第六章第四节 含油气系统概述

第四节 含油气系统概述

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，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。为了更实际地分析
油气藏的形成作用，1972年美国石油地质学家W.G.Dow在丹佛举行的AAPG年会上首次
将“系统”一词用于石油地质及地质力学中，1980年法国石油地质学家Perrondon率先
提出含油气系统的概念，1987年美国石油地质学家L.B.Magoon将要素一词用于含油气
系统的概念，并于1991年AAPG年会上与Dow主持了一个主题为“含油气系统：源岩到
圈闭”的讨论会，对含油气系统的概念进行重新修正，并讨论了含油气系统的研究内容
及分类，近年来，这一新概念正在被普遍接受和广泛应用。
一、含油气系统的概念
含油气系统：被定义为是一个自然的系统，包含活跃的烃源岩及所有已形成的油、
气藏，并包含油、气藏形成时所必不可少的一切地质要素及作用。
所谓活跃的烃源岩是指现在也许已不再活跃或者说已消耗殆尽，而地质历史中曾经
活跃的油气源岩。
所谓“油气”一词，包括下列高度聚集的任何烃类物质， 赋存于常规储层、天然
气水合物、致密储集层、裂缝性页岩和煤层中的热成因及生物成因的天然气；储集在硅
质碎屑岩、碳酸盐岩中的凝析油、原油、重油及固态沥青。
地质要素包括油气源岩、储集岩、盖层及上覆岩层这些静态因素。
地质作用包括圈闭的形成及烃类的生成、运移和聚集这一发展过程。
所谓“系统”一词描述相互依存的各地质要素和地质作用，这些地质要素和作用组
成了形成油气藏的功能单元。这些基本要素和作用必须有适当的时空配置，才能使源岩
中的有机质转化为油气，进而形成油气藏。
二、分级与命名
Magoon根据生油洼陷生油并形成聚集的可靠性可将含油气系统分为三个级别：已知
（！）、假定（*）和推测（？）。可靠性等级实际上是一个油源可靠性问题，它指明
了一个油气藏中的油气源于某一成熟源岩的可靠程度。已知的含油气系统（！）：油气
藏中的油气与源岩之间的地球化学指标具良好的可比性；假想的含油气系统（*）：地
化资料可确定源岩，但油气藏中的油气与源岩之间不具可比性；推测的含油气系统（？）：
源岩和油气藏都是根据地球物理资料来推测的。
对其命名则是以生油岩的名称、储集岩名称再加上上述符号表示所确定的级别。如
塔里木盆地库车坳陷侏罗—第三系(!)油气系统、吐哈盆地台北凹陷西山窑组—西山窑
组、三间房组(!)油气系统等。
三、含油气系统的研究内容
含油气系统有其特定的区域、地层展布及时间范围，可用来描述的图件有：含油气
系统的埋藏史曲线图；含油气系统在关键时刻的平面展布图和剖面图，含油气系统事件
表。
1、基本要素
含油气系统的基本要素包括源岩、储集岩、盖层及上覆岩层。源岩、储集岩、盖层
是含油气系统存在的最基本要素，上覆岩层除了提供源岩成熟所需负荷之外，还对下伏
岩层中运移通道及圈闭的几何形态产生明显的影响。含油气系统埋藏史图及根据关键时
刻绘制的剖面图可展示这些基本要素及空间关系，埋藏史图已显示了Deer -Boar(*)含
油气系统的源岩、储层、盖层及上覆岩层这些基本要素，图为横切关键时刻平面图的剖
面图，图中显示了Deer -Boar(*)含油气系统的地层展布及关键时刻的源岩、储集岩、
盖层及上覆岩层等基本要素的空间关系。生油窗顶之下的源岩为活跃生油岩，之上为未
成熟生油岩，油气赋存于储集岩中，上面有盖层起封闭作用。

2、关键时刻
关键时刻是指含油气系统中大部分油气生成-运移-聚集的时间。它以地层的埋藏
史曲线图为依据，计算时温指数（TTI值）可显示大部分烃类的生成时间，从地质角度
看，油气的运移和聚集发生在短暂的时间段内，它通常在源岩处于最大埋深稍晚的时刻，
即为关键时刻。图为Deer —Boar(*)含油气系统的埋藏史曲线图，图中所有岩层均为虚
构的，Deer页岩为源岩，Boar砂岩为储集岩，George页岩为盖层，而Deer页岩以上的
岩石均为上覆岩层。图中显示了源岩在二叠纪的距今260Ma时进入生油窗，最大埋深为
距今255Ma，关键时刻是距今250Ma，油气生成、运移、聚集的时间从260～240Ma，这
也就是含油气系统的时间。

3、含油气系统展布范围
关键时刻的含油气系统，其区域展布范围由活跃烃源岩及所有来自该源岩的常规
和非常规油、气藏、油气显示的界线所圈定。图为Deer—Boar(*)含油气系统在关键时
刻古生代末的平面图，位于生油、气窗之内的活跃烃源岩，其外为未成熟的烃源岩，含
油气系统的区域展布范围由一条线来圈定，这条线圈定了活跃烃源岩及所有有关的已发
现的油气显示。
4、持续时间
持续时间是指形成一个含油气系统所需的时间。含油气系统需要经过足够的地质
时期方能具备所有的基本要素和完成形成油气藏所必要的那些地质作用，如果源岩是沉
积的最初要素，且源岩成熟所需的上覆岩层是最后要素，那么最初和最后要素之间的时
间差就是该含油气系统的持续时间。图为Deer-Boar(*)含油气系统事件图，图中显示了
八种不同的事件：上部四种事件记录了几个基本要素的地层沉积时间，接下两个事件记
录了含油气系统形成过程的时间。圈闭的形成时间是根据地球物理资料、各种地质数据
和构造地质分析来确定，油气的生成-运移-聚集或者说含油气系统的时间是根据地层和
油气地球化学研究及埋藏史图来确定。
5、保存时间
保存时间是指烃类在该系统内被保存、改造或被破坏的时间段，它在油气生成-
运移-聚集作用完成之后开始。在保存时间内发生的作用包括油气的再次运移、物理或
生物降解作用乃至烃类完全被破坏。在保存时间内，再次运移（三次运移）的油气可聚
集在持续时间之后沉积的储集层中，若保存时间内构造活动轻微，则油气藏仍保留其原
来位置，只有在保存时间内发生褶皱、断裂、抬升或剥蚀作用才会出现油气的再次运移。
如果所有的油气及其基本要素在保存时间内遭受到破坏，就没有含油气系统存在过的证
据；如果含油气系统的油气生成、运移、聚集一直延续至今，则无保存时间，可以认为
大部分石油都被保存，而只有少量石油被降解或破坏。事件图中第7种事件即为保存时
间，最后一种事件是由埋藏史图中所确定的关键时刻。
四、含油气系统的分类
虽然含油气系统的概念已逐步为人们所接受，并已成为一种油气调查和勘探的研
究方法，但由于所采用的依据不同，应用的方法不同，含油气系统的分类很多，且尚无
统一的、很好的分类方案。
Magoon在1989年根据上覆岩层的复杂性（纯与不纯），储集层的岩性（硅质碎屑
岩与碳酸盐的比例）和干酪根的类型（Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型）对美国含油气系统进行分类；
1992年Magoon又根据源岩的年代重新分类；Demaison和Huizinga在1991年根据烃的
充注因素、运移排烃方式，捕集方式提出成因分类；1992年A.Perrondon又以盆地动力
学背景为依据将其分类；1993年Magoon和Dow又提出了含油气系统可分为典型和非典
型的分类方法，典型的含油气系统是源岩在上覆岩层深埋作用下热成熟而形成，非典型
的含油气系统是未成熟的源岩，由于其它因素，如岩脉侵入等深部热流作用及生物活动
而形成；还有一种强调了源岩在含油气系统的重要地位，以生油凹陷为基本单位的分类
方法，认为一个生油坳陷（凹陷和洼陷）即为一个含油气系统，类似于我国东部发展起
来的“源控论”思想。
含油气系统的成因分类
Demason和Huizinga（1991年）考虑到源岩体积和丰度与大地构造类型无关，而
取决于古环境及古气候条件，因而设计出基于油气形成、运移和捕集过程的成因分类方
案。
含油气系统形成的三种重要地质因素：①圈闭形成过程中或之后有足够数量的油
气生成；②有利的运移一排烃通道；③存在大容积的圈闭。
因此，成因分类从含油气系统成因的角度出发，它包括以下三种地质因素的作用：
①充注因素：以源岩的原始丰度和成熟生油岩体积估算，考虑运移过程的散失量，可分
为过充注，正常充注和欠充注三种。②运移排烃方式：受构造和地层格架控制，从盆地
的区域构造和地层格架进行预测，可分为垂直排烃和侧向排烃。③捕集方式：阻止油气
大量排出散失的物理阻力程度，取决于构造变形程度和封闭的有效性，可分为高阻捕集
和低阻捕集两种形式。
从以上三个因素中选出合适的一项构成一组条件，便可将含油气系统加以分类。