油气藏形成机理讲稿

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 油气藏形成机理 课程讲 稿 第一章第一章 绪论绪论 一 研究任务 油藏 源岩 沉积盆地 油气成藏条件 油气藏类型 分布规律 油气来源 油气输导通道 储集条件 盖层条件 圈闭条件 成藏主控因素及模式 成藏时期 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 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 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 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 岩体刺穿油气藏 裂缝油气藏 2 地层油气藏 不整合遮挡油气藏 地层超覆油气藏 古风化壳油气藏 3 岩性油气藏 上倾尖灭油气藏 透镜体油气藏 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 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 分布特征 环状 串状 线状 2 剖面 层位 分布特征 多少 2 油气成藏条件 1 源岩条件 质 丰度 类型 演化程度 量 厚度 面积 生排烃史 2 储集条件 质量 K 量 厚度 面积 优质储集体的形成演化史 3 盖层条件 封闭能力 毛细管封闭能力 超压封闭能力 浓度封闭能力 分布 厚度 面积 封闭性的形成演化史 4 圈闭 可靠性 类型 容积 闭合面积 幅度 形成演化史 5 运移 输导通道类型 砂体 不整合面 断裂 运移形式 汇聚 发散 平行 运移输导能力 形成演化史 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 破坏机理 物理 化学 生物化学 物理化学 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 生储盖组合关系 圈闭类型 油气运移通道类型 运聚成藏时期 文字中 运移方向 2 成藏时期 定性研究 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 油气藏形成机理 课程讲 稿 三 研究进展 1 油气成藏论 单一圈闭油气聚集理论 背斜成藏理论 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 含油气系统理论 封存箱油气聚集理论 天然气运聚动平衡理论 流体势场油 气运聚理论 成藏动力学 排烃门限控油理论 源控论 源盖共控论 断裂控烃论 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 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 砂体 均匀砂体 构造脊 非均匀砂体 级差 断层 空腔 裂缝 连通孔隙 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 形成条件 形成机制 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 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 第二章第二章 油气成藏条件油气成藏条件 第一节第一节 盖层条件盖层条件 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 按岩性划分 按分布范围 按纵向上与油气藏关系 按盖层本身均质程度 按封闭机理 3 盖层研究的历史及现状 历史 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 岩石是饱和水的 岩石一般是亲水的 润湿角小于 90 毛管力指向油气 0 F 浮 d p d p d p cmin p 2 romax 水 油 气 油气藏形成机理 课程讲 稿 备注 毛管力是油气运移的阻力 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 油气藏形成机理 课程 实际含气浓度 最大含气浓度 C 盖 C 储 C z 4 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 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 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 油气藏形成机理 课程讲 稿 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 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 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 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 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 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 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 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 Pd z 3 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 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 油气藏形成机理 课程讲 稿 三 浓度封闭能力的影响因素 1 有机质类型及演化特征 类型 a 腐泥型 气少 浓度封闭差 b 腐植型 气多 浓度封闭好 演化程度 a 早期 晚期 过饱和 浓度封闭好 b 中期 欠饱和 浓度封闭差 生气量 埋深 过饱和状态 过饱和状态 欠饱和状态 2 压力 压力增加 泥质岩盖层孔隙水中的溶气量增加 浓度封闭能力增强 欠压实泥 质岩盖层较正常压实泥质岩盖层具有更强的浓度封闭能力 p c 3 温度 在温度小于 80 时 随着温度升高 天然气在地层水中溶解能力逐渐降低 浓 度封闭能力降低 当温度大于 80 时 随着温度升高 天然气在地层水中溶解能力 逐渐增大 浓度封闭能力增强 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 T c 4 异常孔隙流体压力 异常孔隙流体压力越大 造成其内孔隙水中的溶气量增强 含气浓度增大 对扩散 相天然气的浓度的封闭能力增强 反之则减弱 c p 二 盖层形成发育的有利地质条件 一 盖层形成发育的有利构造区域 1 坳陷区 由于长期处于下沉状态 水体相对较深 水动力条件弱 沉积物颗粒细 是区域性泥质岩盖层形成的有利地区 2 隆起区 由于长期处于隆起上升状态 水体相对较浅或露出水面 水动力条件强 沉积颗粒粗或甚至在顶部出现地层缺失 泥质岩盖层不发育 3 斜坡区 是在盆地中处于坳陷区与隆起区之间的一个一级构造单元 泥质岩 盖层发育情况介于二者之间 厚度相对坳陷区减薄 并向隆起方向上倾尖灭 二 盖层形成发育的有利构造时期 1 复合旋回型 以塔里木盆地为例 1 多次构造运动 多次水进水退 多套生储盖组合 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 油气藏形成机理 课程讲 稿 2 每次水进期 盖层形成时期 3 多套盖层 下降 水进 上升 水退 2 简单旋回型 以松辽盆地为例 1 断陷期 凹陷期 萎缩期 2 凹陷期 盖层 下降 水进 上升 水退 t 三 盖层形成发育的有利沉积环境 1 泥质岩盖层 半深湖 深湖 前三角洲亚相 三角洲分流平原亚相 淡化泻湖亚相 潮坪亚相 扇三角洲扇端 河漫滩 河道间 深海的鲍马序列 E 层 浅海 2 膏盐岩 咸化泻湖 盐湖 蒸发台地 3 碳酸盐岩 浅海 台地相 区域性盖层 半深湖 深湖 浅海 开阔的淡化泻湖亚相 潮坪亚相 四 盖层形成发育的有利成岩阶段 1 压实成岩阶段 早 A 早 B 晚 A 晚 B 晚 C 2 早 A 晚 A 封闭性逐渐增强 晚 A 晚 C 封闭性逐渐减弱 油气藏形成机理 课程讲 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 封闭能力 早A 早B 晚A晚B晚C 三 盖层对各种相态天然气封闭能力的研究方法 一 对游离相天然气封闭能力的研究方法 1 毛细管封闭能力的研究方法 排替压力是评价泥质岩盖层毛细管封闭能力的最重要参数 1 实验研究泥质岩盖层的排替压力 吸附法 压汞法 岩石毛管压力曲线图 a 4 5g b 无形态要求 c 无方向性 d 含汞或含氮 10 对应的进汞压力或吸附压 力为排替压力 直接驱替法 a 样品制取 b 样品处理 c 实验过程 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 泥质岩盖岩排替压力测试装置简图 d 排替压力求取 Pd 伯肖定律推导出来的公式 12 1122 tt tPtP 式中 P1 P2分别为第一 二次贯穿压力 t1 t2分别为第一 二次贯穿时间 2 实测排替压力的地层条件校正 a 饱和介质差异 b 温度差异 c 饱和介质转化和温度校正 do o w dw p T p 式中 Pdw 地层条件下饱和水岩石排替压力 Pa Pdo 实验室条件下测得的岩石排替压力值 Pa w T 地层条件下气 水界面张力 N m o 实验室条件下油 气界面张力 N m 0 025N m 3 计算研究盖层排替压力 a 利用声波时差计算盖层排替压力 原因 钻井取心的限制 经费的限制 方法 实测排替压力与孔隙度之间关系 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 油气藏形成机理 课程讲 pd 孔隙度与声波时差之间关系 t 排替压力与声波时差之间关系 t pd b 利用地震层速度研究盖层排替压力 V声与 V层属性相同 只是获取的系统不同存在系统误差 通过过井剖面声波速度与层速度比较确定误差大小 层速度校正后 代入排替压力与声波时差关系式中求取排替压力 4 盖层异常孔隙流体压力的研究方法 a 盖层异常孔隙流体压力的确定 不存在异常孔隙流体压力 存在较小的异常孔隙流体压力 存在较大的异常孔隙流体压力 利用声波时差确定泥质岩盖层是否存在异常孔隙流体压力示意图 b 盖层异常孔隙流体压力的计算 利用声时差资料研究泥质岩盖层异常孔隙流体压力 Magarama 1968 提出的利用等效深度法计算欠压实泥质岩异常孔隙流体压力的 基本原理是 首先由式可得到欠压实泥质岩孔隙流体压力大小为 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 油气藏形成机理 课程讲 P Ze Z Ze w r 式中 P 欠压实泥质岩中的孔隙流体压力 Pa 地层水密度 g cm3 w 沉积岩的平均密度 g cm3 r Ze 泥岩埋深 m z z ze 正常情况下泥质岩声波时差与深度之间具有如下关系式 t CZ 0e t 式中 t0 外推的地青处泥质岩声波时差值 s m t 深度 Z 处泥质岩的声波时差 s m C 泥质岩正常压实趋势线斜率 z p p 由式可得到与 t 等效的 te 对应的埋深 Ze 如式所示 Ze ln ln te t c 1 0 t t c 1 0 t t 即可得到利用声波时差值计算泥质岩异常孔隙流体压力计算公式为 P r Z ln Z C wr 0 t t w 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 t z 利用地震层速度资料研究盖层异常孔隙流体压力 a Fillippone 1979 提出的利用地震层速度计算地层压力的经验公式为 Pf Pov minax max VV VV mx 式中 Vmax 孔隙度接近零时的岩石波速 m s 由区域性资料获得 V 层速度 由地震资料提供 m s Vmin 刚性接近零时的岩石波速 m s 亦可由区域性资料统计得到 b Z r Pov c w ppp f 二 对水溶相天然气封闭能力的研究方法 吸附力 埋 深 开始形成的深度点 快速压实 阶段结束 泥质岩压实阶段与脱水特征之间对应关系 从快速压实阶段 稳定压实阶段 突变压实阶段 紧密压实阶段 泥岩对水溶相 天然气封闭能力从无 弱 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 三 对扩散相天然气封闭能力的研究方法 两种溶解机理对甲烷总溶解度的贡献 1MPa 0224 0 2 PbRT Kpb p pbRT KC m pm m i p 其中 i 0 35m m 9 69834 10 3 1 639 10 6t 1 257910 6t2 2 1292 10 3t3 Kp e 18 561 e2133 89 T 上式中 C 泥质岩盖层的含气浓度 m3 m3 Kp 水合平衡常数 bm 天然气分子的范德华体积 4 28 10 5m3 mol R 气体常数 8 315J mol k P 压力 Pa T t 为温度 K i 水分子有效间隙度 m 水分子最大间隙度 四 盖层封气性演化及其古封闭能力研究方法 一 盖层封气性的形成及演化特征 1 毛细管封闭 a 沉积即形成 b 随埋深的增加 毛细管封闭增强 pd z 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 油气藏形成机理 课程讲 2 吸附封闭 a 达到一定深度方可形成 b 随埋深增加 吸附能力增强 吸附力 z 3 浓度封闭 a 达到生烃门限方可形成 b 随埋深增加 浓度封闭能力增强 z c 二 不同类型盖层封气性演化阶段的划分 1 不具生烃能力泥岩盖层 1 地表 吸附门限 只有毛细管封闭 随埋深增加 毛细管封闭增强 2 吸附门限 地下深处 毛细管封闭 吸附封闭 随着埋深增加两者均增加 zpd F吸 2 具生烃能力泥岩盖层 1 地表 吸附门限 毛细管封闭 随埋深增加 毛细管封闭增强 2 吸附门限 生烃门限 毛细管封闭 吸附封闭 随着埋深增加两者均增加 3 生烃门限到地下深处 毛细管封闭 吸附封闭 浓度封闭 随着埋深增加三者均增 加 z pd c F吸 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 盖层古封气能力的恢复方法 1 古排替压力的恢复方法 d p z 1 Pd f Z 2 古埋深恢复 3 古排替压力计算 2 古异常孔隙流体压力的恢复方法 1 假设条件 p z z t pw pw 1 3 1 8 pw 0 0 ln 1 t t C Z 每个演化阶段或不变 t 破裂超压释放 w pp8 0 释放停止 w pp3 0 2 开始形成时期的确定 3 终止时期的确定 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 油气藏形成机理 课程讲 稿 Pmax Pb Pw得到 0 ln 8 1 t t C Z rw wr mi 得到 Zp w 3 1 1 3 1 mi wr rw z oi ett Pi rzi wzi z0 zi zmi 0 ln t t C wr c z 3 古含气浓度的研究方法 1 c f p t 2 古 p t 恢复 3 C古 f p古 t古 五 盖层对各种相态天然气封闭能力综合定量评价 一 对游离相天然气封闭能力的综合定量评价 1 地质模型与数学模型 考虑各种主要影响因素 定量评价 评价结果应具可比性 Q H St PP K 21 式中 Qs 天然气通过泥质岩盖层的渗滤损失量 m3 k 泥质岩盖层岩石的渗透率 m2 F 驱使天然气进行渗滤的压力 Pa f 天然气渗滤时受到的阻力 Pa 天然气流动粘度 Pa s s 天然气渗滤面积 油气藏形成机理 课程讲 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 t 天然气发生渗滤作用的时间 S Qs 得 VS H St PP K 21 H PP K 21 可以得到一个假想的天然气通过泥质岩盖层的渗滤速度 即 V H fF K 式中的 V 值大小可以反映泥质岩盖层封气能力的相对强弱 即其值越小 表明泥质 岩盖层的毛细管封闭能力越强 反之则越弱 天然气在外加力 F 的作用下通过泥质岩盖层的渗滤模式 2 主要计算参数的选取与确定 1 泥质岩盖层渗透率 K K mssm ms KRKR KK 式中 K 泥质岩盖层综合渗透率 m2 RS 砂岩占泥岩盖层厚度的百分比值 小数 Rm 泥岩占泥质岩盖层厚度的百分比 小数 Km KS 泥岩 砂岩夹层渗透率 m2 2 驱使天然气发生渗滤作用的外加压力 F F Pdmax 3 天然气渗滤时所遇到的阻力 f 综合排替压力值 f dmsdsm dsdm PRPR PP 式中 f 天然气通过泥质岩盖层时所受到的阻力 Pa 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 Pdm 泥岩排替压力 Pa Pds 砂岩排替压力 Pa 由于砂岩缺少实测排替压力资料 可利用泥岩的排替压力资料求得 砂 泥岩排 替压力之间的关系为 Pds Pdm s m r r dm s m m s P K K 式中 rm rs 分别为泥岩 砂岩孔喉半径 m m s 分别为泥岩 砂岩孔隙度 km ks 分别为泥岩 砂岩渗透率 m2 4 天然气粘度 0 1 5 57 10 4 P 2 7 10 5T P 4 8 10 8T2 P 式中 天然气粘度 Pa s P 压力 0 1MPa T 温度 5 盖层厚度 H 盖层可由钻井数据求得 二 对水溶相天然气封闭能力的综合定量评价 1 地质模型及数学模型 g w g C H stfFk Q 吸 Qg Cg H st pK w 式中 Qg 以水溶相渗滤散失的气量 m3 K 泥质岩盖层的渗透率 m2 p 压力差 pa S 水溶相天然气发生渗滤散失的面积 m2 t 水溶相天然气发生渗滤散失的时间 S 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 油气藏形成机理 课程讲 稿 Cg 天然气在水中的溶解度 m3 m3 w 地层水粘度 Pa s w H 泥质岩盖层厚度 m 渗滤散失速度大小为 Vg Cg t s p Qg H K w Vg 值越小 盖层对水溶相天然气封闭能力越强 反之越弱 2 主要计算参数的选取与确定 1 天然气在水中的溶解度 Cg Cg f p T xk 2 地层水粘度 w w 1 357 10 2e 1 51 10 2T 式中 w 地层水粘度 Pa s T 地层温度 3 泥质岩渗透率 K mssm sm KRKR KK K 式中 K 泥质岩盖层的渗透率 m2 Ks Km 砂 泥岩的渗透率 m2 Rs Rm 砂 泥岩占地层厚度的比值 小数 4 泥质岩盖层厚度 H 泥质岩盖层厚度可由钻井资料获得 三 对扩散相天然气封闭能力的综合定量评价 1 地质模型及数学模型 Q D s t H cc 0 天然气通过泥质岩盖层的扩散速度 Vd 单位时间内通过单位面积的天然气扩散量 m s 为 Vd t S Q H cc D 0 油气藏形成机理 课程讲 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 V H CC D O Vd 值越小 盖层对扩散相天然气封闭能力越强 反之越弱 2 主要计算参数的选取与确定 1 泥质岩盖层孔隙水中天然气浓度 CO 地层水中含气量应是温度 压力和矿化度的函数 即 C f p T Xk 2 施加天然气浓度 C C cmax f Pmax T max Xkmin 3 天然气的扩散系数 D D smms ms D RD R D D 式中 Dm Ds 泥岩 砂岩的扩散系数 m2 s Rm RS 泥岩 砂岩占泥质岩盖层厚度的比值 小数 泥岩和砂岩的扩散系数都可以利用其与孔隙率之间的经验关系式 郝石生等 1994 求得 即 Dm A m Ds B s 式中 A B 是与岩石物性有关的地区性常数 为 m s为泥岩 砂岩的孔隙度 四 综合评价 Q 盖层对各种相态天然气的封闭能力 游离相天然气通过盖层渗滤速度V s V 水溶相天然气通过盖层渗滤速度 w V 扩散相天然气通过盖层渗滤速度 d a 盖层对游离相天然气封闭能力的权重系数 b 盖层对水溶相天然气封闭能力的权重系数 dwS cVVbaVQ 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 c 盖层对扩散相天然气封闭能力的权重系数 Q 值越小 盖层对各种相态天然气封闭能力越强 反之越弱 a b c 应由一个气藏中游离相 水溶相和扩散相天然气所占的比例来确定 实际上是 很难确定的 五 气藏盖层的综合评价方法 a w d kzp hap 六 被断裂破坏 P apd 0 a 1 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 油气藏形成机理 课程讲 稿 第二节第二节 断层封闭性研究与评价断层封闭性研究与评价 概述 1 定义 具明显位移的断裂构造 2 发育特征描述 断裂面 断裂带内部结构 宽度 物质成分 裂缝发育特征 产状 密度 长度 填充情况 切割关系 走向 倾角 断距 不同部位断距变化特征 生长指数 断层长度 3 类型 正断层 逆断层 a 冲断层 倾角大于 45 b 逆掩断层 倾角小于 45 平移断层 4 组合形式 平面上 呈带状 雁行状 放射状 同心状 油气藏形成机理 课程讲 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 剖面上 1 阶梯状 2 地垒 地堑 3 花状 似花状 4 y 状 反 y 状 5 铲状 5 活动时期 生长指数 1 生 长 指 数 时 间 活动速率 研究意义 1 断裂是油气运移的输导通道 1 断裂活动时期往往是油气的大量运聚时期 2 断裂延伸层位控制油气聚集层位 2 断层为油气聚集提供遮挡条件 油气沿断裂分布 1 平面 呈线 带状分布 2 剖面 呈叠瓦状分布 3 提供油气储集空间 一 断层封闭机理 是断层与地层物性的各向异性相配合 形成的能使油气聚集的新的物性和压力系统 一 垂向封闭机理 1 断裂输导油气通道类型及演化 1 断裂带内部结构 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 破碎带 a 伴生裂缝 b 断层岩空隙 诱导裂逢带 a 脆性岩石发育 b 塑性岩石不发育 2 输导通道 活动时期 活动时期断层均是开启的 a 裂缝 b 破裂带连通孔隙 输导能力相对较好 静止期 a 未完全封闭的倾斜裂缝 b 垂直或近于垂直的裂缝 c 破裂带连通孔隙 可能封闭 可能不封闭 2 封闭机理 1 泥岩塑性变形堵塞 未完全闭合倾斜裂缝 a 压力作用 断裂带紧闭 b 泥岩塑性流动 堵塞渗滤空间 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 油气藏形成机理 课程讲 稿 2 sio 和 caco 沉淀胶结 垂直或近于垂直裂缝 石英脉 方解石脉 后期封闭 23 a 携带 sio 和 caco 的地下水沿其运移 23 sio2或caco3沉 淀 胶 结 b 由于温度压力改变 地下水过饱和 sio 和 caco 沉淀 胶结了渗漏空间 23 3 物性差阻挡 破裂带连通孔隙 泥质填充 成岩胶结 沥青塞 二 侧向封闭机理 1 泥质填充 2 泥岩涂抹 3 sio 和 caco 沉淀胶结 23 二 断层封闭性影响因素 1 垂向封闭性 a 断层面压力 sinsincos 1 zN wr 埋深 1 N2 N1 G 1 1 倾角 断面形态 油气藏形成机理 课程讲 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 垂向封闭性 区域主压应力 1 垂向封闭性 b 泥岩受力变形特征 1 不同岩石的塑性变形程度不同 泥岩的最低 c sio 和 caco 沉淀条件 sio 在埋深较浅处沉淀 caco 在埋深较深处沉淀 2323 z T csio2 caco3 Rm 1 2 h1i h2i L 2 1 3 d 泥质含量 断距 被断移泥岩层厚度及层数 e 断层性质 压性 张性 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 f 断裂填充物 泥质填充 砂砾填充 g 后期成岩改造 破坏 后期断裂活动 破坏断层岩 封闭性破坏 sio2沉淀 caco3沉淀 h 原油氧化菌解作用 沥青塞 2 侧向封闭性 a 断裂带泥质含量 断距 被断移泥岩层厚度及层数 b 泥岩涂抹程度 SSF 空间连续分布 i h L SSF 定义 断层活动中由于受构造应力作用在削截砂岩层上形成的一个薄薄的泥岩层 叫 泥岩涂抹层 这种作用叫泥岩涂抹作用 岩性不同断开后断面的陡缓不同 硬 陡 软 缓 影响因素 被断移地层泥岩厚度和层数 a 断距 b 断层面的光滑程度 c 涂抹次数 d 断层性质 e c sio 和 caco 沉淀条件 23 三 断层封闭性评价方法 1 垂向封闭性 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 油气藏形成机理 课程讲 稿 a 利用泥岩塑性变形评价 断面压力 泥岩塑性变形极限 围压 塑性极限 5MPa 泥岩愈合极限 随深度变化 断层垂向封闭标准 b 利用 sio 和 caco 是否沉淀 23 致密带 0 3 0 5 0 6 0 7 0 8 1 0 1 2 1 4 z 1 2 3 c 运用渗滤运移速度是否小于或等于零 m RDfV 据 D R V封闭性 m 油气藏形成机理 课程讲 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 V 0 时 断层封闭 V 0 时 断层开启 d 利用断裂填充物岩性 L h R i m Rm 50 以泥质为主 Rm 50 以砂质为主 Rm v 2 侧向封闭性 a 利用断裂带填充物岩性 L h R i m Rm Rm 产 油 气 量 Rm 50 为泥质填充 侧向封闭 Rm 50 为砂质填充 侧向不封闭 b 利用泥岩涂抹系数 泥岩涂抹系数的计算方法 评价标准 SSF i h L SSF 4 侧向封闭 SSF 4 侧向不封闭 c 利用 sio 和 caco 是否沉淀 23 利用排替压力研究断层侧向封闭性 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 P 盖 f z rm 2 P 断 f Z成 Rm Rm L hi Z成 cos zz P P 前 后 3 断层封闭性评价 P 断 P 储 封闭 P 断 P 储 不封闭 四 断层垂向封闭性演化 1 根据断层形成和演化史 划分活动时期和静止时期 t 1 生长指数 2 根据断层面压力演化 确定静止期断层封闭性 N t 3 活动时期断层开启程度判别 断裂主压应力方向与断裂走向之间的夹角 25 高 25 50 较高 50 75 中等 低 0000 75 五 断层封闭的差异性 一 垂向封闭性 1 同一条断层在剖面上的封闭性存在差异 断层面埋深不同 断移地层岩性不同 z N Rm Rm N 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 油气藏形成机理 课程讲 稿 2 同一条断层在平面上的封闭性存在差异性 断层面埋深不同 断移地层岩性不同 测线 N Rm N Rm 3 同一条断层在不同地质时期的封闭性存在差异 同一条断层在不同的静止期 N 不同 垂向封闭性越强 同一条断层在不同活动时期开启程度也不同 N t 4 同一条断层封油与封气存在差异 封气难 封油易 二 侧向封闭性 1 同一条断层在平面上的封闭性存在差异 断移地层岩性不同 断距不同 Rm Z 泥质含量 泥岩涂抹 沉淀胶结siocaco 23 2 同一条断层在剖面上的封闭性存在差异 断移地层岩性不同 断距不同 Rm 测线 油气藏形成机理 课程讲 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 同一条断层封油与封气存在差异 六 垂侧向封闭的关系 1 泥岩涂抹 1 侧向 封闭 2 垂向 不封闭或封闭 2 泥质填充 1 侧向 封闭 2 垂向 封闭或不封闭 3 sio 和 caco 胶结 23 1 侧向 封闭 2 垂向 封闭或不封闭 4 断层紧闭 塑性变形 1 侧向 开启或封闭 2 垂向 封闭 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 5 砂泥对接 1 侧向 封闭 2 垂向 封闭或不封闭 七 断层封闭存在证据 1 垂向封闭性 超压存在断层封闭 沿断层烃藏内压力系数不呈规律变化 沿断层地温梯度变化 沿断层地层水矿化度 性质变化 断层带的矿化作用 成岩作用和降解作用 2 侧向封闭性 砂泥对接 压力不同 地温不同 矿化度不同 地层水性质 断层两侧具有不同的油水界面 油水对接 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 油气藏形成机理 课程讲 稿 第三节第三节 油气运移条件油气运移条件 意义 是连接源岩和圈闭的桥梁和纽带 控制着油气聚集数量和分布 油气成藏的主要条件 从生油层向储层中的运移 油气初次运移 动力 压实 超压 方向 相邻砂岩 通道 早期 孔隙 晚期 裂缝 时期 排烃门限 满足内部残留需要后 吸附 毛细封闭 水溶 油溶 相态 油 游离相 气 游离相 水溶相 油溶相 扩散相 油气二次运移 动力 构造力 水动力 浮力 在储集层中的运移 方向 低势区 通道 断层 不整合 连通砂体 时期 大量生烃期后的第一次构造运动时期 相态 油 游离相 气 游离相 水溶相 油溶相 扩散相 距离 油源充足程度 输导通道连续性 一 油气运移输导通道 1 内部结构及输导通道 1 断裂 a 内部结构 破碎带 伴生裂缝 构造岩裂缝 诱导裂缝带 b 输导通道 空腔 油气藏形成机理 课程讲 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 裂缝 连通孔隙 2 不整合面 a 类型 平行不整合 角度不整合 b 特点 上下地层时代不连续 缺或失一套地层 上下地层之间存在底砾岩 风化黏土层 如果是角度不整合 上下地层产状不同 c 形成机制 平行不整合 地层抬升 遭受风化剥蚀 再下降沉积 角度不整合 地层发生褶皱 抬升 遭受风化剥蚀 再下降沉积 d 内部结构 底砾岩 风化黏土层 未风化岩石 e 输导通道 底砾岩连通孔隙 风化卸载裂缝 3 连通砂体 a 内部结构 均质体 非均质体 规则分布的非均质体 不规则分布的非均质体 b 输导通道 均质体 构造脊 不受岩性影响 而受构造影响 非均质体 级差优势通道 正韵律 优势通道位于砂体底部 级差优势通道 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 反韵律 优势通道位于砂体顶部 不规则分布 无固定方向 2 输导特征 a 断裂 垂向运移 幕式快速输导 输导效率高 b 不整合 侧向穿层 长期输导 输导效率界于断裂与砂体之间 分布广 延伸远 连通性好 c 连通砂体 侧向不穿层 长期输导 输导效率低 3 输导能力评价 1 断裂 活动期 开启程度 断层走向与最大主应力方向之间夹角 75 75 50 50 25 25 开启程度 低 中等 较高 高 静止期 m RDfV V 0 具输导能力 V 越大 输导油气能力越强 反之越弱 V 0 不具输导能力 2 砂体 HsinRmKT HsinRs T T 越大 输导油气能力越强 反之越弱 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 油气藏形成机理 课程讲 稿 1 2 3 v Rm 二 油气运移优势路径 1 优势路径类型 a 断裂 空腔 裂缝 破裂带连通孔隙 b 不整合面 底砾岩连通孔隙 风化卸载裂缝 c 连通砂体 构造脊 级差 2 数值模拟 BasinMod 软件 原理 油气能量 阻力 优先选择阻力最小的方向进行运移 一旦开始油气将主要沿着这一方向运移 油气生成量 油气柱高度 易发运移 距离长 油气藏形成机理 课程讲 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 天然气运移相态及其意义 初次运移相态 1 生烃母质 2 演化程度 3 运移载体 二次运移相态 1 初次运移相态 2 温压环境 F浮 w ghsin F阻 0 r cos2 F 浮 F 阻 油气运移 F 浮 F 阻 油气不能运移 一 不同性质源岩在不同成烃阶段具有不同的排气相态 1 生化甲烷期阶段 腐泥型 甲烷气 腐殖型 埋藏浅 成岩程度低 处于快速压实阶段 压实排出水量大 以水溶相排出为主 还有扩散相排出 如果生气量大于孔隙水中的饱和溶解量 还 会有游离相排出 量相对较少 2 低熟阶段 成熟阶段早期 z z 生气量 水量 腐泥型 产气为主 同时产少量的低熟油 腐殖型 处稳定压实阶段 孔隙水排出量相对较大 以水溶相排出为主 也存在扩散相和少量游离相 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 成熟阶段高峰期 成熟阶段结束 腐泥型源岩 a 以产液态烃为主 伴生油型气 b 突变压实阶段 压实孔隙水量已减少 但蒙脱石脱水作用明显 孔隙水仍较多 c 主要以油溶相和水溶相向外排出 同样也会存在扩散相和少量游离相 腐殖型源岩 a 以产气为主 并产少量的液态烃 b 突变压实阶段 孔隙水已大量排出 但蒙脱石脱水作用明显 孔隙水仍较多 c 主要以游离相和水溶相向外排出 也会存在少量的扩散相和油溶相 4 高成熟阶段 腐泥型源岩 a 产气多于产油 b 紧密压实阶段 压实孔隙水更少 粘土矿物转化脱水也已减少 c 主要以游离相和油溶相向外排出 有扩散相 水溶相 腐殖型源岩 a 只产气 不产油 b 紧密压实阶段 压实孔隙水更少 粘土矿物转化脱水也已减少 c 主要以游离相向外排出 还有扩散相和少量水溶相 5 过成熟阶段 a 腐泥型 产气态烃为主 即使产少量的液态烃 也会因其高温 高压作用二裂解成气 腐殖型 只产气态烃 b 晚期压实阶段 孔隙水极少 c 主要以游离相通过微裂缝向外排出 还有扩散相 少量的水溶相 二 二次运移相态及变化特征 a 初始相态 游离相 水溶相 油溶相 扩散相 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 油气藏形成机理 课程讲 稿 b 相态转变地质条件及其量估算 1 游离相 游离相 水溶相 油溶相 扩散相条件过饱和释放P T 降低 2 水溶相游离相 Q qV www 条件过饱和释放P T 降低 3 油溶相游离相 Q q V 000 条件受高含气浓度阻挡 4 扩散相游离相 Q C D d 三 不同相态天然气的成藏分布模式 1 水溶相天然气的成藏分布模式 水溶释放机理 水中天然气的过饱和 水溶释放条件 成藏分布模式 按水势场进行运移 作用力 水动力 a 地下饱和气的水顺输导层做长距离的侧向运移 天然气在这一运移途中呈串呈带分 布 特点 离源越远或含气圈闭地势越高 水中气的溶解度越低 天然气组分中的甲 烷含量越高 碳同位素越轻 b 地下饱和气的水顺断层面向上作较长距离的垂向运移 油气在这一运移途中在于点 年发育有关的圈闭聚集成藏并呈叠瓦式分布 特点 离源越远或含油气圈闭地势越高 水中的溶解度越低 天然气组分中甲烷含量 越高 碳同位素越轻 油气藏形成机理 课程讲 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 2 油溶相天然气的成藏机制 油溶释放机理 气在油中过饱和 油溶释放条件 a 油的量 b 气在油中的溶解度 c 温度 压力的改变量 在油势场中进行运移 作用力 浮力 水动力 成藏分布模式 是与油伴生或共生 通常是构成油顶气 特点 气组分中重烃气含量高 碳同位素较重 属于典型的油型气 3 游离相天然气的成藏机制 机理 毛细管遮挡封闭 断裂 游离相聚集条件 a 供给量 b 散失量 c 圈闭容积 在气势场中进行运移 动力 浮力 水动力 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 成藏分布模式 主要分布在源岩周边高隆起部位的构造圈闭和岩性圈闭内 通常呈环带分布 与断 裂相伴生的圈闭中 即分布在断裂带附近 四 油气运移追索 密度 凝固点 1 原油物性变化 含蜡量 胶质 沥青质 运移方向 层析作用逐渐降低 氧化作用 逐渐升高 2 含氮化合物 1 甲基咔唑 4 甲基咔唑 增加 1 8 一二甲基咔唑 1 6 一二甲基咔唑增加 屏蔽型咔唑 裸露型咔唑 3 正构烷烃主峰值 OEP 值 降低 4 增加 以后 以前 23 22 C C 5 酚 溴 碘 有机酸 增加 五 油气 倒灌 运移 超压 1 条件 断裂输导通道 古超压 倒灌 运移深度 2 倒灌 深度及层位 古超压恢复 倒灌 深度计算 层位计算 六 油气运移输导形式及构成 1 直线向上运输 断裂 2 直线向下运输 断裂 3 T 型输导 断裂 砂体 不整合面 4 反 T 输导 断裂 砂体 不整合面 5 L 型输导 断裂 砂体 不整合面 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 油气藏形成机理 课程讲 稿 6 反 l 型输导 断裂 砂体 不整合面 7 U 型输导 断裂 砂体 不整合面 砂体 8 树枝型输导 断裂 9 Y 型输导 断裂 砂体 不整合面 断裂 10 反 Y 型输导 断裂 砂体 不整合面