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1、第四章 圈闭与油气藏 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 以用圈闭的有效容积来评 价。它主要决定于
2、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 构造圈闭 背斜圈闭 断层圈闭 刺穿接触圈闭 与其它因素有关的水动力圈闭 不整合圈闭 岩性圈闭 水动力圈闭 复合圈闭 单独的水动力圈闭 原生岩性圈闭 不整合面以上的圈闭 不
3、整合面以下的圈闭 次生岩性圈闭 由于地壳运动致使储集层变形和变位而形 成的圈闭。 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： 2 构造圈闭和油气藏 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
4、 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
5、 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）逆牵引背斜油气藏剖面图 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
6、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，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 、储层向上倾方向与 断层另一盘的泥质岩等非渗
7、透性层接触，最为普遍。 、流动泥岩遮挡 、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，静止期封 闭） 正断层圈闭 .圈闭位于正向正断 层的下降盘（少见） ； .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。 A、正向正断层，B和C为反向正断层 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
8、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。 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
9、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
10、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。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
11、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。 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，
12、 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 量所控制。只要条件合适 ，在地层中就可以形成次 生岩性圈闭。 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
13、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。 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：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
14、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 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
15、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
16、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
