第六章 油气藏的形成

第六章油气藏的形成油气藏的形成和分布是地质历史长期发展的综合结果，是盆地演化的产物。

油气在由分散到集中形成油气藏的过程中，受到各种因素的作用，要形成储量丰富的油气藏，而且保存下来，是生、储、盖层和生、运、聚等静动态多种因素共同作用有机配合形成的。

第一节油气的聚集第二节油气藏形成的条件第三节油气藏的破坏与再分布第四节含油气系统概述第一节油气的聚集油气二次运移的结果有两种情况，一种是如果运移过程中无盖层阻挡，油气将一直向上倾方向运移，直至散失到地表；另一种是运移过程中遇到合适的圈闭，油气将停止运移，在圈闭中聚集起来。

油气聚集:就是指油气在储层中由高势区向低势区运移的过程中遇到圈闭时，进入其中的油气就不能继续运移，而聚集起来形成油气藏的过程。

一、单一圈闭油气聚集的原理1、渗滤作用：Cordell(1977)、 Roberts(1980)等人认为含烃的水或随水运移的油气进入圈闭以后，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；而对烃类则产生毛细管封闭，结果把油气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。

2、排替作用：Chapman(1982)认为泥质盖层中的流体压力一般比相邻砂岩层中的大，因此圈闭中的水是难以通过盖层的。

另外油气进入圈闭后首先在底部聚集，随着烃类的增多逐渐形成具有一定高度的连续烃相，在油水界面上油水的压力相等，而在油水界面以上任一高度上，由于密度差油的压力都比水的压力高，因此产生了一个向下的流体势梯度，致使油在圈闭中向上运移同时把水向下排替直到束缚水饱和度为止。

油气在静水条件下进入单一的背斜圈闭时，首先在最高部位聚集起来，较晚进入的依次由较高的向较低的部位聚集，一直到充满整个圈闭为止。

在圈闭中，油、气、水按密度分异。

气居上，油居中，水在底下。

这时，该圈闭的聚油作用阶段已经结束。

若再有油经过时，就通过溢出点向上倾方向溢出；但对天然气则不同，由于气比油轻，它可以继续进入圈闭，并排替原被石油所占据的那部分储集空间，这一过一直进行到圈闭的整个容积完全被天然气所占据为止。

至此，对于单一圈闭来说，油气聚集的过程已完全。

对于具有溢出点的非背斜圈闭，油气聚集过程与背斜圈闭基本上是一致的。

李明诚认为，当上覆盖层只有毛细管封闭时，在油气聚集过程中渗滤和排替作用都可能存在。

在油气聚集的初期，水是可以通过上覆亲水盖层而发生渗流的；当油气聚集到一定程度之后，水就很难通过上覆盖层则主要是被油气排替到圈闭的下方。

如果盖层是异常高压封闭，则无论是什么情况水都不能通过上覆盖层而发生渗流。

二、系列圈闭中的油气聚集原理在油气盆地中，圈闭常成带成群分布，即存在系列圈闭。

对于区域均斜背景上的系列圈闭，油气聚集的基本原理最早由加拿大著名石油地质学家Gussow (1954)首先阐明，并称之为油气差异聚集原理。

其适应条件是圈闭的益出点要依次抬高，盖层的封闭能力较好。

如果在运移的主方向上，存在一系列盖层封闭能力差的岩性圈闭，则可能产生另一种形式的差异聚集，有人称为差异渗漏原理。

1、油气差异聚集原理Gussow认为：静水条件下，如果在油气运移的主方向上存在一系列溢出点自下倾方向向上倾方向递升的圈闭，当油气源充足和盖层封闭能力足够大时，油气首先进入运移路线上位置最低的圈闭，由于密度差使圈闭中气居上，油居中，水在底部，当第一个圈闭Ⅰ被油气充满时，继续进入的气可以通过排替作用在圈闭中聚集，直到整个圈闭被气充满为止，而排出的油通过溢出点向上倾的圈闭Ⅱ中聚集；若油气源充足，上述过程相继在圈闭Ⅲ及更高的圈闭中发生；若油气源不足时，上倾方向（距油源较远）的圈闭则不产油气，仅产水，称为空圈闭。

所以在系列圈闭中出现自上倾方向的空圈闭向下倾方向变为纯油藏→油气藏→纯气藏的油气分布特征。

但这种结果只能代表原始的聚集规律，后期地质条件的改变有可能破坏这种聚集情况。

加拿大阿尔伯达盆地的瑞姆彼—圣.阿尔伯达线状礁带差异聚集最为理想的例子。

2、差异渗漏原理如果在运移的主方向上，存在一系列盖层封闭能力差的岩性圈闭，油气进入最下部第一个圈闭后，气在顶部油在下面，当不断进入的油气其浮力超过上覆盖层的封闭能力时，顶部的气首先逸出，向上运移到第二个圈闭，使第一个圈闭中只剩下油，如果有足够的油气补给，气还可以从第二个圈闭中逸出进入第三个圈闭，使第二圈闭中也只剩下油，结果油藏在储集层下倾部位靠近盆地生油中心，向上变为油气藏，最上远离盆地中心的部位为气藏，形成自上倾方向的空圈闭向下倾方向变为纯气藏→油气藏→纯油藏的油气分布特征，正好与背斜圈闭的差异聚集规律相反。

第二节油气藏形成的条件油气藏必须具备的两个条件是油气和圈闭。

而油气在由分散到集中形成油气藏的过程中，受到各种因素的作用，要形成储量丰富的油气藏，而且保存下来，主要取决于生油层、储集层、盖层、运移、圈闭和保存六个条件。

归纳起来油气藏形成的基本条件有以下几个方面：一、油气源条件盆地中油气源是油气藏形成的首要条件，油气源的丰富程度从根本上控制着油气资源的规模，决定着油气藏的数量和大小；油气源的性质决定着烃类资源的种类、油藏与气藏的比例；油气源形成的中心区控制着油气藏的分布。

因此，油气源条件是油气藏形成的前提。

1、烃源岩的数量成烃坳陷:是指地质历史时期曾经是广阔的有利于有机质大量繁殖和保存的封闭或半封闭的沉积区；成熟烃源岩有机质丰度高，体积大，并能提供充足的油气源，形成具有工业价值的油气聚集。

成烃坳陷在不同类型的盆地中有不同的分布形式，这与盆地的演化模式有关。

平面上,可以位于盆地中央地带(松辽盆地)，也可以偏于盆地一侧(酒西盆地)，或者有多个成烃坳陷(渤海湾盆地)。

纵向上，由于盆地演化的不同，烃源岩的分布在单一旋回盆地中只能有一套，在多旋回盆地中常发育多套烃源岩，但主力烃源岩常常只有一个。

成烃坳陷的位置也可以是继承性的，也可以是非继承性的，在不同的阶段位置产生迁移或完全改变。

只有研究盆地的演化史，进行旋回分析和沉积相分析，才能把握成烃坳陷的发育和迁移规律，有效地指导油气勘探。

烃源岩的数量：取决于烃源岩的面积（分布范围）和厚度。

2、烃源岩的质量并非所有的沉积盆地都有成烃拗陷，当盆地内拗陷区一直处于补偿或过补偿状态时，难以形成有利的成烃环境，或油气潜量极低，属于非成烃拗陷。

因此，一个拗陷是否具备成烃条件，还要对烃源岩有机质丰度、类型、成熟度、排烃效率来进行评价。

通过定量计算成烃潜量、产烃率来确定盆地的总资源量，从而评价油气源的充足程度。

只有具丰富油气资源的盆地，才能形成大型油气藏。

二、生、储、盖组合和传输条件油气生成后，只有及时的排出，聚集起来形成油气藏，才能成为可以利用的资源；否则，只能成为油浸泥岩。

而储集层是容纳油气的介质，只有孔渗性良好，厚度较大的储集层，才能容纳大量的油气，形成巨大的油气藏，这是显然的。

而有利的生、储、盖组合，也是形成大型油气藏不可缺少的基本条件。

生储盖组合:是指烃源层、储集层、盖层三者的组合型式。

有利的生储盖组合:是指三者在时、空上配置恰当，有良好的输导层，使烃源层生成的油气能及时地运移到储集层聚集；盖层的质量和厚度能确保油气不致于散失。

1、生储盖组合类型沟通烃源层和储集层的通道有三种基本形式：孔隙—裂缝系统，不整合面系统和断裂系统。

根据生、储层在时间和空间上的分布和接触关系，可将生储盖组合分为两大类：连续的或相邻的生储盖组合、不连续的或间断的生储盖组合。

(1)连续的生储盖组合是三者存在于连续沉积的地层单位中，生储层直接接触，以孔隙或孔隙—裂缝系为输导油气的通道。

根据接触方式可进一步分为：面接触，包括上覆式、下伏式、互层式；带接触，也称侧变式或指状交叉式；体接触，也称封闭式或透镜式。

(2)不连续生储盖组合生储层在时间上是不连续的，在空间上可以直接接触，也可以是分隔的，但两者的连接通道为不整合面或断层面。

可分为不整合型生储盖组合和断裂型生储盖组合。

在实际情况下，单一型式的生储盖组合往往很局限，输导油气的能力也有限，而更多的是多种型式联合形成复合的输导网络，因此，复合型的生储盖组合对大型油气藏的形成更为有利。

我国酒西盆地前山背斜带油气藏的形成即为复合型输导油气的结果。

2、生储盖组合的评价输导层的型式及其性能对输导能力起着重要作用。

一般来说，烃源层和储集层直接接触面积越大，通道畅通，输导能力就越大，反之，输导能力越差。

互层式、指状交叉式较上覆、下伏式输导能力强，透镜式虽接触面积广，但明显受储集体大小的限制。

不连续的生储盖组合型式中，生、储层虽未接触，但断裂面、不整合面往往输导能力强，在时空上把生、储层连接起来，尤其是不整合面，对油气的运聚起到重要的作用。

生储盖组合是否有利主要是看是否具有最佳的排烃效率，它与组合型式、烃源层的单层厚度和砂岩百分率有关。

单层厚度在30～50m的烃源层排烃效率较高，而砂岩百分率适当的区带则有利于油气由烃源层排入储集层进入二次运移。

从以上三个方面对生储盖组合定性评价可归纳为表。

三、圈闭条件圈闭是油气运移的“归宿”，圈闭的规模决定了油气藏的规模和数量，其所处的空间位置和形成时间决定了其捕捉油气的几率，而圈闭的密封程度和水动力条件决定了油气的聚集条件，这些都决定了圈闭是否为有效圈闭。

有效圈闭:是指在具有油气来源的前提下，能聚集并保存油气的圈闭。

它必须具备圈闭容积大、圈闭距源区近、圈闭形成时间早、圈闭的闭合度高、圈闭的封闭条件好特征。

1、圈闭容积大圈闭容积大小是决定能否形成大型油气藏的前提。

圈闭容积大小，由闭合面积、闭合高度、储集层有效厚度和有效孔隙度等参数决定。

它与圈闭的类型，储层特性等有关。

通常具有较大的闭合面积，较厚的储集层，较高的孔隙度的圈闭，是一个大容积的圈闭，但闭合度往往变化较大。

在一个油气田的含油面积内圈闭的有效容积，可以是由单一状储集层圈闭的容积；也可以是由相互连通的储集体内形成巨大的容积；也可以由多个圈闭（可以是同一类型，也可以是不同类型）在垂向上叠合，或连片叠合而形成的。

要成为大油气藏（田），必须拥有巨大的圈闭容积，这是一个先决条件。

2、圈闭距源区近(1)空间位置上距源区近。

(2)与烃源层之间有良好的输导通道，圈闭位于油气运移的路线上。

3、圈闭形成时间早所渭圈闭形成时间早，是指圈闭形成时间不晚于大规模生、排烃期。

这是一个动态条件，它不仅要研究圈闭的形成时期，而且要了解区域性大规模成烃、排烃期。

只有在大规模成烃、排烃期之前或同时形成的圈闭，才有利于油气的聚集。

圈闭形成时间通常可用分析盆地构造演化史，编制古构造图的方法来确定。

大规模区域排烃时间可以通过以下几个方面来确定：1.烃源岩的生烃高峰期和主要排烃期基本一致。

2.岩石的成岩后生变化，往往是控制储层次生孔隙发育时期，这个时期也是排烃的时期。