移成为可能；当断层处于休眠状态时，渗透率降低，流动减慢 乃至停滞，从而提出流体沿断层的流动具有周期性，流体沿断层的 运移是幕式的。 （1）在断层活动初期，其渗透率增大，流体势减小，流体( 油气) 由断层两侧向断层带汇聚，造成断裂带的流体势增大；
图11 流体的运移方式和运移路径示意图
a.断层幕式活动期 b.断层幕式活动间歇期 1.断层活动方向；2.流体运移方向；3.砂岩；4.断层角砾岩；5.断层破碎带；6.断层碎屑岩
二 断裂控藏
（3）断层幕式活动期和间歇期的油气成藏特征
A. 对油的输导能力存在着差异：活动期对油气的疏导能力强，间 歇期弱
B. 断层幕式活动期导致断层带附近形成同层混源或异层同源的多 层系（或多构造层）含油气复式油气聚集带
岩
挤压
多条断层交会处断裂带变宽， 形成高孔隙断层体，并有油源 供给，断层体向上、向四周变 的密封
层间差异性滑动导致层 间“增容”，形成层间断 层体有利储集空间体， 有油源供给
图例 断层体油藏 烃源岩
油气层
油气运移 断盘运动
东部油区的复杂断裂发育区
西部含油气盆地挤压区
泥岩
地层
力的方向
三 断层体圈闭
3、断层体圈闭的理论和实际意义
（2）当地震破裂作用发生时，流体从超压储层向上排出，随之流 体压力迅速降低到静水压力状况。
（3）流体压力重新向临界值方向递增，直到激发下一次地震断层 滑动，进而重复发生，构成旋回。
随着流体压力在震前的静岩压力和震后静水压力之间的交替变化, 致使大量流体呈幕式排出。
二 断裂控藏
（3）断层幕式活动期和间歇期的流体运动特征
（2）地震破裂作用发生时，造成膨胀带内的张裂隙松弛，其中包 含的流体必然快速沿着最容易解除压力的方向排出。换言之，当应 力释放时，岩石将重新被压实到膨胀前的状态，从而使流体从系统 中被快速排出。
二 断裂控藏
断层阀作用（挤压或转换挤压断裂系统）：
（1）地震破裂作用发生之前，由于液压破裂作用使得断层附近发 育大量近水平的伸展破裂，形成静岩压力储层。
断面优势运移通道。
图8 断面优势运移通道示意图
一 断层特征对油气运移聚集的影响
依据断 面流体 势特征 将断面 流体势 分为三 种类型 ，只有 汇聚型 才能形 成优势 运移通 道
图9 断裂优势运移通道模式图
一 断层特征对油气运移聚集的影响
（3）断层基本特征对油气运移聚集的影响
表1 断层基本特征对油气运移聚集的影响
断层体油气圈闭概念的提出，不仅丰富和完善了石油地 质圈闭理论，同时也为油气勘探提供了一个新的领域。我国 是一个断裂极为发育的地区，与断裂发育极为密切的断层体 油气藏的存在，在我国具有特殊的意义，如寻找油气大量运 移期形成的古断裂（后期断裂没有活动）所聚集的原生型断 层体油气藏，或后期构造运动破坏原生油气藏而形成的次生 型断层体油气藏，是值得探索的油气勘探领域。
一 断层特征对油气运移聚集的影响油气在断层中的运Fra bibliotek特点：幕式运移
油气在断层中发生幕式运移，其证据主要有以下几方面：
(1)矿物学证据：Fe、Mn 含量、包裹体均一温度和FeS浓度； (2)热异常证据：地温和包裹体均一温度； (3)油气富集证据：高富集度大中型油气田的形成和分布往往与断
裂有关，这与断层的地震泵作用有着密切联系。
图6 断层上下盘差异聚集模式1
一 断层特征对油气运移聚集的影响
沿 裂缝运移聚 集的天然气
敖 401
敖敖 44
古 龙 -新站断裂带
张性 断裂
断裂和裂缝是天然气 向上运移的通道
倾向盘有利成藏区
北背向盘不利成藏区
昆仑山
跃进二号
跃进 一号
油砂山
油砂山油田
Q 1+2
Q 1+2
N2 N1
N2
N2
N1
N1
N1-N2