研究生油气藏形成机理讲义

东北石油大学研究生教学讲稿学院(系、部)地球科学学院教研室石油地质研究室课程名称油气藏形成机理主讲教师付广职称教授2015年2月5日讲稿（首页）课程名称现代油气成藏理论课程编号学分32任课教师付广职称教授学时总学时（32）其中：讲课（32），实验（0），上机（0）类别学位课（√）必修课（）选修课（）授课对象博士（√）硕士（）专业学位（）教学目的要求使学生了解和掌握现代油气成藏理论、紧跟油气成藏理论研究的国内外前沿，更好的为油气地质和勘探服务。基本教材主要参考资料有关油气成藏理论的专著和论文。油气藏形成机理课程讲稿授课章、节第一章绪论授课方式（请打√）理论课□√讨论课□实验课□习题课□其他□课时安排教学要求（请打√）掌握□√熟悉□了解□教学重点、难点：重点：含油气系统理论的研究及现状。难点：发展趋势。油气藏形成机理课程讲稿主要教学内容、课堂讨论题目、实验项目名称、课后思考题目等备注第一章绪论一、研究任务油藏源岩沉积盆地油气成藏条件①油气藏类型，分布规律②油气来源③油气输导通道④储集条件⑤盖层条件⑥圈闭条件⑦成藏主控因素及模式⑧成藏时期⑨有利区预测简单说就是研究油气成藏机制与分布规律1、油气藏类型及分布规律（1）油气藏类型1）构造油气藏：①背斜油气藏：a.挤压背斜油气藏b.基底升降背斜油气藏c.底辟拱升背斜油气藏d.披覆背斜油气藏e.滚动背斜油气藏②断层油气藏：a.断层遮挡油气藏b.断块油气藏c.断层-岩性油气藏d、断鼻e、断背斜油气藏形成机理课程讲稿主要教学内容、课堂讨论题目、实验项目名称、课后思考题目等备注③岩体刺穿油气藏④裂缝油气藏2）地层油气藏：①不整合遮挡油气藏②地层超覆油气藏③古风化壳油气藏3）岩性油气藏①上倾尖灭油气藏②透镜体油气藏：③生物礁油气藏4）水动力油气藏5）复合油气藏（2）油气藏分布：1）平面：①部位：凹陷、隆起、斜坡。a、与源岩关系b、与断裂关系c、与构造关系②分布特征：环状、串状、线状。2）剖面：①层位。②分布特征、多少2油气成藏条件1）源岩条件：①质：丰度、类型、演化程度。②量：厚度、面积。③生排烃史。2）储集条件：①质量：、K。②量：厚度、面积。③优质储集体的形成演化史。3）盖层条件：①封闭能力：毛细管封闭能力、超压封闭能力、浓度封闭能力。②分布：厚度、面积。③封闭性的形成演化史。4）圈闭：①可靠性。②类型。③容积：闭合面积、幅度。④形成演化史。5）运移：①输导通道类型：砂体、不整合面、断裂。②运移形式：汇聚、发散、平行。③运移输导能力。④形成演化史。油气藏形成机理课程讲稿主要教学内容、课堂讨论题目、实验项目名称、课后思考题目等备注6）保存：①破坏机理：物理、化学、生物化学、物理化学。②保存条件：区域构造条件稳定、断层封闭性好、地下水或地表水不活跃、盖层被断裂破坏程度小。3油气成藏与分布主控因素及其时空匹配有效性1）、成藏主控因素（1）成熟源岩分布控制油气分布。（2）断裂分布控制油气分布。（3）超压分布控制油气分布。（4）区域盖层控制油气分布。（5）古隆起控制油气分布。（6）不整合面控制油气分布。2)成藏主控因素的时空匹配关系4油气成藏模式及油气成藏时期确定（1）成藏模式①生储盖组合关系②圈闭类型③油气运移通道类型④运聚成藏时期（文字中）⑤运移方向（2）成藏时期①定性研究②定量研究5有利勘探区预测6圈闭含油气性评价及钻探靶区的选取。二、研究思路油气藏形成机理课程讲稿主要教学内容、课堂讨论题目、实验项目名称、课后思考题目等三、研究进展1、油气成藏论单一圈闭油气聚集理论：①背斜成藏理论②地层岩性成藏理论多个圈闭油气聚集理论-无异聚集理论新理论：①含油气系统理论。②封存箱油气聚集理论。③天然气运聚动平衡理论。④流体势场油气运聚理论⑤成藏动力学。⑥排烃门限控油理论。⑦源控论-源盖共控论⑧断裂控烃论，⑨相势控藏理论。2．成藏条件（1）源岩煤成油、未熟油和低熟油、无机气、不同源岩对油气成藏的贡献、超压对油气生成作用、油藏地化研究储层非均质性、油气运移追索、不同干酪根组分生烃化学动力学、油气生成运移碳同位素变化特征，优质烃源岩（2）储层储层内部建筑结构、非均质性、剩余油分布、流动单元、储层成岩演化史。（3）盖层超压封闭、浓度封闭、封闭能力演化、对各种相态天然气封闭机理、盖层控油气理论。（4）油气运移通道和路径油气藏形成机理课程讲稿主要教学内容、课堂讨论题目、实验项目名称、课后思考题目等备注1）输导层1-10%2）输导通道类型及结构：①砂体：均匀砂体—构造脊非均匀砂体—级差。②断层：空腔、裂缝、连通孔隙。③不整合：底砾岩、风化-卸载裂缝。3）优势路径：成因和模拟研究。物理模拟，数值模拟4）输导能力评价：实验研究和统计研究。3油气成藏期次1）常规方法：源岩生排烃期、圈闭形成期、构造活动期。2）定量方法：流体包裹体均一温度、伊利石同位素测年技术、地球化学方法-原油组分，性质不同—原油注入期次。4．非常规油气成藏机制及勘探研究方法1）重点研究对象：煤层气、煤成油、无机气、深盆气、水合甲烷气、凝析气、未熟、低熟油、重油、油页岩油。致密气页岩气2）重点研究内容：①形成条件。②形成机制。③分布规律5．隐蔽油气藏形成条件及勘探研究方法1）形成条件2）识别方法—高分辨层序地层学四、发展趋势1．综合化：资料及手段（地震、测井、开发钻井）、学科（数、理、化、生）。2定量化：1）量：生、排、运、聚、资源量、储量研究。2）期：生、排、运、聚时期。3历史化：1）油气藏形成演化历史2）油气成藏条件的形成及演化历史4精细化源岩生烃过程模拟、油藏精细描述、断裂形成及活动史研究、油气运聚成藏过程描述五、本课程所讲授的内容（一）油气成藏条件1．盖层条件2．断层封闭性3．运移条件：1）油气运移输导通道。2）油气运移优势路径。3）天然气运移相态及其变化。4．保存条件油气藏形成机理课程讲稿主要教学内容、课堂讨论题目、实验项目名称、课后思考题目等备注（二）油气成藏主控因素及时空匹配的有效性1、主控因素（1）．源盖（2）．断层（3）．异常孔隙流体压力（4）．古隆起（5）．不整合面（6）．流体势场2、主控因素的时空匹配（三）油气成藏期次及成藏模式1、成藏其次（1）．常规分析（2）．定量研究方法2、成藏模式（四）油气成藏新理论1．含油气系统理论2．封存箱油气聚集理论3．流体势场油气运聚理论4．天然气运聚动平衡理论5．油气成藏动力学6、相势控藏理论（五）非常规油气研究介绍1．深盆气2．水化甲烷3．凝析气4．无机气5．生物气（六）油气勘探进展现代油气成藏理论课程讲稿授课章、节第二章油气聚集成藏的基本原理授课方式（请打√）理论课□√讨论课□实验课□习题课□其他□课时安排教学要求（请打√）掌握□√熟悉□了解□教学重点、难点：重点：油气成藏条件及其时空匹配关系。难点：油气成藏机理。油气藏形成机理课程讲稿主要教学内容、课堂讨论题目、实验项目名称、课后思考题目等备注第二章油气成藏条件第一节盖层条件研究意义：盖层是油气藏的组成部分、盖层控制着盆地或凹陷中油气分布、盖层控制着油气聚集数量。1、盖层概念2、盖层类型①按岩性划分②按分布范围③按纵向上与油气藏关系④按盖层本身均质程度⑤按封闭机理3、盖层研究的历史及现状①历史②现状a、测试技术b、封闭机理日益完善c、古封闭能力d、盖层在油气成藏中作用认识e、综合评价方法一盖层对各种相态天然气封闭机理及影响因素油气运移相态：游离相—毛细管封闭水溶相—吸附封闭扩散相—浓度封闭（一）盖层对各种相态天然气封闭机理1对游离相天然气的封闭机理主要是毛细管封闭机理①岩石是饱和水的②岩石一般是亲水的，润湿角小于900，毛管力指向油气。θF浮dpdpdpcminp2σromaxθ水油（气）油气藏形成机理课程讲稿备注③毛管力是油气运移的阻力④油气浮力小于或等于毛管力油气则被封闭。2.对水溶相天然气的封闭机理（1）盖层对水无毛细管作用（2）盖层对水溶相天然气的封闭实际上是对水的封闭（3）盖层主要通过吸附水来阻止水溶相天然气运移（4）盖层吸附力大于水动力即可封闭水溶相天然气3.对扩散相天然气的封闭机理（1）条件：盖层具生烃能力（2）封闭机理：由于盖层生成天然气使其孔隙水处于饱和状态，造成其较上下具有较高的含气浓度，天然气在此高浓度的作用下向下扩散阻止了下伏天然气向上扩散，从而形成了浓度封闭作用。同时具超压的浓度盖层封闭能力更强。主要教学内容、课堂讨论题目、实验项目名称、课后思考题目等备注实际含气浓度最大含气浓度C盖C储Cz4、异常孔隙流体压力对游离相和水溶相天然气的间接封闭作用只能存在于那些特殊的泥质岩盖层中。（1）异常孔隙流体压力形成条件及形成机制1)形成条件a.厚度大四周形成致密层b.沉积速率快欠压实泥质岩盖层内部结构示意图2)形成机制a.水热增压粘土矿物转化脱水b.流体增加承压有机质向油气转化c.构造挤压②异常孔隙流体压力不是封闭游离相天然气的主要原因过去观点：异常孔隙流体压力直接封闭油气油气藏形成机理课程主要教学内容、课堂讨论题目、实验项目名称、课后思考题目等备注欠压实泥岩层压力封闭机理模式示意图（据陈章明等,1996）目前观点：①高压流体不能与下伏孔隙流体直接接触，否则超压释放不能对油气形成封闭。②致密层封闭其内油气又可封闭其内孔隙水，同样其也可封闭下伏油气及孔隙水。（二）盖层封闭天然气能力影响因素分析(一).毛细管封闭能力的影响因素1、矿物成分及含量（1）有机质①.有机质作为胶结物，堵塞了泥质岩盖层孔隙，使孔渗条件变差，封闭能力增强。②.有机质具有较强的吸附天然气能力，可阻止天然气通过泥质岩盖层的逸散。一方面直接起到了阻止天然气通过泥质岩盖层运移的作用，另一方面是天然气分子固着在其表面上，减少了使天然气分子通过泥质岩运移的有效孔隙空间，从而增强了泥质岩阻止天然气逸散的能力。（2）方解石、石英这些石英和方解石的形成，堵塞了泥质岩中的微渗漏空间，使毛细管封气的能力增强。（3）粉砂质①降低毛细管封闭能力:压实成岩程度低粉砂质含量越高，泥质岩盖层孔渗越好，毛细管封闭能力越差。②增强毛细管封闭能力：压实成岩程度高当泥质岩压实成岩程度较高，结构十分致密时，粉砂质的存在可使泥质岩的毛细管封闭能力明显增强油气藏形成机理课程讲稿主要教学内容、课堂讨论题目、实验项目名称、课后思考题目等备注（4）粘土矿物粘土矿物的可塑性和膨胀性由强到弱依次为：蒙脱石、高岭石、伊利石、绿泥石。因此泥质岩中的粘土矿物成分和含量不同，其膨胀性、可塑性和封闭性也就不同。2、压实成岩程度在成岩作用的早期，泥质岩孔隙度大，渗透率高，排替压力低，毛细管封闭能力弱；随着成岩作用的增强，蒙脱石大量转化为伊利石之后，孔隙度快速下降，渗透率亦随之降低，岩石密度及排替压力升高，泥质岩盖层的毛细管封闭能力增强。Pdz3、厚度a.从沉积角度上看，只有大厚度的泥质岩盖层其沉积环境才是稳定的，其沉积物的均质性好，大孔隙不发育，排替压力大，毛细管封闭能力较强。相反，如果泥质岩盖层厚度小，沉积环境不稳定，沉积物均质性差，大孔隙发育，泥质岩盖层排替压力小，毛细管封闭能力就弱。b.大厚度盖层才能有效的堵截连通孔隙泥质岩盖层厚度与孔隙大小关系示意图c.饱和水排替压力与岩样长度之间具明显的正比关系。油气藏形成机理课程讲稿主要教学内容、课堂讨论题目、实验项目名称、课后思考题目等备注人造石英粉砂岩饱和水排替压力与岩样长度关系图d.无论是气藏还是油藏，其泥质岩盖层厚度与其封闭的气柱（封闭能力）之间都存在着明显的正比关系。盖层厚度油气柱高度4．异常孔隙流体压力影响异常孔隙流体压力使毛细管封闭能力增强综上所述，泥质岩盖层的厚度越大，毛细管封闭能力越强；反之则越弱。(二)对水溶相天然气封闭能力影响因素1．压实成岩程度压实程度-吸附阻力-对水溶相天然气封闭能力2．黏土矿物类型及含量蒙脱石-伊利石-绿泥石-吸附力-对水溶相天然气阻力3．异常孔隙流体压力超压—压实成岩程度-吸附能力-对水溶相天然气能力油气藏形成机理课程讲稿主要教学内容、课堂讨论题目、实验项目名称、课后思考题目等备注（三）.浓度封闭能力的影响因素1、有机质类型及演