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含油气系统

含油气系统(Petroleum System)是盆地中一个自然的烃类流体系统,其中包含一套有效烃源岩、与该源岩有关的油气及油气藏形成所必须的一切地质要素及作用。

地质要素包括油气源岩、储集岩、盖层及上覆岩层这些静态因素,而地质作用指的是圈闭的形成及烃类的生成、运移、聚集这一发展过程。这些基本要素和作用必须在时间上和空间上配合好,以便源岩中的有机质能转化为石油聚集。只有同时具备基本要素和作用,才能构成含油气系统。含油气系统分布于已知所有这些基本要素和作用的地区,或者认为很有希望或很有可能出现的地区。因此,含油气系统是一种油气地质综合研究方法。从油气聚集单元来看,含油气系统是介于含油气盆地(或含油气区)与油气聚集带(或成藏组合)之间的一个油气地质单元。一个含油气盆地或含油气区内,可有若干个含油气系统重叠分布。 [1]

含油气系统(Prtroleum System)是本世纪90年代兴起的石油地质学重要进展之一。 早在1963年我国大庆勘探指挥部综合研究大队胡朝元等就曾提出过成油系统(胡朝元,1997)、1972年美国学者Dow发表过石油系统(Oil System),均未引起注意。直到1991年美国石油地质学家协会年会、1994年美国和墨西哥两国石油地质学家协会在墨西哥城联合举行"含油气系统地质研讨会"前后,陆续出版了《美国含油气系统》(1988)、《含油气系统研究现状与方法》(1990,1992)(Magoon,1992)等著作,尤其是Magoon和Dow合编的重要论文集《含油气系统--从源岩到圈闭》(Magoon & Dow,1994)于1994年出版后,倍受国际石油地质界对含油气系统的广泛关注,正在发展成为内涵丰富、研究和成图思路明确、融汇多学科新理论新技术的石油地质综合研究方法,在指导油气勘探实践中发挥着日益重要的作用。

"八五"以来,我国一些科技攻关项目也将含油气系统列为重要研究内容,获得不少新认识及新成果;另一方面,国内外学者对含油气系统的定义、内涵、研究方法及应用范围等尚众说纷纭、意见不一。因此,为了沟通观点、交流成果、相互切磋、共促发展,中国石油学会石油地质专业委员会于1996年11月在贵州省安顺市召开了"中国含油气系统及其在油气勘探中的应用学术研讨会",会后于1997年出版了《中国含油气系统的应用与进展》论文集(中国石油学会石油地质专业委员会编,1997),比较全面地反映了我国的研究现状和水平。

冷静思考含油气系统的概念、方法及其来龙去脉,深感它的思路、方法依据与系统论有着密切的联系。系统论在当代自然科学和社会科学领域里已被广泛应用,若从系统论的高度来研究含油气系统,必将促进含油气系统理论、方法、应用的深入发展(张厚福,1997)。  [1]

划分与分析含油气系统,首先需研究含油气盆地(或含油气区)内油气藏形成的基本地质要素及成藏作用过程。

基本地质要素包含有效烃源岩层系、储集层、盖层及上覆岩系。

有效烃源岩:在生物或地温作用下,在特定时刻能够生成油气、具有连续分布范围的有机质伴随矿物质堆积。烃源岩的体积可通过研究有机相的类型及分布来确定,包括其中所含有机质的质量、数量及热成熟度。可能是正在生油的;也可能在地质历史上曾经是有效烃源岩而现已消耗殆尽。

储集层:根据储集层中含有有效烃源岩生成油气的百分比来区分主要与次要储集层。主要储集层系指位于运移通道良好的圈闭中,储集了大部分原生油气者;而运移通道效率较差,捕集油气数量较少者,为次要储集层。

盖层:含油气系统中有两类盖层。区域盖层是覆盖是盆地内运移烃类的大范围盖层;而局部盖层则为限制油气聚集成藏的直接盖层。

上覆岩系:也是一项易被忽略的基本地质要素,系指上覆于烃源岩、储集层和盖层的一套沉积岩系。在烃源岩有机质的生油气过程中,上覆岩系的厚度、热导率、热流值及地表温度等均起着决定性作用。 [1]

成藏作用过程包含具备基本地质要素到圈闭形成、油气生成、运移、聚集等油气藏形成的全过程。时间跨度可从几百万年至三亿年(Tissot,1984);这些要素与作用必须有良好的时间-空间配置,才能使有机质转化为油气,进而形成油气藏,并经历漫长的保存阶段。 [2]

在具备上述基本地质要素与成藏作用过程的前提下,在研究含油气系统的组成时,必须分析含油气盆地或含油气区内,是否能满足有效含油气系统存在的定量基础:

在圈闭形成过程中或形成后,体积上有足够数量的油气生成;

有利的运移排出几何通道,保证油气能呈汇聚式地运移到圈闭中去而不致逸散;

存在容积足够大的系列圈闭,能够保存从最初注入至现在继续充注的油气。 [2]

因此,根据各含油气盆地或含油气区的石油地质特征,研究含油气系统的组成时,可以提出不同的方案,但是至少应包括四个子系统:生成子系统。在某一时间段内能提供一定数量的油气。受一些化学作用控制:死亡有机体→干酪根,属生物化学降解作用;干酪根→石油和天然气,一般属热化学动力学反应。在构造应力作用下,塑性变形阶段有机质成熟转化为油气,属力学化学反应过程。

储集子系统。在某一层段内具有连通孔隙,能使流体储存,并在其中渗滤的岩层称为储集层,它构成油气藏的基本要素之一,是含油气系统内的基本子系统。

运移-捕集子系统。从成熟烃源岩汇集与分配油气,形成商业油气藏或逸散。它受物理作用控制:油气在地层水中的浮力、孔隙介质中的流体渗流、毛管压力、构造应力、压力-温度-组分关系等。

保存子系统。圈闭捕集大量的油气形成现今商业性油气藏,必须受局部盖层、区域盖层的封盖及其它封闭体系的限制,这种使油气聚集后不致于逸散的系统即为保存子系统。

储盖层在前面章节讨论较详尽,在此重点讨论生成子系统与运移-捕集子系统。 [2]


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