第十六讲 圈闭和油气藏

第十六讲圈闭和油气藏第1页，共51页，2023年，2月20日，星期四思考题1．名词解释岩性圈闭和油气藏2.能在图上画出并识别圈闭和油气藏的类型

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。

第2页，共51页，2023年，2月20日，星期四a砂岩上倾尖灭油气藏b砂岩透镜体油气藏c低渗透砂岩中的高渗透带第3页，共51页，2023年，2月20日，星期四一、构造—地层复合圈闭和油气藏二、构造—岩性复合圈闭和油气藏三、岩性—地层复合圈闭和油气藏四、水动力复合圈闭和油气藏第五节

复合圈闭和油气藏

第4页，共51页，2023年，2月20日，星期四第四章圈闭和油气藏

在自然地质条件中，由单一因素控制的圈闭是很少见的，而较多的是由多种因素共同控制，我们将储集层上方或上倾方向由构造、地层和水动力因素中两种或两种以上因素共同封闭而形成的圈闭称为复合圈闭。

根据以上三种因素的组合可分为四种类型：

构造—地层复合圈闭和油气藏

构造—岩性复合圈闭和油气藏

岩性—地层复合圈闭和油气藏

水动力圈闭和油气藏

第五节

复合圈闭和油气藏

第5页，共51页，2023年，2月20日，星期四第四章圈闭和油气藏

凡是储集层上方和上倾方向由任一构造和地层因素联合封闭所形成的油气藏成为构造—地层油气藏，最常见的有背斜-地层不整合油气藏、地层不整合-断层油气藏、断层-古潜山油气藏。一、构造—地层复合圈闭和油气藏

第6页，共51页，2023年，2月20日，星期四第7页，共51页，2023年，2月20日，星期四第8页，共51页，2023年，2月20日，星期四美国罗德沙油田的主要产油层为下白垩统格利·罗斯组鲕粒灰岩，其上倾方向为断层和渗透性尖灭带所联合封闭形成构造-地层复合圈闭。第9页，共51页，2023年，2月20日，星期四第四章圈闭和油气藏

受构造和岩性双重因素控制形成的圈闭为构造-岩性圈闭，这种类型常见的有背斜—岩性和断层—岩性圈闭。充满油气后成为构造-岩性油气藏。

二、构造—岩性复合圈闭和油气藏

第10页，共51页，2023年，2月20日，星期四济阳坳陷的梁家楼油田沙三段构造-岩性油气藏，沙三段浊积砂岩体被断层切割形成一系列的断层-岩性圈闭。第11页，共51页，2023年，2月20日，星期四第四章圈闭和油气藏

此类油气藏是指由地层沉积间断和沉积相变或储层成岩作用等因素的共同作用下形成的非构造圈闭，这类圈闭的盖层部分或者全部由不整合面遮挡构成，储层明显受沉积相变或成岩作用的控制。三、岩性—地层复合圈闭和油气藏

第12页，共51页，2023年，2月20日，星期四第13页，共51页，2023年，2月20日，星期四第四章圈闭和油气藏

流体力学的基本原理，即流体整个系统在处于稳定状态以前，总是自发地由机械能高的地方流向机械能低的地方。

Hubbert(1940)将单位质量的流体所具有的机械能之和定义为流体的势（Φ），机械能包括重力势、流体压力势、动能，也就是说，流体在其达到势能最低值以前，总是在各自力场的支配下，由各自的高势区向低势区流动。

一、水动力圈闭的形成机制

四、水动力圈闭和油气藏

第14页，共51页，2023年，2月20日，星期四第四章圈闭和油气藏

流体势（Φ）可表示为：

根据地层的条件上式可简化为：

Φ=g·Z+P/ρ

若不考虑毛细管压力的作用，油、气、水的势可根据定义表示为：

Φw=g·Z+P/ρw

Φo=g·Z+P/ρo

Φg=g·Z+P/ρg

势、总压头、压头（h---z）和压力的关系示意图第15页，共51页，2023年，2月20日，星期四第四章圈闭和油气藏

静水柱压力P=ρw·H·g，代入流体势公式，则：

Φw=g·Z+P/ρw=g·Z+ρw·H·g/ρw=g(Z+H)=g·hw

hw为测势面到基准面的距离，也叫水头。

将油势、气势公式分别除以g，可得油头和气头：+＝＝第16页，共51页，2023年，2月20日，星期四第四章圈闭和油气藏

再将静水柱压力公式和水头公式代入上式，可得：等h0图

上式表明ho、hg仅与hw和Z有关。在静水条件下，hw为定值，油气势只与高程Z成反比，油气等势线与构造等高线平行，构造高部位为低势区。在动水条件下，hw顺水流方向降低，为一变量。油气势取决于水动力hw和高程Z。由hw和Z确定的ho、hg等值线构成的闭合区为水动力圈闭的位置。第17页，共51页，2023年，2月20日，星期四第四章圈闭和油气藏

在动水条件下，hw顺水流方向降低，ho、hg

等值线与构造等高线不平行，油或气水界面发生倾斜，其倾斜度与水头梯度、流体密度差有着密切关系，倾斜度可用下式表示：水动力圈闭油水界面的倾斜度

油水界面倾斜度与测势面坡度（水头剃度）关系图第18页，共51页，2023年，2月20日，星期四第四章圈闭和油气藏

式中θo/w、θg/w分别代表油水、气水界面的倾斜角，dh/dl为水头梯度。ρw/ρw-ρo、ρw/ρw-ρg称为放大系数，由于ρo大于ρg，因此油水界面的倾斜度要比气水界面的倾斜度大，使石油和天然气的水动力圈闭的位置随水头梯度的改变而改变。石油圈闭向水头降落方向偏移更多，且随水头梯度增大而增大。但是，这种偏移是有一定限度的。当油水界面倾斜度大于背斜顺水头梯度一侧的储集层倾角时，背斜就不能有效圈闭石油，但仍能成为天然气的圈闭。若气水界面的倾斜度大于背斜翼的倾角时，则连天然气亦圈闭不住。在这种情况下，石油和天然气都被驱出该背斜，只能在其运移方向的适当部位形成的新圈闭中再聚集成油气藏。第19页，共51页，2023年，2月20日，星期四第20页，共51页，2023年，2月20日，星期四第21页，共51页，2023年，2月20日，星期四第22页，共51页，2023年，2月20日，星期四第四章圈闭和油气藏根据上述讨论，可以得出：水动力作用可以使静水条件下存在的圈闭和油气藏遭到破坏，也可以使原先不存在圈闭和油气藏的地方形成新的圈闭和油气藏（水动力圈闭和油气藏）。至于那些同时受水动力和其他因素（构造或地层）联合封闭而形成的圈闭和油气藏，则称之为复合圈闭和复合油气藏。

水动力圈闭：在水动力作用下，储集层中被高油、气势面，非渗透性遮挡单独或联合封闭而形成的油或气的低势区称为水动力圈闭。水动力油气藏最重要的基本特征是油水（气水）界面是倾斜或弯曲的。第23页，共51页，2023年，2月20日，星期四第四章圈闭和油气藏

1、鼻状构造和构造阶地型水动力圈闭

这种构造在静水条件下不存在闭合区，不能形成圈闭。但在流水作用下，油、气等势面顺水流方向倾斜，当倾斜度大于储层上倾方向倾角，小于下倾方向倾角时，高油、气势面与储层顶面构成闭合的低位能区，形成圈闭。二、水动力圈闭的类型及其形成的基本条件鼻状构造型水动力圈闭形成机理示意图第24页，共51页，2023年，2月20日，星期四德克萨斯州西部德拉瓦尔盆地的韦特油田就是典型的水动力油气藏，该油田的储层为德拉瓦尔山系，为一向东平缓倾斜的构造鼻，倾斜度为19m/km，在油田范围内为构造阶地，倾斜度减少到10m/km，向东又增加。储层上倾方向并无断层，向北和西南方向没有岩性尖灭或变为非渗透性岩层的迹象，主要是向东下倾方向的流水作用造成流体圈闭，油气被圈闭于其中，油气藏中油水界面的倾斜与水流方向一致。第25页，共51页，2023年，2月20日，星期四索柯洛夫气田阿比尔气层顶面等高线图表现为一北东东向鼻状构造，水头降落方向近南北向，自南向北降落。在鼻状构造轴线偏北的部位形成水动力圈闭。该气藏的水头降落方向与储集层下倾方向并不一致，而且有较大的夹角，仍能形成闭合区。如果两者一致，则可能形成较大的圈闭和气藏。第26页，共51页，2023年，2月20日，星期四第四章圈闭和油气藏油气等势面倾斜度变陡而在单斜层中形成的水动力圈闭

2、单斜型水动力圈闭

此种类型圈闭是由于单斜储层中沿水流下倾方向渗透性的改变，流速变化使油、气等势面倾斜或弯曲，与储层顶面构成闭合形成圈闭。流速改变使等势面倾斜或弯曲是形成此类油气藏的基本条件。

在渗透性差的地段，水流速度加快（在单位时间通过流量不变的条件下），等势面的倾斜度变陡；而在渗透性较好的地段，流速慢，等势面倾斜度缓。这样在渗透性较低，等势面变陡的地段，可以在储集层顶面造成闭合的油气低势区，即圈闭。第27页，共51页，2023年，2月20日，星期四第四章圈闭和油气藏

3、纯水动力油气藏

这种类型的油气藏是由单一的水动力封闭所形成，是由单一的油、气等势面自身构成闭合。但是，在自然界渗透层中形成封闭的低势空间几乎是不可能的。例如：如果要形成一个封闭的低水势空间，意味着该空间的中心部位水势最小，向周围增大，那么水就会源源不断的流向中心部位。但是，因为水流是“无源”的，与源源不断的流向中心部位的现象是矛盾的。在自然界中也难以产生独立稳定的封闭的低油势或低气势空间，除它们是非短暂的、非稳定的。

第28页，共51页，2023年，2月20日，星期四第四章圈闭和油气藏通过上述不同构造背景下水动力油气藏的介绍，可以得出：地下水向储集层下倾方向流动时，使得油气等势面发生倾斜或弯曲是造成水动力圈闭的主要营力和原因。但在不同类型油气藏中，它们所起的作用和具体方式是有差别的。凡是在地下流水作用（水头梯度变化）下，由倾斜或弯曲油气等势面单独或与非渗透性岩层联合封闭而形成的圈闭，都称之为水动力圈闭。水动力圈闭与构造、地层圈闭相比，它没有确定的位置，圈闭的具体位置取决于水头梯度的变化。但水动力圈闭的位置也不是完全无规律的。一般来说，在储集层倾角、岩性变化带存在向下倾方向流水时，容易形成水动力圈闭。在流水作用下可使储集层中某些原先不存在圈闭的地方出现新圈闭，这是油气勘探中一个值得引起注意的问题。第29页，共51页，2023年，2月20日，星期四第四章圈闭和油气藏

这种类型常见的有背斜—水动力和断层—水动力复合圈闭，而背斜—水动力油气藏往往由于闭合区偏离背斜轴部而被推至背斜翼部，常形象地称其为悬挂式油气藏。

图为美国费朗尼油藏即为此例。三、构造—水动力复合圈闭和油气藏

美国怀俄明州费朗尼油藏构造图第30页，共51页，2023年，2月20日，星期四第四章圈闭和油气藏

此类油气藏以美国圣胡安盆地下白垩统砂岩中向斜气藏为例。该气藏位于盆地大向斜轴部，产层为梅萨维达砂岩和达科他砂岩，储层由西北和南翼向东北方向物性变差，地层西北急剧抬升，水柱高达1200余米，气柱仅为600米，西南翼平缓，水柱高约600余米，气柱高仅120米，因此它可能为向向斜轴部流动的水动力和东北方向的非渗透性岩层复合封闭而形成。四、地层—水动力复合圈闭和油气藏

美国圣湖安盆地梅萨维达水封向斜形气藏平面图和剖面图第31页，共51页，2023年，2月20日，星期四第四章圈闭和油气藏

此类油气藏并不多见，最著名的例子有前苏联阿普歇伦含油气区的巴拉汗—萨布奇油田。该油田为断层—水动力—非渗透性遮挡三元复合油藏。

必须指出，复合圈闭和油气藏除了以上四种外，每一类型的构造或地层的各种因素也能复合构成圈闭。因此圈闭的复合型式是千变万化的。五、构造—地层—水动力复合圈闭和油气藏

前苏联巴拉哈内—萨本奇—拉马内油田ⅡK组构造及油藏分布图该油气藏中石油不是分布在背斜高部位，而是分布在与构造等高线近直交的一侧受断层限制的翼部，高度达2300m以上，为一典型悬挂油藏。一般认为该类油气藏中石油分布，除受水动力、断裂控制外，岩性变化（即储层孔、渗性变化）也是一个重要因素。第32页，共51页，2023年，2月20日，星期四埃科菲斯克(Ekofisk)油田（挪威，北海）发现于1969年12月，是北海找到的第一个具有商业价值的大油田，探明可采储量1.9×108t。构造是一南北向延伸的背斜，闭合面积49km2，Ekofisk层顶的闭合度为244m。孔隙度：25%--48%，基质渗透率1--5×10-3μm2，自然裂缝渗透率100×10-3μm2，总产层厚度＞305m，产层为细粒灰岩或白垩，油层深度2926m。在1371m以下为超压层。国外重要油气田介绍—第33页，共51页，2023年，2月20日，星期四布伦特（Brent）油田（英国，北海）

于1967年由地震测量发现，原始地质储量4.46×108t，可采2.3×108t，气顶原始地质储量1982.2×108m3，可采980×108m3。构造上属南北向的断块，有两个储集砂层，上被侵蚀，油层深度2530-2682m。Brent砂岩组孔：7%--37%，渗：＞8000×10-3μm2，上有气顶。圈闭类型应属构造-地层型。第34页，共51页，2023年，2月20日，星期四卡夫奇（Khafji）油田（沙特阿拉伯）为一NE-SW向背斜，油田面积196km2，原始可采储量9.05×108t，产层由K1-2砂岩、灰岩，与J灰岩组成。第35页，共51页，2023年，2月20日，星期四扎库姆（Zakum）油田（阿联酋，波斯湾）是一个低幅不对称背斜，呈南北走向，长50km，宽30km。储油层为K1撒玛玛灰岩，可分为上、下扎库姆，有效厚度143m，深度2117-2646m，孔：17--29%，渗：1--60×10-3μm2。石油地质储量84.2×108t，可采24.14×108t。第36页，共51页，2023年，2月20日，星期四乌连戈伊气田（