油气成藏过程研究文献综述.doc

0 前言油气藏的形成过程研究及油气分布规律，是石油地质学理论的重点内容之一。为了预测有利勘探区，提高选择勘探目标的精确性和效率，必须弄清油气分布规律，弄清油气分布规律必须分析油气成藏的全部过程和根本机理。因此，自石油工业诞生以来，油气成藏机理研究一直是广大石油地质工作者极为关注的问题，也是长期以来困扰石油地质学界的一大难题。油气成藏过程包括油气的生成、运移、聚集以及保存和破坏各个环节。因此，分析油气成藏过程，总结油气成藏机理，建立油气成藏定量模式，对于推动石油地质理论的发展，有效解决当前油气勘探中的一些难题，提高油气藏定量评价和预测及石油工业的增储上产具有非常重要的意义。1 油气成藏过程研究的历史发展阶段自石油工业产生以来，油气成藏机理一直是石油地质学家极为关注的问题，其研究大致经历了三个发展阶段。1.1 第一阶段（19世纪末-20世纪50年代初）以沿背斜褶皱带分布油气藏的背斜说或重力说为代表，为油气成藏机理研究的初始阶段，主要研究成果有：（1）在1861年怀特提出的早期背斜学说基础上，通过大量的石油勘探实践和理论研究，建立了比较完善的油气藏形成的背斜学说。在“背斜圈闭理论”基础上，人们又提出了“非背斜圈闭理论”，进行了早期的石油圈闭分类，分析了油气藏形成的具体地质条件（怀特，1861）。（2）通过烃类运移和聚集的流体动力学研究，建立了浮力、水动力和毛细管力为成藏过程中油气运移和聚集的主要控制因素，提出了流体势的概念，并根据流体势分布 断地下油、气和水的运动方向，解决油气运移和油气成藏问题（Hubbert，1953），将油气成藏过程作为动力学过程，从而使油气成藏研究建立在科学的基础上。（3）随着国内外石油勘探的广泛开展，证实了陆相成油理论，促使地质学家从更广泛的角度考虑石油的生成和聚集，研究油气成藏机理。1.2 第二阶段（50年代中期-70年代末）本阶段是在油气藏形成的基本条件和形成过程的分析的基础上，全面地研究了油气成藏机理，主要表现在：（1）有机地球化学在烃类生成、成熟和初次运移研究中发挥着重要的作用，确定了有机质类型、丰度、演化，对成烃和排烃进行了系统的评价（Tissot等，1978；Durand，1980）。（2）研究了成藏过程中油气的二次运移和聚集机理，在油气二次运移的相态、动力、阻力、运移通道、方向、距离以及运移时间和运聚效率等到方面进行了大量的研究，取得了很多成果。Schowalter（1979）系统地研究了油气二次运移和聚集机理，讨论了岩石的孔隙结构、烃水界面张力、岩石的润湿性和毛细管力等对油气运移和圈闭的作用原理（Schowalter，1979）。Cordell（1976）和Roberts（1980）提出了油气在圈闭中聚集的渗滤作用机理（Cordell，1976；Roberts，1980），而Chapman（1982）提出了油气在圈闭中聚集的排替作用机理（Chapman，1982）。进一步认识到水动力对油气成藏形成、保存和破坏构成重要影响，并进行了一系列的研究。Toth等（1980）建立了区域地下水流动系统基础上的重力穿层流动的石油运移和聚集理论（Toth等，1980），将沉积盆地区域水动力场分布和演化与石油的运移和聚集有机结合起来。（3）系统地研究了油气成藏的宏观条件，指出在一个能形成油气藏的圈闭中，充足的油来源和有效的圈闭是油气成藏的两个最重要的方面。其中影响圈闭有效性的主要因素有圈闭形成时间与油气运移时间的相应关系，圈闭所在位置与油源区的相应关系，以及水压梯度和流体性质。（4）松辽盆地、渤海湾盆地以及世界其它陆相盆地大、中型或特大型油气田的发现，证明了陆相地层具有较大规模的有机质堆积、转化、运移，并形成较大型油气的事实。在此基础上，我国石油地质工作者建立了陆相石油地质理论，研究了陆相油气成藏机理，在陆相油气生成，陆相储集层发育、油气运移和聚集、油气藏类型与分布，以及油气藏形成特点等方面取得了大量研究结果。1.3 第三阶段（80年代初-现在）近十几年来，国内外很多学者运用先进的油气勘探技术和方法，以及计算机技术、物理模拟技术进行系统的油气成藏的各项条件、机制和它们之间的有机配合，主要表现在：（1）以热力（地温场）为成烃主控因素，通过物理模拟和数值模拟研究有机质的丰度、类型、成熟度、成熟门限、石油窗以及油气生成化学动力学机制。（2）油气初次运移研究取得了长足的进展，在对排烃机理的实验分析以及实验模拟研究基础上，通过计算机耦合压实史、超压形成史、热史和烃类生成史，重建排烃过程（Ungerer，1990；Welte，1987；王新洲等，1996）。（3）将流体势分析引入到含油气盆地分析，通过盆地模拟，进行含油气盆地范围内的地下流体运动的物理模拟和数学模拟，并结合油气生成和保存条件以及沉积盆地的发展演化条件，进行成藏过程中油气二次运移和聚集的定量研究，对盆地油气资源及油气二次运移的区域方向和聚集的主要区带、层位作出定量模拟分析（Ungerer，1990；Welte，1987；Dahlberg，1982；England等，1987；王新洲等，1996；石广仁等，1994；郝石生等，1994）。（4）将油气生成、运移、聚集统一研究，提出了“流体封存箱理论”（Hunt，1990）。（5）80年代以来，模拟实验已成为油气成藏过程研究的重要手段和方法，许多学者通过模拟实验，大大深化了成藏过程中油气二次运移和聚集的认识。Catlan等（1992）通过模拟实验研究了油相运移问题，指出油相运移存在临界值，运移通道有方向性，运移前锋的速度衡定同时受油的性质、多孔介质性质影响，在浮力作用下也可以出现油相快速运移现象（Catlan等，1992）。Thomaas和Clouse（1995）利用长100cm，高52cm，厚2.5cm的可视模型研究油气二次运移机理（Thomaas and Clouse，1995）。实验结果表明，当油在水湿的均质运载层运移时，油对圈闭的充满速度并不取决于二次运移本身，而更大程度上取决于油气从源岩中排烃的速率。由于大量的弥散作用，在油的垂向运移期间（当运载层位于源岩层之上时），出现很高的散失量。但在横向运移期间，散失量很小，这是因为油气主要集中在底部封闭的下方运移。与此同时，许多学者利用微观渗流模型研究油相运移以及孔隙介质中非混溶驱替过程。（6）伴随油藏描述表征及预测技术的发展，油藏形成和开发过程中流场和流体特征研究得到广泛重视，油藏模型的建立应运而生。目前，国外主要模型为定量流动模型、储层结构模型、储层非均质模型及岩石物性物理模型等。国内张一伟、熊琦华等（1994）先后建立了油田规模、油藏规模、层规模、砂体规模、孔隙规模的储层地质模型以及反映沉积、成岩、结构和人类活动改造所引起的综合效应的储层岩石物理相模式（张一伟、熊琦华等，1994）。（7）80年代以来，流体储层相互作用研究即储层地球化学研究已成为地球化学和石油地质学中令人瞩目的研究领域之一（梅博文，1992）。主要表现在：研究了有机质（特别是有机酸）和CO2对储层孔隙度和渗透性的影响，提出了次生孔隙形成模型和预测模型；研究了流体在固态矿物表面上的吸附作用及其对油气运移和润湿性的影响；应用水岩石相互作用的地球化学模拟理论和方法，定量模拟了盆地成岩化学作用的演变，定量研究和预测了储集层孔隙度和渗透性的变化，使流体储层相互作用以及储层孔隙度和渗透性的研究由定性、半定量向定量发展。（8）油气藏的保存与破坏研究得到重视。在盖层封闭性研究方面，目前基本明确了盖层的封闭机理，即物性封闭、压力封闭和烃浓度封闭，认识了盖层厚度及其连续展布面积大小对油气藏形成的控制作用，建立了测井时差与盖层排替压力的相关关系，提出了盖层封闭有效性的概念及其研究方法。在分子扩散作用方面，建立了源岩和气藏的天然气扩散地质模型和数学模型。（9）Magoon（1994，1995）在前人工作基础上提出了“含油气系统”概念，认为含油气系统包含成熟烃源岩及所有已经形成的油气藏，并包含油气藏形成时所必不可少的一些地质要素和作用（Magoon，1994，1995）。近年来，国内外许多学者运用含油气系统理论和方法，研究油气藏的形成和分布，指导油气勘探。（10）随着含油气系统理论在油气勘探实践中的应用，其缺陷和不足也日渐暴露，在许多高难度问题面前显得无能为力，于是对成藏动力学系统研究呼声日益高涨。自Anderson等（1992）提出含油气盆地实质上既可以是一个“低温热化学反应器”，又可以是一个复杂的天然的流体（油气水）渗流的动力学系统（Anderson等，1992）以来，国内田世澄等（1995，1996）在前人研究的基础上分析了划分成藏动力学系统的必要性和可能性，并提出如何划分成藏动力学系统以及成藏动力学系统的研究方法。从而丰富和发展了含油气系统理论，开拓了盆地流体运动与成矿地质学研究领域（田世澄等，1995，1996）。2 油气运聚成藏的主要进展（1）油气来源及其方向对于多源、多期次复合叠加盆地，混源气来源及其定量计算方面。主要应用生物标志物参数、支链烷烃、碳同位素或生物标志物绝对定量等方法。利用原油中吡咯类化合物的丰度、异构体参数的绝对大小，确定油气来源与运移方向。（2）运移期次方面在三个方面取得进展：气包裹体均一温度，结合构造发育史、沉积埋藏史、热史和生烃史，确定成藏期。固体地球化学中常用的PbPb和RbSr同位素测定油气生成与运移年龄。储层伊利石K-Ar测定油气成藏期绝对年龄。 （3）油气运移通道方面：断层、不整合、连通砂体各自控制油气运聚的特点及其多种组合的不同控油方式都已经得到了很大的发展。（4）对油气成藏条件（生、储、盖层等）的研究，无论从方法、手段和理论发展上，已基本上成熟和完善。 （5）成藏过程，成藏期次的研究，从动态过程的角度对油气藏的形成进行历史分析，结合构造演化史、沉降史、热史及成岩史等地质历史分析，开展了包裹体分析、同位素分析、油藏地化分析等大量研究，对油气成藏有了相当的认识。（6）成藏动力学，即油气运移与聚集研究，结合地压场、地温场和地应力场开发了大量实验模拟和数值模拟的定量化研究，取得了较良好的效果。（7）油气系统分析，这是一项新兴的石油地质综合研究方法，把油气藏的各种地质要素（生、储、盖和上伏岩层）和地质作用（油气生成运聚作用和圈闭形成作用）纳入统一的时空内综合考虑，强调彼此间的配置关系，从而弄清油气分布规律。 3 油气运聚成藏的研究内容及现状3.1 油气来源与运移方向：3.1.1 地球化学沿石油运移的主方向上，石油的化学成分和物理性质有规律性变化。非烃化合物（钒、铁、镍、氧、氮、硫等非烃化合物）相对减少；高分子烃类化合物（包括高分子正烷烃）含量及芳烃含量相对减少，沿运移方向主峰碳数降低、轻重正烷烃比值增加、轻重芳烃比值增加（紫外光吸收带E230/E260和荧光光谱I385/I440的比值增加）；石油中碳同位素13C/12C的比值沿运移方向降低；生物标志化合物发生变化，甾烷化合物51417异构体比51417运移快，重排甾烷1317比规则甾烷51417运移得快。黄第藩（1986）认为克拉玛依原油中异胆甾烷和三环二萜烷的富集是长距离侧向运移和地质色层效应的结果。石油运移过程中化学成分有规律的变化，必然导致物理性质相应地发生变化。在封闭环境中，原油密度、粘度、含蜡量及凝固点随运移距离增大而降低，在氧化环境中却相反。Brothers L 通过个包括烃类及不同环状化合物的17个组分的混合物在一改进了的液相色谱装置中流过已知矿相。对沿运移通道的烃类及其它化合物的重新分布进行了测定。表明，液/ 固色谱效应富集早期分馏的饱和烃化合物和低分子量化合物，相反，馏分中极性较强的化合物更多地残留在固定相中。结果表明某些特殊参数可以指示地下运移现象，如：原油中喹啉丰度变化趋势以及原油中正十六烷分别与二苯并噻吩和2-甲基菲比值的变化趋势。利用有机地球化学方法，从油油、油源对比两个方面确定石油之间及其与生油岩的关系。主要对比指标有：生物标志化合物、碳同位素等。油气沿石油运移的主方向上，石油的化学成分和物理性质有规律性变化。非烃化合物（钒、铁、镍、氧、氮、硫等非烃化合物）相对减少；高分子烃类化合物（包括高分子正烷烃）含量及芳烃含量相对减少，沿运移方向主峰碳数降低、轻重正烷烃比值增加、轻重芳烃比值增加（紫外光吸收带E230/E260和荧光光谱I385/I440的比值增加）；石油中碳同位素13C/12C的比值沿运移方向降低；生物标志化合物发生变化，甾烷化合物51417异构体比51417运移快，重排甾烷1317比规则甾烷51417运移得快。黄第藩（1986）认为克拉玛依原油中异胆甾烷和三环二萜烷的富集是长距离侧向运移和地质色层效应的结果。石油运移过程中化学成分有规律的变化，必然导致物理性质相应地发生变化。在封闭环境中，原油密度、粘度、含蜡量及凝固点随运移距离增大而降低，在氧化环境中却相反。Brothers L 通过个包括烃类及不同环状化合物的17个组分的混合物在一改进了的液相色谱装置中流过已知矿相。对沿运移通道的烃类及其它化合物的重新分布进行了测定。表明，液/ 固色谱效应富集早期分馏的饱和烃化合物和低分子量化合物，相反，馏分中极性较强的化合物更多地残留在固定相中。结果表明某些特殊参数可以指示地下运移现象，如：原油中喹啉丰度变化趋势以及原油中正十六烷分别与二苯并噻吩和2-甲基菲比值的变化趋势。3.1.2 地层原油物性3.1.2.1 地层原油物性菱形图法原油在地下运移的过程中，随着运移距离的增加，沿运移方向，地层原油物性发生变化。饱和压力和油气比逐渐降低，密度和粘度逐渐增加。特别在地层开启性比较强的地区这种规律更加明显。如果以饱和压力和油气比为横轴的两端，粘度和密度为纵轴的两端，就可以把这四个指标连成一个扁平菱形。随着运移距离的增加，由于饱和压力和油气比降低横轴逐渐变短，而粘度和密度增加纵轴逐渐变长，于是扁平菱形向方菱形、尖菱形变化。根据图形的相对变化，确定油气运移的方向。3.1.2.2 运移系数法运移系数法是P.C.卡西莫夫（1978）提出的一种定量评价油气运移距离的方法。该方法的原理是基于地层原油物性的变化上，即在运移过程中气油比随运移距离的增加沿运移方向降低，而残留在石油中的甲烷含量则因运移的方向不同而不同。侧向运移时，虽然气油比随运移距离的增加而不断降低，但由于甲烷与围岩间吸附力最小，而甲烷含量却不断增加。当遇到垂向裂隙或断层则发生垂向运移，由于甲烷分子最小滤渗性最强，它可以摆脱石油而串入上覆地层，因此，垂向运移时，随着气油比的下降，石油中的甲烷含量也不断下降。根据石油中甲烷含量相对增加或减少，人们就可以判断侧向或垂向运移的强弱，并由此追踪和确定运移方向。卡西莫夫根据前苏联伏尔加乌拉尔油区中各油田的气油比和甲烷含量资料绘制成一个诺模图。该方法参数比较单一，受到的干扰相对较少，但只有在勘探程度比较高的老油区才能实现。3.2 油气运移通道研究方法3.2.1 实验室模拟目前有关模拟实验前提条件是：油气的运移在水中进行，油的比重小于水，主要作用力是浮力和毛细管力。Schowalter(1979)曾用理论计算、实验室实验和地质观察结果估计过油在盖层之下储层顶部1米的范围内，在侧向运移通道上饱和度为1020%，。在均质层中，由于浮力使油气饱和度倾向于在运载层顶部发育，运移通道位于运载层顶部。在平面上，可以认为油气生成后沿运载层垂直于地层走向朝上倾方向运移，油气集中在有限的运移通道上（图3）。图3均质层运移通道剖面示意图在非均质层，由于粘性指数、毛细管力作用，使油气饱和度倾向于在的的孔隙中发育形成连续运移通道。非均质条件下油气运移通道剖面形态。Thomas 和Clouse根据相似原理设计了一个石油二次运移物理模拟装置，模拟了石油在一个亲水的均质层中的二次运移，通过实验，认为在连续油运移通道形成以前，油前缘以间歇方式向前推进，这是由于油相中压力聚集到能克服前缘局部毛细管力后释放这一间歇过程引起的。图4 运移通道平面示意图直接位于成熟源岩之上的运载层部分，油从源岩排出后首先要垂直运移至运载层顶部后再做侧向运移，侧向运移集中在顶部1米范围内。毛细管力对油气运移的阻碍作用主要发生在油气运移通道前缘，在业已形成 的运移通道上含油饱和度在临界饱和度之上，毛细管力不再发生作用。随着“活性”油珠沿运移通道聚集和“活性”油串的加长，致使其运移趋动力足以克服在油气运移通道前缘“活性”油串所受到的毛细管阻力，油串前缘向前跃进，运移驱动力降低，并开始下一轮的驱动力增长前缘跃进，如此不断进行下去，油气运移得以实现，这一过程实际上表现为油气运移通道前缘含油饱和度不断上升至临界饱和度和油气运移通道的不断生长延伸的间歇过程。 Hindle A. D.盆地中油气运移通道由通常平行于层理的不连续封盖面的三维分布来确定。石油运移于封盖面之下，取构造上的优势路线。利用油田和油气地表出露与源岩关系逆向模拟运移通道。通道形成了覆盖于盆地中部生油区之上的稠密网络。向盆地边缘由于封盖面地形影响这些运移线路逐渐汇聚成不连续的通道，最后，这些通道可达地面而渗漏。封盖面之下运移通道的偏移是由侧向封闭遮挡引起的，封闭遮挡是由盖层之下储油岩的相变、断层并置或交错层封闭如盐侵入作用等引起的。通道偏移也发生于水动力条件存在的地区。曾溅辉（1999）在二维模型模拟实验中，构造了非均质模型，并且构造了高渗透率的不整合面和垂直高渗透率砂体，研究发现，地层中的水平高渗透带（如不整合面）和垂直方向的高渗透带（如高渗透率砂体）是石油运移的主要通道，对油的运移和聚集构成重要影响，尤其是垂直方向的高渗透带对油的运移更为重要。由于垂直方向的高渗透带的存在，可使油沿断层穿越岩层界，进入孔渗相对小的砂层；在孔渗性较差的地层，由于垂直方向的高渗透带的孔隙度和渗透率也较小，从而限制了油相进入孔隙度和渗透性小的砂层；油的运移效率主要取决于油的运移通道大小和上覆地层渗透性的大小，当上覆地层渗透率较大时，下部地层中的油可向上覆地层运移，并在运移过程中发生弥散和扩散作用，导致油的散失量增大。图5 运载层中含油饱和度非均匀分布示意图（水平线表示油分布地区，其它区为水占据）3.2.2 构造、水动力学Pratsch (1982)提出了静水条件下油气运移通道的模式，认为二次运移始于沉积中心（成熟源岩所在地），然后沿着运移通道向盆地边缘运移。该模式中通道的确定主要考虑盆地中个构造部位的几何形态，但却忽略了源岩与运载层之间可能存在的不连通因素，也未考虑某些特殊的构造因素（如断层等），因此具有局限性。Durham (1994)通过对墨西哥湾垂直断层带的研究，发现断层对于油气运移聚集起着十分重要作用。一些学者（Bally，1975;Stonely,1981; Green,1983; Kingston等,1983; Perrodon,1992;Mann等;1997）对沉积盆地不同构造运动与油气的运移的关系进行了研究。3.2.3 利用荧光显微分析技术主要通过储集层荧光特征，荧光显微分析要结合研究区的石油地质条件和背景进行解释，另外，要避免一切外来能产生荧光物质的污染。Rasmussen B.利用放射沥青结核中的荧光生长条带来识别烃类运移通道、不连续的烃类脉冲次数和石油运移相对时限3.2.4 矿物包裹体利用有机包裹体在地层中出现的部位，来判断油气运移通道。例如，在碳酸盐岩的裂缝及溶孔中可以看到相当数量的有机包裹体，说明这些裂缝和溶孔是运移的主要通道。如果碳酸盐岩发育有三组裂缝，而只有其中一组里发现有机包裹体，说明该组裂缝是油气运移的通道。若在两组裂缝中均发现有机包裹体，则说明有先后两期油气运移。根据包裹体在储层中的分布可以确定在油气运移通道，韦昌山等人介绍了定向流体包裹体群的面状要素与微裂隙成生关系测量法（FIP法）在油气运移通道研究中的作用。M. catheliean等人所作的扫描电镜的图象表明，成岩期在应力作用下产生的微裂隙，早期多被成性排列的含油气包裹体充填，由荧光图象得以显示。另据Knipe(1993)的实验模拟，在成岩化沉积物的微裂隙带，伴随变化的波状递变迁移，流体在流动过程中可留下相应的显微组构，如微裂隙、包裹体群，据此可反演流体的运移路径。因此，如果定向采集钻井岩芯，则运用FIP法可重建一定地段内油气流体迁移的三维时空结构。3.2.5 原油孢粉Chepikov等（1971）模拟实验证明，岩石中的植物化石不仅能和石油一起运移，而且还能和天然气一起运移。陆生植物的孢子花粉可以作为油气运移路线的可靠指示者。据江德贻等（1990）的研究，孢粉化石的直径一般是3050m，最小15m，最大75m，呈微薄片状，能屈能伸，遇到狭窄喉道孢粉受挤可以卷曲起来通过，一旦通道开阔起来又可以伸展开来，所以孢粉在运移中具有很强的 通过能力。随着原油的运移，原油孢粉主要来自源岩、运移过程中的运载以及最终聚集的储集层。4 油气运移通道研究的类型、内容油气运移通道是连接圈闭与油气源的“桥梁和纽带”，只有在运移通道上的圈闭，才能对油气聚集有利。最佳的远景圈闭总是位于最佳的油气运移通道内，油气运移通道内的任何潜在圈闭勘探风险都较低。不同类型盆地以及盆地不同区域油气运移通道类型不同，运移通道类型及其组合形式是决定油气在地下运移、在何处成藏以及成藏类型的重要因素。运移通道的类型以及其形态（几何特征、大小），对于油气聚集有明显差异。因此油气运移通道研究对于预测油气藏的分布及资源量评价具有非常重要的意义。油气在地下岩石的运移，无论其以何种相态，它们均是通过岩石孔隙或裂缝空间来实现的。按照岩石中孔隙发育的类型不同，可将运移通道分为连通孔隙、裂隙、孔隙裂隙组合等三种基本类型。油气运移通道由三类介质构成：有一定孔渗条件的岩体；具有渗透力的断裂或断裂体系；作为流体运移通道的不整合面。连通砂体以连通孔隙为油气运移通道空间，是油气在地下进行侧向运移的最常见通道。它的好坏取决于其孔渗性。孔渗性主要受砂体的粒度、分选、胶结以及泥质充填等因素的影响。对于连通砂体，前人作了大量工作，这里不再介绍。4.1 不整合不整合面是由于地壳抬升、基岩遭受风化剥蚀作用形成的，油气运移的通道为裂缝与孔隙形成的网络系统，运移方式与不整合面空间分布有关，如果不整合面为水平状态，可进行侧向运移，如果不整合面为倾斜状态，可进行斜向运移。运移质量好坏，主要取决于不整合面风化壳的孔渗性。风化壳孔渗性好坏受到风化剥蚀的强烈程度以及地表水淋滤洗刷程度的制约。潘钟祥在80年代提出不整合在油气成藏中的重要作用，认为不整合是油气运移主要通道。 .在彼尔姆前卡姆油气区地层缺失的层段附近，发现油、气、沥青的显示，以及一些非工业性的油气聚集。认为地层缺失段是油气运移的一种条件，例如石炭纪巴什基尔组生物灰岩中油气藏的形成，是二叠纪以后地层缺失，形成了油气运移通道。4.1.1 不整合类型根据沉积间断时间长短，可分为大型不整合、中型不整合、小型不整合（表1）从表中可以看出，沉积间断不利于原生（同生的产油气层系）油气藏的形成，而有利于次生油气藏，尤其是大型不整合带中的地层油气藏的形成。表1 不整合类型（classification of unconformities）类型大型不整合中型不整合小型不整合间断时间>40Ma540Ma<5Ma地层圈闭概率44%24%32%吴亚军（1998）根据不整合成因机制和地震反射终止方式、不整合发育的构造部位以及剖面形态，把不整合分为下列类型：褶皱不整合、断褶不整合、超覆不整合、平行不整合（表2）表2 不整合类型成因机制基本类型构造不整合褶皱不整合断褶不整合底辟不整合沉积不整合超覆不整合平行不整合复合不整合渐进不整合褶皱不整合是褶皱隆起遭受剥蚀后，再接受沉积而形成的一类不整合，它的特征：不整合界面反射能量强，反射波连续性较好；地震剖面上显现出完整的背斜形态或褶皱一翼；不整合之下伏地层具明显地消截，而上覆地层明显的上超或披覆。断褶不整合是因地层直移或旋转而造成地层弯曲隆升或掀斜，致使地层剥蚀再接受沉积而形成的，特征：不整合面起伏不平，界面反射波呈眉毛状，能量较强，但不连续，有时界面之下往往发育众多绕射波，界面之下的地层具明显消截，而上覆地层具明显的上超或披覆。超覆不整合沿古斜坡上超沉积而形成的，特征：界面反射波与下伏地层反射近于平行，界面之上的反射逐层向斜坡上端超覆尖灭。平行不整合（假整合）：因地壳垂直上升引起的海退使下伏地层遭受剥蚀，再因地壳下降引起的海进沉积而形成的。特征：界面反射能量较弱，界面上下反射波与界面反射波平行，不整合上下地层产状相同。4.1.2 不整合类型的发育特征：不整合类型分布的差异性：在不同地区，每个不整合面的类型、强度及剖面结构特征是不一样的，其平面上分布具有差异性，断褶不整合、褶皱不整合、平行不整合不整合类型的继承性：不整合类型的继承性是由于早期构造运动作用时间较长，构造作用一直延续到后期构造运动开始，后来的构造运动对早期的构造面貌进行了不同程度的改造而形成的。剖面上表现为两期乃至多期不整合面的重置，平面上，表现为同一地区，几个不整合面的不整合类型相同，平面展布形态大致吻合。不整合类型的继承性仅在构造运动强且不整合强度较大的地区才可见到。不整合类型发育的迁移性：是指不同时期相同的不整合类型在地理位置上有成因联系的变化。它是多期构造运动多次活动的 结果。4.1.3 不整合面的控油作用：断褶不整合控油特征：侧向的坳陷区和斜坡区，烃源条件好；不整合面下，次生储层发育，储集空间大，连通性好，储集条件优越；不整合面上的泥岩封盖性好；断褶不整合是油气长期运移的指向区，油气侧向运移和垂向运移通道发育，具备优越的油气运移条件；与断褶不整合有关的圈闭，类型多，规模大，具备良好的聚集条件。它是控油意义最大的不整合褶皱不整合控油特征：发育于古隆起翼部或斜坡区，区域不整合或多个不整合面的叠置面发育。侧向紧邻生油坳陷；储层经后期改造，裂缝、溶蚀孔、洞、缝发育，孔渗性好，具好较好的储集条件；不整合上泥岩发育超覆不整合控油特征：紧邻生油坳陷；不整合面上形成一套水进砂体，其原生、次生孔隙发育，孔、渗性高，具良好的储集条件；因区域不整合或不整合叠置面及其上下可渗层发育，油气运移通道畅通，地层、岩性圈闭发育，具良好的油气运移、聚集条件。平行不整合控油特征：平行不整合往往发育于坳陷区，不整合面上下发育的生油岩厚度大、分布广，烃源条件优越。储集条件差，运移通道不畅。4.1.4 不整合面可构成良好的油气运移通道A：不整合面上下的渗透层和输导层构成了油气运移通道：坳陷区不整合面上下的薄层砂体及斜坡区的水进砂体，具较好的渗透层；隆起区不整合面上下的风化残积层及渗流层是良好的渗透层和输导层。构造变动和不整合面产生从隆起向坳陷方向的倾斜，促进了油气向隆起方向的运移效应的加强。B：油气沿不整合面运移受不整合类型控制C：不整合面的倾角及交汇叠置程度控制着油气的运移速度、距离、规模和富集程度。不整合面倾角越大，运移的速度越大，距离也越远，规模更大。不整合面交汇叠置程度越高，聚油强度越大。不整合类型又制约着不整合面倾角及交汇程度的变化，进而控制了油气运移的模式、速度、距离及规模。不整合面附近的油气藏的油气分异效应是油气沿不整合面运移的佐证。沿运移路径油气物化性质差异是油气运移分异的结果。D：不整合面沟通储集层导致多层系油气聚集不整合面可跨越不同时代的岩层，从而使得不同层位、不同岩性、不同储集层、不同类型的圈闭同生油岩更广泛地联系起来，导致多层系的油气聚集成藏。4.1.5 不整合面形成时对古油气藏的改造作用A：水洗、氧化作用：大气水和游离氧将烃类水洗、氧化成醇、酮、酚、酸，轻质组分大量逸散和被水带走，重质组分不断增多，产物多为沥青、稠油。B：生物降解作用：不整合面形成时使古油气藏直接或间接暴露于地表，喜氧细菌进入古油气藏，低碳正构烷烃降低，原油发生次生变化，比重增大，饱和烃降低，出现25-降藿烷系列。C：逸散作用：油气大量散失，残留固态沥青、软沥青、稠油，若储层全部剥蚀，无油气藏遗迹。不整合类型的控油作用：不整合类型的差异性控制了油气分布；不整合类型的继承性控制着油气的演化：不整合面的改造、演化和叠置过程就是油气的演化过程；不整合类型的迁移性控制了油气再分配。4.1.6 不整合结构层4.1.6.1 碳酸盐岩不整合结构层模型：张克银等（1996）对塔里木盆地碳酸盐岩不整合进行了研究，提出了三层结构模式：残积层、渗流层、潜流层。残积层，发育在不整合面之上，厚度为07米，以砂岩、砂砾岩及凝灰岩为主；渗流层发育在不整合面之下，厚280米，一般具有上层结构，其上部为040米的硅质层或硅化碳酸盐岩，下部为发育溶孔、近垂直针状溶孔的溶蚀孔洞层；渗流层之下为050米的潜流层，上部发育水平溶蚀孔洞的碳酸盐岩层，下部为岩溶塌积角砾岩和洞穴充填沉积。研究表明，残积层是油气区域性运移的良好通道，渗流层有利于溶蚀性大油气田的形成；潜流层有利于内幕油气藏的发育。图6 碳酸盐岩不整合面结构层模式4.1.6.2 火山岩不整合结构层模型：曹耀华（1996）对准噶尔盆地火山岩风化壳进行了研究，提出风化壳模型：A带为风化壳之上的沉积盖层，B带为风化壳上层，在该带往往发育一层薄的风化粘土层，厚017米。B带的孔隙度分布特征是，随深度增加，孔隙度逐渐增大至最大值。C带为风化壳下层，该带孔隙度随深度增加而逐渐减小至最小值。D带为致密火山岩带，孔隙度约为23%，向下孔隙度变化不大。前人研究表明，致密玄武岩最小孔隙度为0.31.4%，安山岩为2%，凝灰岩为6%，辉绿岩为0.47%。图7 火山岩风化壳结构层模型4.2 断层断层以断裂带的裂缝系统为主，作为油气运移通道的质量好坏主要取决于断裂开启的程度。断裂开启程度高，断裂中的裂缝发育，滤渗空间大，有利于油气运移。断层的开启程度受断裂活动强度、断层性质、断裂充填物性质和后期成岩改造作用的影响。断层在石油运移和聚集中的作用是石油地质学的重要研究课题之一。近年来国内外学者用不同研究方法，从各个方面作了详细研究，在下列方面取得了一系列进展。4.2.1 断层发育史研究-断层活动期确定断层的演化过程常表现为静止和活动的交替，这种周期性变化是断层面动摩擦与静摩擦的差异引起的。当应力差积累到断面剪切应力超过静摩擦时，断层将再次活动。活动过程中，两盘的相对运动将使部分构造应力发生应力释放，直到断面剪应力小于动摩擦为止，然后断层停止活动，重新开始构造应力的积累过程。天然地震就是活动能量较大的一次构造应力释放过程。构造应力的积累是渐变的、长期的，而断层的活动，能量的释放和构造应力的下降则是突变的、短暂的。而在这个应力释放的过程中，原先被封堵的油气就可沿着断层进行运移，在这个过程中断层起着运移通道的作用。断层活动期可由下面几方面来确定。图8断层活动期与静止期的周期性关系图（1）断层上下盘厚度分析生长断层上、下盘厚度分析可以定量反映盆地内不同地区、不同发育阶段的沉降情况，还可以反映生长断层上、下盘相对升降程度。（2）古落差分析生长断层古落差分析能定量描述生长断层的活动强度，即定量描述盆地内不同时期、不同部位的差异沉降大小。通过古落差分析，不仅能增进对沉积过程的认识，而且有助于分析构造对油气的圈闭作用。生长断层的古落差（ H）指的是生长 断层上盘地层厚度（H上）与下盘地层厚度（H下）之差，即H =H上-H下（3）落差增量分析断层各期古落差增量除以断层总落差，无量纲，揭示不同地质时期断层的活动强度。（4）生长指数分析生长指数是衡量生长断层活动程度的定量指标，侧重于衡量生长断层上、下盘的相对活动程度，生长断层生长指数定义为断层两边同一层上盘与下盘地层厚度的比值，即：G = Hh/Hf式中： G为生长指数；Hh为上盘厚度；Hf为下盘厚度。后来有人将此公式变为下式G=(Hh-Hf)/Hf式中： G为生长指数，其中， G>0时，断层为正生长断层， G=0时，断层为生长断层， G<0时，断层为逆生长断层；Hh 为上盘地层厚度；Hf 为下盘地层厚度。（5） 活动速率活动速率也是衡量生长断层活动强度的一个定量指标，该指标比较客观地反映了生长断层不同地质时期地平均活动速度。生长断层的活动速率定义为某一地质时期内生长断层的上盘与下盘地层厚度之差，除以该地质时期的地质时间，即：Vf=(Hh-Hf)/t式中：Vf为生长断层活动速率； Hh、Hf含义同上；t为某一地质时期的地质时间。4.2.2 封闭机理研究-断层封闭性确定，定性与定量。断层封闭性是指断层与地层物性的各向异性相配合所形成的能够阻止油、气继续运移，使其聚集起来的新的物性和压力系统。它在空间上表现为两个方面，一是在侧向上，断层对穿过其断层面侧向运移的油、气封闭作用（断层侧向封闭性）；二是在垂向上，断层对沿断层面垂向运移的油、气封闭作用（断层垂向封闭性）。对于断层垂向封闭性和侧向封闭性问题，许多学者，如Smith（1996）、陈发景（1989）、陈立宫（1983）、Lindsay（1993）、吕延防（1995）、付广（1996）等都曾对此进行过大量的研究，取得了较深入的进展。然而，对断层垂向封闭与其侧向封闭之间的相互关系及其相互影响的研究，仍然是目前断层封闭性研究的薄弱环节。解决这一问题，不仅有助于断层封闭性的综合评价，而且可加深理解断层在油、气聚集中所起的重要作用。断层封闭性的好坏取决于很多因素，如断层几何形态及配置关系。近年来，考虑泥岩沾污因子、断层活动强度等定量参数。侯加根（1998）等采用模糊综合评价技术、灰色聚类技术等综合考虑影响断层封闭性的各种因素，包括与断层垂向封闭性和侧向封闭性有关的因素，对断层封闭性进行综合评价，从而确定断层封闭性的好坏。同时采用封堵面分析方法，分析断层面上不同部位、不同层位的封堵性，定量绘制出封堵面图。付晓飞，付广（1999）通过研究断层面是否紧闭及对断裂带物质上下排替压力的分析，提出断层垂向封闭性形成的机理可分为两种，即断面压力引起的断层面紧闭封闭机制和由断裂带上下物质的排替压力差形成的封闭机制。影响断层垂向封闭性的主要影响因素是断面正压力、断面产状及断裂填充物的性质。通过对断层两盘接触岩层之间以及两盘与断裂填充物之间排替压力的相对大小和是否有泥岩涂抹层形成的分析，提出了断层侧向封闭性形成的3种机制：A：由砂泥对接形成的侧向封闭机制；B：由断裂带高排替压力形成的侧向封闭机制；C：由泥岩涂抹层形成的侧向封闭机制。而影响其侧向封闭性的主要因素有断移地层的砂泥比值、泥岩涂抹的程度和断裂充填物的性质。李亚辉（1999）通过对江苏油田金湖凹陷西斜坡典型复杂断块油田的解剖，认为断层封堵性的好坏直接受到断层的力学性质、岩性配关系和泥岩沾污带等三种因素的控制。相应的提出断层封堵的三种模式，即：主应力封堵、岩性配置封堵以及泥岩沾污带封堵。岩性配置封堵形成的侧向封闭和砂泥对接形成的侧向封闭其实是一样的机理，是Smith(1966)的断层侧向封闭的经典模型。封闭的实质是由于砂岩与泥岩的直接接触，砂岩孔隙喉道半径小于与之对置的泥岩的孔隙喉道半径，所以按照排替压力定义（岩石中润湿相流体被非润湿相流体排替所需要的最小压力，它在数值大小