【學(xué)習(xí)課件】第五章-石油和天然氣聚集

1、能源地質(zhì)學(xué)主講人：杜振川第二篇 石油和天然氣地質(zhì)學(xué)能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第五章、石油與天然氣的聚集第二篇 石油和天然氣地質(zhì)學(xué)第一節(jié)、圈閉與油氣藏的基本概念一、圈閉的基本概念1、圈閉 運移著的石油和天然氣，如果遇到阻止其繼續(xù)運移的遮擋物，則停止繼續(xù)運移，并在遮擋物附近聚集，形成油氣藏。 圈閉：適合于油氣聚集、形成油氣藏的場所。能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第五章、石油與天然氣的聚集第一節(jié)、圈閉與油氣藏的基本概念一、圈閉的基本概念1、圈閉圈閉的組成 1)適合于儲存油氣的儲集層；2)緊蓋著儲集層，阻止油氣逸散的蓋層；3)從各方面阻止油氣繼續(xù)運移，造成油氣聚集的遮擋物 。 圈閉是具備油氣聚集條件的場所。但圈閉

2、中不一定都有油氣，一旦有足夠數(shù)量的油氣進(jìn)入圈閉，充滿圈閉、或占據(jù)圈閉的一部分，便可形成油氣藏。 能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第五章、石油與天然氣的聚集第一節(jié)、圈閉與油氣藏的基本概念一、圈閉的基本概念2、圈閉的度量圈閉的大小，主要是由圈閉的最大有效容積來度量。1）溢出點流體充滿圈閉后，開始溢出的點，稱該圈閉的溢出點 背斜圈閉、度量圈閉容積的參數(shù) 能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第五章、石油與天然氣的聚集第一節(jié)、圈閉與油氣藏的基本概念一、圈閉的基本概念2、圈閉的度量2）閉合面積通過溢出點的構(gòu)造等高線所圈出的面積，稱該圈閉的閉合面積。3）閉合高度從圈閉的最高點到溢出點之間的海拔高差，稱該圈閉的閉合高度。 能源地質(zhì)學(xué)

3、課件精選課件第一節(jié)、圈閉與油氣藏的基本概念一、圈閉的基本概念2、圈閉的度量3）閉合高度對于背斜而言，構(gòu)造閉合高度與構(gòu)造起伏幅度是兩個完全不同的概念。閉合高度的測量，是以海平面為基淮。而構(gòu)造幅度的測量，則是以區(qū)域傾斜面為基準(zhǔn)。同樣大小構(gòu)造起伏幅度的背斜，當(dāng)區(qū)域傾斜不同時，可以具有完全不同的閉合高度。 相同構(gòu)造起伏、區(qū)域傾斜不同， 閉合高度不同能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第一節(jié)、圈閉與油氣藏的基本概念一、圈閉的基本概念2、圈閉的度量3）閉合高度 對于斷層而言，斷層圈閉的閉合面積，一船情況下，按斷層線和儲集層頂面等高線相閉合時所圈定的面積計算。如所示，C點為溢出點，則等高線CD與斷層線BD和斷層線AC所圈

4、定的面積為其閉合面積。 能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第一節(jié)、圈閉與油氣藏的基本概念一、圈閉的基本概念2、圈閉的度量4）有效孔隙度和儲集層有效厚度的確定 有效孔隙度主要根據(jù)實驗室?guī)r心測定、測井解釋資料統(tǒng)計分析求得。 儲集層有效厚度則是根據(jù)有效儲集層的巖性、電性、物性標(biāo)準(zhǔn)，扣除其中的非滲透性夾層而剩余的厚度。能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第一節(jié)、圈閉與油氣藏的基本概念一、圈閉的基本概念2、圈閉的度量5）圈閉最大有效容積的確定 圈閉的最大有效容積，決定于圈閉的閉合面積、儲集層的有效厚度及有效孔隙度等有關(guān)參數(shù)。式中 V圈閉最大有效容積，m3； F圈閉的閉合面積，m2； H儲集層的有效厚度，m； 儲集層的有效孔隙度，

5、能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第一節(jié)、圈閉與油氣藏的基本概念二、油氣藏的基本概念油氣藏，應(yīng)理解為：油氣在單一圈閉中的聚集。更具體的說，就是一定數(shù)量運移的油氣，由于遮擋物的作用，阻止了它們繼續(xù)運移，而在儲集層的這部分富集起來，形成油氣藏。1、油氣藏 若油氣聚集的數(shù)量足夠大，具有開采價值，則稱為工業(yè)油氣藏。如果油氣聚集的數(shù)量不夠大，沒有開采價值，就稱為非工業(yè)性油氣藏。如果在圈閉中只聚集了石油，則稱油藏；只聚集了天然氣，則稱氣藏；二著同時聚集，則稱為油氣藏。能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第一節(jié)、圈閉與油氣藏的基本概念二、油氣藏的基本概念 油氣藏的重要特點是在“單一的圈閉中”，所謂“單一”的含意，主要是指受單一要素所

6、控制，在單一的儲集層中，在同一的面積內(nèi)，具有統(tǒng)一的壓力系統(tǒng)，統(tǒng)一的油、氣、水邊界。 如圖所示。同一背斜中有三個儲集層，組成三個圈閉，三個不同的壓力系統(tǒng)，不同的油、氣、水邊界，就應(yīng)該認(rèn)為是三個油氣藏。1、油氣藏三個儲集層組成的三個油藏 能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第一節(jié)、圈閉與油氣藏的基本概念二、油氣藏的基本概念如圖所示，雖然是一個儲集層，但是由于斷層的破壞，形成兩個不同要素所控制的圈閉：其上盤為主要受背斜要素所控制的圈閉，其下盤為主要受斷層要素控制的圈閉，并且具有不同的壓力系統(tǒng)和油水邊界。因此，應(yīng)是兩個油藏。1、油氣藏同一儲集層，兩個構(gòu)造要素控制的兩個油藏 能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第一節(jié)、圈閉與油氣藏

7、的基本概念二、油氣藏的基本概念油氣藏的度量常用儲量來表示。2、油氣藏的度量1）含油邊界與含有面積 在油氣藏中，由于重力分異的結(jié)果，油、氣、水的分布為： 氣在上，油居中，水在下，形成油一氣分界面、油一水分界面。 在未被破壞的背斜油氣藏中，油一氣分界面及油一水分界面常近似于水平，并且油、氣、水分界線的水平投影線，往往與構(gòu)造等高線大致平行。 能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第一節(jié)、圈閉與油氣藏的基本概念二、油氣藏的基本概念2、油氣藏的度量1）含油邊界與含有面積背斜油氣藏中油、氣、水分布示意圖 油層頂面 油層底面能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第一節(jié)、圈閉與油氣藏的基本概念二、油氣藏的基本概念2、油氣藏的度量1）含油邊界

8、與含有面積 含油邊界：通常是指油水界面與儲集層(油層)頂、底面的交線。其中油水界面與油層頂面的交線叫做外含油邊界，又叫含油邊緣(有時叫含油外邊緣)；油水界面與儲集層(油層)底面的交線稱內(nèi)含油(氣)邊界，又叫含水邊界。能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第一節(jié)、圈閉與油氣藏的基本概念二、油氣藏的基本概念2、油氣藏的度量2）底、邊水 如果油層厚度不大，或構(gòu)造傾角較陡，這時油氣充滿圈閉的高部位，水圍繞在油氣藏的四周，即在內(nèi)含油氣邊緣以外，這種水稱為邊水。 但是，如果油層厚度大，傾角小，油氣藏的下部全為水，這種水稱為底水。能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第一節(jié)、圈閉與油氣藏的基本概念二、油氣藏的基本概念2、油氣藏的度量3）油

9、氣柱高度 是指油氣藏油水界面至油氣藏高點的垂直距離，是表示油氣藏大小的重要參數(shù)。4）氣頂和油環(huán) 油氣藏中油氣按密度分異，氣位于圈閉的最高部位，形成氣頂，油位居中部，水在最下面，油在平面上呈環(huán)帶狀分布，稱油環(huán)。5）充滿系數(shù)充滿系數(shù)：定義為含油高度與閉合高度的比值，一般情況下在富含油氣區(qū)，該系數(shù)高；在貧含油氣區(qū)，充滿系數(shù)低。能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第五章、石油與天然氣的聚集第二節(jié)、油氣藏成藏一、油氣成藏要素 油氣藏的形成和分布是生、儲、蓋、運、圈、保多種地質(zhì)要素綜合作用的結(jié)果。能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第二節(jié)、油氣藏成藏一、油氣成藏要素 生油氣源巖 ：形成油氣藏提供物質(zhì)基礎(chǔ) 。 儲集層 ：孔隙度的大小，

10、決定了儲層能夠儲集油氣的數(shù)量；滲透率的高低，則決定了油氣在其中運移的效率和油氣的最終產(chǎn)能。 蓋層 ：直接影響油氣的聚集和保存條件。 油氣運移 ：確定油氣聚集和分布的主要依據(jù)。 圈閉 ：油氣聚集的場所 。 油氣藏保存條件 ：圈閉條件是否改變，以及圈閉中的油氣聚集是否遭到破壞等。 能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第二節(jié)、油氣藏成藏二、油氣藏形成的基本條件 充足的烴源條件 有利的生、儲、蓋組合 有效的圈閉 必要的保存條件 能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第五章、石油與天然氣的聚集第三節(jié) 油氣聚集 當(dāng)油氣在盆地內(nèi)生成以后，便沿上傾方向向周圍高處的圈閉中運移，由于油、氣、水的密度不同，天然氣的密度最小，粘度也小，在孔隙介質(zhì)

11、中最易流動，所以運移的結(jié)果，天然氣必然占據(jù)盆地中心周圍的最高位置的構(gòu)造環(huán)，而石油則占據(jù)其下傾方向位置較低的構(gòu)造，比較接近盆地的中心。油氣聚集：油氣在圈閉中的聚集形成油氣藏的過程。 美國阿巴拉契亞盆地油藏與氣藏分布圖 能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第五章、石油與天然氣的聚集第三節(jié) 油氣聚集如圖所示，在靜水壓力條件下，油氣源源不斷從凹陷向上傾運移時，油氣在單個圈閉中的聚集分成三個階段。第1階段，圈閉中聚集了油氣，原來占據(jù)著圈閉的水，被排出一部分，由于重力分異，氣體占據(jù)圈閉的頂部，油在中部，油氣并未充滿整個圈閉，其下部為水； 一、在單一圈閉內(nèi)的聚集油氣在單一背斜圈閉中的聚集 能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第五章、石

12、油與天然氣的聚集第三節(jié) 油氣聚集第2階段，油氣數(shù)量繼續(xù)增加，油水界面一直降到溢出點，但油氣數(shù)量還在繼續(xù)增多，一部分石油便從溢出點沿上傾方向溢出；第3階段，油氣繼續(xù)進(jìn)入圈閉，天然氣向圈閉上部聚集，把石油推向溢出點，石油不斷地被排出，當(dāng)天然氣的數(shù)量顯然足夠占據(jù)整個圈閉時，石油便不可能再進(jìn)入圈閉，而是沿溢出點向上傾方向溢去。在這種情況下，這個圈閉就完全被天然氣所充滿了。一、在單一圈閉內(nèi)的聚集油氣在單一背斜圈閉中的聚集 能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第五章、石油與天然氣的聚集第三節(jié) 油氣聚集二、油氣差異聚集原理1、油氣差異聚集原理假如在靜水壓力條件下，同一滲透層相連圈閉的溢出點海拔依次遞增，而且沒有局部支流運

13、移和溶解氣體的影響，就會出現(xiàn)如圖所表示的油氣差異聚集情況。能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第三節(jié) 油氣聚集二、油氣差異聚集原理1、油氣差異聚集原理 (a)表示第一階段，油氣從盆地中油源區(qū)沿區(qū)域性上傾方向運移，首先進(jìn)入圈閉1，這時圈閉1尚未裝滿；(b)代表第二階段，油氣繼續(xù)供應(yīng)，圈閉1中之油水界面下降至溢出點，石油開始從圈閉1中溢出而進(jìn)入圈閉2，但天然氣仍在圈閉1中形成氣頂；(c)代表第三階段，油氣仍在繼續(xù)供給，使圈閉1完全充滿天然氣，油氣則通過溢出點向圈閉2運移，此時在圈閉1中已形成純氣藏；圈閉2則形成有氣頂?shù)挠筒兀蝗绱死^續(xù)聚集，如果油氣供給比較充足，則通過(d)、(e)階段，最終的結(jié)果可能是圈閉1、2

14、為純氣藏，圈閉3為帶氣頂?shù)挠蜌獠?，圈閉4、5可能為純油藏。能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第三節(jié) 油氣聚集二、油氣差異聚集原理1、油氣差異聚集原理 (1)在離供油氣區(qū)最近、溢出點最低的圈閉中，在氣源充足的前提下，形成純氣藏；距離稍遠(yuǎn)、溢出點較高的圈閉中，可能形成油氣藏或純油藏；在溢出點更高，距油源區(qū)更遠(yuǎn)的圈閉中，可能只含水。 (2)一個充滿了石油的圈閉，仍然可以作為有效的聚集天然氣的圈閉。但是，一個充滿了天然氣的圈閉，則不再是一個聚集石油的有效圈閉了。油氣差異聚集原理可以得出四點結(jié)論： 能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第三節(jié) 油氣聚集二、油氣差異聚集原理1、油氣差異聚集原理 (3)若油氣按密度分異比較完善，則離供

15、油區(qū)較近、溢出點較低的圈閉中，聚集的石油或天然氣的密度應(yīng)小于距油源區(qū)較遠(yuǎn)、溢出點較高的圈閉中的油或氣的密度。 (4)所形成的純氣藏、油氣藏、純油藏的數(shù)目，取決于油氣來源供應(yīng)的充分程度及圈閉的大小和數(shù)目。油氣差異聚集原理可以得出四點結(jié)論： 能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第三節(jié) 油氣聚集二、油氣差異聚集原理1、油氣差異聚集原理例如，俄羅斯斯大林格勒區(qū)北部下石炭統(tǒng)，有三個相聯(lián)系的圈閉，由南向北沿上傾方向依次為：李涅夫構(gòu)造只含氣不含油，日爾諾夫構(gòu)造為一油氣藏，而巴赫麥其也夫構(gòu)造則為沒有氣頂?shù)挠筒?。能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第三節(jié) 油氣聚集二、油氣差異聚集原理2、油氣差異聚集的必備條件 (1)具有區(qū)域性較長距離運移

16、的條件，要求具區(qū)域性的傾斜；儲集層巖相巖性穩(wěn)定，滲透性好；區(qū)域運移通道的連通性好。 (2)相聯(lián)系的一系列圈閉，它們的溢出點海拔依次增高。 (3)油氣源供應(yīng)區(qū)位于盆地中心帶，有足夠數(shù)量的油氣補(bǔ)給。 (4)儲集層中充滿水并處于靜水壓力條件下，石油和游離氣是同時一起運移的。能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第三節(jié) 油氣聚集三、油氣聚集模式1、油氣聚集機(jī)理1）滲濾作用Roberts(1980)等人認(rèn)為含烴的水或隨水運移的油氣進(jìn)入圈閉以后，因為一般親水的、毛細(xì)管壓力封閉的蓋層對水不起封閉作用，水可以通過蓋層而繼續(xù)運移；對烴類則產(chǎn)生毛細(xì)管壓力封閉，結(jié)果把油氣過濾下來在圈閉中聚集。在水動力和浮力的作用下，水和烴可以源源

17、不斷地補(bǔ)充并最終導(dǎo)致在圈閉中形成油氣藏。 （a）背斜圈閉（b）地層圈閉 能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第三節(jié) 油氣聚集三、油氣聚集模式1、油氣聚集機(jī)理2）排替作用 Chapman(1982)認(rèn)為泥質(zhì)巖蓋層中的流體壓力一般比相鄰砂巖層中的大，因此圈閉中的水是難以通過蓋層的。另外油氣進(jìn)入圈閉后，首先在底部聚集，隨著烴類的增多逐漸形成具有一定高度的連續(xù)烴相，在油水界面上油水的壓力相等，而在油水界面以上任一高度，由于密度差，油的壓力都比水的壓力大。 因此產(chǎn)生了一個向下的流體勢梯度，使油在圈閉中向上運移同時把水向下排替直到束縛水飽和度為止。能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第三節(jié) 油氣聚集三、油氣聚集模式1、油氣聚集機(jī)理2

18、）排替作用圈閉中油、水壓力及含水飽和度的垂向分布 能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第三節(jié) 油氣聚集三、油氣聚集模式1、油氣聚集機(jī)理3）滲濾作用和排替作用共同作用 在油氣聚集的初期，水是可以通過上覆親水蓋層而發(fā)生滲流的；當(dāng)油氣聚集到一定程度之后，水就很難通過上覆蓋層而主要是被油氣排替到圈閉的下方。如果蓋層是異常高壓封閉，則無論是什么情況水都不能通過上覆蓋層發(fā)生滲流，只能發(fā)生向下的排替作用。 能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第三節(jié) 油氣聚集三、油氣聚集模式1、油氣聚集機(jī)理4）油氣充注方式 Enelarld等(1987)認(rèn)為：一個油藏將以一種順序方式充注，石油將首先進(jìn)入具有最低孔隙排替壓力的最佳滲透層，并且接著以一組向

19、前推進(jìn)的石油波陣面方式充注油藏。能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第三節(jié) 油氣聚集三、油氣聚集模式2、油氣聚集模式1）背斜圈閉中油氣聚集模式 從生油層進(jìn)入儲集層的壓實流體，沿著背斜的翼部向頂部運移。在圈閉中，水很可能通過上覆泥巖蓋層，這是由于背斜構(gòu)造的張力或其他原因所產(chǎn)生的微裂隙使水繼續(xù)向上流動，而把烴類和一些無機(jī)鹽類滲留下來在圈閉中聚集 。能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第三節(jié) 油氣聚集三、油氣聚集模式2、油氣聚集模式2）地層圈閉中油氣聚集模式 從上、下生油巖進(jìn)入砂巖儲集層的壓實流體，沿上傾方向進(jìn)行二次運移，由于地層尖滅或不整合造成地層圈閉，流體中的水可以通過圈閉的上方繼續(xù)運移，而烴類則滯留在圈閉中聚集。能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第三節(jié) 油氣聚集三、油氣聚集模式2、油氣聚集模式3）巖性圈閉中油氣聚集模式 壓實流體從周圍的生油泥巖進(jìn)入被泥巖包圍的透鏡狀或扁豆?fàn)钌皫r體，并從其下傾部分往上凸部分進(jìn)行二次運移，在砂巖體上傾的低勢部位形成聚集，流體中的水可以通過泥巖的層理面或微裂隙繼續(xù)向上流動，而油氣則滯留下來在圈閉中聚集。能源地質(zhì)學(xué)課件精選課件第三節(jié) 油氣聚集三、油氣聚集模式2、油氣聚集模式4）斷層圈閉中油氣聚集模式 壓實流體從生油泥巖進(jìn)入砂巖體，開始了二次運移。在運移的上傾方向由于斷層的遮擋形成圈閉，流體中的水可以通過遮擋面沿斷層或砂巖層繼續(xù)向上運移，油氣則在圈閉處聚集。能源地質(zhì)學(xué)