含油气系统

含油气系统从烃源岩到圈闭油气勘探的不同阶段•沉积盆地－沉积岩的地层层序和构造样式•含油气系统－某一特定的烃源岩与圈闭之间的成因联系•含油气区－描述现今存在的一系列圈闭•远景圈闭－确定某一圈闭在现有技术条件下的经济价值和开采价值沉积盆地含油气系统含油气区带远景圈闭与经济评价关系较疏远与经济评价关系非常密切含油气系统的定义和描述•其定义为一个天然的系统，该系统既包括成熟烃源岩和与此相关的所有石油和天然气，同时又包括了油气聚集存在所必须的所有地质要素和成藏作用•系统指构成存在油气聚集的地质单元的相互关联的所有基本要素和成藏作用•基本要素包括烃源岩、储集层、盖层和上覆岩层•作用过程包括圈闭的形成和油气的生成－运移－聚集•这些基本要素和成藏作用按一定的时间和空间顺序存在和发生，才使得烃源岩的有机质最终转化为油气聚集•这些基本要素和成藏作用存在和发生的地方就是含油气系统所在的位置含油气系统的描述•含油气系统的地理、地层学和时间方面的内容可以用一个表和四张图来作一个较好的说明•一张埋藏史图说明了在特定地区的关键时间、具体时间以及基本要素•分别通过关键时间的一张平面图和一张剖面图说明各基本要素之间的空间关系•一张含油气系统事件图说明了各基本要素和各个成藏作用的时间关系、含油气系统的保存时间及其关键时间含油气系统的描述•关键时间－是指研究人员选择出能够最有效地描述一个含油气系统中绝大多数油气发生的生成一运移一聚集的时间。关键时间的平面图和剖面图能够更好地说明含油气系统的地理和地层学分布。•关键时间含油气系统的地理分布特征是根据成熟烃源岩的外围线来确定的，包括从该成熟烃源岩中生成的所有已发现的油气显示、油气苗和油气聚集。含油气系统的描述•含油气系统事件图表示出八个不同事件，前四个事件表示了有关基本要素在地层学方面显示的沉积时间，随后的两个事件表示了含油气系统中各类作用发生的时间。•对圈闭形成的研究应用了地球物理资料和构造地质分析。•对油气生成一运移一聚集的研究，或者说是对含油气系统形成时间的研究是在对地层学、石油地球化学的研究以及对埋藏史图研究基础上进行的。•这两种成藏作用之后是保存时间，这一时间是指发生在油气生成一运移一聚集之后，含油气系统中的油气开始被保存、改变或破坏的时间。当含油气系统中发生的生成一运移一聚集过程至今尚未结束时，保存时间不存在。此时，认为含油气系统中绝大部分油气被保存下来，而极少被生物降解或破坏。•最后一个事件是研究人员从埋藏史图中确定的关键时间，与其它平面图和剖面图中表示的时间相同。含油气系统的描述•含油气系统可进一步分为三种不同的确定程度：已知的、可能的和推测的。可靠性等级是对于某一成熟烃源岩是否生成可供聚集的油气的可能性的区别。•对于一个已知的含油气系统，成熟烃源岩与油气聚集之间存在很好的地球化学可比性。•对于一个可能的含油气系统，应用地球化学资料确定了烃源岩，但所确定的烃源岩与油气聚集之间尚未确定有地球化学可比性。•对于一个推测的含油气系统，烃源岩和油气的存在完全是根据地质和地球物理资料推测的。•在每一个含油气系统名称的后面，都标出了是已知的(！)、可能的(．)，还是推测的(？)。•含油气系统的名称中包括了烃源岩、主要储集岩名称以及用符号表示的该含油气系统的确定程度。如Dee，Boar(．)有效烃源岩•有效烃源岩是指特定时期内其内部的有机质正在生成油气，而不管是由于生物作用还是由于温度作用。有效烃源岩是根据有机相(数量、质量和成熟度)来确定的。•根据地球化学测井等地球化学资料可以确定烃源岩是未成熟的、成熟的还是过成熟的。•有机质生成油气可以是由于生物作用，也可由于热成熟作用。•连续相的油气一旦生成，含油气系统便开始出现。•烃源岩的成熟期也就是油气生成的时期，过成熟源岩在过去某一时期也曾做为有效烃源岩存在。•有效烃源岩是指能够生成生物气或热成因油气的空间上相邻烃源岩的统称。有效时间可以是现在，也可以是过去的某个时期。应用烃源岩地球化学•有机地球化学对沉积盆地分析的主要贡献在于它提供对烃源岩进行鉴别和制图的分析资料，那些图件包括有机质丰度、类型和热演化程度，它们是进一步确定台油气系统中有效烃源岩的范围所不可缺少的。有效烃源岩的体积、丰度和热成熟度决定了圈闭中可供聚集的油气量。对有效烃源岩的作图能降低勘探风险。•地球化学测井对于有效烃源岩作图很关键。这些测井图揭示了各种地球化学参数与深度的关系，可用于地表剖面，也可用于钻井过程巾或完井之后。进行地球化学测井必然会遇到的一些标准，这些标准包括取样井的位置、样品类型(岩心、并壁取心、岩屑)、取样间隔、样品须处理、分析和解释方法。烃源岩的性质和术语•沉积环境•有机质转化•烃源岩术语•有机质分类•干酪根和沥青组成•排出产物沉积环境•沉积岩通常含矿物和有机质，其孔隙空间被水、沥青、油和(或)气所占据。•用相描述油或烃源岩时通常没有明确注明是母源物质还是沉积环境。地球化学家用这些术语通常指有机质是来源海洋还是陆源植物，而地质学家用这些术语通常指是海相还是陆相沉积环境。•这种误解的产生是因为海相原油可能：①由沉积在海相环境中的陆源植物形成；②由海相有机质形成；③从河相沉积环境中的储集岩中产出。因此不能仅用“海相”原油这一术语，应该明确这个油是由沉积在海相条件下的有机质产生的，还是由海相有机质产生的。•影响有机质保存的因素很多．主要是水体和沉积物中的氧气含量(氧化或缺氧)、有机质的原始产率、水循环作用和沉积速率等。沉积环境•Pedesern和Moldwan(1993)认为缺氧环境对有机质保存的质量而不是数量有很大的影响，缺氧环境有利于包括富氢组分在内的有机质的保存。•这就可以解释烃源岩与指示缺氧的动物群、沉积岩和地球化学参数里正相关关系的原因。有机质转化•成岩作用是指有机质沉积过程中和沉积之后，但在埋深达到60～80℃之前所经历的化学、生物和物理变化。成岩作用过程中有机质保存和改造的数量和质量最终决定了岩石的生油潜能。•深成作用可分成生油带和湿气带，生油带对应石油窗，此处形成液态石油，并伴有气态烃形成，成熟度更高的湿气带以裂解形成的轻烃为主．且其含量迅速增加。湿气(甲烷含量小于98％)含甲烷和乙烷、丙烷等较重的烃类。•气态窗对应的是湿气的上限到干气的下限。•变质作用对应于干气带，此处只形成干气(R。为2．o％—40％)，干气中含98％或更高的甲烷。干气也能在有机质成岩作用阶段由厌氧条件下产甲烷菌形成的生物气中出现。有机质转化•热成熟度是指把沉积有机质转变成石油、湿气、最终到干气和焦沥青的温度一时间反应的作用程度。•未成熟源岩受成岩作用的影响，但没有明显受到温度的形响(R。0.6％)，这时期主要形成生物气。•成熟有机质处于生油窗内，受热作用的影响明显，温度跨越了生油范围(R。为0.6％。~1.35％)或60—150℃左右。•过成熟有机质处于湿气和干气带(气态窗)，过高的温度(约150—200℃在绿片岩变质作用之前）使得残余有机质中贫氢，仅能形成少量烃类气体。有机质转化•通常认为油在高温下不稳定，它被分解成气体或焦沥青，焦沥青是不溶于有机溶剂的固体沥青。•Mango(1991)所提供的证据表明油中烃类的热稳定性比其干酪根前身物质更高，他认为油气是由于酪根直接热降解形成的，地下原油中的烃不存在降解成气的证据。•这种情形并不排除硫酸盐热化学还原过程中—些烃类的氧化分解。烃源岩术语•烃源岩-能够形成石油或已生成石油的沉积岩•有效烃源岩-正在生油或已生成和排出原油•这—定义并没强调形成商业性油气藏这一先决条件，因为•①难以定义商业性的含义，且随经济因家而变化•②由于受到现有资料的限制，油源对比关系不可能完全确证•然而有效烃源岩有三个较易定义的先决条件：•有机质的含量，有机质的类型，有机质的热演化程度烃源岩术语•潜在烃源岩－含有足够成油有机质，但仅当它在低温条件下形成生物气或达到适当的热演化程度而形成石油．才成为有效烃源岩•有效烃源岩－在临界时刻形成和排出原油，主要是因为它处于石油窗之内•有效烃源岩包括正在生油但没有成熟的岩石和沉积物。例如，泥沼炭形成生物气(沼气主要是生物甲烷)是在浅埋条件下进行的，没有经过有效的热力作用。根据这一定义，圈闭的甲烷及其周围形成这些甲烷的未团结沼泽泥就代表了一个含油气系统。•无效源岩－尽管它还有生油潜能．但已经停止生油，例如，一种无效源岩可能是抬升起来后温度低于石油形成所需的温度•废源岩－已达到过成熟阶段，己不具生油能力，但仍可形成湿气和干气硅质碎屑岩储集层•沉积环境决定着硅质碎屑岩油气储集层的基本结构和几何形态•在非海相背景中，砂岩储集层沉积在河流、风成和湖泊环境；而在海相背景下，这些储集层在三角洲、浅海相和深诲相环境•作为含油气系统基本要素的储集层是一个圈闭中的存储空间，储集层必须具有：•容纳大量流体的能力•流体移动或交替的能力•使烃类充填和产出•石油从烃源岩向圈闭运移需要一个通道•这个通道既可以是垂向运移通道，比如裂缝或断层，也可以是储集层性质的传导层中的横向运移通道河流相储集层风成储集层与湖泊有关的储集层三角洲储集层浅海相储集层深海相储集层碳酸盐岩储集层碳酸盐岩储集层油气藏盖层•含油气系统中有两类重要的盖层：阻档运移油气的区域盖层和封闭油气聚集的局部盖层•大型盖层的作用是将运移的油气限制在特定的地层中。各种岩性都可充当油气藏盖层，唯一不可缺少的条件是：作为盖层的地层其最小驱替压力必须大于油气藏内油气柱的浮力•在实际当中绝大数的有效盖层是蒸发岩、细粒碎屑和富合有机质岩。由于这些岩石的吸人压力高、侧向连续、在大范围内能保持岩性一致和具有较大的塑性，目此常充当盖层•盖层－为孔喉非常小、连通性差、油气无法通过的岩层。盖层的地理分布范围决定了含油气系统的有效范围•要确定在关键时期那些控制油气运移和聚集系统的盖层，这是很重要的。而所有其它的盖层均与含油气系统无关•在一项对含油气系统的研究中，对盖层的分析首先耍从确定油气生成和运移的时间、位置开始。很多地层均具有盖层的性质．但对特定的合油气系统来讲，只有那些分布于有效烃源岩之上、呈区域性分布、并是有密封层与渗透层(储集层)相配套的地层才有意义。上覆岩层、温度和热流•上覆岩层是一套位于烃源岩、盖层和储集层之上的沉积岩。•上覆岩层的厚度以及决定沉积盆地温度的岩层物理特性和过程，决定了烃源岩中有机质热降解生成油气的过程。•上覆岩层的厚度是控制沉积盆地构造发育的基本作用力和过程的副产物。•上覆岩层的厚度和热导率、热流及地表温度很大程度上控制烃源岩的温度。有机物质的成岩作用、后生作用及变生作用•沉积岩中的有机质在埋藏之后要经历巨大的成分变化，初期主要是微生物转化作用，之后是热应力作用。•这一持续的过程称为热成熟作用，可分成三个连贯的阶段，即成岩作用阶段(Ro0．5％)、后生作用阶段(0.5％Ro2.0％)和变生作用阶段(2.0％Ro4．0％)。•干酪根为石油的前身(固体)，由选择性保存下来的稳定的多孔有机质(如藻、花粉、袍子和叶角质)和欠稳定的生物有机质(加无定形物质)的降解残余以不同比例组成。干酪根的形成过程到成岩作用末期已全部完成。干酪根形成的方式在后生作用阶段对其结构和主要成分有很大的影响．因此对油气生成特征也有很大的影响。•富硫的Ⅱ型干酪根(见于碳酸盐一蒸发盐烃源岩系中)在热应力作用的低级阶段就能生成石油，而低硫的Ⅱ型干酪根需要更多的热能才可以生油，I型和Ⅲ型干酪根生油所需能量更高。•高蜡油由含蜡酯和生物聚合物的母体生成。含蜡酯在后生作用早期阶段才可以生油．而生物聚合物母体在整个后生作用阶段都可以生油。•生油窗的底界(Ro1.3％)在一些陆源干酪根中取决于长链组分的衰竭程度，而在海相干酪根中取决于油的稳定性。•在后生作用阶段的后期，所有烃源岩都含有大大提高了的烃类气体(湿气)含量。•在整个变生作用阶段,烃源岩中的干酪根大量去氢，并生成甲烷(干气)，有时生成H2S和N2。原油自烃源岩中排出的过程•油从有效烃源泥岩中排出的数量是确定一个含油气系统最终含油潜力的重要参数，用于确定这一参数的实验室裂解方法可