含油气系统和成藏动力学专题培训课件

含油气系统和成藏动力学OilSystem－石油系统W.G.Dow（1972）强调石油聚集依生烃灶不同而具“族群”性实质内容突出“源控论”HydrocarbonMachine－生油机器

F.F.Meissner

（1984）强调生烃灶作为“生油机器”的核心强调成藏要素在三度空间有机联系对油气聚集的重要性IndependentPetroliferousSystem－独立含油气系统G.Ulmishek（1986）指出油气生成、运聚、成藏的独立性强调含油气系统在资源评价和预测中的地位一、含油气系统的基本概念一、含油气系统的基本概念PetroleumSystem－含油气系统

Magoon

和Dow（1994）只适合于简单含油气系统强调“源藏”的一次过程TotalPetroleumSystem－总含油气系统R.M.Pollastro（1999）已注意到油气混源、多个生烃灶、多阶段生烃等现象强调不同含油气系统之间可出现多种相关性UnconventionalPetroleumSystem－非常规含油气系统LawBE和CurtisJB（2002）只适合于煤层气、深盆气、裂缝页岩气、生物气等非常规油气强调“源藏”一体以及油气没有发生大规模运移过程Apetroleumsystemisdefinedhereasanaturalsystemthatencompasses,apadofactivesourcerockandallrelatedoilandgasandwhichincludesallthegeologicelementsandprocessesthatareessentialifahydrocarbonaccumulationistoexist.含油气系统是指一个与有效生烃灶相联系的、由其中的油气生成、运移和聚集过程形成的天然流体系统，包括由该生烃灶形成的所有油气藏以及形成这些油气藏所必不可少的一切地质要素和作用过程。

一、含油气系统的基本概念含油气系统与其它油气地质单元的关系：

含油气系统是介于含油气盆地和含油气区带之间的一个油气地质单元。它具有一定的空间展布范围，也具有一定的演化时间。油气域油气区生成子系统含油气盆地运移子系统聚集子系统区带勘探目标含油气系统油气地质系统及其组成单元图油气调查的四个层次含油气系统划分的关键是识别有效源岩体,即在关键时刻生成和排出石油的源岩连续体。含油气系统的划分依据是有效源岩体，存在几个有效源岩体，就有几个含油气系统。含油气系统的划分和类型简单含油气系统复合含油气系统含油气系统的划分和类型烃源灶—单灶油气成藏过程—油气大量生成、运移和聚集过程基本上一次完成关键时刻—一个油气分布—遵从“源控论”

实例：松辽盆地白垩系、鄂尔多斯中生界简单含油气系统复合含油气系统

烃源灶——多个烃源灶在空间上相互叠置关键时刻——多个（多期生烃、成藏、调整与改造）独立性——

不同生烃灶形成各自相对独立的含油气系统复合性——不同系统之间共享部份成藏要素与油气聚集空间油气资源——油气资源散失不严重评价方法——“顺藤摸瓜”两个或两个以上的含油气系统在其形成过程中共享某些成藏地质条件，如共同的运移通道、储集层、聚集区带和区域性盖层，形成两个或多个相对独立含油气系统组成的复合含油气系统。基本特征定义多源多期复合含油气系统源-储之间映射关系含油气系统划分含油气系统评价含油气系统选择油气成藏模式油气分布规律油气勘探方向油源-源岩关系生油岩分布储集岩发育关键时刻确定圈闭形成油气运聚含油气系统演化油气分布预测建立储集岩-油源岩之间映射关系成藏期次分析,每一个成藏期油气运聚格局生油洼陷/生油岩相带空间叠置关系储集层段的关系多少个关键时期？几个主要运聚期几个圈闭形成与改造期每一个关键时刻的含油气系统划分和演化含油气系统时空复合的关系油（气)-源对比古构造分析流体势演化分析古构造分析含油气系统制图成藏过程分析叠加制图技术热成熟史分析储层地球化学储层成岩分析,储层评价原型盆地分析,有机岩相带制图,源岩叠合关系二、含油气系统的研究内容及评价方法研究内容：1.基本要素的描述包括：有效烃源岩、输导层、储集层、盖层、上覆岩层2．地质作用过程的描述包括：油气生成、运移、聚集过程和圈闭形成过程1、静态地质要素的描述包括有效烃源岩、输导层、储集层、盖层。

（1）

烃源岩描述：有效烃源岩是指特定时期内已经或正在生成油气的烃源岩。成熟烃源岩的描述可以抽象为层段、有机岩相带、范围、潜力与时刻的确定。即包括：烃源岩的展布、有效分布和关键层段；烃源岩的质量及其平面变化；烃源岩的热演化程度及其生、排烃量；油（气）源对比等。（2）输导层分析输导层是将油气从生烃区输送至聚集地的中间桥梁，决定了流体运移的轨迹和目的地。输导体系：含油气系统中所有运移通道（输导层、断层、裂缝、不整合面等）及其相关围岩的总和。输导层的研究可归纳为“层、面、网”的描述，包括：关键时刻前后烃源岩顶或输导层的古构造形态；输导层岩性与岩相平面分布与关键时刻前后所处的岩相划分；关键时刻前后应力场与断裂组合；关键时刻前后与断层连接的不整合面的起伏形态。（3）

储集岩描述：

包括储层类型及空间分布，储集性能及影响因素；有利储集层段、成岩作用及储层地球化学作用等；储集体预测、建模及评价。（4）盖层描述：盖层决定一个含油气系统的有效边界。描述包括盖层层位、岩石类型及空间展布；盖层的厚度及封盖能力（5）上覆岩层描述：包括主要层位及岩性，厚度及空间展布；不整合次数、剥蚀厚度、时间及范围等2.地质作用过程描述（1）油气生成过程：

它是对有效生油岩从进入门限开始到生烃结束全过程进行恢复的描述：生烃关键时刻、有效源岩展布、生烃持续时间和生烃总量。（2）油气运移过程

探讨源岩生成的油气排出，进入输导层至发生聚集之前的过程。包括初次运移与二次运移两个环节，可概括为运移动力、运移量、路径与方向的描述。（3）油气聚集

包括油气运移汇聚区生储盖组合、油气汇聚量、运聚期与持续时间的分析（4）圈闭的形成：主要是对有效捕集油气目标的分析，包括圈闭类型，构成（生储盖组合与储集空间）与分类分布的图件，构造圈闭形成期与有效圈闭分析，以及近源非构造圈闭的描述与图件等。二、含油气系统的研究内容及评价方法主要描述图件：含油气系统的主要描述图件（四图）：含油气系统埋藏史图、含油气系统平面展布图、含油气系统剖面图，含油气系统事件图。关键时刻(Criticalmoment):是指含油气系统中大部分油气生成-运移-聚集的时间。关键时刻（250Ma）埋藏史曲线图含油气系统成藏事件图含油气系统关键时刻的平面分布图含油气系统空间范围的理想剖面图表征含油气系统的“四图”二、含油气系统的研究内容及评价方法研究方法：

有效烃源岩评价技术关键时刻确定技术储层与油藏地球化学技术古构造分析技术烃类运移研究技术含油气系统综合模拟技术筛选出所有关键时刻，并确定其性质（成藏、破坏、调整）按照由早晚时序，站在关键时刻看油气生、运、聚、散、调整的全过程依据需要，确定成图内容详略按“六定”步骤评价系统，图件强调工业化含油气系统评价思路定源—质量、层段、空间分布定期—关键时刻与次数定向—主要油气资源的去向定界—运聚单元与系统的边界定量—油气资源总量与空间分布定级—不同目标含油把握性、潜力、分级“六定”方法实例分析(据赵文智）站在关键时刻，编制古构造图以优势运移通道确定为核心，编制砂体、断裂分布图古水文、环境分析已知运聚系统资源丰度统计综合确定油气空间分配定向—运移方向基本做法运移方向判识的地球化学参数原油物性（比重、粘度、含腊量等）原油族组分生物标志化合物同位素自生矿物包裹体地层水中有机酸和无机离子等油气运聚单元（HydrocarbonMigrationandAccumulationUnit）——由一组油气运移汇聚流线确定的，并由油气运移分隔槽与油气运移最大空间外边界圈定的、可供发生油气运移和聚集全过程的三维地质单元，介于含油气系统与油气成藏组合之间——同一系统有多个运聚单元；不同运聚单元油气资源丰度和总量不同相关术语油气运移分隔槽汇聚运移流发散运移流定界—运聚单元与系统边界盆地边界区域封盖层边界储集体尖灭带流体运移外边界区域性断裂带大型构造隆起的脊线与大型地层剥蚀和超复尖灭带层内/层间阻流带七类系统边界定界—运聚单元与系统边界“六定”汇总表三、油气成藏系统的概念及应用含油气系统——含油气系统是指成熟的烃源岩及所有已形成的与该烃源岩有关的油气藏，并包含油气藏形成过程中必不可少的一切地质要素及作用。包括一切高度聚集、任何状态的烃类物质成油过程中相互依存的地质要素和作用油气源岩、储集岩、盖层、上覆岩层圈闭的形成和油气的生成、运移和聚集源油气成藏系统—在含油气系统内或之间的一个油气运移、聚集的相对独立单元。它包括同一运聚系统内有效烃源岩及与其相关的油气藏以及油气藏形成所需要的一切地质要素和作用。藏含油气系统与油气成藏系统关系示意图油气成藏系统划分的基本原则油气成藏系统是盆地或凹陷一个相对独立的油气运聚单元,其边界在纵向上为油气垂向运聚边界,即区域性分布的烃源岩层和盖层;平面上为运聚单元分割槽,主要为生油凹陷轴线或封闭性大断层,岩性尖灭线等。据此可在大的含油气系统基础上,进一步划分若干油气成藏系统。在陆相断陷盆地，油气纵向运移十分活跃，在纵向上很难将不同成藏系统划分开。因此，可以正向构造带为核心，以该带油气藏所涉及的汇油气范围为边界，划分和评价油气成藏系统。

油气成藏系统是以藏为核心，或以控制油气运移指向的正向构造单元为核心。在纵向上以区域性稳定分布的盖层为封隔层；在平面上由向斜轴线或流体高势分界线及封堵面（封闭性大断层或盆地边界）分开。油气成藏系统强调了“藏”的形成，以藏为核心，是相对独立的油气运聚单元。同义语：油气成藏体系油气运聚单元油气运聚单元：是由一组汇聚流线确定的,并由油气运移分隔槽与油气运移的最大外边界圈定的,可供实现油气运移-聚集全过程的三维地质单元。油气运聚单元是介于含油气系统与油气成藏组合之间的含油气地质单元。成藏组合：具有相同储集层、源岩和区域盖层的油气藏、圈闭和油气发现的组合。根据油气成藏系统的概念及划分原则，对济阳坳陷各凹陷及整个坳陷的油气成藏系统进行了划分，如东营凹陷划分出8个成藏系统，济阳坳陷共划分出27个成藏系统。成藏系统是以藏为核心，在纵向上由区域性稳定分布的封隔层分隔开生储配置，其边界在剖面上为油气垂向运聚边界，即区域性分布的烃源岩层和盖层。参照前人对东营凹陷剩余流体压力的研究成果，可将整个东营凹陷初步划分为8大成藏系统：即中央隆起带成藏系统、北带东段成藏系统、北带西段成藏系统、林樊家-平方王成藏系统、博兴洼陷南坡成藏系统、高青-花沟成藏系统、牛庄-八面河成藏系统、纯化-乐安成藏系统。东营凹陷油气成藏系统划分图

油气成藏动力学是指某一特定的地质单元内，在相应的烃源体内和流体输导体系格架下，通过对温度、压力（势）、应力等各种物理、化学场的综合定量研究，在古构造发育的背景上历史地再现油气生、排、运、聚，直至成藏全过程的各学科综合研究体系。它的研究对象是单一的含油气系统，也可以是与某一油气藏形成有关的某些地质单元。（龚再升，1999）三维烃源体与油气输导体系的建立是油气成藏动力学研究的基础。

成藏动力学：是综合利用地质、地球物理、地球化学手段和计算机模拟技术,在盆地演化历史中和输导格架下,通过能量场演化及其控制的化学动力学、流体动力学和运动学过程分析,研究沉积盆地油气形成、演化和运移过程和聚集规律的综合性学科。（郝芳，2000）研究的基础是盆地演化历史和流体输导格架,研究的核心是能量场(包括温度场、压力场、应力场)演化及其控制的化学动力学和流体动力学过程。

盆地油气成藏动力学：是以盆地为背景、以油气为对象、以油气系统为单元，研究油气生成、运移、聚集、保存的成藏动力学过程及其控制因素的学科。

盆地油气成藏动力学包括油气生成动力学、油气运聚动力学，以及油气藏保存与破坏动力学。（张厚福，2002）(1)查明盆地区域地质特征及盆地地球动力学类型

;(2)开展盆地内地温场、地压场、地应力场等“三场”定性定量分析,划分有利生烃区及有利聚集区

,研究“三场”与油气聚集的关系

;(3)成藏模式的建立：藉助盆地内油气系统或流体封存箱等地质实体详细剖析成藏地质要素及成藏作用过程

,辅以油气成藏过程的时间、空间分析

,在统一的时间、空间范围内,探讨、归纳油气藏形成的类型、分布及模式,为油气勘探部署提供科学依据。

2、油气成藏动力学的研究思路及研究内容

研究思路：油气成藏动力学的研究应以盆地为背景，首先查明盆地区域地质特征及盆地地球动力学类型；在此基础上，开展盆地内地温场、地压场、地应力场“三场”定性定量分析，划分有利生烃区与油气聚集区，研究“三场”与油气聚集的关系。藉助盆地内含油气系统地质实体剖析成藏地质要素及成藏作用过程，辅以油气成藏过程的时间、空间分析，在统一的时、空范围内，探讨、归纳油气藏形成的类型、分布及模式，为油气勘探部署提供科学依据。成藏动力学主要研究内容：

含烃流体由烃源灶，经输导体系，至圈闭形成油气聚集的地质作用过程及其有关的地质要素，更强调桥梁、作用动力、作用过程，其最终目的是建立油气成藏模式，总结油气富集规律。（1）烃源灶时空分布及演化：空间分布、动态演化、生烃潜力（2）输导系统（桥梁）研究：输导层、断裂、不整合（3）成藏动力（三场）研究：地温场、压力场、应力场（4）过程研究：时间（油气注入史）、空间（油气运移路径）研究、油气成藏过程模拟（5）油气成藏模式建立五、油气聚集成藏模式

成藏模式是对成藏条件相似的一类或一组油气藏群作出的成因解释模型。它反映的不仅是单个油气藏的形成特征，而且能高度概括一种或一组油气藏群的油气成藏条件。成藏模式应具有以下特点：全面性、静动结合性、代表性、预测性油气藏成藏模式是对油气藏中的油气注入方向、运移通道、运移过程、运移时期、聚集机理及赋存地质特征的高度概括，同时也研究油气藏形成后的保存与破坏过程。油气的成藏模式是各种成藏控制因素综合作用的结果。在相似的地质条件下，某种成藏模式就应出现，具有普遍的意义，从而有效指导油气勘探。

油气藏成藏模式研究包括油气藏的静态描述和动态成藏过程的研究。静态描述主要包括油气藏的构造特征、类型、生储盖组合特征、储集层的物性与分布、盖层的岩性与分布、流体分布特征和性质等，实际上是对油气藏的典型解剖。动态成藏过程的研究主要包括烃源岩成烃史、运移通道与运移过程、成藏期次和成藏机理的研究。

要弄清一个地区或盆地各种油气藏的成藏模式，必须首先研究各油气藏的地质特征、流体特征、温度压力特征、储集层特征等因素，之后，才能确定成藏模式。在成藏模式中，强调烃源岩与油气藏的相对位置关系、油气运移的方式与通道、油气的注入期次、保存条件等。

通过不同地区油气藏成藏条件与特征的研究，人们提出了多种成藏机制与模式。李小地（1996）对油气藏成因模式进行了较为系统的总结，提出了一期和多期油气成藏模式、纵向和横向油气调整模式、油气藏破坏模式。谢泽华（2000）通过川西天然气藏的研究认为，“分散气储，超压运移，储集体成藏、多级补给”是天然气成藏的普遍模式。何登发（1997）认为，柯克亚油气田具三阶段成藏模式，即“古油藏形成，背斜雏形期油气充注，晚期驱替成藏”。刘得光（1998）对准噶尔盆地马桥凸起异常高压与油气成藏模式的研究认为，中侏罗统油气藏是深部油气藏破坏运移形成的次生油气藏，中侏罗统油气藏是多源多期混合成藏模式。杨继海等（2000）对莺歌海盆地中央泥拱带天然气成藏模式进行了研究，根据成藏较有利的中深层、浅层渗透层段的组合关系及泥拱带浅层开启断裂与地层的水动力类型，提出了封闭式、热流体流动式和渗滤式三种天然气成藏模式。黄志龙（2001）根据库车坳陷背斜或断背斜中断裂组合与储集层的匹配关系，将库车坳陷构造挤压区划分出三种天然气的成藏模式，每一类气藏的成藏模式都可对应代表性的气藏。第一类：克拉2型气藏，其典型特征是背斜构造完整，在背斜的一翼发育一条至少盐下断裂，而另一翼则发育穿盐断裂。第二类：克拉3型气藏，与克拉2型类似，所不同的是在背斜或断背斜顶部发育有穿过盖层的断裂，从而破坏了构造的完整性，油气成藏条件变差。第三类：吐孜洛克型气藏，其特点是在背斜的一翼或两翼均发育沟通气源岩的断裂，但该断裂向上正好断至储集层，该储集层可以是盐下储集层，也可是盐上储集层，天然气主要聚集于断裂终止的储集层中，若断层顶部为塑性较强的膏泥岩地层，则天然气可聚集于膏泥岩下部的储集层中成藏；若断裂上部倾角过缓，则断面压力大而封闭，天然气也可于靠下的储集层中聚集成藏。庞雄奇（2000）通过对世界范围的油气藏的研究将油气成藏聚集机理分为8种类型：高压流场驱赶油气运聚成藏、低压流场吸拉油气运聚成藏、油水携带溶解气运移释放聚集成藏、浮力顺优势通道输导油气运聚成藏、毛管力引入油气聚集成藏、深盆(油)气外排水聚集成藏、煤层瓦斯气吸附聚集成藏、水合甲烷气聚集成藏。该模式分类考虑了多种成藏控制因素。

油气成藏动力学成因模式（据庞雄奇，2000）形成条件与主控因素分布特征实例成藏机理油气藏动力学成因类型运聚动力与作用方式油气成藏模式代号模式运聚方式动力名称代号吸拉Ⅱ低压流场吸拉油气运聚成藏压力埋深负压区静水压力Ⅱ1Ⅱ2Ⅱ3挤压作用造成构造虚脱形成低势负压区分布在盆地有效源岩区内与褶皱虚脱作用伴生的构造带中塔里木库车依南2和克拉2等气田断层开启造成低势负压区分布在盆地有效源岩区内与断裂作用伴生的构造带中渤海湾商河西油田等剥蚀减压砂体回弹造成低势负压区分布在盆地有效源岩区内受剥蚀减压作用影响明显的构造带中萨尔图构造油藏低压驱赶高压Ⅰ高压流场驱赶油气运聚成藏压力埋深顶板超压流体封存箱水静压力Ⅰ1Ⅰ2原生油气藏受断裂破坏,油气再次运移成藏分布在原生油气藏顶上方准噶尔盆地西斜坡断裂带次生油气藏异常高压流体封存箱破裂,流体向外释放导致油气成藏分布在流体高压封存箱顶板破裂处或上方塔中4油气藏Ⅰ1Ⅰ2流体动力饱和气油水气藏温压降低油气运移Ⅲ油水携带溶解气运移释放聚集成藏携带Ⅲ2Ⅲ1a.与断裂伴生的圈闭b.与断层相沟通的深部位有效的源岩c.源岩主要以油溶相和水溶相排气①沿断裂带分布②剖面上成叠瓦状③下油上气④源区内或周边上方浅层松辽盆地北部古龙凹陷黑帝庙层富集的气藏a.与源区中心连接的输导层和斜坡带b.含Ⅰ和Ⅱ类母质并以溶解态排气为主的源岩①源岩中心周边斜坡带②剖面上成串珠状③近源深部为油远源浅层为气松辽盆地北部西斜坡阿拉新等气田Ⅲ1Ⅲ2①优势通道②运移通道③非运移通道输导浮力Ⅳ浮力顺优势通道输导油气运聚成藏①②③Ⅳ1Ⅳ2Ⅳ3不整合面作为优势通道连接源区和圈闭分布在与有效源岩连通的不整合面上下塔北隆起奥陶系风化壳油气藏断裂作为优势通道连接源区和圈闭分布在与有效源岩沟通的断裂带中任丘震旦系白云岩油气藏高孔渗地层作为优势通道连接源区和圈闭分布在与有效源岩沟通的输导层内泌阳凹陷双河油气田Ⅳ1Ⅳ2Ⅳ3油气成藏动力学成因模式(续上表)引入Ⅴ毛管力引入油气聚集成藏DdD>>dⅤ高孔渗性孤立砂体受有效烃源岩包围分布在三角洲或冲积扇前缘砂岩体和浊积砂岩体发育区梁家楼浊积砂体油藏油气藏类型运聚动力与作用方式代号名称动力运聚方式成藏机理代号油气成藏模式模式形成条件与主控因素分布特征实例Ⅵ深盆(油)气外排水聚集成藏(油)气体积膨胀力排推Ⅵ1Ⅵ2Ⅵ3D水封气门限D>D0D0D<D0气源a.致密的储集层(φ<10%,k<1md)b.能以游离相大量排气的源岩c.严密的底封盖层d.平缓和稳定的构造环境①煤系地层发育的盆地②凹陷中心或斜坡带③埋深较大或储层物性差的地层领域加拿大阿尔伯达深盆气田孔径Ⅶ煤层瓦斯气吸附聚集成藏分子吸附力吸附CH4煤Ⅶ盖层煤层a.煤的类型和形成环境b.煤的组成和煤阶c.煤的孔隙结构d.煤的温压条件①含煤盆地②封盖条件较好的煤层内③煤层吸附气能力强淮北矿区煤层甲烷气藏Ⅷ水合甲烷气聚集成藏分子结合力结合H2OCH4Ⅷ海平面a.低温b.高压c.足够量气量①地球两极永冻区②300/1000m水深的深海、半深海和大陆斜坡西西伯利亚盆地麦索亚赫水合甲烷气藏，墨西哥和中美洲附近的太平洋中的水合甲烷气藏极地永久冻土水合固态甲烷Ⅷ2Ⅷ1毛管力李丕龙根据济阳坳陷各二级构造带的构造演化、地层沉积体系发育特征,结合坳陷各烃源体在生、排、运、聚方面的时空配置关系,对断陷盆地油气聚集模式及成藏动力机制进行了探讨。根据济阳坳陷及其滩海地区油气聚集带成藏特征,将其归纳为低凸式、陡坡式、中央隆起式、缓坡式、洼陷式和凸起式6种主要油气聚集模式。

该类构造具明显的双层构造,下为古生界和(或)前震旦系残丘潜山,上为第三系披复背斜构造。圈闭类型以大型潜山披复背斜为主,翼部还发育有不同种类的地层圈闭。构造两面临洼,油源非常丰富;低凸起持续缓慢抬升,其周缘边界断层(裂)长期活动,成为油气运移的良好通道。该类构造面积大,埋深中等,储层物性较好,极易形成亿吨级大油田(如孤岛、孤东等油田),成为济阳坳陷最有利的复式油气聚集带。低凸式油气聚集模式济阳坳陷油气聚集模式（据李丕龙）该带上接凸起下临洼陷,下第三系沿陡坡带发