石油與天然氣地質(zhì)學(xué)全套課件第7章油氣藏的形成和破壞

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(dòng)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(yùn)移過程中，當(dāng)儲(chǔ)、蓋層間毛管壓差、浮力和水動(dòng)力三者達(dá)到平衡時(shí)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(xì)管壓差=浮力±水動(dòng)力正負(fù)號(hào)取法是：圈閉實(shí)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(shí)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(jī)理1．滲濾作用含烴的水或隨水運(yùn)移的油氣進(jìn)入圈閉后，水可通過蓋層繼續(xù)運(yùn)移，而對(duì)烴類則產(chǎn)生毛細(xì)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(gè)向下的流體勢(shì)梯度，致使油在圈閉中向上運(yùn)移的同時(shí)，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(diǎn)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(gè)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(jìn)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(gè)過程。1、充注過程充注：油氣不斷進(jìn)入圈閉內(nèi)儲(chǔ)存空間的過程。根據(jù)流體運(yùn)移原理，油氣總是首先進(jìn)入滲透率最高、排替壓力最低的儲(chǔ)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(chǔ)層中的含烴飽和度不斷增加。因儲(chǔ)層的非均質(zhì)性與充注時(shí)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(chǔ)集層方向的充注。先進(jìn)入的油氣成熟度低，后進(jìn)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(chǔ)層方向的油氣充注。油氣先進(jìn)入高孔滲段，后進(jìn)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(duì)穩(wěn)定時(shí)，油氣的充注是一個(gè)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(rèn)為，圈閉中油氣發(fā)生混合的機(jī)制，主要是：密度差混合、濃度差混合及熱對(duì)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(kuò)散和熱對(duì)流的混合作用下，油氣在圈閉中不停運(yùn)動(dòng)，同時(shí)不斷富集起來。這一過程主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：油氣把水從儲(chǔ)集層頂部不斷向下排替；油－水界面逐漸向下移動(dòng)；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(chǔ)層低孔滲段擴(kuò)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(shí)間越長(zhǎng)，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。“源控論”但是，“小而肥”的凹陷中亦可存在，關(guān)鍵在于凹陷持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)短和沉積速率。二、良好的儲(chǔ)集層

例如：陜甘寧盆地的T3y，“井井見油，井井不流”，其中一個(gè)很重要的原因就是儲(chǔ)層物性太差。三、有利的生儲(chǔ)蓋組合

生、儲(chǔ)、蓋組合——三者在剖面上和平面上的組合關(guān)系。有利生儲(chǔ)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(chǔ)蓋式；

3、按生、儲(chǔ)、蓋的時(shí)代關(guān)系分：新生古儲(chǔ)古生新儲(chǔ)自生自儲(chǔ)四．大容積的有效圈團(tuán)1.距油源區(qū)近，位于運(yùn)移指向上2.形成時(shí)間早3.圈閉的容積大4.保存條件好五．較好的運(yùn)移條件

一般說來，中—厚生油層與儲(chǔ)集層間互存在，對(duì)油氣初次運(yùn)移有利。二次運(yùn)移則除動(dòng)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(dòng)力學(xué)是綜合利用地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)手段和計(jì)算機(jī)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(chǎng)演化及其控制的化學(xué)動(dòng)力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)過程分析，研究沉積盆地油氣形成演化、運(yùn)移過程和聚集規(guī)律的綜合性學(xué)科。成藏動(dòng)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(chǎng)(包括溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng))演化及其控制的化學(xué)動(dòng)力學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)過程?！?油氣成藏動(dòng)力學(xué)*羅曉容（2004）：“油氣成藏動(dòng)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(dòng)力環(huán)境系統(tǒng)為單元，定量研究油氣供源、運(yùn)移、聚集的機(jī)理、控制因素和動(dòng)力學(xué)過程。二、主要研究?jī)?nèi)容和技術(shù)1．油氣成藏的動(dòng)力學(xué)背景（1）盆地地溫場(chǎng)研究（2）盆地壓力場(chǎng)研究（3）盆地的三場(chǎng)耦合分析2．油氣成藏的動(dòng)力學(xué)過程（1）排烴動(dòng)力學(xué)（2）運(yùn)聚散動(dòng)力學(xué)

3．油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究中的相關(guān)技術(shù)（1）物理模擬實(shí)驗(yàn)（2）盆地?cái)?shù)值模擬（3）油氣藏評(píng)價(jià)技術(shù)三、成藏動(dòng)力學(xué)研究的主要進(jìn)展20世紀(jì)90年代以來，成藏動(dòng)力學(xué)研究的進(jìn)展主要表現(xiàn)在：(1)流體輸導(dǎo)系統(tǒng)預(yù)測(cè)能力的提高；(2)能量場(chǎng)演化機(jī)制及其控制的化學(xué)動(dòng)力學(xué)過程和流體流動(dòng)樣式研究的深入；(3)油氣成藏機(jī)理研究的深化；(4)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的改進(jìn)?！叭龍?chǎng)”分析耦合關(guān)系地溫場(chǎng)、地壓場(chǎng)和地應(yīng)力場(chǎng)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(shí)間的傳統(tǒng)方法（地質(zhì)分析法）1、根據(jù)圈閉形成的時(shí)期確定油氣藏形成的最早時(shí)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(shí)間3、根據(jù)油氣藏的飽和壓力確定油氣藏形成的時(shí)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(chǔ)層成巖礦物組合確定油氣藏形成時(shí)間1、儲(chǔ)層流體包裹體的均一化溫度2、儲(chǔ)層自生伊利石測(cè)年油氣進(jìn)入儲(chǔ)層后伊利石的生長(zhǎng)就會(huì)停止，故在相鄰的油、水層中，水中的伊利石年齡遠(yuǎn)小于油中的伊利石年齡。3、儲(chǔ)層成巖事件及自生礦物生成序列三、應(yīng)用盆地?cái)?shù)值模擬技術(shù)恢復(fù)油氣藏形成時(shí)間

圈閉發(fā)育史+油氣運(yùn)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(yùn)動(dòng)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(shí)質(zhì)是使具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的烴類斷環(huán)、長(zhǎng)鏈烴分解成短鏈烴、帶有側(cè)鏈的烴發(fā)生側(cè)鏈的脫落。

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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(yùn)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?yàn)r青湖)、瀝青丘或?yàn)r青錐、含油砂巖（分油砂、油斑、油跡三級(jí)）。

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(tái)泥火山玉門油苗臺(tái)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(gè)大的方面：一是盆地