石油地质学 第四节水动力油气藏
圈闭和油气藏
3. 礁型圈闭
3. 纯水动力圈闭
3. 地层 - 水动力复 合圈闭
类
4. 刺穿圈闭
4. 沥青封闭 圈闭
4. 构造 - 地层 - 水 动力复合圈闭
5. 多因素构 5. 多因素地
造圈闭
层圈闭
三、Measurements of traps and pools
（一） Measurements of traps
在油气勘探初期，人们主要在地表有油气苗的地 点钻探，没有对地下产油的地质条件作分析研究，也 未进行较为系统的地质工作，勘探效益较低。通过实 践，总结正反两方面的经验，认识到油气聚集常与背 斜有关，这就产生了“背斜学说” (anticlinal theory) （I.C.White，1885）。在“背斜学说"指导下，逐步 开展以地质测量为基本手段的找油工作，大大加快了 新油气田的发现。
地层圈闭概念的提出和该类油气藏的系统研究，促进了油
气勘探，特别是老油气区的二次勘探。
在四、五十年代，赫伯特（M.K.Hubbert，1940， 1953）对流体势和水动力在形成油气圈闭过程中的 作用，作了精深的研究。他指出：油气圈闭位置总 是在油气势最小的地方。有些油气藏中油水界面的 倾斜，甚至油气存在于“圈闭”以外，是水动力作 用的结果。他不仅提出了水动力圈闭这一新的圈闭 类型，为勘探新的油气藏类型指明了方向，而且为 圈闭形成机理的研究奠定了理论基础。目前对圈闭 的研究，更多地涉及到油气运移的动力、势能与各 种遮挡条件的新认识。至于是否存在背斜构造也不 占主导地位，这样圈闭的概念就被极大地拓宽了。
“地层圈闭”(stratigraphic traps)这一术语是由莱复生（ A.I.Levsen，1936）首先提出来的。他在研究美国大量非构 造油气藏的基础上，提出了“地层圈闭”的概念，并在一系列 的论文和著作中加以系统论述。他指出：“地层圈闭是这样一 种圈闭，即地层变化是储集层形成圈闭的主要因素。”地层变 化包括“砂或多孔储集层的楔入或尖灭，砂层侧向变为渗透性 差或非渗透性的岩层，地层被削蚀与超覆，或地层层序类似的 变化等”。并进一步将地层圈闭划分为原生地层圈闭（即岩性 圈闭）和次生地层圈闭（即不整合圈闭）两类。
034第三章 圈闭和油气藏(第四节 水动力油气藏)
dhw/dl是水的测势面坡度 ， ρW 、ρg 分 别是水、油和气的密度。
对于油水界面，其平均倾斜与水头的测 势面的平均倾斜之间关系参见图3-37。
图3-37 油水界面倾斜度与水测 势面坡度的关系图（据 Levorsen，1954）
图3-42 油气等势面倾斜度 变陡而在单斜层中形成的 水动力圈闭（据Hubbert，
1953）
（三）纯水动力油气藏
无需其他非渗透层，仅在水动力条件下产生圈闭，便是纯水动力圈闭。其中油气 藏为纯水动力油气藏。但是，事实上可能没有这类稳定的油可能和某些非渗透层围限成封闭的相对地 势空间，从而形成水动力圈闭。要强调的是： 油势、气势的函数不同：
油势φ O= φ O （x，y，z） 气势φ g= φ g （x，y，z） 油圈闭、气圈闭几何学特征不同。
2、水动力作用下油（气）水界面倾斜
在水动力作用下，油（或气）藏的油（或气）水界面是倾斜的，其倾角与水动力强度有关。 根据（4-12）式，可以导出水势或水头与油水界面、气水界面上在某方向垂直剖面交线 上某点的切线的倾角θo/w 和θg/w 分别为：
第四节 水动力油气藏
水动力圈闭：水动力作用，或和非渗透层联合封闭，使静水条件下不产生圈闭的 场所形成新的圈闭。
水动力油气藏：处于水动力圈闭中的油气藏。
一、水动力圈闭形成机理 （一）水动力概念 水动力：单位质量（或重量）地下水所具有的动力。
Ew =— φ w （x，y，z）
（二）水动力圈闭形成机理
1、基本机理 在本章第一节已经讲解了水动力和圈闭的一般关系：在水动力作用下，油
油田水动力系统与油气藏的保存和破坏
油田水动力系统与油气藏的保存和破坏大部分的沉积岩都有孔隙，而且这些空隙都是被水填充，油气的生成、运移和储存都是在有水的环境下进行，因而水动力系统对于油气成藏有着十分密切的联系。
水动力会破坏油气藏，造成油气破坏，也可由水动力和非渗透性岩层联合封闭即可形成水动力油气藏。
标签：水动力系统；油气成藏；油气破坏引言油田水是指在油气田范围内与油气伴生并直接与油层联通的地下水。
油气藏就是在油田水环境下生成、运移和聚集成藏的，是地下水在地质历史过程中不断运动的结果，油田下水可以作为烃类运移成藏的动力和载体，两者相辅相成，与此同时，油田水也可最為油气藏破坏的因素之一，因此油田水与油气藏有着十分密切的关系。
文章将论述油田水动力条件对于油气藏的保存和破环的影响。
1 油田水动力系统在含油气盆地中存在着两种不同成因的水动力系统，即沉积承压水动力系统和渗入水动力系统，前者的压力主要由上覆沉积盖层的负荷形成，压力值在地静压力和静水压力之间承压水的运动具有缓慢性、持久性、方向性和内泄性四个特点；后者是由于盆地周边地区受大气降水和地表水渗入后形成，其压力接近静水压力，它以外循环渗入或水交替为特征。
在水文地质历史阶段中，储集层内的水有可能被沉积承压水或地表渗入水完全交替。
这种完全交替的次数越多，说明水交替的规模和强度越大。
[3]地表渗入水对油气藏的保存有利也有弊，当储层渗透率较好且渗入水有一定水利坡度时，其冲刷能力较强，可破坏储层中的油气藏；反之，在渗透率差的储层中，地层水流速慢，其冲刷能力不能克服油分子与岩石之间的吸附能力，使油气沿着储层运动，油气藏得以保存。
2 油田水动力系统与油气藏的保存2.1 相对稳定的水动力环境利于油气的保存油气在相对封闭的水文地质条件成藏后，由于受到外来水的影响较小，使得储层中底层水矿化度高，这对油气藏有着很好的保存作用。
2.2 水动力油气藏在强水动力条件将油气从圈闭冲走或削弱顶部盖层的封闭能力，初始的含油气圈闭全部或部分被水占据。
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。
河北地质学院 石油地质学 讲义 (7)
•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
一、油气成藏要素 1.1 生 油 气 源 岩
生油气源岩是油气藏形成的物质基础。 烃源岩分析取决于其体积、有机质丰度、类型、 成熟度及排烃效率。
结合盆地沉积史、沉降埋藏史、地热史、古气
候综合分析评价。
对油气生成的沉积环境来说
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。
类别 级别 <500 产 量 埋 深 （
m
石油产量（t/d） 工业性 0.3～0.5 0.5～1.0 1.0～3.0 3.0～5.0 5.0～10 .>10 非工业性 <0.3 0.3～0.5 0.5～1.0 1.0～3.0 3.0～5.0 5.0～10
4、圈闭最大有效容积的确定 最大容积，
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。 V=F.H.φ
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；φ—储集层的效孔隙度，%；
二、油 气 藏 的 形 成 （一）油气藏的概念
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
H1以区域倾斜面为基准，H2以等海拔高程面为基准。
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。
800 700 D B 700 600 500 400 300 200
油数 多 、 厚 度 大 生 油 岩 体 积 大: 生 油 凹 陷 面 积 大 、 生 层 好 有 机 质 丰 度 高 、 类 型 ； 高 成 熟 度 适 中 、 转 化 率 ； 排 烃( 初 次 运 移)效 率 高
石油地质学—油气藏类型分析
世界第二大油田（主要含油 层为中白垩统瓦拉砂岩及布尔 干砂岩，孔隙度25％～30％， 单井平均日产油量达1350t，可 采储量90亿吨 ）。
此外，在北美墨西哥湾、
原苏联恩巴地区、西非部分地
区的许多背斜油气藏，也都属
于这类。
石油地质学—油气藏类型分析
￭第二节 构造油气藏
4、披覆背斜油气藏 圈闭成因：古地形突起和差异压实作用有关 圈闭的分布：地台区 油气藏特点：
统； 2）钻井中常发生钻具放空，泥浆漏失、井喷现象； 3）室内实测岩芯渗透率与试井测定结果相差极大； 4）单井初产量高，递减快，井间产量相差悬殊；高产井、低
产井、干井交叉出现； 5）井间干扰明显。 6）裂缝的发育和分布，控制了油气的富集程度。
石油地质学—油气藏类型分析
￭第二节 构造油气藏
2、构造裂缝油气藏类型 根据储层岩性划分
1）圈闭核部为坚硬的块状岩石突起； 2）背斜形状一般为穹隆状，顶平翼稍陡，反映古突起形状 ； 3）圈闭的闭合度向上逐渐减少； 4）两翼倾角向下逐渐变陡。 如：渤海湾盆地 济阳坳陷 孤岛油田 基底：奥陶系石灰岩或白云岩 翼部：下第三系
顶部：上第三系馆陶组及明化镇组
形成较大规模的披石盖油地构质学造—油。气藏类型分析
石油地质学—油气藏类型分析
￭第二节 构造油气藏
3、底辟拱升背斜油气藏
如：江汉盆地 王场油田 走向北西，两翼近对称，隆起幅度高达800m。在剖面上，地层倾角
上缓下陡，上部仅200，下部达60—700。地下核部为盐岩隆起。
石油地质学—油气藏类型分析
￭第二节 构造油气藏
3、底辟拱升背斜油气藏
中东地区科威特布尔干油田
1）两翼地层倾角平缓； 2）圈闭的闭合高度小，闭合面积大，常呈穹窿状； 3）断层较少且以张性断层为主； 4）油气藏连片、成带，形成大型 隆起或长垣； 5）圈闭形成时间早。 是聚集油气、形成大油气田的有利的地区。 如：松辽盆地—大庆长垣莎尔图油田
石油地质——名词解释
石油:(又称原油)(crude oil)：一种存在于地下岩石孔隙介质中的由各种碳氢化合物与杂质组成的，呈液态和稠态的油脂状天然可燃有机矿产。
石油的灰分：石油的元素组成除了碳、氢、氧、氮、硫以外，还含有几十种微量元素，石油中的微量元素就构成了石油的灰分。
石油的组分组成：石油中的化合物对有机溶剂和吸附剂具有选择性溶解和吸附性能，选用不同有机溶剂和吸附剂，将石油分成若干部分，每一部分就是一个组分。
石油的比重：是指一大气压下，20℃石油与4℃纯水单位体积的重量比，用d420表示。
石油的荧光性：石油在紫外光照射下可产生延缓时间不足10-7秒的发光现象，称为荧光性。
天然气：广义上指岩石圈中存在的一切天然生成的气体。
石油地质学中研究的主要是沉积圈中以烃类为主的天然气。
气顶气：与石油共存于油气藏中呈游离气顶状态产出的天然气。
气藏气：单独聚集的天然气。
可分为干气气藏和湿气气藏。
凝析气（凝析油）：当地下温度、压力超过临界条件后，由液态烃逆蒸发而形成的气体。
开采出来后，由于地表压力、温度较低，按照逆凝结规律而逆凝结为轻质油即凝析油。
煤层气：指煤层中所含的吸附和游离状态的天然气。
固态气水合物：是在冰点附近的特殊温度和压力条件下由天然气分子和水分子结合而成的固态结晶化合物。
煤型气：由腐殖型母质形成的天然气。
煤系地层中分散有机质在热演化过程中生成的天然气。
油型气：由腐泥型母质形成的天然气。
煤成气：煤层在煤化过程中所生成的天然气。
伴生气：凡是在油藏范围内与与油藏分布有密切关系的气顶气、油溶气以及油藏之间或油藏上下方的气藏气，都称为伴生气。
油田水：是指油田范围内直接与油层连通的地下水，即油层水。
油田水矿化度:即水中各种离子、分子和化合物的总含量，以水加热至105℃蒸发后所剩残渣重量或离子总量来表示，单位ml/l、g/l或ppm。
底水;是指含油（气）外边界范围以内直接与油（气）相接触，并从底下托着油、气的油层水。
边水:是指含油（气）外边界以外的油层水，实际上是底水的外延。
石油地质学名词解释
一、名词解释（每题分）、石油：一种存在于地下岩石孔隙介质中的由各种碳氧化合物与杂质组成的，呈液态和稠态的油脂状天然可燃有机矿产。
、门限温度：随着埋藏深度的增加，当温度升高到一定数值，有机质才开始大量转化为石油，这个温度界限称门限温度。
、相渗透率：储集层中有多相流体共存时，岩石对每一单相流体的渗透率称该相流体的有效渗透率。
、地层圈闭：主要是由于储集层岩性发生了横向变化或者是由于储集层的连续性发生中断而形成的圈闭。
、油气二次运移：是指油气脱离生油岩后，在孔隙度、渗透率较大的储集层中或大的断裂、不整合面中的传导过程，它包括聚集起来的油气由于外界条件的变化而引起的再次运移。
、油气聚集：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，称为油气聚集。
、二级构造单元：盆地中由一系列相似的单一构造所组成的构造带称为盆地中的二级构造单元。
、值：称碳优势指数，是指原油或烃源岩可溶有机质中奇数碳正构烷烃和偶数碳正构烷烃的比值。
、油田水矿化度：即水中各种离子、分子和化合物的总含量，以水加热至℃蒸发后所剩残渣重量或离子总量来表示。
、烃源岩：指富含有机质能生成并提供工业数量油气的岩石。
如果只提供工业数量的天然气，称为气源岩。
、有效渗透率：储集层中有多相流体共存时，岩石对每一单相流体的渗透率称该相流体的有效渗透率。
油气水分别用、、表示。
、岩性圈闭：主要是由于储集层岩性发生了横向变化而形成的圈闭。
、排烃：是指生油层中生成的石油和天然气，从生油层向储集层（或输导层）中的运移，称排烃。
、油气聚集带：在沉积盆地中受同一个二级构造带所控制的，油气聚集条件相似的一系列油气田的总和。
、有利生储盖组合：是指不仅生油岩、储集层和盖层三者具有良好的性能，而且在时、空上配置恰当，有利于高效输导，富集并保存大油气藏，有利于勘探和开发。
、值：有机质成熟度主要受温度和时间的控制，因此，根据温度和时间定量计算有机质成熟度的方法称法。
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四、水动力圈闭 油水界面的倾斜 度
在动水条件下，水 头顺水流方向降低， 油头、气头等值线与 构造等高线不平行， 油或气水界面发生倾 斜，其倾斜度与水头 梯度、流体密度差有 着密切关系。
油水界面的倾斜度要比气水界面的倾斜度大，使 石油和天然气的水动力圈闭的位置随水头梯度的 改变而改变。 水动力作用可以使原来静水条件下不存在圈闭的 地方形成圈闭，也可以使原来的圈闭遭到破坏。
第四节 水动力圈闭和油气藏
一、定义
水动力圈闭：在水动力作用下，储集 层中被高油、气势面，非渗透性遮挡单 独或联合封闭而形成的油或气的低势区 称为水动力圈闭。 在其中聚集了烃类之后则称为水动力油 气藏。
二、流体势
流体在处于稳定状态之前，总是自 发地由机械能高的地方流向机械能低的 地方。
Hubbert(1940)将单位质量的流体所 具有的机械能之和定义为流体的势 （Φ），机械能包括压能、动能和位能。
平缓背斜型水动力油气藏 中油气分布示意图 （据Hubbert,1953）
五、水动力圈闭的类型
由水动力因素起主导控制作用的水动力圈闭主要有 三种类型：
1.鼻状构造和 构造阶地型
这种构造在静水 条件下不存在闭合区， 不能形成圈闭。但在 流水作用下，油、气 等势面顺水流方向倾 斜，高油、气势面与 储层顶面构成闭合的 低位能区，形成圈闭。
流体势（Φ）可表示为：
P
VdP
1mv2
mgh
P
dP
1
可简化为： Φ = g·h + P/ρ
若不考虑毛细管压力的作用，
油、气、水的势可根据定义表 示为：
Φw = g·h + P/ρw Φo = g·h + P/ρo Φg = g·h + P/ρg
三、水动力圈闭的形成
静水柱压力P=ρw·H·g，代入流体势公式，则：
Φw=g·h+P/ρw=g·h+ρw·H·g/ρw=g(h+H)=g·hw hw为测试面到基准面的距离，也叫水头。
将油势、水势公式分别除以g，可得油头和气头。
油气等势线与构造等高线大致平行，构造高部位为低势区。 在动水条件下，水头为一变量且顺水流方向降低。 油气势取决于水动力条件和高程。
2.单斜型
由于单斜
储层中沿水 流下倾方向 渗透性的改 变，流速变 化使油、气 等势面倾斜 或弯曲，与 储层顶面构 成闭合形成。
3.纯水动力油气藏 这种类型的油气藏是由单一的水动力封闭所形成，是
由单一的油、气等势面自身构成闭合。
美国阿巴拉契亚百尺砂岩中油气藏剖面示意图
（转引自陈荣书，1994） 斜线部分为油藏；圆圈为气藏