石油地质学第六节 非常规油气藏形成和油气藏破坏
石油地质学 第六节 非常规油气藏形成和油气藏破坏
三、生物化学作用、热变质作用对油气性质的改变
1、氧化变质
氧化变质：是指原油在低温低压条件下，因氧化 和微生物降解，使轻组分大量消耗，重组分不断增加， 成为稠油或沥青类矿物的演化过程。其结果是使油气 藏油质变差，降低工业价值。
氧化作用:主要是游离氧气，溶解氧气和氧化物与 烃类作用使油变质，如油层遭受剥蚀形成沥青塞，水 动力的作用使油水接触带形成沥青垫均属氧化作用， 后者也称水洗作用。
1．气水倒置
即同一储层中，从构造下倾部位的饱和气层向构造上倾方向，通 过气水过渡带渐变为饱和水层——气下水上。 2．异常地层压力 气水到置的关系决定了深盆气藏流体压力多低 于静水压力
3．源——藏相伴生 源岩直接位于致密储层下方。 4．储层物性致密一般<10%—12% 5. 埋藏深度相对偏大 6. 地质储量巨大，甜点区是开发的主要对象
三、形成条件
1．源岩条件—面积大、成熟度高、供气充足。
2．储集条件—低孔、低渗、大面积发育。因只有在物 性差的情况下，天然气才能整体和大面积排驱致密储 层内的水。
3．盖层条件—顶、底封盖层均重要。
顶部盖层可有效地阻止天然气的扩散作用，亦可完全 由储层中气水界面处的力平衡界面来维持，但扩散作 用速率可能要大。底部封隔层是为了阻挡水压力对含 气储层的作用，而导致其运移散失。
一、地质因素引起的油气藏破坏和再分布
地壳运动往往使地层抬升，产生一系列断层，有的还伴随强烈
的岩浆活动，使原有的油气藏圈闭改变或油气藏遭受侵蚀。 1、地壳运动可使储集层不均匀抬升，致使原来的圈闭溢出点
升高，容积变小，使油气藏中的油气溢出向上倾方向运移，散失 或再聚集形成新的油气藏。
2、地壳运动使油气藏整体抬升的结果，一方面造成圈闭盖层
油气藏的形成与破坏02
第四节 油气藏形成时间与期次
（2）储层自生伊利石测年确定油气藏形成时间
方法要求：在油气藏剖面上，油层和水层中等间隔系统采样作 自生伊利石的K—Ar年龄测定，在油水界面附近必然有一个伊
地温场研究的主要任务就是在查明现今地温场 特征的基础上，确定研究区的古地温场。 1. 今地温场 盆地的今地温场一般根据钻井实测地温及大地 热流测试资料确定。由于钻井泥浆温度低于地下井 低温度，一般测量井温比真正地下温度低（1.1126.67℃），可以利用采油温度来校正电测温度。 不同地区地温梯度不一，主要与地下热源和岩石热 导率有关；影响地温场分布的主要因素有大地构造 性质、基底起伏、岩浆活动、岩性、盖层褶皱、断 层、地下水活动及烃类聚集等。
压实作用
流体动力来源及动力学机制
Magara(1978): 压实 Toth(1980): 重力 Grauls(1999): 超压
流体动力来源及动力学机制 （据田世澄等，2001，修改）
内容
• 温度场
• 压力场
• 流体势能场
• 构造应力场
一、温度场
沉积盆地实际上是一个巨大的低温热化学反应器，地温是 决定有机质成烃演化的最重要控制因素，与油气形成关系密
流体动力场
温度场
今、古温度 场及其效应
压力场
压力系统形 成与演化
能量场
势能分布与 油气运移
应力场
演化及其 相互藕合
有利的油气生、运、聚组合部位 静态描述 地质 地震 钻井 测试 动态模拟
盆 地 地 质 演 化 史
今流体 动力分析
非常规油气
非常规油气摘要：随着世界油气工业勘探开发领域从常规油气向非常规油气延伸，非常规油气的勘探和研究日益受到重视。
非常规油气与常规油气在基本概念、学科体系、地质研究、勘探方法、“甜点区”评价、技术攻关、开发方式与开采模式等8 个方面有本质区别。
非常规油气与常规油气地质学的理论基础，分别是连续型油气聚集理论和浮力圈闭成藏理论。
非常规油气有两个关键标志：一是油气大面积连续分布，圈闭界限不明显，二是无自然工业稳定产量，达西渗流不明显；两个关键参数为：一是孔隙度小于10%，二是孔喉直径小于1μm 或空气渗透率小于1md。
而常规油气，在上述标志和参数方面表现明显不同，孔隙度多介于10%～30%，渗透率多大于1md。
非常规油气评价重点是烃源岩特性、岩性、物性、脆性、含油气性与应力各向异性“六特性”及匹配关系，常规油气评价重点是生、储、盖、圈、运、保“六要素”及最佳匹配关系。
非常规油气富集“甜点区”有8 项评价标准，其中3 项关键指标是toc 大于2%、孔隙度较高（致密油气>10%，页岩油气>3%）和微裂缝发育；常规油气核心评价成藏要素及其时空匹配，重点评价优质烃源灶、有利储集体、圈闭规模及有效的输导体系等。
非常规油气与常规油气既有明显区别，又有密切联系。
非常规油气与常规油气的相同点是，在同一含油气系统中，两者具有相同的烃源系统、相同的初次运移动力、相似的油气组成等。
基于成因和分布上的本质联系，常规—非常规油气表现为“有序聚集”，成因上关联、空间上共生，形成一套统一的油气聚集体系。
遵循常规—非常规油气“有序聚集”规律，勘探开发过程中应将两类油气资源整体考虑、协同发展。
abstract: with the world’s oil and gas industry developing from conventional oil exploration and development to unconventional oil field, the study of unconventional oil exploration is drawing great attention. unconventional and conventional oil and gas are substantially different in terms of eight aspects – basic conception, subject system, geological study, exploration method, evaluation of “sweet-spot zone,”technological research, development method and production pattern. the geological theories of unconventional and conventional oil and gas are based separately on continuous hydrocarbon accumulation theory and buoyant trap accumulation theory. unconventional oil and gas has two key characteristics. one is continuous distribution of oil and gas in a large area without obvious boundaries of traps. the other is no stable natural industrial output. thedarcy seepage is not obvious. there are two key parameters – porosity is lower than 10% and porethroat diameter is lower than 1μm or air permeability is lower than 1md. as for conventional oil and gas,the above-stated characteristics and parameters are apparently different. the porosity usually ranges from 10% to 30% and the permeability is usually higher than 1md. unconventional oil evaluation is focused on six geological properties, such as source rock characteristics, lithologic character, physical property, brittleness, petroliferous property, and stress anisotropy. conventional oil evaluation is focused on source rock, reservoir, cap rock, trap, migration and preservation as well as the optimumcoupling relations of these six characteristics. there are eight elements for evaluation of “sweet spot zone”of unconventional oil and gas abundance, of which three key elements are toc higher than 2%, high porosity (tight oil and gas higher than 10% and shale oil and gas higher 3%) and development of micro-fractures. evaluation of conventional oil reservoir is focused on core elements of accumulations and matching of time and space, emphasizing high-quality hydrocarbon source kitchen, favorable reservoir body, scale of trap, and effective conducting system. unconventional oil and gas is obviously different from and closely related to conventional oil and gas. unconventional oil and gas has something in mon with conventional oil and gas, such as in the same oil and gas system and sharing the same hydrocarbon source system, the same primary migration force and the similar oil and gas ponents. based on the substantial relations in genesis and distribution, conventional and unconventional oil and gas are in “orderly accumulations,” related to each other in genesis, and symbiotic in time and space, forming a set of unified oil and gas accumulation system. in accordance with the law that conventional and unconventional oil and gas are in “orderly accumulations,” the two different types of oil and gas resources should be taken into account as a whole in the process of exploration and development for harmonious development.。
第六章 油气藏形成与破坏
保存条件: 任一圈闭的储集层上方都应有封闭性良好 的盖层，没有盖层或它的封闭性遭到不同 程度的破坏，都会影响圈闭的有效性。这 一点对天然气来说，尤为重要。没有很好 的封闭条件，很难聚集并保存大油气藏， 特别是大气藏。
（数十到数百公里）
★ 沿断裂或断裂系垂向运移 ★ 复合型油气运移
在连续生、储、盖组合内，烃源层和储集 层可以呈上覆式、下伏式、互层式、侧变 ห้องสมุดไป่ตู้和封闭式。 如果在成烃灶范围内存在有利的组合及良 好的圈闭，油气进入储层后，经较短距离 侧向运移，形成大规模的油气聚集。 如果在成烃灶范围内不发育储集体，仅有 零星透镜状砂岩体，则只能形成小型的岩 性油气聚集。
率一般较排油率高，可达70%-90%。 （取决于有机质类型和丰度）
排液态烃（油）的临界含油饱和度：指在油、水两相共存 条件下，液态烃达到一定的相渗透率，能与水一起运移、 排出所必须达到的含油饱和度。目前，一般认为成熟烃源 岩的平均残余含油饱和度，可视为临界含油饱和度。成熟 烃源岩的Sro以1%-3%居多，一般不超过10%，油页岩最 高可达30%-50%。
距烃源区近：指圈闭不
仅在空间位臵上距源区
克凡尔脱 赛拉斯
弗罗伦斯
庇迪博
近，更重要的是与烃源
层之间有良好的通道 （即输导层），圈闭位 于油气运移的路线上。
爱尔平
?
本斯 穹隆
形成时间早，是 指圈闭形成的时 间下限应与大规 模生烃、排烃期 同步。
圈闭的闭合度高
当油水界面倾斜时，如果两端的高程差大于静 水状态时的闭合度（hc），或油水界面倾角 大于储集层顶面的倾角，这个在静水状态存 在的圈闭，在流（动）水作用下已不再存在， 不是有效圈闭。
5油气藏的形成及破坏
含油面积 含水边界（ 内 含油边界）
气顶面积
含油边界（ 外 含油边界） 气顶高度
含油高度
油气藏高度
背斜油气藏中油、气、水分布示意图
二. 油气藏成藏要素
气藏 油藏
油气藏
油气藏的重要特点是在“单一的圈闭内”。这里“单一” 的含意主要是指受单一要素所控制，在单一的储集层中，在
同一面积内，具有统一的压力系统和同一的油、气、水边界。
如果不具备这些条件，即使是位于同一面积上的油气 聚集，也不能认为是同一个油气藏。
同一要素控制 “单一圈闭” 单一储层 统一压力系统 同一油水界面
衡量油源丰富程度的标志 1.生油岩的总体积大小 2.Kerogen的丰度和类型 3.沉积有机质的成熟度和转化率
4.生油岩的排烃效率-烃源岩排出烃的质量与生成烃的质量百分比
其中，1、2 两项取决于： （1）含油气盆地的构造条件→ 坳陷的形成
（2）含油气盆地的沉积环境→ 生油凹陷形成
（3）沉积物的沉积速度、保存→ 还原环境形成 （4）盆地稳定下沉持续的时间→ 形成适于演化的温度和压力
六大成藏要素
烃源岩
储集层 盖层
圈闭
运移 保存
四个基本条件
1.充足的烃源条件 2.有利的生、储、盖组合 3 有效的圈闭 4 必要的保存条件
（一）成藏要素
包括生油层，储集层，盖层，运移，圈闭，保存等要素。
油气藏的形成和分布，是它们的综合作用结果。 1. 生油气源岩 是油气藏形成的物质基础。烃源岩的优劣取决于其体积， 有机质丰度，类型，成熟度及排烃效率。 烃源岩分析要结合盆地沉降埋藏史，地热史，古气候综合 分析评价： 盆地沉降埋藏史，对烃源岩的厚度有着决定性的作用；
石油地质学-第六讲油气藏类型
特别是拗陷中心早期 的潜伏隆起带，在油 气生成及运移过程与 背斜圈闭形成过程相 吻合的情况下，就成 了油气聚集的最好场 所。
(基底升降背斜）
这类油气藏一般分布在盆地或凹陷 3、底辟拱升背斜油 中心部位，当该部位沉积了厚层的岩盐、 气藏 石膏和泥质岩等塑性地层，在上覆地层 不均衡重力负荷和侧向水平压力作用下， 使塑性膏岩或泥岩层蠕动拱升，形成拱 升背斜。
特点：（1）两翼地层倾角平缓，闭合高度常较小，闭合面积较大； （2）直接覆于基底之上的地层弯曲较显著，有时还可遇到受基底断 裂控制的继承性断裂，向上地层弯曲渐趋平缓，而后逐渐消失； （3）从区域上看，在地台内部拗陷和边缘拗陷中，这些背斜圈闭常成 组成带出现，组成长垣或大隆起。
特别是拗陷中心早期的潜伏隆起带，在油气生成及运移过程与背斜 圈闭形成过程相吻合的情况下，就成了油气聚集的最好场所。
§1构造油气藏 （Structure Reservoir）
二、断层油气藏 ( Faulted- Reservoir)
1、断鼻构造油气藏
A
B
A
B
区域倾斜背景上，鼻状构 造的上倾部位被断层封闭，在 其中聚集了油气就形成这种类 型的油气藏。
§1构造油气藏 （Structure Reservoir）
二、断层油气藏 ( Faulted- Reservoir)
oil field
§1构造油气藏 （Structure Reservoir）
一、背斜油气藏
1、挤压背斜油气藏
由侧压应力挤压为主的 褶皱作用形成的背斜圈闭一侧较另一侧缓。
闭合高度较大，闭合面积较 小。
由于地层变形比较剧烈，背 斜圈闭形成的同时，经常伴 生有断裂。
从区域上看，这种背斜圈闭 主要分布于褶皱区的山前拗 陷及山间坳陷等构造单位内， 常成排成带出现。
非常规油气藏
1.非常规油气藏简介所谓非常规油气藏是指油气藏特征、成藏机理及开采技术有别于常规油气藏的石油天然气矿藏。
非常规油气资源的种类很多，其中非常规石油资源主要包括致密油、页岩油、稠油、油砂、油页岩等，非常规天然气主要包括致密气、页岩气、煤层气、甲烷水合物等。
其中资源潜力最大、分布最广、且在现有技术经济条件下最具有勘探开发价值的是致密油气（包括致密砂岩油气和致密碳酸盐岩油气）、页岩油气（包括页岩气和页岩油）、煤层气等。
据研究，非常规油气藏在全球分布十分广泛，是世界上待发现油气资源潜力最大的油气资源类型。
我国非常规油气藏分布亦十分广泛，无论是中部的鄂尔多斯盆地和四川盆地，还是西部的塔里木、准噶尔、吐哈盆地，以及东部的松辽、渤海湾、海域盆地等均有广泛分布，而且资源潜力巨大。
然而，由于非常规油气藏无论是在成藏机理和分布规律方面，还是在勘探评价方法和技术方面，均与常规油气藏明显不同，这就决定了其成藏研究和勘探评价的思路和方法有别于传统的石油天然气地质学研究。
2、常规油气藏与非常规油气藏的区别目前，世界石油天然气工业已进入常规油气与非常规油气并重发展的时代，而且非常规油气在世界油气新增储量和产量中所占的比例越来越大，已成为世界石油与天然气工业发展的必然趋势和必由之路。
常规油气藏与非常规油气藏的区别主要是常规油气藏油气运聚动力是浮力，而非常规油气藏的运聚动力主要是膨胀压力或者生烃压力。
常规油气藏的储层主要是中、高渗透率的储层，而非常规油气藏的储层则是低渗透率储层。
非常规油气藏没有油水界面，而常规油气藏有油水界面。
常规油气藏的流体压力主要是常压；而非常规油气藏是有由超压向负压最终到常压的旋回变化，超压是油气向低渗透致密储层中充注运移的主要动力，主要是由邻近的烃源岩在大量生烃期间所产生，并在幕式排烃过程中传递到储层中。
（见附表）非常规油气藏与常规油气藏特征的比较一般认为，非常规油气是一个动态的、主要受开采技术影响的概念。
非常规油气藏
1.非常规油气藏简介所谓非常规油气藏是指油气藏特征、成藏机理及开采技术有别于常规油气藏的石油天然气矿藏。
非常规油气资源的种类很多，其中非常规石油资源主要包括致密油、页岩油、稠油、油砂、油页岩等，非常规天然气主要包括致密气、页岩气、煤层气、甲烷水合物等。
其中资源潜力最大、分布最广、且在现有技术经济条件下最具有勘探开发价值的是致密油气（包括致密砂岩油气和致密碳酸盐岩油气）、页岩油气（包括页岩气和页岩油）、煤层气等。
据研究，非常规油气藏在全球分布十分广泛，是世界上待发现油气资源潜力最大的油气资源类型。
我国非常规油气藏分布亦十分广泛，无论是中部的鄂尔多斯盆地和四川盆地，还是西部的塔里木、准噶尔、吐哈盆地，以及东部的松辽、渤海湾、海域盆地等均有广泛分布，而且资源潜力巨大。
然而，由于非常规油气藏无论是在成藏机理和分布规律方面，还是在勘探评价方法和技术方面，均与常规油气藏明显不同，这就决定了其成藏研究和勘探评价的思路和方法有别于传统的石油天然气地质学研究。
2、常规油气藏与非常规油气藏的区别目前，世界石油天然气工业已进入常规油气与非常规油气并重发展的时代，而且非常规油气在世界油气新增储量和产量中所占的比例越来越大，已成为世界石油与天然气工业发展的必然趋势和必由之路。
常规油气藏与非常规油气藏的区别主要是常规油气藏油气运聚动力是浮力，而非常规油气藏的运聚动力主要是膨胀压力或者生烃压力。
常规油气藏的储层主要是中、高渗透率的储层，而非常规油气藏的储层则是低渗透率储层。
非常规油气藏没有油水界面，而常规油气藏有油水界面。
常规油气藏的流体压力主要是常压；而非常规油气藏是有由超压向负压最终到常压的旋回变化，超压是油气向低渗透致密储层中充注运移的主要动力，主要是由邻近的烃源岩在大量生烃期间所产生，并在幕式排烃过程中传递到储层中。
（见附表）非常规油气藏与常规油气藏特征的比较一般认为，非常规油气是一个动态的、主要受开采技术影响的概念。
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• 二、水动力条件的改变对油气藏的破坏
• 水动力的作用能使油、气、水界面发生倾斜，水动 力强弱的变化能使圈闭的大小和位置产生变化，甚至致 使原有圈闭消失，油气藏遭受破坏。水流运动的过程中， 在油与水接触带上水可以把石油中比较容易溶解的组分 带走，形成沥青垫，油藏变小，但也可使沥青垫以上的 油藏免遭破坏。
• 2、热变质作用
• 原油的热变质作用是指油 气藏中原油在热力作用下向 降低自由能，具有更高化学 稳定性方向变化的过程。其 结果是使原油中高分子组成 通过聚合形成沥青类矿物， 而较大部分烃类向低碳数烷 烃和甲烷方向演化。这是因 为油气中的烃类热演化与自 然界的物质一样，都是朝着 自由能不断降低稳定性增高 的方向发展。
• 图中，“甜点”是致密 储集层中孔渗物性相对 较好的地方，它往往是 深盆气圈闭带中具工业 开采价值的地区。
二、煤层气藏
• 煤层气藏是腐殖煤在热演化变质过程中的产物，以甲烷 为主，又称煤层甲烷或煤层瓦斯。它主要以吸附状态赋 存于煤的基质表面，在煤层割理和裂隙及煤层水中还存 在有少量的游离气和溶解气。
第五节 非常规油气藏形成
• “非常规”是相对于“常规”而言的。我们把非常规油气 藏简单地理解为其成藏机制不同于一般常规的油气藏， 主要介绍深盆气藏、煤层气藏和甲烷水合物三类非常规 油气藏。
• （一） 深盆气藏
• 一、概念
• 深盆气藏最早于1927年发现于美国的圣胡安盆地，并于 20世纪50年代初最早投入开发。1976年在加拿大西部阿 尔伯达盆地发现艾尔姆华士巨型深盆气藏。 1979.Masters提出了深盆气藏的概念。
• 三、形成条件
• 1．源岩条件—面积大、成熟度高、供气充足。
• 2．储集条件—低孔、低渗、大面积发育。因只有在物 性差的情况下，天然气才能整体和大面积排驱致密储层 内的水。
• 3．盖层条件—顶、底封盖层均重要。
• 顶部盖层可有效地阻止天然气的扩散作用，亦可完全由 储层中气水界面处的力平衡界面来维持，但扩散作用速 率可能要大。底部封隔层是为了阻挡水压力对含气储层 的作用，而导致其运移散失。• 一、地质因素引起的油气藏破 Nhomakorabea和再分布
• 地壳运动往往使地层抬升，产生一系列断层，有的还伴随强烈 的岩浆活动，使原有的油气藏圈闭改变或油气藏遭受侵蚀。 1、地壳运动可使储集层不均匀抬升，致使原来的圈闭溢出点升
高，容积变小，使油气藏中的油气溢出向上倾方向运移，散失或再 聚集形成新的油气藏。
2、地壳运动使油气藏整体抬升的结果，一方面造成圈闭盖层遭
• 1．气水倒置
• 即同一储层中，从构造下倾部位的饱和气层向构造上倾方向，通过 气水过渡带渐变为饱和水层——气下水上。
• 2．异常地层压力 气水到置的关系决定了深盆气藏流体压力多低 于静水压力
• 3．源——藏相伴生 源岩直接位于致密储层下方。
• 4．储层物性致密一般<10%—12% • 5. 埋藏深度相对偏大 • 6. 地质储量巨大，甜点区是开发的主要对象
三、甲烷水合物
• 在特定的低温和高压条件下，甲烷气体可容纳水分子形 成一种具笼形结构、似冰状的固体水合物，又称固态气 体水合物（Solid Gas Hydrate）。
• 天然的甲烷水合物多呈白色、浅灰色，常以分散状的颗 粒或薄层状的集合体赋存于沉积物之中。
第六节 油气藏的破坏与油气再分布
• 油气藏的破坏和油气再分布:是指已经处在物理、化学上 的稳定性和平衡状态的油气藏在各种地质、物理、化学 因素的作用下，油气圈闭或油气本身的物理化学稳定性 遭到部分或全部破坏，致使油气在新的条件下发生再运 移和再聚集的过程。 油气藏破坏的结果使油气部分或全部散失，因各种微 生物降解或氧化作用产生变质，失去工业价值；油气再 分布的结果使原来较大的油气藏分散成若干小油气藏， 或者若干小油气藏富集成一个较大的油气藏。
• 深盆气藏是指在特殊地质条件下形成的，具有特殊圈闭 机理和分布规律的非常规天然气藏，因分布在盆地深部 或构造底部，故称为深盆气藏。它不是一种特殊天然气， 也不是赋存于盆地某一深度线以下的天然气。
• “深盆气”一词原指 分布在盆地的深部气
藏，其成藏机制和分
布不同于前述常规油 气藏。
• 二、特征
• 深盆气藏主要是在毛细管压力的作用下，存在于具有低孔、低渗特 征储层的构造下倾方向上的天然气聚集体，向储层的构造上倾方向， 虽然孔渗性变好，但却通过气水过渡带向上形成含水饱和带。因此， 它完全不同于常规气藏，主要表现在：
• 4．保存条件—区域构造稳定、断裂发育少。
• 四、成藏机理：
• 1．力学平衡：气体热膨胀力+浮力毛细管力+静水柱 压力
• 2．物质平衡：扩散量供气量
• Dickinson（1985）以美国 绿河盆地为背景，提出了
致密地层中深盆气藏形成 的四个阶段，如图
• 常规油气藏可早于深盆 气藏形成并分布在其上 倾方向。
受侵蚀，残留厚度减小，封闭性变差；另一方面由于油层抬升，油 气藏压力下降，溶解气溢出，将石油排剂出圈闭，原来的油气藏变 成气藏。
3、地壳运动产生一系列的断裂活动，它是油气藏破坏和再分布
的主要因素。断裂活动往往使油气沿着开启的断裂系统大量流失， 油气藏遭受破坏；或使油气在不同储层间进行再分布。其结果使单 一富集的油层，分解成若干个油气藏，也有可能使多油层的油气向 主力油层富集。
• 三、生物化学作用、热变质作用对油气性质的改变
• 1、氧化变质
• 氧化变质：是指原油在低温低压条件下，因氧化和 微生物降解，使轻组分大量消耗，重组分不断增加，成 为稠油或沥青类矿物的演化过程。其结果是使油气藏油 质变差，降低工业价值。
• 氧化作用:主要是游离氧气，溶解氧气和氧化物与烃 类作用使油变质，如油层遭受剥蚀形成沥青塞，水动力 的作用使油水接触带形成沥青垫均属氧化作用，后者也 称水洗作用。 微生物降解作用:是油气藏内烃类在微生物的作用下， 原油轻组分逐渐减少，重组分相对增加，最后形成重质 油的作用。