油气藏的形成与破坏.ppt

第一节 油气藏形成的条件第二节 油气聚集第三节 油气藏形成的时间与期次第四节 油气藏的破坏与油气再分布,第七章 油气藏形成与破坏,第七章 油气藏形成与破坏,油气成藏基本要素：生、储、盖、运、圈、保,理想的油气藏形成条件：,充足的油气来源良好的储层和有利的生储盖组合大容积的有效圈闭良好的保存条件,第一节 油气藏形成的条件,一、充足的油气源,成烃坳陷概念及其与油气聚集区关系,成烃坳陷是指盆地中分布成熟烃源岩或成烃灶（Hydrocarbon Kitchens）的深坳陷区。,一、充足的油气源,一个盆地油气源的丰富程度，取决于：1、生油岩体积生油凹陷面积、生油岩累计厚度；2、有机质丰度、类型、成熟度；3、排烃效率。生油岩体积大，有机质丰度高类型好，转化程度高，排烃效率高，即可提供充足的油气源。,第七章 油气藏形成与破坏,一、充足的油气源,（1）烃源岩的体积大面积大、层数多、厚度大,世界大型含油气盆地烃源岩发育情况,烃源岩的面积生烃凹陷面积的大小烃源岩的厚度生烃凹陷的持续时间烃源岩的层数地壳运动的周期性 和沉积的旋回性,地质上：具有面积大和持续时间长的生烃凹陷的盆地往往具有好的油气源条件。,（1）烃源岩的体积大面积大、层数多、厚度大,（2）烃源岩的质量 丰度高、类型好、成熟度适中,泥质烃源岩评价标准,（2）烃源岩的质量 丰度高、类型好、成熟度适中,波斯湾盆地侏罗系碳酸盐岩的有机碳含量达3%-5%；形成了加瓦尔大油田；,松辽盆地白垩系青山口组有机碳含量高达2%以上，成了大庆油田。,渤海湾盆地下第三系沙河街组烃源岩的有机碳含量也高达2%左右,（3）烃源岩的排烃条件好,烃源岩的有效排烃厚度,有效排烃厚度：只有与储集层相接触的一定距离内生油层中的烃类才能排出来，这段厚度就是生油层排烃的有效厚度。上、下距储层各14m(共28m)。,烃源岩层系的岩性组合影响排烃效率,单纯块状厚层砂岩，或单纯块状厚层泥岩发育区对石油聚集是不利的。只有在砂岩百分比在20-60%，即砂岩单层厚10-15m，泥岩单层厚30-40m，二者呈略等厚互层的地区，砂泥岩接触面积大，最有利石油聚集。,（3）烃源岩的排烃条件好,（4）计算盆地成烃潜量，排、聚系数，确定盆地总资源量,1）生烃量和成烃潜量所谓成烃潜量是指该类烃源岩的最大生烃量。该参数主要通过热解获得，取决于烃源岩中有机质类型和丰度。而生烃量是指该盆地某一层或多层烃源岩在盆地演化过程中到目前为止已生成的烃量，它主要取决于烃源岩的体积、单位体积烃源岩中有机质丰度和类型，以及烃源岩的成熟度。2）产烃率和产烃丰度所谓产烃率是指演化到某一阶段的单位质量（吨）有机质所生成烃类的质量或体积。对液态油一般用kg/t，对天然气一般用m3/t。所谓产烃丰度是指单位面积（km2）内烃源岩的产烃量。这个参数主要取决于该面积之下烃源岩的厚度、有机质丰度、类型及成熟度。3）聚集系数,二、有利的生、储、盖组合配置关系,油气生成后，只有及时的排出，聚集起来形成油气藏，才能成为可以利用的资源；否则，只能成为油浸泥岩。而储集层是容纳油气的介质，只有孔渗性良好，厚度较大的储集层，才能容纳大量的油气，形成巨大的油气藏，这是显然的。而有利的生、储、盖组合，也是形成大型油气藏不可缺少的基本条件。生储盖组合：是指烃源层、储集层、盖层三者的组合型式。有利的生储盖组合：是指不仅三者本身具有良好的性能，而且在时、空上配置恰当，有利于高效输导，富集并保存大油气藏，有利于勘探和开发。,二、有利的生、储、盖组合配置关系,（陈荣书，1986）,将生、储、盖层组合分为两大类：连续的或相邻的生、储、盖组合；不连续的或间断性的生、储、盖组合。,正常式,顶生式,自生自储自盖式,侧变式,烃类最佳运聚区域,互层式的生储盖组合对油气聚集是最有利的。侧变式的组合有效性不如互层式。透镜状的自生自储自盖式组合，缺乏砂岩体，总体排烃条件差。,新生古储：,较新烃源岩生成的油储集在较老的储集层中。,古生新储：,较老烃源岩生成的油储集在较新的地层中。,自生自储：,烃源层与储集层为同一时代地层。,时间上的组合,三、有效的圈闭条件,有效的圈闭：曾经聚集并保存具有工业价值油气藏的圈闭。,大容积圈闭距油源区的距离近圈闭形成时间早闭合度高保存条件,圈闭的有效性与以下条件有关：,1.大容积,单个圈闭容积的大小，主要取决于该圈闭的闭合面积、闭合高、储集层的有效厚度和有效孔隙率等参数。一个大容积圈闭，通常具有较大的闭合面积，较厚的储集层，较高的孔隙率，但闭合度的变化范围可能较大。,2圈闭距油源区的距离近,所谓距烃源区近，是指圈闭不仅在空间位置上距源区近，更重要的是与烃源层之间有良好的通道（即输导层），圈闭位于油气运移的路线上。,“源控论”,在陆相盆地中，油气主要围绕生油凹陷周围分布,3.圈闭形成时间早,只有在最后一次油气区域性运移之前或同时形成的圈闭才是有效的圈闭,圈闭形成时间,岩性圈闭、地层圈闭形成时间早,构造圈闭时间与构造运动有关,构造发育史研究,4闭合度高,油水界面的倾角：,气-水界面的倾角:,当油水界面倾斜时，如果两端的高程差大于静水状态时的闭合度（hc），或油水界面倾角大于储集层顶面的倾角，这个在静水状态存在的圈闭，在流（动）水作用下已不再存在。因此，也就不可能有效地聚集油气。,=5,5、保存条件好,1良好的区域性盖层,具有致密的岩性：膏盐盖层、泥质岩盖层,具有足够的厚度和区域上的稳定性,具有致密的岩性：膏盐盖层、泥质岩盖层,具有足够的厚度和区域上的稳定性,东西伯利亚盆地：寒武系巨厚的盐岩层系封盖了90%的油气资源，使得古老的里菲系生成的油气得以保存至今,具有致密的岩性：膏盐盖层、泥质岩盖层,具有足够的厚度和区域上的稳定性,具有足够的厚度和区域上的稳定性,2稳定的构造环境,形成圈闭：背斜圈闭、断层圈闭等；形成油气运移通道：断层通道，不整合、构造脊；造成地层的倾斜，增强油气运移的动力（浮力、构造运动力）。,适宜的构造运动：,2稳定的构造环境,强烈的构造运动：,储集层抬升到地表或被剥蚀，油气发生生物降解或逸散，油气藏被破坏。断层破坏了圈闭的完整性，油气沿断层散失油气藏遭破坏。圈闭的溢出点抬高，油气发生运移油气藏被破坏。伴随的岩浆侵入油气在高温烘烤作用下发生变质，形成炭质沥青，油气藏遭受破坏。,4.岩浆活动不强烈 大规模的岩浆活动对油气藏的保存不利。高温岩浆侵入油气藏，油气遭受烘烤，油气藏遭破坏。在油气藏形成以前，岩浆活动可以提供热源，有利于有机质成熟演化；岩浆冷凝后，可成为良好的储集体或遮挡条件。,油气藏形成的基本条件,充足的油气来源 有效的烃源岩：规模、质量、排烃条件有利的生储盖组合生储盖组合类型生储盖组合的有效性,重点,有效的圈闭大容积圈闭距油源区的距离近圈闭形成时间早闭合度高保存条件,油气藏形成的基本条件,第二节 油气聚集,油气聚集：油气在圈闭中聚集形成油气藏的过程。,油气水由于比重不同，在圈闭中会发生重力分异：,（1）盆地中心周围靠外的部分是大量气藏，盆地近中心部位是油藏,（2）相反情况，低处的构造圈闭中充满天然气，高处的构造圈闭中充满石油差异聚集,阿巴拉契亚盆地,第一节 油气聚集,一、单一圈闭中的聚集过程,第一节 油气聚集,第阶段：油气进入圈闭，气在上，油在中间，水在下；第阶段：当油水界面下降到溢出点时，部分油从圈闭中流出；圈闭中只含油和气；第阶段：当油气界面降到溢出点时，石油全部被从圈闭排出，此时，圈闭只含气。,一、单一圈闭中的聚集过程,静水压力条件下，,二、油气差异聚集原理,1、什么是油气差异聚集？,（一）油气差异聚集原理,前提:在静水压力条件下，同一渗透层相连圈闭的溢出点海拔依次递增，而且没有局部支流运移和溶解气的影响。,在一系列溢出点依次抬高的连通圈闭中，,在一系列溢出点依次抬高的连通圈闭中，,溢出点较低的圈闭中聚集天然气；,溢出点较高的圈闭中聚集石油；,溢出点更高的圈闭中可能只含有水。,这种现象称为油气的差异聚集。,二、油气差异聚集原理,（一）油气差异聚集原理,1、什么是油气差异聚集？,二、油气差异聚集原理,（一）油气差异聚集原理,2油气差异聚集过程,二、油气差异聚集原理,（一）油气差异聚集原理,二、油气差异聚集原理,（一）油气差异聚集原理,油气差异聚集的4个结果：,（1）离供油区最近、溢出点最低的圈闭中，在气源充足的前提下，形成纯气藏；距离较远、溢出点较高的圈闭，可能形成纯油藏或者油气藏；溢出点更高、距油源更远的圈闭中可能只含有水。,（2）充满石油的圈闭，仍可以作为有效聚集天然气的圈闭；但是充满天然气的圈闭，不再是聚集石油的有效圈闭。,（3）若油气按重力分异比较完善，则离供油区较近、溢出点较低的圈闭中的油气密度小于离供油区较远、溢出点较高圈闭中的油气密度。,（4）形成纯气藏、油气藏、纯油藏的数目，取决于油气供应充分程度及圈闭的大小和数目。,三、油气聚集模式,（一）油气聚集机理,1渗滤作用水可以通过盖层而继续运移，烃类则产生毛细管压力封闭，结果在水动力和浮力的作用下把油气过滤下来在圈闭中聚集。,目前关于圈闭中油气聚集机理有3种观点：,三、油气聚集模式,（一）油气聚集机理,2排替作用由于密度差，油的压力都比水的压力大，产生一个向下的流体势梯度，使油在圈闭中向上运移同时把水向下排替直到束缚水饱和度为止。,三、油气聚集模式,（一）油气聚集机理,3渗滤作用和排替作用共同作用 油气聚集初期，水通过上覆亲水盖层发生渗流；当油气聚集到一定程度之后，水很难通过上覆盖层而主要是被油气排替到圈闭的下方。如盖层是异常高压封闭，只能发生向下的排替作用。,三、油气聚集模式,（三）油气在圈闭中 聚集的过程,1充注过程一个油藏以一种顺序方式充注，石油首先进入具有最低孔隙排替压力的最佳渗透层，接着以一组向前推进的石油波阵面方式充注油藏。,三、油气聚集模式,（三）油气在圈闭中聚集的过程,2混合过程,（1）密度差异的混合作用,（2）浓度差异的混合作用,原因是圈闭中高部位与低部位石油密度差引起的。因此，发生较重的石油下沉，较轻的石油上浮。,原因是圈闭中石油组分的浓度差异引起的，实质是扩散混合作用。,如果在一个地区能确定油气藏形成的时代，显然可知在此时代以前形成的圈闭对油气聚集有利。再根据圈闭形成、油气生成、运移的时代，可大致推出那些圈闭有油气，那些圈闭是空的。,只有根据每个地区的具体地质发展历史，以及控制油气生成、运移和聚集的地质条件进行综合研究，来确定油气藏形成的时间。,国内、外常采用下列几种方法：,第七章 油气藏形成与破坏,第三节 油气藏形成时间与期次,第三节 油气藏形成时间与期次,一、根据圈闭形成的时期确定油气藏形成的 最早时间二、根据烃源岩的主生烃期确定油气藏形成 的最早时间三、根据流体包裹体的形成期次和均一温度确定 油气藏的形成时间四、储层自生伊利石同位素年代学分析,一、根据圈闭形成时期确定油气藏形成最早时间 油气藏的形成是油气在圈闭中聚集的结果，只有形成了圈闭，油气才能在圈闭中聚集。因此，油气藏形成时间不会早于圈闭的形成时间，即圈闭形成的时间限定了油气藏形成的最早时间。通过地层层序关系、古构造演化等方面，做出圈闭形成和演化的平面和剖面分析图，可有效地分析圈闭的形成史。,圈闭形成的相对时间,17：圈闭的编号；ae：地层时代序号（据）,二、根据生油层主生油期，确定油气藏形成最早时间 由于生油层达到主生油期时才能大量生成石油，进而排出。显然，油气藏形成的时间只能晚于主成油期，而不可能更早。因此，生油岩中油气生成并排出的主要时期，就是油气藏形成时间的下限（最早时间）。确定主生油期，主要考虑成熟度（生烃史、地温梯度、地热史、沉降幅度等）。生油岩在不同的地质条件下，达到主要生油期的时间可能有很大差别。在沉积幅度大、地温梯度高的地区，有机质达到主要生油期的时间可能只要10-30Ma（如美国洛杉矶盆地的上第三系，我国东部盆地的下第三系），长的可能要50-100Ma，甚至300-400Ma（如阿尔及利亚）。,实例分析,北非阿尔及利亚的哈西.迈萨乌德油田地区志留系生油岩埋藏历史和烃类生成随地质时代的变化（据）,石炭纪,二叠纪开始上升,三叠纪开始沉降,白垩纪末才埋深达3700m,说明该烃源岩的主生油期从晚白垩世才开始，第三纪达到高峰。因此，该油气藏形成的时间最早不可能早于晚白垩世。自早志留世到晚白垩世，共经历了三亿多年。,上述介绍的圈闭形成史与烃源岩主生烃期来大致推测或确定成藏期次和过程，缺乏对油气成藏过程直接地质记录的研究。油气成藏是地质历史上的动态过程，岩石与油、气、水流体的相互作用应该留下一定的成藏化石记录。储集层成岩矿物及其中的流体包裹体直接记录了沉积盆地油气成藏的物理、化学条件和过程，它们可作为油气成藏化石记录用以重塑油气藏形成及演化史。目前，比较常用的方法：储层流体包裹体法和自生伊利石侧年法。,三、流体包裹体法,流体包裹体是矿物生长过程中，被包裹在矿物晶格的缺陷和窝穴中的成矿流体。,按成分：有机包裹体（油、气）、盐水包裹体。按相态：液体包裹体，气体包裹体，气-液两相包裹体。,a 定义,是由盐水容易组成，常温下见气液两相或纯液相,b利用包裹体形成期次判断油气的充注期次,储层样品进行包裹体分析,实际测定过程中，除直接测定液态烃或气态烃包裹体的均一温度外，而大量的流体包裹体是盐水包裹体，可以通过测定与含烃包裹体同期形成的盐水包裹体的均一温度，来推断烃类注入的时间。,c根据包裹的均一温度确定成藏时间,均一温度：对气液两相包裹体加热，包裹体由两相均化为单一相态的温度称为均一温度。,（a）均一温度的测定:与油气包裹体共生的盐水包裹体的均一温度。,（b）作出温度分布直方图，找出包裹体形成的主要温度区间。,利用均一温度确定成藏时间的步骤,（c）作出储层的埋藏史和温度史曲线,（d）将均一温度叠合到储集层温度史曲线上，求出成藏时间,四、储层自生伊利石测年法,自生伊利石是高岭石和钾长石在储集层酸性水介质中溶解沉淀出的一种成岩矿物（富钾的孔隙水环境中形成）。该方法的依据就是当油气进入储集层后，由于孔隙流体介质的变化自生伊利石就会终止其生长。因此，利用K-Ar测年法系统测定自生伊利石的年龄，通过相互比较找出年龄由大突然变小的部位，就可以判断出自生伊利石停止生长的时间，也就是油气进入储集层和油气藏形成的时间。要求在油气藏剖面中对油-水界面上下的油层和水层做等间距的系统采样，再做自生伊利石的K-Ar年龄测定，理论上在油水界面上下的自生伊利石必有年龄上的突变，水层中的自生伊利石年龄必远小于油层中的年龄，而油层中自生伊利石的年龄即代表其停止生长的时间，也就是油气进入储集层的成藏时期。通过自生伊利石年龄与深度的关系剖面，可以确定年龄发生突变的深度，从而判断油气藏的时间。,第七章 油气藏形成与破坏,第四节 油气藏的破坏与再分布,油气藏的破坏和油气再分布：是指已经处在物理、化学上的稳定性和平衡状态的油气藏在各种地质、物理、化学因素的作用下，油气圈闭或油气本身的物理化学稳定性遭到部分或全部破坏，致使油气在新的条件下发生再运移和再聚集的过程。油气藏破坏的结果使油气部分或全部散失，因各种微生物降解或氧化作用产生变质，失去工业价值；油气再分布的结果使原来较大的油气藏分散成若干小油气藏，或者若干小油气藏富集成一个较大的油气藏。,一、油气藏破坏的主要地质作用,1.剥蚀和断裂作用,地壳抬升，油气藏储层遭受完全剥蚀；油气藏的盖层遭受断裂的破坏，油气全部沿断裂发生运移。,(1)完全破坏,(2)部分破坏,油气藏的盖层遭受断裂的破坏，油气部分沿断裂发生运移。,第四节 油气藏的破坏与油气再分布,2.热蚀变作用,热事件的影响:岩浆侵入、深埋。油气在高温作用下发生热变质，形成沥青。,3.生物降解作用,由于地壳抬升、断裂，石油进入到近地表环境，被微生物利用，使石油组分发生变化。,生物利用烃类的顺序：正烷烃异戊间二烯型烷烃低环的环烷烃和芳香烃。,在油气藏埋藏较浅的地区，地下水中的氧和微生物相对较多，微生物有选择的消耗某些烃类组分而使石油的成分发生改变，这就是生物降解作用。,生物降解的特点：石油变重变稠，部分烃类消失（色谱曲线基线隆起、正构烷烃消失）,4.氧化作用,烷烃氧化为酮、酸、醇等。,芳香烃氧化为酚、芳香酸。,使原油中的胶质、沥青质含量增加，原油变重、变稠（密度、粘度增大）。,环烷烃氧化为环烷酸、醇。,近地表环境（运移过程中和成藏以后）中，由于与大气的连通，使原油中的烃类组分遭受氧化。,5.水动力作用和水洗作用,(1)水动力的冲刷作用：强烈的水动力使油水界面变倾斜，甚至将油气冲出圈闭。,(2)有选择性地溶解可溶烃：溶解度高的组分如苯、甲苯等对水溶解，被水带走。,（一）次生油气藏,先期存在的油气藏由于各种地质作用遭到破坏，其中的油气发生再运移，在新的圈闭聚集形成油气藏，这样形成的油气藏称为次生油气藏。,二、油气藏的再分布,（一）次生油气藏,1.断层破坏了原生油气藏，油气发生垂向再运移，在浅层形成次生油气藏。,次生油气藏的形成方式,2.构造运动造成圈闭溢出点的抬高，原生油气藏中的油气发生再运移，形成次生油气藏。,3.地层倾斜方向发生变化，油气发生再运移，形成次生油气藏。,（二）形成油气地表显示,二、油气藏的再分布,油气藏被破坏以后，以各种方式运移到地表，在地表形成各种各样的显示，常称为油气苗。,油苗：有油泉(油湖或沥青湖)、沥青丘或沥青锥、含油砂岩（分油砂、油斑、油迹三级）等。,气苗：有可燃的天然气苗、泥火山。,石油沥青：是石油在表生作用带，轻质成分散失，重质成分被氧化而成，随着氧化程度的加深，依次可分为软沥青、地沥青、石沥青、碳沥青等。,常见的油气显示：,各种油气显示,准格尔盆地将军沟背斜轴部侵蚀外露，下白垩统砂岩油苗流出原油。,黑油山背斜构造侵蚀油泉,黑油山位于克拉玛依东北部，是油田重要油苗露头的地方，因原油长年外溢结成一群沥青丘，最大的一个高13米，面积0.2平方公里，油质为珍贵低凝油。这座黑色的沥青山以及它地下埋藏的石油在这里已沉睡上亿年。由于地壳变动，地下石油受地层压力影响，沿岩石裂隙不断向地表渗出，石油中轻质部分挥发，剩下稠液同沙土凝结堆成此黑油山。,玉门油苗,台湾：激流中的含油岩石,