石油与天然气地质学全套课件第7章油气藏的形成和破坏

石油与天然气地质学授课教师：第七章油气藏的形成和破坏

地下油气聚集的一般规律油气藏形成的基本地质条件油气成藏动力学油气成藏年代学油气藏的破坏和保存§1地下油气聚集的一般规律一、圈闭封闭油气柱的最大高度和油气藏高度

1、圈闭封闭油气柱的最大高度在二次运移过程中，当储、盖层间毛管压差、浮力和水动力三者达到平衡时的油气柱高度，就是盖层所能封闭的油气柱最大高度（Zco）。

毛细管压差=浮力±水动力正负号取法是：圈闭实际封闭油气柱的最大高度

=min（盖层封闭能力，圈闭闭合度)2、油气藏的高度——指油藏中纯含油部分的油柱高度，它与圈闭封闭的油柱最大高度之间的差别，就是油水过渡带Zow。因此，实际油藏的最大高度，就是圈闭能封闭的油柱最大高度减去油水过渡带厚度所得差值：

Zo=min(Zco，hc)

-Zow二．油气聚集的机理1．渗滤作用含烃的水或随水运移的油气进入圈闭后，水可通过盖层继续运移，而对烃类则产生毛细管封闭，结果把油气过滤出来，从而在圈闭中形成聚集。2．排替作用在油水界面上油水的压力相等，而在油水界面以上任一高度，产生了一个向下的流体势梯度，致使油在圈闭中向上运移的同时，把水向下排替直到油层中Sw等于束缚水饱和度为止。各类圈闭内油气聚集的可能模式（以渗滤作用为例）三、差异聚集原理格索（1953）提出了油气藏形成中的油气差异聚集原理。

静水条件下单一背斜圈闭中的油气聚集过程：

溢出点逐渐升高的系列背斜圈闭中油气聚集作用：

结果：油气差异聚集现象的发生，必须具备四个基本条件：可将差异聚集原理的定义归纳为：四、油气聚集的过程探讨油气进入圈闭的方式、状态及在圈闭内所发生的各种物理、化学作用。包含：充注、混合和富集等三个过程。1、充注过程充注：油气不断进入圈闭内储存空间的过程。根据流体运移原理，油气总是首先进入渗透率最高、排替压力最低的储集层部分。随着油气的不断充注，在烃柱压力作用下，逐渐向孔渗条件差的部分扩展，从而使圈闭储层中的含烃饱和度不断增加。因储层的非均质性与充注时间、空间的差异性，引起油气组分和化合物在圈闭内分布的非均质性。（1）侧向充注沿储集层方向的充注。先进入的油气成熟度低，后进入者成熟度高。——可追溯油气的充注方向和油源区。（2）垂向充注垂直于储层方向的油气充注。油气先进入高孔渗段，后进入低孔渗段，造成圈闭内油气的成熟度在垂向上存在差异：高孔渗段饱和烃含量高，非烃和沥青质含量却较低。（3）充注方式探讨在同一油源、地质条件相对稳定时，油气的充注是一个带有幕式特征的连续过程。2、混合过程油气在空间上存在的差异性，如何消除这些差异？——混合过程。W.A.England(1989，1990)认为，圈闭中油气发生混合的机制，主要是：密度差混合、浓度差混合及热对流混合作用，并以前两种为主。3、富集过程随着油气不断向圈闭中充注，在重力、扩散和热对流的混合作用下，油气在圈闭中不停运动，同时不断富集起来。这一过程主要表现在以下三个方面：油气把水从储集层顶部不断向下排替；油－水界面逐渐向下移动；油气中的压力不断增加。随着油气的充注，烃柱的高度和压力也不断增加，不仅加快了富集过程，也使油气不断向储层低孔渗段扩展，含油（气）饱和度不断增加，直到束缚水饱和度为止。§2油气藏形成的基本地质条件一、充足的油气源“物质基础”而衡量油气源丰富程度的具体标志，是生油凹陷的好坏。亦即：生油凹陷面积越大，延续时间越长，其中形成的生油层系越厚，环境越封闭(还原环境)，油源越丰富。“源控论”但是，“小而肥”的凹陷中亦可存在，关键在于凹陷持续的时间长短和沉积速率。二、良好的储集层

例如：陕甘宁盆地的T3y，“井井见油，井井不流”，其中一个很重要的原因就是储层物性太差。三、有利的生储盖组合

生、储、盖组合——三者在剖面上和平面上的组合关系。有利生储盖组合的划分方案：

1、按岩性特征分为：

碎屑岩类型、碳酸盐岩型、混合型

2、按组合方式分为：

正常式、侧变式或侧生式、自生自储盖式；

3、按生、储、盖的时代关系分：新生古储古生新储自生自储四．大容积的有效圈团1.距油源区近，位于运移指向上2.形成时间早3.圈闭的容积大4.保存条件好五．较好的运移条件

一般说来，中—厚生油层与储集层间互存在，对油气初次运移有利。二次运移则除动力条件外，还与介质的沟通能力（孔隙、不整合面、断层）紧密相关。一、概念目前尚无统一定义。郝芳等（2000）：成藏动力学是综合利用地质、地球物理、地球化学手段和计算机模拟技术，在盆地演化历史中和输导格架下，通过能量场演化及其控制的化学动力学、流体动力学和运动学过程分析，研究沉积盆地油气形成演化、运移过程和聚集规律的综合性学科。成藏动力学研究的基础是盆地演化历史和流体输导格架，研究的核心是能量场(包括温度场、压力场、应力场)演化及其控制的化学动力学和流体动力学过程。§3油气成藏动力学*罗晓容（2004）：“油气成藏动力学”是指以在油气成藏过程中从油气源到油气藏的统一动力环境系统为单元，定量研究油气供源、运移、聚集的机理、控制因素和动力学过程。二、主要研究内容和技术1．油气成藏的动力学背景（1）盆地地温场研究（2）盆地压力场研究（3）盆地的三场耦合分析2．油气成藏的动力学过程（1）排烃动力学（2）运聚散动力学

3．油气成藏动力学研究中的相关技术（1）物理模拟实验（2）盆地数值模拟（3）油气藏评价技术三、成藏动力学研究的主要进展20世纪90年代以来，成藏动力学研究的进展主要表现在：(1)流体输导系统预测能力的提高；(2)能量场演化机制及其控制的化学动力学过程和流体流动样式研究的深入；(3)油气成藏机理研究的深化；(4)计算机模拟技术的改进。“三场”分析耦合关系地温场、地压场和地应力场及其与油气分布的关系异常压力流体封存箱/压力封隔体天然气水合物一、确定油气藏形成时间的传统方法（地质分析法）1、根据圈闭形成的时期确定油气藏形成的最早时间2、根据烃源岩的主要生烃期确定油气藏形成的最早时间3、根据油气藏的饱和压力确定油气藏形成的时间§4油气成藏年代学结合埋藏史曲线，Z（t）→t二、基于储层成岩矿物组合确定油气藏形成时间1、储层流体包裹体的均一化温度2、储层自生伊利石测年油气进入储层后伊利石的生长就会停止，故在相邻的油、水层中，水中的伊利石年龄远小于油中的伊利石年龄。3、储层成岩事件及自生矿物生成序列三、应用盆地数值模拟技术恢复油气藏形成时间

圈闭发育史+油气运移史—→油气聚集史 （建立地质——数学模型）§5油气藏的破坏和保存一、引起油气藏破坏的因素㈠．表生作用

主要是构造运动破坏了油气藏封闭的严密性，从而导致了油气的逸散或者使油气遭受氧化或地下水的冲刷。油气藏主要以四种方式遭受破坏：

1．逸散断层/构造抬升

2．氧化硫酸盐结果：重质原油

3．水力冲刷

4、微生物降解㈡．热变质作用是在高温、高压条件下使石油产生的热分解作用。热分解作用的实质是使具有环状结构的烃类断环、长链烃分解成短链烃、带有侧链的烃发生侧链的脱落。

******

如果从有利于油气藏保存的角度出发，当然是上述破坏因素越微弱，越有利于油气藏的保存。影响石油成分的主要因素和作用二．原生油气藏破坏后的产物1.形成次生油气藏(破坏程度不大)2.形成油气地表显示油气藏被破坏以后，以各种方式运移到地表，在地表形成各种各样的显示，常称为油气苗。

油气显示——是指油、气及其沥青矿物在地表的天然露头和钻井的人工露头。常见的油气显示：

①油苗：有油泉(→油湖或沥青湖)、沥青丘或沥青锥、含油砂岩（分油砂、油斑、油迹三级）。

②气苗：有可燃的天然气苗、泥火山。

③石油沥青：是石油在表生作用带，轻质成分散失，重质成分被氧化而成，随着氧化程度的加深，依次可分为软沥青、地沥青、石沥青、碳沥青等。黑油山背斜构造侵蚀油泉将军沟K1油苗准噶尔盆地阿尔钦沟泥火山托斯台泥火山玉门油苗台湾：激流中的含油岩石钻井油气显示三、油气保存条件研究*油气保存条件研究包括两个大的方面：一是盆地