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石油與天然氣地質(zhì)學(xué)授課教師:第七章油氣藏的形成和破壞
地下油氣聚集的一般規(guī)律油氣藏形成的基本地質(zhì)條件油氣成藏動力學(xué)油氣成藏年代學(xué)油氣藏的破壞和保存§1地下油氣聚集的一般規(guī)律一、圈閉封閉油氣柱的最大高度和油氣藏高度
1、圈閉封閉油氣柱的最大高度在二次運移過程中,當(dāng)儲、蓋層間毛管壓差、浮力和水動力三者達到平衡時的油氣柱高度,就是蓋層所能封閉的油氣柱最大高度(Zco)。
毛細管壓差=浮力±水動力正負號取法是:圈閉實際封閉油氣柱的最大高度
=min(蓋層封閉能力,圈閉閉合度)2、油氣藏的高度——指油藏中純含油部分的油柱高度,它與圈閉封閉的油柱最大高度之間的差別,就是油水過渡帶Zow。因此,實際油藏的最大高度,就是圈閉能封閉的油柱最大高度減去油水過渡帶厚度所得差值:
Zo=min(Zco,hc)
-Zow二.油氣聚集的機理1.滲濾作用含烴的水或隨水運移的油氣進入圈閉后,水可通過蓋層繼續(xù)運移,而對烴類則產(chǎn)生毛細管封閉,結(jié)果把油氣過濾出來,從而在圈閉中形成聚集。2.排替作用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,產(chǎn)生了一個向下的流體勢梯度,致使油在圈閉中向上運移的同時,把水向下排替直到油層中Sw等于束縛水飽和度為止。各類圈閉內(nèi)油氣聚集的可能模式(以滲濾作用為例)三、差異聚集原理格索(1953)提出了油氣藏形成中的油氣差異聚集原理。
靜水條件下單一背斜圈閉中的油氣聚集過程:
溢出點逐漸升高的系列背斜圈閉中油氣聚集作用:
結(jié)果:油氣差異聚集現(xiàn)象的發(fā)生,必須具備四個基本條件:可將差異聚集原理的定義歸納為:四、油氣聚集的過程探討油氣進入圈閉的方式、狀態(tài)及在圈閉內(nèi)所發(fā)生的各種物理、化學(xué)作用。包含:充注、混合和富集等三個過程。1、充注過程充注:油氣不斷進入圈閉內(nèi)儲存空間的過程。根據(jù)流體運移原理,油氣總是首先進入滲透率最高、排替壓力最低的儲集層部分。隨著油氣的不斷充注,在烴柱壓力作用下,逐漸向孔滲條件差的部分?jǐn)U展,從而使圈閉儲層中的含烴飽和度不斷增加。因儲層的非均質(zhì)性與充注時間、空間的差異性,引起油氣組分和化合物在圈閉內(nèi)分布的非均質(zhì)性。(1)側(cè)向充注沿儲集層方向的充注。先進入的油氣成熟度低,后進入者成熟度高?!勺匪萦蜌獾某渥⒎较蚝陀驮磪^(qū)。(2)垂向充注垂直于儲層方向的油氣充注。油氣先進入高孔滲段,后進入低孔滲段,造成圈閉內(nèi)油氣的成熟度在垂向上存在差異:高孔滲段飽和烴含量高,非烴和瀝青質(zhì)含量卻較低。(3)充注方式探討在同一油源、地質(zhì)條件相對穩(wěn)定時,油氣的充注是一個帶有幕式特征的連續(xù)過程。2、混合過程油氣在空間上存在的差異性,如何消除這些差異?——混合過程。W.A.England(1989,1990)認為,圈閉中油氣發(fā)生混合的機制,主要是:密度差混合、濃度差混合及熱對流混合作用,并以前兩種為主。3、富集過程隨著油氣不斷向圈閉中充注,在重力、擴散和熱對流的混合作用下,油氣在圈閉中不停運動,同時不斷富集起來。這一過程主要表現(xiàn)在以下三個方面:油氣把水從儲集層頂部不斷向下排替;油-水界面逐漸向下移動;油氣中的壓力不斷增加。隨著油氣的充注,烴柱的高度和壓力也不斷增加,不僅加快了富集過程,也使油氣不斷向儲層低孔滲段擴展,含油(氣)飽和度不斷增加,直到束縛水飽和度為止?!?油氣藏形成的基本地質(zhì)條件一、充足的油氣源“物質(zhì)基礎(chǔ)”而衡量油氣源豐富程度的具體標(biāo)志,是生油凹陷的好壞。亦即:生油凹陷面積越大,延續(xù)時間越長,其中形成的生油層系越厚,環(huán)境越封閉(還原環(huán)境),油源越豐富?!霸纯卣摗钡牵靶《省钡陌枷葜幸嗫纱嬖?,關(guān)鍵在于凹陷持續(xù)的時間長短和沉積速率。二、良好的儲集層
例如:陜甘寧盆地的T3y,“井井見油,井井不流”,其中一個很重要的原因就是儲層物性太差。三、有利的生儲蓋組合
生、儲、蓋組合——三者在剖面上和平面上的組合關(guān)系。有利生儲蓋組合的劃分方案:
1、按巖性特征分為:
碎屑巖類型、碳酸鹽巖型、混合型
2、按組合方式分為:
正常式、側(cè)變式或側(cè)生式、自生自儲蓋式;
3、按生、儲、蓋的時代關(guān)系分:新生古儲古生新儲自生自儲四.大容積的有效圈團1.距油源區(qū)近,位于運移指向上2.形成時間早3.圈閉的容積大4.保存條件好五.較好的運移條件
一般說來,中—厚生油層與儲集層間互存在,對油氣初次運移有利。二次運移則除動力條件外,還與介質(zhì)的溝通能力(孔隙、不整合面、斷層)緊密相關(guān)。一、概念目前尚無統(tǒng)一定義。郝芳等(2000):成藏動力學(xué)是綜合利用地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)手段和計算機模擬技術(shù),在盆地演化歷史中和輸導(dǎo)格架下,通過能量場演化及其控制的化學(xué)動力學(xué)、流體動力學(xué)和運動學(xué)過程分析,研究沉積盆地油氣形成演化、運移過程和聚集規(guī)律的綜合性學(xué)科。成藏動力學(xué)研究的基礎(chǔ)是盆地演化歷史和流體輸導(dǎo)格架,研究的核心是能量場(包括溫度場、壓力場、應(yīng)力場)演化及其控制的化學(xué)動力學(xué)和流體動力學(xué)過程?!?油氣成藏動力學(xué)*羅曉容(2004):“油氣成藏動力學(xué)”是指以在油氣成藏過程中從油氣源到油氣藏的統(tǒng)一動力環(huán)境系統(tǒng)為單元,定量研究油氣供源、運移、聚集的機理、控制因素和動力學(xué)過程。二、主要研究內(nèi)容和技術(shù)1.油氣成藏的動力學(xué)背景(1)盆地地溫場研究(2)盆地壓力場研究(3)盆地的三場耦合分析2.油氣成藏的動力學(xué)過程(1)排烴動力學(xué)(2)運聚散動力學(xué)
3.油氣成藏動力學(xué)研究中的相關(guān)技術(shù)(1)物理模擬實驗(2)盆地數(shù)值模擬(3)油氣藏評價技術(shù)三、成藏動力學(xué)研究的主要進展20世紀(jì)90年代以來,成藏動力學(xué)研究的進展主要表現(xiàn)在:(1)流體輸導(dǎo)系統(tǒng)預(yù)測能力的提高;(2)能量場演化機制及其控制的化學(xué)動力學(xué)過程和流體流動樣式研究的深入;(3)油氣成藏機理研究的深化;(4)計算機模擬技術(shù)的改進?!叭龍觥狈治鲴詈详P(guān)系地溫場、地壓場和地應(yīng)力場及其與油氣分布的關(guān)系異常壓力流體封存箱/壓力封隔體天然氣水合物一、確定油氣藏形成時間的傳統(tǒng)方法(地質(zhì)分析法)1、根據(jù)圈閉形成的時期確定油氣藏形成的最早時間2、根據(jù)烴源巖的主要生烴期確定油氣藏形成的最早時間3、根據(jù)油氣藏的飽和壓力確定油氣藏形成的時間§4油氣成藏年代學(xué)結(jié)合埋藏史曲線,Z(t)→t二、基于儲層成巖礦物組合確定油氣藏形成時間1、儲層流體包裹體的均一化溫度2、儲層自生伊利石測年油氣進入儲層后伊利石的生長就會停止,故在相鄰的油、水層中,水中的伊利石年齡遠小于油中的伊利石年齡。3、儲層成巖事件及自生礦物生成序列三、應(yīng)用盆地數(shù)值模擬技術(shù)恢復(fù)油氣藏形成時間
圈閉發(fā)育史+油氣運移史—→油氣聚集史 (建立地質(zhì)——數(shù)學(xué)模型)§5油氣藏的破壞和保存一、引起油氣藏破壞的因素㈠.表生作用
主要是構(gòu)造運動破壞了油氣藏封閉的嚴(yán)密性,從而導(dǎo)致了油氣的逸散或者使油氣遭受氧化或地下水的沖刷。油氣藏主要以四種方式遭受破壞:
1.逸散斷層/構(gòu)造抬升
2.氧化硫酸鹽結(jié)果:重質(zhì)原油
3.水力沖刷
4、微生物降解㈡.熱變質(zhì)作用是在高溫、高壓條件下使石油產(chǎn)生的熱分解作用。熱分解作用的實質(zhì)是使具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的烴類斷環(huán)、長鏈烴分解成短鏈烴、帶有側(cè)鏈的烴發(fā)生側(cè)鏈的脫落。
******
如果從有利于油氣藏保存的角度出發(fā),當(dāng)然是上述破壞因素越微弱,越有利于油氣藏的保存。影響石油成分的主要因素和作用二.原生油氣藏破壞后的產(chǎn)物1.形成次生油氣藏(破壞程度不大)2.形成油氣地表顯示油氣藏被破壞以后,以各種方式運移到地表,在地表形成各種各樣的顯示,常稱為油氣苗。
油氣顯示——是指油、氣及其瀝青礦物在地表的天然露頭和鉆井的人工露頭。常見的油氣顯示:
①油苗:有油泉(→油湖或瀝青湖)、瀝青丘或瀝青錐、含油砂巖(分油砂、油斑、油跡三級)。
②氣苗:有可燃的天然氣苗、泥火山。
③石油瀝青:是石油在表生作用帶,輕質(zhì)成分散失,重質(zhì)成分被氧化而成,隨著氧化程度的加深,依次可分為軟瀝青、地瀝青、石瀝青、碳瀝青等。黑油山背斜構(gòu)造侵蝕油泉將軍溝K1油苗準(zhǔn)噶爾盆地阿爾欽溝泥火山托斯臺泥火山玉門油苗臺灣:激流中的含油巖石鉆井油氣顯示三、油氣保存條件研究*油氣保存條件研究包括兩個大的方面:一是盆地
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