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油气藏

是聚集一定数量油气的圈闭。若圈闭内只有油聚集,称为纯油藏(或油藏),只有天然气聚集,称纯气藏(或气藏)。当油气聚集的数量足以供工业开采时,则称工业性油气藏,反之为非工业性油气藏。油气藏是油气在地壳中聚集的基本单位,一个油气藏存在于一个独立的圈闭内,油气在其中具有一定的分布规律和统一的压力系统。 [1]

地壳中的油气藏,可分为常规和非常规两大类型。世界油气勘探开发的历史就是一个由常规油气藏到非常规油气藏勘探开发的历史。

近年来,随着世界油气勘探开始进入常规与非常规油气并重的时代,特别是由于非常规油气的不断发现和研究探索的不断深入,逐渐发现主要建立在常规油气藏研究基础上的传统石油地质学理论已越来越难以适应油气勘探开发新形势的需要,不少重要的石油地质学概念和理论(如油气藏的概念、分类和成藏理论等)亟待重新认识和完善。

另一方面,研究表明,常规油气藏与非常规油气藏在形成和分布上存在着密切联系,而且与世界油气勘探开发的历程相反,油气藏的形成往往是一个由非常规到常规油气藏形成的过程,或者说是一个由连续型聚集到不连续型聚集的过程,在此过程中形成了连续、准连续和不连续3种油气聚集,它们代表了地壳中油气藏形成的基本类型。 [2]

在含油气盆地中,常规与非常规油气藏或连续、准连续和不连续油气聚集,常常共生共存,但又“相生相克”,其相互之间存在着密切联系和独特的分布规律。在此情况下,开展油气藏由连续到不连续全过程的研究,揭示常规和非常规油气藏形成的内在联系以及各种油气聚集的特点和分布规律,对于当前以及今后常规和非常规油气的勘探显得尤为必要和重要。 [2]

油气藏(reservoir,pool):是地壳上油气聚集的基本单元,是油气在单一圈闭中的聚集,具有独立压力系统和统一的油水界面的聚集。注:“单一圈闭”: (1)受单一要素所控制;(2)流体具有统一的压力系统和统一的油气水边界。

油藏:圈闭中只有石油的聚集

气藏:圈闭中只有天然气的聚集

油、气藏:圈闭中既有油也有气的聚集

商业性油气藏(工业性油气藏,commercial reservoir):在一定的政治、技术、经济条件下,具有商业开采价值的油气藏。

单个油气藏中的油气水分布典型(重力分异)

(1)底水油藏:油柱底下到处都有可动水的油藏。(油水界面海拔高度高于储层底面高点海拔)

(2)边水油藏:油藏高点附近的油柱下无底水,边部才有底水的油藏(边水)。

(3)气顶油环油藏:油气藏高点附近气柱下无底油,油体呈环状分布。

油气藏按圈闭的成因分类:构造油气藏,包括背斜油气藏、断层油气藏、裂缝性背斜油气藏和刺穿油气藏。地层油气藏,包括岩性油气藏、地层不整合油气藏、地层超覆油气藏和生物礁块油气藏。水动力油气藏,包括构造型水动力油气藏和单斜型水动力油气藏。复合油气藏,包括构造-地层复合油气藏、构造-水动力复合油气藏、地层-水动力复合油气藏和构造-地层-水动力复合油气藏。

除上述分类外,还有过去流传较广的布罗德分类。根据储集层的形态把油气藏分为:层状油气藏,包括背斜穹窿油气藏和遮挡油气藏;块状油气藏,包括构造突起油气藏、侵蚀突起油气藏和生物成因突起油气藏;不规则油气藏,包括在正常沉积岩中的透镜体油气藏、在古地形凹处的砂岩体油气藏、在孔隙度和渗透率增高地带中的油气藏以及在古地形的微小突起中的油气藏。

主要是由构造作用引起的。构造作用首先破坏圈闭的严密性,引起油气逃逸或遭受氧化和水力冲刷,使油气藏部分或全部被破坏。原生油气藏破坏后,也可能形成次生油气藏。地下深处的高温、高压作用也能使油气藏遭到破坏。

有关油气藏概念的认识,不同时期、不同国家或地区的学者存在着一定差异。

在中国的石油地质学教科书中,较流行的油气藏概念是,油气藏是油气在单一圈闭中的聚集,具有统一的压力系统和油(气)-水界面。特别是20世纪90年代以来的石油地质学教科书对油气藏的定义,普遍强调2个要素:“单一圈闭”和“具有统一的压力系统和油(气)-水界面”,如陈荣书所著的《石油及天然气地质学》、张厚福等所著的《石油地质学》等。

然而,在20世纪80年代及以前的石油地质学教科书中,给油气藏的定义虽然也强调了圈闭的重要性,但并未提及“具有统一油-水界面”,如西北大学地质系石油地质教研室所著的《石油地质学》以及张万选、张厚福所著的《石油地质学》。与国内不同,国外学者在界定油气藏的内涵时一直未提及其“具有统一的压力系统和油(气)-水界面”,甚至连“圈闭”也多未 提及。如Levorsen指出:“一个单个矿层中所含的油或者气称为油藏或气藏”。霍布斯和泰拉茨乌则将一个单个的聚集叫做一个油气藏。Chapman提出单个储层中的油气聚集有时可以称作油气藏(pool),但认为“pool”这个术语在世界上并未得到公认。只有诺斯的油气藏概念强调了“单一圈闭”的特征。 [2]

然而,值得注意的是,上述油气藏概念主要都是基于常规油气藏的研究提出的。随着越来越多非常规油气藏的发现,逐渐认识到包括致密油气、页岩油气、煤层气在内的许多非常规油气藏,通常并不具有 边、底水。在此情况下,“具有统一的油(气)-水界面”的油气藏概念显然不适用于非常规油气藏。另外,也有研究者认为,包括致密油气、页岩油气、煤层气在内的连续型聚集并无明显的圈闭和盖层。 [2]

一、具有充足的油气来源;

二、具备有利的生储盖组合;

三、具备有效的圈闭;

四、具备必要的保存条件。

油气藏描述是一项利用获取的地下信息来研究和定量描述油气藏开发地质特征,并进行评价的新技术,简称RDS技术服务(Reservoir Description Service)。其描述的主要内容包括:油气藏构造形态、储层沉积特征及非均质性、储层物性及空间结构、流体性质及渗流特征等。不同勘探开发阶段,其描述内容有所差别和侧重,但都要围绕油气藏具体特点和生产需要来进行。

指油气储层的岩石物理性质、储层内流体的物理化学性质及其在地层条件下的相态和体积特性,以及岩石一流体的分子表面现象和相互作用,油、气、水的驱替机理等。研究油气藏物性为油气田开发设计、开发动态分析,以及提高最终采收率提供参数和依据,是油气田开发重要研究课题之一。

根据油气藏的聚集方式或分布样式,将油气藏划分为连续型、准连续型和不连续型3种油气聚集类型,连续型和准连续型油气聚集就是通常所说的非常规油气藏,而不连续型聚集即为常规油气藏。 [2]

“连续型聚集”概念最早由美国地质调查局在20世纪90年代中期提出,是指空间分布范围大、无清晰边界的油气 聚 集,且其或多或少不依赖于水柱(边、底水)而存在。

按照Schmoker的看法,连续型聚集属于非常规油气藏,包括煤层气、盆地中心气、致密气、页岩气和天然气水合物等。 [2]

真正的连续型聚集应是烃源岩内形成的聚集,其典型代表为页岩油气、煤层气等。但并非所有的页岩油气藏和煤层气藏均为连续型聚集,二者同样可存在准连续型和不连续型(常规圈闭型)聚集,尤其是不连续型(常规圈闭型)聚集甚至可能还是煤层气藏乃至页岩油气藏的另一种重要类型。 [2]

总结连续型油气聚集的主要特征,可以概括如下:

(1)储层致密超致密。

(2)油气呈吸附、游离、溶解态等多相态存在。与典型的准连续型和不连续型油气聚集油气主要呈游离态存在不同,连续型聚集中油气的主要赋存相态不仅存在游离态,而且具有吸附 态,甚至还有溶解态,可以说吸附态的较多存在是其最鲜明的特征之一。

其中煤层气主要就是吸附态。对页岩气而言,吸附态和游离态均很重要,但二者比例变化较大。可以说,吸附态的存在,使得烃源岩内的油气聚集具有典型的连续型聚集特征,而游离态的大量存在则更有利于油气的富集高产。

(3)一个油气聚集实际上只有一个油气藏,油气大面积连续分布,无明确边界。连续型聚集的一个突出特点就是一个油气聚集实际上仅由一个油气藏构成,因而油气田为整装或非整装性质。而且,油气藏分布面积大、储量规模大,普遍为中型以上乃至大型巨型、超巨型油气田。其分布面积一般在数百数万平 方 千米甚至 十 几 万平方千米。由于为源内成藏,有效烃源岩分布的范围通常就是油气聚集的范围。

(4)源内成藏,自生自储,主要为原位或就近聚集,油气一般无显著运移。连续型聚集主要形成于烃源岩内,属于源内成藏,可以说只有在源岩内部才能形成大面积分布的连续型油气聚集。

这种源内形成的油气藏,主要为原位或就近聚集,油气一般不发生显著运移,也缺乏优势运移通道。否则,若源岩内优势运移通道发育,则一方面在烃源岩内形成的可能多是常规油气藏(如泥岩裂缝油气藏);另一方面容易造成油气自烃源岩向外大量排出,从而不利于源内聚集。

(5)油气聚集基本不受圈闭控制。对连续型的页岩油气、煤层气等烃源岩内油气聚集特征的研究表明,这类油气聚集基本上不受圈闭控制,其油气聚集和分布主要受有效烃源岩分布和顶、底板条件等控制。尽管基本不受圈闭控制,但构造圈闭的存在往往会对这类油气藏的局部富集具有一定乃至重要控制作用,这时构造圈闭实际上起了“甜点”的作用。另外,对有些连续型油气聚集(如煤层气藏)而言,水动力条件也会对油气的富集产生重要控制作用,但其可能并不完全充当圈闭(所谓“水动力圈闭”)的作用,而类似于“甜点”性质。

(6)油气富集主要受源岩质量、储层“甜点”、封盖条件等控制,具有构造低部位富集特点。 [2]

准连续型油气聚集主要形成于邻近烃源岩的致密储层中,其典型代表为致密油气藏。但并非所有的准连续型聚集均为致密油气,也并非所有的致密油气都属于准连续型聚集。

在页岩油气和煤层气藏中同样可能存在着准连续型聚集,而一些致密油气藏则属于不连续型(常规圈闭型)聚集,针对致密油气,以往曾提出过2种成藏模式:①深盆气或连续型聚集模式;②常规圈闭型聚集模式。近年来,赵靖舟等则研究认为,致密油气尽管存在上述2种模式,但主要是准连续型聚集模式。白玉彬等亦认为鄂尔多斯盆地延长组6段属于该模式成藏。所谓准连续型油气聚集,是指由多个相互邻近的中小型油气藏所构成的油气藏群,油气藏呈准连续分布,无明确的油气藏边界。 [2]

总结准连续型油气聚集的主要特征,可以概括如下:

(1)储层致密,且多为“先致密后成藏”。

(2)油气大面积准连续分布,无明确边界,边、底水无或仅局部分布,无区域性油气水倒置。

(3)近源成藏,油气为大面积弥漫式充注,初次运移直接成藏和短距离二次运移成藏,油气运移聚集主要为非浮力驱动。

(4)油气聚集主要受岩性等非背斜圈闭控制,背斜圈闭基本不起控制作用。

(5)油气主要富集在平缓凹陷和斜坡部位,烃源、储层及封盖条件等是主要控制因素。 [2]

不连续型油气聚集又可称为常规圈闭型或常规油气聚集,主要分布于常规储层(渗透率一般大于1mD)。但并非所有的不连续型聚集均为常规储层,致密油气、煤层气、页岩油气等非常规油气藏同样可存在不连续型(常规圈闭型)聚集。

事实上,不连续型(常规圈闭型)聚集也是非常规油气重要的成藏方式之一。如致密油气尽管多属于准连续型聚集,但也存在着背斜等常规圈闭型油气藏。特别是在致 密储层构造变形较强烈的地区(如前陆冲断带等),背斜等构造圈闭型油气聚集甚至是一种主要的成藏模式。另外,如果致密油气藏与其储层是“先成藏后致密”的关系,则其同样可能形成常规圈闭型聚集。 [2]

总结不连续型油气聚集的主要特征,概括如下:

(1)油气藏呈孤立分散分布,边界明确,通常具有完整边、底水。

(2)油气藏形成一般要经过二次运移,近源或远源成藏,浮力为油气运移的主要动力,普遍存在优势油气运移通道。

(3)油气聚集严格受圈闭控制,圈闭类型多样。

(4)油气富集受多重因素控制,构造高部位油气一般最为富集。 [2]

连续型、准连续型和不连续型油气聚集代表了地壳中油气藏形成的3种基本类型,它们可普遍存在于世界各个主要含油气盆地。而且,同一烃源灶所生成的油气,往往可同时形成连续型、准连续型和不连续型油气聚集,它们之间存在着密切联系和独特的分布规律。 [2]

在横向上,连续型和准连续型油气聚集主要分布于生烃凹陷及斜坡部位,而不连续型油气聚集则主要分布于凹陷边缘的构造高部位以及凹陷内部相对较浅的部位或相对远离有效烃源层的部位。

在纵向上,3种油气聚集往往并不同层出现,而可分布于不同层位,且常常表现为由烃源岩向上和向下,依次为连续型、准连续型和不连续型聚集的分布特点。

通常,以致密油气为代表的准连续型油气聚集分布于烃源岩(连续型油气聚集)的上、下邻近地层,具有近源分布的特点,而不连续的常规油气聚集则多分布于更远的地层中。这是由于烃源岩层往往代表了最大海(湖)侵时期,在此之前为海(湖)进阶段,因而常常形成正粒序沉积结构;而在烃源岩之上则为海(湖)退阶段,往往形成反粒序沉积结构。

因此,越靠近烃源岩,沉积物颗粒越细小,越容易形成致密储层,而远离烃源岩则容易形成常规储层。由此可以预测,在含油气盆地中,普遍存在着页岩油气(或煤层气)、致密油气、常规油气(亦即连续型、准连续型、连续型聚集)相伴生的现象。 [2]

研究发现,同一烃源灶油气藏的形成,通常具有由连续到不连续聚集的特点,即连续型聚集一般先形成,其次是准连续型聚集,最后是不连续型油气聚集。其具体形成过程如下:

首先,由烃源岩生成的油气,通常优先满足源岩自身的饱和,并聚集成藏,形成连续型油气聚集;随后,当烃源岩的孔隙被油气饱和后或者当源岩内生成的油气有足够的动力发生排烃后,持续生成的油气才开始向烃源岩外的储层中排出。

对厚层烃源岩而言,容易发生排烃的是其上、下边缘部位,或者靠近断层的部位,而源岩内部则难以排烃从而容易滞留成藏,是连续型油气聚集的主要部位。自源岩排出的油气在向外运移的过程中,由于距离源岩最近的储层往往是致密储层,因此油气在烃源岩外的聚集通常首先发生在致密储层中,从而形成致密油气藏或准连续型聚集,除非有断层将源岩与常规储层直接连通。当油气满足了致密储层中的聚集后,富余的油气开始向距离烃源岩相对较远的常规储层进行运移聚集,从而形成常规油气藏或不连续型聚集。 [2]

由于在同一烃源灶形成的油气聚集中,连续型、准连续型和不连续型油气藏是油气自烃源岩生成以及向储层运移的过程中,分别在烃源岩、致密储层和常规储层中聚集的产物,因此三者在资源潜力上存在着相互消长关系。其中连续型聚集所占源岩生成油气的比例(滞留率)是关键,油气在源岩内的滞留率越高或排烃率越低,连续型油气聚集的资源比例就越高,而准连续型和不连续型油气聚集的资源所占比例则越低。决定油气在烃源岩中滞留率高低的主要因素是有效烃源岩的厚度、有机质丰度及其顶、底板封盖条件等,有效烃源岩的厚度越大、有机质丰度越高、特别是顶、底板封盖条件越好,通常越有利于油气在烃源岩内的聚集成藏,形成的连续型油气聚集的资源比例也就越高。

相反,厚度较薄且顶、底板封盖条件较差的烃源岩,其排烃率一般较高,从而对源外成藏有利,却不利于油气在烃源岩内的聚集成藏。而致密储层中准连续型油气聚集和常规储层中不连续型油气聚集的资源潜力除了取决于烃源岩排出的油气数量外,还受控于致密储层的规模、质量及其封盖层条件优劣,致密储层及其盖层条件越好,就越有利于致密储层内的油气成藏,则形成的准连续型聚集的资源比例就越高,反之则利于常规储层的成藏和资源富集。 [2]

油气藏的形成是一个由连续型聚集到不连续型聚集的过程,在此过程中形成了连续型、准连续型和不连续型油气聚集,三者之间既相互有别,又密切联系。在含油气盆地中,常规与非常规油气藏或连续、准连续和不连续油气聚集,常常共生共存,但又“相生相克”,其相互之间存在着密切联系和独特的分布规律。

因此,在含油气盆地或含油气系统成藏研究与油气勘探中,应当加强对油气藏形成全过程、全方位的研究,以便最大限度地提高勘探成效。 [2]


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