論圈閉與油氣藏

1、論圈閉與油氣藏論文提要石油地質(zhì)學(xué)是研究油氣生成，運(yùn)移，集和分布規(guī)律的科學(xué)，它的根本任務(wù)是 有效的指導(dǎo)油氣田勘探，更多更快地發(fā)現(xiàn)油氣田，為“四化”建設(shè)服務(wù)。從油氣 的生成到油氣藏的形成，是油氣不斷發(fā)展和轉(zhuǎn)化的過程?？梢詫⑹秃吞烊粴獾?生成、運(yùn)移、聚集、破壞、再聚集，視為一個(gè)統(tǒng)一的發(fā)展過程。油氣來源是基礎(chǔ)， 油氣運(yùn)移是紐帶，油氣礦藏是結(jié)果和目標(biāo)。石油地質(zhì)學(xué)就是要研究自然界油氣這 個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)中的方方面面，探討油氣礦藏形成與破壞的動(dòng)平衡過程，查明今天地 殼上油氣藏的分布規(guī)律。其中油氣成因、油氣成藏原理及油氣分布規(guī)律，是石油 地質(zhì)學(xué)的核心內(nèi)容。油、氣在生油層內(nèi)形成以后，在各種因素的作用下離開母體 生油

2、層，以各種形式進(jìn)行運(yùn)移。如果運(yùn)移的途中暢通無阻，它們甚至可以流 出地面，氧化散失于地表成為油、氣苗，如果遇到遮擋條件也可以聚集起來，并 逐步聚集成油、氣藏。正文一、圈閉與油氣藏的概念及關(guān)系石油和天然氣都是活動(dòng)的流體，它們?cè)谧匀画h(huán)境中能夠從一個(gè)地方運(yùn)移到另 一個(gè)地方。運(yùn)移著的石油和天然氣，如果遇到阻止其繼續(xù)運(yùn)移的遮擋物，則停止 繼續(xù)運(yùn)移，并在遮擋物附近聚集，形成油氣藏。所以從油氣運(yùn)移的角度來看，圈 閉是儲(chǔ)集層中可以阻止油氣向前繼續(xù)運(yùn)移，并在那里儲(chǔ)存起來成為油氣聚集的一 種場(chǎng)所。也可以說圈閉是儲(chǔ)集層中能聚集和保存油氣的場(chǎng)所?；蛘吒蜗蟮卣f， 圈閉是儲(chǔ)集層能作為盛裝油氣的容器部分。從上述圈閉的概念可

3、知，任一圈閉都具有下列三個(gè)基本要素：（1）儲(chǔ)集層； （2）蓋層；（3）一定的遮擋條件。遮擋條件的形成可以是蓋層本身的彎曲變形， 如背斜圈閉；也可以是其它因素造成的，如斷層、巖性變化、不整合覆蓋等。同 時(shí)任一圈閉還應(yīng)具有接納烴類和防止烴類逸出的功能。圈閉的概念只強(qiáng)調(diào)了它具 備油氣聚集的條件，但圈閉中不一定都有油氣，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。油氣藏是單一圈閉內(nèi)具有獨(dú)立壓力系統(tǒng)和統(tǒng)一油水（或氣水）界面的油氣聚 集，是地殼中最基本的油氣聚集單元。若圈閉中只聚集了石油，則稱油藏；只聚 集了天然氣，則稱氣藏；二者同時(shí)聚集，則稱為油氣藏。油氣藏的重要特點(diǎn)是

4、在 單一的圈閉內(nèi)。這里單一的含意主要是指受單一的要素所控制，在單一的儲(chǔ) 集層中，在同一面積內(nèi)，具有統(tǒng)一的壓力系統(tǒng)和統(tǒng)一的油、氣、水邊界。如果不 具備這些條件，即使是位于同一面積上的油氣聚集，也不能認(rèn)為是同一個(gè)油氣藏。 下圖表示出四個(gè)相互獨(dú)立存在的油氣藏。I氣|. I油圖1四個(gè)互相獨(dú)立的油氣藏由上述可見，圈閉是油氣聚集的場(chǎng)所，是油氣藏形成的基礎(chǔ)。圈閉的形成條 件決定著油氣藏的基本特征，圈閉的類型決定著油氣藏的類型及其勘探方法。因 此，正確識(shí)別和評(píng)選有利于油氣聚集的圈閉，對(duì)油氣勘探具有十分重要的意義， 是打開地下油氣藏寶庫，發(fā)現(xiàn)油氣藏的關(guān)鍵所在。二、油氣聚集與圈閉圈閉的概念一種能阻止油氣繼續(xù)運(yùn)移并

5、能在其中聚集的場(chǎng)所。一個(gè)圈閉由3部分組成： 儲(chǔ)存油氣的儲(chǔ)集巖；儲(chǔ)集巖之上有防止油氣散失的蓋巖；有阻止油氣繼續(xù) 運(yùn)移的遮擋條件。這種遮擋條件可由地層的變形如背斜、斷層等造成，也可以是 因儲(chǔ)集層沿上傾方向被非滲透地層不整合覆蓋，以及因儲(chǔ)集層沿上傾方向發(fā)生尖 滅或物性變差而造成。但是圈閉中不一定都有油氣，只有油氣進(jìn)入圈閉才可能發(fā) 生聚集并形成油氣藏。圈閉的大小可用其最大有效容積來度量。容積大小取決于閉合面積和閉合高 度。閉合面積是指通過溢出點(diǎn)的構(gòu)造等高線所圈出的面積，所謂溢出點(diǎn)系指流體 在圈閉中開始外溢的點(diǎn)。閉合高度是指從圈閉的最高點(diǎn)到溢出點(diǎn)間的海拔高差。 可見閉合面積和閉合高度越大，圈閉的有效容積

6、也越大。此外，圈閉的有效容積 也與儲(chǔ)集層的孔隙度有關(guān)。油氣藏的大小是用油氣的儲(chǔ)量來度量，它主要取決于 圈閉的大小和油氣在圈閉中的充滿程度。1圈閉的條件圈閉有不同的類型，但基本條件是一致的，都必須由儲(chǔ)集層、蓋層和遮擋 條件相互配制組成。遮擋條件也稱遮擋物，它的作用就是阻止油、氣繼續(xù)運(yùn)移。它可以是蓋層的 彎曲，也可以是封閉的斷層面、不整合面、巖性或?yàn)r青封閉等。儲(chǔ)集層、蓋層和遮擋條件稱為構(gòu)成圈閉的三個(gè)要素。只有這三個(gè)要素具備 時(shí)，油、氣才有可能在其中聚集。缺少任何一個(gè)要素都不可能構(gòu)成圈閉，當(dāng)然也 就不能聚集油、氣。在油、氣勘探中，所謂找“構(gòu)造”，實(shí)際上就是找“圈閉”。2圈閉的參數(shù)衡量圈閉的規(guī)模是以圈

7、閉的容積為基礎(chǔ)的。圈閉的容積除了與構(gòu)成圈閉的 儲(chǔ)集層的有效厚度、孔隙度有關(guān)外，還決定于以下幾個(gè)參數(shù)。1）溢出點(diǎn)溢出點(diǎn)是圈閉充滿油、氣后，開始溢出的點(diǎn)。在平面圖上溢出點(diǎn)之內(nèi)的儲(chǔ)集 層部分可以有效的聚集油、氣，溢出點(diǎn)之外的部分已不閉合，對(duì)油、氣聚集是無 效的。對(duì)背斜圈閉來說，溢出點(diǎn)相當(dāng)于相鄰向斜槽部的蓋層的最低點(diǎn)。斷層圈閉的 溢出點(diǎn)在構(gòu)造圖上相當(dāng)于斷層線與其閉合的最低的等高線的交點(diǎn)。2）圈閉的閉合度（又稱閉合高度）是從溢出點(diǎn)到圈閉的儲(chǔ)集層最高點(diǎn)的海拔高 差，它標(biāo)志著圈閉內(nèi)可以聚集油氣的最大高度。3）圈閉的面積通過溢出點(diǎn)的等高線所圈閉面積稱為閉合面積。顯然，當(dāng)圈閉的閉合高度、閉合面積、儲(chǔ)集層有效厚度

8、和孔隙度大時(shí)，圈閉 的面積就大，可容納油氣的數(shù)量就多。一個(gè)背斜構(gòu)造在縱向上可以形成不止一個(gè) 背斜圈閉，各個(gè)圈閉有著各不相同的圈閉參數(shù)。-6網(wǎng)R4 0-6SU6S0 700 -6網(wǎng)R4 0-6SU6S0 700 -7ZC)一-76 Ea -780A圖2背斜圈閉的閉合面積、閉合高度示意圖3圈閉的分類圈閉的分類目前，中國基本上采用A.I.萊復(fù)生（1967）提出的圈閉分類，即根據(jù)圈閉的成因把圈閉分為構(gòu)造圈閉、地層圈閉和巖性圈閉等3大類。 有的石油地質(zhì)學(xué)家還加上水動(dòng)力（流體）圈閉。一構(gòu)造圈閉 儲(chǔ)集巖層及其上蓋層因某種局部構(gòu)造形變而形成的圈閉。主 要有褶皺作用形成的背斜圈閉，斷層作用形成的圈閉，裂隙作用形

9、成的圈閉，刺 穿作用形成的圈閉和由上述各種構(gòu)造因素綜合形成的圈閉。構(gòu)造圈閉主要包括背斜圈閉和斷層圈閉兩大類：1背斜圈閉主要是由于蓋層底面的拱起而形成地遮擋條件。背斜構(gòu)造有不同 的成因，不同成因的背斜有不同的形態(tài)特征。背斜圈閉的成因背斜圈閉是由于儲(chǔ)集層發(fā)生褶皺變形（頂面向上拱起），其上部又為非滲透 性巖層（蓋層）所覆蓋遮擋而形成。按其成因，背斜圈閉的種類很多，其中最主 要的是巖層受側(cè)向擠壓力而成（老君廟背斜）；或差異性升降運(yùn)動(dòng)而造成（大慶 長垣）；也可以與斷層有關(guān)，如拖曳褶皺喝滾動(dòng)背斜。此外，刺穿構(gòu)造發(fā)育過程 中由于地下塑性物質(zhì)的上升活動(dòng)，也可形成背斜（鹽丘背斜）。就構(gòu)造的發(fā)育歷史來看，有的可能

10、經(jīng)過一次褶皺變動(dòng)形成，有的則可能經(jīng)過 多次變動(dòng)而成，褶皺一次比一次強(qiáng)烈，巖層受到褶皺的強(qiáng)度越來越大。背斜的成 因雖然不同，但作為油氣圈閉的遮擋作用來說都是一樣的。背斜圈閉的特點(diǎn)：由于成因的不同，形態(tài)也也各不相同，有低矮圓丘狀的穹窿；也有狹長的背 斜，它們可以是對(duì)稱的，也可以是不對(duì)稱的，甚至是倒轉(zhuǎn)的。背斜閉合度和閉合 面積的差別也很懸殊。背斜圈閉可以是簡單完整的，也可以是被其它地質(zhì)因素復(fù)雜化了的多種因素 控制的圈閉。背斜圈閉的另一個(gè)特點(diǎn)，是圈閉向下往往垂直延伸穿過厚度相當(dāng)大 的沉積巖層。所以，在較深的儲(chǔ)集巖層中也能形成圈閉。露頭區(qū)，背斜褶皺在地 表有清楚的顯露，可以用地質(zhì)測(cè)量的方法直接確定背斜構(gòu)

11、造的特點(diǎn)。在覆蓋區(qū)， 背斜深埋地下，但利用地球物理勘探法（如地震等）也是比較容易發(fā)現(xiàn)的。因此， 背斜圈閉是人們最早認(rèn)識(shí)，也是最重要的儲(chǔ)油圈閉之一。2斷層圈閉斷層圈閉就是以不滲透的斷層面為遮擋物所形成的圈閉。斷層之所以能起 遮擋作用而形成圈閉主要是由于他的封閉性。斷層圈閉主要有正斷層圈閉和逆斷 層圈閉兩種。地層圈閉 由儲(chǔ)集層巖性橫向變化或地層連續(xù)性中斷而形成的圈閉。主要 有由透鏡體砂巖、巖相變化、生物礁體等形成的原生地層圈閉，由地層不整合、 成巖后期溶蝕作用等形成的次生地層圈閉。水動(dòng)力圈閉儲(chǔ)集巖層中水動(dòng)力發(fā)生變化造成流體遮擋而形成的圈閉。如 酒泉盆地北部單斜帶的單北油田，即屬于這一類圈閉。巖性圈

12、閉巖性圈閉是指在同一層內(nèi)，由于沉積作用、成巖或后生作用導(dǎo)致巖 性活物性發(fā)生突變，并被不滲透層所包圍或側(cè)向側(cè)向遮擋而形成的圈閉。三、油氣聚集與油氣藏油氣藏的概念：油氣在地殼中聚集的基本單位。圈閉內(nèi)聚集了一定數(shù)量的油氣后而形成。一 個(gè)油氣藏存在于一個(gè)獨(dú)立的圈閉之中，具有獨(dú)立壓力系統(tǒng)和統(tǒng)一的油-水（或氣- 水）界面。只有油聚集的稱油藏；只有天然氣聚集的稱氣藏。地 gr _ -火然T ifi油圖3油氣藏示意圖a背斜圈閉中的3個(gè)油氣藏b斷層圈閉中一個(gè)油氣藏和背斜-斷層符合圈閉中的一個(gè)油氣藏油氣藏的分類：主要是根據(jù)圈閉的成因分類，相應(yīng)地把油氣藏分為構(gòu)造油氣藏、地層油氣藏、 水動(dòng)力油氣藏和復(fù)合油氣藏4大類。

13、構(gòu)造油氣藏包括背斜油氣藏、斷層油氣藏、 裂縫性背斜油氣藏和刺穿油氣藏4個(gè)亞類。地層油氣藏包括巖性油氣藏、地層 不整合油氣藏、地層超覆油氣藏和生物礁塊油氣藏4個(gè)亞類。水動(dòng)力油氣藏包 括構(gòu)造型水動(dòng)力油氣藏和單斜型水動(dòng)力油氣藏兩個(gè)亞類。復(fù)合油氣藏包括構(gòu)造- 地層復(fù)合油氣藏、構(gòu)造-水動(dòng)力復(fù)合油氣藏、地層-水動(dòng)力復(fù)合油氣藏和構(gòu)造-地 層一水動(dòng)力復(fù)合油氣藏4個(gè)亞類。中國有人把油氣藏按圈閉成因分為構(gòu)造油氣 藏、地層油氣藏和巖性油氣藏3大類，甚至也有簡單地分為構(gòu)造油藏氣和地層 油氣藏兩大類。這一分類方案認(rèn)為，在復(fù)合油氣藏中總可以找到一種起主導(dǎo)作用 的圈閉因素，沒有必要單列一類，而水動(dòng)力圈閉發(fā)現(xiàn)不多，還不足以獨(dú)

14、立為一類。油氣藏除按圈閉成因分類外，還有曾在中國流傳甚廣的 H.。布羅德 (1951)分類。他根據(jù)儲(chǔ)集層的形態(tài)把油氣藏分為層狀、塊狀和不規(guī)則狀3大 類。層狀油氣藏包括背斜穹窿油氣藏和遮擋油氣藏(構(gòu)造遮擋、地層遮擋和巖性 遮擋)兩個(gè)亞類。塊狀油氣藏包括構(gòu)造突起油氣藏、侵蝕突起油氣藏和生物成因 突起油氣藏3個(gè)亞類。不規(guī)則油氣藏包括在正常沉積巖中的透鏡體油氣藏，在 古地形凹處的砂巖體油氣藏，在孔隙度和滲透率增高地帶中的油氣藏，以及在古 地形的微小突起中的油氣藏。圈閉的成因不同，油氣藏的類型也就不同，對(duì)油氣藏的勘探和開發(fā)方法也就 不同。通常認(rèn)為，圈閉的成因分類較之于形態(tài)分類更科學(xué)而且更具實(shí)際意義。單

15、純的形態(tài)分類往往把成因上互不相干的油氣藏歸為一類，不能真正反映它們之間 的區(qū)別和了解。油氣藏的形成：油氣藏是油氣聚集的基本單位，是油氣勘探的對(duì)象。石油和天然氣在形成初 期呈分散狀態(tài)，存在于生油氣地層中，它們必須經(jīng)過遷移、聚集才能形成可供開 采的工業(yè)油氣藏。這就需要具備一定的地質(zhì)條件。這些條件概括為：“生、儲(chǔ)、 蓋、圈、運(yùn)、?！绷鶄€(gè)字。生油氣層：是指具備生油條件的含油氣的地層。它富含有機(jī)質(zhì)，是還原環(huán)境 下沉積的，結(jié)構(gòu)細(xì)膩、顏色較深，主要由泥質(zhì)巖類和碳酸鹽類巖石組成。生油氣 層可以是海相的，也可以是陸相的。另外生油氣層遷必須具備一定的地質(zhì)作用過 程，即達(dá)到成熟，才能有油氣的形成。儲(chǔ)層：是能夠儲(chǔ)存石

16、油和天然氣，又能輸出油氣的巖層，它具有良好的空隙 度和滲透率，通常由砂巖、石灰?guī)r、白云巖及裂隙發(fā)育的頁巖、火山巖及變質(zhì)巖 構(gòu)成。蓋層：指覆蓋于儲(chǔ)油氣層之上、滲透性差、油氣不易穿過的巖層，它起著遮 擋作用，以防油氣外逸。頁巖、泥巖、蒸發(fā)巖等是常見的蓋層。圈閉：就是儲(chǔ)集層中的油氣在運(yùn)移過程中，遇到某種遮擋物，使其不能繼續(xù) 向前運(yùn)動(dòng)，而在儲(chǔ)層的局部地區(qū)聚集起來，這種聚集油氣的場(chǎng)所就叫圈閉。如背 斜、穹隆圈閉，或斷層與單斜巖層構(gòu)成的圈閉等。運(yùn)移：指油氣在生油氣層中形成后，因壓力作用、毛細(xì)管作用、擴(kuò)散作用等， 使之轉(zhuǎn)移到有孔隙的儲(chǔ)油氣層中，一般認(rèn)為轉(zhuǎn)移到儲(chǔ)油氣層的油氣呈分散狀態(tài)或 膠狀。由于重力作用，油

17、氣質(zhì)點(diǎn)上浮到儲(chǔ)油氣層頂面，但還不能大量集中，只有 當(dāng)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成圈閉時(shí)，儲(chǔ)油氣層的油、氣、水在壓力、重力以及水動(dòng)力等作用 下，繼續(xù)運(yùn)移并在圈閉中聚集，才能成為有工業(yè)價(jià)值的油氣藏。保存：油氣要保存，必須有適宜的條件。只有在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)不劇烈、巖漿活動(dòng) 不頻繁，變質(zhì)程度不深的情況下，才利于油氣的保存。相反，張性斷裂大量發(fā)育， 剝蝕深度大，甚至巖漿活動(dòng)的地區(qū)，油氣是無法保存的油氣藏的破壞和再形成：油氣成藏是運(yùn)聚動(dòng)態(tài)平衡過程，已經(jīng)形成的油氣藏，在地殼中處于相對(duì)平衡 狀態(tài)。成藏以后的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)可以破壞這種平衡，油氣重新分配，達(dá)到新的相對(duì)平 衡。原有油氣藏遭到破壞，分散狀態(tài)的抽氣遇到新的圈閉條件又重新聚集，形成

18、 新的油氣藏，稱為次生油氣藏。次生油氣藏的形成可以概括為兩種情況。（1）地殼運(yùn)動(dòng)破壞了圈閉的完整性，使它喪失或減弱了對(duì)油氣聚集的能力， 因而油氣發(fā)生再運(yùn)移。這種情況常常是由于斷層作用造成的。我國渤海灣盆地分 布有很多再形成的次生油氣藏。長期多次的斷裂活動(dòng)，造成了油氣的多次散失和 多次聚集；即原有油氣藏多次遭破壞，新油氣藏多次再形成。（2）地殼運(yùn)動(dòng)未破壞圈閉的完整性，但破壞了油氣在原有圈閉內(nèi)的平衡， 油氣的一部分或全部從這個(gè)圈閉中運(yùn)移出來，并到新的圈閉中聚集，形成新的油 氣藏。后期的地殼運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生了新的圈閉，同時(shí)也使原來圈閉的溢出點(diǎn)抬高，而 新產(chǎn)生的圈閉的幅度又比較大，則在水動(dòng)力的作用下.原有油氣藏中的油氣將從 溢出點(diǎn)逸出，并在新圈閉中重新聚集，形成新的油氣藏。原有油氣藏中的油氣可 能一部分逸出，也可能全部逸出，這決定