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《石油地质基础》-11-油气藏的形成

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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第十一章 油气藏的形成第一节 圈闭与油气藏概述第二节 油气藏形成的基本条件第三节 油气聚集第五节 油气藏形成时间的确定第四节 油气藏的再形成一、基本概念第一节 圈闭与油气藏概述( 一 ) 圈闭 ( : 适合于油气聚集 , 形成油气藏的地质场所 。圈闭的三个要素:1. 供油气储渗的 储集层2. 阻止油气向上逸散的 盖层3. 阻止油气继续运移 、 造成油气聚集的 遮挡条件遮挡条件的表现形式储集层顶面局部上拱 , 上方和周翼被非渗透层围限 (如背斜、储集层厚度变化、孔隙性变化 )储集层沿上倾方向孔隙性 如岩性变化、尖灭、断层、刺穿等 )储集层在各个方向均被非渗透层包围 ( 如存在于泥岩中的砂岩透镜体 )透镜体遮挡条件的表现形式背斜确定圈闭位置储集层 致密灰岩 页岩 不整合 圈闭( 二 ) 油气藏 : 在 单一圈闭 中的油气聚集 。(a) (b)(a) : 同一背斜构造中三个独立的油气藏(b) : 位于断层上、下盘的两个油气藏油 藏 : 圈闭中只有石油的聚集气 藏: 圈闭中只有天然气的聚集油、气藏: 圈闭中既有油也有气的聚集商业性油气藏 (工业性油气藏):在一定的政治、技术、经济条件下,具有商业开采价值的油气藏。“单一圈闭 ” 中,可以只有一套储集层,也可以有数套彼此沟通的储集层;其中的流体具有 统一的压力系统 和 统一的油气水边界 。二 、 圈闭的度量1. 溢出点油气充满圈闭后最先开始向外溢出的位置点 。2. 闭合面积通过溢出点的构造等高线所圈定的 封闭区面积 。3. 闭合高度 ( 闭合度 )圈闭中储集层顶面的最高点与 溢出点之间的海拔高差 。背斜圈闭的溢出点、闭合高度和闭合面积示意图••断层圈闭的闭合面积 尖灭型岩性圈闭的闭合面积1 23 4圈闭最大有效容积圈闭的大小用圈闭最大有效容积来度量 , 它表示圈闭能容纳油气的最大体积 :V = F  H  V - 圈闭最大有效容积, 圈闭的闭合面积, 储集层的有效厚度, m - 储集层的有效孔隙度,%1. 含油 (气 )边缘• 含油外边缘 (含油边缘 ):油 • 含油内边缘 (含水边缘 ):油 三 、 油气藏的度量油气藏的大小用储量表示 . 在储量计算中涉及到的参数术语 :当油藏高度 1106 t/ 106 t/陷持续时间长决定因素烃源岩的总体积有机质的丰度和母质类型有机质的成熟度烃源岩排油能力生烃凹陷面积大、持续发育时间长、沉积速率高的大中型盆地 或 面积虽较小但沉积速率特高烃源岩总厚度大的盆地 ,油源丰富二 、 有利的生储盖组合通常把烃源岩 、 储集层 、 盖层同时存在并且紧密联系在一起的一套地层 , 称为一个生储盖组合 。生储盖组合 :“有利的”生储盖组合 :烃源岩生成的油气能够 有效地驱入 储集层 , 同时盖层的质量和厚度又能保证运移至储集层中的油气 不会发生逸散 。• 烃源岩-储集层的接触关系 (连续 /不连续 )与接触方式 (面接触、带接触、体接触)• 盖层的封闭能力对油气的输导能力• 正常式 :下生 、 中储 、 上盖 ( 亦称 下伏式 )• 侧变式 :生储同层 , 侧生 、 侧储 、 上盖• 顶生式 :顶生 、 底储 , 烃源岩兼作盖层 ( 亦称 上覆式 )• 自生自储自盖式 :生 、 储 、 盖均为同一地层(一)生储盖组合的类型生储盖组合分类(二)及模式图(据潘钟祥, 1986)烃源岩储集层油气运移方向烃源岩储集层油气运移方向( 二 ) 生储盖组合的评价评价 最好 较好 较差组合形式互层式指状交叉式不整合型上覆式、下伏式、侧变式、断层式、大透镜体储集体较小的透镜体距离远的侧变式总厚度及烃源岩单层厚度总厚度大单层厚度 300层厚度大砂岩百分率20带与油源区关系分布在油源区内或紧靠油源区分布在油源区附近或不太远分布在油源区以外较远地带(据潘钟祥, 1986)圈闭的有效性 : 在具有油气来源的前提下 , 圈闭聚集油气的 实际能力 。三 、 有效的圈闭1. 距油源区 近 的圈闭一般比距离远的圈闭有效性更高 —油源丰富程度影响2. 位于油气运移主要路径上的圈闭有效性更高( 一 ) 圈闭距油源区的远近影响圈闭 有效性 的因素:形成于大规模油气运移之前或同时的圈闭有效性高青草湾背斜 :形成时间为 上新世末期 , 该区 最后一次油气运移 时间为 上新世早期 , 圈闭形成时 , 油气运移已经结束 , 故为空圈闭 。远离生油区的鸭儿峡、老君庙、石油沟背斜是 中生代形成的圈闭,形成时间早于油气运移时间,因而,它们都聚集了油气,形成油气田。(二) 圈闭形成时间的早晚例-酒西盆地青草湾背斜( 三 ) 必要的保存条件1. 地壳运动的抬升和挤压破坏圈闭的有效性(1)盖层遭受剥蚀 , 圈闭失去有效性;(2)开启断层导致油气沿断层大量流失 , 油气藏破坏;断裂活动 、 地下水的活动 、 圈闭盖层的剥蚀 都直接影响着圈闭的保存条件 。断层对具多储集层的单一油层的背斜油气藏中油气再分布的作用(据 956)相对稳定的水动力条件是油气藏保存的重要条件 。2. 地下水动力条件的变化导致圈闭失去有效性动水条件下 , 气 油 气 倾角的大小主要取决于:静水条件下 ,气 油 气 A、 流体的密度差B、 水压梯度的大小当 油 闭的地层倾角圈闭无效油水界面倾角 地层倾角油和气油、气和水少量气水动力作用对油气聚集的影响静水环境水 动 力 环 境强水动力环境在相同水动力条件下 ,石油密度 > 天然气密度 , 故油 气 同一圈闭在相同条件下,对 油聚集有效,对气肯定有效 ;对气聚集有效,对油则 不一定有效。综上 , 有效的圈闭应:距油源区近 形成时间早 保存条件好第十一章 油气藏的形成第一节 圈闭与油气藏概述第二节 油气藏形成的基本条件第三节 油气聚集第五节 油气藏形成时间的确定第四节 油气藏的再形成一 、 单一圈闭中的油气聚集油气差异聚集原理静水条件下油气进入圈闭后 , 首先在最高部位聚集起来 , 同时将水排出。气、油、水按密度分异。随着油气的不断进入,依次由较高部位向较低部位聚集,同时气-油、油-水界面不断下移。一旦油水界面达到溢出点位置,该圈闭的聚油阶段即告结束。此后若仍有油气供给,油将无法再进入圈闭,只能通过溢出点向上倾方向溢出 将聚集的油排出,直至气、水在逸出点直接接触为止。至此,该圈闭的油气聚集已最后完成。油气于最大封存烃柱高度 (毛管压力遮挡圈闭中油气聚集的情况毛管压力遮挡的圈闭中的油气聚集( 于储集层上倾方向的较低渗岩层对运移的油气构成毛管压力遮挡。地质条件一定时,其能遮挡的最大油气柱高度(最大封存烃柱高度)是一定的。油低渗层油气于最大封存烃柱高度 (毛管压力遮挡圈闭中油气聚集的情况圈闭中的实际油气柱高度小于最大封存烃柱高度时,油气按密度分异聚集 ( A)。一旦聚集的油气柱高度达到最大封存烃柱高度,位于圈闭顶部的气将开始向低渗层中渗漏( B)。随着油气的不断供给,油气均通过低渗层进行渗漏;最终圈闭中聚集的只有油,且油柱高度就等于最大封存烃柱高度( C)。油低渗层二 、 系列圈闭中的油气聚集单一圈闭油气聚集原理在系列圈闭中的应用。加拿大 在静水条件下油和游离气一起运移 ; 具有区域性较长距离运移的条件 .• 常见的干扰因素 :- 支流油气供给- 油内溶解气随温压降低而逸出- 油气成藏后发生的油气再分布- 水动力作用影响三 、 系列圈闭中油气渗漏的差异聚集原理油气从位于储集层下倾方向的烃源区沿储集层向上运移 ,在低渗透段遮挡下发生聚集 ;随下倾方向的油气不断补充 ,当圈闭内的油气柱高度达到低渗透段的最大封存油柱高度后 ,从下方继续进入圈闭的油气将通过渗漏方式把圈闭顶部同体积的油气替换到上倾方向相邻的圈闭中 。 由于气聚集在顶部 ,最先渗漏的是气 。油气渗漏的差异聚集原理示意图在这种受渗漏机理控制的系列圈闭油气聚集中 , 油气按差异聚集原理相反的规律分布 , 即高部位圈闭中形成气藏 , 向下倾方向则依次为油气藏 、油藏 。油气渗漏的差异聚集原理示意图毛管压力曲线沙坝相 泻湖相蒙大拿州钟溪油田白垩系穆迪砂岩蒙大拿州钟溪油田白垩系穆迪砂岩毛管压力排放阀障壁砂坝相 26%K = 300~1500= 15 < 140气渗漏的差异聚集 气藏的形成第一节 圈闭与油气藏概述第二节 油气藏形成的基本条件第三节 油气聚集第五节 油气藏形成时间的确定第四节 油气藏的再形成已经形成的油气藏在地下处于一种暂时的平衡状态 ,当地质变动使其平衡状态被打破时 , 油气可以发生再分布 、 形成新的油气藏 。造成油气再分布和油气藏再形成的常见作用和因素有 :•断裂切割油气藏,使其圈闭的完整性被破坏•不均衡抬升使地层反向倾斜•构造运动使油气藏的圈闭萎缩 /消亡 , 伴以形成新的圈闭•油藏被深埋 , 石油裂解成气断裂切割导致的油气再分布地层反向倾斜导致的油气再分布油藏 气藏 沥青封堵带 油气运移方向断层资阳 消亡及新圈闭形成导致的油气再分布( 1) 加里东期 , 威远震旦系顶部灯四段小规模聚油 , 油受生物降解;( 2) 印支期 , 资阳震旦系油藏形成;( 3) 燕山期 , 资阳震旦系油藏受热蚀变 , 气藏形成 , 翼部形成沥青封堵带;( 4) 喜山期 , 资阳古构造消失, 沥青封堵带出现新的裂缝 ,资阳震旦系天然气向威远构造转移 , 威远震旦系气藏形成 。威远资阳   油藏石油高温裂解导致的油气再分布• 油裂解成气的过程产生超压形成新的储集空间• 油藏变为气藏第十一章 油气藏的形成第一节 圈闭与油气藏概述第二节 油气藏形成的基本条件第三节 油气聚集第五节 油气藏形成时间的确定第四节 油气藏的再形成一 、 根据圈闭形成时间确定油气藏形成时间油气藏形成时间绝不会早于圈闭的形成时间 , 故可根据圈闭的形成时间确定油气藏的可能最早时间 。分析:图中各圈闭形成的相对时间 ?a, 其下伏的砂岩上倾尖灭圈闭 1即形成 , 是 最早 形成的圈闭;在不整合面上沉积泥岩的 形成不整合 圈闭 积泥岩过程形成透镜体砂岩体 圈闭 积后,经过褶皱形成背斜 圈闭 5、 6、 7;发生断层,形成断层 圈闭 2二 、 根据烃源岩主要排油期确定油气藏形成时间烃源岩油气生成并排出的主要时期阿尔及利亚的哈西 ·迈隆乌德区下志留统烃源岩,直到石炭纪埋深仅 1000m,还未达到主生油期;二叠纪上升遭侵蚀,三叠纪重新开始强烈沉降,直到白垩纪末才埋深达3700m。用数字模拟计算烃类形成数量与地质时代的关系(图) ,说明该生油层的 主生油期从晚白垩世才开始 ,第三纪达到高峰。因此,该区油气藏形成的时间最早不可能早于晚白垩世。哈西 975)油气藏形成的可能最早时间三 、 根据饱和压力确定油藏的形成时间H w –地层水密度 ,1103kg/m3;g –重力加速度 ,10m/ 饱和压力法比圈闭形成法估算的结果更接近油藏形成的真正时间 。但成藏后的变化 (构造抬升 /深埋造成的压力 、 温度 、 流体相态变化 )可使结果出现误差 。 气藏形成时间的确定1100 波义尔定律:w30 101 0113101藏形成时气体体积 , 以圈闭容积代替 , 深度剖面推算 , 求出气藏形成的时间 。藏形成时的地层压力 , 1—气藏内的现时地层压力 , 1—气藏内现时气体体积 , 气藏形成时圈闭的埋深 )问题 :• 非理想气体 (真实气体 )• 圈闭容积替代五 、 其他方法——重塑油气藏充注史 、 成藏期次和演化史 。1. 储层 成岩作用 与烃类充注的关系2. 成岩矿物 同位素地球化学 ( 伊利石 )3. 流体包裹体4. 储层固体沥青最大油气藏高度的确定• 油气藏中油-水(气-水)界面并非一个截然的分界面,而是一个具有一定厚度的过渡带。• 过渡带的厚度与储油气层的孔隙结构、流体性质及温压条件(影响界面张力)等因素有关。• 利用毛管压力资料和相对渗透率曲线,可以求得过渡带的厚度,进而算出最大油气藏高度。纯含油带底面纯含水带顶面(以上只含束缚水 )(以下不含油 )只产油 不产水油 水 同产只产水 不产油(含油饱和度很低 )(含水饱和度很低 )油藏中的流体分布剖面h 1h 2h 3毛管压力(或自由水面以上高度)自由水面纯含水带顶面油水过渡带厚度的确定含油饱和度 0100%(据西北大学 《 石油地质学 》 1978)圈闭 、 油气藏及其度量 ?2、 油气藏形成的基本条件 ?3、 油气差异聚集原理及其适用条件 ?4、 导致油气再分布和油气藏再形成的常见因素 ?
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