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第五章油气聚集第五章油气聚集第一节圈闭和油气藏的概念★★★★★第三节油气藏的基本类型★★★★★第二节油气藏的形成★★★★★第四节油气聚集单元★★★★第五节油气资源分布规律★★第三节圈闭和油气藏的概念及度量1、油气藏的概念二、油气藏2、圈闭的度量3、圈闭的类型2、油气藏的度量三、油气聚集原理一、圈闭1、圈闭的概念1、圈闭的概念圈闭:指阻止油气运移,适合于油气聚集、形成油气藏的地质场所。圈闭:储集层中油、气物质自身势最小而其动能为零的地方。圈闭的组成—包括三部分:▲储集层:适合于储存油气的储集层;▲盖层:紧盖着储集层,阻止油气逸散的非渗透性岩层;▲遮挡物:从各个方向阻止油气继续运移。一、圈闭透镜体透镜体向上倾方向物性变差向上倾方向物性变差封闭条件水动力岩性(物性)变化非渗透的不整合面封闭的断层盖层本身弯曲变形遮挡物阻止油气向上逸散盖层储集油气储集层圈闭的组成度量圈闭的大小规模←最大有效容积→决定油气藏的储量大小2、圈闭的度量⑴溢出点⑵闭合高度⑶闭合面积圈闭能容纳油气的最大体积┄评价圈闭的重要参数之一溢出点:油气充满圈闭后,最先从圈闭中溢出的点。闭合面积:通过溢出点的构造等高线所封闭面积。一般从目的层顶面构造图量取。闭合高度:从圈闭中储层最高点到溢出点的高差。某储层顶面构造图图5-1背斜圈闭中度量最大有效容积的有关参数示意图平面图闭合高度剖面图溢出点闭合面积构造等高线100200300100200相同构造起伏,因区域倾斜不同,则闭合高度不同。区域倾斜增强闭合高度减小构造闭合高度与构造起伏幅度--两个完全不同的概念闭合高度的测量,是以溢出点的海拔平面为基准。构造幅度的测量,则是以区域倾斜面为基准。图5-3断层圈闭的溢出点、闭合高度和闭合面积示意图200300400500600700700800800700500600?3、圈闭的类型由于地壳运动使储集层发生变形或变位而形成的圈闭。⑵地层圈闭由于储集层内水动力梯度变化而形成的圈闭。岩性圈闭储集层在横向上发生岩性、物性变化沉积、成岩条件变化地层不整合圈闭储集层与不整合面接触⑶水动力圈闭⑴构造圈闭油气藏:指油气在单一圈闭中的聚集,具有统一的压力系统和油水界面。它是地壳上油气聚集的最基本单元。二、油气藏1、油气藏的概念油藏油气藏气藏圈闭只聚集了石油,则称油藏;只聚集了天然气,称之气藏;油、气同时聚集,称之为油气藏。油气藏的重要特点:是在“单一圈闭中”的油气聚集。所谓“单一”的含意,主要包括四层含义:“单一”含意受单一要素控制……在单一的储集层中具有统一的压力系统统一的油、气、水边界主要包括两套储层,两油气藏同一储层,两油气藏同一套储层,三个油气藏同一套储层,四个油气藏同一套储层,一个油气藏同一要素控制“单一圈闭”单一储集层统一压力系统同一油气水界面重力分异的结果,油气藏中形成气-油分界面、油-水分界面。2、油气藏的度量⑴含油(气)边界和含油(气)面积含油(气)边界:指油水界面与储层(油层)顶、底面的交线。▲外含油(气)边界--油水界面与油层顶面的交线,又叫含油边缘(有时又叫含油外边缘);▲内含油(气)边界--油水界面与储层(油层)底面的交线,又叫含水边界。含油(气)面积:内(外)含油气边界圈定的面积。含油边界(外含油边界)含油边界(外含油边界)含水边界(内含油边界)背斜油气藏中油、气、水分布示意图含水边界(内含油边界)背斜油气藏中油、气、水分布示意图含油面积气顶面积图5-5背斜油气藏中油气水分布示意图油气藏高度含油高度气顶高度-100-120-140-160-180-200⑵油气柱高度油(柱)藏高度:油水界面到油藏最高点的高程差;气(柱)藏高度:气水界面到气藏最高点的高程差;油气(柱)藏高度:油水界面到油气藏最高点的高程差。油气藏高度背斜油气藏中油、气、水分布示意图含油高度气顶高度•动水条件下:油(气)柱高度:油气藏中含油(气)部分最高点与最低点的高差。H油气聚集:油气在运移过程中,遇到圈闭聚集起来形成油气藏的过程—即油气在圈闭中积聚形成油气藏的过程。油气运移遵循基本规律:油、气、水密度不同以及粘度不同所导致的流动性差异重力分异天然气占据盆地中心周围(靠外)的最高位置构造;石油占据下倾方向位置较低的构造,比较接近盆地的中心。三、油气聚集原理图5-19美国阿巴拉契亚盆地油藏与气藏分布图以油为主油气均有以气为主宾夕法尼亚安大略湖伊利湖俄亥俄休伦湖1、单一圈闭中的油气聚集—以背斜圈闭为例在静水压力条件下,油气源源不断从凹陷向上倾方向运移时,油气在单个圈闭中的聚集可分成三个阶段(如右图所示)。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体的影响,则会出现如下所示的油气差异聚集情况。2、油气差异聚集原理—系列背斜圈闭中油气水的分布图5-21在连通的一系列圈闭中的油气差异聚集天然气石油水(a)(d)(e)(c)(b)12345油气差异聚集得出认识--4点⑴在距离供油气由近→远,溢出点由低→高的一系列圈闭中,呈现出:气藏→油气藏→油藏→空圈闭(水);⑵一个充满了石油的圈闭,仍然可以作为有效的聚集天然气的圈闭。⑶若油气按比重分异比较完善,距离供油区越远、溢出点越高,则圈闭中的油或气的比重越大。⑷所形成的纯气藏、油气藏、纯油藏的数目,取决于油气来源供应的充分程度,及圈闭的大小和数目。图5-23俄罗斯地台斯大林格勒区下石炭统斯大林山层3个相连构造圈闭中油气差异聚集情况李涅夫日尔诺夫巴赫麦其也夫-880-900-900-880-1000-1050-1100-1120-1110-1000主要运移方向次要运移方向油藏气藏本节要求:1、掌握圈闭和油气藏的定义;2、理解溢出点、闭合高度、闭合范围的含义,学会在构造图件中度量圈闭;3、掌握描述油气藏的各种术语,学会描述油气藏。第四节油气藏形成的基本地质条件四、必要的保存条件三、有效的圈闭二、有利的生储盖组合一、充足的油气来源(烃源条件)1、生油岩的体积(生油凹陷的面积、凹陷持续时间的长短)--巨厚多旋回性的生油层系及多生油期。一、充足的油气来源(烃源条件)2、有机质的数量和类型3、生油岩有机质的成熟度4、生油岩的排烃效率—初次运移盆地盆地面积×104km2沉积岩系厚度(m)生油岩油气可采储量×108t或m3特大油气田数时代岩性及厚度波斯湾2405000-12000平均3000J3、K2、E3、N1为主碳酸盐岩为主,最厚4000m,主要生油层厚1000-1500m油54128个西西伯利亚230最厚4000-8000平均2600J2-KJ3、K1为主泥岩(前三角洲),500-1000m油608个美国墨西哥湾110最厚12000平均4000J3-N1,K3、N1为主泥岩为主,部分为碳酸盐岩,1000-2000m油53.41个利比亚锡尔特35PZ1500,K以上最厚5000,平均2500K2、E为主以石灰岩、泥灰岩为主,部分为泥岩,1000-2000m油40气77904个渤海湾21.310000±E为主泥岩大于500米,最厚1000-1500m1个松辽26.1最厚6000平均3000K泥岩500-1000m1个特例:有些盆地面积虽然较小,但沉积岩厚度大,圈闭的有效容积大,生油层总厚度大,油源丰富,也可形成丰富的油气聚集。例:美国西部洛杉矶盆地面积仅3900km2--小型沉积盆地。沉积凹陷中心部位,2000万年内--沉积岩系厚6000m,泥质生油岩系厚达2000~3000m。油源极为丰富,已发现石油可采储量近20×104m3/km2,居世界各含油气盆地之首。充足的油气来源(烃源条件)生油岩体积大(面积大、层数多、厚度大),有机质丰度高、类型好、成熟度适中、转化率高,排烃效率高。二、有利的生储盖组合生储盖组合:指在地层剖面中,生油层、储集层、盖层在时间上、空间上的组合形式。1、生储盖组合的概念2、生储盖组合的类型⑴根据生、储、盖三者在时间空间上的相互配置关系分类;⑵根据生储盖组合之间的连续性分类—教材分类⑴根据生、储、盖三者在时间上的相互配置关系,可将生储盖组合划分为四种类型:生储盖组合类型示意图正常式侧变式顶生式自生自储自盖式自生、自储、自盖式生储盖组合:石灰岩中局部裂缝发育段储油;泥岩中的砂岩透镜体储油;一些泥岩中的裂缝发育段储油。自生、自储、自盖式生储盖组合的最大特点:生油层、储集层和盖层都属同一层。⑵根据生储盖组合之间的连续性分类—教材分类生油层和储集层在时间上连续沉积,两者直接接触。生油层和储集层不连续沉积。不整合型—生油层和储集层为不整合面所分隔断层型--生油层和储集层之间通过断层沟通连续沉积的生、储、盖组合不连续沉积的生、储、盖组合生储盖组合3、生储盖组合评价--最佳组合型式畅通的排出条件、良好的输送通道、高质量的封盖条件如:砂岩储集层与泥岩生油层的组合中油气运聚示意图图5-12生油层与储集层为互层组合时,油气初次运移和聚集示意图箭头表示压实流体流动方向深度,ft砂岩泥岩泥岩中压实流体最大压力的位置200040006000800010000生油层与储集层为互层组合时,油气初次运移和聚集示意图图5-13生油层与储集层为指状交叉组合时油气初次运移和聚集示意图区域最佳烃类运移和聚集主要是砂岩层主要是泥岩层表示无构造时流体运移的方向表示流体自泥岩向砂岩及在砂岩内运移的方向生油层与储集层成指状交叉组合型式时,油气初次运移和聚集的示意图(据R.J.Cordell,1976,1977)最好较好较差组合形式互层式指状交叉式不整合式复合式上覆式下伏式侧变式断裂式储集体较大的透镜式储集体较小透镜式距离较远的侧变式生油层总厚度及单层的连续厚度总厚度大,单层连续厚度在30~50m总厚度大,单层连续厚度在50~200m左右总厚度小,或单层厚度大但为连续的巨厚生油层砂岩含量为20%~60%的地带与油源区关系分布在油源区内或近靠油源区分布在油源区附近或不太远的地带分布在油源区以外较远的地带生储盖组合定性评价简表(粘土岩--碎屑岩类构成的生储盖组合)有利的生储盖组合:畅通的排出条件、良好的输送通道、高质量的封盖条件。生油层和储集层接触面积大,对油气的输导能力强,生油层生成的油气能及时运移到储集层中,其上有高质量的盖层,能阻止储集层中油气向上逸散。◙圈闭有效性的概念◙影响圈闭有效性的主要因素:▲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关系▲水动力对圈闭有效性的影响▲圈闭有效容积与保存条件对圈闭有效性的影响三、有效的圈闭1、圈闭有效性的概念圈闭的有效性:指在具有油气来源的前提下圈闭聚集油气的实际能力。大量油气勘探实践证明,在具有油气来源的前提下,并非所有圈闭都聚集有油气,而是有的圈闭聚集油气,有的圈闭只含水,属于所谓“空”的,这表明它实际上对油气聚集而言是无效的。⑴圈闭形成时间与油气区域性运移时间的关系只有那些在油气区域性运移以前或同期形成的圈闭,对油气的聚集才是有效的。如果圈闭是在盆地内最后一次区域性油气运移以后形成的,这类圈闭是否有效??如,油气发生初次运移时,在生油层内部的岩性圈闭中聚集油气形成的油气藏,圈闭形成时间早,对该生油层来讲,是形成最早的油气藏。2、影响圈闭有效性的主要因素⑵圈闭位置与油源区的相应关系圈闭有效性主要取决于三个因素:①圈闭形成时间早晚—与油气区域性运移时间关系;②油气来源是否充足—是否位于运移路线;③运移通道是否畅通—储集层的岩性变化以及受断裂分割程度。陆相与海相地层的差异一般情况下,圈闭所在位置距油源区愈近,愈有利于油气聚集,圈闭的有效性愈高。是否可以说:距离油源区远的圈闭无效?为什么??青草湾静水压力条件下,测压面是水平的,同一储集层内海拔高度相同的各点,都具有同样大小的压力。此时,圈闭内的油-水、气-水界面呈水平状态。⑶水动力对圈闭有效性的影响水压头相当于地层压力所能促使地层水上升的高度。同一层位各点水压头顶面的连线称测压面,反映横向上的水压头变化。ABCDH1H2静水压面在动水条件下,测压面是倾斜的,在水压梯度的作用下,储集层中所含的地层水,沿测压面倾斜的方向,从供水区流向泄水区,圈闭内
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