石油与天然气地质学3-1.pdf

第三章 圈闭和油气藏第三章 圈闭和油气藏 圈闭是储集层中能聚集并保存油气的场所。它的两个基本要素是储集层和 封闭条件。 石油勘探的初期，人们以“油气苗”作为找油的主要场所，后来发现油气聚 集与背斜有关， 就产生了背斜学说 （Z.C.White， 1885） 。 1928 年利莱 （E.R.Lilley） 总结得出有多种油贮类型。1934 年，麦考洛（E.H.Mccollough）首先提出“圈 闭”这一名词，用来表示不同性质的油贮，把能聚集并保存油气的地质体都称为 圈闭，形成了圈闭学说。并把圈闭分为构造圈闭和非构造圈闭。1936 年，莱复 生（A.I.Levorsen）首先提出“地层圈闭”的概念。在莱复生等从静态角度来研 究圈闭的同时，赫伯特（M.K.Hubbert,1940,1953）从动态的角度，通过对地下 水动力的研究，提出了水动力圈闭的新类型。 油气藏是相当数量的油气在单一圈闭中的聚集，在一个油气藏内具有统一 的压力系统和统一的油、气、水界面，是地壳中最基本的油气聚集单元。 第一节 圈闭和油气藏的分类第一节 圈闭和油气藏的分类 第二节 圈闭的度量第二节 圈闭的度量 第三节 油气藏的度量第三节 油气藏的度量 第四节 构造圈闭和油气藏第四节 构造圈闭和油气藏 第五节 地层圈闭和油气藏第五节 地层圈闭和油气藏 第六节 水动力圈闭和油气藏第六节 水动力圈闭和油气藏 博客石油转载 第七节 复合圈闭和油气藏 第七节 复合圈闭和油气藏 第一节 圈闭和油气藏的分类第一节 圈闭和油气藏的分类 圈闭和油气藏的分类既是油气藏形成的基本理论的必要部分， 也是勘探和开 发的需要。各国石油地质学家提出了很多关于油气藏分类的方案。有苏联石油地 质学家 Н.О.布罗德以储层形态为依据的分类；苏联石油地质学家 М.Ф.米尔 钦科提出的以圈闭成因为主、 以油气藏形态为辅的分类； 美国石油地质学家 A.I. 莱复生根据圈闭成因提出的分类等等。但从油气勘探实际需要出发，成因分类， 能够充分反映各种不同类型油气藏的形成条件、它们之间的区别和联系，科学地 预测一个新地区可能出现的油气藏类型， 对不同类型的油气藏采用不同的勘探方 法和不同的勘探部署方案。 任一圈闭的基本要素是储集层和封闭条件， 封闭条件对圈闭形成和类型起着 决定性作用。其中以储集层上方和上倾方向的非渗透性封闭最为重要，在形成圈 闭的诸因素中起主导作用，是决定圈闭性质和类型的主要因素。圈闭的分类就是 以起主导作用的封闭因素为基础，结合储集层的特点而制定的。可将圈闭分为 构造、地层、水动力和复合圈闭四大类。各大类可根据储集层上倾方向的具体封 闭因素，结合储层特征，进一步划分出若干亚类。 博客石油转载 第二节 圈闭的度量第二节 圈闭的度量 一、圈闭的度量一、圈闭的度量 圈闭的大小，主要是由圈闭的有效容积确定的。它表示能容纳油气的最大 体积，是评价圈闭的重要参数之一。一个圈闭的有效容积，取决于闭合面积、 闭合高、储集层的有效厚度和有效孔隙度等参数。 溢出点是指圈闭容纳油气的最大限度的点位。若低于该点高度，油气 博客石油转载 就溢向储集层的上倾方向。 闭合点从另一角度来描述溢出点的特征，意即闭合的最低点，低于该 点位置，圈闭就不存在了（不闭合），或超出圈闭的范围。 闭合度是指圈闭顶点到溢出点的等势面垂直的最大高度。 闭合面积在静水条件下是通过溢出点的构造等高线所圈定的封闭区的 面积，或者更确切地说，是通过溢出点的水平面与储集层顶面及其他封闭面 （如断层面、不整合面、尖灭带等）所交切构成的封闭区（面积）。在动水 条件下，是通过溢出点的油气等势面与储集层顶面非渗透性盖层联合封闭的 闭合油气低势区。 有效孔隙度根据实验室、测井资料的统计分析求得。 储集层有效厚度按照有效储集层的孔隙度、渗透率分级的标准，扣除储集 层中非渗透性夹层而剩余的厚度 第三节 油气藏的度量第三节 油气藏的度量 一、油气藏内油、气、水的分布一、油气藏内油、气、水的分布 在垂向上，由于流体比重的差异，重力分异结果使油、气、水的分布 呈现气在上，油居中，水在下的分布特征，它们之间的分界面为油-气 界面和油-水界面。静水条件下，这些分界面近于水平，而动水条件下， 这些分界面发生倾斜，倾斜程度取决于水动力的强弱。由于储集层中的 多孔介质系统有许许多多毛细管及微毛细管孔道存在，毛细管压力的作 用使天然储油中的流体按比重分异是不完整和不明显的，油-气、油-水 界面并不是一个截然的界面，而是一个过渡带，过渡带的宽窄取决于储 集层毛细管压力曲线的斜率，斜率越大，过渡带越宽。储层物性的不均， 也会造成油气不规则的分布特征。 博客石油转载 平面上，大多数构造油气藏和某些岩性油气藏都具有环带状分布特征， 即气居高点部位，油环绕气分布于构造高部位，水在油外分布于构造翼部。 根据油气藏油、气、水的分布特征，可以确定油气藏的各个度量参数。 二、油气藏的度量参数二、油气藏的度量参数 对于油气藏来讲，其大小通常是用储量来表示的，主要用到以下几个参数和 术语。 油气藏高度是指油气藏顶到油气水界面的最大高差。 油气柱高度是指油气的最高点到最低点的海拨高度。 对于油水界面呈水平状态的油气藏（图中②）来说，两者是相同的，但在油 水界面发生倾斜或变曲时（图中①），两者不相同。油气高度是计算储量的重要 参数，而油气柱高度则更多地反应盖层的封闭能力及水动力的条件。 含油边界和含油面积 油（气）水界面与储集层顶、底面的交线称为含油边界。其中与顶面的交线 博客石油转载 称为外含油（气）边界，与底面的交界称为内含油（气）边界。若储集层厚且油 水界面较高，与其底面不相交时，只有外含油边界。由相应含油边界所圈定的面 积分别称为内含油面积和外含油面积。 气顶和油环 前述油气藏中油、气、水具有气居顶、油居中，水在下的分布特征，气居顶 称 为气顶。油在气水之间，平面上是环带状分布，称油环。这种情况下，气柱高度 等 于油气藏顶到油气界面的垂直距离，油环高度等于油气藏高度减去气柱高度。 第四节 构造圈闭和油气藏第四节 构造圈闭和油气藏 由于地壳运动使储集层顶面发生了变形或变位而形成的圈闭，称为构造圈 闭，在其中聚集了烃类之后就称为 构造油气藏。 根据其变形或变位及储层的变化特点可分为 博客石油转载 背斜圈闭和油气藏、断层圈闭和油气藏、裂缝性背斜圈闭和油气藏、刺穿 圈闭和油气藏 一、背斜圈闭和油气藏 一、背斜圈闭和油气藏 1、概念1、概念 背斜油气藏由于储集层发生褶皱变形，其上部又为非渗透性岩层 所覆盖遮挡，底面或下倾方向被高油气势面或非渗透性岩层联合封闭而 形成的圈闭即为背斜圈闭，聚集油气后，成为背斜油气藏。 背斜圈闭形态是多种多样的，从穹窿状一直到狭长高背斜；闭合面 积大小不一；有的是完整的，有的被断层复杂化。 2、背斜油气藏的油气分布特征2、背斜油气藏的油气分布特征 1油气局限于闭合区内；2背斜油气藏中的储油层呈层状展 布，尽管绝大多数油层的储集性纵、横向存在较大的变化，但应是 相互连通的。3相互连通的多油层构成统一的块状储集体，常形 成巨大油气藏。 3、背斜油气藏的成因分类3、背斜油气藏的成因分类 1褶皱作用形成的背斜圈闭和油气藏1褶皱作用形成的背斜圈闭和油气藏 博客石油转载 主要在侧压力挤压作用下而形成。这类背斜多见于褶皱区，背斜轴向一般与 区域构造线平行；两翼倾角较大，不对称，靠近 褶皱山一侧较另一侧缓；闭合高度较大，且伴生有断层。 区域上这种背斜分布在褶皱区的山前坳陷及山间坳陷，常成排成带出现。图 为酒泉盆地南部前山背斜带。 2与基底活动有关的背斜圈闭和油气藏2与基底活动有关的背斜圈闭和油气藏 在地台区由于基底断块上升，使上覆地层隆起而形成同生背斜构造。 其特点是直接覆于基底之上的地层弯曲较显著，有时还可遇 到受基底断裂控制的继承性断裂，向上地层弯曲渐趋平缓，而后逐 渐消失；两翼地层倾角缓，闭合度小，闭合面积大，此类背斜常成 带分布，组成长垣或大隆起。 博客石油转载 3与同生断层有关的逆牵引背斜圈闭和油气藏 3与同生断层有关的逆牵引背斜圈闭和油气藏 滚动背斜的成因解释有两种，一种是认为同生断层下降盘靠近 断层面的岩层因重力下跌使地层下垂弯曲而形成，另一种是认为同 博客石油转载 生断层下降盘尤其靠近断面处岩层厚度较大，促使地层在断面附近 向着断层面“回倾”而形成。 这种背斜圈闭的特点，都位于同生断层的下降盘，多为小型宽 缓不对称的短轴背斜，靠近断层一翼陡，远离断层一翼缓，轴线与 断层线近于平行，常沿断层成串分布。背斜高点距断层较近，一般 为 0.5～1.5 公里；且高点向深部逐渐偏移，偏移轨迹大体上与断 层面平行。背斜的形态、宽度等均受同生断层的控制。断层面弯曲 度越大，背斜形态线越趋穹窿状，倾角越缓。 图为我国华北含油气盆地黄骅拗陷港东油田位于北大港断裂构 造带东南部，是港东主断层南部下降盘上的逆牵引背斜构造。 4与塑性流动物质有关的背斜圈闭和油气藏 4与塑性流动物质有关的背斜圈闭和油气藏 由于地下塑性地层受不均衡压力作用，向着压力降低的上方 流动，使上覆地层弯曲形成的背斜圈闭。地下塑性地层常见的有 博客石油转载 盐岩和泥岩类，其中尤以盐岩占主要。 图为我国江汉盆地的王场油田，该油田为一长轴背斜，地下 核部为盐岩隆起。 5与剥蚀作用及压实作用有关的差异压实背斜和油气藏5与剥蚀作用及压实作用有关的差异压实背斜和油气藏 在古侵蚀面上常存在各种地形突起，它可以是结晶的基岩，致密坚硬的沉积 岩或生物礁块等。当接受新的沉积时，在突起部分的上覆沉积物较薄，而周围的 沉积物则较厚， 由于突起和其周围沉积物厚度的不同， 负荷悬殊， 在成岩过程中， 差异压实的结果在突起的部位形成了背斜构造，这种背斜通常称为披盖背斜，它 反映了下伏古地形突起的分布范围和形状，但其闭合度则比古地形突起的高度 小，并向上递减直至消失；在成因上很难与基底隆起有关的背斜区分开。 图为我国华北含油气盆地济阳凹陷的孤岛油田基底为由奥陶系石灰岩和白 云岩组成的剥蚀突起，其翼部超覆沉积有下第三系地层，顶部则被上第三系馆陶 组及明化镇组所覆盖，形成较大规模的披盖构造 博客石油转载 二、断层圈闭和油气藏 二、断层圈闭和油气藏 1、概念 1、概念 断层圈闭是指沿储集层上倾方向受断层遮挡所形成的圈闭，聚集油 气后即成为断层油气藏。 博客石油转载 这种类型的圈闭分布很广，在各含油气盆地中广泛分布，尤其我国 东部断陷式含油气盆地中更是为数众多。断层圈闭的闭合面积是通过溢 出点的储层顶面构造等高线和上倾方向断层线构成。 2、断层油气藏的基本特征 2、断层油气藏的基本特征 断层油气藏的基本特征主要是沿断层附近储集层因岩层被挤压破裂 而渗透性变好；断层的发育使油气藏复杂化，构造断裂带内的油气藏被 断层切割为许多断块，分隔性强，各断块内含油层位、含油高度、含油 面积很不一致；油气常富集在断层靠油源一侧。 3、断层在油气藏形成中的作用3、断层在油气藏形成中的作用 断层在地质历史发展过程中的不同时期或者同一断层在不同的 位置，常起着封闭或通道两种截然相反的作用。对油气藏的形成至 关重要。 博客石油转载 1封闭作用1封闭作用 封闭作用是指由于断层的存在，使油气在纵、横向上都被密封 而不致逸散，其结果是形成油气藏。断层是否起封闭作用取决于断 层本是否封闭和断层两盘岩性的接触关系。 断层本身的封闭性决定于断层带的紧密程度，它与断层的性质、 断层角砾岩和断层泥是否存在以及断层带中流体的情况有关。一 般来说，挤压性断层较张性断层封闭性强一些；断层带中断层泥的 博客石油转载 存在常使断层产生封闭作用；而断层角砾岩的存在常具有一定的渗 透作用，另外，地下水通过时，水中沉积物质沉淀，使破碎带胶结 或油气沿开启断裂运移时，由于原油氧化，形成固体沥青而堵塞断 层通道，也可起封闭作用。 断层横向上是否封闭则取决于断距的大小及断层两盘岩性的接 触关系。若断层使储层上倾方向完全与非渗透性岩层相接，则为完 全封闭（图中 B）；上倾方向的上方部分与非渗透层相接，则为部 分封闭（图中 A），与渗透层相接，则为不封闭（图中 C）。 2通道作用2通道作用 断层另一种作用是破坏原生油气藏，成为油气运移的通道。 其结果是油气运移至浅处，若遇圈闭可形成次生油气藏；若无遮 挡油气逸散至地面而散失。 图为柴达木盆地的油砂山油田，本来为一完整的背斜油藏， 后因垂直构造轴线发生一条大断距的断层，将东侧油层抬升暴 露于地面，油藏则全部遭到破坏。西侧油层下降，被断层封闭 仍保留了工业性油藏。 4、断层圈闭和油气藏的类型4、断层圈闭和油气藏的类型 博客石油转载 断层圈闭的形成条件是断层必须是起封闭作用的，那么在平 面上必须是断层线与储集层的构造等高线构成闭合的状态才 能形成圈闭。那么根据断层与储集层的平面组合关系，可将 断层圈闭分为以下四种基本类型 1、弯曲或交错断层与单斜构造结合组成的圈闭和油 气藏（图中 A）。 2、三个或更多断层与单斜或弯曲岩层结合形成的断层 或断块圈闭和油气藏（图中 B）。 3、单一断层与褶曲（背斜的一部分）结合形成的断层 圈闭和油气藏（图中 C）。 4、逆和逆掩断层与背斜的一部分结合形成的逆（或逆 博客石油转载 掩）断层圈闭和油气藏（图中 D）。 三、裂缝性背斜圈闭和油气藏 三、裂缝性背斜圈闭和油气藏 1、概念1、概念 裂缝性背斜圈闭在背斜构造控制下，致密而脆性的 非渗透性岩层，由于各种原因可以出现裂缝特别发育而使 孔隙度和渗透性变好的局部地区，周围则为非渗透性围岩 和高油气势面联合封闭形成的油气低势区，称为裂缝性背 斜圈闭。聚集了油气之后即形成裂缝性背斜油气藏。 2、分类 2、分类 裂缝性背斜油气藏按储集层的岩石类型，可分为碳酸 盐岩和其他沉积岩两大类。图为扎格罗斯山前带中加奇 萨兰裂缝性背斜油气藏，储集层为灰岩中的裂缝。 3、裂缝性背斜油气藏的基本特征 3、裂缝性背斜油气藏的基本特征 裂缝性背斜油气藏的基本特征油气分布总体上受背 斜构造控制，但具有油气分布不规则的特征。储层非均质 性严重，使油气藏的油气产量，油气柱高度及油气层压力 分布极不均一。 图为我国柴达木盆地油泉子油田，储集层为中新统底 部的裂缝性泥岩夹薄层石灰岩、泥灰岩和砂岩透镜体。 博客石油转载 四、刺穿圈闭和油气藏 四、刺穿圈闭和油气藏 1、概念1、概念 刺穿圈闭地下岩体（包括软泥、泥膏岩、盐岩及各 种侵入岩浆岩）侵入沉积岩层，使储集层上方发生变形， 其上倾方向被侵入岩体封闭而形成的圈闭称为刺穿圈闭。 聚集油气后称为刺穿油气藏。 2 、分类 2 、分类 刺穿油气藏的主要类型有①、盐栓（核）遮挡圈 闭和油气藏；②、盐帽沿遮挡圈闭和油气藏；③、盐帽 内透镜状圈闭和油气藏（图中Ⅰ①、②、③）。 形成刺穿构造的同时，常伴生断裂、岩性尖灭、不 博客石油转载 整合以及刺穿上方的隐刺穿背斜和断层，形成与刺穿有 关的隐刺穿油气藏（图中Ⅱ④、⑤、⑥、⑦）。 图为阿普歇伦含油气区洛克巴组油田泥火山剌穿遮 挡形成的油气田。 第五节 地层圈闭和油气藏第五节 地层圈闭和油气藏 地层圈闭 由于储集层的岩性在横向上发生变化或地层层序产生沉积中断被 非渗透性岩层所封闭而形成的闭合油气低势区称为地层圈闭， 在其中聚集了烃类 之后则称为地层油气藏。 地层圈闭的形成是由于沉积条件的改变，储集层岩性岩相的变化，或者储集 层上、下不整合接触的结果。这种变化可以是突变的，也可以是渐变的；可以是 局限的，也可以是区域的。与构造因素有一定的联系，但是，控制地层圈闭形成 的决定性因素则仍然是沉积条件的改变。 地层圈闭根据形成机理的不同可进一步分为岩性圈闭、 不整合圈闭和礁型圈 闭。 一、岩性圈闭和油气藏 一、岩性圈闭和油气藏 1、概念1、概念 岩性圈闭储集层的岩性在横向上发生变化，四 周或上倾方向为非渗透性岩层遮挡而形成的圈闭称岩 性圈闭。聚集油气之后形成岩性油气藏。 岩性油气藏的基本特征储层的连续性差，多以 碎屑岩为主，一般规模较小。多属自生自储原生油气 藏。 博客石油转载 2、分类2、分类 根据岩性油气藏的形成机理可将岩性油气藏分为 两种类型，储集层的岩性变化是在沉积过程中形成的 称为沉积圈闭，它包括透镜型岩性圈闭和上倾尖灭型 岩性圈闭。若是储集层岩性变化是在成岩后生过程中 形成的，则称为成岩圈闭，它包括储集层部分变为非 渗透遮挡和非储集层部分变为渗透性储集体而形成的 圈闭。 1透镜体岩性圈闭和油气藏 1透镜体岩性圈闭和油气藏 透镜体岩性圈闭四周均为非渗透性岩层，无溢出点， 圈闭的大小受非渗透性围岩所限，难以形成大规模的油 气藏。储集层可以是碎屑岩和碳酸盐岩。 碎屑岩透镜体岩性油气藏主要发育在岸带附近， 常见的有河道砂体，三角洲分流河道砂体，沿岸带 分布的河口坝、堡坝砂体。图为我国新疆北部准噶 博客石油转载