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石油地质学 教案7

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石油 地质学 教案
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第七章 油气藏类型 油气藏的类型很多,它们在成因、形态、规模与大小及储层条件、遮挡条件,烃类相态等方面的差别很大。为了便于研究和指导油气田勘探,有必要对它们进行分类。到目前为止已提出了上百种分类方案。 油气藏的分类要遵循两条最基本的原则: 1.科学性:充分反映圈闭成因、油气藏形成条件、各类之间的区别与联系。 2.实用性:能有效地指导勘探工作,比较简便实用。 本书的分类,分为五大类:构造、地层、岩性、水动力、复合(表 77 表 7动力油气藏构造-岩性油气藏构造-地层油气藏单斜型水动力油气藏构造鼻型水动力油气藏岩性透镜体油气藏岩性上倾尖灭油气藏生物礁油气藏地层超覆油气藏地层不整合遮挡油气藏潜伏剥蚀构造油气藏潜伏剥蚀突起油气藏1 油田生产上的一些分类 一、按产量大小分 高产油藏: 100t/d 中产: 10~100t/d 低产: 2~10t/d 二、按形态分: 层状油气藏:油气呈层状分布,如背斜油气藏。 块状油气藏:油气呈块状分布,如古潜山。 不规则油气藏:分布无一定形态,如断层油气藏。 三、按烃类组成分:油藏、油气藏、气藏、凝析气藏 § 2 构 造圈闭及其油气藏 由于地壳发生变形和变位而形成的圈闭,称为构造圈闭。油气在其中聚集,就形成了构造油气藏。它是最重要的一类油气藏。它进一步可分为背斜、断层、裂缝及岩体刺穿构造油气藏。 一、背斜油气藏 在构造运动作用下,地层发生褶皱弯曲变形而形成的背斜圈闭,称为背斜圈闭,油气在其中的聚集称为背斜油气藏。这是一类在勘探史上一直占据最重要位置的油气藏。在油气勘探历史早期,因为这类油气藏易发现,所以认识较早。随后在 1885 年由美国地质学家提出了“背斜学说”,在油气勘探史上起到了很重要的作用。到目前为止,背斜油气藏在油 气储量和产量中仍占居重要位置,并且是油气勘探早期阶段的主要对象。后来,随油气勘探的深入,易于发现的背斜油气藏越来越少,并发现了一些非背斜油气藏。到二十世纪初由美国石油地质学家莱复生,系统地提出了非背斜油气藏的学说并进行了系统分类。 背斜油气藏的形成条件和形态较简单,油气聚集机理简单,也易于用地震方法发现,是油气勘探的首选对象。背斜油气藏从成因上看,也可分为五个亚类。 (一)挤压背斜油气藏 由侧向挤压应力为主的褶皱作用而形成的背斜圈闭的油气聚集。 特点:两翼倾角陡,常呈不对称状;闭合度高,闭合面积小;常伴有断 裂(图 7 1222 0 00- 1 0 0 0- 1 5 0 0界 面气 水界 面图 7川盆地卧龙河气田剖面图 主要分布在挤压型盆地的变形带,我国西部盆地以此类为主。 (二)基底升降背斜油气藏 由于基底断块热隆升的差异沉降作用而形成的平缓、巨大的背斜构造圈闭油气聚集。 特点:两翼地层倾角平缓,闭合度小,闭合面积大,常呈穹窿状。 主要分布在地台内部坳陷和边缘坳陷中,常呈组或带出现,形成长垣或大隆起带。如大庆长垣,世界上最大的油田加瓦尔。 (三)披覆背斜油气藏 这类背斜是由地形突起及差异压实作用形成的。 形成机理:在沉积基底上常存在有各种地形突起,由结晶基岩、坚硬致密的沉积岩或生物礁块等组成。当其上有新的沉积物堆积后,这些突起部分的上覆沉积物一般较薄,而其周围的沉积物较厚,因而在成岩过程中,由于沉积物厚度和自身重量的不同,所受到的压实程度不同,结果便在地形突起(潜山)的部位,上覆地层呈披覆隆起形态,形成圈闭。这种构造也有人称为披盖构造或差异压实背斜。 特点:形态一般为穹隆状,顶平翼稍陡,闭合度和幅度下大上小,两翼倾角下大上小。如渤海湾盆地的济阳坳陷的孤岛及孤东油田。主要分布在台区。 (四)底辟拱升背斜油气 藏 成因:由地下塑性物质活动的结果。在特殊的沉积环境中,坳陷内可堆积巨厚的盐岩、膏岩和泥,它们在地下高温、高压下一般呈较强的塑性。在上覆不均衡重力负荷或侧向水平应力作用下,产生塑性蠕动,可在上覆地层薄弱地带发生底辟上拱,使上覆地层发生变形,形成底辟拱升背斜圈闭。 特点是背斜轴部往往发育地堑式或放射状断裂系统,顶部陷落,断层将其复杂化。甚至有的在宏观上呈背斜形态,但具体到油气聚集单元往往已没有完整的背斜圈闭,而是被断层分割成众多的半背斜或断块圈闭。例如我国渤海湾盆地的东辛油田、科威特的布尔干油田。 (五)滚动 背斜油气藏 形成机理:沉积过程中,由于张性断层的块断活动及重力滑动,边沉积边断裂,堆积在同生断层下降盘上的砂泥岩地层沿断层面下滑,使地层产生逆牵引(与正牵引比较),形成了这种特殊的“滚动背斜”圈闭。 特点:多为小型宽缓不对称的短轴背斜,近断层一翼地层倾角较陡,远离断层一翼平缓,轴向近于平行断层线,常沿断层呈串珠状分布,背斜高点距离断层较近,且高点向深部逐渐偏移,其偏移的轨迹大体与断面平行。主要分布在断陷盆地靠近边界断裂一侧,沿断层走向,呈串珠状分布。我国渤海湾盆地已发现相当数量的该类油气藏。 二、断层油气藏 是指由断层沿储集层上倾方向遮挡封闭而形成的圈闭中油气聚集。这类断层在断裂发育的裂谷盆地及前陆盆有较多的分布。 (一)断层在油气藏形成的作用 断层在油气藏的形成过程中,可起通道作用、破坏作用和封闭作用。这些不同作用,在不同的历史阶段可能表现不一样。 1.封闭作用: 油气在运移至封闭性断层时,既不能穿过断层做横向运移,也不能沿断裂带做垂向运移,这样的断层为封闭的,即断层分为横向封闭和侧向封闭。断层的封闭作用决定于以下几种因素: 从纵向的封闭作用看: 1)断层性质及其产状。一般逆断层是受压扭性作用形成的,其断裂 带常表现为紧密性的,封闭性强;而张性断层的断裂带则常是不紧密的,是开启的。断层的产状也会影响其封闭性,断面陡,封闭性差(因正压力 N=,断面越缓, N 越大,则封闭性越好。 2)断裂带内的充填。地下水中溶解物质(如碳酸钙)沉淀,碳酸盐岩中的硅化作用均可将破碎带胶结起来,而起封闭作用;油气沿开启的断裂带运移过程中,由于原油氧化作用或生物菌解作用,形成固体沥青等物质,堵塞了运移通道,也可起封闭作用。 3)在塑性较强的地层中(如泥岩、盐岩和膏盐),沿断裂带常可形成致密的断层泥,可起封闭作用。推论:在砂泥互 层的地层中,泥岩所占比例越大,其封闭性越强。 4)断层倾角在塑性地层缓、脆性地层陡,所以在塑性地层中封闭性好。 从横向上看,断层封闭与否取决于断距大小以及断层两侧对置的岩性组合。其基本原则是断层两侧的渗透性岩层和非渗透性岩层不直接接触,就可以起封闭作用,反之不起封闭作用(图 77以这个原则看,由大段泥岩夹砂岩的剖面,断距小于泥岩厚度时,封闭性好;反之则差。 气 粘土层 (a) (b)溢出点图 7层两侧岩性接触情况 图 7本质上看,断层的封闭能力取决于断层两侧对置岩层、断裂带及与两盘岩性的排替压力差。断层的封闭性是一个相对概念,无绝对封闭、开启的概念。 2.通道和破坏作用(开启) 断层伴生裂缝发育,一般是开启的;断层交叉部位往往是开启的;在脆性地层中的断裂,且未矿化应是开启的。 在油气藏的形成过程中,开启的断层可成为连接源岩与圈闭之间的良好通道,也可与储层、不整合面一起成为油气的长距离运移的通道。油气藏形成后,开 启的断层可使油气沿断层向上运移,在上部地层形成次生油气藏或直接运移至地表造成散失破坏(图 7 A ) (b)油砂 油藏 等高线 含油面积 图 7砂山油田构造图及剖面图 断层的开启与封闭情况是复杂的,必须用历史的观点和全面的观点去分析和认识它。有的断层在形成期或活动期一般是开启的,在非活动期亦可能是开启的,也可是封闭的,这取决于它的影响因素。一条断层,在纵向和横向的不同部位,因所受地质条件的不同,可以是封闭的,亦可以是开启的(指同一时刻)。 3.断层油气藏形成条件 1)断层在 纵横向是封闭的; 2)断层位于储层的上倾方向; 3)在平面上封闭断层与构造等高线或地层尖灭线,或单独、或与后一、二者能组成侧向封闭的闭合线,即能圈定出一定的闭合面积。 (二)断层油气藏的类型(在断层是封闭的情况下) 根据断层线与储层构造等高线的组合关系,可分为下列几种 1.断鼻构造油气藏 在区域倾斜的背景上,鼻状构造的上倾方向被断层所封闭(图 77在其中聚集了油气就形成了这类油气藏。 90843885811111053011711635含油面积 12永1 2永1 40012- 5永1 2 - 1 永1 2 井 永1 4 井永1 3 井A 鼻状构造圈闭与油气藏 图 7安镇油田永 12 断块构造及油藏剖面图 2.弧形断层断块油气藏 在倾斜储集层的上倾方向,由一向上倾方向凸出的弯曲断面所包围形成的圈闭及其油气藏(图 7 a) (b) 图 7庄胜利村油田某一断层油气藏构造图 3.交叉断层断块油气藏 在倾斜储集层的上倾方向,由两条相交叉的断层所封闭而形成的圈闭及其油气藏(图7 (a) (b) 图 7达木盆地冷湖油田某断层油藏 4.断层与储层上倾尖灭线构成的油气藏 断层在上倾尖灭地层的两侧起封闭作用,或岩性尖灭线与断层交叉封闭而形成的圈闭及油气藏。 5.多断层复杂断块油气藏 在断层发育地区往往有多组断层的交叉切割与地层产状相结合,组成各种几何形态的含油气断块,遮挡的断层往往是多条,形成复杂断块圈闭(图 7 营3 5 营1 3 - 2 营1 3 - 1 2 营1 3 - 5 营1 3 - 6 营1 3 - 8A 段段图 7辛油田营 13 断块区油藏剖面图 6.逆断层油气藏 这类油气藏出现在挤压型盆地的边缘地带,可由多 组逆断层或逆掩断层与储层结合而形成的各种形态的含油气断块。在逆掩断层上盘,形成了逆掩断块油气藏,在逆掩断层下盘,常常形成隐蔽性掩覆断块油气藏。如准噶尔盆地西北缘。 三、岩体刺穿油气藏 (一)概念: 由于刺穿岩体接触遮挡而形成的圈闭,称岩体刺穿圈闭。油气在其中的聚集,称为 ~。 按刺穿岩体性质不同,可分为盐体刺穿、泥火山刺穿及岩浆柱刺穿。 (二)形成机理及分布 地下塑性岩体(包括盐岩、膏岩、软泥以及各种侵入岩浆岩)侵入到沉积岩层,使储层上方发生变形;其上倾方向被侵入岩体封闭而形成刺穿(接触)圈闭(图 777形成刺穿或底辟构造的基本条件是地下深处存在相当厚度的塑性层,厚度愈大,形成的机会越大;其次是上覆岩层存在压差变化比较显著的薄弱带。 + + ++ + ++ +++ + ++ +++ ++ + ++ + ++ + ++++ + +气 油 图 7 图 7克巴丹油气田剖面图 图 7西哥的岩浆岩体刺穿 油田横剖面图 分布在具备上述两个条件的地区及岩浆活动强裂(油气藏形成前)地带。 四、裂缝性油气藏 (一)定义:是指油气储集空间和渗滤通道主要为裂缝性或溶孔(溶洞)的油气藏。 (二)成因:在各种致密、性脆的岩层中,原来孔隙度和渗透率都很低,不具备储集油气的条件。但由于构造作用,加上其它后期改造作用,使其在局部地区的一定范围内,产生了裂缝和溶洞,具备了储集空间和渗滤通道的条件,与其它因素(如盖层、遮挡物)相结合,就形成了裂缝性圈闭,油气在其中聚集就形成了裂缝性油气藏(图 77 油沟气田构造图及剖面图 218 0 07 0 08 0 0?119241220 08 0 0 06 0 0 02 0 0 0134317?1478 0 0 06 0 0 04 0 0 03 0 0 0108 0 0 08 0 0 08 0 0 0?B 1 3 6 8 k 6 8 k 5 0 0- 3 0 0 0- 1 5 0 009 0 0斜轴剖面线未知油区界限上法尔斯中法尔斯下法尔斯上法尔斯中法尔斯下法尔斯海拔 横剖面图油水界面加奇萨兰油田盖层(石膏)阿斯马利灰岩报球虫泥灰岩中白垩统灰岩菊石灰岩卡米灰岩(上侏罗统)奇萨兰油田构造图及剖面图 (三)特点: 1.油气藏常呈块状。 2.钻井过程中经常发生钻具放空、泥浆漏失和井喷现象。 3.试井获得的地层实际渗透率比实验室测得的渗透率大的多。 4.同一油气藏,不同的油气井之间产量相差悬殊,一般说单井产量都较高,而储量一般不大(除溶蚀作用形成的孔、洞性油气藏) § 3 地层油气藏 地层圈闭是指沉积层由于纵向沉积连 续性中断而形成的圈闭,即与地层不整合有关的圈闭。油气在其中聚集就成为地层油气藏。地层圈闭是狭义的,是指储层上倾方向直接与不整合面相切被封闭所形成的圈闭,不包括由于沉积条件的改变或成岩作用而形成的岩性圈闭(图 7尽管地层圈闭也属构造成因,但因其主要是强调由于储层上、下不整合接触,储层遭风化剥蚀后,又能被盖层封盖而成,与前述构造油气藏是不同的。它主要分为三类:地层不整合遮挡油气藏和地层超覆油气藏和生物礁块油气藏。 层油气藏及 其与非地层油气藏之间的区别示意图 一、地层不整合遮挡油气藏 (一)定义:剥蚀突起和剥蚀构造被后来沉积下来的不渗透性地层所覆盖而形成的圈闭,油气在其中的聚集就称为„。分为潜伏剥蚀突起圈闭及其油气藏和潜伏构造圈闭及其油气藏。 (二)形成机理 地壳运动→抬升→风化剥蚀→凹突地形、破碎溶蚀带→沉降→接受盖层沉积(图 7 (a) (b) (c) 图 7层不整合遮挡圈闭示意图 (三)形成条件 地壳升降较频繁,沉积间断多,基底断裂发育。主要分布在地台区。我国的任丘 、渤海湾盆地、准噶尔盆地、鄂尔多斯盆地均有分布。 二、地层超覆油气藏 1.形成:水进→超覆→退积层序 水退→退覆→进积层序 水进时,沉积范围不断扩大,较新沉积层覆盖了较老地层,原在坳陷边部的侵蚀面沉积了孔隙性砂岩,后来在其上沉积了不渗透性泥岩,就形成了地层超覆圈闭(图 77油气在其中的聚集就形成了地层超覆油气藏。 海退退覆退海退覆盖海侵超覆跨覆 海进图 7家油田构造及 油藏剖面图 图 7覆与退覆示意图 注意:这种油气藏不能形成于盆地边部(通天砂),除非断层遮挡,或有不整合面存在。仅在盆地内部的隆起边缘可有这种情况。 三、生物礁油气藏 生物礁是指由造礁生物珊蝴、层孔虫、苔藓虫、藻类、古杯类等组成的、原地埋藏的碳酸盐岩建造。生物中,除造礁生物外,尚掺有海百合、有孔虫等喜礁生物。 生物礁圈闭是指礁组合中具有良好孔隙 — 渗透性的储集岩体被周围非渗透性岩层和下伏水体联合封闭而形成的圈闭。 生物礁分为前礁、主体和后礁相,最为有利的储集体为前礁和主体 — 其原生孔隙和次生孔隙均发育,构成良好的储存空间;而且除其本身具良好的生油条件外,邻近的油源可提供充足的油源。 § 4 岩性油气藏 一、岩性油气藏形成机理 岩性圈闭是指储集层岩性变化所形成的圈闭,其中聚集了油气,就成为岩性油气藏。主要为上倾尖灭油气藏和透镜体油气藏两类(图 7 a ) (b ) (c )岩尖灭体及透镜体地层油气藏 其形成可在沉积过程中形成,亦可在成岩过程中形成。 沉积过程中,因沉积环境或动力条件的改变,岩性在横向上会发生相变。当 砂岩层向一个方向上变薄,直至上下层面相交于一点即尖灭在泥岩中,形成岩性尖灭圈闭,若向两边尖灭则形成透镜体圈闭。在成岩和后生作用期间,因次生作用改造亦可形成岩性圈闭。 二、特点 1.储集体往往穿插和尖灭在生油岩体中,不仅有充足的油气来源,而且有良好的储盖组合条件。 2.圈闭形成时间早,直接与源岩相接触,具时间和空间上的有效性。 3.其分布与河湖沉积体系和古地形有关。在三角洲相、海(湖)相、河流相和浊积相中最易被发现 —— 即有较多的分布。 § 5 水动力油气藏 一、概念及形成机制 由水动力或与非渗透性岩层联合封 闭,使静水条件下不能形成圈闭的地方形成聚油气圈闭,称为水动力圈闭。其中的油气聚集称为水动力油气藏。 在水动力条件下,油气的力场强度应是净浮力、水动力的合力。当浮力、水动力、毛细管力三者达到平衡时可形成水动力油气圈闭,在这种情况下,油、气势面与储层顶面构造等高线不再平行,倾斜或弯曲的等油气势面可以使静水条件下不存在圈闭的部位,形成聚油气圈闭。主要有两种类型。 1.构造鼻或阶地型水动力油气藏 当水流方向指向储层下倾方向,油水或气水界面会发生顺水流方向倾斜或弯曲,就会在构造鼻或阶地的部位形成闭合的油气低势区,形成 油气聚。 2.单斜型水动力油气藏 对于单斜岩层而言,沿倾斜方向的渗透性常会发生变化。水沿储集层向下倾方向流动时,流经不同渗透性的地段,所受毛细管阻力不同,渗透性差地段,毛管阻力大,好的地段阻力小,从而使等势面发生弯曲。这样就可在储层顶部,在毛管阻力+浮力+水动力= 0,即三者达到平衡的地方形成水动力圈闭油气藏。 水动力圈闭油气藏又称其为悬挂油气藏。这类油气藏主要分布在具有动力条件下的地层产状发生轻微变化的构造鼻和挠曲带、单斜带、储集层岩性不均和厚度变化带以及地层不整合带。水动力油气藏是一种暂时性的,因地下水动 力的大小会受各种因素的控制从而改变其圈闭能力和圈闭的位置。 § 6 复合油气藏 圈闭往往受多种因素的控制。当某种单一因素起绝对主导作用时,就会很易把它们划归为一类。但当这些因素共同起到大体相同或相似的作用时,就不好归类,就只好称为复合圈闭。所以把由两种或两种以上因素共同起封闭作用而形成的圈闭称为复合圈闭,油气在其中的聚集就称为„。 主要有:构造 —— 地层复合油气藏;构造 —— 岩性油气藏;岩性 —— 水动力复合油气藏等。
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