汇流通道是地层岩性油气富集重要因素 广泛分布的区域和局部优质盖层是海相油气富集的重要因素

作者&投稿:频美 (若有异议请与网页底部的电邮联系)

油气运移通道是沟通油源和圈闭之间的桥梁,若没有运移通道,则油气不能成藏。然而,具有运移通道可以形成油气藏,但并不一定油气能够富集,油气能否富集的重要条件是存在汇流通道。油气的运移通道主要包括具有一定孔渗条件的岩体,具有渗透能力的断层或裂隙体系以及不整合面。烃源岩生成的油气在各种驱动力的作用下,总是沿着运移阻力最小、运移效率最高、优先选择通过的油气优势运移通道。而汇流通道是油气优势运移通道的进一步汇聚,是多个油气优势运移通道集合的产物,此时油气是以汇聚流的形式沿其运移。

在生烃中心及附近处于高势区,油气运移路径形成密集的网络;在逐渐远离生烃中心的地方流体势场逐渐降低,运移路径逐渐汇集,由细变粗、由多到少,形成油气优势运移通道;随着更加远离生烃中心时,流体势进一步降低,油气优势运移通道进一步汇聚,从而形成油气汇流通道,油气也是沿着最大流体势降低方向运移汇聚(图6-81)。汇流通道具有极强的输导油气能力,较一般的优势运移通道具有更高的运移效率。处在优势通道上的地层岩性圈闭容易聚集油气形成地层岩性圈闭油气藏,而只有与汇流通道沟通的地层岩性圈闭才是油气富集的场所,从而形成大、中型地层岩性油气藏。生油洼槽生成的充足油气通过汇流通道运移,在有利储集相带中优质的砂岩体圈闭聚集成藏,并大量富集。

图6-81 汇流通道示意图

裂谷盆地中油气运聚成藏的汇流通道可以分为单一型汇流通道和复合型汇流通道两大类。单一型汇流通道有连通砂体、断层、不整合;复合型汇流通道主要是砂体、断层和不整合之间的两两组合,甚至是全部组合。

(一)二连盆地

二连盆地主力凹陷中油气富集的汇流通道主要为单一型汇流通道,分别是指状砂体侧向汇流通道和断层垂向汇流通道。

1.指状砂体侧向汇流

巴音都兰凹陷油气能够在巴19井区和巴10井区富集,形成千万吨级的大型岩性油藏,就是存在指状砂体侧向汇流通道(图6-82)。巴音都兰凹陷整体上断层规模小、延伸距离短,厚层指状砂体成为该凹陷油气运移的汇流通道,控制着油气的运移与富集。在鼻状构造背景下,阿尔善组烃源岩生成的油气分别向南、向北以阿四段砂层内的高孔渗带作顺层侧向汇流运移,在构造高部位的低能量区域富集。

图6-82 巴音都兰凹陷指状砂体侧向汇流通道示意图

图6-83 吉尔嘎郎图凹陷断层垂向汇流通道示意图

2.断层垂向汇流

吉尔嘎郎图凹陷中洼槽宝饶内带存在典型的断层垂向汇流通道(图6-83)。生油洼槽的主力烃源岩是腾一下段和阿尔善组,主要储集层是烃源岩上部的腾一段砂砾岩体,说明油气是沿着断层向上运移至储集层中。宝饶内带发育的二级断层沟通了阿尔善组和腾一下段两套烃源岩,使得下部充足的油气沿着断层垂向汇流运移,在腾一段内储集砂体中聚集,并形成了岩性油藏油气大量富集。

(二)冀中坳陷

1.指状砂体侧向汇流

厚层指状砂体是油气侧向运移的主要通道,洼槽内成熟烃源岩生成的油气沿深入洼槽的指状砂体向地势区运聚。

饶阳凹陷杨武寨构造带沙三下段沉积时期以辫状河三角洲沉积为主,受构造运动控制辫状河三角洲前缘砂体沿向湖方向上倾尖灭,烃源岩与储集层呈指状或互层状接触关系,指状砂体既是油气的汇流通道,同时也是油气成藏富集的主要场所,形成了自生自储式岩性油气藏。

2.断层垂向汇流

冀中坳陷近古系主要发育沙三段和沙一下段两套烃源岩层,自沙四段至明化镇均有油层发育,油源断裂在其中起到了重要的作用。例如饶阳凹陷主洼槽区发育继承性生长断层,沟通了烃源岩层与不同深度的储集层,油气沿断层垂向运移,在断层附近聚集成藏,形成沿断层根部分布的下生上储式岩性油藏,或构造岩性油藏(图6-84)。

图6-84

3.断层—砂体复合型汇流通道

冀中地区断裂活动强烈,古近系广泛发育的各种沉积砂体大都被断层切割,砂体和断层共同构成台阶状汇流通道,油气可远距离、穿层位运聚。这种模式在冀中地区斜坡带较为常见。

文安斜坡为喜马拉雅运动后逐渐形成的西倾斜坡。斜坡上断裂发育,以北东东、北东向为主。如长丰镇、梁召镇、王仙庄、信安镇—苏桥等断层,断层活动造成两盘不同岩性地层对置。洼槽区生成的油气进入相临储集砂体侧向运移至断层,在断层处可发生横穿断层面和沿断层面的运移,最终在高部位圈闭发育处聚集成藏(图6-85)。

(三)其他裂谷盆地

裂谷盆地油气的汇流通道即包括指状砂体、断层、不整合3种单一型汇流通道,也有砂体—断层—不整合、断层—不整合、砂体—断层、砂体—不整合4种复合型汇流通道(图6-86)。

图6-85 霸州凹陷岔河集—文安斜坡油气运移聚集模式图

图6-86 裂谷盆地汇流通道模式图

(据罗佳强等,2005)

1.指状砂体单一型汇流通道

油气通过指状砂体单一型汇流通道所形成的油气富集区主要分布于生油洼陷中或生油洼陷附近鼻状构造上,该区域断层不发育,储集砂体直接被烃源岩包围或与烃源岩指状交叉接触。通常形成自生自储型的岩性油气藏(图6-86a)。

大芦湖油田位于东营凹陷博兴洼陷的西北部,主力含油层位为古近系沙河街组三段,该段探明含油面积44.0km2,石油地质储量占总探明石油地质储量的92.6%。博兴洼陷沙四上亚段、沙三段的暗色泥岩和油页岩为该区主要烃源岩;以西邻的青城低凸起为物源区形成的樊家辫状河三角洲前缘砂体是该区主要储集层,烃源岩与储集层呈指状或互层状接触关系;该区断层不发育,岩性圈闭为主要的圈闭类型;指状砂体既是油气的汇流通道,同时也是油气成藏富集的主要场所,形成了自生自储式岩性油气藏。

2.断层单一型汇流通道

断层单一型汇流通道主要为控盆断层或凹陷内主要断层,这类断层输导油气能力强,直接将烃源岩与储集砂体沟通,使得油气能够沿着断层汇流通道迅速进入砂岩体圈闭,并且成藏富集(图6-86b)。

图6-87为东营凹陷牛庄洼陷周围区域沙三中段断层—砂岩厚度等值线—油藏叠合图。牛庄洼陷沙三中段是烃源岩发育的层段,同时也发育有大量的浊积岩砂体。洼陷中的断层造成厚层的烃源岩与砂体彼此连通,起到汇流作用,使得大量油气可以向砂体中充注,结果在牛庄洼陷沙三段形成规模可观的岩性油气藏。

3.不整合单一型汇流通道

具有不整合单一型汇流通道的地层岩性油气藏主要分布于远离生油洼陷的构造高部位,在油气运移的路径上断层和砂体都不发育,油气主要沿着输导能力强的不整合进行运聚,通常形成古生新储型油气藏(图6-86c)。

图6-87 东营凹陷牛庄洼陷周围区域沙三中段断层、砂岩厚度等值线与油藏叠合图

太平油田位于济阳坳陷义和庄凸起东部,新近系馆陶组下段和古近系东营组为主力含油层位。其中,馆陶组探明含油面积11.2km2,石油地质储量占太平油田总探明储量的68.4%。馆陶组岩性油气藏与前第三系不整合面直接接触,油区断层不发育。北邻的车镇凹陷沙河街组暗色泥岩、油页岩和油泥岩为主要烃源;馆陶组下段物性好的河流相砂岩为主要储集层;岩性圈闭或岩性—构造圈闭为主要的圈闭类型;起伏不平、向南抬升的不整合面是沟通烃源岩和岩性圈闭,控制馆陶组下段油气藏形成的汇流通道。

4.砂体—断层—不整合复合型汇流通道

在油源充足但又远离油源区的构造高部位,砂体—断层—不整合复合型汇流通道是油气远距离运移、成藏、富集的关键,构造高部位的地层岩性圈闭通过此类油气汇流通道,聚集了大量来自生油中心的油气,油气富集程度高(图6-86d)。如珠江口盆地的流花11-1油田和济阳坳陷的林樊家油田。

流花11-1油田位于珠江口盆地的东沙隆起中段高部位,远离生油凹陷。该油田探明含油面积36.3km2,是当时中国海上发现的最大油田和最大的生物礁滩型油田。流花11-1油田的主力烃源岩为其周围惠州、西江、恩平和白云凹陷的文昌组湖相地层;圈闭为大型生物礁体,礁灰岩具有高孔高渗的特点;横向分布稳定、高孔高渗的珠海组砂岩与断层、不整合面共同形成了油气的汇流通道,使得相距达60km远的各凹陷文昌组湖相烃源岩生成的油气能经过长距离运移,大规模聚集在东沙隆起的大型生物礁体圈闭内,形成了亿吨级的大油田。由此可见,连接文昌组湖相烃源岩与生物礁体的断层、砂体和不整合面复合型汇流通道是形成该大型油气藏的关键。

5.断层—不整合复合型汇流通道

具有断层—不整合复合型汇流通道的地层岩性油气藏主要分布于邻近生油洼陷的构造高部位,汇流通道中的断层通常具有高角度、长期或多期活动的特征,油气可沿断层纵向运移,沿不整合油气可做较长距离的运移(图6-86e)。如济阳坳陷的孤岛油田。

孤岛油田位于济阳坳陷孤岛低凸起上,主要地层为新近系馆陶组和明化镇组现已探明含油面积91.6km2,其中馆陶组探明含油面积81.8km2,石油地质储量占孤岛油田探明石油地质储量的96.4%,该区新近系本身没有烃源岩,低凸起南北两侧的孤南洼陷和渤南洼陷中的古近系沙河街组油页岩和暗色泥岩为其主要烃源岩;馆陶组为辫状河和曲流河沉积,砂岩储集物性好,为该区主要含油层系;该区有大量的构造—岩性圈闭与构造圈闭共存;低凸起上的不整合面和其南北两侧的高角度、长期或多期活动的孤南、孤北断层为汇流通道,将孤南、渤南洼陷烃源岩生成的油气输送到低凸起上的构造—岩性圈闭中形成油气藏,形成了油气富集。

6.砂体—断层复合型汇流通道

油气通过砂体—断层复合型汇流通道形成的地层岩性油气藏主要分布于生油洼陷中或紧邻生油洼陷,砂体与断层共同构成阶梯状汇流通道,主要形成自生自储型或下生上储型地层岩性油气藏,是裂谷盆地中分布最广、数量最多的地层岩性油气藏(图6-86f)。

梁家楼油田位于济阳坳陷东营凹陷南部缓坡带的西段,现已探明含油面积37.5km2,油源对比显示,油田北部利津洼陷沙四上段、沙三下、中段的油页岩和暗色泥岩为梁家楼油田主要烃源;主力含油层位为沙三上段,其次为沙二段和沙四段,储集层为梁家楼水下扇砂体;从北到南发育的圈闭类型依次为岩性圈闭、岩性—断块圈闭;梁家楼水下扇砂体和数条呈近东西走向、北倾展布的断层直接与利津洼陷的烃源岩相接触,扇体中具高孔高渗的骨架砂体与断层共同构成了梁家楼油田的阶梯状主运移通道从而形成了梁家楼地区的岩性—断块油气藏。

7.砂体—不整合复合型汇流通道

生油洼陷周围的凸起或低凸起上的构造高部位所发育得岩性油气藏或构造—岩性油气藏多依靠砂体—不整合复合型汇流通道使油气富集,这些油气富集程度高的区域内断层很不发育(图6-86g)。

陈家庄油田位于济阳坳陷沾化凹陷南部缓坡带,油田分布区断层不发育,现已探明含油面积20.6km2,其中,新近系馆陶组下段探明含油面积20.3km2,石油地质储量占总探明石油地质储量的97%。其北邻近的渤南洼陷古近系沙河街组油页岩和暗色泥岩为其主要烃源岩;馆陶组河流相砂岩物性好,为本区最主要的含油层系;主要圈闭类型有岩性圈闭和构造—岩性圈闭;陈家庄凸起北部北倾的前第三系顶、沙河街组顶和东营组顶3大不整合面和馆陶组下段下部物性好的河流相砂岩为汇流通道,它们将渤南洼陷的油气横向远距离输送到陈家庄油田。

实际的岩性油藏勘探实践表明有砂体不一定可以形成岩性油藏,存在岩性油藏也不一定能够形成油气富集。成功的岩性油气勘探不仅是要钻探到岩性油藏,更是要发现岩性油藏富集区带。因此,在岩性油藏研究过程中,就必须先找砂体,再探油藏,最终找富集区带,应该分三个层次进行研究和评价。“多元控砂—四元成藏—主元富集”特征就是对裂谷盆地地层岩性油气藏所取得的勘探成果分层次地研究和提升,首先分析砂体形成的“多元控砂”特征,其次归纳岩性油藏的“四元成藏”特征,最后总结岩性油藏的“主元富集”特征,明确了对于地层岩性油气藏研究中的砂体形成、地层岩性油气藏形成、地层岩性油气藏富集三个关键层次具有决定性的控制因素。取得“多元控砂—四元成藏—主元富集”特征这一客观认识,将有助于油气勘探工作者明了从砂体到油藏再到富集这一岩性油藏研究过程中的主要矛盾,从复杂的地质条件中抓住三个方面的的主控因素,从而更有针对性地进行岩性油藏勘探决策。

“多元控砂—四元成藏—主元富集”观点明确指出了裂谷盆地地层岩性油气藏在形成、分布及富集方面的典型特征和控制因素,是对地层岩性油气藏形成、分布和富集规律的总结;同时,也是对传统的“源控论”的有益补充。“源控论”认为油气藏受盆地生油洼陷的控制,油气藏(实为构造油气藏)呈现“环洼聚油”的总体特征。然而,砂体形成、地层岩性油气藏及富集的“多元控砂—四元成藏—主元富集”特征强调了在裂谷盆地中没有砂体就没有地层岩性油气藏,地层岩性油气藏的形成和富集是以能够储集油气的砂体为基础的,而这些砂体的形成是受多种构造和沉积因素所控制的。“多元控砂—四元成藏—主元富集”特征同时也是对“复式油气聚集带理论”内涵的拓展。“复式油气聚集带理论”认为构造油气藏为主的油气主要分布在盆地中主要的背斜、断裂和断背斜等构造带上,地层岩性油气藏也可以成带分布,但相对并不突出。“多元控砂—四元成藏—主元富集”特征明确指出,裂谷盆地地层岩性油气藏不仅是以储集砂体的形成和分布为基础,而且不同主控因素分别制约了岩性油藏在盆地(或凹陷)的各类构造带上的形成及富集,包括少数正向构造带、斜坡带以及负向构造单元。因此,“多元控砂—四元成藏—主元富集”特征不仅对于推动岩性油藏地质理论的发展具有积极作用,而且对于岩性油气勘探具有现实的理论意义和普遍意义。



发育大型圈闭是海相盆地油气富集的重要条件~

对于海相含油气盆地来讲,除了在克拉通边缘盆地边缘地区由于盆地发育后期的造山褶皱而使其构造活动性较强外,总体来讲海相盆地主体基本上未受到强烈的地壳构造变动,构造活动性主要反映在不同时期的垂向运动,从而在盆地中引起一定程度的抬升和沉降,造成不整合的发育和海平面的变化。因而在海相含油气盆地中,盆地主体各种断裂作用和强烈褶皱作用不发育。各种圈闭的形成主要以以下几种方式形成:一是基底断裂活动和差异压实作用可形成一系列大型平缓隆起、长垣和穹隆等;二是盆地边缘的造山作用向盆地腹部传递的侧向挤压作用可形成成排成带分布的背斜型圈闭;三是在盐岩发育的盆地中,由于盐运动而形成穹隆状盐隆构造;四是克拉通裂谷及大陆边缘盆地中发育各种断背斜、生长构造及盐、泥页岩构造圈闭和断层圈闭等;五是各种地层、岩性及复合圈闭。
克拉通内坳陷盆地因一般距克拉通周边活动带较远,变形较弱,一般平坦宽缓,构造简单,构造圈闭规模小。由于多个不整合发育和生物礁的发育,地层圈闭占有重要地位。这种盆地总体上含油气层系多,油气田数目多,规模小,油气分布分散,以中小型油气田为主,如北美克拉通内的伊利诺斯、威利斯顿、密执安盆地和俄罗斯克拉通的波罗的盆地。
克拉通边缘盆地因邻近克拉通周边构造活动带,常形成大隆大坳相间的构造格局,促进油气运移和富集。隆起区的基底地貌起伏、风化壳发育、地层向隆起的超覆以及隆起上古、今构造发育,往往造成地层与隆起背景复合的大型圈闭,使得隆起区尤其是其斜坡区成为油气富集的重要地带。如北非三叠盆地、北美西内部盆地、东西伯利亚盆地等。
前陆盆地近造山带一侧以发育褶皱-逆冲断层带为特征,向克拉通方向地层超覆减薄,地层、岩性圈闭较发育。
克拉通内裂谷和被动大陆边缘盆地,除与前述盆地一样具有大型隆起、穹隆及长垣型背斜圈闭外,更明显的特点是各种断背斜、滚动背斜、断层圈闭发育。另外,由于盐岩、泥岩、页岩的塑性流动上拱导致上覆地层形成穹隆或背斜圈闭,在这些盆地中各种地层、岩性及复合型圈闭更为发育。
总之,海相含油气盆地中发育早于或与成藏同期的隆起及其斜坡带以及大型构造圈闭带是油气运聚的主要指向区,大型构造及其与地层、岩性的复合圈闭是海相地层中油气聚集的主要场所。坳陷之内或邻区的中央古隆起及大型圈闭油气聚集条件最为有利,大油气田主要形成于大型构造圈闭或大型构造-地层圈闭中。克拉通边缘坳陷盆地中构造活动性相对较强,常具大隆大坳格局,是大型油气田分布的主要地带。例如北非克拉通三叠盆地哈西麦萨乌德油田含油面积1150 km2 ,哈西鲁麦勒特大气田含气面积2600 km2;西内部盆地潘汉德-胡果顿气田含气面积20235 km2;东西伯利亚库尤姆宾-尤罗布钦油田含油总面积8000 km2。

统计表明,世界上大油气田的盖层53.5%是泥、页岩,46.5%是膏盐岩层。由于膏盐层良好的封盖条件,目前发现的大多数大型、巨型油气田均不同程度的发育厚层膏盐盖层。如西内部盆地阿纳达科坳陷气聚集区潘汉德-胡果顿气聚集带及其大气田,下二叠统狼营组气田埋深只有427~1160 m,但上二叠统硬石膏和含膏致密白云岩为盖层,虽厚度只有37 m,封盖性能很好。北非三叠盆地上三叠统发育潟湖相的盐岩和硬石膏沉积,此膏盐组厚度可达500 m以上,构成了良好区域盖层,是哈西鲁麦勒特大气田(天然气可采储量1.529×1012 m3 ,凝析油4×108 t)和世界特大油田之一哈西麦萨乌德油田(石油地质储量34.25×108 t)的可靠盖层。东西伯利亚盆地库尤姆宾-尤罗布钦巨型油田的形成与寒武系单层厚达200 m盐层发育而具有良好盖层有密切关系。在世界上油气最为富集的中东地区,油气富集与泥页岩及膏盐优质盖层的广泛发育是息息相关的,重要的盖层有三叠系苏代尔组页岩、上侏罗统希瑟组硬石膏层及阿拉伯组内部硬石膏夹层、中白垩统奈赫尔欧迈尔页岩、晚白垩统菲盖组页岩;在扎格罗斯山前褶皱带,有苏代尔页岩和第三系下法尔斯组蒸发岩系。我国塔里木盆地库车坳陷大气田的发现与第三系厚层优质蒸发岩系的发育密切相关。在墨西哥湾沿岸盆地中生界最有效的盖层是蒸发岩,常有机地封盖碳酸盐岩储层,如上侏罗统的斯马科佛鲕状灰岩产层油气藏被巴克纳组蒸发岩封盖,南佛罗里达州下白垩统油气藏Sunniland组灰岩储层被上、下硬石膏层封闭,同时中生界致密碳酸盐岩和页岩或炭质页岩也可作为良好盖层;新生界海相页岩既是烃源岩也是优质盖层。总之,海相含油气盆地中,广泛分布且厚度较大的蒸发岩系和泥页岩是海相地层中油气富集的重要因素。

图2-46 波斯湾盆地主要含油气组合(带)分布

地层岩性油气藏“四元成藏”特性
答:根据地层岩性油气藏形成的自身特点和成藏条件以及地层岩性圈闭成藏控制因素的关系分析,认为地层岩性圈闭能否成藏主要受四大成藏控制因素制约:①油气运移通道因素;②流体动力因素;③储层临界物性因素;④砂体封闭因素(图6-60)。 (一)油气...

主要成藏模式及其特征
答:但是,由于三角洲-湖泊相沉积相变频繁,三角洲沉积体是形成生、储、盖成油配置的良好地质框架,三角洲平原水上分流河道、前缘水下分流河道和河口砂坝砂体是油气富集的主要场所,而分流河道的多次迁移,河口砂坝、分流河道砂体之间为分流间湾...

优质的砂岩体圈闭是地层岩性油气富集关键因素
答:具有优质的砂岩体圈闭同样是裂谷盆地地层岩性油气富集的关键因素之一,其优质的砂岩体圈闭也具备同样的特点:①圈闭规模大,一是发育单一大规模砂岩体圈闭,二是多个小型圈闭叠合连片;②发育有利沉积相带;③发育良好的储集层。 1.圈闭规模 (...

碳酸盐岩缝洞型油气运聚机理与富集因素
答:轮南地区溶洞系统有3个发育段,缝洞系统发育程度及其连通性是风化壳型油气富集的重要因素,密集发育的裂缝及小断层沟通溶洞就形成油气富集区,孤立的溶洞没有油气来源,钻到溶洞发育区即出水。在断垒带顶部泄漏区含水,紧邻的斜坡高部位盖层...

控制油气分布的主要因素
答:断层是油气输导层的主要型式之一,无疑是油气运移的重要通道。但油气田中实际情况是断层常常作为遮挡,不仅是逆断层,而且绝大多数正断层具有遮挡性能。 通常情况,断层发生时对其两侧地层中流体的压力和势均衡状态起破坏作用,流体( 包括烃类)...

地层岩性油气藏形成和分布受多种因素制约
答:在裂谷盆地中,地层岩性油气藏形成分布必然首先要受盆地中宏观石油地质条件的影响,地层、构造和沉积等基本条件是地层岩性油气藏形成和演化以及破坏的最根本的制约因素。只有在具体的地层、构造和沉积背景上,才能形成地层岩性油气藏,也才能讨...

断裂控制油气运移和聚集
答:因此,如果没有断裂作为运移通道,油气很难穿越数千米到达上部层位。断裂断到什么层位,油气也就富集到什么层位,这就是断裂作为良好的垂向运移通道的有力证据。断裂与其两侧地层的裂缝能改善储层的储集性能,断裂活动往往使断裂两侧地层形成...

非构造油气藏是什么?
答:储集层岩性变化所形成圈闭空间中的油气聚集称之为岩性油气藏。如果造成这种变化是在沉积作用或成岩作用过程中形成,多数是沉积环境的直接产物就称原生的;如果是由于后期构造运动引起的变化,称为次生的地层岩性油气藏。原生地层岩性油气藏...

动力—阻力耦合控藏机理
答:“储层物性-动力控藏”关系下油气成藏的基本特征、模式和分类等,结合油藏物性演化规律、不同类型流体动力的控藏作用原理、物理模拟实验研究,确定影响“储层物性-动力控藏”关系的主要地质因素,总结探索适合断陷盆地实际地质情况的“储层...

丰富的油源是地层岩性油气富集的物质基础
答:二连盆地地层岩性油气富集的物质基础是具有丰富的油源。阿尔善组和腾一段为两套主要的有效烃源岩层系,具有源岩母质类型好、有机质丰度高、生油潜量大的特点,丰富的油源表现在有效烃源岩体积大、生油洼槽的油气资源规模大,同时有效烃...