第五章 油气藏的形成和破坏 第一节 石油和天然气的聚集 一、圈闭与油气藏的概念 第五章 油气藏的形成和破坏 第一节 石油和天然气的聚集 一、圈闭与油气藏的概念 所谓圈闭就是储集层中具有捕抓储藏油气能力的一种封闭或半封闭形态。或者说，圈闭就是储集层中可以阻止油气继续运移，并在那里储存起来，成为油气聚集的一种场所。 任何一种圈闭均有孔隙性、渗透性较好的储集层和不渗透的盖层及一定的遮挡条件所组成。

油气藏是指单一圈闭内具有独立压力系统和统一油水界面的油气聚集，是地壳中最基本的油气聚集单元。 概念中的单一，主要是指在同一面积内在单一的储集层中，受单一圈闭要素控制，具有统一的压力系统和统一的油气水边界。

如圈闭中为气体充填时则成为气藏 如圈闭中为石油充填时则成为油藏 如圈闭中为石油天然气充填时则成为油气藏 如果气藏的规模达到现实开采价值，则该油气藏称为工业油气藏，反之称为非工业油气藏。

二、油气在单一圈闭中的聚集 在单一的油气聚集圈闭中，①位于顶部的气体称为气顶；②气顶之下为纯含油带（仅含束缚水）；③往下为只含部分自由水，只产油不产水层；④再往下为油水同产层；，⑤再往下为只产水不产油层（但含少量油）；⑥再往下为只产水层。 其中，只产油不产水、油水同层及只产水不产油三层称之为油水过渡带。但实际上只把油水同层称为油水过渡带。

油水过渡带的存在造成了最大油气藏高度和最大烃拄高度的差异。圈闭能够封闭的最大烃柱高度不仅与油气藏高度有关，还与盖层封闭能力有关，如果盖层封闭能力较差，就有可能造成能封闭的临界烃柱高度小于闭和度。如果，盖层封闭能力较强，则有可能造成能封闭的临界烃柱高度大于闭合度。 在静水条件下，单一圈闭中的油气若已聚集满，则后来的油无法继续在其中聚集，只能通过盖层向上倾方向溢流，若后来者为气体则比重较小的气体会将石油挤出油气藏，只到整个油气藏为气体所充满。

三、油气在系列圈闭中的聚集 通常，油气藏的出现常常不是孤立的、零散的，而是成群成带的，表明了油气的聚集是区域性的，是在一系列圈闭中同时进行的。 关于油气在系列圈闭中的聚集规律，比较系统的有代表性的理论，就是加拿大学者格索提出的差异聚积原理。 格索认为，在一个区域倾斜带上，在相互连通的同一地层中，如果有多个褶皱圈闭同时存在时，那么，聚集在这些构造中的油气，将发生有规律的变化。

以溢出点为基点，溢出点最低的构造含气，稍高者含油气，再高者含油，最高者为空圈闭或含水圈闭。 前所述及的溢出点，是指流体充满圈闭后，开始流出圈闭的地质特征点。 注意：在系列互相联系的圈闭中，对差异聚集作用起控制的，并非圈闭的高度，而是溢出点的相对高度。

油气差异聚集发生的基本条件有四点： 1、 有区域倾斜，下倾方向有充足的油源区 2、具有良好的油气通道，供油气在较大的范围内作区域性运移。 3、在区域倾斜背景上，存在相互连通的系列圈闭，而且，溢出点向上倾方向递升。 4、储集层中充满地下水，而且处于相对静止状态。

油气差异聚集原理可以归纳为：在油源区形成的油气进入饱和水的储集层后，沿一定的线路向储集层上倾方向运移，位于油气运移线路上的系列圈闭将被油气所充满，不在油气运移线路上的圈闭不能聚集油气；油气差异聚集的结果是天然气位于靠近油源区一侧的圈闭中，向上倾方向依次为油气藏、纯油藏、和空圈闭 这一原理的主要意义：指明了油气运移的方向和路线，为我们选择勘探对象时提供了重要依据。

四 、圈闭及油气藏的度量 衡量圈闭的大小可用圈闭的有效容积，而求得圈闭的有效容积，必须了解闭合高度，闭合面积等概念，现以背斜圈闭为例说明如下： 所谓闭合高度或闭合度是指从背斜圈闭的最高点到溢出点之间的垂直距离或两点的高度差。 圈闭面积是指通过溢出点的构造等高线所圈闭的面积。

在上述概念中，一定不要将闭合高度与构造起伏度相混。 构造起伏度是指褶皱最高点至区域倾斜面的垂直距离

除以上两概念外，评价圈闭还必须考虑储集层的有效厚度和有效孔隙度等概念。 圈闭最大有效容积： V = F .H .￠ 其中：V—圈闭最大有效容积 F—圈闭闭合面积 H—储集层的有效厚度 ￠—储集层的有效孔隙度

计算油气藏储量大小，除与圈闭大小有关外，还涉及到如下一些概念： 1、油气柱高度 将油气藏最高点到油水接触面的垂直距离称为油气柱高度。 油气藏中油气按比重分异，气总是占据圈闭的最高部位，构成气顶，油层中间，水在最下面，在此情况下，油在平面上常呈环带状分布，即所谓的油环。

2、含油边界和含油面积 一般油水接触面与储集层顶、底面的交线称作含油边界。其中，与顶面的交线称为外含油边界，与底面的交线称为内含油边界。 由相应含油边界所圈定的面积分别称为内含油面积和外含油面积。

第二节 油气藏形成条件  一、油气成藏要素 1 、源岩 2、储集层 3、盖层 4、圈闭 5、油气运移 6、油气藏保存条件

二 、油气富集条件  油气富集条件主要包括：充足的油气源、良好的储集层和有利的生储盖组合，以及大容积的有效圈闭。 （一）、 充足的油气源 一个含油气区油气量生成的丰富程度主要取决于五个基本条件： 1、有机质丰度 2、有机质类型 3、有机质成熟度 4、排烃效率或排烃系数 5、烃源岩发育程度

具备上述条件的沉积区，称之为 生油凹陷。 生油凹陷的面积与盆地的规模紧密相关，一般大型盆地的生油凹陷面积较大，可以形成丰富的油源。但中小型的沉积盆地，若沉积岩系和生油层厚度很大，也可形成丰富的油源。 在盆地中，生油凹陷可以位于盆地中心，也可以位于盆地的一侧，还可以是若干个分布于盆地各区，具体分布规律要具体情况具体分析。

良好的储集层和有利的生储盖组合是大型油气藏形成必不可少的基本条件。 （二）、良好的储集层和有利的生储盖组合 良好的储集层和有利的生储盖组合是大型油气藏形成必不可少的基本条件。 1、生储盖组合的基本概念和分类 生储盖组合是指生储盖三者的组合型式。其实质是以怎样的关系组合在一起，才能使生成的油气有效地驱向储集层，而储集层中的油气不致向上逸散。 按上述观点，根据生储层接触关系可将生储盖组合分为两型七式 即⑴连续组合，⑵不连续组合，之后再根据接触方式和通道方式将各类组合进一步细分。

（1）、 连续生储盖组合 特点是生储盖三者同存在于连续沉积的地层单元中。其具体组合型式又可分为五种： 1) 下伏式：生油层在储集层的下方，又称为正常式成油组合。 2）上覆式：生油层在储集层之上，又称 顶生式成油组合 3）互层式：生油层与储集层交替互层。 4) 侧变式：由于岩性、岩相横向变化而形成的指状交互式组合 5）封闭式：指储集层呈透镜状位于生油岩之中。

（2）、 不连续生储盖组合 其特征是生油层和储集层在时间上是不连续的，两者通过不整合面或断层相沟通，其具体又可分为两种型式： 1）不整合型组合：其生油岩和储油层是由不整合面相沟通的，二者可以相邻，也可以不相邻，可以处于不整合面的同侧，也可处于不整合面的两侧。 2）断裂型组合 该组合中生油层总是位于储集层的下方，但二者可以位于断层的一侧，也可以位于断层的两侧。二者是通过断层进行沟通输导的。

2、生储盖 组合的评价 评价生储盖组合，主要从以下三方面考   1）组合型式： 一般说，互层型是最好的组合形式，侧变式和不整合是较好的组合型式，断裂型、上覆型次之，封闭型最差。 2）生油层的最佳厚度：此厚度为30-50米，（指单层厚度）该厚度排烃效率最高。 3）砂岩的最佳百分率：前已述及，砂岩的百分率为20%-60%，是油气分布的有利地带。

在沉积盆地中，盆地在总的下降背景中伴有适当的升降，才便于形成有利的生储盖组合。 在每一构造旋回的初级阶段，可以形成粗碎屑岩储集层，到相对稳定下降阶段，易于形成生油层，它与下伏的储集层，可以形成上覆型组合；继之，由于旋回性下降运动，可以形成互层型组合；进入稳定下降阶段的高峰期，即最大水侵期生油岩广泛发育，而储层不发育，易于构成封闭型或透镜型组合；到早期水退阶段，以互层型沉积为主，稍晚可以形成下覆型组合；到侵蚀阶段，则不能形成完整组合。 一个构造旋回发育过程中若其组合型式规律性演化： 上覆型—互层型 — 封闭型— 互层型 — 下伏型 在空间上 ，组合的分布规律是，凹陷中心易形成封闭型，向沿岸方向 依次过渡为互层型、侧变型。

（三）、大面积的有效圈闭 按照圈闭的概念，自然界中圈闭是非常多的，有的不含油，有的含油。通常，将聚集了油气形成了油气藏的圈闭称之为有效圈闭 一个大容积的有效圈闭应具备以下几个必要条件： 1. 圈闭距油源区较近，具有优先聚集油气的能力。 此处的较近不仅是指空间上的较近，更主要的是与生油层之间具有良好的通道， 且圈闭位于油气运移的通道上。 2、圈闭形成时间早 指圈闭形成时间必须早于或同步于油气运移聚集的时间。

3、圈闭的闭合高度 圈闭的闭合高度必须大于油水倾斜面两端的高差或油水过渡带的高度，否则都不可能形成有效圈闭，前者将被水冲刷带走，后者虽有油聚集但不可能产出纯油。 4、保存条件 圈闭的上方必须由封闭良好的盖层，没有良好的保存条件，很难形成大的油气藏。 由此可见，能形成大油气藏的圈闭条件是：大容积、油源近、形成时间早、闭合高度高、保存条件好这五个基本条件。

第三节 油气藏形成时间 确定油气藏形成时间，不仅对确定油气形成和分布有利，而且对指导油气勘探十分重要。若我们能确定某区油气是某个时代形成的，则在该期以前形成的圈闭就对油气聚集有利。 确定油气藏形成时间的方法，目前尚无直接和可靠的方法，主要是通过一些间接信息进行分析，常用的方法有以下几种：

一、根据生油层的主生油期确定油气藏形成的最 早时期 只有生油层达到主生油期时才能大量生油，才有可能运移成藏。由此可见，油气藏形成期只能晚于主生油期而不能晚于主生油期。 二、据区域倾斜发生的时期确定油气藏形成的最早时期 油气必须经历侧向运移方可成藏，而侧向运移只有在储集层具有相应的倾斜后才能完成。由此可以推论，油气藏形成只能发生在区域倾斜达到一定程度之后。 确定区域倾斜发生的时间，可根据上下岩层的产状的变化即可解决。

三、根据圈闭形成的时期确定油气藏形成的最早时间 有圈闭方有油气藏，圈闭形成时间必须早于油气藏形成时间，故可用圈闭形成时间作为油气藏形成的最早时间 除上之外，还可根据饱和压力确定油气藏形成时间、根据圈闭容量确定气藏形成时间

第四节 油气藏的破坏  一、油气藏破坏的因素 导致油气藏被破坏的因素主要有四个方面： （一）地壳运动 地壳运动不仅可以造成圈闭，同样也可以使原来的圈闭遭受破坏，迫使圈闭中油气发生运移。 例如，地壳上升，可造成储油层的剥蚀破坏，从而，破坏了油气藏。断层破碎带也可使油气流失。

（二）地层水的冲刷 地层水的冲刷作用，不仅可以使油气藏偏离圈闭核心位置，甚至完全破坏油气藏 同时，流动的地层水，其内含氧较高，氧即会使油气变质遭受破坏。

（三）、 变质作用 区域热变质作用，可以影响到烃类的性质和烃类的有无。当地温梯度相当高时，已形成的石油就会裂解消亡。 同时，随着区域热变质作用的增加，还会使岩石致密，从而影响储集性能，使同一圈闭中油藏储量减少。 （四）、化学及生物化学作用 化学及生物化学作用对油气藏的破坏，主要表现在油气的氧化，氧化不仅使油气变质，甚至破坏油气藏。

二 、油气藏破坏产物 油气藏被破坏后，其中的油气将通过各种途径流到地表，这种石油天然气、固体沥青及其衍生物在地表的露头统称为地面油气显示或油气苗。 地表油气显示并不一定表明地下有油气藏存在，但至少可以说明油气显示所在的盆地曾经有过油气生成过程，或曾经有过油气运移和油气藏破坏。 地面油气显示的类型和程度各种各样，凡能指示油气在该区存在的油气显示称为直接显示； 否则称为间接显示。 下面主要介绍一下直接显示。

（一）、油苗： 液态石油由地下渗出到地表者即称之为油苗。 随地下水渗出浮于水面呈五光十色者称之为油膜。 在凹地中汇集成池者称之为油池，汇集成湖者称为油湖 （二）、气苗 气苗通常在水中发现，呈连续的或断续的气泡从水中冒出。它又分为干气和湿气，只有湿气与地下的油气有直接联系。 另外，天然气中含有H2S，被氧化后形成自然硫，所以，自然硫也是一种重要标志. （三）、含油岩石 地下岩石因构造运动，或被剥蚀而出露地表的含油岩石，也属直接显示。

（四）、泥火山 它是一种特殊的高压天然气气苗，携带着地下水和泥沙，有时有少量石油，沿断裂或裂隙喷出地表，其泥沙喷出后即堆积在溢出口附近，酷似火山，故称泥火山。

（五）、固体沥青 石油失去轻质组分后的残余物，经氧化变质作用即形成各种各样的沥青，其类型主要有： 1.地蜡 ：贫胶质石蜡族石油析出产物，颜色为黄、褐至黑色呈蜡状。 2.沥青：据氧化变质程度可进一步划分为软沥青，地沥青，石沥青、碳质沥青、碳沥青。

思考题： 1. 油气成藏必备地质因素有哪些？ 2.差异聚集原理及其对油气勘探 的意义？