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石油天然气地质学欧成华、胡雪涛石油工程学院石油天然气地质学第一章石油与天然气地质学概论（2学时）第二章油气生成理论与烃源岩（4学时）第三章输导层与油气运移（4学时）第四章油气储集层与盖层（10学时）第五章油气藏形成与破坏（4 学时）第六章含油气系统与油气藏类型（8 学时）第七章油气藏地质建模（8学时）第五章油气藏形成与破坏第一节油气藏形成的基本条件第二节油气在圈闭中的聚集过程第三节天然气藏形成机理第四节油气藏的破坏及其产物第五节油气藏的形成时间第五章油气藏形成与破坏第一节油气藏形成的条件油气成藏基本要素：生、储、盖、运、圈、保六个基本要素概括为油气藏形成的四项基本条件⏹充足的油气来源⏹有利的生储盖组合⏹大容积的有效圈闭⏹良好的保存条件第五章油气藏形成与破坏一个盆地油气源的丰富程度，取决于：（1）生油岩体积——生油凹陷面积、生油岩累计厚度；（2）有机质丰度、类型、成熟度；（3）排烃效率。
生油岩体积大，有机质丰度高、类型好、转化程度高，排烃效率高，即可提供充足的油气源。
第五章油气藏形成与破坏（1）烃源岩的体积大——面积大、层数多、厚度大第五章油气藏形成与破坏（1）烃源岩的体积大——面积大、层数多、厚度大⏹烃源岩的面积——生烃凹陷面积的大小⏹烃源岩的厚度——生烃凹陷的持续时间⏹烃源岩的层数——地壳运动的周期性和沉积的旋回性地质上：具有面积大和持续时间长的生烃凹陷的盆地往往具有好的油气源条件。
（2）烃源岩的质量——丰度高、类型好、成熟度适中第五章油气藏形成与破坏等级TOC(%)“A”(%)总烃(ppm)Pg(S1+S2) (mg/g)非烃源岩<0.5<0.01<100<0.5差烃源岩0.5-1.00.01-0.05100-2500.5-2.0中等烃源岩 1.0-2.00.05-0.1250-500 2.0-6.0好烃源岩>2.0>0.1>500>6.0泥质烃源岩评价标准（黄第藩等，1992）岩石热解分析得到的：S1—残留烃，相当于岩石中已由有机质生成但尚未排出的残留烃，也被称为游离烃；S2—裂解烃，本质上是岩石中能够生烃但尚未生成烃类的有机质，对应着不溶有机质中的可产烃部分。
第五章油气聚集及油气藏的形成第一节圈闭和油气藏概述圈闭与油气藏概述》一、圈闭的基本概念1.圈闭的概念适合于油气聚集、形成油气藏的场所，称为圈闭。
圈闭是由三部分组成：(1) 储集层；(2) 盖层；(3) 阻止油气继续运移，造成油气聚集的遮挡物，它可以是盖层本身的弯曲变形，如背斜；也可以是另外的遮挡物，如断层、岩性变化等。
2.圈闭的度量圈闭的大小和规模往往决定着油气藏的储量大小，其大小是由圈闭的最大有效容积来度量。
圈闭的最大有效容积表示该圈闭能容纳油气的最大体积。
因此，它是评价圈闭的重要参数之一。
(1) 溢出点流体充满圈闭后，开始溢出的点，称圈闭的溢出点(图5-1)。
(2) 闭合面积通过溢出点的构造等高线所圈出的面积，称该圈闭的闭合面积。
闭合面积愈大，圈闭的有效容积也愈大。
圈闭面积一般由目的层顶面构造图量取。
(3) 闭合高度从圈闭的最高点到溢出点之间的海拔高差，称该圈闭的闭合高度。
闭合高度愈大，圈闭的最大有效容积也愈大。
必须注意，构造闭合高度与构造起伏幅度是两个完全不同的概念。
闭合高度的测量，是以溢出点的海拔平面为基准。
而构造幅度的测量，则是以区域倾斜面为基准。
同样大小构造起伏幅度的背斜，当区域倾斜不同时，可以具有完全不同的闭合高度。
(4) 有效孔隙度和储集层有效厚度的确定有效孔隙度值主要根据实验室岩心测定、测井解释资料统计分析求得,做出圈闭范围内的等值线图。
储集层有效厚度则是根据有效储集层的岩电、物性标准,扣除其中的非渗透性夹层而剩余的厚度。
(5) 圈闭最大有效容积的确定圈闭的最大有效容积，决定于圈闭的闭合面积、储集层的有效厚度及有效孔隙度等有关参数。
其具体确定方法，可用下列公式表示：V=F·H·P式中V--圈闭最大有效容积，m3；F--圈闭的闭合面积，m2；H--储集层的有效厚度，m；P--储集层的有效孔隙度，%。
二、油气藏的基本概念1.油气藏的概念油气藏是地壳上油气聚集的基本单元，是油气在单一圈闭中的聚集。
油气田勘探一、油气田勘探的基本特点1．油气田勘探是一门综合性的应用学科：理论知识的综合、技术方法的综合2．油气田勘探是一门探索性很强的学科3．油气田勘探是一项高投入、高风险的经济活动：地质风险、技术风险、政治风险、经济风险。
油气勘探项目要遵从“成本、储量、产量、效益”四统一原则。
二、油气勘探简史1、油气勘探的初级阶段从人类有意识地开采石油天然气到十九世纪中期。
找油主要依靠地表油气苗或随机发现，几乎没有理论指导。
甚至有时采用占卜、巫术等进行找油、找气。
2、油气勘探的中期阶段——19世纪中期至20世纪中期（二战结束前）理论上：①提出了“背斜聚油论”；由加拿大人T.S亨特(Hunt, 1861)、美国人D怀特(White, 1885)和奥地利人赫菲尔(Hofer, 1888)先后提出的。
②石油生成仍然处于“有机成因说”和“无机成因说”的争论中，但后期有机成因说逐渐占据上风；③出现了一批代表性的著作。
美国人D.海格(Hanger,1916)第一部石油地质专著《实用石油地质》俄国H.M古勃金(1937)发表了《石油论》H.O布罗德《石油与天然气地质原理》，它们成为指导近代油气勘探的重要理论基础。
技术装备方面：①1895年，第一台旋转钻机投入使用。
②1914年，地震折射法开始用于地质找矿。
③第一次世界大战之后，先后出现了磁法、地震反射波法和电测井技术，使油气勘探在理论和技术上日趋完善，石油成为新的动力能源得到普遍应用。
1890年世界石油产量达1030×10 4 t，到1940年已超过3×10 8 t。
3、油气勘探的现代阶段——20世纪中期至今理论上：①石油地质理论体系的建立；②全球油气分布规律和盆地找油理论的形成；③背斜聚油论的突破和非背斜找油论的蓬勃兴起；④油气勘探决策与资源评价理论体系的建立。
技术上：①地面地质调查降至次要位置；②地震勘探迅猛发展；③钻井技术和与之配套技术的迅猛发展；④测井技术的迅速发展；⑤井下综合录井和测试技术的完善；⑥非常规勘探方法的不断涌现；⑦综合勘探技术和方法的广泛应用。
106 第五章 构造样式 同一期构造变形或同一应力作用下所产生的构造的总和即为构造样式是指。东濮凹陷经历了复杂的构造发展过程，参入变形的岩石类型既有碎屑岩又有盐岩，构造应力场性质既有张性，又有扭性，因此形成了各类不同性质的构造样式。 东濮凹陷中主导构造变形因素主要包括构造应力场性质、参加变形的岩层的构造物理性质等。从构造应力场的性质上看，尽管存在扭动构造形迹，但东濮凹陷构造变形的主导应力场性质为张性伸展，盆地性质为裂陷盆地。从东濮凹陷构造、沉积特点看，其所有的构造发展演化受控于兰聊断层，盆地整体特征表现为兰聊断层上盘的半地堑，其它低序次断层都是在兰聊断层控制的滚动背斜背景上发展起来的。这些断层在兰聊断层倾向方向上有规律地成带出现，从而使盆地具有了东西分带的特点。同时，由于兰聊断层在走向上断面倾角陡缓的变化，以及下部拆离面深度的变化，影响了盆地长轴方向上不同构造部位发生不同的构造变形作用，这也就使盆地变形在南北向上具有了分段性。不同构造部位变形方式的不同以及断层间位移的传递形成了变换构造。从参入变形的岩石物理性质上看，东濮凹陷存在两种完全不同的变形层，即碎屑岩和盐岩，其中碎屑岩表现为弹塑性变形，而盐岩表现为塑性变形，其流动性大。东濮凹陷的盐岩主要分布在北部地区，且分布在不同层位，盐层厚度大。尽管没有形成盐刺穿等典型的盐构造，但它在变形中起到了重要的作用，表现为以滑动面的形式影响着盐上盐下层的变形，使变形具有分层次性。 根据东濮凹陷构造变形特点，将东濮凹陷构造样式主要根据其性质划分为伸展构造样式、走滑构造样式和盐构造样式三大类。
第一节 伸展构造样式 东濮凹陷伸展构造样式主要表现为断层及其所夹持断块间的组合方式，即断块群的类型。 断块（fault block），顾名思义是指至少有一条断层为边界或由几条断层围限的块体。多条断层在空间上相互交切构成了复杂断层系，这一复杂断层系中的多 107
个断块组合在一起即构成了“复杂断块群”。复杂断块群中的断层可以是同期形成的断层，也可以不是同期形成的断层，但强调是在同种性质、同种方向的应力作用之下形成的断层的组合。
一．断块群基本类型 讨论断块群类型，涉及到断块群的分类方案。就目前来说，还没有成熟的断块群分类方案。我们试图从几何学－运动学关系和断块群发育的构造位置出发来讨论断块群的基本类型。 1．几何学－运动学分类 从系统论的观点出发，两个断块和一条断层就可构成一个系统――断块群，这时它们的组合关系可有屋脊式、反屋脊式和阶梯式（图5－1a）。但从讨论具体一个盆地的断块组合关系上看，至少应有三个断块组合成的断块群才是最基本的断块群类型。三个断块和两条断层之间的组合关系有地堑、地垒和断阶（图5－1b），这是裂陷盆地最基本的断块群类型或要素。这些基本要素的组合构成了盆地中复杂断块群类型。 根据基本要素的组合关系，可以进一步将断块群划分为七种类型（图5－2）。其中并置表示断块群要素的左右排列关系，叠置表示断块群要素的上下叠合关系。复式堑垒型断块群为地堑-地垒在平面上相间排列，复式地堑和复式地垒指地堑或地垒与断阶的联合。复式断阶为两期断阶或不同断层系统控制的断阶相互切割联合，两组倾向相反的断层同等发育。叠置堑垒一般与剖面“X”型断裂有关或与两组倾向相反的断层的叠加有关，后一种情况与复式断阶的区别在于断层以一条断层为主。叠置断阶是顺向断阶与反向断阶在垂向上的叠合，两组断层很少交切，是两期断裂活动的产物。叠置复杂堑垒与盐有关，盐层为拆离面，其上下为独立的变形单元，断层为非透入性的。 2．构造部位与断块群 裂陷盆地的断块群分布具有特定的构造部位。根据其分布的位置关系，将断块群划分为三类：即主断层附近的（特指主断层与派生断层的组合）、地堑或地垒带上的和斜坡带上的（图5－3）。 108
图5－1 断块群要素 图5－2 复杂断块群类型
屋脊式反屋脊式断阶地垒地堑阶梯式a 一条断层和两个断块
b 两条断层和三个断块
复式地垒复式地堑叠置断阶复式断阶复杂叠置堑垒复式堑垒
叠置堑垒 109
图5－3 裂陷盆地不同构造部位上的断块群 （1）主断层带断块群类型（I型） 主断层带断块群类型以断阶和地堑或复式地堑为主要断块群类型。其中又可细分为： I1型为断层面和两盘均不旋转时，主断层与反向调节断层组合成地垒。 I2型为上盘旋转、下盘不旋转时，断层下分叉形成反向断阶，上部可发育地垒。 I3型为上盘不旋转、下盘旋转时，断层上分叉形成反向断阶。 I4型为断层上下盘皆发生旋转，断层上下分叉，形成断阶。有时下盘为强度较大岩层时，断层下分叉可不明显，此时，断面为铲式，上部分叉形成断阶。 I5型为沉积盖层压实作用下伴生的断层上分叉现象，因为压实作用总使断面变缓，但后期形成的断层总是陡的，因此产生新的断裂面。 I6型为上凸断层伴生的分叉断层，形成断阶带。 I7型为张性走滑伴生的负花状构造，一般表现为地堑。 （2）地堑（凹陷）或地垒上发育的断块群（II型） 理想情况下，地堑和地垒带中以发育剖面“X”型共轭断裂系为特征，但在实际情况中比较常见的有三种构造样式，即鱼尾式、菱形断块和复式堑垒的叠置（图5－4）。这三种类型的断块群都可以看成是叠置堑垒。
主断层带（Ⅰ）
直滑（Ⅰ１）上盘旋转（Ⅰ２）两盘旋转（Ⅰ４）地堑带（凹陷带）或地垒带（Ⅱ）斜坡带（Ⅲ）示断层形成时间由老到新压实作用（Ⅰ５）上凸断面（Ⅰ６）下盘旋转（Ⅰ３）负花状（Ⅰ７）
剖面“X”型
复式断阶（Ⅲ3）顺向断阶（Ⅲ1）反向断阶（Ⅲ2）与滑脱有关的堑垒组合（Ⅲ4）叠置断阶（Ⅲ5） 110 图5－4 “X”型共轭断层常见的演化样式 （3）斜坡带上的断块群（III型） 斜坡带上发育的断块群主要有顺向断阶、反向断阶、复式断阶、复式堑垒和叠置断阶。 （4）中央隆起带 中央隆起带可以看成是由“X”型断裂演化而来，也可以是两个背倾断层（及其派生断层）联合形成，还可以是由一条断层（及其派生断层）和一个斜坡组成。因此，其断块群类型以复式堑垒和叠置堑垒为特征。
二．东濮凹陷断块群类型及分布 1．主断裂带断块群类型 所谓主断裂指对盆地形成演化起重要控制作用的断裂。东濮盆地的兰聊断层、黄河断层、长垣断层等都属于主断裂。 （1）主断层与“Y”型分支断层组合成复式地堑：这种类型的断块群类型在凹陷内部的主断裂旁侧广泛发育。图5－5为长垣断层和黄河断层旁侧发育的复式地堑。这两个复式地堑联合组合成复式堑垒。 （2）主断层与同向调节断层组合成铲式扇或断阶：西部次凹带南部的黄河断层上盘发育同向断层，与黄河断层组合成断阶（图5－6）。 （3）断层下分叉和上分叉形成的断阶：在断块旋转过程中，主断层出现分叉断层，组合成断阶。在图5-7中，黄河断层上盘由于旋转，出现下分叉。在图5-17中，黄河断层和文西断层组合成上分叉。
鱼尾式构造（Ⅱ1）菱形断块（Ⅱ2）复式堑垒叠置（Ⅱ3） 111
图5-5 孟岗集凹陷主断裂与次级断层组合成复式地堑 图5－6 黄河断层与次级断层组合成偏“Y”型（88－225.5局部） 图5-7 黄河断层下分叉现象 112
图5-8 黄河断层上分叉形成断阶 （4）负花状构造形成的复式地堑：北部中央低凸带东翼发育负花状构造（图5-9），与渐新世期间的右旋剪切有关。
图5-9 文留构造东翼与走滑活动有关的负花状构造 2．斜坡带断块群类型 从盆地尺度上看，东濮凹陷所有构造都是在兰聊断层控制的斜坡带上发育起来的，但这里的斜坡带主要指东、西次凹带的西斜坡和西部斜坡带。 （1）复式断阶：马厂构造为由东倾的马东断裂系和西倾断裂系组成的复合断阶（图5-10）。 113
图5－10 马厂构造复式断阶 （2）断阶带：西部斜坡带的平面雁列式断层及所夹持的断块在剖面上表现为断阶带（图5-11）。
图5－11 柳屯（3D）189剖面局部 （3）滑脱断层上盘地堑：以文东断层上盘为代表，文东断层上部沿沙三段内盐层滑脱，下部可能沿石炭－二叠系内部煤层滑脱，上盘发育复式地堑（图5-12）。 114
图5－12 卫东断层上盘复式地堑 （4）叠置断阶：西北斜坡带早期受西倾断层控制的断阶带叠置了后期东倾断层控制的断阶带（图5-13）。
图5-13 叠置断阶 3．中央构造带断块群类型 中央构造带断块群类型主要有断阶、叠置堑垒和复式堑垒。 115
（1）断阶：中央构造带南北两端以西倾断层控制的简单断阶为特征。例如，在南部中央构造带南端，三春集断层、姚寨断层、马厂断层和黄河断层同向倾斜，组合成断阶（图5-14）。
图5－14 南部中央构造带南部发育的断阶 （2）“X”型断层控制的叠置堑垒：主要分布在北部中央构造带北端和刘庄构造带。前者主要受卫东断层和卫西断层控制（图5-15），后者主要受文西断层和文东断层控制（图5-16）。
图5－15 “X”型交叉断层及所组成的叠置堑垒（88－339.8剖面局部） 116
图5-16 刘庄构造文西断层系与文东断层系组合成叠置堑垒 （3）断层联合控制的叠置堑垒：文留构造受文西断层和文东断层控制（图5-17），南部中央低凸带受黄河断层和东倾断层（玉皇庙断层、新东断层、徐东断层、马东断层）控制（图5-18），两个倾向的断层及其派生断层联合形成了叠置堑垒。叠置堑垒的上部可以看作是复式堑垒。
图5-17 文留构造北部文西断层与文东断层组合成堑垒叠置断块群
