第五章油气聚集与油气藏的形成课件.ppt

1、第一节 圈闭与油气藏概述第二节 油气聚集原理第三节 油气藏形成的基本地质条件第四节 油气藏形成时间的确定第五节 非常规气藏的形成特征第六节 气藏与油藏形成及保存条件的差异第五章第五章油气聚集与油气藏的形成油气聚集与油气藏的形成一、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。第一节第一节圈闭与油气藏概述圈闭与油气藏概述储集层：储存油气盖层：紧盖着储集层，阻止油气逸散遮挡物：从各个方向阻止油气继续运移，造成油气聚集，它可以是：圈闭的组成1）盖层本身的弯曲变形；2）断层遮挡；3）储集层物性差异二、圈闭的量度1）溢出点：油气充满圈闭后，最

2、先从圈闭中溢出的点2）闭合面积：通过溢出点的构造等高线所封闭面积。3）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、油气藏的概念三、油气藏的概念油藏油气藏气藏同一套储层，三个油气藏同一套储层，一个油气藏同一要素控制同一要素控制“单一圈闭单一圈闭”单一储层单一储层统一压力系统统一压力系统同一油水界面同一油水界面四、油气藏的度量四、油气藏的度量第二节第二节油气聚集的原理油气聚集的原理油气聚集:油气在圈闭中排开孔隙水而积聚起来形成油气藏的过程。?一、油气聚集的动力学机制一、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

3、圈闭中聚集的主要动力学机制渗滤作用、排替作用渗滤作用、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?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1、渗滤作用2 2、排替作用、排替作用?泥质盖层Pf?相邻砂层：圈闭中的水难通过盖层。圈闭中的水难通过盖层。?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3 渗滤作用渗滤作用+排替作用排替作用?上覆盖层：毛细管封闭：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

4、后，水主要被油气排替到圈闭下方。闭下方。?盖层：异常高压封闭：盖层：异常高压封闭：水不能通过上覆盖层渗流，只向下排替。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。二、油气在系列圈闭中的差异聚集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：1.渗漏型（逸出型逸出型）油气聚集油藏油气藏气藏1.渗漏型（逸出型逸出型）油气聚集物性渗漏型油气差异聚集2 2、溢出型油气聚集、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。?溢出

5、型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。(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。?水压梯度及水运动方向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?

6、后期地壳运动圈闭条件改变一、油气藏形成的基本地质条件1.充足的油气来源2.有利的生储盖组合3.有效的圈闭第三节 油气藏形成的基本地质条件油源的丰富程度主要取决于：1.生油岩的体积：越大越好。2.有机质的数量和类型：数量要多，类型要好，I、型较好。3.有机质的成熟度：成熟度要高一些，但应适当；转化程度越高越好。4.生油岩的给油率（生油岩排出油气的能力）：给油率越大越好。（一）充足的油气源条件（一）充足的油气源条件?大盆地形成大油气田，具有体积巨大的生油岩体12个盆地都大于10104km2，沉积岩体积多在50104km3以上，生油岩系总厚度一般在500m以上。有些盆地面积虽然较小，但沉积岩厚度大，

7、圈闭的有效容积大，生油层总厚度大，也可形成丰富的油气聚集。（二）有利的生储盖组合（二）有利的生储盖组合指生油层中生成的丰富油气能及时地运移到良好储集层中，同时盖层的质量和厚度又能保证运移至储集层中的油气不会逸散。烃源岩厚度适中、排烃通畅、效率高；储层孔渗性好、厚度大、横向连续性好、分布广泛；盖层的质量高、厚度大而稳定，有利于成藏。油气初次运移和聚集示意图箭头表示压实流体流动方向深度，ft砂岩泥岩 泥岩中压实流体最大压力的位置200040006000800010000生油层与储集层为互层组合时，油气初次运移和聚集示意图1.互层式 油气初次运移和聚集示意图区域最佳烃类 运移和聚集主要是砂岩层主要是

8、泥岩层 表示无构造时流体运移的方向表示流体自泥岩向砂岩及在砂岩内运移的方向生油层与储集层成指状交叉组合型式时，油气初次运移和聚集的示意图(据R.J.Cordell，1976，1977)2.指状式生油层中存在砂岩透镜体时，油气初次运移和聚集的示意图(据R.J.Cordell，1976，1977)3.透镜式产油地区及层系砂岩-泥岩厚度比率砂岩厚度百分率,%美国落基山区上白垩统0.25-120-50美国怀俄明州盐溪区白垩系费朗提尔组0.6037秘鲁帕里纳斯砂岩油藏0.23-0.419-29美国俄克拉何马州宾夕法尼亚系阿托卡组0.50-2.033-67若干地区石油聚集的最佳砂岩百分率若干地区石油聚集的

9、最佳砂岩百分率单纯块状砂岩发育或单纯块状页岩发育的地区，对石油聚集都不利。只有在砂岩厚度百分率介于2060%，砂岩储集层单层厚约，砂岩储集层单层厚约1015m、页岩生油层单层厚约3040m，二者呈略等厚互层的地区，砂-页岩接触面积最大，最有利于石油聚集。?有效性：在具有油气来源的前提下，圈闭聚集油气的实际能力。?影响因素：1、圈闭形成时间早2、圈闭离油源区近3、圈闭所处位置通道上4、水动力强度及流体性质静（三）有效的圈闭（三）有效的圈闭在油气区域性运移以前或同时形成的圈闭，对油气的聚集才有效；否则无效；盆地内最后一次大规模构造运动,控制了最后一次区域性油气运移时间。1、圈闭形成时间与油气区域性

10、运移时间-早油气就近运移聚集成藏。油源区内及其附近的圈闭有利。圈闭所在位置距油源区愈近，愈有利于油气聚集，圈闭的有效性愈高。2、圈闭所在位置与油气区位置关系近位于油气主要运移路线上的圈闭，有效；不在运移主通道上的圈闭，即使近油源，也无效3、圈闭所在位置与油气主要运移路线的关系在水流活动加强时,背斜储集层中油和气的移位和分离4.水动力强度及流体性质水动力强度及流体性质静?油气藏的破坏：原来已形成的油气藏，由于所处地质环境的变化而使其中的油气部分或全部散失，或变成稠油沥青的过程。二、油气藏的保存、破坏?引起油气藏破坏的主要地质因素：地壳运动圈闭完整性被破坏切过油气藏的断裂作用油气向上运移构造抬升油

11、气藏的盖层遭剥蚀破坏油藏埋深变浅石油的氧化和生物降解水动力冲刷、水洗原油 变稠变重破坏类型机理断层泄漏：断层破坏原生盖层，导致油气运移聚集在较高部位，或逸散地表剥蚀：与蒸发、氧化等作用有关的地表剥蚀、地表断裂系统的泄漏超压：物性或水动力封闭失败圈闭倾斜：原有圈闭因挤压或倾斜，导致油气在溢出点泄漏水动力冲洗：大气水的作用气洗：气顶的增生或扩大生物降解、水动力冲洗：细菌分解或溶解重组分，分离出轻组分裂解：高压条件下原油转化为气或凝析油垂直泄漏侧向渗漏成分变化2.影响油藏保存的破坏作用1.地壳运动导致地壳上升,剥蚀，油气逸散；产生断层，提供油气运移通道或破坏油气藏导致溢出点抬高或地层倾斜方向变化，油

12、气重新分布次生油气藏?大规模岩浆岩的活动 对油气藏的保存不利。高温岩浆侵入油气藏，油气遭受烘烤，油气藏遭破坏。?在油气藏形成以前,岩浆活动可提供热源，有利于有机质成熟演化；岩浆冷凝后，可成为良好的储集体或遮挡条件。2.岩浆活动3.水动力环境水动力强：将油气冲走；携带氧气，使石油氧化变质。水洗作用，使原油变稠变重。相对稳定、停滞：有利于油气藏保存水动力条件下油水界面倾斜情况示意图油气藏埋藏较浅：微生物选择性消耗某些烃类组分,轻质组分优先被消耗掉,原油变稠变重。4.4.生物降解作用?良好的油气藏保存条件：地壳运动：不剧烈水动力活动、岩浆活动：弱埋深：不太浅次生油气藏:原生油气藏破坏后新形成；在非生

13、油层系中。原生油气藏:油气由分散到集中第一次聚集起来；在生油层系中。三、油气藏的再形成1 原生和次生油气藏的概念1）断裂破坏原圈闭，油气沿断裂运移，在 浅层圈闭中形成次生油气藏。原生油气藏次生油气藏2、油气藏再形成模式?原圈闭溢出点抬高抬高，油气向新新圈闭中聚集，形成次生油气藏次生油气藏。2）地壳运动改变了原有圈闭的形态，油气部分向外溢出或全部转移，在新的圈闭中聚集成藏。?单斜地层：倾斜方向变化，油气重新分布。油气藏的形成油气藏的形成?静态要素：烃源岩、储集层、盖层、圈闭?动态作用：油气生成、运移、聚集、保存，圈闭形成成藏基本条件：成藏基本条件：1、充足的油气源条件2、有利的生储盖组合3、有效

14、的圈闭4、必要的保存条件第四节油气藏形成时间的确定一、传统地质分析方法一、传统地质分析方法烃源岩主要生、排烃期分析法圈闭发育史分析法油藏饱和压力法二、流体历史分析法储层流体包裹体法自生伊利石测年法一、传统地质分析方法1、烃源岩主要生、排烃期分析法烃源岩主要生、排烃期分析法-油气藏形成的最早时间（下限）2、圈闭发育史分析法圈闭形成的时间-油气藏形成的最早时间沉积埋藏史恢复构造发展史恢复3、油藏饱和压力法?饱和压力-地层条件下，气体开始析离液体时的压力?油气运聚过程中，气呈溶解状态饱含在油中,油藏的地层压力与饱和压力相等。?与饱和压力相当的地层埋藏深度，其对应的地质时代，即为油藏的形成时间。计算油

15、藏形成时间示意图?若A层油藏的饱和压力Pb=20MPa，Pb与油藏当初形成时的地层压力Pd相等：?Pb=Pd=w g H 相当的地层埋藏深度(设w=1103 kg/m3,g=9.8m/s2)：H=Pb/w g=20 106/1039.8=2040m?从油藏顶面上推2040m到B层，即A层油藏是在B层开始沉积时形成的。2040m?二、流体历史分析方法?化石记录：储层成岩矿物及其中流体包裹体直接储层成岩矿物及其中流体包裹体直接记录了沉积盆地油气成藏条件和过程,作为化石记作为化石记录用于重塑油气藏形成和演化史。?自生伊利石测年法?储层流体包裹体法?基本原理:?储层中自生伊利石仅在富钾水介质环境下形成

16、,烃类进入储层后,自生伊利石停止生长。?自生伊利石的最晚同位素年龄代表了烃类充注储层的时间或略晚。1、储层自生伊利石测年法、储层自生伊利石测年法?2、储层流体包裹体法?包裹体：胶结物和矿物形成时捕获介质中的成分，在矿物晶格缺陷中形成包裹体；?捕获成分：液体、气体?流体包裹体纪录了原始流体的性质、组分、理流体包裹体纪录了原始流体的性质、组分、理化条件等。化条件等。均一温度：包裹体形成时大多呈单一液相，储层样品采到地面后由于温度、压力的降低，溶于液相的气体分离出来形成气-液两相的包裹体，在实验室将包裹体置于冷热台上加热至气相消失，再恢复成均一液相时的温度称为均一温度，该温度代表了包裹体形成时的温度

17、。结合埋藏受热史，确定包裹体形成时储层经受的温度，相应的埋深和地质时代，判断油气充注的时间。?第五节非常规气藏的形成特征?非常规天然气藏：在地下的赋存状态和聚集方式与常规天然气藏具有明显差异的天然气聚集。?深盆气（藏）；煤层气（藏）；天然气水合物概念：概念：深盆气是一种赋存在盆地深凹陷部位、低孔渗储层中的一种气水关系倒置的非常规气藏。气水过渡带背斜气藏甜点深盆气藏岩性气藏?一、深盆气藏阿尔伯达牛奶河气田东俄亥克林顿气田阿尔伯达艾尔姆华士气田怀俄明绿河气田新墨西哥圣胡安气田怀俄明红色沙漠盆地气田饱含气层饱含水层jc2、深盆气藏的特点、深盆气藏的特点气水倒置异常地层压力源藏伴生气藏边界不受构造等深

18、线控制地质储量大、单井产量低源岩条件类型多为型，面积大，成熟度高，供气充足，供气速率高储集条件低孔、低渗，大面积发育盖层条件顶、底封盖层都重要保存条件区域构造稳定、断裂发育少气源、储层、封盖层与构造条件的有利匹配3、深盆气藏形成的地质条件、深盆气藏形成的地质条件深盆气藏特征：（）区域构造的低部位含气且具有气水倒置特征；（）活塞式的成藏机理；（）变化性的异常地层压力；（）高势区成藏。（）地层普遍含气与资源储量巨大常规构造圈闭气藏常规岩性圈闭气藏深盆气藏气源甜点jc?二、煤层气藏?煤层气：一种储集在煤层中的自生自储式的天然气；是煤化作用的产物。?主要成分为甲烷，也称为煤层甲烷。?在煤炭工业中的 煤

19、层瓦斯，是煤成气的一部分，煤即作为产油气的烃源岩，又是煤层甲烷的产层。?2、煤层气的富集?煤层气在煤储集层 主要依赖吸附作用，有无圈闭无关要紧，但常规天然气必须在圈闭中。这是与常规天然气聚集的最主要差别。吸附状态煤层甲烷是煤储集天然气的主体。当煤处于一吸附状态煤层甲烷是煤储集天然气的主体。当煤处于一定的温度、压力等条件下时，吸附即达到一种平衡状态，吸附状态的天然气要能流动，必须打破这一平衡状态，使煤层甲烷解析出来。甲烷解析出来。?三、天然气水合物?1 1、基本概念、基本概念?是在特定的低温和高压条件下，甲烷等气体分子天然地被封闭在水分子的扩大晶格中，形成似冰状的固态水合物。?自然界中存在的天然

20、气水合物的天然气主要成分为甲烷，又称为甲烷水合物。?有时乙烷、丙烷、丁烷、二氧化碳及硫化氢也可与甲烷一起形成固态混合气体水合物，故又称固态气水合物。2、天然气水合物形成与分布成藏需具备的四个基本条件:充足的天然气和水，天然气主要是生物成因气，其次来源于热成因气；较低的温度，一般温度低于10；较高的压力，一般压力大于10MPa；有利的储集空间。最重要的是低温和高压条件，且温度与压力可在一定范围内相互补尝。?气体水合物的分布特征：多分布在极地、永久冻土带气体水合物的分布特征：多分布在极地、永久冻土带及大洋海底。及大洋海底。?一、烃类来源比较?天然气的形成具有多源性和多阶段性。?多源性一方面体现在既

21、有有机成因的天然气,也有无机成因气；另一方面还体现在各种类型的有机质都能形成天然气，既有油型气,又有煤型气。第六节 气藏与油藏形成及保存条件的差异?石油主要是由腐泥型和腐殖-腐泥型有机质生成的。?天然气不仅与石油共生,也往往与煤系共生，聚油盆地和聚煤盆地都可以寻找天然气。?有机成因天然气的生成具有多阶段性，各个阶段都伴随有天然气的生成。?石油则大量生成于一定埋藏深度的石油则大量生成于一定埋藏深度的“液态窗液态窗”范范围内。二、对储、盖层条件要求的差异?天然气与石油性质的差异,对储、盖层条件的要求不同。?气藏对储层的要求低，对盖层的要求高；而油藏对储、盖层的要求与此相反。?烃浓度封闭是天然气盖层

22、特有的封闭机理。?三、运聚成藏方式的异同三、运聚成藏方式的异同?与石油相比,天然气具有分子小、密度小、粘度小、溶解度大、压缩性和扩散能力强等特点。?气比油的运移活性强、运聚成藏方式多样。?四、保存条件的差异四、保存条件的差异?与石油相比，天然气的聚集效率要小得多。天然气聚集系数一般在1%以下，个别情况才会超过1%；?而石油的聚集系数较大，一般大于 10%。天然气藏要求的保存条件远比油藏的严格。?五、气藏与油藏在空间分布上的差异?天然气的分布远比石油广泛得多。凡是发现石油的地方,都分布有一定数量的天然气。?“有油必有气”。?在许多没有发现大量石油的地区,却找到了丰富的天然气，“有气不一定有油”。

23、?在气源岩有机质演化程度很低或很高两种极端情况下，这种现象表现得尤为突出。气藏与油藏形成及保存条件的对比气藏与油藏形成及保存条件的对比对比内容天然气藏油藏烃类来源广泛，具多源、多阶段性。既有有机气，又有无机气。各类有机质在不同演化阶段均生成天然气。多源天然气复合成藏。来自腐泥、腐殖腐泥型有机质。主要生成于一定埋藏深度的生油窗中。储、盖层条件对储层要求低、对盖层要求高。盖层封闭机理多样，烃浓度封闭可起重要作用。对储层要求高、对盖层要求低。盖层封闭机理为物性封闭、异常压力封闭。运移方式易于运移且方式多样：渗滤、脉冲式混相涌流、扩散、水溶对流，其中扩散和水溶对流为重要运移机制。主要是渗滤和脉冲式混相涌流。聚集机理多样：游离天然气直接排替地层水成藏，已聚集石油的圈闭被天然气驱替成藏，水溶气脱溶成藏，富含气的地层水可形成水溶气藏。较单一。游离相石油排替地层水聚集成藏。演化和保存条件易于散失，扩散损失重要。气藏形成始终处于聚和散的动平衡中，成藏期晚有利于气藏的保存。聚集效率低。主要为渗滤损失。扩散损失不很重要，聚集效率相对较高