石油天然气地质第五章

石油天然气地质第五章第1页，共49页，2023年，2月20日，星期六石油天然气地质与勘探绪论第一章石油、天然气、油田水的基本特征第二章

石油和天然气的成因第三章储集层和盖层第四章

石油和天然气的运移第五章油气聚集与油气藏的形成第六章油气藏的类型及特征

第七章油气聚集单元与油气分布第八章油气资源评价与勘探理论技术

第九章油气田勘探的程序和任务2第2页，共49页，2023年，2月20日，星期六第一节圈闭与油气藏概述第二节油气聚集原理第三节油气藏的形成、破坏与保存第四节油气藏形成时间的确定第五节地温场、地压场和应力场与油气藏形成的关系第六节凝析气藏的形成第七节非常规气藏的形成特征第八节气藏与油藏形成及保存条件的差异第五章油气聚集与油气藏的形成第3页，共49页，2023年，2月20日，星期六★一、圈闭（Trap）的概念

1934年麦考洛提出--圈闭：各种性质的油贮。

圈闭：适合于油气聚集，形成油气藏的场所。

圈闭：储集层中油、气物质自身势最小而其动能为零的地方。

第4页，共49页，2023年，2月20日，星期六★

二、圈闭的度量1、溢出点：油气充满圈闭后，最先从圈闭中溢出的点3、闭合面积：通过溢出点的构造等高线所封闭面积。2、闭合高度：从圈闭中储层最高点到溢出点的高差。某储层顶面构造图第5页，共49页，2023年，2月20日，星期六——油气在单一圈闭中的聚集。是油气在地壳中聚集的基本单位。★

三、油气藏的概念油藏油气藏气藏第6页，共49页，2023年，2月20日，星期六四、油气藏的度量含油边界（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

含油面积气顶面积第7页，共49页，2023年，2月20日，星期六第一节圈闭与油气藏概述第二节油气聚集原理第三节油气藏的形成、破坏与保存第四节油气藏形成时间的确定第五节地温场、地压场和应力场与油气藏形成的关系第六节凝析气藏的形成第七节非常规气藏的形成特征第八节气藏与油藏形成及保存条件的差异第五章油气聚集与油气藏的形成第8页，共49页，2023年，2月20日，星期六第二节油气聚集原理一、油气聚集的动力学机制二、各种圈闭中的油气聚集模式三、油气在圈闭中聚集的过程四、油气在系列圈闭中的差异聚集第9页，共49页，2023年，2月20日，星期六一、油气聚集的动力学机制势差或压差：浮力-水动力机制——油气在圈闭中聚集的主要动力学机制

渗滤作用、排替作用浓度差或盐度差：渗透力-扩散力机制——主要对低分子的天然气起某种作用

油气聚集:油气在圈闭中排开孔隙水而积聚起来形成油气藏的过程。第10页，共49页，2023年，2月20日，星期六含烃的水或游离烃进入圈闭后，因为一般亲水的、毛细管封闭的盖层对水不起封闭作用，水可以通过盖层而继续运移；烃类则因盖层的毛细管封闭而过滤下来在圈闭中聚集。在水动力和浮力的作用下，水和烃可以源源不断地补充并最终导致在圈闭中形成油气藏(一）渗滤作用第11页，共49页，2023年，2月20日，星期六含烃的水或游离烃盖层：对烃类毛细管封闭水：可通过盖层继续运移(一）渗滤作用第12页，共49页，2023年，2月20日，星期六（二）排替作用泥质盖层中的流体压力一般比相邻砂岩层中的大，因此圈闭中的水难以通过盖层。进入圈闭的烃类首先在底部聚集，随着烃类的增多逐渐形成具有一定高度的连续烃相。此时在油水界面上油和水的压力相等，而在油水界面以上任一高度上，由于密度差，油（或气）的压力都比水的压力大。因此产生了一个向下的流体势梯度，使油气在圈闭中向上运移的同时，把水向下排替直到束缚水饱和度。随着油或气不断进入圈闭，油－水或气－水界面不断向下移动，直至烃类充满圈闭为止，这一过程主要是排替作用。

第13页，共49页，2023年，2月20日，星期六（二）排替作用泥质盖层Pf相邻砂层：圈闭中的流体难通过盖层。油水界面：P油=P水；向上：密度差→

P油P水→向下的流体势梯度→油：油上移、向下排替水直到束缚水饱和度，止到充满圈闭第14页，共49页，2023年，2月20日，星期六第15页，共49页，2023年，2月20日，星期六（三）渗滤作用+排替作用上覆盖层：毛细管封闭：储层中或底部S油达60%以上水渗流停止。油气聚集初期：水可通过上覆亲水盖层渗流；油气聚集一定程度后，水主要被油气排替到圈闭下方。盖层：异常高压封闭：水不能通过上覆盖层渗流，只向下排替。

第16页，共49页，2023年，2月20日，星期六（一）背斜圈闭中油气聚集模式二、各种圈闭中的油气聚集模式

水：可通过上覆泥岩盖层；烃类在圈闭中聚集圈闭中水含盐量增加，PH值降低，利于油气进一步聚集。第17页，共49页，2023年，2月20日，星期六（二）地层圈闭中油气聚集模式第18页，共49页，2023年，2月20日，星期六从上、下烃源岩进入砂岩储集层的压实流体，沿上倾方向进行二次运移，由于地层尖灭或不整合造成地层圈闭，流体中的水可以通过圈闭的上方继续运移，而烃类则滞留在圈闭中聚集，同时圈闭中流体的含盐量增加，PH值降低，有利于油气的进一步聚集。第19页，共49页，2023年，2月20日，星期六（三）岩性圈闭中油气聚集模式第20页，共49页，2023年，2月20日，星期六压实流体从周围的生油泥岩进入被泥岩包围的透镜状或扁豆状砂岩体，并从其下倾部分往上凸部分进行二次运移，在砂岩体上倾的低势部位形成聚集，流体中的水可以通过泥岩的层理面或微裂隙继续向上流动，而油气则滞留下来在圈闭中聚集第21页，共49页，2023年，2月20日，星期六（四）断层圈闭中油气聚集模式第22页，共49页，2023年，2月20日，星期六油气运移：以浮力作用为主的渐进式运移，以异常高压为动力的快速的幕式运移。油气在圈闭中的充注：渐进式充注和幕式充注。三、油气在圈闭中聚集的过程（一）油气充注方式第23页，共49页，2023年，2月20日，星期六（一）油气充注方式最初进入最低排替压力部分（高渗带）不断向相对低孔低渗的储层部分扩展，最后将整个圈闭充满。以石油波阵面方式充注油藏。

三、油气在圈闭中聚集的过程第24页，共49页，2023年，2月20日，星期六储集层的非均质性及充注过程的差异性→流体分布非均质性→流体大混合→稳态（二）混合过程三种混合机制：

密度差异混合：圈闭中石油密度倒置→重力分异混合

浓度差异混合：圈闭中石油组分浓度差异→扩散混合

热对流混合：效率取决于浓度差、烃分子大小、储层物性第25页，共49页，2023年，2月20日，星期六在油气充注圈闭过程中，由于储集层的非均质性及充注过程的差异性，主要是不同充注方式（横向或纵向）和不同充注时间和来源的烃类的差异，造成在圈闭中充注的油气存在纵向上和平面上很强的非均质性。这种流体分布的非均质性是不稳定的，是非正常状态，因此必然发生流体大混合，圈闭中石油或天然气发生的混合作用最终达到相对均质的、符合重力分异作用的稳定状态。第26页，共49页，2023年，2月20日，星期六第27页，共49页，2023年，2月20日，星期六当盆地中存在多个水力学上相互连通的圈闭，且来自下倾方向的油气源充足时，油气在这一系列圈闭中聚集，沿运移方向各圈闭中发生烃类相态及性质的规律性变化，这种现象称为油气差异聚集。

四、油气在系列圈闭中的差异聚集第28页，共49页，2023年，2月20日，星期六在含油气盆地中，从盆地低部位或中心向盆地边缘，圈闭中聚集的油气相态出现了两种截然不同的分布模式：（1）“油心气环”模式，即石油占据盆地中心构造较低的圈闭，天然气占据盆地周缘的最高位置的构造环。（2）与“油心气环”模式相反，在盆地中心低处的构造圈闭中充满着天然气，而在较高处的构造圈闭中却充满着石油。四、油气在系列圈闭中的差异聚集第29页，共49页，2023年，2月20日，星期六第30页，共49页，2023年，2月20日，星期六油气水密度不同

重力分异★中心低部位：油藏边缘高部位：气藏盆地：（一）渗漏型（逸出型）油气聚集第31页，共49页，2023年，2月20日，星期六断层渗漏型油气差异聚集示意图（一）渗漏型（逸出型）油气聚集油藏油气藏气藏第32页，共49页，2023年，2月20日，星期六油藏油气藏气藏物性渗漏型油气差异聚集

（一）渗漏型（逸出型）油气聚集第33页，共49页，2023年，2月20日，星期六（一）渗漏型（逸出型）油气聚集第34页，共49页，2023年，2月20日，星期六轻质油重质油气第35页，共49页，2023年，2月20日，星期六

控制油气在地下分布和差异聚集的根本因素是全逼的封盖强度与闭合高度之间的关系：封盖强度>闭合高度，具有剩余的封盖强度，油和气都只能从圈闭底部溢出，不会从顶部渗漏，优先聚集天然气。具有中等封盖强度，可封盖住与圈闭闭合高度相同的油柱，但不能封盖柱相同高度的气柱，在动平衡过程中油和气分别从圈闭的底部溢出和顶部盖层渗漏。封盖强度<闭合高度，封盖强度不能封盖与圈闭闭合高度相同的油柱，油和气均从顶部盖层渗漏。（一）渗漏型（逸出型）油气聚集第36页，共49页，2023年，2月20日，星期六第37页，共49页，2023年，2月20日，星期六第38页，共49页，2023年，2月20日，星期六（二）溢出型油气聚集发育在区域均斜（单斜）背景上，溢出点依次增高的一系列相互连通的背斜圈闭。第39页，共49页，2023年，2月20日，星期六（二）溢出型油气聚集第40页，共49页，2023年，2月20日，星期六（二）溢出型油气聚集第41页，共49页，2023年，2月20日，星期六溢出型差异聚集结果：（1）离供油气区最近、溢出点最低的圈闭中形成纯气藏，稍远的、溢出点较高的圈闭形成油气藏或纯油藏，更远的、溢出点更高的圈闭只含水；（2）一个充满了石油的圈闭，仍可聚集天然气，但一个充满了天然气的圈闭，则对聚集石油无效。（二）溢出型油气聚集第42页，共49页，2023年，2月20日，星期六图：俄罗斯台地斯大林格勒区下石炭统斯大林山层三个相联系的构造中的圈闭中油气差异聚集情况构造名称顶部标高含油气情况油气藏高度石油比重天然气含CH4量李涅夫日尔诺夫巴赫麦其也夫-1091米-1882米-857米只含气油藏有气顶油藏无气顶14米40米49米0.84-0.850.859-0.87491.5%86%油气运移主要方向气藏油藏油气藏三个构造的油气差异聚集特征

第43页，共49页，2023年，2月20日，星期六美国密歇根盆地志留系礁带中差异聚集

第44页，共49页，2023年，2月20日，星期六澳大利亚埃罗曼加盆地中的差异聚

第45页，共49页，2023年，2月20日，星期六(4)储层充满水且处于静水压力条件。☆溢出型油气差异聚集的条件(1)区域性长距离运移，储层区域性倾斜，岩相岩性稳定、渗透性好。(2)系列圈闭的溢出点依次增高。(3)油气源充足，且来自储层下倾方向。第46页，共49页，2023年，2月20日，星期六水压梯度及水运动方向☆影响溢出型油气差异聚集的地质因素运移路径上有支流油气源温压变化——形成次生气顶，或原生气顶溶于油后期地壳运动——圈闭条件改变第47页，共49页，2023年，2月20日，星期六圈闭的封盖强度与闭合高度之间的关系分三种情况：一类封盖强度大于闭合高度，油和气都只能从圈闭底部溢出，不会从顶部盖层渗漏，且优先聚集天然气；二类具有中