第4章圈闭和油气藏-石油与天然气地质学=-西北大学

1、第四章 圈闭与油气藏 Trap & Reservoir/oil pool,概述 构造圈闭 不整合圈闭 岩性圈闭 水动力圈闭 复合圈闭,1 概 述,一圈闭和油气藏的概念 1圈闭 圈闭是地下储集层中能够阻止油气继续向前运移，并且在其中聚集起来的一种场所。 “捕获油气” 圈闭的形成必须具备三个必要条件： （1）储集层（2）盖层（3）一定的遮挡条件（封闭条件）,2油气藏 当圈闭中聚集了一定数量的油气之后，就形成了油气藏（油藏、气藏）。其定义为：油气藏是单一圈闭内具有独立压力系统和统一油水（气水）界面的油气聚集，是地壳中最基本的油气聚集单位。,二圈闭和油气藏的度量参数 1、圈闭的度量 圈闭的规模或大小可

2、以用圈闭的有效容积来评价。它主要决定于闭合面积、闭合（高）度、储集层的有效厚度和有效孔隙度的分布等 （V= SH）。 溢出点/闭合度/闭合面积,2油气藏的度量 （1）油气柱高度 （2）含油边界和含油面积 （3）气顶和油环 （4）边水和底水,三圈闭和油气藏的分类 分类的现状 （1）形态分类 （2）成因分类 （3）混合分类 分类的原则 准确性： 概括性： 实用性： 分类方案介绍 争议：“不整合和岩性圈闭”是否可统归为 “地层圈闭”,本课程采用的圈闭分类方案,由于地壳运动致使储集层变形和变位而形成的圈闭。,2 构造圈闭和油气藏,一背斜圈闭 封闭机制：上方为盖层，下方为水体或非渗透层联合形成封闭，其闭

3、合面积即为通过溢出点的构造等高线所圈定的闭合区，它的油柱高度主要决定于背斜圈闭的闭合度和上覆岩层的封盖能力。 按成因可分为：,褶皱背斜圈闭 主要是在压应力作用下挤压形成，在褶皱区较为多见，背斜长轴方向一般与区域构造线平行。一般两翼倾角较大，不对称，靠近褶皱山脉一侧比另一侧倾角要缓（小），闭合高度较大，但闭合面积一般不是很大，常常有逆断层与之相伴生。,酒西盆地老君庙油田构造与剖面示意图,俄罗斯乌克蒂尔气田,与基底隆起作用有关的背斜圈闭 沉积基底具有刚性半刚性性质，形成断裂以后，由于各基底断层上升的幅度不一样，使上覆地层发育为背斜构造。通常紧挨着基底的地层弯曲较明显，向上则地层弯曲逐渐趋于平缓，直

4、至消失。当这些背斜呈带分布时，则称背斜带或长垣。这种成因的圈闭与褶皱成因的背斜相比，具有两翼倾角较小，断层较小，闭合度小，但闭合面积大的特征。,中国最大油田松辽盆地 萨尔图油田构造图和剖面图,生长断层与逆牵引背斜圈闭 断层逆牵引是常出现在同生正断层下降盘的一种重力下跌构造。逆牵引背斜多为小型宽缓不对称短轴背斜，临近断层一翼陡，远离断层一翼缓，平面上轴线与断层线近于平行，常沿断层呈串珠状分布。逆牵引构造幅度由浅向深处增大。高点线距断层0.5-1.5km，且向深处偏移。偏移轨迹大体与断层面平行。,胜利胜坨 大港港东 华北岔河集 渤海海四井 苏北真武 南阳下二门,济阳坳陷胜坨沙二段（E3s2）逆牵引

5、背斜油气藏剖面图,小波能量吸收在断层中的应用,与底辟作用有关的背斜圈闭 底辟作用 底辟核：主要是盐岩（与其伴生的石膏）和粘土岩（特别是高压粘土岩）。底辟的生长是盐岩或粘土岩在高温、高压下塑性变形的结果。另外塑性变形还取决于外力，后者可是沉积负荷差、密度差或构造应力引起。 若底辟物质没有刺穿围岩，其顶部形态与围岩保持一致，上方岩层形成为背斜。 江汉盆地王场油田和东濮凹陷文留气田即为盐底辟构造。,江汉盆地王场油田,与古地形突起和差异压实作用有关的背斜 各种古地形突起，在地壳下陷接受沉积时，发生填平补齐作用，且逐层、逐次地向突起方向超覆。由于沉积负荷悬殊，引起差异压实作用，结果在突起处的上覆岩层中，

6、形成了背斜构造，通常称为披盖构造。向上构造幅度递减直至消失，地层倾角也逐渐变小，构成所谓“顶薄翼厚”的现象。,胜利埕北油气藏,二断层圈闭 断层的封闭性评价 1断裂带的封闭性 力学性质 断层面倾角 断开地层岩石强度 断裂带中流体的活动，也可影响封闭性.,断层对油气的封闭程度,2断层两盘的岩性组合及配置关系 (1)储层向上倾方向与断层另一盘的泥质岩等非渗透性层接触，最为普遍。,(2)流动泥岩遮挡 (3)上倾方向为渗透性较储层差的可渗透岩石，但二者之间存在排替压力差，也可封闭一部分油气。,3断层与储集层的平面组合关系 在平面上断层线必须与储集层等高线构成闭合状态。 4、断层的活动历史（活动期开启，静

7、止期封闭）,正断层圈闭 1、圈闭位于正向正断层的下降盘（少见）； 2、常见情况是位于反向正断层上升盘中，由于这种圈闭在剖面上形似屋脊，人们形象地称为屋脊断层，分正常式和抬斜式。,正向正断层 A 反向正断层 B、C （B、正常式，C、抬斜式）。,胜 利 临 盘 油 田,断块状,逆断层圈闭 逆冲断层是指达到填图规模的收缩断层 ，无倾角大小和滑动距离的限制，圈闭和油气藏既可位于断面之下，也可位于断层面之上。,西部逆冲断层与油气聚集,三刺穿接触圈闭 当柔性物质的上拱或火成岩的侵入作用进一步发展，刺穿了上覆储集层，则可形成刺穿接触圈闭。 刺穿体一般为圆柱体，因此与被刺穿地层的接触面为环形，在此环形面下可

8、以聚集油气，封闭性能较好。,乐东15-1气田 油组 顶面构造图 及气藏剖面图,3 不整合圈闭,不整合圈闭 不整合油气藏有两个分布特点： 地台区分布较多，因地台区升降运动较为频繁，沉积间断较多； 油气主要来自其上覆沉积的生油坳陷（较新)，形成所谓“新生古储”现象，或与古老地层中的二次成油有关。 对于不整合圈闭，亦需考察其遮挡条件的可能性： 不整合面的封闭性； 不整合面与储层的平面组合。,一不整合面以下的圈闭 主要可分两类： 1与地层产状有关的油气藏 这种圈闭主要与地层产状有关，地层可以是水平的、倾斜的、上拱的或下弯的，因此可分为背斜状、单斜状、水平状和向斜状四个小类。在平面上，圈闭的形态是这四类

9、潜伏构造的等高线与不整合面所围成的封闭区域。,2古潜山圈闭 无论是侵蚀还是构造成因的，或二者结合生成的一切被掩埋的古地形突起都称为古潜山。,构成潜山的岩石，常见的是碳酸盐岩、火成岩、变质岩，这些岩石的抗风化能力较强。潜山圈闭中，油气储存在紧邻不整合面以下的突起最高部位，下边有底水承托。油水界面、油气界面往往与地层层面斜交，而不受层面限制。,二不整合面以上的圈闭 不整合面之上的圈闭与各种成因的地层超覆有关，即储集层超覆于不整合面上，其上又被连续不断的非渗透层所覆盖，从而形成圈闭。 地层超覆可以是局部充填式，也可以是区域性广泛超覆。,4 岩性圈闭,岩性圈闭是由于岩石的岩性或物性发生变化而形成的圈闭

10、。按成因可分为原生岩性圈闭及次生岩性圈闭。,一原生岩性圈闭 1透镜状岩性圈闭 形成于各种成因的透镜状储集层中，其四周皆不渗透或渗透性不好的岩层所围限。 透镜状砂岩体一般与河流、浊流、沿岸流和三角洲沉积体系有关。,2上倾尖灭状岩性圈闭 由于储集层沿上倾方向尖灭或渗透性变差而形成的圈闭。 一般分布在盆地（坳陷、凹陷、向斜）的斜坡地带，但在古地形的斜坡地带均可能出现。,3生物礁圈闭 根据生物礁的形态及其与陆地的关系分为：边礁、堤礁、环礁和台礁等。 由泻湖向海洋方向，与生物礁有关的沉积相依次为： 后礁相：灰岩、云岩、砂岩、红色的页岩和硬石膏 （蒸发岩系统，盖层） 礁 核：碳酸盐岩（储层） 前礁相：石灰

11、岩、砂岩及生物礁碎屑（储层） 盆地相：灰黑色石灰岩和页岩（生油层） 从油气藏形成条件分析，礁核带和前礁相最为有利： 一是这两个带具有丰富的油气来源； 二是储集性能良好，原生孔隙和次生溶洞都很发育。,现代珊瑚礁与P块状礁灰岩,胜 利 平 方 王 油 田,15,珠江口盆地流花11-1油田 （石油地质储量逾亿吨，是我国目前发现的最大生物礁油藏）,二次生岩性圈闭 在一些相当致密的地层中，原本没有或仅有很少量孔隙，只是后来在某些因素作用下形成次生孔隙构成的岩性圈闭，称为次生岩性圈闭。形成次生孔隙的原因是各种情况下的溶滤、交代及破裂作用。,1、溶蚀交代型岩性圈闭 主要受岩石的成分和结构、地层水的性质和数量

12、所控制。只要条件合适，在地层中就可以形成次生岩性圈闭。,塔河油田海西早期奥陶系古地貌,塔河油田奥陶系油藏剖面,2、裂缝型圈闭 归属讨论 裂缝型圈闭可形成于页岩、泥岩、砂岩、碳酸盐岩及各种火成岩、变质岩岩体中。显然裂缝愈发育，储渗体的连通性愈好，愈有利于圈闭的形成，而裂缝消失处就构成了圈闭的边界。 裂缝型油气藏一般有四个特点：, 油气藏常呈块状； 钻井常发生钻具放空、泥浆漏失和井喷现象； 实验室测出的油层岩心渗透率与试井测得的油层实际渗 透率相差悬殊； 同一油气藏，不同油气井之间产量差别大。,利用测井资料识别裂缝,5 水动力圈闭,一形成机制 油、气、水都是流体，其运动规律遵守流体力学的一般原理：

13、从油气高势区向低势区运移。只有当油、气到达被各自高势区或者与非渗透岩层联合封闭的油、气低势区时，才能达到相对平衡和稳定状态，这个低势区就是油、气的水动力圈闭。 达尔伯格（E. C. Dahlberg,1982）:不考虑毛细管压力，通过U-V-Z作图法追索油气的运移路线和圈闭位置。表达式为：,ho、hw、Z分别为单位重量的总油头、总水头与地层高程。,垂直于等油（气）势面的法线方向即为油（气）的运移方向， 而在等油势线形成封闭的地区，即油气可能形成圈闭的位置。,二单独的水动力圈闭 三与其它因素有关的水动力圈闭 1、与构造鼻、挠曲有关的水动力油气藏 在向储层下倾方向的水动力作用下，油、气的等势面发生

14、顺水流方向的倾斜或弯曲，并且如果满足1o/w2，1为低倾角，2为高倾角)，就会在构造鼻或挠曲的倾角变化处发育闭合的油气低势区，构成圈闭。,2、与单斜有关的水动力油气藏 单斜储集层沿倾斜方向的渗透性常有变化。当水向下倾方向流动时，流速会发生相应的变化，从而改变油气等势面的倾角。这样在渗透性变差、等势面变陡的地段，弯曲的油气等势面将与储层顶的盖层构成闭合的低势区，即圈闭。,6“复合圈闭”,松辽盆地葡萄花油层内的各类圈闭分布示意图,埃科菲斯克(Ekofisk)油田（挪威，北海）,发现于1969年12月，是北海找到的第一个具有商业价值的大油田，探明可采储量1.9108t。构造是一南北向延伸的背斜，闭合

15、面积49km2，Ekofisk 层顶的闭合度为244m。,孔隙度：25%-48%，基质渗透率1-510-3m2，自然裂缝渗透率10010-3m2，总产层厚度305m，产层为细粒灰岩或白垩，油层深度2926m。在1371m以下为超压层。,国外重要油气田介绍,布伦特（Brent）油田 （英国，北海） 于1967年由地震测量发现，原始地质储量4.46108t，可采2.3 108t，气顶原始地质储量1982.2 108m3，可采980108m3。构造上属南北向的断块，有两个储集砂层，上被侵蚀，油层深度2530-2682m。Brent砂岩组孔：7%-37%，渗： 800010-3m2，上有气顶。圈闭类型应属构造-地层型。,卡夫奇（Khafji）油田（沙特阿拉伯）,为一NE-SW向背斜，油田面积196km2，原始可采储量9.05108t，产层由K1-2砂岩、灰岩，与J灰岩组成。,扎库姆（Zakum） 油田（阿联酋， 波斯湾） 是一个低幅不对称背斜，呈南北走向，长50km，宽30km。储油层为K1撒玛玛灰岩，可分为上、下扎库姆，有效厚度143m，深度2117-2646m，孔：17-29%，渗：1-60 10-3m2。石油地质储量84.2108t，可采24.14108t。,乌连戈伊气田（俄罗斯）,是