石油地质学-第三节---含油气系统课件.ppt

第三节 含油气系统,1972：Dow，AAPG年会，论文摘要；1974：Dow，AAPG杂志，论文全文，Oi1 System；1980：Perrodon，石油地质动力学，Petro1eum System；1984：Demaison，Generative Basin；1984：Meissner等，Hydrocarbon Machine；1986：Ulmishek，Independent Petroliferous System；1987、1988、1989：Magoon，Petroleum system；1990、1992、1994：Magoon&Dow，Petroleum system。,1含油气系统概念的提出与发展,一、含油气系统的概念,我国：成油系统、石油系统、油气系统、油气成藏系统、成油体系、石油体系等，复合含油气系统、复式含油气系统,Magoon和Dow把含油气系统定义为“一个自然的系统，它包含有效的烃源岩及与其有关的油气，以及形成油气聚集所必需的地质要素和作用”。,2含油气系统的定义：一个自然的系统，其中包含活跃的烃源岩、所有与其相关的石油和天然气以及形成油气聚集所必需的地质要素和作用。活跃（有效）烃源岩：包括目前可能已不再有效或已耗尽(油气已排出)的；油气：包括聚集在一起的：在常规油气田、气水合物、致密气田、裂缝性页岩和煤中发现的热成因与生物成因气；在自然界发现的凝析油、原油和沥青；系统：相互依存的并制约油气成藏的各种地质要素、作用及其组合关系。,二、含油气系统的组成：地质要素和成藏作用:地质要素：烃源岩、储集层、盖层和上覆岩层 成藏作用：圈闭的形成和油气的生成运移聚集 这些要素及作用必须要有适当的时空配置，才能使其有机的关联；这些成藏作用有序的发生，最终形成油气聚集；这些基本要素和成藏作用存在与发生的地方就是含油气系统所在的位置。,三、含油气系统的命名及分类1.含油气系统命名（1）可靠性水平：用于描述某一特定烃源岩生成的油气提供给油气聚集的可能性。基于资料和研究程度，含油气系统可划分为三个可靠性级别：已知的（Known）：成熟烃源岩与油气聚集之间存在良好的地球化学可比性，以（！）表示；可能的（Hypothetical）：应用地球化学资料识别出了烃源岩，但烃源岩与油气聚集之间尚未确定有地球化学可比性，以（）表示；推测的（Speculative）：烃源岩和油气的存在完全是根据地质或地球物理资料推测的，以（？）表示。,含油气系统可靠性水平的定义,（2）含油气系统的名称：含油气系统的名称包含了烃源岩、主要储集岩名称以及用符号表示的该系统的可靠性水平。例如，DeerBoar()代表一个可能的含油气系统，它由泥盆系Deer页岩和Boar砂岩组成，其中Deer页岩为烃源岩，Boar砂岩为主要储集岩。,2.含油气系统分类（1）Perrodon（1984，1992）：基于沉积盆地的地球动力学环境，按含油气盆地的性质将全球的含油气系统分为三大类：（a）存在于大陆裂谷盆地中的大陆裂谷型含油气系统；（b）存在于克拉通盆地内部或大陆离散边缘盆地中的地台型含油气系统；（c）存在于挤压和活动边缘盆地中的，尤其是弧前盆地和前陆盆地前渊中的造山带型含油气系统。,含油气系统的沉积盆地动力学分类,（a）大陆裂谷型含油气系统，且垂向运移和不同层次储集岩；（b）地台型含油气系统，具侧向运移和单个储集层；（c）造山带型含油气系统，具侧向和垂向运移,（2）Magoon（1989）根据上覆岩层的复杂程度(单一的或混合的)、储集层岩性(硅质碎屑岩或碳酸盐岩)和干酪根类型(I型、II型或IIII型)对美国的含油气系统进行了分类。1992年，Magoon又根据烃源岩的地质年代对同样的含油气系统再次进行了分类。（3）Magoon和Dow（1994）根据导致烃源岩成烃的主控因素热源的不同将含油气系统划分为“典型的”与“非典型的”两大类，其中典型的含油气系统是指由于上覆岩层增加，致使烃源岩埋深增大并发生热成熟生烃作用而产生的油气系统，非典型的含油气系统则指油气是经过其它途径生成的，如火成岩侵入、大洋中脊与裂谷深部热流或生物作用等。,典型的含油气系统在关键时刻的三种平面图与剖面图,（a）各基本地质要素均具备，但油气尚未生成，故不存在含油气系统；（b）有一套正在生烃的烃源岩，存在一个含油气系统；（c）两套烃源岩均已热成熟，存在两个含油气系统,非典型的含油气系统 烃源岩在火成岩岩墙的作用下热成熟生烃,（4）Demaison和Huizinga（1991，1994）根据油气充注程度（过充注、正常充注、欠充注）、运移排烃方式（垂向排烃、侧向排烃）与捕集方式（高阻抗、低阻抗）对含油气系统进行分类，一共可分出12种类型。,（5）窦立荣等（1996）根据油气相态在纵向上的分布规律，将含油气系统分为含生物气系统、含油系统、含凝析油气系统和含干气系统。（6）赵文智等（1996）根据油气充注程度（超充注、正常充注、欠充注）、储盖组合（重叠式、侧变式、包裹式）、运移样式（垂向、侧向）、圈闭类型（高阻抗、低阻抗）与保存条件（无改造型、微弱改造型、强烈改造型）进行组合分类，共划分出108种基本类型。（7）宋建国和张光亚（1996）依据沉积盆地类型、演化及烃源岩形成的古地理、古气候条件等，将中国油气系统划分为古生界克拉通型、中新生界前陆陆内挠曲坳陷型和中新生界裂谷伸展坳陷型，共三大类五小类。,四、含油气系统的研究1.含油气系统的确定 证实一个含油气系统的存在的依据是有油气的存在，哪怕只有一股气或一滴油（体积小而丰度高）。一般而言，对任何地区，只要有富含有机质的岩层存在，且其被沉积埋藏到足以生成油气的深度，就应当存在含油气系统。2.含油气系统的描述 作为一个地质实体，含油气系统具有特定的地理、地层和时间范围，且可以用“四图一表”来加以较好的描述与说明。（1）油气聚集统计表：以表格形式列出与某一特定含油气系统有关的所有油气聚集及其相关资料，它为质量平衡方程提供了数据，且是含油气系统评价的基础。,在虚拟的Deer-Boar（.）含油气系统内的油气田,（2）埋藏史图：用以说明在特定地区的关键时刻、具体时间及基本地质要素，一般应包含地质时代与绝对年龄、岩性柱、岩层名称、深度、烃源岩、储集层、盖层、上覆岩系等项目，并在埋藏史曲线上标注生油窗项、生气窗项及油气系统形成的关健时刻。,DeerBoar（.）含油气系统的埋藏史图,（3）剖面图：用以显示油气系统形成关键时刻时各基本要素的几何分布，限定了含油气系统的地层展布范围，一般应包括基底、上覆沉积盖层、边界断裂、构造起伏、烃源岩、储集层、盖层、上覆岩系、生油窗项、生气窗项、油气藏、埋藏史井位、油气系统的地理分布范围及地层展布范围。,DeerBoar（.）含油气系统在关键时刻（250Ma）的地质剖面图,（4）平面图：在平面上勾绘含油气系统在关键时刻的地理分布范围，一般根据成熟烃源岩及产自该烃源岩的油气显示、油气苗和油气聚集的展布范围来加以圈定。,DeerBoar（.）含油气系统在关键时刻的平面分布图,（5）含油气系统事件图：用以说明各基本要素和各成藏作用间的时间关系、含油气系统的保存时间及关键时刻等。,DeerBoar（.）含油气系统事件图,在连续沉积的含油气盆地中，油气的生成、运移和聚集的过程是个相对短暂的地质时期，而油气生成的时间往往覆盖了油气运聚的时间。因此，该时期是研究含油气系统内油气运聚成藏最重要的时间，称之为关键时刻。,通过作关键时刻的平面范围和地质剖面图，就可以判断含油气系统是否存在及其个数（图819）。,3.含油气系统的评价（1）油气充注能力某一特定的含油气系统在一个区域的油气丰度主要取决于充注量(charge)的大小。Sluijk和Nederlof（1984）将油气充注量定义为圈闭空间可以捕集到的烃类体积，油气充注的体积则等于来自成熟生烃洼陷的油气体积减去排烃过程及二次运移过程油气损失的体积。因此，油气的区域充注程度主要取决于烃源岩的丰度及成熟生烃洼陷的体积。Demaison和Huizinga（1994）认为可采用一种简化的统计指标源岩潜力指数（SPI）来确定。Tissot等（1980）将SPI定义为地下1m2面积的烃源岩柱内能生成油气的最大量（t），其计算公式为：,式中，h为源岩的净厚度（m）；S1S2为源岩的平均生烃潜力（kg烃/t岩石），由Rock-Eval热解实验获得；为源岩密度，一般为2.5t/m3。,SPIh(S1+S2)/1000,在垂直排烃的含油气系统中，SPI可分为：低级（SPI5t/m2）中级（5t/m2SPI15t/m2）和高级（t/m215SPI）。在以侧向排烃为主的含油气系统中，SPI的分级为：低级（SPI2）、中级（2SPI7）高级（7SPI）。在广泛勘探过的地区，烃源岩SPI值的大小通常与该含油气系统中有关的油气储量呈正相关关系。一般地，含高级SPI源岩的地区常与大储油层或巨型油气田的产层有关；,（2）含油气系统效率（GAE）GAE：某系统所发现的原始地质储量与其有效源岩生成的油气总量之比。一般地，一个含油气系统的油气生成聚集效率（GAE）主要受以下几个因素所影响：沿主要（一级）运移通道的油气滞留；沿次级（和三级）运移通道的油气滞留；油气向非商业聚集的散失量；圈闭形成之前，有效生成期间油气通过诸如地表油气苗等方式从该系统中的散失量；因为圈闭能力的不充分造成在有效生成期间油气从该系统的散失量；在保存期间油气藏中的散失量。通常认为，GAEs10为非常有效的含油气系统，1-10为中等有效的含油气系统，而1的为低效的含油气系统。,（3）含油气系统规模 Klemme（1994）根据可采储量的大小将含油气系统的规模分为四级：超巨型含油气系统：100109bbl（油当量）；巨型含油气系统：20109100109bbl（油当量）；大型含油气系统：510920109bbl（油当量）；有效含油气系统：0.21095109bbl（油当量）。,圈闭,圈闭,圈闭,源区,源,区,源,区,源区,含油气系统,(,场环对应分布,),油气成藏体系,油气成藏体系与含油气系统的关系,第四节 油气田,一、油气田的概念和分类 油（气）田：一定（连续）的产油（气）面积上油气藏的总和，或在地表同一产油面积上地下所有油气藏的总和。是油气聚集带中次一级的产油（气）单元。它一般包括两方面的内容：1）油气田是指一定油气面积内油气藏的总和2）这一定的产油面积是受一定的构造或地层因素所控制的地质单位。（）笼统意义上的油气田：强调一定面积，可大可小（）历史与行政上的油气田：对应于一个盆地或大型盆地的一部分（下分采油厂），具有一定产能并隶属于一个相对独立的生产及管理机构。（）专业与学术上的油气田：一定平面面积内，具有一定成生关系和密切联系的油气藏的总和。一系列相互关联的油气藏,2.油气田分类（学术上）按控制产油气区的地质因素，将油气田分为三大类，若干亚类：（1）构造油气田：背斜油气田、断层油气田。（2）地层油气田：不整合油气田、岩性油气田、礁型油气田。（3）复合油气田：盐（泥）丘型复合油气田、礁型复合油气田、潜山型复合油气田、侧向叠合型复合油气田。,二、构造型油气田,所谓构造型油气田，系指产油气面积上受单一的构造因素所控制，如褶皱合断层。（一）背斜油气田背斜油气田中控制产油气面积的地质单位，是褶皱变形所形成的背斜构造。（二）断层（断块）油气田所谓断层（断块）油气田，系指在区域均斜背景上，其上倾方向，或各个方向都由断层所控制所形成的油气田。,图7-19 库列绍夫油田构造等高线图(A)和油田剖面田(B)(据M等，1970)1.砂岩；2.石灰岩；3.泥岩；4.油藏；5.含油边界,三、地层型油气田,所谓地层型油气田，系指在区域均斜或单斜构造背景上，由地层（不整合合岩性）因素所控制的含油气面积。,东德克萨斯不整合型油田构造图及剖面图（据Miner and Hauna,1941）,四、复合型油气田,复合型油气田，系指在油气田范围内不同层位合深度的油气藏受构造、地层和水动力诸因素中两种或多种因素控制的油气田。复合型油气田可分为以下几种：（一）盐（泥）丘型复合油气田（二）礁型复合油气田（三）潜山型复合油气田（四）侧向叠合型复合油气田,盐（泥）丘型复合油气田,潜山型复合油气田,图7-21 与潜山有关的油田模式剖面图(据华北石油会战指挥部，1978)1.潜山油藏；2.潜山上被断层切割的压实背斜油气藏；3.浅层背斜和断层油气；4.断阶或逆牵引油气藏；5、6.地层超覆油气藏；7.潜山上方压宴背斜油气藏；8.岩性油气藏；9.油藏；10.砂岩；11.砾岩；12.灰岩,侧向叠合型复合油气田,加利福利亚中途油田威廉斯及二十五山区构造剖面图（引自Levorsen,1954）上新统中的油藏属于不整合面上的支撑砂岩层圈闭；图中1ft=0.3048m,第五节 油气聚集带,一、油气聚集带的基本概念和分类（一）油气聚集带的基本概念 油气聚集带：受一定区域地质条件控制的油气田带（群），其中各油气田具有相似的构造、沉积和油气藏形成条件。油气聚集带范围相当于盆地三级构造单元。,（二）油气聚集带的分类,二、油气聚集带的主要类型,（一）背斜型油气聚集带所谓背斜型油气聚集带，系指油气田带（群）在构造上为一背斜带（群），其中油气藏的形成很大程度上受背斜构造所控制。,1.强烈中等褶皱的背斜油气聚集带这种油气聚集带主要分布在地壳中不同时代褶皱带 的山前带、山间盆地和地台边缘坳陷区等活动性较大的地带。,波斯湾盆地构造和油气田分布略图(转引自潘钟祥,1986)图中1mi=1609m;1.盆地范围;2.构造单元界线;3.主要油气田,2.长垣、平缓背斜型油气聚集带所谓长垣，系指巨大而狭长的不对称背斜构造带3.穹隆背斜型油气聚集带它是构造运动不强烈的含油气盆地中较重要的油气聚集带类型之一。,（二）断裂型油气聚集带,依断裂的性质和特点，大致可分为4种类型：断块（断层）型同生正断层逆牵引背斜型同生逆断层挤压背斜型和逆冲断裂型,1.断块型油气聚集带 2.同生正断层逆牵引背斜油气聚集带,尼日尔三角洲生长断裂及滚动背斟袖田分布田 1.同向断层；2.反向断层，3.油田,3.同生逆断层挤压背斜油气聚集带,图7-15 柴达木盆地南部阿拉尔同沉积逆断层带构造简图及跃进2号油田平剖面图(据宋廷光、王燮墙，1903)1.古生界；2.地面褶皱；3.逆冲断层；4.同沉积逆断层；5压扭性同沉积断层 6.油田；7.圈团；8.含油面积；9.井,4.逆冲断层型油气聚集带,美国怀俄明逆冲断裂带、佩因特雷泽瓦油田东西向构造剖面图,酒西盆地南部老君庙逆冲断裂带油气田带及老君庙油田剖面图(据宋廷光,1989)1.逆冲断层;2.剖面位置;3.井位;4.庙北逆冲断层;5.老君庙逆冲断层,（三）礁型油气田（藏）带,礁型油气藏带按其形成条件和展布特征，可分为：环礁、马蹄礁、线性（或堤）礁和补丁（或点）礁。,瑞姆彼圣阿尔伯达线状礁带袖田分布及剖面图(据Gussow,1951),第六节 油气分布及其控制因素,世界上油气储量在区域、地层和深度上分布的明显不均一性，在过去几十年来，已引起油气地质学家的广泛注意。在早期，这种现象被认为是勘探程度不均一造成的，或是主要原因之一。然而，近几十年来的勘探，几乎已遍及地球表面各个大陆(包括极地和沙漠)和海洋(陆缘海和大陆架)，尚未勘探的处女地已愈来愈少，而油气分布的明显不均一性，已成为普遍公认的基本事实。,图7-23 世界油气盆地带及主要油气盆地分布略图（据Klemme and Ulmishek,1991）1太平洋；2.南方大陆（冈瓦纳）带；3.方大陆带；4.特提斯海带；5.大型含油盆地；6.中等含油盆地,概括起来，控制沉积盆地中油气赋存规律的因素有：稳定的大地构造环境是大型油气区的成盆基础，有利于油气的生成和保存；沉积体系、沉积相带控制油气的富集程度；长期继承性古隆起是大型油气田形成的区域构造背景；生、储、盖、运、圈、保诸条件在时空上的有机匹配，是油气聚集成为油气藏的关键。,一、油气在层位上的分布特征,油气产出的地层年代范围很宽。自震旦系直到第四系都有原生油气藏。在某些盆地的变质基岩(Mz-Ar)也能产出油气。因此，产出油气的地层层位具有很大的广泛性。石油以中、新生界为主，占有全部储量的92一94.88，古生界仅占8一5.13。天然气则以中、古生界为主，占总储量的90，古生界所占比例明显高于新生界(新近系古近系),二、油气在地域上分布特征,大油气田具有极为突出的重要地位，油气资源分布 虽然具有广泛性，但却极其不均一。全世界已在70多个国家和地区发现油气田超过了40,000个。其中储量大于5109BOE的特大油气田有37个，占世界探明可采储量的51，巨型和特大型油气田(大于5108BOE)共约300个，占世界探明可采储量的80。此外，还有约1000个大油气田(大于0.55108BOE)，约占世界探明可采储量的15。占油气田总数的3.25的1300个大油气田，却占有已探明可采油气储量的95%。,图7-24 地壳中油、气按古纬度分布格局及随时代向北位移的模式图(据Tampaarh,Obhatahob,1988)1.油；2.气,各油气盆地面积和石油储量分布（据Klemme等，1991资料，最后一栏编者补充计算）,图7-23 世界油气盆地带及主要油气盆地分布略图（据Klemme and Ulmishek,1991）1太平洋；2.南方大陆（冈瓦纳）带；3.北方大陆带；4.特提斯海带；5.大型含油盆地；6.中等含油盆地,世界25个大油气盆地在地域和构造上分布（据Klemme等，1991分带意见及Magarg，1992表1资料编制而成）,三、油气在深度上分布特征,大油田的石油储量深度分布（据Gardner，1971）,（一）石油储量的深度分布特征,图7-25 油藏深度分布图(据Tissot and Welte,1978),（二）天然气储量的深度分布,世界主要气田原始储量按深度分布表,前苏联世界主要气田原始储量按深度分布表,（一）油、气、煤在时间上的相关性（二）油、气和煤在纬度上分布的相关性 煤主要分布在北纬48一57(占煤储量的56)，其次为北纬36一48(占32)；而北纬24一36和60一70分别为以石油为主的和以天然气为主的油气聚集带和气油富集带,图7-26 天然气、石油和煤在不同时代地层中的分布图（据Bestougeff等，1980，转引自Bois等，1982）,四、油、气、煤分布的相关性,含气水层,页岩气,煤层气,常规气,水溶气,水合物,扩散气,根缘气,天然气规模性聚集,煤岩,页岩,高孔渗层,致密层,五、控制油气分布的主要因素,从有机成烃说的观点出发，地壳中油气资源的存在和丰度，取决于成烃、成藏及保存诸因素的有机配合。地壳中这三方面具备最佳组合的盆地带，就成为油气最富集的盆地带；同样，在同一盆地带内，不同盆地的油气丰度，或是同一盆地内不同构造单元或油气聚集带内油气富集的程度，也要取决于这三个条件的有机配合.,（一）关于成烃的若干问题 1.烃源岩及原生油气藏存在的上、下限 2.有效烃源岩的层位分布和成熟时间 3.二次成烃问题,图727 哈西、迈阿乌德区上志留统烃源岩底界埋藏历史和烃源岩作用(据Tissot等，1975)1气态烃类产物；2液态烃类产物,（二）控制盆地带油气富集的主要因素 1.特提斯海及邻近地区盆地带油气富集的地质因素 2.北方大陆带油气富集的主要因素,（三）控制盆内油气富集的地质因素 1.成烃坳陷和油气聚集的关系 2.含油岩系的层序及古环境 3.三角洲、冲积扇、水下扇和深海扇等砂岩体与油气聚集,4.蒸发岩与油气聚集 世界上有许多油气盆地都有蒸发岩，而且与油气聚集关系十分密切。,图7-28 江汉盆地渐新世早一中期(潜江组四段)盐湖沉积分布图(据江继刚，1981)(a)潜江凹陷潜四油组沉积体系示意图；（b）潜江凹陷潜北组北西-南东向岩性剖面图；1.砂岩尖灭线；2.砂岩等厚线；3.膏岩；4.沉积物源；5.剥蚀区；6.断层；7.砂岩；8.泥岩；9.泥灰岩；10.油页岩；11.泥膏岩；12.岩盐；13.膏岩,图7-29 文留油气田的构造剖面图(据朱家蔚等，1983)1.气藏；2.油气藏；3.膏盐层；4.聚气方向,5.断层与油气运移、聚集的关系,北大港断层与油气运移和聚集的关系,6.不整合与油气聚集,据Hec-repon等(1975)研究，区域 不整合数量增多，虽然含油组合的数量也相应增多(图730，a)，但储量集中度在超过三次不整合后明显降低(图730，b)。因此，对一个油气盆地来说，最早的烃源岩形成后，不整合次数不超过23次为宜。,图7-30 区域不整合数与含油气组合数（a）及储量集中度(b)相关曲线图(据Hecrepob等，略作修改),7.枢纽带是油气富集的有利地带 无论是区域性的巨大斜坡，或是盆地内部的斜坡，其枢纽带都是值得高度重视的找油领域。这是因为，枢纽带在活动性大的一侧，常是良好的生油深坳陷区，具有丰富的油源；而斜坡，特别是枢纽带附近，则常是巨大楔状沉积体明显减弱，分叉和尖灭地带，或者是不整合、超覆和岩相突变地带，有利于形成多种圈闭，是油气聚集的有利场所。8.背斜构造与油气聚集带,1盆地边界；2隆起边界；3油气带界线；4泥盆系大油气田分布带；5下石炭统大油气田分布带；6上石炭统大油气田分布带；7下二叠统大油气田分布带；8乌拉尔褶皱；9大油田；10大气田,伏尔加-乌拉尔盆地不同时代油气田分布图（据Makcnmob,1964）,