石油地质课件第五章

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1、油气藏是石油地质研究的核心内容，本章主要介绍圈闭和油气藏的基本概念、油气藏形成的基本条件以及油气藏形成的有关问题。,第五章 油气聚集与油气藏的形成,第一节 圈闭与油气藏概述 第二节 油气聚集原理 第三节 油气藏的形成、破坏与保存 第四节 油气藏形成时间的确定 第五节 地温场、地压场和应力场与油气藏 形成的关系 第六节 凝析气藏的形成 第七节 非常规气藏的形成特征 第八节 气藏与油藏形成及保存条件的差异,第五章 油气聚集与油气藏的形成,第一节 圈闭和油气藏概述,一、圈闭（Trap）的定义,1934年麦考洛提出-圈闭：各种性质的油贮。,圈闭：适合于油气聚集，形成油气藏的场所。,圈闭：储集层中油、气

2、物质自身势最小而其动能为零的地方。,圈闭两个基本要素：,储集层 ：储集油气 封闭条件 ：阻止油气散失 盖层本身的弯曲变形 盖层 + 其它侧向遮挡条件,二、圈闭的度量（往往指静水条件下）,二、圈闭的度量,二、圈闭的度量,1、溢出点：油气充满圈闭后，最先从圈闭中溢出的点,3、闭合面积：通过溢出点的构造等高线所封闭面积。,2、闭合高度：从圈闭中储层最高点到溢出点的高差。,某储层顶面构造图,H1以区域倾斜面为基准，H2以等海拔高程面为基准。,构造起伏幅度与闭合高度 ：,断层圈闭的溢出点、闭合高度和闭合面积示意图,有效孔隙度值主要根据实验室岩心测定、测井解释资料统计分析求得,做出圈闭范围内的等值线图。

3、储集层有效厚度则是根据有效储集层的岩电、物性标准,扣除其中的非渗透性夹层而剩余的厚度。,(4)有效孔隙度和储集层有效厚度的确定,油气在单一圈闭中的聚集。 是油气在地壳中聚集的基本单位。,三、油气藏的含义,油藏,油气藏,气藏,被断层遮挡形成的两个油藏,四、油气藏中油、气、水的分布,3、 底水、边水,底水,底水,边水,底水,边水,4 充满系数（度）,4.“沥青垫”现象,第二节 油气聚集机理,一、油气聚集的动力学机制 二、各种圈闭中的油气聚集模式 三、油气在圈闭中聚集的过程 四、油气在系列圈闭中的差异聚集,含烃的水或游离烃 盖层：对烃类毛细管封闭 水：可通过盖层继续运移,1、渗滤作用,2、排替作用,

4、3 渗滤作用+排替作用,1、背斜圈闭中油气聚集模式,二、各种圈闭中的油气聚集模式,水：可通过上覆泥岩盖层； 烃类和无机盐：在圈闭中聚集 圈闭中含盐量增加，PH值降低，利于油气进一步聚集。,2.地层圈闭中油气聚集模式,3.岩性圈闭中油气聚集模式,4、断层圈闭中油气聚集模式,1.油气充注方式,首先：进入最低排替压力渗透层 接着：以石油波阵面方式充注油藏。,三、油气在圈闭中聚集的过程,2.混合过程,四、油气在系列圈闭中的差异聚集,1.渗漏型（逸出型）油气聚集,断层渗漏型油气差异聚集示意图,3、溢出型油气聚集,发育在区域均斜（单斜）背景上，溢出点依次增高的一系列相互连通的背斜圈闭。,溢出型油气差异聚集

5、的条件,影响溢出型油气差异聚集的地质因素,第三节 油气藏形成、破坏与保存,一、油气藏形成的基本地质条件 二、油气藏的保存、破坏与再形成,一、油气藏形成的基本地质条件,(一) 充足的烃源条件,世界12个大含油气盆地61个特大油气田的情况简表,大盆地形成大油气田，具有体积巨大的生油岩体,世界部分含油气盆地的丰度,洛杉矶盆地,小盆地也可形成丰富的油气聚集,济阳凹陷下第三系生油中心与油气富集关系（东营凹陷部分） 1地层剥蚀线，2生烃强度等值线，3油田,生油中心控制着油气分布,松辽盆地下白垩统生油中心与油气富集关系图 1生烃强度等值线， 2地温梯度等值线， 3油田，4凹陷边界,生油层中生成的油气能及时运

6、移到良好储集层中，同时盖层的质量好，能保证运移至储层中的油气不会逸散。 根据生储盖组合之间的沉积连续性可将其分为两大类。即连续沉积的生、储、盖组合和被断层或不整合面所分隔的不连续生、储、盖组合。,（二）有利的生、储、盖组合,生储盖组合类型示意图,据空间组合关系分为： 正常式、侧变式、顶生式、自生自储自盖式,生油层与储集层成指状交叉组合形式时，油 气初次运移和聚集示意图,生油层中存在砂岩透镜体时，油气初次运移和聚集示意图,美国怀俄州盐溪区白垩系弗朗提尔组砂-泥岩厚度比率图,石油多产自砂岩与页岩之比例为0.25的地区，而天然气却聚集于砂岩分布较多的地区。,美国俄克拉河马州东南部宾夕法尼亚 州系阿托

7、卡组砂-泥岩厚度比率图,石油聚集多沿近海岸带砂-泥比率0.52.0的地区。,表： 若干地区石油聚集的最佳砂岩百分率,（三）大容积的有效圈闭,（1）圈闭形成时间,距油源区近，在油气运移路线上者，有效性高。,（2）圈闭所在位置,（4）水压梯度和流体性质对圈闭有效性的影响,在水流活动加强时,背斜储集 层中油和气的移位和分离,（一）油气藏的保存和破坏,二、油气藏的保存、破坏与再形成,影响油藏保存的破坏作用,（1）地壳运动,实例：,（2）岩浆活动,图： 辽河断陷新生代火山岩分布图 1馆陶期 Ng，2东营期 Ed，3沙一期 Es1, 4沙尔期 Es 2，5沙三期 Es3，6沙四期 Es4, 7剖面位置,（

8、3）水动力环境,（4）生物降解作用,各种破坏油藏的作用及其演变的结果（据Macgregor，1996),次生油气藏:原生油气藏破坏后新形成；在非生油层系中。,原生油气藏:油气由分散到集中第一次聚集起来；在生油层系中。,（二）油气藏的再形成,油气藏再形成的模式,油气沿断裂运移形成次生油气藏的仓储层式模式,单斜地层：倾斜方向变化，油气重新分布。,实例：,一、传统地质分析方法 烃源岩主要生、排烃期分析法 圈闭发育史分析法 油藏饱和压力法 二、 流体历史分析法 储层流体包裹体法 自生伊利石测年法,第四节 油气藏形成时间的确定,一、传统地质分析方法,哈西-迈萨乌德油田,实例：,哈西迈萨乌德油田地区志留系

9、生油岩埋藏历史和烃类生成随地质时代的变化,生油门限,圈闭形成的时间-油气藏形成的最早时间,沉积埋藏史恢复 构造发展史恢复,2、圈闭发育史分析法,构造形成时间与油气聚集的关系,A圈闭形成时间晚，位置低无效,圈闭形成的相对时间 17-圈闭的编号，ae-地层时代序号,形成次序：1 2 3 4 5、6、7,3、油藏饱和压力法,油藏饱和压力法影响因素：,4、气藏形成时间确定法,二、流体历史分析方法,1、储层自生伊利石测年法,2、储层流体包裹体法,均一法测包体温度：均一温度,应用：,第五节 “三场”与油气藏形成的关系,地温场与油气藏形成的关系 地压场与油气藏形成的关系 地应力场与油气藏形成的关系,1、地温

10、场（地热场）,某一瞬间地温的空间分布。是地内热能通过导热率不同的岩石在地壳上的显示。,一、地温场与油气藏形成的关系,2、地温梯度（GT ；地热增温率）,3、地温场与油气成藏关系,3、地温场与油气成藏关系,二、地压场与油气藏形成的关系,2、异常地层压力的主要成因,（1）流体热增压作用 （2）断裂与岩性封闭作用 （3）刺穿作用 （4）浮力作用 （5）粘土矿物成岩演变,（1）流体热增压作用,（2）断裂与岩性封闭作用,（3）刺穿作用,（4）浮力作用,（5）粘土矿物成岩演变,3、流体压力封存箱的基本概念,5、封存箱的类型,根据压力,4、流体封存箱与油气成藏模式,三、地应力场,1、类型划分,2、地应力场与

11、油气生运聚保的关系,成藏动力场三场耦合关系（据黄志龙等）,三场耦合与油气成藏,成藏动力场考虑了应力场和温度场的流体势场 成藏动力场模型温度场、应力场和压力场藕合的流体势场模型,油气运聚,第六节 凝析气藏的形成,1、纯物质的临界状态,二、凝析气藏的形成,表： 若干物质的临界参数,气液两相共存的最高温度K 1和最高压力B1，分别称为临界凝析温度和临界凝析压力。临界点K为泡点线与露点线的交点。,2、双组分烃类物系相图,等温加压情况下：AB12E，在A点物质为气相，加压至B 点，开始出液滴（露点），压力继续增加至1点，液体数量逐渐增大；但从1到2 点，加压反而使液体逐渐减少，气相增多，至2 点物质全部

12、气化。由12，等温增压出现气化特征，称为逆蒸发；由21，等温减压出现液化特征，称为逆凝结。,等压升温情况下：CD43，C点为液体，升温至D 点，开始出气泡（泡点），由D4，气体数量逐渐增大；但从43点，升温反而使气体数量减少直至最终全部液化。由43，为逆凝结；由34，为逆蒸发。,逆凝结和逆蒸发现象出现于临界点与临界凝析温度点和临界凝析压力点之间，常称之为“逆行区” 。这是凝析气藏形成的基本原因。,多族分烃类物系的相图,K-临界点(T=52.8)；K1-临界凝结温度； 1-压力超过泡点压力的油藏； 2-压力超过露点压力的凝析气藏； 3-单相气藏(纯气藏)； 4-泡点曲线； 5-露点曲线； 6-物

13、系中液体所占体积百分率； A-纯气藏； B-凝析气藏； C-油藏； D-油气藏,3、多组分烃类物系的相态与凝析气藏的形成,三、地下油气藏相态的识别,第七节 非常规气藏的形成特征,气源岩的大面积高效生排烃：煤及煤系地层,常规气藏：置换式运移与漂浮式聚集成藏 深盆气藏：活塞式运移与生长式聚集成藏 常规气藏与深盆气藏的过渡性,4、深盆气藏形成机理,二、煤层气藏,煤层气藏为具有一定规模，并含有商业性开采价值煤层气的煤岩体。 （Coal bed gas reservoir）,4、煤层气藏形成的地质条件,煤层气藏形成的主要条件： 1）煤层厚度和含气性； 2）渗透性； 3）保存条件； 4）水文地质条件。,中

14、国煤层气藏类型模式图,四类煤成气藏： 承压水封堵、压力封闭、顶板微渗漏封闭、构造封闭,吸附状态煤层甲烷是煤储集天然气的主体。当煤处于一定的温度、压力等条件下时，吸附即达到一种平衡状态，吸附状态的天然气要能流动，必须打破这一平衡状态，使煤层甲烷解析出来。,典型煤层气井的生产史示意图,三、天然气水合物,天然气水合物是甲烷等气体和水分子组成的类似冰状的固态物质，其分子式为2，其中是以甲烷气体为主的气体分子数，为水分子数。天然气水合物实质上是一种水包气的笼形物。,其中的水结晶成等轴晶系，而不是象冰那样的六方晶系。由水分子形成刚性笼架晶格，每个笼架晶格中均包括一个主要为甲烷的气体分子,2、天然气水合物形

15、成与分布,天然气水合物相图,气体水合物的分布特征：多分布在极地、永久冻土带及大洋海底。,一、气藏与油藏形成的烃类来源比较 天然气的形成具有多源性和多阶段性。 多源性一方面体现在既有有机成因的天然气,也有无机成因气；另一方面还体现在各种类型的有机质都能形成天然气，既有油型气,又有煤型气。,第八节 气藏与油藏形成及保存条件的差异,石油主要是由腐泥型和腐殖-腐泥型有机质生成的。 天然气不仅与石油共生,也往往与煤系共生，聚油盆地和聚煤盆地都可以寻找天然气。 有机成因天然气的生成具有多阶段性，各个阶段都伴随有天然气的生成。 石油则大量生成于一定埋藏深度的“液态窗”范围内。,二、气藏与油藏对储、盖层条件要

16、求的差异 天然气与石油性质的差异,对储、盖层条件的要求不同。 气藏对储层的要求低，对盖层的要求高；而油藏对储、盖层的要求与此相反。 烃浓度封闭是天然气盖层特有的封闭机理。,三、 气藏与油藏形成的运聚成藏方式的异同 与石油相比,天然气具有分子小、密度小、粘度小、溶解度大、压缩性和扩散能力强等特点。 这决定了气比油的运移活性强、运聚成藏方式多样，这也是造成天然气与石油的分布差异较大的重要原因之一。,1、 油气运移方式及天然气脱溶成藏 天然气扩散和水溶对流是两种有别于石油的重要运移机制。 天然气溶解于水中或油中沿地层上倾方向运移，或随地壳抬升，溶解于水中或油中的天然气由于温度和压力的降低而析离出来，在浅部地层中形成天然气藏，这是一种重要的成藏机制。,2、天然气水溶对流运移成藏 水溶对流起因于地层水的密度和温度差异，地层水盐度和含气量的变化致