石油天然气的聚集

第五章 石油和天然气的聚集§1 圈闭与油气藏的基本概念一、圈闭（一）概念及其要素烃源岩生成的油气经过运移后，在适宜的地方就会停下来，油气会随后不断地汇集而来，发生聚集。

我们把这种适合于油气聚集的场所，称为圈闭。

一个圈闭必须具备三个条件（或三要素）：（1）容纳流体的储层；（2）阻止油气向上逸散的盖层；（3）在侧向上阻止油气继续运移的遮掩物。

它可以是盖层本身的弯曲变形，如背斜，也可以是断层、岩性变化等。

圈闭只是一个具备了捕获分散状烃类而使其发生聚集的能力的一个有效的地质体，它可以有油气，亦可以无油气，即与油气无关。

（二）圈闭的度量考查一个圈闭最大能聚集多少油气，要用一些参数来度量。

用来描述、评价、度量圈闭的主要参数如下（以背斜圈闭为例图5-1）。

剖面图溢出点闭合面积构造等高线闭合高度100200300100200平面图图5-1有效容积的有关参数示意图1．溢出点流体充满圈闭后，开始溢出的点（注：它在剖面上是一点，在平面上是一条闭合线）。

2．闭合面积通过溢出点的海拔构造等高线所圈出的面积。

3．闭合高度圈闭溢出点到储层最高点之间的垂直距离，或圈闭最高点与溢出点之间的海拔高差（注：闭合度与构造幅度是完全不同的两个概念）。

圈闭的类型多种多样，在圈定闭合面积时，要先找出溢出点遮挡条件的下限，然后根据形成圈闭遮挡物性质是断层、岩性尖灭线或盖层的弯曲，用断层线、岩性尖灭线、构造等高线，三者中的一、二或三，通过溢出点构成的一个闭合的回路或封闭线所圈出的面积。

（如图5-2、5-3所示）。

图5-2 图5-3 （一）概念：运移着的油气，遇到了圈闭，在盖层和遮挡物的作用下，阻止了它们的继续运移，就会在其中的储层内聚集起来，就形成了油气藏。

油气藏是指油气在单一圈闭中的聚集，它是地壳上油气聚集的基本单元。

如果圈闭中只聚集了油或只聚集了气就分别称为油藏或气藏，二者同时聚集就称为油气藏。

若油气聚集的数量足够大，达到了工业开采价值，则称为商业性油气藏，否则，聚集的数量少，不具备工业开采价值，则称为非商业性油气藏。

二者是一个相对概念，取决于政治、经济和技术条件。

油气藏的重要特点是在“单一”圈闭内的聚集，所谓“单一”的涵义，主要是指受单一要素所控制，在单一储层内，具统一的压力系统，统一的油、气、水边界，同一面积内的油气藏（如图5-4）。

天然气石油图5-4三个储集层组成的三个油藏（二）油气藏的度量油气藏大小要进行储量计算，但计算储量要用如下参数（如图5-5）：图5-5背斜油气藏中油气水分布示意图1．含油边界和含油面积在油气藏中，由于重力分异的结果，油、气、水的分布规律是气上、油中、水底。

形成油—气、油—水分界面，静水条件下界面是水平的，动水条件下倾斜。

含油（气）边界是油（气）—水界面与储层顶、底的交线。

其中与储层顶面的交线叫做外含油（气）边界，又称含油边缘；与储层底面的交线称内含油（气）边界，又叫含水边界。

2．底、边水如果油层厚度不大，或构造倾角较陡，这时油气充满圈闭的高部位，水围绕在油气藏的四周。

即在内含油气边缘以外，这种水称为边水；如果油层厚度大，倾角小，油气藏的下部全部为水，这种水称为底水，还有另外一种分法。

3．油气柱高度：油气藏内油（气）水界面至油气藏高点的垂直距离。

4．气顶和油环：油气藏顶部的气称为气顶，油位于中部，在平面上呈环状分布，称油环。

5．充满系数：含油气高度与闭合高度的比值。

§2 油气藏成藏要素油气藏的形成过程，实际上是在各种成藏要素的有效匹配下，油气从分散到集中的过程。

这些要素有哪些呢？1．成藏要素：油气成藏要素包括生油层、储集层、盖层、运移、圈闭、聚集、保存（即生、储、盖、运、圈、聚、保）七大要素，油气藏的形成和分布，是它们的综合作用结果。

生油气源岩是油气藏形成的物质基础。

好的烃源岩取决于其体积、有机质丰度、类型、成熟度及排烃效率。

这要结合盆地沉积史、沉降埋藏史、地热史、古气候综合分析评价。

储层的好坏决定了油气藏容纳油气的能力，及开采的难易程度。

盖层的好坏直接影响了油气的聚集与保存。

油气的运移是油气由分散状态到聚集状态的唯一途径；也正是由于油气运移，在一定条件下可造成油气藏的破坏。

它是分析油气聚集规律与分布规律的主要证据。

圈闭是油气发生聚集的场所，没有圈闭就形不成油气藏；圈闭的大小、规模决定了油气的富集程度；它的分布规律及形成控制着油气藏的分布规律。

保存条件是油气藏从形成到现在能否完好无损地保存至今的关键因素。

以上任何一个要素不优越，都不能形成现今的油气藏。

二、油气藏富集条件（一）充足的油气来源生油条件是油气藏形成的物质基础。

因此，充足的油气供给，才能形成储量大、分布广的油气藏。

油气源的供烃丰富程度，取决于盆地内烃源岩系的发育程度及有机质的丰度、类型和热演化程度。

生油凹陷面积大、沉降持续时间长，可形成巨厚的多旋回性的烃源岩系及多生油气期，具备丰富的油气源，是形成丰富油气藏的物质基础。

从国内外大型及特大型油气田分布看，它们都分布在面积大、沉积岩系厚度大、沉积岩分布广泛的盆地中。

如波斯湾、西伯利亚、墨西哥、马拉开波、伏尔加—乌拉尔、松辽、渤海湾。

这些盆地的面积多在10×104km2以上，烃源岩系的总厚度均>200~300m，沉积岩体积多在50×104km3以上。

（二）有利的生、储、盖组合1．生、储、盖组合及其类型。

生、储、盖组合是指紧密相邻的（剖面上的）生油层、储集层和盖层的一个有规律的组合，称为一个生、储、盖组合。

（1）根据三者之间的时空配置关系，可划分为四种类型（图5-6）。

正常式侧变式顶生式自生、自储、自盖式图5-6生储盖组合类型示意图正常式组合：生下、储中、盖上侧变式组合：指由于岩性、岩相在空间上的变化而导致的生、储、盖在横向上渐变而构成。

顶生顶盖式（顶生式）：生油层与盖层同属一层，储层位于下方。

自生、自储、自盖式：本身具生、储、盖三种功能于一身。

如灰岩中，泥岩中的局部裂缝，泥岩中的砂岩透镜体。

（2）根据生油层与储集层的时代关系划分为新生古储式、古生新储式和自生自储式三种型式。

（3）根据生、储、盖组合之间的连续性可将其分为连续性沉积的生、储、盖组合和不连续的生、储、盖组合。

所谓有利的生、储、盖组合是指生油层生成的油气能及时地运移到良好的储层中，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。

2．生、储、盖组合评价到底什么样的生储盖组合才算有利的呢？根据国内外学者研究认为：在粘土岩—砂岩类构成的生储盖组合中，砂岩体与其周围生油气层接触面积是控制石油储量的重要因素。

当砂岩储集层单层厚约10~15m，泥岩生油层单层厚约30~40m，二者呈略等厚互层时（图5-7），砂—泥岩接触面积最大，最有利于石油聚集。

从砂泥厚度比率看，砂岩厚度比率介于20%~60%对油气聚集最有利，中值为30%~60%，太大太小均不利。

200040006000800010000箭头表示压实流体流动方向深度，f t 砂岩泥岩泥岩中压实流体最大压力的隹置图5-7不同的生、储、盖组合，具有不同的输送油气的通道和不同的输导能力，油气的富集条件就不同。

生、储互层式组合，生与储接触面积大最为有利。

生、储指状交叉的组合（图5-8），生油层与储层的接触局限于指状交叉地带，在这一带最有利；向盆一侧远离此带，因缺乏储集层，输导能力受限；而另一侧则缺乏生油层，油气来源又受限制。

砂岩透镜体从接触关系上来说，应该是油气的输导条件最为有利（图5-9），但油气的输导机理，至今还没有人能解释清楚。

这三种组合关系是最有利的或较为有利的。

区域最佳烃类运移和聚集主要是砂岩层主要是泥岩层表示流体自泥岩向砂岩及在砂岩内运移的方向表示无构造时图5-8箭头表示压实水的运移方向图5-9（三）圈闭的有效性油气勘探的实践业已证明，在有油气来源的前提下，并非所有的圈闭都能聚集油气。

有的有油气聚集，有的只含水，属于“空”圈闭，说明它们对油气聚集而言是无效的。

圈闭的有效性就是指在具有油气来源的前提下，圈闭聚集油气的实际能力。

可理解为聚集油气的把握性大小。

其影响因素有三个方面：1．圈闭形成时间与油气区域性运移的时间的关系（时间上的有效性）圈闭形成早于或同时于油气区域性运移的时间是有效的，否则，在油气区域性运移之后形成的圈闭，因油气已经运移走了当然是无效的。

油气初次运移时，在生油层内部的岩性、地层圈闭中聚集起来的油气藏，是形成最早的油气藏。

在烃源岩生烃并大量排烃以后，所发生的第一次地壳运动，是油气大规模区域性运移的主要时期，在此时及其以前形成的圈闭是最有效的。

如果盆地在此后又发生过一次或多次构造运动，可能会产生两种结果：一种情况仅使原有多数圈闭进一步发育定型，对油气聚集最为有利，而新形成的圈闭则因无油气可捕获而常常是无效的。

另一种情况是地壳运动比较强裂，改变了盆地原来的构造面貌，破坏了已有油气藏，打破了原来的油气聚集的平衡状态，油气可再次发生区域性运移，油气重新分布，这时及其以前形成的圈闭可能成为有效的。

如果一个盆地含有多套烃源岩层，会有多个油气生成和油气运移期，那么后期生成的圈闭，对于早期的油气运移期是无效，而对于后期的油气运聚则可能是有效的。

所以应作全面分析研究。

2．圈闭位置与油气源区的关系（位置上的有效性）油气生成以后，首先运移至离油源区以内及其附近的圈闭中，形成油气藏，多余的油气则依次向较远的圈闭运移聚集。

显然，圈闭离烃源岩区域越近越有效，越远有效性越差。

圈闭位置上的有效性是一个相对概念。

它受两方面因素影响：一是油源是否充足，若烃源岩供烃充足，则盆地内所有圈闭（指在时间上是有效）都应是有效，否则其有效性随距离增加而变小；二是油气运移的通道和方向，油气在运移过程中，若因岩性变化、断层阻挡或其它阻力的影响，油气运移的方向就会发生变化或停止运移，这时只有油源附近的圈闭才会有效，较远的圈闭只有在有良好通道相连时才是有效的，否则是无效的。

3．水压梯度对圈闭有效性的影响在静水条件下，油气藏内油水或气水界面是水平的。

但在动水条件下，这个界面则是倾斜的，倾角大小取决于水压梯度和流体的密度差（如图5-10所示）。

水水Zγ－油水界面的倾角β－水压面的倾角α－储集层顺水流方向一翼的倾角Z－1，2号井间油（气）水界面高差－1，2号井间测压面高差h L－1，2号井间的距离图5-10水压梯度与圈闭有效性的关系对油藏而言，油水界面倾角可由下式求出：气密度油水对气藏而言水压梯度、、、、i tgr i i tgr g o w g w w g w w w w:::lg 000ρρρρρρρρρβρρρ⋅-=⋅-=⋅-= （5-1） 在水动力条件下，油（或气）水界面是倾斜的，意味着会有部分油气被冲走，倾角越大，能留住的油气就会越小。