石油地质学-第三节--含油气系统课件.ppt
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- 石油 地质学 三节 含油 系统 课件
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1、第三节第三节 含油气系统含油气系统19721972:DowDow,AAPGAAPG年会,论文摘要;年会,论文摘要;19741974:DowDow,AAPGAAPG杂志,论文全文,杂志,论文全文,Oi1 SystemOi1 System;19801980:PerrodonPerrodon,石油地质动力学石油地质动力学,Petro1eum SystemPetro1eum System;19841984:DemaisonDemaison,Generative BasinGenerative Basin;19841984:MeissnerMeissner等,等,Hydrocarbon MachineH
2、ydrocarbon Machine;19861986:UlmishekUlmishek,Independent Petroliferous SystemIndependent Petroliferous System;19871987、19881988、19891989:MagoonMagoon,Petroleum systemPetroleum system;19901990、19921992、19941994:MagoonMagoon&Dow&Dow,Petroleum systemPetroleum system。1 1含油气系统概念的提出与发展含油气系统概念的提出与发展一、含油气系统
3、的概念一、含油气系统的概念 我国:成油系统、石油系统、油气系统、油气成藏系我国:成油系统、石油系统、油气系统、油气成藏系统、成油体系、石油体系等,复合含油气系统、复式含油气系统、成油体系、石油体系等,复合含油气系统、复式含油气系统统Magoon和和Dow把把含油气系统含油气系统定定义为义为“一个自然的系统,它包含一个自然的系统,它包含有效的烃源岩及与其有关的油气,有效的烃源岩及与其有关的油气,以及形成油气聚集所必需的地质以及形成油气聚集所必需的地质要素和作用要素和作用”。2 2含油气系统的定义:含油气系统的定义:一个自然的系统,一个自然的系统,其中包含活跃的烃源岩、所有与其相关的石油其中包含活
4、跃的烃源岩、所有与其相关的石油和天然气以及形成油气聚集所必需的地质要素和天然气以及形成油气聚集所必需的地质要素和作用。和作用。活跃(有效)烃源岩:包括目前可能已不活跃(有效)烃源岩:包括目前可能已不再有效或已耗尽再有效或已耗尽(油气已排出油气已排出)的;的;油气:包括聚集在一起的:油气:包括聚集在一起的:在常规油气田、气水合物、致密气田、在常规油气田、气水合物、致密气田、裂缝性页岩和煤中发现的热成因与生物成因气;裂缝性页岩和煤中发现的热成因与生物成因气;在自然界发现的凝析油、原油和沥青;在自然界发现的凝析油、原油和沥青;系统:相互依存的并制约油气成藏的各种系统:相互依存的并制约油气成藏的各种地
5、质要素、作用及其组合关系。地质要素、作用及其组合关系。二、含油气系统的组成二、含油气系统的组成:地质要素和成藏:地质要素和成藏作用作用:地质要素:烃源岩、储集层、盖层和地质要素:烃源岩、储集层、盖层和上覆岩层上覆岩层 成藏作用:圈闭的形成和油气的生成成藏作用:圈闭的形成和油气的生成运移聚集运移聚集 这些要素及作用必须要有适当的时空配置,这些要素及作用必须要有适当的时空配置,才能使其有机的关联;这些成藏作用有序的发才能使其有机的关联;这些成藏作用有序的发生,最终形成油气聚集;生,最终形成油气聚集;这些基本要素和成藏作用存在与发生的地方这些基本要素和成藏作用存在与发生的地方就是含油气系统所在的位置
6、。就是含油气系统所在的位置。三、含油气系统的命名及分类三、含油气系统的命名及分类1.1.含油气系统命名含油气系统命名 (1 1)可靠性水平:用于描述某一特定烃源岩生成的油)可靠性水平:用于描述某一特定烃源岩生成的油气提供给油气聚集的可能性。气提供给油气聚集的可能性。基于资料和研究程度,含油气系统可划分为三个可基于资料和研究程度,含油气系统可划分为三个可靠性级别:靠性级别:已知的已知的(KnownKnown):成熟烃源岩与油气聚集之间存在):成熟烃源岩与油气聚集之间存在良好的地球化学可比性,以(!)表示;良好的地球化学可比性,以(!)表示;可能的可能的(HypotheticalHypotheti
7、cal):应用地球化学资料识别):应用地球化学资料识别出了烃源岩,但烃源岩与油气聚集之间尚未确定有地球化出了烃源岩,但烃源岩与油气聚集之间尚未确定有地球化学可比性,以(学可比性,以()表示;)表示;推测的推测的(SpeculativeSpeculative):烃源岩和油气的存在完全):烃源岩和油气的存在完全是根据地质或地球物理资料推测的,以(?)表示。是根据地质或地球物理资料推测的,以(?)表示。含油气系统可靠性水平的定义可靠性水平标记符判别标准已知的(!)油源岩对比或气源岩对比可能的()缺乏油气源岩对比,地化资料指示了油气的成因推测的(?)仅存在一般的地质或地球物理证据 (2 2)含油气系统
8、的名称:含油气系统)含油气系统的名称:含油气系统的名称包含了烃源岩、主要储集岩名称以的名称包含了烃源岩、主要储集岩名称以及用符号表示的该系统的可靠性水平。及用符号表示的该系统的可靠性水平。例如,例如,DeerDeerBoarBoar()代表一个可能代表一个可能的含油气系统,它由泥盆系的含油气系统,它由泥盆系DeerDeer页岩和页岩和BoarBoar砂岩组成,其中砂岩组成,其中DeerDeer页岩为烃源岩,页岩为烃源岩,BoarBoar砂岩为主要储集岩。砂岩为主要储集岩。2.2.含油气系统分类含油气系统分类 (1 1)PerrodonPerrodon(19841984,19921992):基于
9、沉积盆地):基于沉积盆地的地球动力学环境,按含油气盆地的性质将全球的的地球动力学环境,按含油气盆地的性质将全球的含油气系统分为三大类:含油气系统分为三大类:(a a)存在于大陆裂谷盆地中的大陆裂谷型含油)存在于大陆裂谷盆地中的大陆裂谷型含油气系统;气系统;(b b)存在于克拉通盆地内部或大陆离散边缘盆)存在于克拉通盆地内部或大陆离散边缘盆地中的地台型含油气系统;地中的地台型含油气系统;(c c)存在于挤压和活动边缘盆地中的,尤其是)存在于挤压和活动边缘盆地中的,尤其是弧前盆地和前陆盆地前渊中的造山带型含油气系统。弧前盆地和前陆盆地前渊中的造山带型含油气系统。含油气系统的沉积含油气系统的沉积盆地
10、动力学分类盆地动力学分类 (a)大陆裂谷型含油气系统,且垂向运移和不同层次储集岩;(b)地台型含油气系统,具侧向运移和单个储集层;(c)造山带型含油气系统,具侧向和垂向运移 (2 2)MagoonMagoon(19891989)根据上覆岩层的复杂程度)根据上覆岩层的复杂程度(单单一的或混合的一的或混合的)、储集层岩性、储集层岩性(硅质碎屑岩或碳酸盐岩硅质碎屑岩或碳酸盐岩)和干酪根类型和干酪根类型(I(I型、型、IIII型或型或IIIIIIII型型)对美国的含油气系对美国的含油气系统进行了分类。统进行了分类。19921992年,年,MagoonMagoon又根据烃源岩的地质又根据烃源岩的地质年代
11、对同样的含油气系统再次进行了分类。年代对同样的含油气系统再次进行了分类。(3 3)MagoonMagoon和和DowDow(19941994)根据导致烃源岩成烃的)根据导致烃源岩成烃的主控因素热源的不同将含油气系统划分为主控因素热源的不同将含油气系统划分为“典型的典型的”与与“非典型的非典型的”两大类,其中典型的含油气系统是指两大类,其中典型的含油气系统是指由于上覆岩层增加,致使烃源岩埋深增大并发生热成由于上覆岩层增加,致使烃源岩埋深增大并发生热成熟生烃作用而产生的油气系统,非典型的含油气系统熟生烃作用而产生的油气系统,非典型的含油气系统则指油气是经过其它途径生成的,如火成岩侵入、大则指油气是
12、经过其它途径生成的,如火成岩侵入、大洋中脊与裂谷深部热流或生物作用等。洋中脊与裂谷深部热流或生物作用等。典型的含油气系统在关键时刻的三种平面图与剖面图 (a)各基本地质要素均具备,但油气尚未生成,故不存在含油气系统;(b)有一套正在生烃的烃源岩,存在一个含油气系统;(c)两套烃源岩均已热成熟,存在两个含油气系统非典型的含油气系统非典型的含油气系统 烃源岩在火成岩岩墙的作用下热成熟生烃烃源岩在火成岩岩墙的作用下热成熟生烃 (4)Demaison和Huizinga(1991,1994)根据油气充注程度(过充注、正常充注、欠充注)、运移排烃方式(垂向排烃、侧向排烃)与捕集方式(高阻抗、低阻抗)对含油
13、气系统进行分类,一共可分出12种类型。含油气系统油气生成子系统运移-捕集子系统油气充注程度:过充注、正常充注、欠充注运移排烃方式:垂向排烃、侧向排烃捕集方式:高阻抗、低阻抗根据上述三种因素中所适合的条件来确定含油气系统的分类含油气系统成因分类流程图 (5 5)窦立荣等()窦立荣等(19961996)根据油气相态在纵向上的分)根据油气相态在纵向上的分布规律,将含油气系统分为含生物气系统、含油系统、布规律,将含油气系统分为含生物气系统、含油系统、含凝析油气系统和含干气系统。含凝析油气系统和含干气系统。(6 6)赵文智等()赵文智等(19961996)根据油气充注程度(超充注、)根据油气充注程度(超
14、充注、正常充注、欠充注)、储盖组合(重叠式、侧变式、包正常充注、欠充注)、储盖组合(重叠式、侧变式、包裹式)、运移样式(垂向、侧向)、圈闭类型(高阻抗、裹式)、运移样式(垂向、侧向)、圈闭类型(高阻抗、低阻抗)与保存条件(无改造型、微弱改造型、强烈改低阻抗)与保存条件(无改造型、微弱改造型、强烈改造型)进行组合分类,共划分出造型)进行组合分类,共划分出108108种基本类型。种基本类型。(7 7)宋建国和张光亚()宋建国和张光亚(19961996)依据沉积盆地类型、)依据沉积盆地类型、演化及烃源岩形成的古地理、古气候条件等,将中国油演化及烃源岩形成的古地理、古气候条件等,将中国油气系统划分为古
15、生界克拉通型、中新生界前陆陆内气系统划分为古生界克拉通型、中新生界前陆陆内挠曲坳陷型和中新生界裂谷伸展坳陷型,共三大类挠曲坳陷型和中新生界裂谷伸展坳陷型,共三大类五小类。五小类。四、含油气系统的研究四、含油气系统的研究1 1.含油气系统的确定含油气系统的确定 证实一个含油气系统的存在的依据是有油气的存在,证实一个含油气系统的存在的依据是有油气的存在,哪怕只有一股气或一滴油(体积小而丰度高)。一般而哪怕只有一股气或一滴油(体积小而丰度高)。一般而言,对任何地区,只要有富含有机质的岩层存在,且其言,对任何地区,只要有富含有机质的岩层存在,且其被沉积埋藏到足以生成油气的深度,就应当存在含油气被沉积埋
16、藏到足以生成油气的深度,就应当存在含油气系统。系统。2 2.含油气系统的描述含油气系统的描述 作为一个地质实体,含油气系统具有特定的地理、作为一个地质实体,含油气系统具有特定的地理、地层和时间范围,且可以用地层和时间范围,且可以用“四图一表四图一表”来加以较好的来加以较好的描述与说明。描述与说明。(1 1)油气聚集统计表:以表格形式列出与某一特定)油气聚集统计表:以表格形式列出与某一特定含油气系统有关的所有油气聚集及其相关资料,它为质含油气系统有关的所有油气聚集及其相关资料,它为质量平衡方程提供了数据,且是含油气系统评价的基础。量平衡方程提供了数据,且是含油气系统评价的基础。在虚拟的Deer-
17、Boar(.)含油气系统内的油气田油气田名称发现时间储集层原油比重(API)累计原油产量(106bbl)剩余储量(106bbl)Big Oil1954Boar砂岩3231090Raven1956Boar砂岩3112012Owens1959Boar砂岩3311019Just1966Boar砂岩3416036Hardy1989Boar砂岩298589Lucky1990Boar砂岩15570Marginal1990Boar砂岩181265Teapot1992Boar砂岩21934 (2 2)埋藏史图:用以说明在特定地区的关键时刻、)埋藏史图:用以说明在特定地区的关键时刻、具体时间及基本地质要素,一般
18、应包含地质时代与绝对具体时间及基本地质要素,一般应包含地质时代与绝对年龄、岩性柱、岩层名称、深度、烃源岩、储集层、盖年龄、岩性柱、岩层名称、深度、烃源岩、储集层、盖层、上覆岩系等项目,并在埋藏史曲线上标注生油窗项、层、上覆岩系等项目,并在埋藏史曲线上标注生油窗项、生气窗项及油气系统形成的关健时刻。生气窗项及油气系统形成的关健时刻。DeerBoar(.)含油气系统的埋藏史图 (3 3)剖面图:用以显示油气系统形成关键时刻时各)剖面图:用以显示油气系统形成关键时刻时各基本要素的几何分布,限定了含油气系统的地层展布范基本要素的几何分布,限定了含油气系统的地层展布范围,一般应包括基底、上覆沉积盖层、边
19、界断裂、构造围,一般应包括基底、上覆沉积盖层、边界断裂、构造起伏、烃源岩、储集层、盖层、上覆岩系、生油窗项、起伏、烃源岩、储集层、盖层、上覆岩系、生油窗项、生气窗项、油气藏、埋藏史井位、油气系统的地理分布生气窗项、油气藏、埋藏史井位、油气系统的地理分布范围及地层展布范围。范围及地层展布范围。DeerBoar(.)含油气系统在关键时刻(250Ma)的地质剖面图 (4 4)平面图:在平面上勾绘含油气系统)平面图:在平面上勾绘含油气系统在关键时刻的地理分布范围,一般根据成熟在关键时刻的地理分布范围,一般根据成熟烃源岩及产自该烃源岩的油气显示、油气苗烃源岩及产自该烃源岩的油气显示、油气苗和油气聚集的展
20、布范围来加以圈定。和油气聚集的展布范围来加以圈定。DeerBoar(.)含油气系统在关键时刻的平面分布图 (5 5)含油气系统事件图:用以说明各)含油气系统事件图:用以说明各基本要素和各成藏作用间的时间关系、含基本要素和各成藏作用间的时间关系、含油气系统的保存时间及关键时刻等。油气系统的保存时间及关键时刻等。DeerBoar(.)含油气系统事件图在连续沉积的含油气盆地中,油气的生在连续沉积的含油气盆地中,油气的生成、运移和聚集的过程是个相对短暂的成、运移和聚集的过程是个相对短暂的地质时期,而油气生成的时间往往覆盖地质时期,而油气生成的时间往往覆盖了油气运聚的时间。因此,该时期是研了油气运聚的时
21、间。因此,该时期是研究含油气系统内油气运聚成藏最重要的究含油气系统内油气运聚成藏最重要的时间,称之为时间,称之为关键时刻。关键时刻。通过作关键时刻通过作关键时刻的平面范围和地的平面范围和地质剖面图,就可质剖面图,就可以判断含油气系以判断含油气系统是否存在及其统是否存在及其个数(图个数(图819)。)。3.含油气系统的评价含油气系统的评价 (1)油气充注能力)油气充注能力某一特定的含油气系统在一个区域的油气丰度主要取决于充注量(charge)的大小。Sluijk和Nederlof(1984)将油气充注量定义为圈闭空间可以捕集到的烃类体积,油气充注的体积则等于来自成熟生烃洼陷的油气体积减去排烃过程
22、及二次运移过程油气损失的体积。因此,油气的区域充注程度主要取决于烃源岩的丰度及成熟生烃洼陷的体积。Demaison和Huizinga(1994)认为可采用一种简化的统计指标源岩潜力指数(SPI)来确定。Tissot等(1980)将SPI定义为地下1m2面积的烃源岩柱内能生成油气的最大量(t),其计算公式为:式中,h为源岩的净厚度(m);S1S2为源岩的平均生烃潜力(kg烃/t岩石),由Rock-Eval热解实验获得;为源岩密度,一般为2.5t/m3。SPIh(S1+S2)/1000 在垂直排烃的含油气系统中,在垂直排烃的含油气系统中,SPISPI可分为:可分为:低级(低级(SPI5t/mSPI
23、5t/m2 2)中级(中级(5 5t/mt/m2 2SPI15t/mSPI15t/m2 2)和高级(和高级(t/m215SPIt/m215SPI)。)。在以侧向排烃为主的含油气系统中,在以侧向排烃为主的含油气系统中,SPISPI的分级为:的分级为:低级(低级(SPI2SPI2)、)、中级(中级(22SPI7SPI1010为非常有效的含油气系统,为非常有效的含油气系统,1-101-10为为中等有效的含油气系统,而中等有效的含油气系统,而110010010109 9bblbbl(油当量);(油当量);巨型含油气系统:巨型含油气系统:202010109 910010010109 9bblbbl(油当
24、量);(油当量);大型含油气系统:大型含油气系统:5 510109 9202010109 9bblbbl(油当量);(油当量);有效含油气系统:有效含油气系统:0.20.210109 95 510109 9bblbbl(油当量)(油当量)。圈闭圈闭圈闭源区源区源区源区含油气系统含油气系统(场环对应分布场环对应分布)油气成藏体系油气成藏体系油气成藏体系与含油气系统的关系油气成藏体系与含油气系统的关系 第四节 油气田一、油气田的概念和分类一、油气田的概念和分类 油(气)田:油(气)田:一定(连续)的产油(气)面积上油气藏的总和一定(连续)的产油(气)面积上油气藏的总和,或在地表同一产油面积上地下所
25、有油气藏的总和,或在地表同一产油面积上地下所有油气藏的总和。是油气聚集带中次一级的产油(气)单元。是油气聚集带中次一级的产油(气)单元。它一般包括两方面的内容:它一般包括两方面的内容:1 1)油气田是指一定油气面积内油气藏的总和)油气田是指一定油气面积内油气藏的总和2 2)这一定的产油面积是受一定的构造或地层因素所控制的地)这一定的产油面积是受一定的构造或地层因素所控制的地质单位。质单位。()笼统意义上的油气田:强调一定面积,可大可小()笼统意义上的油气田:强调一定面积,可大可小()历史与行政上的油气田:对应于一个盆地或大型盆地的()历史与行政上的油气田:对应于一个盆地或大型盆地的一部分(下分
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