第七章 油气藏的形成

第七章 油气藏的形成
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第七章 油气藏的形成
第一节
第二节 第三节
油气聚集的一般规律
油气藏形成的基本地质条件 油气成藏动力学
第二节
油气藏形成的基本地质条件
油气藏，特别是大型油气藏形成的基本条件应包括： 充足的油气源;
足够的油气运移动力和良好的 运移通道;
有效的储层; 有利的生储盖组合; 大容积的有效圈闭。
总厚度大，单层连 总厚度较大，单层连 生油层总厚度小，或总厚 生油层总厚及单层 续厚度在30-50m左 续厚度在50-200m左 度虽小但为连续巨厚的生 生油层的连续厚度 右 右 油层 砂岩百分率20-60% 分布在油藏区内， 分布在油源区附近， 分布在油源区以外较远地 地带与油源区的关 或紧靠油源区 或不太远的地带 带 系
五、大容积的有效圈闭
有效圈闭是形成油气藏的基本条件。要形成巨大
的油气藏，必须有大容积的有效圈闭。
圈闭容积的大小，主要取决于闭合面积、闭合高
度、储集层的有效厚度和有效孔隙度等参数。一个大
容积的圈闭，通常具有较大的闭合面积，较厚的储集
层，较高的孔隙度，但闭合度的变化范围可能较大。
据对17个储量在 13.9×108t（或13.9×108t当量的 天然气）的特大油气田的不完全统计，含油气面积最
由于盆地具有多种类型和演化模式，因而，
不同盆地的生油坳陷内生油岩系发育情况有明 显差异性。生油坳陷可能仅存在于某一演化阶
段，形成单一的生油岩系；也可能存在于若干
演化阶段，形成多旋回、多层生油岩系。
生油坳陷在盆地内的展布，归纳起来大致有以 下三种基本型式：
1. 位于盆地中央地带，如松辽、西西伯利亚、 洛杉矶、锡尔特等盆地；
运移通道。运移通道在传统上称为运载层，更准确为
运载系统，因为除了渗透性地层外，还可以是不整合 面、断层或断裂体系、古老的风化带、或刺穿的底辟 构造。渗透性储层是最广泛最基本的二次运移通道， 油气聚集也正是发生在其中。在渗透性砂岩中以孔隙 型通道为主，在致密碳酸盐岩中以裂缝型通道为主。
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三、有效的储层
基本条件。
1.有利于油气聚集的最佳组合型式
所谓最佳的组合型式，就是输导能力和效率最高
的组合型式。一般来说，互层型，侧变型和不整合型
是较好的组合；断裂型、上覆和下伏型次之；封闭型
组合中因大多数透镜状聚集体的容积较小，一般不能
形成巨大的油气聚集。
2.生油层的最佳厚度
一般来说，生油层的厚度大，生油的 潜量也大。这里所指的生油层最佳厚度是从 生储盖组合这一角度，考虑单层连续沉积的 生油层在多大的厚度范围内具有最高的排烃 效率。
但是，对大容积圈闭的勘探结果表
明，并非所有这类圈闭都能有效地聚集
油气。
对聚油条件不同的圈闭进行对比分 析表明，一个有效圈闭应具有： 距油源区近；形成时间早；闭合度 高和保存条件好。
（一）距油源区近 所谓距油源区近，是指圈闭不仅在空间位置上距油源区 近，更重要的是与生油层之间有良好的输导层（即通道）， 圈闭位于油气运移的路线上。只有在上述意义上距油源区 近的圈闭，才具有优选聚集油气的能力。 在油气运移路线上的圈闭，距油源区近的最先聚集，充 满后才向储集层上倾方向较远、较高的圈闭中继续聚集油 气。在油源较充分的条件下油气运移的路线和距离可以不 断向远处延伸。但是，任一个含油气盆地，即使油源最充 足的，也不可能把所有圈闭都充满油气。在一般情况下， 空圈闭总是在油气运移路线之外的。其中有些距油源区较 远，有些距油源区在空间位置上并不远，但不在油气运移 路线上或缺乏良好的通道，因此不能有效地聚集油气。
第八章 油气赋存规律
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第一节
（一）含油气盆地的概念
含油气盆地
石油地质学主要是研究沉积盆地的地质学，因为石油主 要赋存于沉积盆地之中，没有盆地也就没有可能去寻找石油。 因此，对盆地的研究是评价油气远景的基础。 沉积盆地可以认为是：在地球表面具有相当厚度沉积物的 一个构造单元。盆地中的沉积物可以来自一个方向或几个方 向，但沉积物厚度应比周围地区大得多，因此有时可以在盆 地周围找到岸线形迹，在沉积作用的同时具有下沉作用。
生油岩体积的总和。
据克莱米（H.D.Klemme，1997）的统计， 世界上共有334个大油气田（最终可采储量达 68×106t以上的大油田222个，最终可采储量为 1011m3的大气田112个），分布于60多个油气盆 地中。其中有16个盆地含有5个以上的大油气田， 这16个盆地的大油气田总数为249个，占所有大 油气田总数的71.5%；储量则可达90%以上。其 中部分油气盆地的面积、体积沉积速率和大油气 田数的分布，如表 所示。
构造盆地是指受到后期构造作用改造而形成的盆 地。其中沉积物厚度与周围比较起来没有明显差别， 实际上也就是封闭的区域向斜。 地貌盆地是指陆地表面或洋底上的地形凹地，这
种凹地可以有较厚沉积物，也可以只有少量沉积物。
无论是沉积盆地、构造盆地或地貌盆地，只要有
过油气生成，并运移富集成为工业性油气藏时，则这
据真柄钦次（1978）对世界各油区泥岩中流体压
力在垂向上分布的分析，认为巨厚泥质生油层向储
集层提供流体（包括油气），主要是由紧靠储集层
的30m(100ft)左右的生油层，其余部分的效率很低。
根据这一研究得出，单层厚度为30-50m的油层具有
最高的排烃效率。随着连续厚度增大，排烃效率降
低。连续厚度大于200m以上，排烃效率明显降低。
（二）形成时间早 圈闭是油气聚集的场所或容器，先有圈闭存在，才能聚集 油气。因此，圈闭形成的时间必须早于油气运移和聚集的时间，
或两者同步才能有效地聚集油气。凡是最后一次区域性油气运
移、聚集以前或同步形成的圈闭，都可能成为有效的聚集油气 的圈闭。这并不是说所有形成的圈闭都能聚集油气，只有那些 形成时间早，又在油气运移路线上的圈闭，才能聚集油气。 在形成时间早的圈闭中，与生油层系沉积同时开始形成的构
二、足够的运移动力和良好的运移通道
（一）足够的运移动力 石油和天然气是流体，它们在地下会发生运移，由原 来生成它们的沉积物中运移到现在容纳它们的沉积物 中。首先油气自油源岩进入储集层，油气只有获得足 够的能量以克服阻力并排替出孔隙水才能进入储集岩， 然后进入圈闭。
（二）良好的运移通道
油气运移除了有足够的运移动力外，还得有良好的
一、充足的油气源
一个盆地或含油气区的油气源丰富程度（生成并 提供形成油气藏的总油气量），取决于下列四个基 本条件： （1）有机质的丰度；
（2）有机质类型；
（3）有机质成熟度；
（4）排烃效率或排烃系数。
能满足上述四个基本条件的盆地沉积区， 应具有广阔的有利于有机质大量繁殖和保存的 封闭或半封闭的沉积环境；较高的沉积速率和 较长的持续沉积时间，有利于有机质在较短的 时间内成熟，并排出油气。盆地内具备这些条 件的沉积区，称为生油坳（凹）陷。
3.砂岩的百分比
克鲁宾和纳格尔在研究落基山区上白 垩统中油气分布与砂岩百分率关系的基
础上，推论大多数油田分布在砂/页比率
为0.25-1.0的地带，相当于砂岩含量为 20%-50%的地带。
迪基和罗恩在编制怀俄明州盐溪区白垩系弗朗提
尔组和俄克拉荷马州宾夕法尼亚系阿托卡组的砂/ 页岩比率及其与油气分布关系时，均指出：前者 油藏分布于砂/页岩比率为0.23-0.41（相当砂岩百 分率为19-29%）；后者分布于砂岩百分率为33%67%区间。 对世界上不同地区砂岩中油藏分布与砂岩百分
2. 偏于盆地一侧，如波斯湾、伏尔加-乌拉尔、 阿尔伯达、山九昆等盆地； 3. 多生油凹陷，即统一的含油气盆地中存在若 干个生油凹陷，如渤海湾盆地。
生油凹陷在盆地内的位置，在盆地发展和演化中可
以保持基本一致，亦可能发生某种程度甚至是较大 范围的转移。生油凹陷的面积大多与盆地的规模有 密切关系。一般大中型盆地的生油凹陷面积较大。 生油凹陷内形成的生油岩体积，是不同层位成熟的
一个含油气盆地具有丰富的源岩和油气运 移历史，但最令人沮丧的是在适宜的地层位置 内缺乏具有孔隙性和渗透性的岩层，而孔隙性 和渗透性是产出商业数量的石油或（和）天然
气必不可缺的条件。任何具有这种功能的岩石
都可成为有效储集岩。
四、有利的生储盖组合 油气的勘探实践证明：生、储、盖层的 密切配合，也是形成大油气藏不可缺少的
马拉开波
南里海 中里海 山九昆
85.1
50.6 35.7 40
4.2
4.8 1.7 2.9
8
10 8 7
但是，不能因此就认为中型的或小型盆地就不可能形成丰 富的油源。有些盆地虽然面积较小、沉积历史也不长，但 沉积岩系和生油层的厚度却很大，这在一定程度上弥补了 面积小的缺陷。加上其它有利条件的配合，中小型盆地亦 可为形成巨大的油气聚集提供丰富的油源。例如，洛杉矶 盆地其面积仅39,000 km2，但在晚中新世到更新世的短短 二千多万年内沉积的沉积岩系厚达6000m以上，其中生油 岩系2000-3000m，油源丰富；再加上有多种有利条件的 配合，在其中形成了4个大油田和50多个中小型油气田， 单位面积的产油率居世界首位 。
小的为340km2，最大的（霍戈登-潘汉斗油气田）达一
万多平方公里，中值约2000km2；油层的有效厚度最小
为50m，最厚的达2100m（裂缝性灰岩裂缝带的垂直厚
度），一般在100-400m；油层的有效孔隙度大多在
20%以上，少数裂缝性储集层岩样的有效孔隙度可能
较低，但裂缝带的实际孔隙度和渗透率均相当大。
造圈闭，包括同沉积背斜和同沉积断层圈闭，具有最佳的聚集
条件和机会。这类构造圈闭不仅形成时间早，且常距油源区近， 生储盖组合良好，位于运移路线上，最有利于油气聚集。这就 是为什么在油气勘探中很注意研究同沉积构造的根本原因。
（三）圈闭闭合度高 当油水界面在流水作用下发生倾斜时，如果两端的高程差 （△Z）大于闭合度（hc），或油水界面的倾角大于圈闭中储集层 顶面的倾角，则该圈闭就不可能聚集石油，即不再是有效圈闭。 同样，如果圈闭的闭合度（hc）小于油水过渡带的厚度，则该圈 闭即使有油聚集，也不能产出纯油，因而也就不能算做有效圈闭。 （四）封盖条件好 任一圈闭的储集层上方都有封闭性良好的盖层。没有盖层或其 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。因为，天然气分子直径小、活动强，没有良 好的保存条件是很难形成大气藏的。 综上所述，能形成巨大油气藏的有效圈闭必须具备："大（大 容积）、近（距油源近，在运移路线上）、早（形成时间早）、高 （闭合度高）及保（保存条件好）"这五个基本条件。
率之间的关系统计结果表明，砂岩百分率为2060%区间，是油气分布的有利地带。
对生储盖组合的定性评价可综合如表 所示。
生、储、盖组合定性评价简表
评 价 组合特点 最 好 较 好 较 差
组合型式
互层式 指状叉式 不整合型 复合型式
上覆式 下伏式 储集体较小的透镜型和距 侧变式 离较远的侧变式 断裂式 储集体较大的透镜型
类盆地统称为“含油气盆地”。
主要含油气盆地面积和体积沉积速率统计表
盆地名称 波斯湾 面积k(km)2 2400 体积沉积速率k(km)3/106a 30.0 大油气田数 68
西西伯利亚
墨西哥湾
2300
1100
30.0
715.4
45
20
伏尔加-乌拉尔
北海
690
620
6.8
9.3
10
20
西内部
二叠纪
602
320
1.6
2.2
6
11