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第三章 油气运移—5.不整合类型与结构、流体输导与遮挡机制_油气成藏过程分析

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第三 油气 5. 整合 类型 结构 流体 输导 遮挡 机制 过程 分析
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一、油气初次运移 (一 ) 连续稳态初次运移模式 (二 ) 泥 /页岩天然水力破裂与幕式流体初次运移 二、油气二次运移 (一 )输导体系 1. 输导体系定义 非均质输导层中油气运移机理 体输导与遮挡机制 (二 )超压盆地流体流动机制、流动样式与油气富集 第三章 油气运移 第三章 油气运移 —— 油气二次运移 4、不整合结构、流体输导与遮挡机制 ( 1)碎屑岩不整合 ( 2)碳酸盐不整合 ( 3)结晶岩不整合 半风化壳 碎 屑 岩 风 化 壳 形 成 模 式 近地表风化溶蚀 风化壳 (古土壤层) ( 1)碎屑岩不整合-风化壳 纵向结构不整合面之上岩石风化粘土(古土壤)半风化岩石层岩 性 颜 色砾岩、含砾砂岩 砂 岩 砂岩夹泥岩泥 岩粉砂质泥岩、泥质粉砂岩砂泥岩互层泥 岩 砂岩、粉砂岩 砂泥岩互层 砂泥岩夹煤层灰色为主褐色为主,棕红色,黄色,灰色黄色,褐色,灰色A B I 颜 色砂 岩 砂岩夹泥岩泥 岩粉砂质泥岩、泥质粉砂岩砂泥岩互层泥 岩 砂岩、粉砂岩 砂泥岩互层 砂泥岩夹煤层褐色为主,棕红色,黄准噶尔盆地腹部 K/碎屑岩风化壳结构 风化剥蚀的速率、 地层的沉积相 准噶尔盆地侏罗系顶部古风化壳分布 沙 1 芳 1 董 1 永 1 庄 1 征 1 泉 1 五彩湾 克拉 玛依 百口泉 乌尔禾 风城 夏子街 陆梁 石南 石西 玛北 山子 棵树区块 卡 6 车莫古隆起演化与侏罗系顶部风化壳 车莫古隆起演化与侏罗系顶部风化壳的形成 a 初始压实作用预示着西山窑组在沉积之后被深埋并遭到一定程度的压实。 b 褐色蚀变预示着车莫古隆起大幅度抬升,导致西山窑组被抬升剥蚀至地表,从而遭受了全面的潜水 c 研究区大规模的胶结作用和再次压实作用预示着西山窑组的再次深埋过程。 庄 4井 分层 深度 岩性 2 19 5 75 4 2010 4020 4030 4040 4050 4060 4070 含砾 细砂岩 风化粘土 半风化 岩石 结构 解释 4090 不整合面结构及分布 永 1井 分层 深度 (m) 岩性 11 21 1 5 70 3 2680 5700 5720 5740 5760 5780 5800 5820 5840 5860 5880 5900 5920 5940 5960 5980 底砾岩 风化粘土层 半风化 岩石 结构 解释 油层 盖层 不整合面结构及分布 图 沙 4井 井 井 井 井 井不整合结构对比 永 1井 征 1井 分层 深度 岩性 结构 2780 5800 5820 5840 5860 5880 5900 5920 5940 5960 底砾岩 风化壳 半风化 岩石 分 层 深 度 岩 性 结构 解释 11760 4770 4780 4790 4800 4810 4820 4830 底砂岩 风化壳 半风 化壳 永 6井 分 层 深度 (m) 岩性 结构 解释 2x 5920 5930 5940 5950 5960 5970 5980 5990 6000 6010 6020 6030 6040 底砂岩 风化壳 半风 化壳 永 2井 分 层 深度 (m) 岩性 结构 解释 2x 5900 5910 5920 5930 5940 5950 5960 5970 5980 5990 6000 6010 6020 底砾岩 风化壳 半风 化壳 分 层 深度 (m) 岩性 结构 解释 2170 3180 3190 3200 3210 3220 3230 3240 3250 砂岩、 含砾 砂岩 风化壳 半风化 岩石 沙 4井 分层 深度 岩性 2010 4020 4030 4040 4050 4060 4070 含砾细 砂岩 风化壳 半风化 岩石 结构 解释 庄 4井 不整合面结构及分布 永 2井 分 层 深度 (m) 岩性 结构 解释 2x 5880 5890 5900 5910 5920 5930 5940 5950 5960 5970 5980 5990 6000 6010 6020 底砾岩 风化壳 (残积层 ) 半风 化壳 50% 60% 70% 80% 90% 100% 董 2 沙 4 永 1 永 2 永 6 征 1 庄 101 庄 4 上 风化壳 半风化壳 ) 化 学 风 化 长石、 花岗岩 高岭石、三水铝石 和绿泥石 蒙脱石和伊利石 准噶尔盆地腹部侏罗系顶部不整合残积层内部结构 含砾泥岩 分选极差 非渗透性 岩石 伊蒙混层 伊 利 石 绿泥石 蒙脱石 a 0 20 40 60 80 100 岭 石 %粘土矿物总量 %粘土矿物相对含量 10 20 30 b %粘土矿物总量5876m 间 孔 隙 50 80 μm, 连 通 较 好 半 风 化 壳 永 1井西山窑组次生溶蚀孔隙 准噶尔盆地腹部侏罗系顶部不整合半风化壳内部结构 永 1井西山窑组次生溶蚀孔隙 伊蒙混层 伊 利 石 绿泥石 蒙脱石 a 0 20 40 60 80 100 岭 石 %粘土矿物总量 %粘土矿物相对含量 长石 (%) 孔隙度 (%) 渗透率 (0 1 2 3 4 6 8 10 12 14 6100 6000 5900 5800 1s 1q 积层 10 20 30 b %粘土矿物总量0 10 20 30 6100 6000 5900 5800 长石在不整合面上下减小,溶蚀所产生的高岭石却没有就近沉淀,形成了溶蚀孔隙 准噶尔盆地腹部侏罗系顶部不整合半风化壳内部结构 孔隙度 (%) 0 4 8 12 16 4820 4810 4800 4790 4780 K 1 t g b 0 20 40 60 80 100 a 伊蒙混层 蒙脱石 绿泥石 10 20 30 40 50 伊 利 石 高 岭 石 %粘土矿物总量 %粘土矿物相对含量 长石 (%) 8 12 16 20 24 28 5200 5100 5000 4900 4800 4700 征 1井三工河组次生溶蚀孔隙 长石在不整合面上下减小,溶蚀所产生的高岭石却没有就近沉淀,形成了溶蚀孔隙 准噶尔盆地腹部侏罗系顶部不整合半风化壳内部结构 长石 (%) 8 12 16 20 24 28 5200 5100 5000 4900 4800 4700 征 1井, 松,粒间孔隙 50通好 准噶尔盆地腹部侏罗系顶部不整合半风化壳内部结构 永 1井, 5882m, 石溶蚀残余10偏光 永 1井西山窑组次生溶蚀孔隙 准噶尔盆地腹部侏罗系顶部不整合半风化壳内部结构 分层 深度 岩性 结构 2780 5800 5820 5840 5860 5880 5900 5920 5940 5960 5980 底砾岩 残积层 半风化 岩石 分 层 深 度 岩 性 结构 解释 11750 4760 4770 4780 4790 4800 4810 4820 4830 底砂岩 残积层 半风 化壳 永 6井 分 层 深度 (m) 岩性 结构 解释 2x 5920 5930 5940 5950 5960 5970 5980 5990 6000 6010 6020 6030 6040 底砂岩 残积层 半风 化壳 永 1井 征 1井 永 2井 分 层 深度 (m) 岩性 结构 解释 2x 5880 5890 5900 5910 5920 5930 5940 5950 5960 5970 5980 5990 6000 6010 6020 底砾岩 残积层 半风 化壳 碎屑岩剖面不整合结构与输导、封闭机理 残积层:非渗透层,起到封闭作用; 半风化壳:有利于溶蚀孔隙的形成,具有较强的输导能力。 古风化粘土层 超压封闭层 古风化壳 海相砂岩 河谷充填 / 海进沉积 E p # 3 1层 超压油层 常压油层 美国 地与不整合相关的超压地层油气藏 碎屑岩层系不整合结构与输导行为 各种隐蔽圈闭油气藏的 形成主要是依靠不整合风化 壳作为遮挡条件。 碎屑岩层系不整合作为 油气运移通道主要取决于半 风化壳砂岩的物性与风化壳之上底砾岩是否发育。 风化壳之上底砂岩分布与输导:受沉积环境与成岩作用的影响 阿尔伯塔盆地 域性油气运移通道 A B A B 402长: 240: 112积: 23310质储量: 1574× 108 4、不整合结构、流体输导与遮挡机制 ( 1)碎屑岩层系不整合 ( 2)碳酸盐岩层系不整合 ( 3)变质岩 (结晶岩 )层系不整合 渡 1井 据王一刚, 2004) 0 180 浅侧向电阻率 深侧向电阻率 0 10000 0 10000 岩性剖面 4800 4810 4820 4830 4840 4850 深 度 (m) 自然伽马 岩溶分带 垂直渗流带 水平潜流带 岩溶剖面分带模式 (983) 测井具有高自然伽马、低电阻率异常响应特征 (2) 碳酸盐层系不整合结构与输导行为 何发岐, 2002. 碳酸盐岩地层中不整合-岩溶风化壳油气田 —— 以塔里木盆地塔河油田为例 . 地质论评, 48( 4):391~ 397. 要勘探成果及地质认识碳酸盐层系不整合结构与输导行为 碳酸盐岩层系不整合结构:主要由孔、洞、缝发育的岩溶岩层组成、厚度较大、 物性较好,但非均质性强; 碳酸盐岩层系不整合规模:主要受古地貌与古气候的影响 碳酸盐岩层系不整合输导能力:与碎屑岩层系不整合相比较,碎屑岩不整合风 化壳具有显著的封闭能力;而碳酸盐岩层系风 化壳具有很强的输导能力。 古隆起控制论 4、不整合结构、流体输导与遮挡机制 ( 1)碎屑岩层系不整合 ( 2)碳酸盐岩层系不整合 ( 3)变质岩 (结晶岩 )层系不整合  结晶岩潜山油气勘探现状 S N 3 0 超压 二叠系碳酸盐岩 二叠系盐岩 中生代碎屑岩 花岗岩冲积物 阿马里洛隆起 基岩 碎砂砾堆积 冲积物 花岗岩 泥岩 宾夕法尼亚系碎屑物 密西西比碳酸盐 伍德福德页岩 泥盆系 寒武系 碳酸盐岩 油 水 晶岩坡积沉积物为主要储层 阿里马洛 国) 裂缝性基岩与坡积沉积物共同组成储层 S N 油气 基岩 (元古代花岗岩) 第三纪湖相泥岩(盖层) 早第三纪砾岩(冲积物) E 油气 基岩 海平面 古生代 白垩系 新生代 0 2 隆台潜山油田 华北盆地 设得兰群岛 (英国苏格兰东北部 )  结晶岩潜山油气勘探现状 储集层主要为构造裂缝 源岩) 储集层(裂缝性碳酸盐岩) 储集层 (裂缝性基岩) 海平面 委内瑞拉 田,储层主要为裂缝性逆冲断块,源岩为上覆沉积层。  结晶岩潜山油气勘探现状 白虎油田构造上位于越南东南九龙盆地 ( 湄公盆地 ) , 为早新生界中央凸起带基岩断块 。 虎油田是目前越南国内最大的油田 , 原油地质储量 12× 108t( 2008) ,年 均 产 油 1330× 104t, 累 计 产 108t, 中心区采出程度达 40%,白虎油田的成功开发 , 为裂缝型油藏的开发提供了范例 。 白虎潜山裂缝、溶蚀孔隙发育好于  结晶岩潜山油气勘探现状 白虎油田基岩顶面构造略图、油藏剖面图 白虎油田基岩为一北北东 造面积 226两侧清楚地受断 裂所 控制 ,并被切割成 三个断块 , 其中间的断块隆起最高,白虎油田 90%的产量来自于结晶基底。 越南白虎油田( o 基岩岩性为块状全结晶深成岩,主要为花岗岩、花岗闪长岩、淡色闪长岩、石英闪长岩等,整体岩性变化不大,只是在成岩矿物的组成上有些变化,岩石年龄为 100代为晚侏罗世 白虎潜山裂缝、溶蚀孔隙发育好于  结晶岩潜山油气勘探现状 风化岩石 晚白垩系花岗岩 三叠系 安山岩 变质沉积岩 渐新统泥岩(源岩) 始新统泥岩(源岩) 始新统 岩)低成熟度方解石沸石胶结 卸载、剥离、收缩成因层状裂缝 共轭断裂、相关裂缝以及角砾岩 中央断块晚渐新世逆断层,相关裂缝及角砾岩 区分界线,中央断块约 3800 区分界线,中央断块约 3800 于流体溶蚀与构造运动共同作用而强烈溶蚀与破碎,顶部被相对较薄、强烈风化的被粘土矿物充填的层段覆盖。主要为开启 层好但变化大。 气水淋滤使得孔隙、裂缝局部增大,其最主要的储集空间为构造成因裂缝,中央断块晚渐新世逆冲作用形成新裂缝,同时先存的闭合、胶结裂缝重新开启。 蚀与破碎较 缝多闭合或被充填。 乎所有裂缝和孔隙均被方解石等矿物充填,储层质量差,非有利区  结晶岩潜山油气勘探现状 a by 0m of 本区地质构造主要见于北部,即柳江盆地 ,为一轴向近南北向的向斜构造及其周围一些次级褶皱和一系列较为复杂的断裂构造。 断层规模均较小,断层展布方向按发育程度依次有北东向、南北向、东西向和北西向四组。 区内各类岩石中节理普遍发育,主要为剪节理,其次为张节理。按节理延伸方向,可分为北东向、北西向、南北向和东西向 4组,前两组最为发育,在断层带内及两侧,节理更为发育。 老龙头 山海关 孟姜 山东堡 秦皇岛市 户远寨 杜庄 上平山 南刁部落 石门寨 驻操营 义院口 山神庙 山神庙 东贺庄 蔡各庄 海滨 鸽子窝 老虎石 Q Q Q r r Q Q Q Q Q Q Q Q r r Q Q Q 52r 3s λξ53 Q P P P P 2l 1b 1 C P C 1 C 1 C P π 53 C 1b r C P λξπ r 52r r 燕山期次石英正长斑岩 叠系 P 景儿峪组 j 燕山期花岗岩 γ52古界 四系 Q 下奥陶统 流 中上石炭统 C 寒武系 不整合 上侏罗统孙家梁组 侏罗统北票组 断层  结晶岩不整合结构、 流体输导行为 残积层 土壤层 半风化岩石层 风化壳结构 土壤层 残积层 半风化层 花岗伟晶岩脉 风化壳结构 残积层 土壤层 半风化层 取样位置 风化强烈,岩石疏松易碎,肉眼可见大量溶蚀孔隙发育。 风化壳结构 燕山大学残积层、半风化层顶部储集空间类型及其特点 60子窝顶部长廊边物理风化裂缝 物理风化裂缝 10石表层强烈破碎,其内微小裂缝十分发育。 物理风化作用在岩石表层形成的不规则裂缝。 物理风化裂缝 实例研究: ,探明石油地质储量有 3173。 古地貌地点风化壳结构 造上相对于临近的 2、 7潜山区块较低,处于山坳部位。 化成绿泥石, 风化壳岩性 解石细脉 肉红色角闪黑云斜长片麻岩、碎裂岩 2井 主要为花岗片麻岩和伟晶岩 。 花岗片麻岩为该井主要岩性 , 色暗 , 浅肉红色 , 暗色矿物多定向排列 , 具典型片麻状构造 。 全晶质 , 中粒粒状结构 。 伟晶岩本段厚约 岩石肉红色 , 主要由肉红色的正长石与少量的斜长石组成 。 全晶质 , 中粗粒粒状结构 , 块状构造 。 第一筒: 2030~ 岗片麻岩 伟晶岩 11111116井半风化岩石结构 ——沿与片麻岩裂缝风化强 第二筒: 晶 岩 花岗片麻岩 主要为花岗片麻岩和伟晶岩 。 伟晶岩分布于第二筒最上部 , 厚约 1m, 肉红色 , 主要由正长石与少量的斜长石组成 。全晶质 , 中粗粒粒状结构 , 块状构造 。 花岗片麻岩浅肉红色 , 具典型片麻状构造 。 全晶质 , 中粒粒状结构 。 2222216井半风化岩石结构 ——沿与片麻岩裂缝风化强 第三筒: 2089~ 2098m 本筒岩性为花岗片麻岩 灰白色或浅肉红色 , 具典型片麻状构造 。 全晶质 ,中粒粒状结构 。形成碎斑 。 3333333316井半风化岩石结构 ——沿与片麻岩裂缝风化强 风化壳风化程度分析方法: (1)相对于半风化壳与基岩,风化壳表现为 (2)化学风化指数: S/S/A= 风化壳 : S/ 量较小以及较大的 潜山变质岩风化壳结构识别 00 1S - 00 1S - 50 1S - 00 1S - 00 1S - 00 1S - 00 1S - 00 1S - 70 1S - 00 1S - 22 1S - 73 1S - 72 1S - 00 1S - 00 1S - 00 1S - 00 1S - 00 1S - 70 1S - 00 1S - 85 1S - 56 1S - 00 1S - 00 1S - 00 1S - 00 1S - 65 1S - 00 1S - 00 1S - 10 1S - 00 1S - 00 1S - 00 1S - 2)))))))%))))深度样品原号井号 深度样品原号井号2井氧化物含量与风化指数剖面与 (半 )风化壳划分 深度 (m) ) 45 75 ) 8 16 ) 0 7 ) 0 ) ) 0 ) 0 S/A 5 10 ) 0 15 ) 1 6 ) 0 60 结构 17001750180018501900半风化壳上段 半风 化壳 下段 潜山变质岩风化壳结构识别 深度 (m) 岩性 ) 60 75 ) 12 15 ) 1 5 ) ) ) 6 ) 2 ) ) 0 ) 0 ) 0 S/A 10 5 60 结构 1800185019005井氧化物含量与风化指数剖面与 (半 )风化壳划分 半风化壳上段 半风 化壳 下段 潜山变质岩风化壳结构识别 深度 (m) ) 53 72 ) 11 16 ) 6 ) ) ) 0 ) S/A 7 10 ) 1 5 ) 2 5 ) 0 55 结构 1600 1650 1700 1750 1800 1850 8井氧化物含量与风化指数剖面 半风化壳上段 半风 化壳 下段 潜山变质岩风化壳结构识别 半风化壳上段与下段测井响应的差异 ( to of P: 自然电位, 自然伽马, 补偿中子孔隙度, 深侧向电阻率 , 浅侧向电阻率 1700 1720 1740 1760 1780 1800 1820 1840 1860 1880 层位 深度 (m) 岩性 v) 0 115 S/) ·m) 600 ·m) 600 孔隙度 0 垂向 结构 40 0 150 40 70 340 r 不整合之上泥岩 半风化壳上段 半风化壳下段 基岩 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + a 1800 1820 1840 1860 1880 1900 1920 层位 深度 (m) 岩性 v) 0 115 S/) ·m) 600 ·m) 600 孔隙度 0 垂向 结构 40 0 150 40 70 340 r + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 不整 合之 上泥 岩 坡积 砂砾 岩 半风化壳上段 半风化壳下段 基岩 b 高 低 高 低 潜山变质岩风化壳结构识别 (没有岩石分析数据结合测井资料划分) 0 20 40 1井 2井 3井 45井 7井 8井 厚度(m) 潜山变质岩风化壳结构识别 潜山储层剖面分为半风化壳 (半风化岩石 )上段和半风化壳下段。半风化岩石上段比下段储集物性差。半风化壳上段的厚度与古地貌 (古构造 )位置和断裂带的级别有关。古地貌高点半风化壳上段薄,低点较厚。级别高的较大断裂带比低级别规模小的断裂带半风化壳上段厚度大。 潜山变质岩风化壳结构识别 角闪石绿泥石化、碳酸盐化后沿着解理逢被溶蚀形成晶内孔(蓝色铸体) 化壳  半风化壳上段储集空间类型及其物性特征 沿着斜长石晶体解理发育溶蚀孔隙 。 x+  半风化壳上段储集空间类型及其物性特征 微斜长石(格子双晶)中发育裂缝,部分由方解石充填。 化壳 4x+ 裂缝受到溶蚀而加宽,有少量方解石、绿泥石充填。 化壳 4x+ 斜长石中多条开启裂缝发育,裂缝由于发生溶蚀作用,开度大小不一。 化壳 4x+ 斜长石中开启裂缝发育,部分充填铁质,裂缝由于发生溶蚀作用,开度大小不一。 风化壳 4x+ 方解石充填的裂缝。 化壳 4x+ 多条被方解石充填裂缝。 化壳 4x+ 裂缝中充填方解石、铁质。 化壳 4x+ 图 7 半风化壳上段溶蚀孔隙、裂缝发育,但普遍被钙质、铁质与粘土矿物充填 of a. 角闪石溶蚀形成的溶孔 (2井, b. 裂缝被方解石充填 (2井, c. 斜长石中沿裂缝的溶蚀,部分被铁质矿物充填 (5井,
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