Chapter 6
Traps and Oil &
Gas Pools
地上油气装到储油罐内,地下油气装在什么地方呢?
如果我们把地下的储油气的容器看作一个盒子,
专业上称其为圈闭。圈闭中储存了足量的油气,就叫油气藏! 那么,能够找到圈闭,就有希望找到油气藏。
圈闭的基本特征是什么?它由哪些基本要素所构成?石油勘探学家是怎样对其分类的?圈闭怎样捕集油气,其中的流体是如何分布的?人们早就重视圈闭的储盖条件和遮挡条件,近来特别强调遮挡条件。
本章将详细介绍这些内容。
Section 1 圈闭和油气藏概述 (summary of Traps
and Pools)
Section 2 构造圈闭和构造油气藏 (Structure Traps
and Structure Pools)
Section 3 地层圈闭和地层油气藏 (Stratum Traps
and Stratum Pools)
Section 4 水动力圈闭及油气藏 (Hydrodynamic
Traps and Pools)
Section 5 复合油气藏 (Compound Pools)
Section 1 Summary
一,Conception of traps and pools
石油和天然气都是活动的流体,它们在自然环境中能够从一个地方运移到另一个地方。运移着的石油和天然气,如果遇到阻止其继续运移的遮挡物,则停止继续运移,并在遮挡物附近聚集,形成油气藏。
所以从油气运移的角度来看,圈闭是储集层中可以阻止油气向前继续运移,并在那里储存起来成为油气聚集的一种场所也可以说 圈闭是储集层中能聚集和保存油气的场所。
或者更形象地说,圈闭是储集层能作为盛装油气的容器部分,
从上述圈闭的概念可知,任一圈闭都具有下列三个基本要素:
( 1) 储集层 (reservoir)( 2) 盖层 (roof rock); ( 3) 一定的遮挡条件 ( certain barrier
condition)。
遮挡条件可以是盖层本身的弯曲变形,如背斜圈闭;也可以是其它因素造成的,如断层,岩性变化,不整合覆盖等 。
圈闭的概念只强调了它具备油气聚集的条件,但圈闭中不一定都有油气,一旦有足够数量的油气进入 圈闭
,充满圈闭,或占据圈闭的一部分,
便可形成 油气藏 。
油气藏 是单一圈闭内具有独立压力系统和统一油水 ( 或气水 ) 界面的油气聚集,
是地壳中最基本的油气聚集单元 。
若圈闭中只聚集了石油,则称油藏;只聚集了天然气,则称气藏;二者同时聚集,
则称为油气藏 。
油气藏的重要特点 是在,单一的圈闭内,。这里,单一,的含意主要是指受单一的要素所控制,在单一的储集层中,在同一面积内,具有统一的压力系统和统一的油、气、水边界。如果不具备这些条件
,即使是位于同一面积上的油气聚集,也不能认为是同一个油气藏。
Four isolated each other pools
由上述可见,圈闭是油气聚集的场所,是油气藏形成的基础 。 圈闭的形成条件决定着油气藏的基本特征,圈闭的类型决定着油气藏的类型及其勘探方法 。 因此,正确识别和评选有利于油气聚集的圈闭,对油气勘探具有十分重要的意义,是打开地下油气藏宝库,发现油气藏的关键所在 。
对圈闭概念和分类的认识是在油气勘探实践中不断发展和深化的 。
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。
但随着油气勘探实践的深入,油气田数目日益增多,非背斜油气藏不断被发现,于是人们逐步认识到油气聚集还可以存在于 非背斜 (non-
anticline)的多种地质体中 。 1928年,利莱 (
E.R.Lilley) 在,石油地质学,一书中总结了美国油气勘探成果,得出存在多种油贮类型,褶皱
(folding),断层 (fault),盐丘 (salt domes),孔隙性变化 (porosity variations),岩浆岩 (magmatic
rock)以及多种因素控制的油气聚集,但以背斜最为重要 。
1934年,麦考洛 ( E.H.McCollough) 首先提出,圈闭,(trap)这一名词,用来表示不同性质的油贮。,圈闭学说,(trap theory)就逐渐取代了 "背斜学说 "。 凡是能聚集并保存油气的地质体,都称作圈闭,并把圈闭分为 "构造圈闭 "和 "非构造圈闭 "。 "圈闭学说 "的诞生极大地扩展了油气勘探的视野和领域。
,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 。
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,油气圈闭位臵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 。
圈闭的现代概念是指储集层中被油气高势区 (oil and gas area of high
potential energy)或非渗透性遮挡
(impervious barrier)联合封闭的油气低势区 (oil and gas area of low potential
energy)。
随着油气勘探的深入,勘探难度不断增加 。 除上述 3类基本油气圈闭外,莱复生认为 复合圈闭的勘探对未来的油气资源供给有着重大意义 。 他在总结已有勘探成果的基础上指出 ( 1966),构造圈闭 ……
的成效已减少,意味着勘探方向开始转变 。 事实证明,地壳中存在着大量有别于构造圈闭的其它圈闭
,在某些情况下与地层圈闭和流体圈闭相比,构造圈闭已失去光彩,而构造,地层,流体三要素复合形成的复合圈闭实际上还是油气勘探领域中的,处女地,。 他预 言,,我们 已进 入了复 合圈 闭
(combination traps)的时代 。 "
其后,哈尔鲍蒂 ( M.T.Halbouty,1972,1980)
对 subtle trap( 隐蔽圈闭 ) 进行了系统的讨论,并赋予隐蔽圈闭以新的含义 。 目前较流行的 "隐蔽圈闭 "实际上相当于英文中的 "obscure and subtle
traps",它是指那些隐伏的,难以捉摸的以及用常规勘探方法难以发现的各种圈闭,其主体是地层圈闭 。 隐蔽圈闭这个概念不是指特定的圈闭类型,不适用于分类范畴 。
综上所述,可以看出:圈闭概念和分类的进展是油气勘探和地质研究的结晶,而新的、能反映客观实际的、更科学的圈闭概念和分类将极大地促进 油气勘探的发展。
二,Classification of traps and pools
对油气藏进行科学地分类,寻找它们的共性,总结各类油气藏形成的基本条件及分布规律,更好地指导下一步的油气勘探,是石油地质学研究中一项十分重要的任务
。 为此,多年来,各国石油地质学家在油气藏分类方面作了大量的研究工作,提出了很多关于油气藏分类的方案 。
其中比较著名的有 前苏联石油地质学家 И,O.布罗德以油气藏形态为依据的分类和美国石油地质学家 A.I.莱复生根据圈闭成因提出的分类方案 。
圈闭是油气聚集的场所,也是形成油气藏的基本条件之一。一旦圈闭内聚集并保存具有工业价值的烃类流体后,就成为油气藏
。因此,油气藏类型与圈闭类型之间有着密切关系。从油气勘探的实际需要出发,我们主张以圈闭分类为基础的油气藏分类。 即圈闭和油气藏用同一分类系统,同一个术语同时用于圈闭和油气藏。下面着重介绍圈闭的分类 。
对圈闭的分类,我们主张以圈闭的成因为主,以圈闭形态和遮挡条件为辅的划分原则,前者作为划分大类的基础,后者作为划分亚类的依据 。 根据控制圈闭形成的地质因素,可将圈闭分为四大类,即构造圈闭,地层圈闭,水动力 ( 流体 ) 圈闭和复合圈闭 ( structural traps,stratigraphic traps、
hydrodynamic(liquid) traps and combination traps)
,各大类圈闭又可根据其圈闭形态和遮挡条件,进一步划分为若干亚类 。 本教材采用的圈闭分类系统如表所示 。
The classification table of traps
大类 构造圈闭 地层圈闭 水动力圈闭 复合圈闭亚类
1,背斜圈闭 1,岩性圈闭 1,构造鼻和阶地型 水动力圈闭 1,构造 - 地层复合圈闭
2,断层圈闭 2,不整合圈 闭 2,单斜型水动力圈 闭 2,水动力 - 构造复合圈闭
3,裂缝性背斜圈闭 3,礁型圈闭 3,纯水动力圈闭
3,地层 - 水动力复合圈闭
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,多因素构造圈闭
5,多因素地层圈闭三,Measurements of traps and pools
( 一 ) Measurements of traps
在评价一个圈闭时,圈闭的大小是一个很重要的因素 。 圈闭的大小主要由圈闭的有效容积确定,它表示圈闭能容纳油气的最大体积 。 一个圈闭的 有效容积,取决于闭合面积,闭合高,储集层的有效厚度和有效孔隙度等参数 。
1.Confirmation of close height and area
闭合高(度) 是指圈闭的最高点到溢出点(或称闭合点)之间的垂直距离 (The amount of closure is the
vertical distance from the highest point down to overflow
point(the lowest closed point)。 它是圈闭可能容纳油气的最大高度。溢出点是指圈闭容纳油气最大限度的位臵
。若低于该点高度,油气就要向储集层上倾方向溢出。
该点是圈闭内油气溢出的起始点,又叫最高溢出点。而闭合点则是从另一角度来描述该点特征,意即闭合的最低点。若低于该点高度,圈闭就不存在了(不闭合)。
闭合面积 是指通过溢出点的构造等高线所圈闭的封闭区的面积,或者更确切地说,就是 通过溢出点的水平面与储集层顶面及其它封闭面 ( 如断层面,不整合面,尖灭带等 )
所交切构成的闭合区的面积 。 它是圈闭可能含油气的最大面积 。 背斜圈闭的闭合度和闭合面积,断层圈闭和岩性圈闭的闭合面积,
如图所示 。
The sketch map of overflow point,close height and close area
The close area of fault traps
The close area of lithology traps for the wedge type
1-渗透性砂岩上倾方向尖灭线 ;2-构造等高线 ;3-背斜圈闭闭合区 ;
4-尖灭型岩性圈闭闭合区必须注意,构造闭合度与构造起伏幅度是两个完全不同的概念。 闭合度 的测量是以海平面(或与之平行的水平面)为基准。
而 构造幅度 的测量,则是以区域倾斜面为基准。同样大小构造起伏幅度的背斜,当区域倾斜面不同时,可以具有完全不同的闭合度。
Diagrammatic profiles showing how the same amount of structural
relief will have differing amounts of structural closure according to
the rate of the regional dip
以上我们讨论的闭合度和闭合面积的确定是在静水条件下 ( 油气等势面呈水平面
) 的情况 。 而在动水条件下,油气等势面要发生倾斜或弯曲,在不同条件下的圈闭顶点的位臵将会相应地改变,因而闭合度亦将有所不同;此时圈闭的闭合面积,亦应是通过溢出点的油气等势面与储集层顶面非渗透性盖层联合封闭的闭合油气低势区的面积 。
The contrast map of closure changes in hydrodynamic process and
hydrostatic condition( from Cheng Rongshu,1994)
( hco是等势面水平时的闭合高,Xo为圈闭最高点; hc是等势面倾斜或弯曲时的闭合高,X是储层顶面与 hc的交点)
2,Confirmation of the effective thickness
and porosity in reservoir
储集层的有效厚度 ----是指在一定压差下,具有工业性产油 ( 气 ) 能力的那一部分储集层的厚度 。 它是根据有效储集层的孔隙度和渗透率分级标准,扣除储集层中的非渗透性夹层而确定的 。
有效孔隙度 ----是指储集层中有效孔隙体积与岩石总体积之比的百分数。 它是根据实验室测定或测井资料的统计分析求其平均值来确定,也可以根据圈闭范围内孔隙度变化的趋势值(等值线图)来确定。
( 二 ) Measurement of pool
油气藏通常仅占据圈闭的一部分,其极限情况则是充满整个圈闭 。 油气藏的大小通常用储量来表示,这里仅介绍油气地质文献中度量油气藏的一些有关术语 。
1.The height of oil(gas) pool:
是指油(气)藏顶点到油(气)水界面的垂直距离。
若有气顶时,油水界面和油气界面之间的垂直距离,称为油藏高度;而油气藏顶点到油气界面的垂直距离,称为气顶高度;此时油藏高度加气顶高度之和即为油气藏高度。它是指示油气藏大小的一个重要参数。
The distribution of oil,gas,water and all parts names
in the ideal pool( from И.O.БРОД,1986)
2.Oil(gas) boundary and area:
通常把油 ( 气 ) 水界面与油 ( 气 ) 层顶,底面的交线称作含油 ( 气 ) 边界,其中与油 ( 气 ) 层顶面的交线称为外含油 ( 气 ) 边界,与油 ( 气 ) 层底面的交线称为内含油 ( 气 ) 边界 。
若油 ( 气 ) 藏的高度小于油 ( 气 ) 层的厚度时,
则油 ( 气 ) 水界面与油 ( 气 ) 层底面不相交,这时油
( 气 ) 藏的内边界就不存在 。 由相应的含油 ( 气 ) 边界所圈闭的面积分别称作内含油 ( 气 ) 面积和外含油
( 气 ) 面积 。 通常含油 ( 气 ) 面积是指外含油 ( 气 )
面积 。
3.Gas tip and oil loop,
在油气藏中存在游离气时,油、气、
水按比重分异,气总是占据圈闭的顶部,
称为气顶,油居中间,水在最下面。在这种情况下,油在平面上呈环带状分布,称为 油环 。
Section 2 Structure Traps and
Structure Pool
凡是储集层顶面发生局部变形或变位而形成的圈闭,都称构造圈闭 。 在构造圈闭中聚集烃类流体的,则称构造油气藏。 构造油气藏是最重要的油气藏类型之一
。根据构造变形或变位,以及储集层的特点,它可进一步分为,① 背斜油气藏 (anticline pools);② 断层油气藏 (fault pools);③ 裂缝性背斜油气藏 (fracture anticline
pools);④ 刺穿油气藏 (piercement pools)等 四种基本类型以及由这些类型复合的多因素构造油气藏。
一,Anticline traps and pools
( 一 ) The origin of anticline traps
背斜圈闭的形成条件较简单,主要是储集层发生弯曲变形,形成向四周倾伏的背斜,其 上方被非渗透性盖层所封闭,下方和下倾方向被水体或与非渗透性岩层联合封闭而成 。 背斜圈闭的闭合区 就是通过溢出点的构造等高线所圈定的封闭区 。
背斜圈闭的成因较多,主要有岩层受侧向挤压而成;或差异性升降运动而造成。也可以与断层活动有关(如逆牵引背斜)。 此外,地下塑性物质的上升活动,亦可形成背斜圈闭。
( 二 ) The shape character of anticline traps
由于成因不同,背斜圈闭的形态也各不相同 。 从圆丘状的低穹窿,一直到狭长的高背斜,它们可以是对称的,也可以是不对称的,
甚至是倒转的 。 背斜圈闭的面积也十分悬殊,
小的不到一平方公里,大的可达数千平方公里
。 背斜圈闭的形态可以是完整的,也可以被断层复杂化 。
Idealized structural maps and sections of
typical anticlinal dome folds
( purple show oil; arrow shows direction of dip)
但必须注意,如果断层将背斜圈闭切割成彼此不连通的若干部分,各部分都有独立的压力系统和油(气)水界面时,我们就不再将它看成统一的背斜圈闭和油气藏,而是根据各部分圈闭形成的主导因素,分别重新命名。以老君庙油田(图)
为例,油田南部 L,M层油气藏主要受背斜控制,
为背斜油气藏;而北翼逆掩断层下的 L层油藏,主要受逆掩断层控制,故称逆掩断层油藏 (thrust
fault pools)。
Section and top structure map of L layer
through the Lao Jun temple oil field
背斜圈闭可以是单一的背斜形态,但也可以是由若干呈线状排列的背斜组成的 背斜带,如世界上最大的加瓦尔油田 ( 图 ),我国大庆油田的大型 背斜带--长垣 ( 图 ) 等;还可以是统一的大型隆起背景上若干排列不规则的 穹窿群,如前苏联的罗马什金油田 ( 图 ) 。
Synthesis map through Ghawar oil field,Saudi Arabia
Structure and section maps through Da Qing oil field
Synthesis map through Romesi oil field,USSR
1-砂岩; 2-粘土岩; 3-泥岩; 4-粉砂岩; 5-灰岩; 6-白云岩; 7-无水石膏; 8-洁晶基岩;
9-帕什层顶面等高线(米); 10-油层; 11-油水界面背斜圈闭的另一个特点是圈闭向下往往垂直延伸穿过厚度相当大的沉积岩层。所以,在较深的储集岩层中也能形成圈闭。 在露头区,背斜在地表有清楚的显露,可以用地质测量的方法直接确定它的构造特征
。而在覆盖区,背斜虽深埋地下,但利用地球物理勘探法(如地震勘探等)也是比较容易发现的。因此,
背斜圈闭是人们最早认识、也是最重要的储油气圈闭之一。
值得注意的是背斜圈闭向下虽然可以延伸很深,但由于各种原因,背斜圈闭的形态随深度增加可能会发生变化,而且构造高点也可发生侧向位移;一些浅部背斜在深部可能不存在,
或与之相反的情况也可能发生 。 造成上述情况的原因很多,莱复生 ( 1954) 曾总结出多种可能出现的情况 ( 图 )
The possible changes with depth of anticline traps
背斜圈闭随深度可能出现的变化
(综合 Levorsen,1954有关图文资料编制,引自陈荣书,1994,略简化)
①中间地层垂距变化
②重复褶皱;
③平行褶皱;
④不协调褶皱;
⑤刺穿和隐刺穿褶皱 ;
⑥不对称褶皱;
⑦礁和沉积差异压实;
⑧多种假构造(溶蚀
、坍塌造成的);
⑨不整合前的变形 ;
⑩逆掩断层下的
(三 ) Character of anticline pools
背斜圈闭内聚集了石油和天然气,就形成背斜油气藏,背斜油气藏常具有以下特点:
1.在背斜油气藏内,由于重力分异的结果,气占据背斜的顶部,油居中呈环带状分布,水在下面托着油气 。 在静水条件下,油气和油水界面是水平的
,含气和含油边界都平行背斜储集层顶面的构造等高线 。 有的油气藏存在明显的油水过渡带 。 油气藏内具有统一的压力系统 。
2.油气聚集严格受背斜圈闭的控制,超出圈闭范围即不含油一般轴部含油气性较翼部好,
烃柱高度应小于或等于闭合度。
3.背斜油气藏的含油层系在油气藏范围内分布较广,储集物性较好且相对稳定,具有明显的多层性。 若各油气层之间并未完全分隔,而且相互连通,这种相互连通的多油层构成统一的块状储集体,常是形成巨大油气藏的重要条件之一。如果多层储集层是被非渗透层封隔时
,每一个储集层均可形成独立的圈闭和多个油气藏。
Section across Titais gas field
( from Ahamd,1966)
1-8为含气层,分属 A( 1-4),B( 5-6),C( 7),D( 8) 4个气藏图中 1-4气层彼此连通,构成 A
气藏; 5-6
气层构成 B
气藏; 7、
8气层各自独立,分别构成 C、
D气藏。
4.背斜油气藏大多数构造形态较完整,虽然经常有断层存在,但断距较小,不起分割油气藏的作用 。 如果断层将背斜油气藏切割成具有不同压力系统和油水界面的独立单元时,其中背斜对油气聚集起主导作用的部分,仍称为背斜油气藏,
而断层对油气聚集起主要作用的那一部分,则称为断层油气藏 。 如我国的老君庙油田 。
Distribution map through front mountain anticline zone in Jiu Quan basin
1-构造等高线( m); 2-断层; 3-油田; 4-有油气显示的探井
(四) Main types of anticline pools
背斜油气藏的形态是多种多样的,但就圈闭的成因来看,主要有以下几种类型。
1,Anticline pools dependent on folds
是指在侧压应力挤压作用 (compression)下形成的背斜圈闭中的油气藏。 这类油气藏多见于褶皱区。其背斜圈闭的特点是:两翼地层倾角较大,
不对称,靠近褶皱山区一侧较另一侧平缓;闭合高度较大,且常伴有断层发育;背斜轴向一般与区域构造线平行。从区域上看,这类背斜油气藏分布在褶皱区的山前和山间坳陷内,常成排成带出现。
2,Anticline pools dependent on basement movements
在地台区,广泛分布着一种 与基底活动有关的背斜油气藏 。 这类背斜油气藏主要是由于基底断块上升,使上覆地层隆起,形成背斜圈闭而产生的 。 其 背斜圈闭的主要特点是:外形一般与其下基底隆起相符,两翼地层倾角平缓,闭合面积较大 。 直接覆于基底之上的地层弯曲较明显,向上地层弯曲渐趋平缓,而后逐渐消失 。 当这种背斜圈闭成组成带分布时,则称为背斜带或长垣 。 由于这类 背斜圈闭一般形成时间早,面积大,若与油气生成及运移配合良好时,常可成为极为有利的油气聚集场所 。 例如我国的大庆油田,世界上最大的加瓦尔油田等,它们的油气藏都属于这种与基底活动有关的背斜油气藏 。
3.Anticline pools dependent on contemporaneous
faults
在 60年代后期的油气勘探工作中,国内外不少地区 ( 特别是三角洲沉积发育地区 ) 都发现了许多 与同生断层有关的逆牵引背斜圈闭及其油气藏 。 所谓逆牵引背斜是指同生断层上盘的沉积岩层在向下滑移过程中,因逆牵引作用而形成的滚动背斜 。 这类背斜的形成主要是沉积过程中同生断层作用的结果,而与构造运动无关 。
这类背斜圈闭的特点是,
① 位于同生断层下降盘,多为小型宽缓的不对称短轴背斜;邻近断层 -翼较陡,远离断层 -翼较缓;轴向与断层线近于平行,
常沿断层成串分布。
② 背斜高点距断层较近,且高点向深部逐渐偏移,其偏移的轨迹大体与断层线平行。
③ 逆牵引背斜的构造幅度为中间层大,向深、浅层变小。
④ 逆牵引背斜形成时间早,有利于油气早期聚集。
⑤ 同生断层弯曲度及其活动强度对逆牵引背斜的宽度和幅度起着较为重要的作用。一般断层面的弯曲度愈大,倾角愈缓,断距愈大,造成的逆牵引背斜的宽度和幅度也愈大。
与同生断层有关的逆牵引背斜圈闭,
由于距油源区近,又是与沉积作用同期形成,同生断层又可作为其油气运移的有利通道,因而常可形成富集高产的油气藏 。 例如我国华北盆地黄骅坳陷的港东油田 ( 图 ),尼日利亚的第一个海上油气田 -奥坎油田 ( 图 ) 等,都是这类背斜油气藏的典型代表 。
Ichnography and section through Gang dong oil field
Nm-明化镇组; Na-馆陶组; Ed-东营组; Es1,Es2-沙河街组一、二段与同生断层有关的逆牵引背斜圈闭,由于其距油源区近
,又是与沉积作用同期形成,同生断层又可作为其油气运移的有利通道,因而常可形成富集高产的油气藏。
Across section through Aukan oil field,Nigeria
4,Anticline pools dependent on ancient convex terrain and
discrepancy compaction
在沉积基底上常存在各种地形突起 。 它们可以是结晶基岩,致密坚硬的沉积岩或生物礁块等 。 在地壳坳陷接受沉积时,古地形突起最初以隆起形式存在,顶部未接受沉积,只有在隆起周围的低洼地区填平补齐后,隆起顶部才逐渐被沉积物所覆盖 。 因而隆起顶部的沉积岩层相应较薄,而向突起的周围,沉积岩层逐渐加厚,且逐层依次向突起上方超覆 。 由于突起和其周围沉积物的厚度不同,负荷悬殊,因而就引起了 差异压实作用 。 在突起顶部沉积物薄,其压实程度小,周围沉积物较厚,压实程度大 。 结果就在突起的上覆岩层中,形成了差异压实背斜,这种背斜通常又称为 披盖构造 。
与差异压实作用有关的背斜油气藏国内外均有发现。它们不仅可形成中小型油气田,而且也可形成大型油气田。例如华北盆地济阳坳陷的孤岛油田
(图),北美地台二叠盆地中的希莫尔油田的宾夕法尼亚系油藏(图)等,它们都可作为这类油气藏的典型代表。
差异压实背斜通常可直接反映下伏古地形突起的分布范围和形状,高点位臵也基本一致,但其 闭合度则总是比古地形突起的高度小,且向上逐渐递减直到消失,地层倾角向上也逐渐变小。
Structure map and section of oil pool in Guan Tao group through Gu
Dao oil field
Cross section through More oil field in Erdie basin
5.Anticline pools dependent on flexible matter flowing
underground
是指地下塑性地层 ( 如盐岩,石膏和软泥等 ) 由于受不均衡压力的作用,由高压区向低压区流动,使上覆地层弯曲形成的背斜圈闭及其油气藏 。 这种类型的背斜油气藏在国外有广泛的分布
,在我国发现较少 。 以江汉盆地的王场油田比较典型 。 王场油田是一个长轴背斜,走向北北西,西南翼陡,东北翼缓,隆起幅度高达 800米,在剖面上,地层倾角上缓下陡,上部仅 20° 左右,
下部达 60° -70° ;地下核部为盐岩隆起;根据地震资料,在
6000-7000米深外,构造已全部消失 ( 图 ) 。
Ichnography and section through Wang Chang oil field
上述五种类型的背斜圈闭及其油气藏,是从圈闭的成因上划分的。每一种背斜圈闭都有其自身形成的地质背景,
在不同的地质背景上,所形成的背斜圈闭的特征不同。
二,Fault traps and fault pools
(一) Formation mechanism of fault traps
凡是储集层上倾方向或各个方向由断层遮挡而形成的圈闭,都称断层圈闭。
虽然储集层顶、底界存在非渗透性岩层对断层圈闭来说,也是不可缺少的,但这对任一圈闭来说,都是一个基本条件。因此,在断层圈闭中特别强调了断层对圈闭形成的重要作用。
断层能否形成断层圈闭,主要取决于以下两个方面
:
①断层本身的封闭性;
②在构造图上断层线与构造等高线(或岩性尖灭线)能否构成一个闭合圈。
从理论上讲,要形成一个断层圈闭,首先断层本身必须是封闭的;其次在构造图上,断层线与构造等高线(或岩性尖灭线)必须组成一个闭合圈。如果不具备上述条件,就不可能形成断层圈闭。
断层本身的封闭性是能否形成断层圈闭及断层油气藏的基本条件之一。 我们知道,
不是任何一条断层都具有封闭性,不具封闭性的断层,不仅不能遮挡油气形成油气藏,
相反,它还会成为油气运移的通道,破坏油气藏。因此,对断层圈闭或油气藏来说,断层封闭性的研究是极为重要的。
1,Properties of fault
一般说来,压性和压扭性断层,断面多较紧密,
常具封闭性;而张性断层封闭较差。 但是断层的力学性质并非是决定断层封闭性的唯一因素。其它一些条件,
如 断层面倾角的陡缓、断开地层岩石的软硬、断层形成的时间、以及断裂带中流体活动的情况等等,都会对断层的封闭性起一定作用。
决定断层封闭性的因素主要有,
此外,张性断层也并不是永远敞开的
,在重力作用下张开的断面可以重新闭合
,或被粘滞性物质充填而堵塞,增加其封闭性。这就不难理解,为什么许多非压性断层同样可以形成断层圈闭和油气藏。压性断层在断裂活动期同样也能起良好的通道作用。
2.Lithology combinations and their contact relation of both sides of
fault(juxtaposition process)
断层对储集层上倾方向能否起封闭作用,不仅与断层的性质,
断面倾角大小及断层活动时间等因素有关,更重要 还与断层两盘的岩性组合及其接触关系有关 。 一般说来,如果断层使储集层上倾方向完全与非渗透性岩层相接触,则可形成完全封闭 。 在这种情况下
,断层圈闭的闭合面积为储层顶面构造等高线与断层线所构成的闭合区,闭合度则为圈闭顶点到闭合等高线的高差 。 如果断层使储集层上倾方向的上方一部分与非渗透性岩层相接触时,则形成部分封闭 。 有时在同生断层发育地区,储集层上方的粘土层,在同生断层活动时发生沿断面向下的塑性流动,并被挤入下伏砂岩储集层中,
形成一个天然泥饼,从而可形成流动泥岩遮挡 。 在部分封闭时,断层圈闭的闭合面积和闭合度都较完全封闭时要小 。 如果断层使储集层上倾方向与渗透层相接触时,则断层不起封闭作用,不能形成断层圈闭 。
3.Plane combination relation of faults and reservoirs
一个平直断层与水平地层或单斜地层相切,
尽管断层本身是绝对封闭的,且储集层上倾方向也与不渗透地层相接触,但还是不能形成断层圈闭 。 要形成断层圈闭,在平面上断层必须与储集层的一定构造形态结合,即断层线必须与储层顶面构造等高线组成闭合状态,才可能形成断层圈闭 。
A few plane combination of faults and reservoirs
断层与储集层相结合,在平面上构成封闭状态主要有以下四种基本情况:
①一条弯曲断层与单斜地层相切(图中 B)
②由两条或更多互相交叉的断层,在储集层上倾方向产生遮挡(图中 C)
③一条近于平直的断层,在鼻状地层向上开口端产生遮挡,形成所谓的鼻状构造(
图中 D);
④由几条断层将地层从四周切割成一个孤立断块,形成封闭(图中 E)。
此外,在储层与非渗透层互层的剖面中,断层圈闭的形成还与断层的发育情况有关 。 一般说来,如果地层剖面中储集层占 25%,则一条断层形成侧向圈闭的概率为 50%,2条为 75%,3条为 80%,4条增至 94%,5条达
97%。
总之,断层圈闭的形成是一个复杂的过程,是以上诸多因素综合作用的结果 。 这些因素彼此依赖,相互联系,互相补充,共同为断层圈闭的形成创造条件
。 而断层本身的封闭性是断层圈闭及油气藏形成的核心 。
(二 )Specialties of fault pools
断层圈闭中聚集烃类流体后即成为断层油气藏 。
断层油气藏是地壳上广泛分布的一种油气藏类型 。 由于断层在这类油气藏形成中的作用极为复杂,因此,
断层油气藏常具有的某些特点,
(1)油气层上倾方向或各个方向被断层所限 是断层油气藏的基本特点之一 。
(2)断层发育使油气藏复杂化,断层油气藏常具有多
、杂、乱、散的特点。即在构造复杂的断裂带,断层油气藏形式、个数较多,油气水关系复杂,各断块含油层位、含油高度和含油面积都可很不一致,
含油断块分散,分割性强。
(3)断层附近储集层渗透性变好。 沿断裂带的岩石
,常被挤压而破裂形成裂隙,增大了储集层的渗透性,使油气富集于断层附近。特别是在致密性脆而易碎的储集层内,这种现象尤为显著。
(4)断层油气藏的闭合高度和闭合面积取决于断距大小,盖层和储集层厚度,同时还与断层位臵及性质有关 。 如断层发育在鼻状构造翘起部分,或发生在闭合度小的构造沿区域倾斜翘起的方向,且断层又是封闭的,
则将增加其含油面积和含油高度 。
(5)油气富集带常在断层靠近油源一侧 。 复杂性和多样性是断层油气藏固有的特点,并且与各时期构造运动的性质和强弱有关 。 因此,掌握和了解一个地区的构造运动规律,将有利于断层油气藏的勘探 。
断层圈闭的形式是多种多样的,但在成因上它们又有着内在的联系,最基本的共同点,就是它们都是在储集层的上倾方向为断层所封闭 。 根据断层圈闭的形成条件和形态特征,断层圈闭和油气藏可分为以下四种基本类型:
(三 ) Types of fault pools
Ichnography and section maps of basic types about fault traps and pools
1.弯曲或交错断层与单斜地层结合形成的圈闭和油气藏(图中
A);
2.三个或更多断层与单斜或弯曲地层结合形成的断层或断块圈闭和油气藏
(图中 B);
3.单 -断层与褶皱
(或背斜一部分)
结合形成的断层圈闭和油气藏
(图中 C);
4.逆和逆掩断层与背斜的一部分结合形成的断层圈闭和油气藏(
图中 D)。
同类型的沉积盆地,甚至在同一沉积盆地的不同构造带
,断层发育情况和特点也各不相同 。 因此,不同油气区的断层圈闭和油气藏都有自己的特点 。
我国新疆克拉玛依油田 ( 图 ) 可作为断裂斜坡带上断层油气藏群体的典型实例之一 。 该油田除西北侧靠近盆地边缘地区外,在断裂带主要断层发育区,都以断层油气藏为主,各断块油气藏都具有独立的压力系统,油气产量和油气边界,甚至产油层的层数都各不相同 。
Ichnography and
section of Kalamayi
oil field
最后,需要注意:在确定断层油气藏时,有时会将 一个拥有众多断块油气藏的复杂断裂构造带,同一个被断层复杂化的背斜油气藏 相混淆 。 因为它们在平面形态上常可很相似 。 但二者最根本的区别在于,背斜油气藏中仍然保持有统一的压力系统和油气水分布,而复杂的断块油气藏虽在总体形态上仍具有背斜轮廓,但其中已被断层分割成一些独立的含油断块,这些含油断块彼此之间往往具有很大差异 。 它们的含油层位和数目,含油高度,油层厚度,
油气水界面深度,原油性质,油层压力以及生产能力等都可以很不相同,即使是两个紧邻的断块,也常常有较大差异 。
Section and top structure map of L layer
through the Lao Jun temple oil field
Ichnography and section through Gang dong oil field
Nm-明化镇组; Na-馆陶组; Ed-东营组; Es1,Es2-沙河街组一、二段三,Fissure traps and their pools
( 一 ) Formation mechanism
在致密,性脆的非渗透性岩层中,由于构造作用或其它改造作用,裂缝可以特别发育,从而导致出现孔隙和渗透性变好的局部地区,当其周围被非渗透性围岩所限,则可形成圈闭,
这样的圈闭称为 裂缝性圈闭 。 或者说,裂缝性圈闭 是裂缝性储集层被非渗透岩层和高油气势面联合封闭而形成的闭合低油气势区 。
在裂缝性圈闭中,主要的 储集空间是裂缝和孔洞,主要的渗透通道是裂缝,裂缝在这类圈闭中起着十分重要的双重作用。
裂缝性背斜圈闭和背斜圈闭是有区别的,其主要区别在于裂缝性背斜圈闭的储集层不是呈层状展布,而是仅在裂缝发育带形成呈带状分布的不甚规则的裂缝储集体。
岩石裂缝的成因是多种多样的,但构造作用 是其中最重要的因素,岩层裂缝的产生和发展,在绝大多数情况下,都是与褶皱和断裂联系在一起的 。 因此,我们把裂缝性油气藏归入构造油气藏大类 。 裂缝性油气藏虽然常常与背斜油气藏,断层油气藏有密切关系,
但是,它又有其自身的特殊性,这些特殊性使得在勘探和开发裂缝性油气藏时,与勘探和开发背斜油气藏和断层油气藏有很大区别 。 所以,我们也主张把它单独列为一种油气藏类型 。
( 二 ) Specialties of Fissure pools
油气在裂缝性圈闭中聚集而形成的油气藏,称为裂缝性油气藏 。 与其它类型的油气藏相比,裂缝性油气藏常具有以下几方面的特点:
1.裂缝性油气藏储集层的原始孔隙率高低不一,渗透率均极低,但在裂缝发育带的渗透率很高,其储渗空间发育分布极不均一,同一储集层的不同部位,储集性能相差悬殊 。 实验室测定的油气层岩心渗透率往往很低,但在地下由于裂缝发育,
沟通了储集层中各种储集空间,形成了一个畅通的渗流系统,
油气藏在开采中的实际渗透率却很高 。
2.裂缝的发育分布情况与区域构造背景,褶皱强度,储层岩性,厚度和层序组合等有密切关系 。
3.裂缝性油气藏在钻井过程中,经常发生钻具放空,泥浆漏失和井喷现象,并且放空和漏失的井段和层位,往往是产层所在的井段和层位 。 大漏大喷往往是发现高产裂缝性油气藏的前兆 。
4.由于裂缝发育带可垂直切穿多层岩层,把原来互相隔绝的储集空间沟通起来,形成一个统一的储集空间。 因此,裂缝性油气藏常呈块状,其油气柱高度一般都较大,最大的可达 1.5× 103-2× 103m以上。
5.油气井产量高,但差别大,油气分布极不均一 。
目前世界上产量最高的万吨井,绝大多数与碳酸盐岩中的裂缝性油气藏有关 。 例如,伊朗有许多这种类型的油田,单井日产量多数达千吨以上,个别万吨井已稳定十年以上 。 但差别大,油气分布极不均一,也是裂缝性油气藏的重要特点,其具体表现在同一油气藏内,相邻生产井的产量相差悬殊,高产井群中伴有低产井或干井,低产井群中伴有高产井 。 造成这一状况的原因,与裂缝性储集层的孔隙 -裂缝成因复杂及分布不均有关 。
总之,裂缝性油气藏是一种比较复杂的油气藏类型,在勘探这种类型的油气藏时,
最重要的是分析和认识裂缝发育带分布规律
,因为正是这些次生裂缝带的发育分布情况
,控制了地下油气的富集程度。
( 三 ) Examples of fissure pools
裂缝性油气藏在世界石油和天然气的产量,
储量中占有十分重要的地位 。 按其储集层的岩石类型及重要性,它可分为碳酸盐岩和其它岩类裂缝性油气藏两大类,其中以碳酸盐岩裂缝性油气藏最重要 。
碳酸盐岩中的裂缝性油气藏分布广泛,但以构造变动较强烈的山前带,或其它褶皱背斜带最为重要。最典型的是波斯湾盆地的扎格罗斯山前带。在该带已发现的 50多个油气田中,有 20多个是裂缝性背斜油气藏,储量在 10亿吨以上的特大油气田就有 6个。此外,
伊拉克的阿因扎列大油田也属裂缝性背斜油气田,基尔库克特大油田虽属礁型油气田,
但裂缝亦很发育。
Structure map and ichnography through Jaisalan oil field
该油田位于扎格罗斯山前带的第二构造带上,褶皱强度中等到较强,上下构造不一致,地表为中新统法尔斯层组成的向斜,地下为阿斯玛里灰岩组成的顶部平缓,两翼较陡 ( 达 50° ) 的简单背斜 。
轴向北西,长 70km,宽 9km,闭合面积为 600多 km2,闭合高度为
3000m左右 。 它有三套产油层,自上而下依次为:阿斯玛里石灰岩
( 中 -渐新统 ),萨尔维克石灰岩 ( 中白垩统 ),卡米石灰岩 ( 上侏罗统 ),裂缝把它们沟通,形成具有统一压力系统的巨厚块状储集体,油气柱高达 2100米 。 阿斯玛里石灰岩之上为巨厚的上法尔斯膏盐层所封闭 。 主要产油层阿斯玛里石灰岩的孔隙率均一,但以低孔隙率为主 。 据某井统计,孔隙率大于 9-13%的,仅占储集层厚度的 13.8%;孔隙度为 5-9%的,占储集层厚度的 14.8%,孔隙率低于 5%
的却占 71.4%。 岩样的渗透率一般小于 10-20× 10-3μm 2; 最高的仅
40× 10-3μm 2,但裂缝发育带渗透性极好,油田西北端 24,35及 45
号井的最高日产量达万吨以上,整个高产区平均单井日产量达 8000
吨以上 。 但在某些井 ( 如 6号井 ) 全部钻开阿斯玛里灰岩的日产量也只有 600吨 。
我国四川盆地东,南部气区中亦发现了相当数量的碳酸盐岩裂缝性气藏,
(四川盆地地震勘探 ) 其基本特征都具有相似性,但产气能力和气柱高度均远不及扎格罗斯山前带 。 下图为川东南石油沟 -东溪气田构造图及剖面图 。
Structure and section maps through Oil chimb-Dong Xi gas field
( from Szechwan petroleum management office,1959)
1,气层; 2,气显示; 3,不整合; 4,井位; 5,高产井; 6,低产井; 7,干井该气田的生产层主要是三叠系嘉陵江组的石灰岩和白云岩,其上部为硬石膏层作为盖层。据岩心分析,其平均孔隙度仅 2%,渗透率小于 1毫达西;但试井结果,
渗透率达几十到几万毫达西,平均值高达 3000毫达西以上。因此
,这种良好的渗透性显然是由于次生裂缝发育造成的。
其它岩类中的裂缝性油气藏,在美国的圣马利亚盆地、米德兰盆地和我国的柴达木盆地及陕甘宁盆地等均有发现。其中以美国加利福尼亚州圣马利亚盆地上中新统蒙特雷组中的裂缝性背斜油气藏最为著名和典型。
The stratum contrast and distribution of oil & gas in fissure Montel group,
Calif.,America ( from Hubbert,1953)
该区蒙特雷组由三部分组成:上部为板状硅质页岩;
中部为裂缝性燧石层;下部为石灰质页岩
。中部岩层为主要储集层,
其孔隙度仅 6%
,但裂缝发育且分布均匀,
渗透率极高,
60%的产量来自该层。
四,Impaled traps and pools
( 一 ) Concept and formation mechanism
刺穿构造是指地下深处的岩体侵入到上覆沉积岩中,使储集层发生变形,并直接与刺穿岩体结合而形成的圈闭,称为刺穿圈闭 。
在刺穿圈闭中的油气聚集,称刺穿油气藏 。
而受岩体侵入或塑性地层流动影响,使储集层上拱发生变形,
变位 ( 断层 ) 而形成的圈闭,则称为 隐刺穿背斜和断层圈闭 。 它们在分类上仍属于背斜圈闭和断层圈闭的范畴 。 刺穿圈闭和隐刺穿背斜圈闭的根本区别在于前者有岩体刺穿储集层,而后者则不存在刺穿岩体 。
造成刺穿的可塑性岩体包括 盐,膏,软泥和岩浆岩等,它们形成的刺穿圈闭相应地称为盐,膏,
软泥及岩浆岩刺穿圈闭 。 但以盐,膏盐和软泥最为常见 。 刺穿圈闭除上倾方向被侵入岩体封闭外,储集层上方存在非渗透性岩层,下方和下倾方向被油气高等势面和非渗透性岩层联合封闭,也是不可缺少的 。 刺穿圈闭的闭合面积同样是由通过储集层顶面溢出点的构造等高线与刺穿岩体封闭线联合构成的闭合区加以确定 。
关于盐、膏及软泥岩刺穿构造形成机理的研究和模拟实验,近年来,国外做了大量的研究工作。一般认为,由于地层压力(静压或动压)差的作用,使地下可塑性膏盐或软泥由高压区向低压区流动,在流动过程中遇到薄弱地带(如同生断层活动带,或差异负荷较大的低压区),就向上侵入或拱起,使上覆沉积岩层变形、变位或被刺穿,从而形成刺穿或隐刺穿圈闭。因此,盐、
泥刺穿或隐刺穿圈闭常与同生断层相伴生。
形成刺穿或隐刺穿构造的基本条件是:
1.一定埋深所造成的温度和压力,以达到或超过岩盐,膏和软泥岩软化点所需的温,压,使盐,
膏和软泥岩呈可塑性状态,这是造成刺穿或隐刺穿的前提条件 。
可塑性盐,膏和软泥岩的厚度愈大,形成刺穿或隐刺穿构造的机会也愈大 。
2.差异负荷地带常是刺穿或隐刺穿发育的有利地带。 因为可塑性岩层总是自高压(负荷)区向低压区方向运动的,在差异负荷地带,因压力突然减小,易诱发可塑性岩体向上拱起形成底辟构造。
3.在三角洲沉积体系中,发育粘土沉积的前三角洲泥,不断被密度较大的砂质沉积所覆盖,造成密度倒臵,随着三角洲沉积体的前积作用,必然造成前积方向压力不均衡,导致具有高异常流体压力的可塑性软泥沿密度分界面向上拱起和刺穿。
综上所述,在发育软泥沉积的前三角洲,或发育蒸发岩的成盐凹陷相邻近的同生断裂 -滚动背斜带,或构造应力集中而形成的挠曲带,
断裂带和褶皱构造带,常常是刺穿构造和圈闭发育的有利地带 。
(二) Types of traps and pools dependent on impaled
structure
在各类刺穿构造中,以盐和软泥刺穿最为重要,下面着重介绍与盐刺穿有关的圈闭和油气藏类型。
由于盐刺穿构造是一种生长构造(与沉积物堆积作用同时发生的变形所造成的构造),在形成刺穿圈闭的同时,常伴随有断裂、岩性尖灭、不整合圈闭,以及刺穿岩层上方的隐刺穿背斜和断层圈闭,这些圈闭内同样可以形成相应的油气藏。
Ideal schematic section of salt dome pools
直接与刺穿岩体有关的圈闭和油气藏(
图中 Ⅰ ① -③)。它包括①盐栓(核)遮挡的圈闭和油气藏;②
盐帽沿遮挡的圈闭和油气藏;③盐幅内的透镜体圈闭和油气藏
。
与刺穿岩体有成因联系的伴生圈闭和油气藏(图中 Ⅱ ① -④)
。它包括①盐背斜圈闭和油气藏;②断层圈闭和油气藏;③盐栓周围的不整合圈闭和油气藏;④岩性尖灭圈闭和油气藏。
根据与刺穿岩体的关系可分为两类,
在上述各种与盐刺穿有关的油气藏中,以深层潜伏盐丘之上的背斜油气藏最重要,其次是断层油气藏,
再次则为浅层盐丘之上的背斜油气藏和盐栓遮挡的油气藏 。 但需要注意的是,世界上虽然许多盐丘构造是产油的,但并不是所有的由侵入岩形成的圈闭都产油
。 在油气勘探过程中,对刺穿构造 ( 圈闭 ) 的评价,
要视当地的具体地质条件,尤其是生油条件而定 。
( 三 ) Examples of impaled pools
刺穿构造按刺穿岩体性质的不同,可以分为盐体刺穿,泥火山刺穿和岩浆岩刺穿等 。 目前世界上在这三种刺穿构造形成的圈闭中都已发现了油气藏 。 但以盐丘刺穿更为重要 。 如在罗马尼亚,波兰,墨西哥,安哥拉,加蓬,西德,美国和前苏联等,都发现有相当数量的盐丘刺穿类型的油气藏 。 其中以美国墨西哥湾最重要,那里有上百个盐丘,含有丰富的油气 。
据统计,世界上约有 45%的天然气和 11%的石油是产自盐丘地区 。 而与泥火山,岩浆岩刺穿有关的油气藏,则仅在个别地区有所发现 。
1,Impaled pools of salts
地下深处的盐体,侵入并刺穿上覆的沉积岩层,
形成刺穿圈闭,其中聚集了油气则称为盐体刺穿油气藏 。 例如罗尼亚喀尔巴阡山前带的莫连尼油田的油藏,就是属于这种类型的油气藏 。 该油田是盐体侵入并刺穿了上覆第三系渐新统和上新统的砂岩储集层,从而形成了盐体刺穿圈闭及其油气藏 。
Cross section of Molanli oil field
2,Impaled pools of mud volcano
由于泥火山刺穿作用形成圈闭条件,油气聚集而形成油气藏的实例如前苏联阿普歇伦半岛的洛克巴丹油气田中的油气藏,就是属于这种类型的油气藏 。 该油田为一背斜构造,构造顶部被泥火山刺穿,第三系上新统储集层沿上倾方向与泥火山刺穿体接触,形成圈闭条件,其中聚集了油气,就形成了这类油气藏 。
如图所示 。
Section of Lokebad oil and gas field
我国新疆准噶尔盆地南部的独山子油田,也有泥火山活动 。 此外,在尼日尔河三角洲,缅甸的阿拉康海岸,以及特立尼达岛等地,也都有泥火山活动及其有关的油气藏 。
3,Impaled pools of magmatic rocks
地下深处的岩浆侵入并刺穿上覆沉积岩层
,形成刺穿圈闭。这类油气藏比较少见。在墨西哥曾发现过这种类型的油气藏。如图所示。
The pools around magmatic rocks in Mexico
Section 3
Stratum Traps and Stratum Pools
一,Lithology traps and their pools
(一) Formation mechanism
凡是储集层的岩性或物性发生变化而形成的圈闭,称为岩性圈闭。
储集层的岩性或物性变化,可以是沉积作用过程中形成的,也可以是成岩、后生作用过程中形成的。
在沉积作用过程中的岩性变化所造成的岩性圈闭称为沉积圈闭。
其中储集层四周均被非渗透岩层封闭的称为 透镜型岩性圈闭,其圈闭范围由非渗透性边界确定;
储集层上倾方向和顶、底被非渗透岩层封闭的称为上倾尖灭型岩性圈闭,其圈闭范围由上倾方向非渗透性封闭线和储层顶面通过溢出点的构造等高线联合构成的闭合区加以确定。
在成岩,后生作用过程中形成的岩性圈闭,
称为成岩圈闭 。
它可以是储集层的一部分变为非渗透性遮挡而形成圈闭,也可以是非储集层的一部分变为渗透性储集体,其四周或上倾方向和上方被封闭而形成圈闭 。 在成岩圈闭中,又以溶蚀和次生白云岩化作用在碳酸盐岩发育区形成的岩性圈闭和油气藏更为重要 。
从岩性圈闭形成的构造、沉积背景来看,岩性圈闭既可形成于 单斜和鼻状构造地区,也可形成于不同级次的正向构造单元的轴部、翼部和端部,还可产生于负向构造单元(如向斜)的斜坡上。
岩性圈闭也 常形成于水进、水退变化较频繁的古河道、湖岸、海岸线附近,或湖盆、海盆中古地貌变化较大的地带,因为这些地区频繁的水进和水退引起沉积古地理条件的更替,并导致岩性岩相的急剧变化
,这为岩性圈闭的形成创造了有利条件。
( 二 ) Specialties of lithology pools
在岩性圈闭中的工业性油气聚集,称为岩性油气藏 。 岩性油气藏常具有以下一些特点,
1.岩性圈闭种类很多,主要受沉积条件控制,
具有区域性分布的特点,因此,岩性油气藏的出现不是孤立的,偶然的,而是有规律的,它们常成群成带分布,一旦发现一个,就可能在同一地区找到多个类似的油气藏 。
2.岩性油气藏储集层的连续性较差 (透镜状或楔状),一般情况下,难以形成大型油气藏,但不同层位的储集体可以叠合连片,形成中小乃至较大的油气藏。
3.岩性油气藏的储集层多为碎屑岩储层,
且大多与生油层属同一层位,因此,常为自生自储式油气藏。
4.由于储集层沿上倾方向尖灭或岩性侧变,
或四周被不渗透地层封闭,所以,岩性油气藏受水动力及水化学作用的影响小,原油性质较好 。
5.由于岩性油气藏的含油气边界常为非渗透性边界所限,各含油气砂体零星分布,油源及能量补给慢,故油气产量递减快,但单井生产时间较长 。
1,Lens types of pools
透镜型岩性圈闭 没有溢出点 。 其圈闭的闭合面积,闭合度及容积,完全由透镜状储集体的大小和形状所确定 。 透镜状储集主要由碎屑岩 ( 砂,砾岩 ) 和鲕状,粒屑碳酸盐岩等组成 。
(三) Types of lithology pools
根据岩性圈闭的成因及遮挡条件,岩性油气藏可分为以下几种类型,
目前世界各国已探明的碎屑岩透镜型油气藏,
包括有 河道砂岩体、三角洲平原分流河道砂岩体、
三角洲前缘的河口坝砂岩体、岸外堡坝砂岩体、沿岸坝砂岩体、走向谷砂岩体和深水浊积砂岩体中所形成的岩性油气藏 。但必须指出,这类油气藏必须存在于透镜型岩性圈闭中。如果油气藏仅存在于这类砂岩中,而控制油气聚集的主要因素不是透镜型岩性圈闭,那就不属于这种类型油气藏。
( 1 ) Lens lithology pools dependent on ancient
watercourse sands
河道沉积是河流切割的河道中充填的一套冲积沉积物,它由砾岩,砂砾岩,砂岩,细 -粉砂岩和泥岩间互组成,具有下粗上细的剖面沉积特征 。 河道砂主要包括边滩砂和心滩砂 。 由于河道常迁移和摆动,这两种砂体常形成复合体 。 河道砂的基本特征是砂体与河道底和侧向侵蚀面成突变接触,砂体向下凹,在平面上常呈带状或分枝状 。
Little brook oil field in Mississippi,America( from Ч,Кронквист,1968)
a- 下土斯卡卢扎组登克门( Q+Q2) 层河道砂岩油藏(按 Q层砂岩底面等深线) ;
b-产层对比示意图 ;c-Q层砂岩含油厚度图美国密西西比州的小溪油田为典型的边滩砂岩体油气藏。砂岩厚度与蛇曲河凹岸一侧延伸方向一致,砂体的形态与边滩一致
。该油田构造为一向北倾斜的鼻状构造,
油田分布主要受边滩砂岩体所控制。油田面积约 25km2,原始可采储量达 1370万吨 。
(2) Lens lithology pools dependent on
delta sandstones
三角洲砂岩体以三角洲平原的分流河道砂岩体和三角洲前缘河口坝砂岩体最为重要 。
Structure on the top of Buqi sandstone and
distribution of oil pool in T8N,R7N section
美国俄克拉荷马州东部的布奇砂岩中的油田为典型的分流河道砂岩体油气藏。
从图可知,
油藏的延伸方向与河道砂方向基本一致,
而与构造没有明显联系。仅在东南角河道砂的延伸与局部构造高点相一致,这个局部常是油气富集的高产带。
(3) Lens lithology pools dependent on fort and
outfall bars
美国蒙塔拿州南部钟溪油田穆迪砂岩中的油气藏,就是由堡坝和河口坝砂岩体复合而形成的透镜型岩性油气藏的典型实例。
Lithofacies and ancient geography map
( from Mc Gregor and Biggs,1968) 1mi=1609m
根据对油田及附近地区穆迪砂岩(主要产油层)的岩相古地理研究表明(
图),穆迪砂岩为一北东 -南西向的堡砂坝,厚约 30m。 堡坝与海岸之间有泻湖相隔。该砂坝西南为纽斯卡河的河口坝和三角洲前缘砂坝是牧场溪油田的主要储集体。
Structure,sandstone,distribution of oil pool in Zhongxi oil field
( from Mc Gregor and Biggs,1968) 1mi=1609m,1ft=0.3048m
钟溪油田构造图及砂岩体和油藏分布图。据图可知
,该区为一均斜构造,油藏分布与构造没有明显关系,
而完全受砂岩体分布范围控制,而且各个砂岩体都是一个独立的油气聚集单位,都有各自的油水边界
(4) Lens lithology pools dependent on sandstone
along shore
岸带附近是砂岩体较富集的地带,类型多,分布广 。 除前面已论述的三角洲砂岩和堡砂坝中的透镜型岩性油气藏外,常见的还有沿岸砂坝砂体岩体,定向砂岩体等 。
沿岸砂坝砂岩体及其中油气藏在分布上大致与岸线呈平行展布 。 不同层位 ( 时代 ) 中的砂岩体和油气藏的趋向带,随岸线的变迁而改变其位臵 。 美国堪斯州格林乌德县契洛基期的鞋带状岸外坝中的透镜型岩性油气藏 ( 图 ),
就是典型实例之一 。
The top structure of the Ellenburger limestone,the distribution of the
“crinoidal limestone” in the Todd field and section of oil field
透镜型岩性油气藏的储集体也可以由碳酸盐岩 -鲕状、粒屑生物灰岩等组成。
美国得克萨斯州克罗开特县托德穹窿西翼的高产 "海百合灰岩 "透镜型油藏是典型的实例之一
2.Lithology pools of up-slant wedge types
这种类型的油气藏是由于储集层沿 上倾方向尖灭或渗透性变差 而形成的 。 上倾尖灭型岩性油气藏的储集层可以是碎屑岩,也可以是碳酸盐岩,但以碎屑岩为主 。
在岸带附近广泛发育向陆方向的上倾尖灭的碎屑岩或粒屑灰岩,这特别有利于形成上倾尖灭型岩性油气藏 。
the south of Texas along Mexico gulf,
Up-slant wedge trap and pool distribution of the sandstones
美国得克萨斯州南部墨西哥湾沿岸地区始新统雅古 ·杰克逊砂岩和渐新统弗里奥 ·维克斯堡砂岩中的油气藏就是海滨线油气藏带的典型实例之一。
该带许多油气藏的位臵都是由渗透性砂岩向上倾方向变为非渗透性岩层的尖灭线所限定的。
Up-slant wedge pool of sandstone in Sha He Jie
group of Pu city
我国东濮凹陷北部濮城油气田沙一段及沙二段上部油层中的油气藏也是一种典型的上倾尖灭岩性油气藏。
勘探实践表明,该油气田为一个被断层复杂化的鼻状构造。渐新统沙一段及沙二段上部砂岩为盐湖三角洲前缘相沉积,物源主要来自凹陷东北部,
砂岩层厚度自东向西、自北向南渐趋变薄,并在构造轴部及西翼一带尖灭。
砂岩尖灭线与鼻状构造配合,形成了砂岩上倾尖灭岩性圈闭及油气藏。
在碳酸盐岩中同样也存在上倾尖灭型岩性油气藏 。
如美国霍戈登气田 ( 图 ) 就是这类油气藏的典型实例之一 。 它占有堪萨斯州的九个县及俄克拉荷马州的一部分,向南直到得克萨斯州北部,南北延伸约 240-260km,东西宽约 50-
80km,含气面积达 15500km2,原始储量为
2.039× 109m3,为世界第八大气田,是美国最大的气田 。
Synthesis map through Hyguden gas field,America
霍戈登气田为单斜构造。产层为下二叠统多孔鲕状石灰岩和白云岩,自东向西多孔碳酸盐岩逐渐减少,泥质
、砂质含量逐渐增加,最后被红色砂泥岩所代替。多孔碳酸盐岩在西侧上倾方向被非渗透性红色砂泥岩封闭,
形成上倾尖灭型岩性圈闭和气藏。在红色砂泥岩发育区不产气。
3,Lithology pools dependent on the
dolomitization and solution process
成岩和后生作用形成的岩性圈闭和油气藏,以碳酸盐岩中与白云岩化和溶蚀作用有关的油气藏最为重要 。 这类圈闭和油气藏的储集体大多呈不规则的透镜型 。
俄亥俄州及印第安纳州的利马 -印第安纳油田的特伦顿灰岩 ( 中奥陶统 ) 中的圈闭和油气藏就是一例 。
A structure and distribution of oil & gas in the oil field
该油田横跨辛辛那提隆起和芬德莱隆起,长达 257km,最宽处约 64km。 该带上分布一系列由溶蚀和白云岩化作用所造成的孔隙体。油气藏的上倾方向和周缘都是由白云岩化界限所确定的。具有良好孔隙 -渗透性的白云岩集中于不整合面下的特伦顿灰岩上部 6-9m范围内,局部可向下延伸到 18-30m
。 白云岩中除白云岩化孔隙外
,还有大量溶蚀孔洞。在整个油田范围内,所有油气藏几乎都是连续的,油气丰富程度主要取决于白云岩化和溶蚀作用造成的储集体的大小及孔隙渗透性。特伦顿灰岩之上为上奥陶统页岩所覆盖,具有良好的封闭条件。
Structure and section of Deep River oil
field,America
a-中泥盆统罗杰斯组顶面构造图; b-白云岩化灰岩油藏剖面此外,白云岩化和溶蚀作用也可以仅限于局部,形成局部与白云岩化和溶蚀作用有关的岩性圈闭和油气藏。如美国密西根州阿伦纳斯县的深河油田便是一例。
二,Formation mechanism of
unconformity traps
(一 ) Formation mechanism
不整合圈闭 ———是指储集层上倾方向直接与不整合面相切并被封闭所形成的圈闭。
储集层可以位于不整合面之上或之下 ( 图中 B,C,D,E ) 。 在不整合圈闭中,不整合面的封闭对圈闭的形成起主导作用,但同时也需要有其它因素 ( 如构造因素或岩性因素 ) 配合才能形成圈闭 。
不整合圈闭的闭合面积,同样是由不整合遮挡线与储集层顶面过溢出点的构造等高线联合构成的闭合区加以确定 。
(二 ) Specialties of unconformity pools
不整合圈闭中聚集工业性的油气后称为不整合油气藏它常具有以下一些特点:
1.不整合油气藏上倾方向为不整合遮挡所限,下倾方向油 ( 气 ) 水界面与油 ( 气 ) 层顶面构造等高线相平行或基本平行 。
2.不整合油气藏的储集层岩性和产状多样 。 既有碎屑岩,也有碳酸盐岩及其它岩类;既可以是层状,也可以是块状 。
3.不整合油气藏多发育在地壳升降运动较频繁,沉积岩系之间沉积间断较多的地区
。 特别是沉积盆地的隆起和斜坡区,不整合现象普遍,有利于形成这种类型的油气藏。
4.不整合油气藏伴随的圈闭类型较多,
它既可形成中小型油气田,也可形成大型油气田。
(三 )Types of unconformity pools
根据油气藏所处的位臵,产状和遮挡条件,可将不整合油气藏分为三个亚类:
1.不整合面以上的地层超覆油气藏
2.不整合面之下的地层不整合遮挡油气藏
3.地层不整合之下的古潜山油气藏
1,Pools of overlapped stratum
当海(湖)水向盆地边缘斜坡或隆起翼部水进时
,在不整合面上形成了逐层超覆的旋回沉积,旋回底部的年青储集层不整合地超覆在时代较老的不渗透岩层之上。而储集层本身又被连续沉积的不渗透层覆盖
,具有良好的顶、底板遮挡层,从而形成地层超覆圈闭。油气聚集形成地层超覆油气藏。
这类油气藏常分布在地质历史时期的水陆交替地带,在海、湖盆地的斜坡边缘带、盆地内部古隆起、
古凸起的周缘,均可找到这类油气藏。
West Texas oil field,America
a-伍德宾阶砂岩油藏产层地质 -地球物理综合剖面图;
b-平面图; c-剖面图目前世界上已发现了很多这种类型的油气藏,
其中比较著名的有美国的东得克萨斯油田。该油田位与墨西哥湾盆地西部,上白垩统伍德宾组砂岩超覆在下白垩统不整合面上,向东的上倾方向又被其上不整合接触的奥斯丁阶所覆盖
,砂岩顶、底两个不整合面在上倾方向相交,
油气聚集其中,形成地层超覆油气藏。该油田的原始可采储量为 8.1亿吨,累计产油量已超过 5
亿吨,是美国最大的油田之一。
Ichnography and section through pools
of overlapped stratum
in the Shan Jia temple
我国也发现了多个这种类型的油气藏。如柴达木盆地的马海气藏,辽河西部凹陷的齐家油藏,渤海湾盆地东营凹陷的林樊家油藏和单家寺油藏等。
2,Pools of stratum by unconformity barrier
这类油气藏大多分布在盆地或凹陷斜坡边缘和古隆起翼部 。 由于后期强烈的构造运动,使盆地斜坡边缘或古隆起带的储集层遭受不同程度的剥蚀
,早期的圈闭均遭受不同程度的破坏,后来又被不渗透岩层不整合地覆盖,且不整合线与储集层顶部构造等高线相交切时,则可形成地层不整合遮挡圈闭 。 我国东营凹陷的金家油田和美国阿拉斯加北极斜坡上的普鲁德霍湾油田,均是这类油气藏的典型代表 。
Ichnography(A) and section(B) through pools
of Pelude oil field
1-构造等高线; 2-海岸线; 3-不整合线普鲁德霍湾油田位于阿拉斯加北极斜坡的巴罗隆起上,是世界上最北的一个油田,也是北美最大的一个油田。油田东西长 64
公里,南北宽 32公里,面积约 2000平方公里,为一向西南倾伏的鼻状构造
,北部被断层所切
,东部被一不整合所削蚀,其上被下白垩系海相页岩不整合封闭。储集层主要属于二叠 -侏罗系的三角洲沉积和河流冲积层。东部和西北部尚有密西西比系深部油藏和上侏罗统浅油藏
3,Pools of stratum unconformity by ancient
buried hill
按照古地貌学的概念,潜山仅指侵蚀期后被新沉积物掩埋在地下的侵蚀残丘 。 但在目前应用中,
潜山的概念已扩大化了 。 它包括不论是侵蚀成因的
,还是构造成因的,或者是二者结合生成的一切被掩埋的古地形突起 。 其中有剥蚀形成的残丘,断裂作用形成的断块山,褶皱和侵蚀作用形成的蚀余背斜,以及褶皱和断块双重作用产生的半背斜等等 。
在地质时期中,这些潜山由于曾成为陆上或水下的古地形突起,在风化、剥蚀和地表及地下水的溶滤作用下,使岩石产生了众多的孔洞和裂隙,在以后地壳下沉接受沉积时,又被不渗透岩层不整合地覆盖,成为油气聚集的有利场所,从而可形成不整合面下的古潜山油气藏。
潜山型的油气藏,按储集层的岩类可分为三大类,碎屑岩、碳酸盐岩和结晶基岩。
由碎屑岩组成的潜山型 大油田以阿尔及利亚的哈西,迈萨乌德复背斜上的哈西 ·迈萨乌得大油田,埃尔加西 -埃尔阿格莱布,埃尔劳得 -巴久尔等油田,澳大利亚的哈利布特大油田,利比亚的萨里尔大油田等最为著名 。
The maps of location and structure
through Has oil field in Algeria
哈西 ·迈萨乌得油田的主要储集层为寒武 -
奥陶系砂岩,
在油田范围内为一秃顶背斜
,志留系及上古生界均缺失
,巨厚三叠系膏盐层直接不整合于其上,
形成良好的封闭条件,生油层志留系页岩分布在油田以外围翼
Cross section of Gerotire gas field,Italy
1,砂岩; 2,泥岩; 3,石灰岩; 4,含气砂岩;
5,含气石灰岩; 6,断层以碳酸盐岩为主的潜山油气藏较多因碳酸盐岩易于破裂和溶蚀,能形成孔、洞、
缝相结合的巨大而性能良好的储集体,成为油气聚集的有利场所。意大利格罗托尔列 -费拉琴纳气田就是实例之一结晶基岩组成的潜山型油气藏,特称为基岩油气藏 。 近二十年来,对基岩油气藏的研究和勘探 相 当 重 视 。 关 于 基 岩 油 藏,兰 德 斯 (
K.K.Landes,1959-1969) 和潘钟祥教授 ( 1982
) 的论文均做了十分系统的论述 。
按照兰德斯 ( 1960) 的意见,所谓 基岩油藏是指石油储集于沉积岩基底结晶岩系 ( 变质岩和岩浆岩 ) 中的油藏 。 基岩油藏与上覆沉积岩层中油藏的区别,在于生油层不会存在于储集岩之下基岩油藏中的石油可以有三种来源:
(1)上覆生油岩;
(2)基岩旁侧较低部位的生油岩;
(3)基岩旁侧较低部位的油气藏因倾斜或超载而向上倾方向溢出,进而运移到基岩中去。
总之,基岩油藏中的石油来自不整合面之上沉积岩系生油层,而以不整合面或断层为油气运移的主要通道。
基岩储集层 以裂缝性为主,部分为基岩周围的残积砂 。 构造运动和风化作用是产生裂缝的主要营力 。 裂缝储集层的发育与构造运动强度,风化作用时间的长短和基岩本身的特征有关 。
基岩油藏的盖层 可以是直接复于基岩之上的非渗透性岩层组成;也可以由沉积岩层稍高部位的非渗透性岩层组成。在后一种情况下,沉积岩底部的渗透性岩层与下覆基岩一起,组成统一的含油带。
前寒武系基岩油藏,国内外都有发现 。 美国堪萨斯州中央隆起上的一系列油田如克拉夫特 ·普鲁萨和利比亚奥季拉油田,都是这类油藏的著名实例 。
这国下辽河坳陷的兴隆台油田亦有前寒武系基岩油藏 。
由于不同地区、不同构造背景的基岩具有不同的时代,因此,基岩油藏的储集层就有不同的时代
,前寒武系的、古生界的、甚至是中生界的。
古生界基岩油气藏 以我国酒西盆地鸭儿峡油田和委内瑞拉的拉巴斯 -马拉油田的基岩油藏为代表。
中生界基岩油气藏 在美国加利福尼亚州南部的几个山间盆地比较多。那里至少有 5个油田中发现中生界基岩油藏。除圣马利亚油田基岩油藏的储集层为裂缝性轻变质砂岩外
,其他均为裂缝性片岩。
基岩油气藏裂缝性的发育情况,对油气分布有着重要的影响 。 残积砂一般仅分布在潜山的围翼或斜坡上,
与残积砂有关的基岩油气藏仅分布于潜山的坡上 。
对于裂缝性基岩油气藏来说,油气分布主要取决于组成基岩的裂缝发育而定,潜脊基岩裂缝发育时,一般油气聚集于潜脊;当潜脊裂缝不发育时,也可能聚集于坡上或其他裂缝发育的地带 。 一般来说,基岩暴露的时间愈长,储集性也愈好 。
潘钟祥教授( 1982)则将基岩油气藏的概念扩大。将那些构成中新生代盆地基底的前中生界(即古生界 -元古界)沉积岩系中所形成的不整合面下的潜山型油气藏,凡油气源来自不整合面之上沉积岩系的,统称之为基岩油气藏。
这对我国华北地区奥陶系 -震旦系中潜山油气藏勘探起着重要指导作用。
三,Traps of reefs and their pools
( 一 ) Formation mechanism
礁型圈闭是指具有良好孔,渗性的生物礁储集体被周围非渗透性岩层和下伏水体联合封闭而形成的圈闭 。
礁型圈闭的形态与生物礁储集体的形态有关 。 礁型圈闭闭合面积的确定比较特殊,它既可以用礁体顶面的构造等高线按背斜圈闭的原则来确定,也可以用礁体等高线 ( 即礁体厚度 ) 按岩性圈闭的原则来加以确定 。
生物礁是礁型圈闭形成的核心 。生物礁的形成与造礁生物的发育有关。无论在海进或海退条件下,只要造礁生物发育,都能形成生物礁。只是在海退时,随着海水退却,合适的造礁条件向海盆中心转移,生物礁向海盆中心方向发展;海进时,随着海水加深,合适的造礁条件向海岸方向转移,生物礁块向着海岸方向发展。
从储集条件来看,生物礁的不同相带的储集性能是各不相同的 。 其中以 礁核带和礁前塌积砾岩带 的储集性最为良好 。
礁核部分 是生物礁的主体 。 在适宜的条件下生长速度快,造成的储集块体厚度大,储集性能好 。 礁核的储集性取决于原生的造礁生物的骨架孔隙,碎屑的粒间孔隙和大量的次生孔隙 。 礁体生长过程中多次露出水面,受到侵蚀,溶蚀以及后来构造运动的改造作用
,也将极大地改善礁型储集体性能 。
礁前塌积砾岩带 水体能量高,生物骨架砂的粒间具良好孔隙 -渗透性,加上次生的溶蚀和白云岩化作用较强烈,常形成极佳的礁型储集体。
礁型圈闭的盖层 是多种多样的。礁体上方可以是膏盐层,也可以是致密的灰岩、泥灰岩或泥质岩。
礁后常被泻湖相白云岩、蒸发岩所围绕,而礁前则被盆地相泥晶灰岩或泥灰岩、泥页岩所围绕。
( 二 ) Specialties of reef pools
礁型圈闭中聚集工业性的油气后就成为礁型油气藏 。
它常具有以下一些特点:
1.礁型油气藏中的油气分布情况,在很大程度上取决于礁型储集体的均一性,油气可以充满整个礁体,也可以只充满礁体的一部分,甚至有的礁型油气藏则主要位于礁前砾 ( 粒 ) 屑带 。 如加拿大阿尔伯达盆地的红水礁型油田
( 图 ) 。
Lithofacies zones and distribution of oil & gas through the Redwater
field in Alberta,Canada( from Shatford,1970)
1,礁核带; 2,粒状碎屑带; 3,碎屑填充带; 4,礁后碎屑带
2.礁型油气藏储集空间类型多,储集物性好,含油气丰富,一般都具有高产的特征。 世界上有 10口日产量曾达万吨以上的高产井,其中有 4口来自礁型油气藏。
3.礁型油气藏常在一定的古地理环境背景(地台边缘或凹陷边缘)上,成群成带分布,构成一个巨大的含油气带。 一个地区如果发现了一个礁型油气藏,往往可在其附近发现多个类似的油气藏。
( 三 ) Types and examples
根据礁体的形态及其与陆地的关系,生物礁可分为:
岸礁 ( 裾礁,边礁 ) (fringing reefs)-- 发育于海岸边缘;
堡礁 ( 堤礁,障壁礁 ) (barrier reefs)-- 发育于海岸外,
与陆地之间隔 -泻湖,即发育于泻湖与海盆之间 (between
lagoon and sea basin);
环 礁 与 马 蹄 礁 ( atolls)-- 一 般 发 育 于 碳 酸 盐 台 地
(carbonate mesa)之上,环礁面向海盆,中心有一泻湖;
台礁,塔礁 (table reefs)-- 一般是全部或局部浸没在海水中的孤礁 。 浸没在海中的称海中山 (sea mount)或海底平顶山
(guyots)。 生长迅速的称塔礁或柱礁 。
礁型油田的一个著名实例,是墨西哥黄金港环礁带和扎波里卡礁型油气田 。
Distribution through the Golden Lane and Poza Rica fields,Mexico
( from Viniegra and Castillo-Tejero,1970)
黄金巷环礁带位于墨西哥城东北的坦皮科湾沿岸到墨西哥湾海上,包括:
( 1)老黄金巷带;
( 2)新黄金巷带;
( 3)海上黄金巷带。
整个环礁带呈椭圆形,长轴为北西 -南东向,长约 150km
,短轴为北东 -
南西向,宽约
60-70km,陆上分支向西凸出呈弓背形,长约 180km,油田宽度约 2km左右
。
到 1968年,据不完全统计已在环礁带发现 70多个油气田(陆上 50多个,海上 20多个),累计产油量已达
1.7× 108t。黄金巷以拥有三口万吨井(最高日产量)
和最高石油初产量(约 3.7× 104t/d) 而闻名于世。
黄金巷带的主要产油层为 中白垩统的礁灰岩,最大厚度为 1467m。 阿布拉礁自早白垩世的阿普第阶开始生长
,主要生长期为中白垩世。 礁核的造礁生物以厚壳蛤类为主,并混有其它瓣鳃类及腹足类、珊瑚等化石,由灰质胶结而成;礁前为礁麓砾岩相;礁后为泻湖相。
此外,前面提到的红水油田属于 台礁型油气藏阿尔伯达盆地雨虹区广泛发育有 塔礁型油气藏前苏联前乌拉尔礁则属于 堤礁型油气藏四,Pools trapped by asphalt
本类地层圈闭与岩性圈闭的主要区别在于上倾方向的非渗透性岩层 (impervious rocks)是由沥青组成的
,即原先是渗透性较好的储集层,因油气缓慢外溢过程中轻组分逸散,重组分不断被氧化,堵塞了孔隙而形成沥青塞,从而阻止石油的继续散失而形成圈闭 。
目前世界上许多重油带,如委内的瑞拉东部马图林
Maturin) 盆地南侧的重油带 ( Tarand heavy oil
belt),加拿大阿尔伯达阿撒巴斯卡重油带 ( Tar
belt) 以及我国下辽河坳陷西斜坡和克拉玛依斜坡带上的重油带大多属于沥青封闭型 。
由于这种类型的油气藏在形成过程中,
大都遭受一些甚至是较为严重的破坏,天然气极难保存,而以油,特别是重油和沥青为主,开发难度较大。但这类石油资源在世界上占有相当大的比重,
它的开发已受到重视,并开展了大量研究工作,利用的程度及其在油气资源中所占比重正逐步有所增长。
凡是因水动力与非渗透性岩层联合封闭,使静水条件下不能存在圈闭的地方形成新的油气圈闭,称为水动力圈闭 。 其中聚集工业性的油气后,则称为水动力油气藏 。
Section 4
Hydrodynamic Traps and Pools
一,Formation mechanism of hydrodynamic
traps
所谓水动力,可以看作是使储集层中地下水发生流动的力 。 Hubbert把它称为水的力场强度 ( Ew),并用下式表示之,在水动力作用下,油,气的力场强度,应是净浮力和水动力的合力 。
当有水动力作用时,油、气等势面(垂直油气力场强度)的方向也相应改变,向 EW方向倾斜
(即油水界面向 EW方向倾斜),油、气等势面与储层顶面构造等高线就不相平行。
在这种情况下,倾斜或弯曲的等油气势面可以使静水条件下不存在圈闭的部位,形成新的油气圈闭。这种圈闭称之为水动力圈闭。
它的闭合可由闭合的等油气势(或等 ho,等
hg) 线圈定。
油水,气水界面的倾斜度与水头梯度,流体密度差有着密切关系 。 其关系如 图 及下式所示:
式中,θo/w,θg/w 分别代表油水,气水界面的倾斜度;
ρw,ρo,ρg 分别代表水,油,气的密度;
dh/dl为水头梯度 。
假设在地层条件下,水、油、气的密度分别为 1.0,0.7和 0.2g/cm3,那么前式系数和分别为 3.3和 1.25。由此可知,油水界面的倾斜度比气水界面的倾斜度要大。
由于油水界面和气水界面的倾斜度不同,
因此在同一水头梯度下石油和天然气的水动力圈闭的位臵也是不同的。石油圈闭向水头降落方向偏移更多,且随水头梯度增大而增大 (图) 。
但是,这种偏移是有一定限度的 。 当油水界面倾斜度大于背斜顺水头梯度一侧的储集层倾角时,背斜就不能有效圈闭石油,但仍能成为天然气的圈闭 。 若气水界面的倾斜度大于背斜翼的倾角时,则连天然气亦圈闭不住 。 在这种情况下,石油和天然气都被驱出该背斜,只能在其运移方向的适当的圈闭中再聚集成油气藏 。
根据上述讨论,可以得出,水动力作用可以使静水条件下存在的圈闭和油气藏遭到破坏,也可以使原先不存在圈闭和油气藏的地方形成新的圈闭和油气藏(水动力圈闭和油气藏)。
至于那些同时受水动力和其他因素(构造或地层)联合封闭而形成的圈闭和油气藏,则称之为复合圈闭和复合油气藏(将在下节作进一步论述)。
二,Basin characters of main types
of hydrodynamic traps
水动力油气藏最重要的基本特征是油水 ( 气水 ) 界面是倾斜或弯曲的 。
根据水动力封闭的特征及目前已有勘探成果,可将水动力油气藏分为:
① 构造鼻或阶地型;
② 单斜型;
③ 纯水动力型 。
(一) Structure nose and bench types
这种构造在静水条件下不闭合,不能形成圈闭。但在向储集层下倾方向的流水作用下
,油水(气水)界面发生向水流方向倾斜或弯曲,且满足 α 1<θ HC/w<α 2时,就会在构造鼻或阶地的倾角变化处( α 1为低倾角,α 2为高倾角)形成闭合的油气低势区 (图) 。
Structure ( A) and section( B)
of hydrodynamic gas pool nose structure across Keluo,former USSR
( from Плотникову and Короткву,1979)
1.泥岩; 2.砂岩; 3.气藏; 4.气水界线; 5.砂层顶面等高线( m); 6,水头等值线( m)
前苏联索柯洛夫气田下白垩统阿比尔砂岩中的气藏 索柯洛夫气田阿比尔气层顶面等高线图表现为一北东东向鼻状构造,水头降落方向近南北向,自南向北降落。在鼻状构造轴线偏北的部位形成水动力圈闭。
该气藏的水头降落方向与储集层下倾方向并不一致,而且有较大的夹角,仍能形成闭合区。如果两者一致,则可能形成较大的圈闭和气藏。
Structure and cross section through Water in Texas
( from Adams,1936)
该油田的储集层为德拉瓦尔山系
,为一向东平缓倾斜的构造鼻,
倾斜度为 19m/km
,在油田范围内为构造阶地,倾斜度减少到
10m/km,向东又增加。主要由向东下倾方向的流水作用造成流体圈闭。油气被圈闭在其中。油气藏中油水界面的倾斜与水流方向一致。
美国得克萨斯州的韦特油田
( 二 ) Single slant types
对于单斜岩层来说,沿倾斜方向的渗透性常有变化 。 水沿储集层向下倾方向流动时,通过渗透性不同的地段,流速会发生相应的变化,从而使等势面的斜度发生改变 。 在渗透性差的地段,等势面的倾斜度变陡;而在渗透性较好的地段,等势面倾斜度缓 。 这样在渗透性较低,等势面变陡的地段,可以在储集层顶面造成闭合的油气低势区,即圈闭 。
Hydrodynamic traps formed in Single slant for gradient of
equipotential surface of oil(or gas) becoming steep
( from Hubbert,1953)
(三 )Complete hydrodynamic pools
这种油气藏的圈闭是由单一的水动力封闭所形成
。 美国阿帕拉契亚百英尺砂岩中的透镜型砂岩体圈闭可能属于这一类型 。 该层为一巨厚砂岩 ( 百英尺砂岩
),由于岩性不均一,形成局部高孔隙,渗透性透镜体,水在其中流动时速度不均一,造成等势面弯曲,
使其中高渗透性透镜状砂体完全被高势面所封闭形成圈闭,油气产于这种高渗透砂体中 。
通过上述不同构造背景下水动力油气藏的介绍,可以得出,地下水向储集层下倾方向流动时,使得油气等势面发生倾斜或弯曲是造成水动力圈闭的主要营力和原因。 但在不同类型油气藏中,它们所起的作用和具体方式是有差别的。
凡是在地下流水作用(水头梯度变化)下,由倾斜或弯曲油气等势面单独或与非渗透性岩层联合封闭而形成的圈闭
,都称之为水动力圈闭。 水动力圈闭与构造、地层圈闭相比
,它没有确定的位臵,圈闭的具体位臵取决于水头梯度的变化。但水动力圈闭的位臵也不是完全无规律的。一般来说,
在储集层倾角、岩性变化带存在向下倾方向流水时,容易形成水动力圈闭。
在流水作用下可使储集层中某些原先不存在圈闭的地方出现新圈闭,这在油气勘探中是个值得引起注意的问题。
Section 5 Compound Pools
一,Basic concepts and classifications of compound traps
and pools
如果储集层上方和上倾方向是由构造,地层和水动力三因素中两种或两种以上因素共同封闭而形成的圈闭,我们就称为复合圈闭 。 在其中形成的油气藏称为复合油气藏
。
如果我们用三角图解表示圈闭的分类 ( 图 )
Classification illustration of compound traps
三角形三个端元 A
,B,C分别为构造
、地层、水动力 3
个基本类型,而三角形的 3个边 AB、
BC和 CA则分别代表构造 -地层、地层 -
水动力和水动力 -
构造二元复合圈闭
,而三角形内侧 D
区则为三元复合圈闭。
二,Main types and examples of compound pools
( 一 ) Structure-- stratum compound pools
凡是储集层上方和上倾方向由任一种构造和地层因素联合封闭所形成的圈闭和油气藏称为构造 -地层复合圈闭和油气藏 。 4
种构造和 4种地层因素可以构成 16种以上构造 -地层油气藏 。 其中最常见的有 背斜 -岩性油气藏,背斜 -不整合油气藏,岩性 -断层油气藏,不整合 -断层油气藏 。 美国得克萨斯州卡尔塞吉大气田,保加利亚奇连气田 ( 图 ),美国路易斯安那州罗德沙油,
我国任丘油田 ( 图 ) 都是该类油气田的典型实例 。
Structure of the J11 top and distribution of gas pool through Qela gas field in Bulgaria
( from Георгйев,1966)
1,构造等高线( m); 2,断层; 3,气水界线; 4,J11砂岩缺失
Section and contour of the buried hill through Ren Qiu oil field
1.含油范围; 2.高产井; 3.第三系油藏; 4.潜山等高线; 5.见水井; 6.剖面线;
7.断层; 8.潜山油藏; 9.东营组
( 二 ) Structure-- hydrodynamic compound pools
常见的有背斜 -水动力油气藏 (anticline--
hydrodynamic compound pools)和断层 -水动力油气藏 ( fault-- hydrodynamic compound
pools )。
背斜 -水动力油气藏可以美国弗朗尼油藏为例
( 图 ) 。
Structure through Fulania oil pool in Wyoming,America
( from Hubbert,1953)
该油藏的储集层为特恩斯里砂岩,
供水区位于东北方向,水头降落梯度较大,油水界面向西南倾斜,石油只有一部分仍在背斜圈闭范围内,大多分布在西南翼背斜圈闭以外的水动力圈闭中,因此新的圈闭中水动力因素占主要地位,但背斜因素仍起一定作用,因此,将它归属于背斜 -水动力复合油气藏。
( 三 ) Stratum- hydrodynamic compound
pools
这类圈闭和油气藏研究和勘探程度均较低 。 美国圣胡安盆地下白垩统砂岩中向斜气藏可能属于这一类型 。
Ichnography and section through Mecida gas pool of syncline type
trapped water in Fuan basin,American
该气藏位于圣胡安盆地大向斜轴部,产层梅萨维达砂岩和达科他砂岩均为低孔隙低渗透性砂岩,孔隙度约为 10%
,渗透率仅 1-2( 10-
3μm 2),向东北方向储层物性变差,变为非渗透性,西北和南翼物性较好,孔隙度约为 20%,
渗透率为 15( 10-3μm 2)
。 地层向西北急剧抬升
,水柱高达 1200余米,
气柱仅约 600余米。西南翼平缓,水柱高约 600余米,气柱高度仅 120m。
它主要为流水水头和非渗透性岩层联合封闭而形成的气藏。
( 四 ) Hydrodynamic--structure--Stratum compound
pools
该类油气藏实例不多见 。 美国印第安盆地气田上宾夕法尼亚系白云岩产层中的气藏,和前苏联巴拉哈内 -萨本奇 -拉马内油藏可能是较为典型的三元复合油气藏 。 前者气藏的分布区仅在西南侧和东侧有面积较小的背斜圈闭,闭合高和面积均较小,而大部分则是受水动力和岩性因素所控制的,为一 背斜 -岩性 -水动力三元复合气藏
。 后者是久负盛名,广泛被引用的典型实例 。
Structure and distribution of oil pool in the Пк group of Balaha-Saben-
Lama oil field ( from Габризлянц,1979)
从图可知,该油气藏中石油不是分布在背斜高部位,而是分布在与构造等高线近直交的一侧受断层限制的翼部
,高度达 2300m以上,为一典型悬挂油藏。一般认为该类油气藏中石油分布,除受水动力、断裂控制外,岩性变化
(即储层孔、渗性变化)也是一个重要因素,因此可视为三元复合油气藏。
最后,要强调指出,把复合圈闭和复合油气藏作为独立的一个大类,是因为这类圈闭和油气藏广泛存在,它的特点有别于单一因素形成的圈闭和油气藏 。 认真研究复合圈闭和复合油气藏的特点及形成条件,对加速油气藏的勘探有着重要意义 。
一个油气地质工作者必须牢记,虽然形成圈闭的机理并不复杂,但各种地质因素结合形成圈闭的可能性,却是千变万化的,既可以形成单一地质因素所控制的构造、地层、水动力圈闭,但相当多的情况下是两种或两种以上因素相结合,形成复合圈闭。由于构成圈闭的因素甚多,组合形式可以说是变化无穷。
Brief summary of traps and pools
本章首先简要介绍了圈闭概念及分类的研究历史,并把圈闭定义为,储集层中被非渗透岩层单独或和其它遮挡因素联合封闭而形成的能聚集并保存油气的场所 。 在论述流体圈闭时,根据赫伯特提出的圈闭形成的流体力学机理,进一步把圈闭定度为,储集层中被高势面非渗透性遮挡 ( 或屏蔽 ) 单独或联合封闭而形成的低势区 。
这个概念不仅适用于静水条件,也适用于动水条件,所以能更科学
,更准确地从本质上反映圈闭的形成机理 。
本章采用的圈闭分类系统,是在研究前人各种分类方案和思想的基础上,以莱复生建议的 ( 1964,1966) 为基础,将圈闭分为,构造,地层,水动力和复合四大类,并提出系统分类的简表 。
本章对圈闭的可测性标志作了较系统的论述,除第一节中简单介绍圈闭的度量方法外,在论述各类圈闭和油气藏的形成机理和特点时,分别进行了介绍 。 对圈闭可测性标志,归纳起来,包括下列四种情况:
① 透镜型岩性圈闭 -圈闭的位臵由非渗透性遮挡的边界确定;
② 除透镜型岩性圈闭外,在静水条件下各种圈闭的位臵在平面上可以 通过溢出点的储集层顶面构造等高线,或与储集层上倾方向的遮挡线联合所构成的闭合区来确定 。
③在动水条件下,储集层中等势面发生顺水流向下倾方向倾斜或弯曲,这种倾斜或弯曲的等势面与储集层顶面的或上倾方向遮挡联合封闭形成的低势区就是油气圈闭,这种圈闭的位臵可以 通过编制油、气势等值线图,图中封闭的低势区,即就是油气圈闭;
④完全由水动力封闭的,则 完全由油、气位能等值线图确定的闭合的低势区。
油气藏是单一圈闭的油气聚集,是地壳中油气聚集的基本单位 。 圈闭是形成油气的必要条件 。 本章的 中心是通过各类油气藏圈闭形成机理的分析,深化并具体掌握圈闭的概念以及在不同条件下各种因素可能结合的方式,牢牢地掌握这点,对一个石油地质工作者是极为重要的 。 因为,在自然界形成圈闭的各种因素的可能结合方式,是千变万化的,它既可能由单一地质因素形成构造,地层,流体圈闭,也可以形成多因素复合圈闭
。 只有善于根据地质的,钻井的,地球物理勘探和实验室所获得的各种资料,精细分析可能存在的一切圈闭和油气藏类型,
才能在指导油气勘探时避免盲目性和片面性,才能及时发现和评选出有利油气聚集的圈闭,并发现油气藏 。
研究圈闭和油气藏的目的在于指导油气勘探 。 随着油气勘探进展,浅处容易发现的构造圈闭,特别是大型背斜圈闭和油气藏,总是被优先勘探过了 。 所以在勘探程度较高的地区,再找构造圈闭和较易发现的大型地层油气藏就越困难了
。 石油地质工作者应不失时机地研究深部和其它可能存在的非构造圈闭,特别是隐秘圈闭和油气藏的形成条件,分布特点,转变勘探方向,卓有成效地指导油气勘探工作 。 但油气藏极少以单个存在,常是多层或不同类型油气藏以不同方式叠合在一起,在平面上常成群,成带分布 。
Traps and Oil &
Gas Pools
地上油气装到储油罐内,地下油气装在什么地方呢?
如果我们把地下的储油气的容器看作一个盒子,
专业上称其为圈闭。圈闭中储存了足量的油气,就叫油气藏! 那么,能够找到圈闭,就有希望找到油气藏。
圈闭的基本特征是什么?它由哪些基本要素所构成?石油勘探学家是怎样对其分类的?圈闭怎样捕集油气,其中的流体是如何分布的?人们早就重视圈闭的储盖条件和遮挡条件,近来特别强调遮挡条件。
本章将详细介绍这些内容。
Section 1 圈闭和油气藏概述 (summary of Traps
and Pools)
Section 2 构造圈闭和构造油气藏 (Structure Traps
and Structure Pools)
Section 3 地层圈闭和地层油气藏 (Stratum Traps
and Stratum Pools)
Section 4 水动力圈闭及油气藏 (Hydrodynamic
Traps and Pools)
Section 5 复合油气藏 (Compound Pools)
Section 1 Summary
一,Conception of traps and pools
石油和天然气都是活动的流体,它们在自然环境中能够从一个地方运移到另一个地方。运移着的石油和天然气,如果遇到阻止其继续运移的遮挡物,则停止继续运移,并在遮挡物附近聚集,形成油气藏。
所以从油气运移的角度来看,圈闭是储集层中可以阻止油气向前继续运移,并在那里储存起来成为油气聚集的一种场所也可以说 圈闭是储集层中能聚集和保存油气的场所。
或者更形象地说,圈闭是储集层能作为盛装油气的容器部分,
从上述圈闭的概念可知,任一圈闭都具有下列三个基本要素:
( 1) 储集层 (reservoir)( 2) 盖层 (roof rock); ( 3) 一定的遮挡条件 ( certain barrier
condition)。
遮挡条件可以是盖层本身的弯曲变形,如背斜圈闭;也可以是其它因素造成的,如断层,岩性变化,不整合覆盖等 。
圈闭的概念只强调了它具备油气聚集的条件,但圈闭中不一定都有油气,一旦有足够数量的油气进入 圈闭
,充满圈闭,或占据圈闭的一部分,
便可形成 油气藏 。
油气藏 是单一圈闭内具有独立压力系统和统一油水 ( 或气水 ) 界面的油气聚集,
是地壳中最基本的油气聚集单元 。
若圈闭中只聚集了石油,则称油藏;只聚集了天然气,则称气藏;二者同时聚集,
则称为油气藏 。
油气藏的重要特点 是在,单一的圈闭内,。这里,单一,的含意主要是指受单一的要素所控制,在单一的储集层中,在同一面积内,具有统一的压力系统和统一的油、气、水边界。如果不具备这些条件
,即使是位于同一面积上的油气聚集,也不能认为是同一个油气藏。
Four isolated each other pools
由上述可见,圈闭是油气聚集的场所,是油气藏形成的基础 。 圈闭的形成条件决定着油气藏的基本特征,圈闭的类型决定着油气藏的类型及其勘探方法 。 因此,正确识别和评选有利于油气聚集的圈闭,对油气勘探具有十分重要的意义,是打开地下油气藏宝库,发现油气藏的关键所在 。
对圈闭概念和分类的认识是在油气勘探实践中不断发展和深化的 。
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。
但随着油气勘探实践的深入,油气田数目日益增多,非背斜油气藏不断被发现,于是人们逐步认识到油气聚集还可以存在于 非背斜 (non-
anticline)的多种地质体中 。 1928年,利莱 (
E.R.Lilley) 在,石油地质学,一书中总结了美国油气勘探成果,得出存在多种油贮类型,褶皱
(folding),断层 (fault),盐丘 (salt domes),孔隙性变化 (porosity variations),岩浆岩 (magmatic
rock)以及多种因素控制的油气聚集,但以背斜最为重要 。
1934年,麦考洛 ( E.H.McCollough) 首先提出,圈闭,(trap)这一名词,用来表示不同性质的油贮。,圈闭学说,(trap theory)就逐渐取代了 "背斜学说 "。 凡是能聚集并保存油气的地质体,都称作圈闭,并把圈闭分为 "构造圈闭 "和 "非构造圈闭 "。 "圈闭学说 "的诞生极大地扩展了油气勘探的视野和领域。
,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 。
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,油气圈闭位臵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 。
圈闭的现代概念是指储集层中被油气高势区 (oil and gas area of high
potential energy)或非渗透性遮挡
(impervious barrier)联合封闭的油气低势区 (oil and gas area of low potential
energy)。
随着油气勘探的深入,勘探难度不断增加 。 除上述 3类基本油气圈闭外,莱复生认为 复合圈闭的勘探对未来的油气资源供给有着重大意义 。 他在总结已有勘探成果的基础上指出 ( 1966),构造圈闭 ……
的成效已减少,意味着勘探方向开始转变 。 事实证明,地壳中存在着大量有别于构造圈闭的其它圈闭
,在某些情况下与地层圈闭和流体圈闭相比,构造圈闭已失去光彩,而构造,地层,流体三要素复合形成的复合圈闭实际上还是油气勘探领域中的,处女地,。 他预 言,,我们 已进 入了复 合圈 闭
(combination traps)的时代 。 "
其后,哈尔鲍蒂 ( M.T.Halbouty,1972,1980)
对 subtle trap( 隐蔽圈闭 ) 进行了系统的讨论,并赋予隐蔽圈闭以新的含义 。 目前较流行的 "隐蔽圈闭 "实际上相当于英文中的 "obscure and subtle
traps",它是指那些隐伏的,难以捉摸的以及用常规勘探方法难以发现的各种圈闭,其主体是地层圈闭 。 隐蔽圈闭这个概念不是指特定的圈闭类型,不适用于分类范畴 。
综上所述,可以看出:圈闭概念和分类的进展是油气勘探和地质研究的结晶,而新的、能反映客观实际的、更科学的圈闭概念和分类将极大地促进 油气勘探的发展。
二,Classification of traps and pools
对油气藏进行科学地分类,寻找它们的共性,总结各类油气藏形成的基本条件及分布规律,更好地指导下一步的油气勘探,是石油地质学研究中一项十分重要的任务
。 为此,多年来,各国石油地质学家在油气藏分类方面作了大量的研究工作,提出了很多关于油气藏分类的方案 。
其中比较著名的有 前苏联石油地质学家 И,O.布罗德以油气藏形态为依据的分类和美国石油地质学家 A.I.莱复生根据圈闭成因提出的分类方案 。
圈闭是油气聚集的场所,也是形成油气藏的基本条件之一。一旦圈闭内聚集并保存具有工业价值的烃类流体后,就成为油气藏
。因此,油气藏类型与圈闭类型之间有着密切关系。从油气勘探的实际需要出发,我们主张以圈闭分类为基础的油气藏分类。 即圈闭和油气藏用同一分类系统,同一个术语同时用于圈闭和油气藏。下面着重介绍圈闭的分类 。
对圈闭的分类,我们主张以圈闭的成因为主,以圈闭形态和遮挡条件为辅的划分原则,前者作为划分大类的基础,后者作为划分亚类的依据 。 根据控制圈闭形成的地质因素,可将圈闭分为四大类,即构造圈闭,地层圈闭,水动力 ( 流体 ) 圈闭和复合圈闭 ( structural traps,stratigraphic traps、
hydrodynamic(liquid) traps and combination traps)
,各大类圈闭又可根据其圈闭形态和遮挡条件,进一步划分为若干亚类 。 本教材采用的圈闭分类系统如表所示 。
The classification table of traps
大类 构造圈闭 地层圈闭 水动力圈闭 复合圈闭亚类
1,背斜圈闭 1,岩性圈闭 1,构造鼻和阶地型 水动力圈闭 1,构造 - 地层复合圈闭
2,断层圈闭 2,不整合圈 闭 2,单斜型水动力圈 闭 2,水动力 - 构造复合圈闭
3,裂缝性背斜圈闭 3,礁型圈闭 3,纯水动力圈闭
3,地层 - 水动力复合圈闭
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,多因素构造圈闭
5,多因素地层圈闭三,Measurements of traps and pools
( 一 ) Measurements of traps
在评价一个圈闭时,圈闭的大小是一个很重要的因素 。 圈闭的大小主要由圈闭的有效容积确定,它表示圈闭能容纳油气的最大体积 。 一个圈闭的 有效容积,取决于闭合面积,闭合高,储集层的有效厚度和有效孔隙度等参数 。
1.Confirmation of close height and area
闭合高(度) 是指圈闭的最高点到溢出点(或称闭合点)之间的垂直距离 (The amount of closure is the
vertical distance from the highest point down to overflow
point(the lowest closed point)。 它是圈闭可能容纳油气的最大高度。溢出点是指圈闭容纳油气最大限度的位臵
。若低于该点高度,油气就要向储集层上倾方向溢出。
该点是圈闭内油气溢出的起始点,又叫最高溢出点。而闭合点则是从另一角度来描述该点特征,意即闭合的最低点。若低于该点高度,圈闭就不存在了(不闭合)。
闭合面积 是指通过溢出点的构造等高线所圈闭的封闭区的面积,或者更确切地说,就是 通过溢出点的水平面与储集层顶面及其它封闭面 ( 如断层面,不整合面,尖灭带等 )
所交切构成的闭合区的面积 。 它是圈闭可能含油气的最大面积 。 背斜圈闭的闭合度和闭合面积,断层圈闭和岩性圈闭的闭合面积,
如图所示 。
The sketch map of overflow point,close height and close area
The close area of fault traps
The close area of lithology traps for the wedge type
1-渗透性砂岩上倾方向尖灭线 ;2-构造等高线 ;3-背斜圈闭闭合区 ;
4-尖灭型岩性圈闭闭合区必须注意,构造闭合度与构造起伏幅度是两个完全不同的概念。 闭合度 的测量是以海平面(或与之平行的水平面)为基准。
而 构造幅度 的测量,则是以区域倾斜面为基准。同样大小构造起伏幅度的背斜,当区域倾斜面不同时,可以具有完全不同的闭合度。
Diagrammatic profiles showing how the same amount of structural
relief will have differing amounts of structural closure according to
the rate of the regional dip
以上我们讨论的闭合度和闭合面积的确定是在静水条件下 ( 油气等势面呈水平面
) 的情况 。 而在动水条件下,油气等势面要发生倾斜或弯曲,在不同条件下的圈闭顶点的位臵将会相应地改变,因而闭合度亦将有所不同;此时圈闭的闭合面积,亦应是通过溢出点的油气等势面与储集层顶面非渗透性盖层联合封闭的闭合油气低势区的面积 。
The contrast map of closure changes in hydrodynamic process and
hydrostatic condition( from Cheng Rongshu,1994)
( hco是等势面水平时的闭合高,Xo为圈闭最高点; hc是等势面倾斜或弯曲时的闭合高,X是储层顶面与 hc的交点)
2,Confirmation of the effective thickness
and porosity in reservoir
储集层的有效厚度 ----是指在一定压差下,具有工业性产油 ( 气 ) 能力的那一部分储集层的厚度 。 它是根据有效储集层的孔隙度和渗透率分级标准,扣除储集层中的非渗透性夹层而确定的 。
有效孔隙度 ----是指储集层中有效孔隙体积与岩石总体积之比的百分数。 它是根据实验室测定或测井资料的统计分析求其平均值来确定,也可以根据圈闭范围内孔隙度变化的趋势值(等值线图)来确定。
( 二 ) Measurement of pool
油气藏通常仅占据圈闭的一部分,其极限情况则是充满整个圈闭 。 油气藏的大小通常用储量来表示,这里仅介绍油气地质文献中度量油气藏的一些有关术语 。
1.The height of oil(gas) pool:
是指油(气)藏顶点到油(气)水界面的垂直距离。
若有气顶时,油水界面和油气界面之间的垂直距离,称为油藏高度;而油气藏顶点到油气界面的垂直距离,称为气顶高度;此时油藏高度加气顶高度之和即为油气藏高度。它是指示油气藏大小的一个重要参数。
The distribution of oil,gas,water and all parts names
in the ideal pool( from И.O.БРОД,1986)
2.Oil(gas) boundary and area:
通常把油 ( 气 ) 水界面与油 ( 气 ) 层顶,底面的交线称作含油 ( 气 ) 边界,其中与油 ( 气 ) 层顶面的交线称为外含油 ( 气 ) 边界,与油 ( 气 ) 层底面的交线称为内含油 ( 气 ) 边界 。
若油 ( 气 ) 藏的高度小于油 ( 气 ) 层的厚度时,
则油 ( 气 ) 水界面与油 ( 气 ) 层底面不相交,这时油
( 气 ) 藏的内边界就不存在 。 由相应的含油 ( 气 ) 边界所圈闭的面积分别称作内含油 ( 气 ) 面积和外含油
( 气 ) 面积 。 通常含油 ( 气 ) 面积是指外含油 ( 气 )
面积 。
3.Gas tip and oil loop,
在油气藏中存在游离气时,油、气、
水按比重分异,气总是占据圈闭的顶部,
称为气顶,油居中间,水在最下面。在这种情况下,油在平面上呈环带状分布,称为 油环 。
Section 2 Structure Traps and
Structure Pool
凡是储集层顶面发生局部变形或变位而形成的圈闭,都称构造圈闭 。 在构造圈闭中聚集烃类流体的,则称构造油气藏。 构造油气藏是最重要的油气藏类型之一
。根据构造变形或变位,以及储集层的特点,它可进一步分为,① 背斜油气藏 (anticline pools);② 断层油气藏 (fault pools);③ 裂缝性背斜油气藏 (fracture anticline
pools);④ 刺穿油气藏 (piercement pools)等 四种基本类型以及由这些类型复合的多因素构造油气藏。
一,Anticline traps and pools
( 一 ) The origin of anticline traps
背斜圈闭的形成条件较简单,主要是储集层发生弯曲变形,形成向四周倾伏的背斜,其 上方被非渗透性盖层所封闭,下方和下倾方向被水体或与非渗透性岩层联合封闭而成 。 背斜圈闭的闭合区 就是通过溢出点的构造等高线所圈定的封闭区 。
背斜圈闭的成因较多,主要有岩层受侧向挤压而成;或差异性升降运动而造成。也可以与断层活动有关(如逆牵引背斜)。 此外,地下塑性物质的上升活动,亦可形成背斜圈闭。
( 二 ) The shape character of anticline traps
由于成因不同,背斜圈闭的形态也各不相同 。 从圆丘状的低穹窿,一直到狭长的高背斜,它们可以是对称的,也可以是不对称的,
甚至是倒转的 。 背斜圈闭的面积也十分悬殊,
小的不到一平方公里,大的可达数千平方公里
。 背斜圈闭的形态可以是完整的,也可以被断层复杂化 。
Idealized structural maps and sections of
typical anticlinal dome folds
( purple show oil; arrow shows direction of dip)
但必须注意,如果断层将背斜圈闭切割成彼此不连通的若干部分,各部分都有独立的压力系统和油(气)水界面时,我们就不再将它看成统一的背斜圈闭和油气藏,而是根据各部分圈闭形成的主导因素,分别重新命名。以老君庙油田(图)
为例,油田南部 L,M层油气藏主要受背斜控制,
为背斜油气藏;而北翼逆掩断层下的 L层油藏,主要受逆掩断层控制,故称逆掩断层油藏 (thrust
fault pools)。
Section and top structure map of L layer
through the Lao Jun temple oil field
背斜圈闭可以是单一的背斜形态,但也可以是由若干呈线状排列的背斜组成的 背斜带,如世界上最大的加瓦尔油田 ( 图 ),我国大庆油田的大型 背斜带--长垣 ( 图 ) 等;还可以是统一的大型隆起背景上若干排列不规则的 穹窿群,如前苏联的罗马什金油田 ( 图 ) 。
Synthesis map through Ghawar oil field,Saudi Arabia
Structure and section maps through Da Qing oil field
Synthesis map through Romesi oil field,USSR
1-砂岩; 2-粘土岩; 3-泥岩; 4-粉砂岩; 5-灰岩; 6-白云岩; 7-无水石膏; 8-洁晶基岩;
9-帕什层顶面等高线(米); 10-油层; 11-油水界面背斜圈闭的另一个特点是圈闭向下往往垂直延伸穿过厚度相当大的沉积岩层。所以,在较深的储集岩层中也能形成圈闭。 在露头区,背斜在地表有清楚的显露,可以用地质测量的方法直接确定它的构造特征
。而在覆盖区,背斜虽深埋地下,但利用地球物理勘探法(如地震勘探等)也是比较容易发现的。因此,
背斜圈闭是人们最早认识、也是最重要的储油气圈闭之一。
值得注意的是背斜圈闭向下虽然可以延伸很深,但由于各种原因,背斜圈闭的形态随深度增加可能会发生变化,而且构造高点也可发生侧向位移;一些浅部背斜在深部可能不存在,
或与之相反的情况也可能发生 。 造成上述情况的原因很多,莱复生 ( 1954) 曾总结出多种可能出现的情况 ( 图 )
The possible changes with depth of anticline traps
背斜圈闭随深度可能出现的变化
(综合 Levorsen,1954有关图文资料编制,引自陈荣书,1994,略简化)
①中间地层垂距变化
②重复褶皱;
③平行褶皱;
④不协调褶皱;
⑤刺穿和隐刺穿褶皱 ;
⑥不对称褶皱;
⑦礁和沉积差异压实;
⑧多种假构造(溶蚀
、坍塌造成的);
⑨不整合前的变形 ;
⑩逆掩断层下的
(三 ) Character of anticline pools
背斜圈闭内聚集了石油和天然气,就形成背斜油气藏,背斜油气藏常具有以下特点:
1.在背斜油气藏内,由于重力分异的结果,气占据背斜的顶部,油居中呈环带状分布,水在下面托着油气 。 在静水条件下,油气和油水界面是水平的
,含气和含油边界都平行背斜储集层顶面的构造等高线 。 有的油气藏存在明显的油水过渡带 。 油气藏内具有统一的压力系统 。
2.油气聚集严格受背斜圈闭的控制,超出圈闭范围即不含油一般轴部含油气性较翼部好,
烃柱高度应小于或等于闭合度。
3.背斜油气藏的含油层系在油气藏范围内分布较广,储集物性较好且相对稳定,具有明显的多层性。 若各油气层之间并未完全分隔,而且相互连通,这种相互连通的多油层构成统一的块状储集体,常是形成巨大油气藏的重要条件之一。如果多层储集层是被非渗透层封隔时
,每一个储集层均可形成独立的圈闭和多个油气藏。
Section across Titais gas field
( from Ahamd,1966)
1-8为含气层,分属 A( 1-4),B( 5-6),C( 7),D( 8) 4个气藏图中 1-4气层彼此连通,构成 A
气藏; 5-6
气层构成 B
气藏; 7、
8气层各自独立,分别构成 C、
D气藏。
4.背斜油气藏大多数构造形态较完整,虽然经常有断层存在,但断距较小,不起分割油气藏的作用 。 如果断层将背斜油气藏切割成具有不同压力系统和油水界面的独立单元时,其中背斜对油气聚集起主导作用的部分,仍称为背斜油气藏,
而断层对油气聚集起主要作用的那一部分,则称为断层油气藏 。 如我国的老君庙油田 。
Distribution map through front mountain anticline zone in Jiu Quan basin
1-构造等高线( m); 2-断层; 3-油田; 4-有油气显示的探井
(四) Main types of anticline pools
背斜油气藏的形态是多种多样的,但就圈闭的成因来看,主要有以下几种类型。
1,Anticline pools dependent on folds
是指在侧压应力挤压作用 (compression)下形成的背斜圈闭中的油气藏。 这类油气藏多见于褶皱区。其背斜圈闭的特点是:两翼地层倾角较大,
不对称,靠近褶皱山区一侧较另一侧平缓;闭合高度较大,且常伴有断层发育;背斜轴向一般与区域构造线平行。从区域上看,这类背斜油气藏分布在褶皱区的山前和山间坳陷内,常成排成带出现。
2,Anticline pools dependent on basement movements
在地台区,广泛分布着一种 与基底活动有关的背斜油气藏 。 这类背斜油气藏主要是由于基底断块上升,使上覆地层隆起,形成背斜圈闭而产生的 。 其 背斜圈闭的主要特点是:外形一般与其下基底隆起相符,两翼地层倾角平缓,闭合面积较大 。 直接覆于基底之上的地层弯曲较明显,向上地层弯曲渐趋平缓,而后逐渐消失 。 当这种背斜圈闭成组成带分布时,则称为背斜带或长垣 。 由于这类 背斜圈闭一般形成时间早,面积大,若与油气生成及运移配合良好时,常可成为极为有利的油气聚集场所 。 例如我国的大庆油田,世界上最大的加瓦尔油田等,它们的油气藏都属于这种与基底活动有关的背斜油气藏 。
3.Anticline pools dependent on contemporaneous
faults
在 60年代后期的油气勘探工作中,国内外不少地区 ( 特别是三角洲沉积发育地区 ) 都发现了许多 与同生断层有关的逆牵引背斜圈闭及其油气藏 。 所谓逆牵引背斜是指同生断层上盘的沉积岩层在向下滑移过程中,因逆牵引作用而形成的滚动背斜 。 这类背斜的形成主要是沉积过程中同生断层作用的结果,而与构造运动无关 。
这类背斜圈闭的特点是,
① 位于同生断层下降盘,多为小型宽缓的不对称短轴背斜;邻近断层 -翼较陡,远离断层 -翼较缓;轴向与断层线近于平行,
常沿断层成串分布。
② 背斜高点距断层较近,且高点向深部逐渐偏移,其偏移的轨迹大体与断层线平行。
③ 逆牵引背斜的构造幅度为中间层大,向深、浅层变小。
④ 逆牵引背斜形成时间早,有利于油气早期聚集。
⑤ 同生断层弯曲度及其活动强度对逆牵引背斜的宽度和幅度起着较为重要的作用。一般断层面的弯曲度愈大,倾角愈缓,断距愈大,造成的逆牵引背斜的宽度和幅度也愈大。
与同生断层有关的逆牵引背斜圈闭,
由于距油源区近,又是与沉积作用同期形成,同生断层又可作为其油气运移的有利通道,因而常可形成富集高产的油气藏 。 例如我国华北盆地黄骅坳陷的港东油田 ( 图 ),尼日利亚的第一个海上油气田 -奥坎油田 ( 图 ) 等,都是这类背斜油气藏的典型代表 。
Ichnography and section through Gang dong oil field
Nm-明化镇组; Na-馆陶组; Ed-东营组; Es1,Es2-沙河街组一、二段与同生断层有关的逆牵引背斜圈闭,由于其距油源区近
,又是与沉积作用同期形成,同生断层又可作为其油气运移的有利通道,因而常可形成富集高产的油气藏。
Across section through Aukan oil field,Nigeria
4,Anticline pools dependent on ancient convex terrain and
discrepancy compaction
在沉积基底上常存在各种地形突起 。 它们可以是结晶基岩,致密坚硬的沉积岩或生物礁块等 。 在地壳坳陷接受沉积时,古地形突起最初以隆起形式存在,顶部未接受沉积,只有在隆起周围的低洼地区填平补齐后,隆起顶部才逐渐被沉积物所覆盖 。 因而隆起顶部的沉积岩层相应较薄,而向突起的周围,沉积岩层逐渐加厚,且逐层依次向突起上方超覆 。 由于突起和其周围沉积物的厚度不同,负荷悬殊,因而就引起了 差异压实作用 。 在突起顶部沉积物薄,其压实程度小,周围沉积物较厚,压实程度大 。 结果就在突起的上覆岩层中,形成了差异压实背斜,这种背斜通常又称为 披盖构造 。
与差异压实作用有关的背斜油气藏国内外均有发现。它们不仅可形成中小型油气田,而且也可形成大型油气田。例如华北盆地济阳坳陷的孤岛油田
(图),北美地台二叠盆地中的希莫尔油田的宾夕法尼亚系油藏(图)等,它们都可作为这类油气藏的典型代表。
差异压实背斜通常可直接反映下伏古地形突起的分布范围和形状,高点位臵也基本一致,但其 闭合度则总是比古地形突起的高度小,且向上逐渐递减直到消失,地层倾角向上也逐渐变小。
Structure map and section of oil pool in Guan Tao group through Gu
Dao oil field
Cross section through More oil field in Erdie basin
5.Anticline pools dependent on flexible matter flowing
underground
是指地下塑性地层 ( 如盐岩,石膏和软泥等 ) 由于受不均衡压力的作用,由高压区向低压区流动,使上覆地层弯曲形成的背斜圈闭及其油气藏 。 这种类型的背斜油气藏在国外有广泛的分布
,在我国发现较少 。 以江汉盆地的王场油田比较典型 。 王场油田是一个长轴背斜,走向北北西,西南翼陡,东北翼缓,隆起幅度高达 800米,在剖面上,地层倾角上缓下陡,上部仅 20° 左右,
下部达 60° -70° ;地下核部为盐岩隆起;根据地震资料,在
6000-7000米深外,构造已全部消失 ( 图 ) 。
Ichnography and section through Wang Chang oil field
上述五种类型的背斜圈闭及其油气藏,是从圈闭的成因上划分的。每一种背斜圈闭都有其自身形成的地质背景,
在不同的地质背景上,所形成的背斜圈闭的特征不同。
二,Fault traps and fault pools
(一) Formation mechanism of fault traps
凡是储集层上倾方向或各个方向由断层遮挡而形成的圈闭,都称断层圈闭。
虽然储集层顶、底界存在非渗透性岩层对断层圈闭来说,也是不可缺少的,但这对任一圈闭来说,都是一个基本条件。因此,在断层圈闭中特别强调了断层对圈闭形成的重要作用。
断层能否形成断层圈闭,主要取决于以下两个方面
:
①断层本身的封闭性;
②在构造图上断层线与构造等高线(或岩性尖灭线)能否构成一个闭合圈。
从理论上讲,要形成一个断层圈闭,首先断层本身必须是封闭的;其次在构造图上,断层线与构造等高线(或岩性尖灭线)必须组成一个闭合圈。如果不具备上述条件,就不可能形成断层圈闭。
断层本身的封闭性是能否形成断层圈闭及断层油气藏的基本条件之一。 我们知道,
不是任何一条断层都具有封闭性,不具封闭性的断层,不仅不能遮挡油气形成油气藏,
相反,它还会成为油气运移的通道,破坏油气藏。因此,对断层圈闭或油气藏来说,断层封闭性的研究是极为重要的。
1,Properties of fault
一般说来,压性和压扭性断层,断面多较紧密,
常具封闭性;而张性断层封闭较差。 但是断层的力学性质并非是决定断层封闭性的唯一因素。其它一些条件,
如 断层面倾角的陡缓、断开地层岩石的软硬、断层形成的时间、以及断裂带中流体活动的情况等等,都会对断层的封闭性起一定作用。
决定断层封闭性的因素主要有,
此外,张性断层也并不是永远敞开的
,在重力作用下张开的断面可以重新闭合
,或被粘滞性物质充填而堵塞,增加其封闭性。这就不难理解,为什么许多非压性断层同样可以形成断层圈闭和油气藏。压性断层在断裂活动期同样也能起良好的通道作用。
2.Lithology combinations and their contact relation of both sides of
fault(juxtaposition process)
断层对储集层上倾方向能否起封闭作用,不仅与断层的性质,
断面倾角大小及断层活动时间等因素有关,更重要 还与断层两盘的岩性组合及其接触关系有关 。 一般说来,如果断层使储集层上倾方向完全与非渗透性岩层相接触,则可形成完全封闭 。 在这种情况下
,断层圈闭的闭合面积为储层顶面构造等高线与断层线所构成的闭合区,闭合度则为圈闭顶点到闭合等高线的高差 。 如果断层使储集层上倾方向的上方一部分与非渗透性岩层相接触时,则形成部分封闭 。 有时在同生断层发育地区,储集层上方的粘土层,在同生断层活动时发生沿断面向下的塑性流动,并被挤入下伏砂岩储集层中,
形成一个天然泥饼,从而可形成流动泥岩遮挡 。 在部分封闭时,断层圈闭的闭合面积和闭合度都较完全封闭时要小 。 如果断层使储集层上倾方向与渗透层相接触时,则断层不起封闭作用,不能形成断层圈闭 。
3.Plane combination relation of faults and reservoirs
一个平直断层与水平地层或单斜地层相切,
尽管断层本身是绝对封闭的,且储集层上倾方向也与不渗透地层相接触,但还是不能形成断层圈闭 。 要形成断层圈闭,在平面上断层必须与储集层的一定构造形态结合,即断层线必须与储层顶面构造等高线组成闭合状态,才可能形成断层圈闭 。
A few plane combination of faults and reservoirs
断层与储集层相结合,在平面上构成封闭状态主要有以下四种基本情况:
①一条弯曲断层与单斜地层相切(图中 B)
②由两条或更多互相交叉的断层,在储集层上倾方向产生遮挡(图中 C)
③一条近于平直的断层,在鼻状地层向上开口端产生遮挡,形成所谓的鼻状构造(
图中 D);
④由几条断层将地层从四周切割成一个孤立断块,形成封闭(图中 E)。
此外,在储层与非渗透层互层的剖面中,断层圈闭的形成还与断层的发育情况有关 。 一般说来,如果地层剖面中储集层占 25%,则一条断层形成侧向圈闭的概率为 50%,2条为 75%,3条为 80%,4条增至 94%,5条达
97%。
总之,断层圈闭的形成是一个复杂的过程,是以上诸多因素综合作用的结果 。 这些因素彼此依赖,相互联系,互相补充,共同为断层圈闭的形成创造条件
。 而断层本身的封闭性是断层圈闭及油气藏形成的核心 。
(二 )Specialties of fault pools
断层圈闭中聚集烃类流体后即成为断层油气藏 。
断层油气藏是地壳上广泛分布的一种油气藏类型 。 由于断层在这类油气藏形成中的作用极为复杂,因此,
断层油气藏常具有的某些特点,
(1)油气层上倾方向或各个方向被断层所限 是断层油气藏的基本特点之一 。
(2)断层发育使油气藏复杂化,断层油气藏常具有多
、杂、乱、散的特点。即在构造复杂的断裂带,断层油气藏形式、个数较多,油气水关系复杂,各断块含油层位、含油高度和含油面积都可很不一致,
含油断块分散,分割性强。
(3)断层附近储集层渗透性变好。 沿断裂带的岩石
,常被挤压而破裂形成裂隙,增大了储集层的渗透性,使油气富集于断层附近。特别是在致密性脆而易碎的储集层内,这种现象尤为显著。
(4)断层油气藏的闭合高度和闭合面积取决于断距大小,盖层和储集层厚度,同时还与断层位臵及性质有关 。 如断层发育在鼻状构造翘起部分,或发生在闭合度小的构造沿区域倾斜翘起的方向,且断层又是封闭的,
则将增加其含油面积和含油高度 。
(5)油气富集带常在断层靠近油源一侧 。 复杂性和多样性是断层油气藏固有的特点,并且与各时期构造运动的性质和强弱有关 。 因此,掌握和了解一个地区的构造运动规律,将有利于断层油气藏的勘探 。
断层圈闭的形式是多种多样的,但在成因上它们又有着内在的联系,最基本的共同点,就是它们都是在储集层的上倾方向为断层所封闭 。 根据断层圈闭的形成条件和形态特征,断层圈闭和油气藏可分为以下四种基本类型:
(三 ) Types of fault pools
Ichnography and section maps of basic types about fault traps and pools
1.弯曲或交错断层与单斜地层结合形成的圈闭和油气藏(图中
A);
2.三个或更多断层与单斜或弯曲地层结合形成的断层或断块圈闭和油气藏
(图中 B);
3.单 -断层与褶皱
(或背斜一部分)
结合形成的断层圈闭和油气藏
(图中 C);
4.逆和逆掩断层与背斜的一部分结合形成的断层圈闭和油气藏(
图中 D)。
同类型的沉积盆地,甚至在同一沉积盆地的不同构造带
,断层发育情况和特点也各不相同 。 因此,不同油气区的断层圈闭和油气藏都有自己的特点 。
我国新疆克拉玛依油田 ( 图 ) 可作为断裂斜坡带上断层油气藏群体的典型实例之一 。 该油田除西北侧靠近盆地边缘地区外,在断裂带主要断层发育区,都以断层油气藏为主,各断块油气藏都具有独立的压力系统,油气产量和油气边界,甚至产油层的层数都各不相同 。
Ichnography and
section of Kalamayi
oil field
最后,需要注意:在确定断层油气藏时,有时会将 一个拥有众多断块油气藏的复杂断裂构造带,同一个被断层复杂化的背斜油气藏 相混淆 。 因为它们在平面形态上常可很相似 。 但二者最根本的区别在于,背斜油气藏中仍然保持有统一的压力系统和油气水分布,而复杂的断块油气藏虽在总体形态上仍具有背斜轮廓,但其中已被断层分割成一些独立的含油断块,这些含油断块彼此之间往往具有很大差异 。 它们的含油层位和数目,含油高度,油层厚度,
油气水界面深度,原油性质,油层压力以及生产能力等都可以很不相同,即使是两个紧邻的断块,也常常有较大差异 。
Section and top structure map of L layer
through the Lao Jun temple oil field
Ichnography and section through Gang dong oil field
Nm-明化镇组; Na-馆陶组; Ed-东营组; Es1,Es2-沙河街组一、二段三,Fissure traps and their pools
( 一 ) Formation mechanism
在致密,性脆的非渗透性岩层中,由于构造作用或其它改造作用,裂缝可以特别发育,从而导致出现孔隙和渗透性变好的局部地区,当其周围被非渗透性围岩所限,则可形成圈闭,
这样的圈闭称为 裂缝性圈闭 。 或者说,裂缝性圈闭 是裂缝性储集层被非渗透岩层和高油气势面联合封闭而形成的闭合低油气势区 。
在裂缝性圈闭中,主要的 储集空间是裂缝和孔洞,主要的渗透通道是裂缝,裂缝在这类圈闭中起着十分重要的双重作用。
裂缝性背斜圈闭和背斜圈闭是有区别的,其主要区别在于裂缝性背斜圈闭的储集层不是呈层状展布,而是仅在裂缝发育带形成呈带状分布的不甚规则的裂缝储集体。
岩石裂缝的成因是多种多样的,但构造作用 是其中最重要的因素,岩层裂缝的产生和发展,在绝大多数情况下,都是与褶皱和断裂联系在一起的 。 因此,我们把裂缝性油气藏归入构造油气藏大类 。 裂缝性油气藏虽然常常与背斜油气藏,断层油气藏有密切关系,
但是,它又有其自身的特殊性,这些特殊性使得在勘探和开发裂缝性油气藏时,与勘探和开发背斜油气藏和断层油气藏有很大区别 。 所以,我们也主张把它单独列为一种油气藏类型 。
( 二 ) Specialties of Fissure pools
油气在裂缝性圈闭中聚集而形成的油气藏,称为裂缝性油气藏 。 与其它类型的油气藏相比,裂缝性油气藏常具有以下几方面的特点:
1.裂缝性油气藏储集层的原始孔隙率高低不一,渗透率均极低,但在裂缝发育带的渗透率很高,其储渗空间发育分布极不均一,同一储集层的不同部位,储集性能相差悬殊 。 实验室测定的油气层岩心渗透率往往很低,但在地下由于裂缝发育,
沟通了储集层中各种储集空间,形成了一个畅通的渗流系统,
油气藏在开采中的实际渗透率却很高 。
2.裂缝的发育分布情况与区域构造背景,褶皱强度,储层岩性,厚度和层序组合等有密切关系 。
3.裂缝性油气藏在钻井过程中,经常发生钻具放空,泥浆漏失和井喷现象,并且放空和漏失的井段和层位,往往是产层所在的井段和层位 。 大漏大喷往往是发现高产裂缝性油气藏的前兆 。
4.由于裂缝发育带可垂直切穿多层岩层,把原来互相隔绝的储集空间沟通起来,形成一个统一的储集空间。 因此,裂缝性油气藏常呈块状,其油气柱高度一般都较大,最大的可达 1.5× 103-2× 103m以上。
5.油气井产量高,但差别大,油气分布极不均一 。
目前世界上产量最高的万吨井,绝大多数与碳酸盐岩中的裂缝性油气藏有关 。 例如,伊朗有许多这种类型的油田,单井日产量多数达千吨以上,个别万吨井已稳定十年以上 。 但差别大,油气分布极不均一,也是裂缝性油气藏的重要特点,其具体表现在同一油气藏内,相邻生产井的产量相差悬殊,高产井群中伴有低产井或干井,低产井群中伴有高产井 。 造成这一状况的原因,与裂缝性储集层的孔隙 -裂缝成因复杂及分布不均有关 。
总之,裂缝性油气藏是一种比较复杂的油气藏类型,在勘探这种类型的油气藏时,
最重要的是分析和认识裂缝发育带分布规律
,因为正是这些次生裂缝带的发育分布情况
,控制了地下油气的富集程度。
( 三 ) Examples of fissure pools
裂缝性油气藏在世界石油和天然气的产量,
储量中占有十分重要的地位 。 按其储集层的岩石类型及重要性,它可分为碳酸盐岩和其它岩类裂缝性油气藏两大类,其中以碳酸盐岩裂缝性油气藏最重要 。
碳酸盐岩中的裂缝性油气藏分布广泛,但以构造变动较强烈的山前带,或其它褶皱背斜带最为重要。最典型的是波斯湾盆地的扎格罗斯山前带。在该带已发现的 50多个油气田中,有 20多个是裂缝性背斜油气藏,储量在 10亿吨以上的特大油气田就有 6个。此外,
伊拉克的阿因扎列大油田也属裂缝性背斜油气田,基尔库克特大油田虽属礁型油气田,
但裂缝亦很发育。
Structure map and ichnography through Jaisalan oil field
该油田位于扎格罗斯山前带的第二构造带上,褶皱强度中等到较强,上下构造不一致,地表为中新统法尔斯层组成的向斜,地下为阿斯玛里灰岩组成的顶部平缓,两翼较陡 ( 达 50° ) 的简单背斜 。
轴向北西,长 70km,宽 9km,闭合面积为 600多 km2,闭合高度为
3000m左右 。 它有三套产油层,自上而下依次为:阿斯玛里石灰岩
( 中 -渐新统 ),萨尔维克石灰岩 ( 中白垩统 ),卡米石灰岩 ( 上侏罗统 ),裂缝把它们沟通,形成具有统一压力系统的巨厚块状储集体,油气柱高达 2100米 。 阿斯玛里石灰岩之上为巨厚的上法尔斯膏盐层所封闭 。 主要产油层阿斯玛里石灰岩的孔隙率均一,但以低孔隙率为主 。 据某井统计,孔隙率大于 9-13%的,仅占储集层厚度的 13.8%;孔隙度为 5-9%的,占储集层厚度的 14.8%,孔隙率低于 5%
的却占 71.4%。 岩样的渗透率一般小于 10-20× 10-3μm 2; 最高的仅
40× 10-3μm 2,但裂缝发育带渗透性极好,油田西北端 24,35及 45
号井的最高日产量达万吨以上,整个高产区平均单井日产量达 8000
吨以上 。 但在某些井 ( 如 6号井 ) 全部钻开阿斯玛里灰岩的日产量也只有 600吨 。
我国四川盆地东,南部气区中亦发现了相当数量的碳酸盐岩裂缝性气藏,
(四川盆地地震勘探 ) 其基本特征都具有相似性,但产气能力和气柱高度均远不及扎格罗斯山前带 。 下图为川东南石油沟 -东溪气田构造图及剖面图 。
Structure and section maps through Oil chimb-Dong Xi gas field
( from Szechwan petroleum management office,1959)
1,气层; 2,气显示; 3,不整合; 4,井位; 5,高产井; 6,低产井; 7,干井该气田的生产层主要是三叠系嘉陵江组的石灰岩和白云岩,其上部为硬石膏层作为盖层。据岩心分析,其平均孔隙度仅 2%,渗透率小于 1毫达西;但试井结果,
渗透率达几十到几万毫达西,平均值高达 3000毫达西以上。因此
,这种良好的渗透性显然是由于次生裂缝发育造成的。
其它岩类中的裂缝性油气藏,在美国的圣马利亚盆地、米德兰盆地和我国的柴达木盆地及陕甘宁盆地等均有发现。其中以美国加利福尼亚州圣马利亚盆地上中新统蒙特雷组中的裂缝性背斜油气藏最为著名和典型。
The stratum contrast and distribution of oil & gas in fissure Montel group,
Calif.,America ( from Hubbert,1953)
该区蒙特雷组由三部分组成:上部为板状硅质页岩;
中部为裂缝性燧石层;下部为石灰质页岩
。中部岩层为主要储集层,
其孔隙度仅 6%
,但裂缝发育且分布均匀,
渗透率极高,
60%的产量来自该层。
四,Impaled traps and pools
( 一 ) Concept and formation mechanism
刺穿构造是指地下深处的岩体侵入到上覆沉积岩中,使储集层发生变形,并直接与刺穿岩体结合而形成的圈闭,称为刺穿圈闭 。
在刺穿圈闭中的油气聚集,称刺穿油气藏 。
而受岩体侵入或塑性地层流动影响,使储集层上拱发生变形,
变位 ( 断层 ) 而形成的圈闭,则称为 隐刺穿背斜和断层圈闭 。 它们在分类上仍属于背斜圈闭和断层圈闭的范畴 。 刺穿圈闭和隐刺穿背斜圈闭的根本区别在于前者有岩体刺穿储集层,而后者则不存在刺穿岩体 。
造成刺穿的可塑性岩体包括 盐,膏,软泥和岩浆岩等,它们形成的刺穿圈闭相应地称为盐,膏,
软泥及岩浆岩刺穿圈闭 。 但以盐,膏盐和软泥最为常见 。 刺穿圈闭除上倾方向被侵入岩体封闭外,储集层上方存在非渗透性岩层,下方和下倾方向被油气高等势面和非渗透性岩层联合封闭,也是不可缺少的 。 刺穿圈闭的闭合面积同样是由通过储集层顶面溢出点的构造等高线与刺穿岩体封闭线联合构成的闭合区加以确定 。
关于盐、膏及软泥岩刺穿构造形成机理的研究和模拟实验,近年来,国外做了大量的研究工作。一般认为,由于地层压力(静压或动压)差的作用,使地下可塑性膏盐或软泥由高压区向低压区流动,在流动过程中遇到薄弱地带(如同生断层活动带,或差异负荷较大的低压区),就向上侵入或拱起,使上覆沉积岩层变形、变位或被刺穿,从而形成刺穿或隐刺穿圈闭。因此,盐、
泥刺穿或隐刺穿圈闭常与同生断层相伴生。
形成刺穿或隐刺穿构造的基本条件是:
1.一定埋深所造成的温度和压力,以达到或超过岩盐,膏和软泥岩软化点所需的温,压,使盐,
膏和软泥岩呈可塑性状态,这是造成刺穿或隐刺穿的前提条件 。
可塑性盐,膏和软泥岩的厚度愈大,形成刺穿或隐刺穿构造的机会也愈大 。
2.差异负荷地带常是刺穿或隐刺穿发育的有利地带。 因为可塑性岩层总是自高压(负荷)区向低压区方向运动的,在差异负荷地带,因压力突然减小,易诱发可塑性岩体向上拱起形成底辟构造。
3.在三角洲沉积体系中,发育粘土沉积的前三角洲泥,不断被密度较大的砂质沉积所覆盖,造成密度倒臵,随着三角洲沉积体的前积作用,必然造成前积方向压力不均衡,导致具有高异常流体压力的可塑性软泥沿密度分界面向上拱起和刺穿。
综上所述,在发育软泥沉积的前三角洲,或发育蒸发岩的成盐凹陷相邻近的同生断裂 -滚动背斜带,或构造应力集中而形成的挠曲带,
断裂带和褶皱构造带,常常是刺穿构造和圈闭发育的有利地带 。
(二) Types of traps and pools dependent on impaled
structure
在各类刺穿构造中,以盐和软泥刺穿最为重要,下面着重介绍与盐刺穿有关的圈闭和油气藏类型。
由于盐刺穿构造是一种生长构造(与沉积物堆积作用同时发生的变形所造成的构造),在形成刺穿圈闭的同时,常伴随有断裂、岩性尖灭、不整合圈闭,以及刺穿岩层上方的隐刺穿背斜和断层圈闭,这些圈闭内同样可以形成相应的油气藏。
Ideal schematic section of salt dome pools
直接与刺穿岩体有关的圈闭和油气藏(
图中 Ⅰ ① -③)。它包括①盐栓(核)遮挡的圈闭和油气藏;②
盐帽沿遮挡的圈闭和油气藏;③盐幅内的透镜体圈闭和油气藏
。
与刺穿岩体有成因联系的伴生圈闭和油气藏(图中 Ⅱ ① -④)
。它包括①盐背斜圈闭和油气藏;②断层圈闭和油气藏;③盐栓周围的不整合圈闭和油气藏;④岩性尖灭圈闭和油气藏。
根据与刺穿岩体的关系可分为两类,
在上述各种与盐刺穿有关的油气藏中,以深层潜伏盐丘之上的背斜油气藏最重要,其次是断层油气藏,
再次则为浅层盐丘之上的背斜油气藏和盐栓遮挡的油气藏 。 但需要注意的是,世界上虽然许多盐丘构造是产油的,但并不是所有的由侵入岩形成的圈闭都产油
。 在油气勘探过程中,对刺穿构造 ( 圈闭 ) 的评价,
要视当地的具体地质条件,尤其是生油条件而定 。
( 三 ) Examples of impaled pools
刺穿构造按刺穿岩体性质的不同,可以分为盐体刺穿,泥火山刺穿和岩浆岩刺穿等 。 目前世界上在这三种刺穿构造形成的圈闭中都已发现了油气藏 。 但以盐丘刺穿更为重要 。 如在罗马尼亚,波兰,墨西哥,安哥拉,加蓬,西德,美国和前苏联等,都发现有相当数量的盐丘刺穿类型的油气藏 。 其中以美国墨西哥湾最重要,那里有上百个盐丘,含有丰富的油气 。
据统计,世界上约有 45%的天然气和 11%的石油是产自盐丘地区 。 而与泥火山,岩浆岩刺穿有关的油气藏,则仅在个别地区有所发现 。
1,Impaled pools of salts
地下深处的盐体,侵入并刺穿上覆的沉积岩层,
形成刺穿圈闭,其中聚集了油气则称为盐体刺穿油气藏 。 例如罗尼亚喀尔巴阡山前带的莫连尼油田的油藏,就是属于这种类型的油气藏 。 该油田是盐体侵入并刺穿了上覆第三系渐新统和上新统的砂岩储集层,从而形成了盐体刺穿圈闭及其油气藏 。
Cross section of Molanli oil field
2,Impaled pools of mud volcano
由于泥火山刺穿作用形成圈闭条件,油气聚集而形成油气藏的实例如前苏联阿普歇伦半岛的洛克巴丹油气田中的油气藏,就是属于这种类型的油气藏 。 该油田为一背斜构造,构造顶部被泥火山刺穿,第三系上新统储集层沿上倾方向与泥火山刺穿体接触,形成圈闭条件,其中聚集了油气,就形成了这类油气藏 。
如图所示 。
Section of Lokebad oil and gas field
我国新疆准噶尔盆地南部的独山子油田,也有泥火山活动 。 此外,在尼日尔河三角洲,缅甸的阿拉康海岸,以及特立尼达岛等地,也都有泥火山活动及其有关的油气藏 。
3,Impaled pools of magmatic rocks
地下深处的岩浆侵入并刺穿上覆沉积岩层
,形成刺穿圈闭。这类油气藏比较少见。在墨西哥曾发现过这种类型的油气藏。如图所示。
The pools around magmatic rocks in Mexico
Section 3
Stratum Traps and Stratum Pools
一,Lithology traps and their pools
(一) Formation mechanism
凡是储集层的岩性或物性发生变化而形成的圈闭,称为岩性圈闭。
储集层的岩性或物性变化,可以是沉积作用过程中形成的,也可以是成岩、后生作用过程中形成的。
在沉积作用过程中的岩性变化所造成的岩性圈闭称为沉积圈闭。
其中储集层四周均被非渗透岩层封闭的称为 透镜型岩性圈闭,其圈闭范围由非渗透性边界确定;
储集层上倾方向和顶、底被非渗透岩层封闭的称为上倾尖灭型岩性圈闭,其圈闭范围由上倾方向非渗透性封闭线和储层顶面通过溢出点的构造等高线联合构成的闭合区加以确定。
在成岩,后生作用过程中形成的岩性圈闭,
称为成岩圈闭 。
它可以是储集层的一部分变为非渗透性遮挡而形成圈闭,也可以是非储集层的一部分变为渗透性储集体,其四周或上倾方向和上方被封闭而形成圈闭 。 在成岩圈闭中,又以溶蚀和次生白云岩化作用在碳酸盐岩发育区形成的岩性圈闭和油气藏更为重要 。
从岩性圈闭形成的构造、沉积背景来看,岩性圈闭既可形成于 单斜和鼻状构造地区,也可形成于不同级次的正向构造单元的轴部、翼部和端部,还可产生于负向构造单元(如向斜)的斜坡上。
岩性圈闭也 常形成于水进、水退变化较频繁的古河道、湖岸、海岸线附近,或湖盆、海盆中古地貌变化较大的地带,因为这些地区频繁的水进和水退引起沉积古地理条件的更替,并导致岩性岩相的急剧变化
,这为岩性圈闭的形成创造了有利条件。
( 二 ) Specialties of lithology pools
在岩性圈闭中的工业性油气聚集,称为岩性油气藏 。 岩性油气藏常具有以下一些特点,
1.岩性圈闭种类很多,主要受沉积条件控制,
具有区域性分布的特点,因此,岩性油气藏的出现不是孤立的,偶然的,而是有规律的,它们常成群成带分布,一旦发现一个,就可能在同一地区找到多个类似的油气藏 。
2.岩性油气藏储集层的连续性较差 (透镜状或楔状),一般情况下,难以形成大型油气藏,但不同层位的储集体可以叠合连片,形成中小乃至较大的油气藏。
3.岩性油气藏的储集层多为碎屑岩储层,
且大多与生油层属同一层位,因此,常为自生自储式油气藏。
4.由于储集层沿上倾方向尖灭或岩性侧变,
或四周被不渗透地层封闭,所以,岩性油气藏受水动力及水化学作用的影响小,原油性质较好 。
5.由于岩性油气藏的含油气边界常为非渗透性边界所限,各含油气砂体零星分布,油源及能量补给慢,故油气产量递减快,但单井生产时间较长 。
1,Lens types of pools
透镜型岩性圈闭 没有溢出点 。 其圈闭的闭合面积,闭合度及容积,完全由透镜状储集体的大小和形状所确定 。 透镜状储集主要由碎屑岩 ( 砂,砾岩 ) 和鲕状,粒屑碳酸盐岩等组成 。
(三) Types of lithology pools
根据岩性圈闭的成因及遮挡条件,岩性油气藏可分为以下几种类型,
目前世界各国已探明的碎屑岩透镜型油气藏,
包括有 河道砂岩体、三角洲平原分流河道砂岩体、
三角洲前缘的河口坝砂岩体、岸外堡坝砂岩体、沿岸坝砂岩体、走向谷砂岩体和深水浊积砂岩体中所形成的岩性油气藏 。但必须指出,这类油气藏必须存在于透镜型岩性圈闭中。如果油气藏仅存在于这类砂岩中,而控制油气聚集的主要因素不是透镜型岩性圈闭,那就不属于这种类型油气藏。
( 1 ) Lens lithology pools dependent on ancient
watercourse sands
河道沉积是河流切割的河道中充填的一套冲积沉积物,它由砾岩,砂砾岩,砂岩,细 -粉砂岩和泥岩间互组成,具有下粗上细的剖面沉积特征 。 河道砂主要包括边滩砂和心滩砂 。 由于河道常迁移和摆动,这两种砂体常形成复合体 。 河道砂的基本特征是砂体与河道底和侧向侵蚀面成突变接触,砂体向下凹,在平面上常呈带状或分枝状 。
Little brook oil field in Mississippi,America( from Ч,Кронквист,1968)
a- 下土斯卡卢扎组登克门( Q+Q2) 层河道砂岩油藏(按 Q层砂岩底面等深线) ;
b-产层对比示意图 ;c-Q层砂岩含油厚度图美国密西西比州的小溪油田为典型的边滩砂岩体油气藏。砂岩厚度与蛇曲河凹岸一侧延伸方向一致,砂体的形态与边滩一致
。该油田构造为一向北倾斜的鼻状构造,
油田分布主要受边滩砂岩体所控制。油田面积约 25km2,原始可采储量达 1370万吨 。
(2) Lens lithology pools dependent on
delta sandstones
三角洲砂岩体以三角洲平原的分流河道砂岩体和三角洲前缘河口坝砂岩体最为重要 。
Structure on the top of Buqi sandstone and
distribution of oil pool in T8N,R7N section
美国俄克拉荷马州东部的布奇砂岩中的油田为典型的分流河道砂岩体油气藏。
从图可知,
油藏的延伸方向与河道砂方向基本一致,
而与构造没有明显联系。仅在东南角河道砂的延伸与局部构造高点相一致,这个局部常是油气富集的高产带。
(3) Lens lithology pools dependent on fort and
outfall bars
美国蒙塔拿州南部钟溪油田穆迪砂岩中的油气藏,就是由堡坝和河口坝砂岩体复合而形成的透镜型岩性油气藏的典型实例。
Lithofacies and ancient geography map
( from Mc Gregor and Biggs,1968) 1mi=1609m
根据对油田及附近地区穆迪砂岩(主要产油层)的岩相古地理研究表明(
图),穆迪砂岩为一北东 -南西向的堡砂坝,厚约 30m。 堡坝与海岸之间有泻湖相隔。该砂坝西南为纽斯卡河的河口坝和三角洲前缘砂坝是牧场溪油田的主要储集体。
Structure,sandstone,distribution of oil pool in Zhongxi oil field
( from Mc Gregor and Biggs,1968) 1mi=1609m,1ft=0.3048m
钟溪油田构造图及砂岩体和油藏分布图。据图可知
,该区为一均斜构造,油藏分布与构造没有明显关系,
而完全受砂岩体分布范围控制,而且各个砂岩体都是一个独立的油气聚集单位,都有各自的油水边界
(4) Lens lithology pools dependent on sandstone
along shore
岸带附近是砂岩体较富集的地带,类型多,分布广 。 除前面已论述的三角洲砂岩和堡砂坝中的透镜型岩性油气藏外,常见的还有沿岸砂坝砂体岩体,定向砂岩体等 。
沿岸砂坝砂岩体及其中油气藏在分布上大致与岸线呈平行展布 。 不同层位 ( 时代 ) 中的砂岩体和油气藏的趋向带,随岸线的变迁而改变其位臵 。 美国堪斯州格林乌德县契洛基期的鞋带状岸外坝中的透镜型岩性油气藏 ( 图 ),
就是典型实例之一 。
The top structure of the Ellenburger limestone,the distribution of the
“crinoidal limestone” in the Todd field and section of oil field
透镜型岩性油气藏的储集体也可以由碳酸盐岩 -鲕状、粒屑生物灰岩等组成。
美国得克萨斯州克罗开特县托德穹窿西翼的高产 "海百合灰岩 "透镜型油藏是典型的实例之一
2.Lithology pools of up-slant wedge types
这种类型的油气藏是由于储集层沿 上倾方向尖灭或渗透性变差 而形成的 。 上倾尖灭型岩性油气藏的储集层可以是碎屑岩,也可以是碳酸盐岩,但以碎屑岩为主 。
在岸带附近广泛发育向陆方向的上倾尖灭的碎屑岩或粒屑灰岩,这特别有利于形成上倾尖灭型岩性油气藏 。
the south of Texas along Mexico gulf,
Up-slant wedge trap and pool distribution of the sandstones
美国得克萨斯州南部墨西哥湾沿岸地区始新统雅古 ·杰克逊砂岩和渐新统弗里奥 ·维克斯堡砂岩中的油气藏就是海滨线油气藏带的典型实例之一。
该带许多油气藏的位臵都是由渗透性砂岩向上倾方向变为非渗透性岩层的尖灭线所限定的。
Up-slant wedge pool of sandstone in Sha He Jie
group of Pu city
我国东濮凹陷北部濮城油气田沙一段及沙二段上部油层中的油气藏也是一种典型的上倾尖灭岩性油气藏。
勘探实践表明,该油气田为一个被断层复杂化的鼻状构造。渐新统沙一段及沙二段上部砂岩为盐湖三角洲前缘相沉积,物源主要来自凹陷东北部,
砂岩层厚度自东向西、自北向南渐趋变薄,并在构造轴部及西翼一带尖灭。
砂岩尖灭线与鼻状构造配合,形成了砂岩上倾尖灭岩性圈闭及油气藏。
在碳酸盐岩中同样也存在上倾尖灭型岩性油气藏 。
如美国霍戈登气田 ( 图 ) 就是这类油气藏的典型实例之一 。 它占有堪萨斯州的九个县及俄克拉荷马州的一部分,向南直到得克萨斯州北部,南北延伸约 240-260km,东西宽约 50-
80km,含气面积达 15500km2,原始储量为
2.039× 109m3,为世界第八大气田,是美国最大的气田 。
Synthesis map through Hyguden gas field,America
霍戈登气田为单斜构造。产层为下二叠统多孔鲕状石灰岩和白云岩,自东向西多孔碳酸盐岩逐渐减少,泥质
、砂质含量逐渐增加,最后被红色砂泥岩所代替。多孔碳酸盐岩在西侧上倾方向被非渗透性红色砂泥岩封闭,
形成上倾尖灭型岩性圈闭和气藏。在红色砂泥岩发育区不产气。
3,Lithology pools dependent on the
dolomitization and solution process
成岩和后生作用形成的岩性圈闭和油气藏,以碳酸盐岩中与白云岩化和溶蚀作用有关的油气藏最为重要 。 这类圈闭和油气藏的储集体大多呈不规则的透镜型 。
俄亥俄州及印第安纳州的利马 -印第安纳油田的特伦顿灰岩 ( 中奥陶统 ) 中的圈闭和油气藏就是一例 。
A structure and distribution of oil & gas in the oil field
该油田横跨辛辛那提隆起和芬德莱隆起,长达 257km,最宽处约 64km。 该带上分布一系列由溶蚀和白云岩化作用所造成的孔隙体。油气藏的上倾方向和周缘都是由白云岩化界限所确定的。具有良好孔隙 -渗透性的白云岩集中于不整合面下的特伦顿灰岩上部 6-9m范围内,局部可向下延伸到 18-30m
。 白云岩中除白云岩化孔隙外
,还有大量溶蚀孔洞。在整个油田范围内,所有油气藏几乎都是连续的,油气丰富程度主要取决于白云岩化和溶蚀作用造成的储集体的大小及孔隙渗透性。特伦顿灰岩之上为上奥陶统页岩所覆盖,具有良好的封闭条件。
Structure and section of Deep River oil
field,America
a-中泥盆统罗杰斯组顶面构造图; b-白云岩化灰岩油藏剖面此外,白云岩化和溶蚀作用也可以仅限于局部,形成局部与白云岩化和溶蚀作用有关的岩性圈闭和油气藏。如美国密西根州阿伦纳斯县的深河油田便是一例。
二,Formation mechanism of
unconformity traps
(一 ) Formation mechanism
不整合圈闭 ———是指储集层上倾方向直接与不整合面相切并被封闭所形成的圈闭。
储集层可以位于不整合面之上或之下 ( 图中 B,C,D,E ) 。 在不整合圈闭中,不整合面的封闭对圈闭的形成起主导作用,但同时也需要有其它因素 ( 如构造因素或岩性因素 ) 配合才能形成圈闭 。
不整合圈闭的闭合面积,同样是由不整合遮挡线与储集层顶面过溢出点的构造等高线联合构成的闭合区加以确定 。
(二 ) Specialties of unconformity pools
不整合圈闭中聚集工业性的油气后称为不整合油气藏它常具有以下一些特点:
1.不整合油气藏上倾方向为不整合遮挡所限,下倾方向油 ( 气 ) 水界面与油 ( 气 ) 层顶面构造等高线相平行或基本平行 。
2.不整合油气藏的储集层岩性和产状多样 。 既有碎屑岩,也有碳酸盐岩及其它岩类;既可以是层状,也可以是块状 。
3.不整合油气藏多发育在地壳升降运动较频繁,沉积岩系之间沉积间断较多的地区
。 特别是沉积盆地的隆起和斜坡区,不整合现象普遍,有利于形成这种类型的油气藏。
4.不整合油气藏伴随的圈闭类型较多,
它既可形成中小型油气田,也可形成大型油气田。
(三 )Types of unconformity pools
根据油气藏所处的位臵,产状和遮挡条件,可将不整合油气藏分为三个亚类:
1.不整合面以上的地层超覆油气藏
2.不整合面之下的地层不整合遮挡油气藏
3.地层不整合之下的古潜山油气藏
1,Pools of overlapped stratum
当海(湖)水向盆地边缘斜坡或隆起翼部水进时
,在不整合面上形成了逐层超覆的旋回沉积,旋回底部的年青储集层不整合地超覆在时代较老的不渗透岩层之上。而储集层本身又被连续沉积的不渗透层覆盖
,具有良好的顶、底板遮挡层,从而形成地层超覆圈闭。油气聚集形成地层超覆油气藏。
这类油气藏常分布在地质历史时期的水陆交替地带,在海、湖盆地的斜坡边缘带、盆地内部古隆起、
古凸起的周缘,均可找到这类油气藏。
West Texas oil field,America
a-伍德宾阶砂岩油藏产层地质 -地球物理综合剖面图;
b-平面图; c-剖面图目前世界上已发现了很多这种类型的油气藏,
其中比较著名的有美国的东得克萨斯油田。该油田位与墨西哥湾盆地西部,上白垩统伍德宾组砂岩超覆在下白垩统不整合面上,向东的上倾方向又被其上不整合接触的奥斯丁阶所覆盖
,砂岩顶、底两个不整合面在上倾方向相交,
油气聚集其中,形成地层超覆油气藏。该油田的原始可采储量为 8.1亿吨,累计产油量已超过 5
亿吨,是美国最大的油田之一。
Ichnography and section through pools
of overlapped stratum
in the Shan Jia temple
我国也发现了多个这种类型的油气藏。如柴达木盆地的马海气藏,辽河西部凹陷的齐家油藏,渤海湾盆地东营凹陷的林樊家油藏和单家寺油藏等。
2,Pools of stratum by unconformity barrier
这类油气藏大多分布在盆地或凹陷斜坡边缘和古隆起翼部 。 由于后期强烈的构造运动,使盆地斜坡边缘或古隆起带的储集层遭受不同程度的剥蚀
,早期的圈闭均遭受不同程度的破坏,后来又被不渗透岩层不整合地覆盖,且不整合线与储集层顶部构造等高线相交切时,则可形成地层不整合遮挡圈闭 。 我国东营凹陷的金家油田和美国阿拉斯加北极斜坡上的普鲁德霍湾油田,均是这类油气藏的典型代表 。
Ichnography(A) and section(B) through pools
of Pelude oil field
1-构造等高线; 2-海岸线; 3-不整合线普鲁德霍湾油田位于阿拉斯加北极斜坡的巴罗隆起上,是世界上最北的一个油田,也是北美最大的一个油田。油田东西长 64
公里,南北宽 32公里,面积约 2000平方公里,为一向西南倾伏的鼻状构造
,北部被断层所切
,东部被一不整合所削蚀,其上被下白垩系海相页岩不整合封闭。储集层主要属于二叠 -侏罗系的三角洲沉积和河流冲积层。东部和西北部尚有密西西比系深部油藏和上侏罗统浅油藏
3,Pools of stratum unconformity by ancient
buried hill
按照古地貌学的概念,潜山仅指侵蚀期后被新沉积物掩埋在地下的侵蚀残丘 。 但在目前应用中,
潜山的概念已扩大化了 。 它包括不论是侵蚀成因的
,还是构造成因的,或者是二者结合生成的一切被掩埋的古地形突起 。 其中有剥蚀形成的残丘,断裂作用形成的断块山,褶皱和侵蚀作用形成的蚀余背斜,以及褶皱和断块双重作用产生的半背斜等等 。
在地质时期中,这些潜山由于曾成为陆上或水下的古地形突起,在风化、剥蚀和地表及地下水的溶滤作用下,使岩石产生了众多的孔洞和裂隙,在以后地壳下沉接受沉积时,又被不渗透岩层不整合地覆盖,成为油气聚集的有利场所,从而可形成不整合面下的古潜山油气藏。
潜山型的油气藏,按储集层的岩类可分为三大类,碎屑岩、碳酸盐岩和结晶基岩。
由碎屑岩组成的潜山型 大油田以阿尔及利亚的哈西,迈萨乌德复背斜上的哈西 ·迈萨乌得大油田,埃尔加西 -埃尔阿格莱布,埃尔劳得 -巴久尔等油田,澳大利亚的哈利布特大油田,利比亚的萨里尔大油田等最为著名 。
The maps of location and structure
through Has oil field in Algeria
哈西 ·迈萨乌得油田的主要储集层为寒武 -
奥陶系砂岩,
在油田范围内为一秃顶背斜
,志留系及上古生界均缺失
,巨厚三叠系膏盐层直接不整合于其上,
形成良好的封闭条件,生油层志留系页岩分布在油田以外围翼
Cross section of Gerotire gas field,Italy
1,砂岩; 2,泥岩; 3,石灰岩; 4,含气砂岩;
5,含气石灰岩; 6,断层以碳酸盐岩为主的潜山油气藏较多因碳酸盐岩易于破裂和溶蚀,能形成孔、洞、
缝相结合的巨大而性能良好的储集体,成为油气聚集的有利场所。意大利格罗托尔列 -费拉琴纳气田就是实例之一结晶基岩组成的潜山型油气藏,特称为基岩油气藏 。 近二十年来,对基岩油气藏的研究和勘探 相 当 重 视 。 关 于 基 岩 油 藏,兰 德 斯 (
K.K.Landes,1959-1969) 和潘钟祥教授 ( 1982
) 的论文均做了十分系统的论述 。
按照兰德斯 ( 1960) 的意见,所谓 基岩油藏是指石油储集于沉积岩基底结晶岩系 ( 变质岩和岩浆岩 ) 中的油藏 。 基岩油藏与上覆沉积岩层中油藏的区别,在于生油层不会存在于储集岩之下基岩油藏中的石油可以有三种来源:
(1)上覆生油岩;
(2)基岩旁侧较低部位的生油岩;
(3)基岩旁侧较低部位的油气藏因倾斜或超载而向上倾方向溢出,进而运移到基岩中去。
总之,基岩油藏中的石油来自不整合面之上沉积岩系生油层,而以不整合面或断层为油气运移的主要通道。
基岩储集层 以裂缝性为主,部分为基岩周围的残积砂 。 构造运动和风化作用是产生裂缝的主要营力 。 裂缝储集层的发育与构造运动强度,风化作用时间的长短和基岩本身的特征有关 。
基岩油藏的盖层 可以是直接复于基岩之上的非渗透性岩层组成;也可以由沉积岩层稍高部位的非渗透性岩层组成。在后一种情况下,沉积岩底部的渗透性岩层与下覆基岩一起,组成统一的含油带。
前寒武系基岩油藏,国内外都有发现 。 美国堪萨斯州中央隆起上的一系列油田如克拉夫特 ·普鲁萨和利比亚奥季拉油田,都是这类油藏的著名实例 。
这国下辽河坳陷的兴隆台油田亦有前寒武系基岩油藏 。
由于不同地区、不同构造背景的基岩具有不同的时代,因此,基岩油藏的储集层就有不同的时代
,前寒武系的、古生界的、甚至是中生界的。
古生界基岩油气藏 以我国酒西盆地鸭儿峡油田和委内瑞拉的拉巴斯 -马拉油田的基岩油藏为代表。
中生界基岩油气藏 在美国加利福尼亚州南部的几个山间盆地比较多。那里至少有 5个油田中发现中生界基岩油藏。除圣马利亚油田基岩油藏的储集层为裂缝性轻变质砂岩外
,其他均为裂缝性片岩。
基岩油气藏裂缝性的发育情况,对油气分布有着重要的影响 。 残积砂一般仅分布在潜山的围翼或斜坡上,
与残积砂有关的基岩油气藏仅分布于潜山的坡上 。
对于裂缝性基岩油气藏来说,油气分布主要取决于组成基岩的裂缝发育而定,潜脊基岩裂缝发育时,一般油气聚集于潜脊;当潜脊裂缝不发育时,也可能聚集于坡上或其他裂缝发育的地带 。 一般来说,基岩暴露的时间愈长,储集性也愈好 。
潘钟祥教授( 1982)则将基岩油气藏的概念扩大。将那些构成中新生代盆地基底的前中生界(即古生界 -元古界)沉积岩系中所形成的不整合面下的潜山型油气藏,凡油气源来自不整合面之上沉积岩系的,统称之为基岩油气藏。
这对我国华北地区奥陶系 -震旦系中潜山油气藏勘探起着重要指导作用。
三,Traps of reefs and their pools
( 一 ) Formation mechanism
礁型圈闭是指具有良好孔,渗性的生物礁储集体被周围非渗透性岩层和下伏水体联合封闭而形成的圈闭 。
礁型圈闭的形态与生物礁储集体的形态有关 。 礁型圈闭闭合面积的确定比较特殊,它既可以用礁体顶面的构造等高线按背斜圈闭的原则来确定,也可以用礁体等高线 ( 即礁体厚度 ) 按岩性圈闭的原则来加以确定 。
生物礁是礁型圈闭形成的核心 。生物礁的形成与造礁生物的发育有关。无论在海进或海退条件下,只要造礁生物发育,都能形成生物礁。只是在海退时,随着海水退却,合适的造礁条件向海盆中心转移,生物礁向海盆中心方向发展;海进时,随着海水加深,合适的造礁条件向海岸方向转移,生物礁块向着海岸方向发展。
从储集条件来看,生物礁的不同相带的储集性能是各不相同的 。 其中以 礁核带和礁前塌积砾岩带 的储集性最为良好 。
礁核部分 是生物礁的主体 。 在适宜的条件下生长速度快,造成的储集块体厚度大,储集性能好 。 礁核的储集性取决于原生的造礁生物的骨架孔隙,碎屑的粒间孔隙和大量的次生孔隙 。 礁体生长过程中多次露出水面,受到侵蚀,溶蚀以及后来构造运动的改造作用
,也将极大地改善礁型储集体性能 。
礁前塌积砾岩带 水体能量高,生物骨架砂的粒间具良好孔隙 -渗透性,加上次生的溶蚀和白云岩化作用较强烈,常形成极佳的礁型储集体。
礁型圈闭的盖层 是多种多样的。礁体上方可以是膏盐层,也可以是致密的灰岩、泥灰岩或泥质岩。
礁后常被泻湖相白云岩、蒸发岩所围绕,而礁前则被盆地相泥晶灰岩或泥灰岩、泥页岩所围绕。
( 二 ) Specialties of reef pools
礁型圈闭中聚集工业性的油气后就成为礁型油气藏 。
它常具有以下一些特点:
1.礁型油气藏中的油气分布情况,在很大程度上取决于礁型储集体的均一性,油气可以充满整个礁体,也可以只充满礁体的一部分,甚至有的礁型油气藏则主要位于礁前砾 ( 粒 ) 屑带 。 如加拿大阿尔伯达盆地的红水礁型油田
( 图 ) 。
Lithofacies zones and distribution of oil & gas through the Redwater
field in Alberta,Canada( from Shatford,1970)
1,礁核带; 2,粒状碎屑带; 3,碎屑填充带; 4,礁后碎屑带
2.礁型油气藏储集空间类型多,储集物性好,含油气丰富,一般都具有高产的特征。 世界上有 10口日产量曾达万吨以上的高产井,其中有 4口来自礁型油气藏。
3.礁型油气藏常在一定的古地理环境背景(地台边缘或凹陷边缘)上,成群成带分布,构成一个巨大的含油气带。 一个地区如果发现了一个礁型油气藏,往往可在其附近发现多个类似的油气藏。
( 三 ) Types and examples
根据礁体的形态及其与陆地的关系,生物礁可分为:
岸礁 ( 裾礁,边礁 ) (fringing reefs)-- 发育于海岸边缘;
堡礁 ( 堤礁,障壁礁 ) (barrier reefs)-- 发育于海岸外,
与陆地之间隔 -泻湖,即发育于泻湖与海盆之间 (between
lagoon and sea basin);
环 礁 与 马 蹄 礁 ( atolls)-- 一 般 发 育 于 碳 酸 盐 台 地
(carbonate mesa)之上,环礁面向海盆,中心有一泻湖;
台礁,塔礁 (table reefs)-- 一般是全部或局部浸没在海水中的孤礁 。 浸没在海中的称海中山 (sea mount)或海底平顶山
(guyots)。 生长迅速的称塔礁或柱礁 。
礁型油田的一个著名实例,是墨西哥黄金港环礁带和扎波里卡礁型油气田 。
Distribution through the Golden Lane and Poza Rica fields,Mexico
( from Viniegra and Castillo-Tejero,1970)
黄金巷环礁带位于墨西哥城东北的坦皮科湾沿岸到墨西哥湾海上,包括:
( 1)老黄金巷带;
( 2)新黄金巷带;
( 3)海上黄金巷带。
整个环礁带呈椭圆形,长轴为北西 -南东向,长约 150km
,短轴为北东 -
南西向,宽约
60-70km,陆上分支向西凸出呈弓背形,长约 180km,油田宽度约 2km左右
。
到 1968年,据不完全统计已在环礁带发现 70多个油气田(陆上 50多个,海上 20多个),累计产油量已达
1.7× 108t。黄金巷以拥有三口万吨井(最高日产量)
和最高石油初产量(约 3.7× 104t/d) 而闻名于世。
黄金巷带的主要产油层为 中白垩统的礁灰岩,最大厚度为 1467m。 阿布拉礁自早白垩世的阿普第阶开始生长
,主要生长期为中白垩世。 礁核的造礁生物以厚壳蛤类为主,并混有其它瓣鳃类及腹足类、珊瑚等化石,由灰质胶结而成;礁前为礁麓砾岩相;礁后为泻湖相。
此外,前面提到的红水油田属于 台礁型油气藏阿尔伯达盆地雨虹区广泛发育有 塔礁型油气藏前苏联前乌拉尔礁则属于 堤礁型油气藏四,Pools trapped by asphalt
本类地层圈闭与岩性圈闭的主要区别在于上倾方向的非渗透性岩层 (impervious rocks)是由沥青组成的
,即原先是渗透性较好的储集层,因油气缓慢外溢过程中轻组分逸散,重组分不断被氧化,堵塞了孔隙而形成沥青塞,从而阻止石油的继续散失而形成圈闭 。
目前世界上许多重油带,如委内的瑞拉东部马图林
Maturin) 盆地南侧的重油带 ( Tarand heavy oil
belt),加拿大阿尔伯达阿撒巴斯卡重油带 ( Tar
belt) 以及我国下辽河坳陷西斜坡和克拉玛依斜坡带上的重油带大多属于沥青封闭型 。
由于这种类型的油气藏在形成过程中,
大都遭受一些甚至是较为严重的破坏,天然气极难保存,而以油,特别是重油和沥青为主,开发难度较大。但这类石油资源在世界上占有相当大的比重,
它的开发已受到重视,并开展了大量研究工作,利用的程度及其在油气资源中所占比重正逐步有所增长。
凡是因水动力与非渗透性岩层联合封闭,使静水条件下不能存在圈闭的地方形成新的油气圈闭,称为水动力圈闭 。 其中聚集工业性的油气后,则称为水动力油气藏 。
Section 4
Hydrodynamic Traps and Pools
一,Formation mechanism of hydrodynamic
traps
所谓水动力,可以看作是使储集层中地下水发生流动的力 。 Hubbert把它称为水的力场强度 ( Ew),并用下式表示之,在水动力作用下,油,气的力场强度,应是净浮力和水动力的合力 。
当有水动力作用时,油、气等势面(垂直油气力场强度)的方向也相应改变,向 EW方向倾斜
(即油水界面向 EW方向倾斜),油、气等势面与储层顶面构造等高线就不相平行。
在这种情况下,倾斜或弯曲的等油气势面可以使静水条件下不存在圈闭的部位,形成新的油气圈闭。这种圈闭称之为水动力圈闭。
它的闭合可由闭合的等油气势(或等 ho,等
hg) 线圈定。
油水,气水界面的倾斜度与水头梯度,流体密度差有着密切关系 。 其关系如 图 及下式所示:
式中,θo/w,θg/w 分别代表油水,气水界面的倾斜度;
ρw,ρo,ρg 分别代表水,油,气的密度;
dh/dl为水头梯度 。
假设在地层条件下,水、油、气的密度分别为 1.0,0.7和 0.2g/cm3,那么前式系数和分别为 3.3和 1.25。由此可知,油水界面的倾斜度比气水界面的倾斜度要大。
由于油水界面和气水界面的倾斜度不同,
因此在同一水头梯度下石油和天然气的水动力圈闭的位臵也是不同的。石油圈闭向水头降落方向偏移更多,且随水头梯度增大而增大 (图) 。
但是,这种偏移是有一定限度的 。 当油水界面倾斜度大于背斜顺水头梯度一侧的储集层倾角时,背斜就不能有效圈闭石油,但仍能成为天然气的圈闭 。 若气水界面的倾斜度大于背斜翼的倾角时,则连天然气亦圈闭不住 。 在这种情况下,石油和天然气都被驱出该背斜,只能在其运移方向的适当的圈闭中再聚集成油气藏 。
根据上述讨论,可以得出,水动力作用可以使静水条件下存在的圈闭和油气藏遭到破坏,也可以使原先不存在圈闭和油气藏的地方形成新的圈闭和油气藏(水动力圈闭和油气藏)。
至于那些同时受水动力和其他因素(构造或地层)联合封闭而形成的圈闭和油气藏,则称之为复合圈闭和复合油气藏(将在下节作进一步论述)。
二,Basin characters of main types
of hydrodynamic traps
水动力油气藏最重要的基本特征是油水 ( 气水 ) 界面是倾斜或弯曲的 。
根据水动力封闭的特征及目前已有勘探成果,可将水动力油气藏分为:
① 构造鼻或阶地型;
② 单斜型;
③ 纯水动力型 。
(一) Structure nose and bench types
这种构造在静水条件下不闭合,不能形成圈闭。但在向储集层下倾方向的流水作用下
,油水(气水)界面发生向水流方向倾斜或弯曲,且满足 α 1<θ HC/w<α 2时,就会在构造鼻或阶地的倾角变化处( α 1为低倾角,α 2为高倾角)形成闭合的油气低势区 (图) 。
Structure ( A) and section( B)
of hydrodynamic gas pool nose structure across Keluo,former USSR
( from Плотникову and Короткву,1979)
1.泥岩; 2.砂岩; 3.气藏; 4.气水界线; 5.砂层顶面等高线( m); 6,水头等值线( m)
前苏联索柯洛夫气田下白垩统阿比尔砂岩中的气藏 索柯洛夫气田阿比尔气层顶面等高线图表现为一北东东向鼻状构造,水头降落方向近南北向,自南向北降落。在鼻状构造轴线偏北的部位形成水动力圈闭。
该气藏的水头降落方向与储集层下倾方向并不一致,而且有较大的夹角,仍能形成闭合区。如果两者一致,则可能形成较大的圈闭和气藏。
Structure and cross section through Water in Texas
( from Adams,1936)
该油田的储集层为德拉瓦尔山系
,为一向东平缓倾斜的构造鼻,
倾斜度为 19m/km
,在油田范围内为构造阶地,倾斜度减少到
10m/km,向东又增加。主要由向东下倾方向的流水作用造成流体圈闭。油气被圈闭在其中。油气藏中油水界面的倾斜与水流方向一致。
美国得克萨斯州的韦特油田
( 二 ) Single slant types
对于单斜岩层来说,沿倾斜方向的渗透性常有变化 。 水沿储集层向下倾方向流动时,通过渗透性不同的地段,流速会发生相应的变化,从而使等势面的斜度发生改变 。 在渗透性差的地段,等势面的倾斜度变陡;而在渗透性较好的地段,等势面倾斜度缓 。 这样在渗透性较低,等势面变陡的地段,可以在储集层顶面造成闭合的油气低势区,即圈闭 。
Hydrodynamic traps formed in Single slant for gradient of
equipotential surface of oil(or gas) becoming steep
( from Hubbert,1953)
(三 )Complete hydrodynamic pools
这种油气藏的圈闭是由单一的水动力封闭所形成
。 美国阿帕拉契亚百英尺砂岩中的透镜型砂岩体圈闭可能属于这一类型 。 该层为一巨厚砂岩 ( 百英尺砂岩
),由于岩性不均一,形成局部高孔隙,渗透性透镜体,水在其中流动时速度不均一,造成等势面弯曲,
使其中高渗透性透镜状砂体完全被高势面所封闭形成圈闭,油气产于这种高渗透砂体中 。
通过上述不同构造背景下水动力油气藏的介绍,可以得出,地下水向储集层下倾方向流动时,使得油气等势面发生倾斜或弯曲是造成水动力圈闭的主要营力和原因。 但在不同类型油气藏中,它们所起的作用和具体方式是有差别的。
凡是在地下流水作用(水头梯度变化)下,由倾斜或弯曲油气等势面单独或与非渗透性岩层联合封闭而形成的圈闭
,都称之为水动力圈闭。 水动力圈闭与构造、地层圈闭相比
,它没有确定的位臵,圈闭的具体位臵取决于水头梯度的变化。但水动力圈闭的位臵也不是完全无规律的。一般来说,
在储集层倾角、岩性变化带存在向下倾方向流水时,容易形成水动力圈闭。
在流水作用下可使储集层中某些原先不存在圈闭的地方出现新圈闭,这在油气勘探中是个值得引起注意的问题。
Section 5 Compound Pools
一,Basic concepts and classifications of compound traps
and pools
如果储集层上方和上倾方向是由构造,地层和水动力三因素中两种或两种以上因素共同封闭而形成的圈闭,我们就称为复合圈闭 。 在其中形成的油气藏称为复合油气藏
。
如果我们用三角图解表示圈闭的分类 ( 图 )
Classification illustration of compound traps
三角形三个端元 A
,B,C分别为构造
、地层、水动力 3
个基本类型,而三角形的 3个边 AB、
BC和 CA则分别代表构造 -地层、地层 -
水动力和水动力 -
构造二元复合圈闭
,而三角形内侧 D
区则为三元复合圈闭。
二,Main types and examples of compound pools
( 一 ) Structure-- stratum compound pools
凡是储集层上方和上倾方向由任一种构造和地层因素联合封闭所形成的圈闭和油气藏称为构造 -地层复合圈闭和油气藏 。 4
种构造和 4种地层因素可以构成 16种以上构造 -地层油气藏 。 其中最常见的有 背斜 -岩性油气藏,背斜 -不整合油气藏,岩性 -断层油气藏,不整合 -断层油气藏 。 美国得克萨斯州卡尔塞吉大气田,保加利亚奇连气田 ( 图 ),美国路易斯安那州罗德沙油,
我国任丘油田 ( 图 ) 都是该类油气田的典型实例 。
Structure of the J11 top and distribution of gas pool through Qela gas field in Bulgaria
( from Георгйев,1966)
1,构造等高线( m); 2,断层; 3,气水界线; 4,J11砂岩缺失
Section and contour of the buried hill through Ren Qiu oil field
1.含油范围; 2.高产井; 3.第三系油藏; 4.潜山等高线; 5.见水井; 6.剖面线;
7.断层; 8.潜山油藏; 9.东营组
( 二 ) Structure-- hydrodynamic compound pools
常见的有背斜 -水动力油气藏 (anticline--
hydrodynamic compound pools)和断层 -水动力油气藏 ( fault-- hydrodynamic compound
pools )。
背斜 -水动力油气藏可以美国弗朗尼油藏为例
( 图 ) 。
Structure through Fulania oil pool in Wyoming,America
( from Hubbert,1953)
该油藏的储集层为特恩斯里砂岩,
供水区位于东北方向,水头降落梯度较大,油水界面向西南倾斜,石油只有一部分仍在背斜圈闭范围内,大多分布在西南翼背斜圈闭以外的水动力圈闭中,因此新的圈闭中水动力因素占主要地位,但背斜因素仍起一定作用,因此,将它归属于背斜 -水动力复合油气藏。
( 三 ) Stratum- hydrodynamic compound
pools
这类圈闭和油气藏研究和勘探程度均较低 。 美国圣胡安盆地下白垩统砂岩中向斜气藏可能属于这一类型 。
Ichnography and section through Mecida gas pool of syncline type
trapped water in Fuan basin,American
该气藏位于圣胡安盆地大向斜轴部,产层梅萨维达砂岩和达科他砂岩均为低孔隙低渗透性砂岩,孔隙度约为 10%
,渗透率仅 1-2( 10-
3μm 2),向东北方向储层物性变差,变为非渗透性,西北和南翼物性较好,孔隙度约为 20%,
渗透率为 15( 10-3μm 2)
。 地层向西北急剧抬升
,水柱高达 1200余米,
气柱仅约 600余米。西南翼平缓,水柱高约 600余米,气柱高度仅 120m。
它主要为流水水头和非渗透性岩层联合封闭而形成的气藏。
( 四 ) Hydrodynamic--structure--Stratum compound
pools
该类油气藏实例不多见 。 美国印第安盆地气田上宾夕法尼亚系白云岩产层中的气藏,和前苏联巴拉哈内 -萨本奇 -拉马内油藏可能是较为典型的三元复合油气藏 。 前者气藏的分布区仅在西南侧和东侧有面积较小的背斜圈闭,闭合高和面积均较小,而大部分则是受水动力和岩性因素所控制的,为一 背斜 -岩性 -水动力三元复合气藏
。 后者是久负盛名,广泛被引用的典型实例 。
Structure and distribution of oil pool in the Пк group of Balaha-Saben-
Lama oil field ( from Габризлянц,1979)
从图可知,该油气藏中石油不是分布在背斜高部位,而是分布在与构造等高线近直交的一侧受断层限制的翼部
,高度达 2300m以上,为一典型悬挂油藏。一般认为该类油气藏中石油分布,除受水动力、断裂控制外,岩性变化
(即储层孔、渗性变化)也是一个重要因素,因此可视为三元复合油气藏。
最后,要强调指出,把复合圈闭和复合油气藏作为独立的一个大类,是因为这类圈闭和油气藏广泛存在,它的特点有别于单一因素形成的圈闭和油气藏 。 认真研究复合圈闭和复合油气藏的特点及形成条件,对加速油气藏的勘探有着重要意义 。
一个油气地质工作者必须牢记,虽然形成圈闭的机理并不复杂,但各种地质因素结合形成圈闭的可能性,却是千变万化的,既可以形成单一地质因素所控制的构造、地层、水动力圈闭,但相当多的情况下是两种或两种以上因素相结合,形成复合圈闭。由于构成圈闭的因素甚多,组合形式可以说是变化无穷。
Brief summary of traps and pools
本章首先简要介绍了圈闭概念及分类的研究历史,并把圈闭定义为,储集层中被非渗透岩层单独或和其它遮挡因素联合封闭而形成的能聚集并保存油气的场所 。 在论述流体圈闭时,根据赫伯特提出的圈闭形成的流体力学机理,进一步把圈闭定度为,储集层中被高势面非渗透性遮挡 ( 或屏蔽 ) 单独或联合封闭而形成的低势区 。
这个概念不仅适用于静水条件,也适用于动水条件,所以能更科学
,更准确地从本质上反映圈闭的形成机理 。
本章采用的圈闭分类系统,是在研究前人各种分类方案和思想的基础上,以莱复生建议的 ( 1964,1966) 为基础,将圈闭分为,构造,地层,水动力和复合四大类,并提出系统分类的简表 。
本章对圈闭的可测性标志作了较系统的论述,除第一节中简单介绍圈闭的度量方法外,在论述各类圈闭和油气藏的形成机理和特点时,分别进行了介绍 。 对圈闭可测性标志,归纳起来,包括下列四种情况:
① 透镜型岩性圈闭 -圈闭的位臵由非渗透性遮挡的边界确定;
② 除透镜型岩性圈闭外,在静水条件下各种圈闭的位臵在平面上可以 通过溢出点的储集层顶面构造等高线,或与储集层上倾方向的遮挡线联合所构成的闭合区来确定 。
③在动水条件下,储集层中等势面发生顺水流向下倾方向倾斜或弯曲,这种倾斜或弯曲的等势面与储集层顶面的或上倾方向遮挡联合封闭形成的低势区就是油气圈闭,这种圈闭的位臵可以 通过编制油、气势等值线图,图中封闭的低势区,即就是油气圈闭;
④完全由水动力封闭的,则 完全由油、气位能等值线图确定的闭合的低势区。
油气藏是单一圈闭的油气聚集,是地壳中油气聚集的基本单位 。 圈闭是形成油气的必要条件 。 本章的 中心是通过各类油气藏圈闭形成机理的分析,深化并具体掌握圈闭的概念以及在不同条件下各种因素可能结合的方式,牢牢地掌握这点,对一个石油地质工作者是极为重要的 。 因为,在自然界形成圈闭的各种因素的可能结合方式,是千变万化的,它既可能由单一地质因素形成构造,地层,流体圈闭,也可以形成多因素复合圈闭
。 只有善于根据地质的,钻井的,地球物理勘探和实验室所获得的各种资料,精细分析可能存在的一切圈闭和油气藏类型,
才能在指导油气勘探时避免盲目性和片面性,才能及时发现和评选出有利油气聚集的圈闭,并发现油气藏 。
研究圈闭和油气藏的目的在于指导油气勘探 。 随着油气勘探进展,浅处容易发现的构造圈闭,特别是大型背斜圈闭和油气藏,总是被优先勘探过了 。 所以在勘探程度较高的地区,再找构造圈闭和较易发现的大型地层油气藏就越困难了
。 石油地质工作者应不失时机地研究深部和其它可能存在的非构造圈闭,特别是隐秘圈闭和油气藏的形成条件,分布特点,转变勘探方向,卓有成效地指导油气勘探工作 。 但油气藏极少以单个存在,常是多层或不同类型油气藏以不同方式叠合在一起,在平面上常成群,成带分布 。