Chapter7GenerationandBreakageofOil&gasSection1

油氣藏形成的基本條件(BasicConditionofOilandGasPoolsGeneration)

Section2

油氣聚集與成藏(AccumulationandFormationPoolsofOilandGas)Section3

油氣藏的破壞與油氣的再分布(RedistributionandBreakageofOil&Gaspools)

圈閉在地下捕獲了油氣就成為油氣藏。我們可以把圈閉比作一個"盒子"。這個盒子如果是空的，我們對圈閉的勘探就是徒勞無益的！這個盒子在什么情況下可以捕集油氣？它是在什么時間、以什么方式捕獲油氣的？一旦其中充滿油氣，它會被破壞嗎？這個盒子破壞了，我們還能指望在附近找到其殘余的油氣嗎？本章主要回答這些問題！

Section1

BasicConditionofOilandGasPoolsformation

油氣藏，特別是大型油氣藏形成的基本條件應(yīng)包括：

充足的油氣源;足夠的油氣運移動力;良好的運移通道;有效的儲集層;有利的生儲蓋組合;大容積的有效圈閉;有良好的油氣保存條件。一、Ampleoilandgassource

一個盆地或含油氣區(qū)的油氣源豐富程度（生成并提供形成油氣藏的總油氣量），取決于下列四個基本條件：

（1）有機質(zhì)的豐度；（2）有機質(zhì)類型；（3）有機質(zhì)成熟度；（4）排烴效率或排烴系數(shù)。

能滿足上述四個基本條件的盆地沉積區(qū)，應(yīng)具有廣闊的有利于有機質(zhì)大量繁殖和保存的封閉或半封閉的沉積環(huán)境；較高的沉積速率和較長的持續(xù)沉積時間，有利于有機質(zhì)在較短的時間內(nèi)成熟，并排出油氣。盆地內(nèi)具備這些條件的沉積區(qū)，稱為生油坳（凹）陷。

由于盆地具有多種類型和演化模式，因而，不同盆地的生油坳陷內(nèi)生油巖系發(fā)育情況有明顯差異性。生油坳陷可能僅存在于某一演化階段，形成單一的生油巖系；也可能存在于若干演化階段，形成多旋回、多層生油巖系。生油坳陷在盆地內(nèi)的展布，歸納起來大致有以下三種基本型式：位于盆地中央地帶，如松遼、西西伯利亞、洛杉磯、錫爾特等盆地；偏于盆地一側(cè)，如波斯灣、伏爾加-烏拉爾、阿爾伯達、山九昆等盆地；多生油凹陷，即統(tǒng)一的含油氣盆地中存在若干個生油凹陷，如渤海灣盆地。

生油凹陷在盆地內(nèi)的位置，在盆地發(fā)展和演化中可以保持基本一致，亦可能發(fā)生某種程度甚至是較大范圍的轉(zhuǎn)移。生油凹陷的面積大多與盆地的規(guī)模有密切關(guān)系。一般大中型盆地的生油凹陷面積較大。

生油凹陷內(nèi)形成的生油巖體積，是不同層位成熟的生油巖體積的總和。

據(jù)克萊米（H.D.Klemme，1997）的統(tǒng)計，世界上共有334個大油氣田（最終可采儲量達68×106t以上的大油田222個，最終可采儲量為1011m3的大氣田112個），分布于60多個油氣盆地中。其中有16個盆地含有5個以上的大油氣田，這16個盆地的大油氣田總數(shù)為249個，占所有大油氣田總數(shù)的71.5%；儲量則可達90%以上。其中部分油氣盆地的面積、體積沉積速率和大油氣田數(shù)的分布，如表

所示。

Thestatisticsofsedimentvelocityonareaandvolumeinmainoilandgasbasin盆地名稱面積k(km)2

體積沉積速率k(km)3/106a大油氣田數(shù)波斯灣240030.068西西伯利亞230030.045墨西哥灣1100715.420伏爾加-烏拉爾6906.810北海6209.320西內(nèi)部6021.66二疊紀3202.211馬拉開波85.14.28南里海50.64.810中里海35.71.78山九昆402.97

但是，不能因此就認為中型的或小型盆地就不可能形成豐富的油源。有些盆地雖然面積較小、沉積歷史也不長，但沉積巖系和生油層的厚度卻很大，這在一定程度上彌補了面積小的缺陷。加上其它有利條件的配合，中小型盆地亦可為形成巨大的油氣聚集提供豐富的油源。例如，洛杉磯盆地其面積僅39,000km2，但在晚中新世到更新世的短短二千多萬年內(nèi)沉積的沉積巖系厚達6000m以上，其中生油巖系2000-3000m，油源豐富；再加上有多種有利條件的配合，在其中形成了4個大油田和50多個中小型油氣田，單位面積的產(chǎn)油率居世界首位

。

Abundancemapofoilandgasbasin(fromPerute,1972)

二、Enoughmigrationdriveofoilandgas

石油和天然氣是流體，它們在地下會發(fā)生運移，由原來生成它們的沉積物中運移到現(xiàn)在容納它們的沉積物中。首先油氣自油源巖進入儲集層，油氣只有獲得足夠的能量以克服阻力并排替出孔隙水才能進入儲集巖，然后進入圈閉。

三、Favorablepassageofmigration

油氣運移除了有足夠的運移動力外，還得有良好的運移通道。運移通道在傳統(tǒng)上稱為運載層(carriedbeds)，更準確為運載系統(tǒng)(carriedsystem)，因為除了滲透性地層外，還可以是不整合面、斷層或斷裂體系、古老的風(fēng)化帶、或刺穿的底辟構(gòu)造。滲透性儲層是最廣泛最基本的二次運移通道，油氣聚集也正是發(fā)生在其中。在滲透性砂巖中以孔隙型通道為主，在致密碳酸鹽巖中以裂縫型通道為主。四、Effectivereservoir

一個含油氣盆地具有豐富的源巖和油氣運移歷史，但最令人沮喪的是在適宜的地層位置內(nèi)缺乏具有孔隙性和滲透性的巖層，而孔隙性和滲透性是產(chǎn)出商業(yè)數(shù)量的石油或（和）天然氣必不可缺的條件。任何具有這種功能的巖石都可成為有效儲集巖(reservoirrock)。

五、Favorablesource、reservoir、sealcombinationThepracticeofoilandgasexplorationproves:osculatingcombinationofsource、reservoir、sealisaindispensabilitypostulateinformationbigoilandgaspools.（一）Basicconceptandclassificationofthecombination

所謂生儲蓋組合，系指三者組合的型式。其實質(zhì)是以怎樣的關(guān)系組合在一起才能使生油層中生成的油氣有效地驅(qū)向儲集層，而儲集層中儲存的油氣不致向上逸散。

根據(jù)上述概念可知，在研究生、儲、蓋組合關(guān)系時，需著重解決兩個實質(zhì)性問題：生油層中生成的油氣向儲集層輸導(dǎo)的通道(passage)及輸導(dǎo)能力(transmittingability)；

蓋層的質(zhì)量和厚度(qualityandthicknessaboutroofofrocks)。

前面已講溝通生油層和儲集層的通道（或輸導(dǎo)層）有三種基本型式：孔隙-裂縫系、不整合面和斷層。前者為生油層和儲集層直接接觸帶的主通道；后兩者不僅可以把時間上不連續(xù)的、甚至空間上也不相鄰的生油層和儲集層組合在一起，構(gòu)成生儲蓋組合。輸導(dǎo)層輸導(dǎo)油氣的能力與生油層和儲集層的接觸方式及本身特征有關(guān)。一般來說，生油層和儲集層垂向直接接觸比側(cè)向相鄰的輸導(dǎo)能力大；接觸面積愈大輸導(dǎo)能力愈強；通道孔隙直徑粗大，兩端壓差大、形狀簡單、輸導(dǎo)能力強。

蓋層的質(zhì)量和厚度是保證儲集層具有良好封閉性的基本條件。蓋層的質(zhì)量主要取決于孔隙直徑大小和裂縫發(fā)育程度（或可塑性）。蓋層封閉性能的好壞，可以用蓋層和儲層之間的排替壓力來確定。

與輸導(dǎo)油氣的能力相比，蓋層是從屬的因素。在成油條件相似的情況下，輸導(dǎo)能力強的組合中，生油層能高效率地驅(qū)出其中生成的油氣，成為有效的源泉；反之如果缺乏排烴能力，即使已生成大量烴類，也只能被"悶死"在生油層中，不能成為有效油源。因此，在進行生儲蓋組合分類時，必須首先考慮生油層與儲集層的接觸關(guān)系以及通道的型式和特征。

根據(jù)上述觀點，這里首先根據(jù)生、儲層接觸關(guān)系將生儲蓋組合分為兩大類，即連續(xù)的組合和不連續(xù)的（間斷的）組合。然后再根據(jù)接觸方式及通道型式，將各類組合加以進一步劃分。具體劃分方案及模式，如圖所示。

Classificationandpatternmapofthecombination1.

Continuouscombination

這類組合的基本特點是：三者同存在于連續(xù)沉積的地層單位中。生、儲層或者垂向交替，或者側(cè)向互變，但均屬不同方式的直接接觸；接觸方式可以是面接觸（上覆和下伏型）、帶接觸（側(cè)變型）和體接觸（封閉型）；無論哪一種接觸方式，輸導(dǎo)油氣的通道都是以孔隙-裂縫系統(tǒng)為主。由于該類組合中生、儲層直接相接觸，且界面的排替壓力差極大，到達生油層界面上的油氣可以無阻地流向儲層。

不同型式組合中生、儲層的接觸方式和接觸面積都有一定的差異，因而輸導(dǎo)能力也各不相同。一般互層型（上覆-下伏復(fù)合型式）最佳，側(cè)變型、上覆-下伏型次之；封閉型雖然接觸面積廣、輸導(dǎo)能力較強，但明顯地受到透鏡狀儲集體大小的限制。

2.Discontinuouscombination

這類組合的基本特征是生油層和儲集層在時間上是不連續(xù)的；在空間上可以相鄰，也可以不相鄰；兩者之間是由不整合面或斷層面所溝通。根據(jù)通道的特點，可以分為不整合型和斷裂型。

不整合型：這種組合中的生油層和儲集層是由不整合面所溝通。它可以分別存在于不整合面的兩側(cè)，或同時存在于一側(cè)。由于不整合面具有較強的輸導(dǎo)能力，對油氣聚集起著重要作用，特別是當生油層和儲集層分別緊靠不整合面兩側(cè)時，可以起到良好的輸導(dǎo)作用。斷裂型：在斷裂型組合中，生油層總是位于儲集層下方，但兩者可以位于斷層的一側(cè)或兩側(cè)，以斷層作通道。這種組合在斷層構(gòu)造較發(fā)育的斷陷盆地和三角洲發(fā)育區(qū)分布較為普遍。世界上許多中小型油氣田及部分大油氣田的組合，就是這種型式。我國濟陽坳陷的孤島油田上第三系油層與下第三系生油層的組合，就屬于這一型式。ThesectionofGudaoOilfield（二）EvaluationofthecombinationThebestcombinationoffavoroilandgasaccumulation

所謂最佳的組合型式，就是輸導(dǎo)能力和效率最高的組合型式。一般來說，互層型，側(cè)變型和不整合型是較好的組合；斷裂型、上覆和下伏型次之；封閉型組合中因大多數(shù)透鏡狀聚集體的容積較小，一般不能形成巨大的油氣聚集。2.Thebestthicknessofsourcebeds

一般來說，生油層的厚度大，生油的潛量也大。這里所指的生油層最佳厚度是從生儲蓋組合這一角度，考慮單層連續(xù)沉積的生油層在多大的厚度范圍內(nèi)具有最高的排烴效率。

據(jù)真柄欽次（1978）對世界各油區(qū)泥巖中流體壓力在垂向上分布的分析，認為巨厚泥質(zhì)生油層向儲集層提供流體（包括油氣），主要是由緊靠儲集層的30m(100ft)左右的生油層，其余部分的效率很低。根據(jù)這一研究得出，單層厚度為30-50m的油層具有最高的排烴效率。隨著連續(xù)厚度增大，排烴效率降低。連續(xù)厚度大于200m以上，排烴效率明顯降低。

ThedistributionmapofcertainfluidpressureinseacoastofMexicogulf（from真柄欽次，1978）

3.Thebestpercentsofsands

克魯賓和納格爾在研究落基山區(qū)上白堊統(tǒng)中油氣分布與砂巖百分率關(guān)系的基礎(chǔ)上，推論大多數(shù)油田分布在砂/頁比率為0.25-1.0的地帶，相當于砂巖含量為20%-50%的地帶。

迪基和羅恩在編制懷俄明州鹽溪區(qū)白堊系弗朗提爾組和俄克拉荷馬州賓夕法尼亞系阿托卡組的砂/頁巖比率及其與油氣分布關(guān)系時，均指出：前者油藏分布于砂/頁巖比率為0.23-0.41（相當砂巖百分率為19-29%）；后者分布于砂巖百分率為33%-67%區(qū)間。

對世界上不同地區(qū)砂巖中油藏分布與砂巖百分率之間的關(guān)系統(tǒng)計結(jié)果表明，砂巖百分率為20-60%區(qū)間，是油氣分布的有利地帶。

對生儲蓋組合的定性評價可綜合如表

所示。Thesimpletableofqualitativeestimationonsource、reservoir、sealcombination評價

組合特點最好較好較差組合型式互層式

指狀叉式

不整合型

復(fù)合型式上覆式

下伏式

側(cè)變式

斷裂式

儲集體較大的透鏡型儲集體較小的透鏡型和距離較遠的側(cè)變式生油層總厚及單層生油層的連續(xù)厚度總厚度大，單層連續(xù)厚度在30-50m左右總厚度較大，單層連續(xù)厚度在50-200m左右生油層總厚度小，或總厚度雖小但為連續(xù)巨厚的生油層砂巖百分率20-60%地帶與油源區(qū)的關(guān)系分布在油藏區(qū)內(nèi)，或緊靠油源區(qū)分布在油源區(qū)附近，或不太遠的地帶分布在油源區(qū)以外較遠地帶六、Greateffectivetrap

有效圈閉是形成油氣藏的基本條件。要形成巨大的油氣藏，必須有大容積的有效圈閉。

圈閉容積的大小，主要取決于閉合面積(closearea)、閉合高度(closeheight)、儲集層的有效厚度(effectivethickness)和有效孔隙度(effectiveporosity)等參數(shù)。一個大容積的圈閉，通常具有較大的閉合面積，較厚的儲集層，較高的孔隙度，但閉合度的變化范圍可能較大。

據(jù)對17個儲量在13.9×108t（或13.9×108t當量的天然氣）的特大油氣田的不完全統(tǒng)計，含油氣面積最小的為340km2，最大的（霍戈登-潘漢斗油氣田）達一萬多平方公里，中值約2000km2；油層的有效厚度最小為50m，最厚的達2100m（裂縫性灰?guī)r裂縫帶的垂直厚度），一般在100-400m；油層的有效孔隙度大多在20%以上，少數(shù)裂縫性儲集層巖樣的有效孔隙度可能較低，但裂縫帶的實際孔隙度和滲透率均相當大。

但是，對大容積圈閉的勘探結(jié)果表明，并非所有這類圈閉都能有效地聚集油氣。

對聚油條件不同的圈閉進行對比分析表明，一個有效圈閉應(yīng)具有：

距油源區(qū)近；形成時間早；閉合度高和保存條件好。（一）Closethesourcearea

所謂距油源區(qū)近，是指圈閉不僅在空間位置上距油源區(qū)近，更重要的是與生油層之間有良好的輸導(dǎo)層（即通道），圈閉位于油氣運移的路線上。只有在上述意義上距油源區(qū)近的圈閉，才具有優(yōu)選聚集油氣的能力。

在油氣運移路線上的圈閉，距油源區(qū)近的最先聚集，充滿后才向儲集層上傾方向較遠、較高的圈閉中繼續(xù)聚集油氣。在油源較充分的條件下油氣運移的路線和距離可以不斷向遠處延伸。但是，任一個含油氣盆地，即使油源最充足的，也不可能把所有圈閉都充滿油氣。在一般情況下，空圈閉總是在油氣運移路線之外的。其中有些距油源區(qū)較遠，有些距油源區(qū)在空間位置上并不遠，但不在油氣運移路線上或缺乏良好的通道，因此不能有效地聚集油氣。

圈閉是油氣聚集的場所或容器，先有圈閉存在，才能聚集油氣。因此，圈閉形成的時間必須早于油氣運移和聚集的時間，或兩者同步才能有效地聚集油氣。凡是最后一次區(qū)域性油氣運移、聚集以前或同步形成的圈閉，都可能成為有效的聚集油氣的圈閉。這并不是說所有形成的圈閉都能聚集油氣，只有那些形成時間早，又在油氣運移路線上的圈閉，才能聚集油氣。

在形成時間早的圈閉中，與生油層系沉積同時開始形成的構(gòu)造圈閉，包括同沉積背斜和同沉積斷層圈閉，具有最佳的聚集條件和機會。這類構(gòu)造圈閉不僅形成時間早，且常距油源區(qū)近，生儲蓋組合良好，位于運移路線上，最有利于油氣聚集。這就是為什么在油氣勘探中很注意研究同沉積構(gòu)造的根本原因。（二）Earlyformation

（三）Highclosure

當油水界面在流水作用下發(fā)生傾斜時，如果兩端的高程差（△Z）大于閉合度（hc），或油水界面的傾角大于圈閉中儲集層頂面的傾角，則該圈閉就不可能聚集石油，即不再是有效圈閉。

同樣，如果圈閉的閉合度（hc）小于油水過渡帶的厚度，則該圈閉即使有油聚集，也不能產(chǎn)出純油，因而也就不能算做有效圈閉。

（四）Goodpreservingcondition

任一圈閉的儲集層上方都有封閉性良好的蓋層。沒有蓋層或其封閉性遭到不同程度的破壞，都會影響圈閉的有效性。這一點對天然氣來說，尤為重要。因為，天然氣分子直徑小、活動強，沒有良好的保存條件是很難形成大氣藏的。

綜上所述，能形成巨大油氣藏的有效圈閉必須具備："大（大容積）、近（距油源近，在運移路線上）、早（形成時間早）、高（閉合度高）及保（保存條件好）"這五個基本條件。Section2AccumulationandFormationPoolsofOilandGas

油氣在儲集層中從高勢區(qū)向低勢區(qū)運移的過程中，遇到圈閉時就不能繼續(xù)運移而在其中聚集起來，形成油氣藏。油氣在圈閉中積聚形成油氣藏的過程，稱為油氣聚集與成藏。

油氣聚集是二次運移的繼續(xù)，也是油氣藏形成過程中特別重要的階段。沒有油氣聚集，就沒有油氣藏的形成。

油氣聚集成藏包括單一圈閉和系列圈閉的油氣聚集成藏。單一圈閉的油氣聚集成藏最簡單，也是研究油氣聚集成藏的基礎(chǔ)。因此，首先從研究單一圈閉的油氣聚集成藏開始。

一、Singletrap

（一）Anticlinetrap

單一圈閉中最簡單、最常見的是背斜圈閉。其基本特點是：儲集層頂面呈拱形、由頂向四周下傾；其上方為非滲透性巖層所封閉，下方高位能區(qū)被水體所封閉；閉合區(qū)由通過溢出點的構(gòu)造等高線所圈定。

Oilandgasaccumulationinsingleanticlinetrap

（fromGussow,1951）在靜水條件下，儲集層中運移的油氣遇到背斜圈閉時，先在最高部位聚集起來；后來的依次由較高部位向較低部位聚集，直到充滿整個圈閉為止（圖中Ⅰ-Ⅱ）。這時，該圈閉的聚油作用已完成；若再有油經(jīng)過時，無法繼續(xù)在其中聚集，只能通過溢出點溢向上傾方向。對天然氣則不同。由于天然氣比油輕，它可以繼續(xù)進入圈閉，而將其中的石油排出。這一過程一直進行到將原先被石油占據(jù)的圈閉容積完全被天然氣占據(jù)為止（圖中Ⅲ）。

（二）Non-anticlinetrap

非背斜圈閉除儲集層的頂、底板為非滲透性巖層封閉外，在儲集層上傾方向還存在不同類型的非滲透性遮擋。其閉合區(qū)是由儲集層上傾方向的非滲透性遮擋線和儲集層頂面的構(gòu)造等高線聯(lián)合構(gòu)成的。除透鏡型巖性圈閉外，其它各類圈閉同樣都存在溢出點。因此，油氣在其中的聚集程序與背斜圈閉沒有什么區(qū)別。

（三）Themostheightofthepoleofclosinghydrocarboncolumnintrap

圈閉封閉烴柱的最大高度，與蓋層封閉能力及閉合度有關(guān)。圈閉封閉烴柱的最大高度（即臨界烴柱高度），可用伯格公式表示之：式中Zco為臨界油（烴）柱高度；γ為油（烴）水界面張力；rt為喉道孔隙半徑，這里是指蓋層孔隙的半徑；rp大孔隙半徑，這里是指儲層的孔隙半徑；ρw、ρo分別為水、油的密度；為水頭差。(1)

蓋層封閉能力強，封閉的烴柱臨界高度大于或等于閉合度時，閉合度即為圈閉封閉烴柱的最大高度；當蓋層封閉能力差，能封閉的臨界烴柱高度小于閉合度時，該高度即為圈閉封閉的烴柱最大高度。

但是，該公式僅適用于砂質(zhì)巖，不適用于粘土巖，而且計算喉道孔隙半徑（rt）的公式過于理想化，需要作一些調(diào)整。目前比較普遍采用的，而且效果較好的方法是，用壓汞法測得的毛細管壓力曲線，直接確定儲集層和蓋層的排替壓力，并把汞-空氣系統(tǒng)的排替壓力，換算成烴-水系統(tǒng)的排替壓力。

由于烴水系統(tǒng)的蓋層和儲集層的排替壓力差存在下列關(guān)系：（2）

（1）式可以改寫成：（3）又因烴水系統(tǒng)和汞-空氣系統(tǒng)的排替壓力存在下列關(guān)系：(4)

式中Pd（hw）、γnw、θhw分別代表烴-水系統(tǒng)的排替壓力、界面張力和接觸面；Pd（ma）、γma、θma分別代表汞-空氣系統(tǒng)的排替壓力、界面張力和接觸角。

根據(jù)實驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)，γma=480×10-3N/m，γhw=21×10-3N/m（平均值），cosθnw=1，cosθma=0.776。代入（4）式可得：

Pd（hw）=0.056Pd（ma）

（5）

在實驗室分別測得汞-空氣系統(tǒng)的蓋層排替壓力[Pd/B（ma）]和儲集層的排替壓力[Pd/R（ma）]后，可根據(jù)（5）式換算成Pd（hw）。再代入（3）式，即可求得靜水條件和動水條件下的臨界烴柱高度。

圈閉中可能的最大油氣藏高度與封閉的最大烴柱高度是有一定區(qū)別的。兩者之間的差值為油水過渡帶(oilandwatertransition)。

所謂油水過渡帶，在理論上是指純含油帶（除束縛水占據(jù)的空間外，其余孔隙空間全部為油所占據(jù)）的底到100%含水帶的頂面之間的垂直距離。這兩個界面在實際工作中不易確定。在油田開發(fā)中一般把產(chǎn)無水純油帶的底面到產(chǎn)純水帶頂面的垂直距離稱為油水過渡帶，即同時產(chǎn)出油水的井段。油水過渡帶的厚度取決于儲集層和流體的物理性質(zhì)。典型油水過渡帶的汞毛細管壓力曲線、流體的相對滲透率和油藏中油水分布及產(chǎn)出的關(guān)系，如圖所示。

不同類型圈閉在不同封閉條件下，最大油氣藏高度和封閉的最大烴柱高度之間的關(guān)系如圖所示。TherelationbetweenHgcapillarypressure、relativefluidpenetrabilityintypeoil&watertransitionareaanddistribution,occurrenceinoilpool

（fromSchowalter,1979）

Therelationbetweenthemostheightofhydrocarboncolumnandoil&gaspoolofdifferenttypesindifferentclosecondition

（fromXiBeiUniversity《PetroleumGeology》1978）

A-地層型圈閉和油氣藏；B,C-背斜型圈閉和油氣藏；a-蓋層封閉烴柱的最大高度；b-油水過渡帶的厚度；c-最大的油氣藏高度；d-閉合度二、Oilandgasaccumulationinseriesoftraps（discrepancyaccumulation）

任一油氣盆地中，圈閉常成帶、成群分布，即存在系列圈閉。不同系列，甚至同一系列的不同圈閉，由于與生油區(qū)相對的位置、圈閉形成條件和歷史的差異性，各個圈閉聚油的機會也是不同的。

下面著重分析與油源區(qū)相垂直或斜交的系列圈閉的油氣聚集（即差異聚集）的基本特點。

對于發(fā)育于區(qū)域傾斜背景上（即與油源區(qū)垂直或斜交的）系列圈閉油氣聚集的基本原理，最早是由加拿大石油地質(zhì)學(xué)家格索（W.C.Gussow，1951-1954）所闡明，并稱之為油氣差異聚集原理。格索首先分析了靜水壓力條件下單一圈閉中的油氣聚集。繼之，將前述原理應(yīng)用于系列圈閉（圖）。；如油氣源不足時，上傾方向（即距油源區(qū)較遠）的圈閉則不產(chǎn)油氣，只產(chǎn)水，稱之空圈閉。在系列背斜圈閉中自上傾方向的空圈閉，向下傾方向變?yōu)榧冇筒亍蜌獠亍儦獠氐挠蜌夥植继卣?，是由油氣差異聚集造成的?/p>

Oilandgasaccumulationinconjointseriesanticlinetraps

（fromGussow,1954，alittlesupply）

在圖A中，當圈閉Ⅰ被油氣充滿時，繼續(xù)進入的天然氣可以通過排油在圈閉中集直到整個圈閉被氣充滿為止，而排出的油則通過溢出點，向上傾方向的圈閉Ⅱ中聚集。若油氣源充足，上述過程相續(xù)在圈閉Ⅲ和Ⅳ中發(fā)生（如圖B、C所示）格索認為：油氣差異聚集原理在世界各主要產(chǎn)油區(qū)均有典型實例，其中以加拿大阿爾伯達盆地的瑞姆彼-圣·阿爾伯達線狀礁帶最為典型。在該系列圈閉中，所有原生的天然氣藏都分布于威查特湖（意譯為迷人湖）以南下傾方向的圈閉中，南威斯特羅斯，靈培-荷姆格倫以及庫金湖等礁塊都被濕氣所充滿，沒有油；威斯特羅斯到群丘湖等礁塊為油氣所充滿且有巨大的氣頂；威查特湖和格倫公園礁塊則被石油所充滿（直到溢出點為止），沒有氣頂。但在其北的勒杜克-烏德賓礁塊內(nèi)重新出現(xiàn)氣頂。這是因為從格倫公園礁塊圈閉向上傾方向溢出石油進入勒杜克礁圈閉時，埋藏深度減小了914.4m，油藏壓力降低導(dǎo)致石油中溶解的天然氣游離出來，并把石油擠出，使上傾方向的艾奇遜、圣·阿爾伯達等圈閉中形成純油藏。但在該帶更靠北的莫靈維爾等礁圈閉，由于油氣供給不及，都是只有鹽水的空構(gòu)造。

TheverticalsectionoflinereefoilandgasfieldinAlbertabasin,Canada

（fromGussow,1954predigestion）

圖為該礁帶的南北向縱剖面。該礁型油氣藏帶的油源區(qū)位于西南下傾方向的盆地深坳陷區(qū)。油氣進入該帶后，沿礁帶自南向北上傾方向作區(qū)域性運移，礁帶具有良好的孔隙-滲透性、各礁塊體之間具有良好的通道，構(gòu)成彼此溝通的系列圈閉。上述實例及其它類似的實例，都表明油氣差異聚集得以發(fā)生，必須具備下列基本條件：在區(qū)域傾斜的下傾方向存在豐富的油源區(qū)；具有良好的油氣通道，使油氣在較大的范圍內(nèi)作區(qū)域性運移；在區(qū)域傾斜背景上存在相互連通的系列圈閉，而且溢出點向上傾方向遞升；儲集層中充滿地下水，而且處于相對靜止狀態(tài)。

在系列圈閉中，一旦上傾方向最高的圈閉被油氣充滿后，該系列圈閉的油氣聚集基本上業(yè)已完成。如果這時油源區(qū)仍繼續(xù)生成油氣，而又不能向上傾方向溢出的話，天然氣將排擠油和水，并使之向儲集層下傾方向回流。在這種情況下，天然氣將占據(jù)最高背斜的頂部，甚至充滿整個背斜圈閉，而油則占據(jù)向斜部分，形成向斜油藏。格索認為，美國弗吉尼亞州西部林肯縣的格列菲斯維爾（Griffithsville）向斜油藏（圖）就是這樣形成的。

Themapofstructureanddistributionofoil&gaspoolinasyncline

該油藏上傾方向的達姆薩特背斜和上傾方向的巖性圈閉中完全被天然氣所充滿，而向斜的較高部分則聚集石油，水則分布于向斜更低部位。

對于系列圈閉，還有一點要提及，這種系列背斜圈閉可以是軸向基本一致的背斜帶上的若干相鄰的，也可以是若干軸向不一致而相鄰的背斜圈閉所組成的。這些背斜圈閉是由遞升的溢出點聯(lián)系在一起，而與圈閉的高度和距離并無確定的關(guān)系。油氣差異聚集原理，歸納起來，可簡述如下：

在油源區(qū)形成的油氣，進入飽含水的儲集層后，沿一定的線路（由溢出點所控制）向儲集層上傾方向運移，位于運移路線上的系列圈閉將被油氣所充滿，那些不在運移路線上的圈閉就不能聚集油了。油氣差異聚集的結(jié)果，造成天然氣分布于靠近油源區(qū)一側(cè)的圈閉中，向上傾方向依次為油氣藏、純油藏和空圈閉。

這一原理的主要意義在于：指明油氣運移的方向和路線，為我們選擇勘探對象時提供依據(jù)，減少盲目性。

在自然界中，油層埋藏深度、溫度、壓力是不一致的。若儲集層下傾方向埋深大、壓力高，達到或超過泡點壓力時，油層中只有溶解氣。而不存在游離氣頂，就無法形成純氣藏分布，或純氣藏出現(xiàn)于上傾方向適當部位的圈閉中。此外，蓋層分布不連續(xù)，有天窗、斷層發(fā)育、水動力作用、地殼運動的影響都可使油氣分布變得更為復(fù)雜。因此，在許多油氣區(qū)內(nèi)油氣的實際分布情況，與油氣差異聚集原理所闡明的分布特點，并不完全一致，甚至有很大的差別。在許多油氣盆地中，油氣分布于油源區(qū)或相鄰近的背斜帶中，運移距離短，差異聚集作用并不顯著。三、Timeoilandgaspoolformed

確定油氣藏形成的時間，對勘探目標的選擇和評價，提高油氣勘探的成功率，加快油氣勘探，都有十分重要的意義。

遺憾的是，目前尚未找到一種直接和可靠的方法。不過，只要我們根據(jù)該區(qū)油氣生成、運移和聚集的地質(zhì)-地球化學(xué)條件進行綜合研究，也還能夠得出一些較為可信的信息。確定油氣藏形成時間的常用方法如下：（一）Confirmationoftheearliesttimethatoilandgasformedonmainoilperiodofsourcebed

在石油成因、運移等章中業(yè)已指出，生油層達到主生油期時才能大量生成石油，然后排出。油氣藏形成的時間只能晚于主成油期，而不可能更早。因此，我們就可以根據(jù)對生油層中有機質(zhì)演化的地質(zhì)、地球化學(xué)資料，確定主生油期，并把這個時間作為油氣藏形成的最早時間（即不可能早于該時間）。

不同油氣區(qū)的地質(zhì)，地溫梯度和地?zé)釟v史有著巨大的差別。富含有機質(zhì)的沉積物埋藏到達主生油期的時間相差甚遠。短的只要10-30Ma（如美國洛杉磯盆地的上第三系，我國東部盆地的下第三系），長的可能要50Ma至100Ma，甚至300-400Ma。自早志留世到晚白堊世，共經(jīng)歷了三億多年。TheembeddinghistoryandforminghydrocarbonchangeswithgeologictimeatthebottomofSiluriansourcerocksinAsh.MSarea(fromTissot,1975)阿爾及利亞的哈西·邁隆烏德區(qū)下志留統(tǒng)生油層，直到石炭紀埋深僅1000m，還未達到主生油期；二疊紀上升遭侵蝕，三疊紀重新開始強烈沉降，直到白堊紀末才埋深達3700m。用數(shù)字模擬計算烴類形成數(shù)量與地質(zhì)時代的關(guān)系，說明該生油層的主生油期從晚白堊世才開始，第三紀達到高峰。因此，該油氣藏形成的時間最早不可能早于晚白堊世。（二）Confirmationoftheearliesttimethatoilandgasformedontheperiodofoccurringareaslant

油氣向儲集層上傾方向運移的臨界油柱高度（Zo）：

式中α為儲集層傾角。Zo是油柱長度（l）和sinα的乘積，只有α≠0時才能使向上傾方向的油柱達到一定高度值，才能使其浮力足以克服毛細管阻力，進而才能發(fā)生向上傾方向的運移。因此，油氣藏形成只能發(fā)生在區(qū)域傾斜達到一定程度，油氣能作區(qū)域性油氣側(cè)向運移以后，而不可能在其前。

早在1955年，格索研究阿爾伯達盆地上泥盆統(tǒng)中油氣藏形成時間時，已采用過這種方法。他根據(jù)上泥盆統(tǒng)儲集層到早石炭世末仍為水平層，二疊紀末僅發(fā)生微弱的西傾，侏羅紀末僅有4′-13′的傾角，直到始新世才達到52′-1°28′的變化特點，認為，直到侏羅紀末還不足以形成二次運移所必須的傾斜度，只有始新世時才有可能作側(cè)向二次運移。因此，該區(qū)上泥盆統(tǒng)中油氣藏形成的時間不可能早于始新世。

對于該區(qū)油氣藏形成的時間，蒂索（1975）根據(jù)生油層的主生油期的研究結(jié)果，也得出了基本一致的結(jié)論。

（三）Confirmationoftheearliesttimethatoilandgasformedontheperiodofformingtrap

圈閉是形成油氣藏的前提，故其形成一定要早于或等于油氣藏形成的時間。因此，可以根據(jù)圈閉形成的時間作為油氣藏形成的可能最早時間。

圈閉可以是在儲集層之上蓋層沉積后不久形成（如透鏡狀巖性圈閉）；也可以是在儲集層被埋藏相當長的地質(zhì)時期后經(jīng)構(gòu)造運動改造而成。它可以是某一地質(zhì)時期某一幕構(gòu)造運動形成的，也可以是在漫長的地質(zhì)時期內(nèi)經(jīng)多次改造而形成的。

圖

為萊復(fù)生擬定的確定圈閉形成相對的時間順序的示意剖面圖。Thesectionsketchofrelativeformationtimeofformingtrapconfirmed（fromLevorsen,1954）圖中a-e為地層時代符號，1-7為圈閉號，1是a上覆泥巖蓋層沉積形成的尖滅型巖性圈閉；2是b-c之間造成不整合的構(gòu)造變動所形成的斷層圈閉；3是c沉積后形成的不整合面下的不整合圈閉；4是其上蓋層沉積后形成的透鏡型巖性圈閉；5-7是背斜圈閉，都是在e沉積后經(jīng)褶皺而形成的。在上述圈閉中所形成的油氣藏，其形成的時間不會早于相應(yīng)的圈閉。

在上述圈閉中所形成的油氣藏，其形成的時間不會早于相應(yīng)的圈閉。

對于經(jīng)長期發(fā)育，逐步擴大其容積的圈閉，可根據(jù)圈閉容積應(yīng)大于或等于油氣藏容積的原則，對比不同發(fā)展階段圈閉容積和現(xiàn)存油氣藏容積之間的關(guān)系，就可以確定油氣藏形成的最早的可能時間。

當油氣藏被斷層切割時，還可以利用斷層與油氣藏的相互關(guān)系，通過確定斷層形成的時間，作為油氣藏形成時間的最早或最晚時間的界限。（四）Confirmationoftimeoilandgaspoolformedonsaturationpressure

飽和壓力又叫起泡點壓力。當石油被天然氣所飽和時，石油的比重最小、浮力大，粘度最小、流動性最強，因而運移聚集作用也最為活躍。這種情況下形成的油藏，其地層壓力（油貯壓力）應(yīng)是飽和壓力。油藏的飽和壓力與油藏形成時的埋深有關(guān)，因此達到此埋深的地質(zhì)時期，就是油氣藏形成的時期。

式中H為油藏形成時的埋深（m）；P為飽和壓力（105Pa），10P為飽和壓力的水柱高（m）；ρw為比重，設(shè)為1。

若油藏的飽和壓力為300×105Pa，埋深為3000m，那么，這就是說油藏形成時的埋深為3000m時的地質(zhì)時期，這就是油藏形成的時間。

根據(jù)飽和壓力推算油氣藏形成時的埋深，可按下式求得：

根據(jù)飽和壓力所確定的油氣藏形成時間，似乎比上述方法更直接和準確些。但是，這種方法是建立在一系列假設(shè)條件基礎(chǔ)上的。首先，要求油藏在飽和壓力下形成；其次，在油藏形成后的漫長地質(zhì)年代里，油氣的成分和溫度保持不變，否則將會改變其飽和壓力，使計算產(chǎn)生誤差；再次，還要求油氣藏形成后其上覆地層不遭受侵蝕。上述條件對一般油藏來說，是不易完全具備的。因此，它也是一種概略的方法。

（五）Confirmationtimeoilandgaspoolformedoncapacityoftrap

假設(shè)氣藏形成時天然氣充滿圈閉容積，而在其后的整個地質(zhì)時期內(nèi)圈閉容積和溫度保持不變，并維持在較低的壓力下，同時氣藏中的天然氣也沒有滲漏和散失；那么，氣藏中氣體的體積與壓力之間的關(guān)系，需符合波義爾定律，即：

P0V0=P1V1

式中P0、V0分別為氣藏形成時的地層壓力和氣體體積；P1、V1分別為現(xiàn)時氣藏的地層壓力和氣體體積。

式中P1、V1、V0都是可以測定或計算求得的參數(shù)，H可根據(jù)這些參數(shù)算出。

確定出氣藏形成時的埋深（H）后，就可按與上述相同的步驟確定氣藏形成的地質(zhì)時期。

但是，這種方法同樣是建立在一系列難以完全滿足的假設(shè)基礎(chǔ)上，因而計算結(jié)果與實際情況存在一定程度，有時甚至較大程度的誤差。不過，在綜合分析時仍不失其參考價值。根據(jù)假設(shè)，則V0可以圈閉的容積表示之。又因H=10P0

或P0=H

則

（六）Confirmationoftimeoilandgaspoolformedbydataofpetrologyandmineralogyindiageneticprocess

普羅佐魯維奇等在研究西西伯利亞侏羅系-白堊系砂巖的成巖作用和次生變化時，發(fā)現(xiàn)在油藏部分再生石英（次生加大）最少，靠近油水接觸帶明顯增多。他們認為石油的聚集可使再生石英作用停止。如果這個假設(shè)成立的話，那么油藏中再生石英的數(shù)量所代表的埋藏深度，應(yīng)是油藏形成的深度。他們根據(jù)侏羅系和白堊系砂巖再生石英這種數(shù)量與埋藏深度之間相關(guān)性的分析，認為油藏（上侏羅統(tǒng)）中再生石英的含量大致相當埋深1000-1100m處。根據(jù)上述資料，作者得出上侏羅統(tǒng)的Ъ-Ⅰ，Ъ-Ⅱ、Ⅲ油層中的石油，大致在早白堊世的賽諾曼階開始聚集的。

但是，這種方法同樣有它自身的局限。因為，砂巖中再生石英數(shù)量受到多種因素影響，它與深度變化有時缺乏明顯的相關(guān)性。這一點在應(yīng)用時要特別注意。Section3RedistributionandBreakageofpools一、Summary

圈閉中聚集的油氣，其四周被非滲透性巖層、水體單獨或聯(lián)合封閉，與介質(zhì)的物理環(huán)境處于相對穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。在缺氧、較低溫度和壓力條件下，油氣具有化學(xué)上的穩(wěn)定性。但是，上述的平衡和穩(wěn)定都是相對的，有條件的。一旦條件發(fā)生變化，油氣藏就將遭到破壞，或進行油氣再分布。因此，所謂油氣藏破壞和油氣再分布，實質(zhì)上就是在各種地質(zhì)、物理、化學(xué)因素作用下，油氣圈閉（主要是指封閉條件）或油氣本身的物理化學(xué)穩(wěn)定性遭到部分或全部破壞，致使油氣在新條件下發(fā)生再運移和再聚集的過程。在這個過程中，油氣部分或全部逸出圈閉并散失在大氣中；或者因各種降解作用使石油發(fā)生氧化變質(zhì)，從而部分或全部喪失其工業(yè)價值，統(tǒng)稱為油氣藏破壞。如果逸出的油氣在一個或若干個新的圈閉內(nèi)聚集成新的油氣藏，則稱為油氣再分布。再分布的結(jié)果可以使原有較大的油氣藏分散成若干較小的油氣藏，降低其工業(yè)價值；但也可以由若干個油氣藏中的油氣，在再分布過程中富集成一個較大的，甚至是巨大的油氣藏，從而大大提高其工業(yè)價值。造成油氣藏破壞和油氣再分布的因素是很多的。在很多情況下，圈閉的破壞和石油（氣）本身物理化學(xué)穩(wěn)定性的變化，又是相互聯(lián)系，應(yīng)作為一個統(tǒng)一系統(tǒng)加以研究。二、Geologicprocessbringingbreakageofoilandgas

造成原先油氣藏破壞的地質(zhì)作用即為圈閉被破壞的作用，主要有侵蝕、斷裂、刺穿，以及巖漿侵入所導(dǎo)致的熱變質(zhì)作用等。

侵蝕作用的結(jié)果，可以使圈閉上方的蓋層被侵蝕，以致油層直接出露地表；或蓋層殘留厚度過小，以致不足以封閉油氣。這些情況下，油氣可以不斷向地表逸散，使油氣藏遭到嚴重的乃至徹底的破壞。但有些情況下油層上傾方向被侵蝕出露的面積較小。石油被氧化后可以形成瀝青塞，使得下傾方向未逸出的油氣得到保護，形成所謂瀝青封閉型圈閉。

斷裂和刺穿作用的結(jié)果，都可使油氣圈閉造成一定程度的破壞，進而引起油氣沿刺穿巖體及斷裂系統(tǒng)向地表逸散。

此外，當構(gòu)造運動使圈閉容積減少時，油氣可以向上傾方向發(fā)生再運移。

無論那種情況造成的圈閉破壞，只要使油氣藏中的油氣溢出地表時，就可在地表形成規(guī)模不等、類型不一的油氣顯示。

但是，必須指出，各種直達地表的通道不可能一直敞開。在重力作用下，或在氧化瀝青和地下水沉淀的堵塞作用下，這些通道可以在不同程度上被堵塞。一般說埋藏較深的油氣藏其通向地表的通道可能在較短的時期內(nèi)被封閉；而埋藏較淺的油氣藏其通道不易被封閉，油氣逸散損失較嚴重，甚至?xí)獾綇氐椎钠茐摹４送?，蓋層的質(zhì)量和厚度，含油巖系的組成及油氣藏的壓力都對通道的開啟程度和持續(xù)的時間具有一定程度的影響。還有油氣藏形成之后，其埋藏深度的變化（或深或淺），致使溫、壓條件的改變，打破了其物理和化學(xué)的平衡狀態(tài)，也可以導(dǎo)致油氣藏遭受不同程度的破壞。三、Geologicprocessbringingredistributionofoilandgas

促使油氣再分布的地質(zhì)作用很多，但以斷裂及與之相銜接的裂縫系統(tǒng)為最主要的因素。油氣的再分布表現(xiàn)為兩種形式：一種是原生油氣藏的改造定型與油氣再分布；另一種是次生油氣藏的形成與油氣再分布。下面分別闡述之：（一）

Geologicprocessofprimarypoolalterationandredistributionofoil&gas

引起原生油氣藏的改造定型并造成油氣再分布的地質(zhì)作用以斷裂作用為主要因素。斷裂對原生油氣藏的改造并造成油氣再分布的作用表現(xiàn)在多方面。

當斷層的斷距小于儲集層厚度時，油氣的再分布僅在儲集層內(nèi)作小的調(diào)整，但圈閉內(nèi)的油氣量并不發(fā)生多大的變化。

當斷層斷開某一產(chǎn)層時，其斷裂作用將原生單一的圈閉分解定型為若干規(guī)模大小不等的次級圈閉，賦集在原先單一圈閉中油氣重新在各次級圈閉中分配并聚集成藏。

四川盆地東部地區(qū)主力產(chǎn)層石炭系黃龍組氣藏可謂是典型實例。川東地區(qū)在經(jīng)歷了喜山期強烈構(gòu)造活動后，高陡構(gòu)造逐漸形成并解體（圖），沿長軸發(fā)育有多個高點，兩翼斷下盤發(fā)育有多個潛伏圈閉，亦即原先大型的整體圈閉經(jīng)構(gòu)造運動改造后形成若干與之有成因聯(lián)系的次級圈閉。該地區(qū)高、中、低潛構(gòu)造中均有石炭系氣藏存在（圖），這就是原生氣藏被改造后而天然氣在各次級圈閉中重新分配的結(jié)果。StructurepatternofCarbonic－Per