簡介,概況,油氣藏的破壞,概念,油氣藏形成的基本條件,油氣藏描述,油氣藏物性,油氣聚集類型劃分及其特徵,連續型油氣聚集,準連續型油氣聚集,不連續型油氣聚集,三種類型油氣聚集的時空關係及分布規律,就空間分布而言,就油氣聚集形成的時序而言,結語,
簡介
地殼中的油氣藏,可分為常規和非常規兩大類型。世界油氣勘探開發的歷史就是一個由常規油氣藏到非常規油氣藏勘探開發的歷史。
近年來,隨著世界油氣勘探開始進入常規與非常規油氣並重的時代,特別是由於非常規油氣的不斷發現和研究探索的不斷深入,逐漸發現主要建立在常規油氣藏研究基礎上的傳統石油地質學理論已越來越難以適應油氣勘探開發新形勢的需要,不少重要的
石油地質學概念和理論(如油氣藏的概念、分類和成藏理論等)亟待重新認識和完善。
另一方面,研究表明,常規油氣藏與非常規油氣藏在形成和分布上存在著密切聯繫,而且與世界
油氣勘探開發的歷程相反,油氣藏的形成往往是一個由非常規到常規油氣藏形成的過程,或者說是一個由連續型聚集到不連續型聚集的過程,在此過程中形成了連續、準連續和不連續3種油氣聚集,它們代表了地殼中油氣藏形成的基本類型。
在含油氣盆地中,常規與非常規油氣藏或連續、準連續和不連續油氣聚集,常常共生共存,但又“相生相剋”,其相互之間存在著密切聯繫和獨特的分布規律。在此情況下,開展油氣藏由連續到不連續全過程的研究,揭示常規和非常規油氣藏形成的內在聯繫以及各種油氣聚集的特點和分布規律,對於當前以及今後常規和非常規油氣的勘探顯得尤為必要和重要。
概況
油氣藏(reservoir,pool):是地殼上油氣聚集的基本單元,是油氣在單一圈閉中的聚集,具有獨立壓力系統和統一的油水界面的聚集。註:“單一圈閉”: (1)受單一要素所控制;(2)流體具有統一的壓力系統和統一的油氣水邊界。
油藏:圈閉中只有石油的聚集
氣藏:圈閉中只有天然氣的聚集
油、氣藏:圈閉中既有油也有氣的聚集
商業性油氣藏(工業性油氣藏,commercial reservoir):在一定的政治、技術、經濟條件下,具有商業開採價值的油氣藏。
單個油氣藏中的油氣水分布典型(重力分異)
(1)底水油藏:油柱底下到處都有可動水的油藏。(油水界面海拔高度高於儲層底面高點海拔)
(2)邊水油藏:油藏高點附近的油柱下無底水,邊部才有底水的油藏(邊水)。
(3)氣頂油環油藏:油氣藏高點附近氣柱下無底油,油體呈環狀分布。
油氣藏按圈閉的成因分類:構造油氣藏,包括背斜油氣藏、斷層油氣藏、裂縫性背斜油氣藏和刺穿油氣藏。地層油氣藏,包括岩性油氣藏、
地層不整合油氣藏、地層超覆油氣藏和生物礁塊油氣藏。水動力油氣藏,包括構造型水動力油氣藏和單斜型水動力油氣藏。複合油氣藏,包括構造-地層複合油氣藏、構造-水動力複合油氣藏、地層-水動力複合油氣藏和構造-地層-水動力複合油氣藏。
除上述分類外,還有過去流傳較廣的布羅德分類。根據儲集層的形態把油氣藏分為:層狀油氣藏,包括背斜穹窿油氣藏和遮擋油氣藏;塊狀油氣藏,包括構造突起油氣藏、侵蝕突起油氣藏和生物成因突起油氣藏;不規則油氣藏,包括在正常沉積岩中的透鏡體油氣藏、在古地形凹處的砂岩體油氣藏、在孔隙度和滲透率增高地帶中的油氣藏以及在古地形的微小突起中的油氣藏。
油氣藏的破壞
主要是由構造作用引起的。構造作用首先破壞圈閉的嚴密性,引起油氣逃逸或遭受氧化和水力沖刷,使油氣藏部分或全部被破壞。原生油氣藏破壞後,也可能形成次生油氣藏。地下深處的高溫、高壓作用也能使油氣藏遭到破壞。
概念
有關油氣藏概念的認識,不同時期、不同國家或地區的學者存在著一定差異。
在中國的石油地質學教科書中,較流行的油氣藏概念是,油氣藏是油氣在單一圈閉中的聚集,具有統一的壓力系統和油(氣)-水界面。特別是20世紀90年代以來的石油地質學教科書對油氣藏的定義,普遍強調2個要素:“單一圈閉”和“具有統一的壓力系統和油(氣)-水界面”,如陳榮書所著的《石油及天然氣地質學》、張厚福等所著的《石油地質學》等。
然而,在20世紀80年代及以前的石油地質學教科書中,給油氣藏的定義雖然也強調了圈閉的重要性,但並未提及“具有統一油-水界面”,如西北大學地質系石油地質教研室所著的《石油地質學》以及張萬選、張厚福所著的《石油地質學》。與國內不同,國外學者在界定油氣藏的內涵時一直未提及其“具有統一的壓力系統和油(氣)-水界面”,甚至連“圈閉”也多未 提及。如Levorsen指出:“一個單個礦層中所含的油或者氣稱為油藏或氣藏”。霍布斯和泰拉茨烏則將一個單個的聚集叫做一個油氣藏。Chapman提出單個儲層中的油氣聚集有時可以稱作油氣藏(pool),但認為“pool”這個術語在世界上並未得到公認。只有諾斯的油氣藏概念強調了“單一圈閉”的特徵。
然而,值得注意的是,上述油氣藏概念主要都是基於常規油氣藏的研究提出的。隨著越來越多非常規油氣藏的發現,逐漸認識到包括緻密油氣、頁岩油氣、煤層氣在內的許多非常規油氣藏,通常並不具有 邊、底水。在此情況下,“具有統一的油(氣)-水界面”的油氣藏概念顯然不適用於非常規油氣藏。另外,也有研究者認為,包括緻密油氣、頁岩油氣、煤層氣在內的連續型聚集並無明顯的圈閉和蓋層。
油氣藏形成的基本條件
一、具有充足的油氣來源;
二、具備有利的生儲蓋組合;
三、具備有效的圈閉;
四、具備必要的保存條件。
油氣藏描述
油氣藏描述是一項利用獲取的地下信息來研究和定量描述油氣藏開發地質特徵,並進行評價的新技術,簡稱RDS技術服務(Reservoir Description Service)。其描述的主要內容包括:油氣藏構造形態、儲層沉積特徵及非均質性、儲層物性及空間結構、流體性質及滲流特徵等。不同勘探開發階段,其描述內容有所差別和側重,但都要圍繞油氣藏具體特點和生產需要來進行。
油氣藏物性
指油氣儲層的岩石
物理性質、儲層內流體的物理化學性質及其在地層條件下的相態和體積特性,以及岩石一流體的分子表面現象和相互作用,油、氣、水的驅替機理等。研究油氣藏物性為油氣田開發設計、開發動態分析,以及提高最終採收率提供參數和
依據,是油氣田開發重要研究課題之一。
油氣聚集類型劃分及其特徵
根據油氣藏的聚集方式或分布樣式,將油氣藏劃分為連續型、準連續型和不連續型3種油氣聚集類型,連續型和準連續型油氣聚集就是通常所說的非常規油氣藏,而不連續型聚集即為常規油氣藏。
連續型油氣聚集
“連續型聚集”概念最早由
美國地質調查局在20世紀90年代中期提出,是指空間分布範圍大、無清晰邊界的油氣 聚 集,且其或多或少不依賴於水柱(邊、底水)而存在。
按照Schmoker的看法,連續型聚集屬於非常規油氣藏,包括煤層氣、盆地中心氣、緻密氣、頁岩氣和天然氣水合物等。
真正的連續型聚集應是
烴源岩內形成的聚集,其典型代表為
頁岩油氣、
煤層氣等。但並非所有的頁岩油氣藏和煤層氣藏均為連續型聚集,二者同樣可存在準連續型和不連續型(常規圈閉型)聚集,尤其是不連續型(常規圈閉型)聚集甚至可能還是煤層氣藏乃至頁岩油氣藏的另一種重要類型。
總結連續型油氣聚集的主要特徵,可以概括如下:
(1)儲層緻密—超緻密。
(2)油氣呈吸附、游離、溶解態等多相態存在。與典型的準連續型和不連續型油氣聚集油氣主要呈游離態存在不同,連續型聚集中油氣的主要賦存相態不僅存在游離態,而且具有吸附 態,甚至還有溶解態,可以說吸附態的較多存在是其最鮮明的特徵之一。
其中煤層氣主要就是吸附態。對頁岩氣而言,吸附態和游離態均很重要,但二者比例變化較大。可以說,吸附態的存在,使得烴源岩內的油氣聚集具有典型的連續型聚集特徵,而游離態的大量存在則更有利於油氣的富集高產。
(3)一個油氣聚集實際上只有一個油氣藏,油氣大面積連續分布,無明確邊界。連續型聚集的一個突出特點就是一個油氣聚集實際上僅由一個油氣藏構成,因而油氣田為整裝或非整裝性質。而且,油氣藏分布面積大、儲量規模大,普遍為中型以上乃至大型—巨型、超巨型油氣田。其分布面積一般在數百—數萬平 方 千米甚至 十 幾 萬平方千米。由於為源內成藏,有效烴源岩分布的範圍通常就是油氣聚集的範圍。
(4)源內成藏,自生自儲,主要為原位或就近聚集,油氣一般無顯著運移。連續型聚集主要形成於烴源岩內,屬於源內成藏,可以說只有在源岩內部才能形成大面積分布的連續型油氣聚集。
這種源內形成的油氣藏,主要為原位或就近聚集,油氣一般不發生顯著運移,也缺乏優勢運移通道。否則,若源岩內優勢運移通道發育,則一方面在烴源岩內形成的可能多是常規油氣藏(如泥岩裂縫油氣藏);另一方面容易造成油氣自烴源岩向外大量排出,從而不利於源內聚集。
(5)油氣聚集基本不受圈閉控制。對連續型的頁岩油氣、煤層氣等烴源岩內油氣聚集特徵的研究表明,這類油氣聚集基本上不受圈閉控制,其油氣聚集和分布主要受有效烴源岩分布和頂、底板條件等控制。儘管基本不受圈閉控制,但構造圈閉的存在往往會對這類油氣藏的局部富集具有一定乃至重要控制作用,這時構造圈閉實際上起了“甜點”的作用。另外,對有些連續型油氣聚集(如煤層氣藏)而言,水動力條件也會對油氣的富集產生重要控制作用,但其可能並不完全充當圈閉(所謂“水動力圈閉”)的作用,而類似於“甜點”性質。
(6)油氣富集主要受源岩質量、儲層“甜點”、封蓋條件等控制,具有構造低部位富集特點。
準連續型油氣聚集
準連續型油氣聚集主要形成於鄰近烴源岩的緻密儲層中,其典型代表為緻密油氣藏。但並非所有的準連續型聚集均為緻密油氣,也並非所有的緻密油氣都屬於準連續型聚集。
在頁岩油氣和煤層氣藏中同樣可能存在著準連續型聚集,而一些緻密油氣藏則屬於不連續型(常規圈閉型)聚集,針對緻密油氣,以往曾提出過2種成藏模式:①深盆氣或連續型聚集模式;②常規圈閉型聚集模式。近年來,趙靖舟等則研究認為,緻密油氣儘管存在上述2種模式,但主要是準連續型聚集模式。白玉彬等亦認為鄂爾多斯盆地延長組6段屬於該模式成藏。所謂準連續型油氣聚集,是指由多個相互鄰近的中小型油氣藏所構成的油氣藏群,油氣藏呈準連續分布,無明確的油氣藏邊界。
總結準連續型油氣聚集的主要特徵,可以概括如下:
(1)儲層緻密,且多為“先緻密後成藏”。
(2)油氣大面積準連續分布,無明確邊界,邊、底水無或僅局部分布,無區域性油氣水倒置。
(3)近源成藏,油氣為大面積瀰漫式充注,初次運移直接成藏和短距離二次運移成藏,油氣運移聚集主要為非浮力驅動。
(4)油氣聚集主要受岩性等非背斜圈閉控制,背斜圈閉基本不起控制作用。
(5)油氣主要富集在平緩凹陷和斜坡部位,烴源、儲層及封蓋條件等是主要控制因素。
不連續型油氣聚集
不連續型油氣聚集又可稱為常規圈閉型或常規油氣聚集,主要分布於常規儲層(滲透率一般大於1mD)。但並非所有的不連續型聚集均為常規儲層,緻密油氣、煤層氣、頁岩油氣等非常規油氣藏同樣可存在不連續型(常規圈閉型)聚集。
事實上,不連續型(常規圈閉型)聚集也是非常規油氣重要的成藏方式之一。如緻密油氣儘管多屬於準連續型聚集,但也存在著背斜等常規圈閉型油氣藏。特別是在致 密儲層構造變形較強烈的地區(如前陸沖斷帶等),背斜等構造圈閉型油氣聚集甚至是一種主要的成藏模式。另外,如果緻密油氣藏與其儲層是“先成藏後緻密”的關係,則其同樣可能形成常規圈閉型聚集。
總結不連續型油氣聚集的主要特徵,概括如下:
(1)油氣藏呈孤立分散分布,邊界明確,通常具有完整邊、底水。
(2)油氣藏形成一般要經過二次運移,近源或遠源成藏,浮力為油氣運移的主要動力,普遍存在優勢油氣運移通道。
(3)油氣聚集嚴格受圈閉控制,圈閉類型多樣。
(4)油氣富集受多重因素控制,構造高部位油氣一般最為富集。
三種類型油氣聚集的時空關係及分布規律
連續型、準連續型和不連續型油氣聚集代表了地殼中油氣藏形成的3種基本類型,它們可普遍存在於世界各個主要含油氣盆地。而且,同一烴源灶所生成的油氣,往往可同時形成連續型、準連續型和不連續型油氣聚集,它們之間存在著密切聯繫和獨特的分布規律。
就空間分布而言
在橫向上,連續型和準連續型油氣聚集主要分布於生烴凹陷及斜坡部位,而不連續型油氣聚集則主要分布於凹陷邊緣的構造高部位以及凹陷內部相對較淺的部位或相對遠離有效烴源層的部位。
在縱向上,3種油氣聚集往往並不同層出現,而可分布於不同層位,且常常表現為由烴源岩向上和向下,依次為連續型、準連續型和不連續型聚集的分布特點。
通常,以緻密油氣為代表的準連續型油氣聚集分布於烴源岩(連續型油氣聚集)的上、下鄰近地層,具有近源分布的特點,而不連續的常規油氣聚集則多分布於更遠的地層中。這是由於烴源岩層往往代表了最大海(湖)侵時期,在此之前為海(湖)進階段,因而常常形成正粒序沉積結構;而在烴源岩之上則為海(湖)退階段,往往形成反粒序沉積結構。
因此,越靠近烴源岩,沉積物顆粒越細小,越容易形成緻密儲層,而遠離烴源岩則容易形成常規儲層。由此可以預測,在含油氣盆地中,普遍存在著頁岩油氣(或煤層氣)、緻密油氣、常規油氣(亦即連續型、準連續型、連續型聚集)相伴生的現象。
就油氣聚集形成的時序而言
研究發現,同一烴源灶油氣藏的形成,通常具有由連續到不連續聚集的特點,即連續型聚集一般先形成,其次是準連續型聚集,最後是不連續型油氣聚集。其具體形成過程如下:
首先,由烴源岩生成的油氣,通常優先滿足源岩自身的飽和,並聚集成藏,形成連續型油氣聚集;隨後,當烴源岩的孔隙被油氣飽和後或者當源岩內生成的油氣有足夠的動力發生排烴後,持續生成的油氣才開始向烴源岩外的儲層中排出。
對厚層烴源岩而言,容易發生排烴的是其上、下邊緣部位,或者靠近斷層的部位,而源岩內部則難以排烴從而容易滯留成藏,是連續型油氣聚集的主要部位。自源岩排出的油氣在向外運移的過程中,由於距離源岩最近的儲層往往是緻密儲層,因此油氣在烴源岩外的聚集通常首先發生在緻密儲層中,從而形成緻密油氣藏或準連續型聚集,除非有斷層將源岩與常規儲層直接連通。當油氣滿足了緻密儲層中的聚集後,富餘的油氣開始向距離烴源岩相對較遠的常規儲層進行運移聚集,從而形成常規油氣藏或不連續型聚集。
由於在同一烴源灶形成的油氣聚集中,連續型、準連續型和不連續型油氣藏是油氣自烴源岩生成以及向儲層運移的過程中,分別在烴源岩、緻密儲層和常規儲層中聚集的產物,因此三者在資源潛力上存在著相互消長關係。其中連續型聚集所占源岩生成油氣的比例(滯留率)是關鍵,油氣在源岩內的滯留率越高或排烴率越低,連續型油氣聚集的資源比例就越高,而準連續型和不連續型油氣聚集的資源所占比例則越低。決定油氣在烴源岩中滯留率高低的主要因素是有效烴源岩的厚度、有機質豐度及其頂、底板封蓋條件等,有效烴源岩的厚度越大、有機質豐度越高、特別是頂、底板封蓋條件越好,通常越有利於油氣在烴源岩內的聚集成藏,形成的連續型油氣聚集的資源比例也就越高。
相反,厚度較薄且頂、底板封蓋條件較差的烴源岩,其排烴率一般較高,從而對源外成藏有利,卻不利於油氣在烴源岩內的聚集成藏。而緻密儲層中準連續型油氣聚集和常規儲層中不連續型油氣聚集的資源潛力除了取決於烴源岩排出的油氣數量外,還受控於緻密儲層的規模、質量及其封蓋層條件優劣,緻密儲層及其蓋層條件越好,就越有利於緻密儲層內的油氣成藏,則形成的準連續型聚集的資源比例就越高,反之則利於常規儲層的成藏和資源富集。
結語
油氣藏的形成是一個由連續型聚集到不連續型聚集的過程,在此過程中形成了連續型、準連續型和不連續型油氣聚集,三者之間既相互有別,又密切聯繫。在含油氣盆地中,常規與非常規油氣藏或連續、準連續和不連續油氣聚集,常常共生共存,但又“相生相剋”,其相互之間存在著密切聯繫和獨特的分布規律。
因此,在含油氣盆地或含油氣系統成藏研究與油氣勘探中,應當加強對油氣藏形成全過程、全方位的研究,以便最大限度地提高勘探成效。