变质岩储层油气形成与分布

我国储油气层类型及分布分别是什么？~

储油气层是由骨架颗粒、基质、胶结物以及未被固结部分占据的网状孔隙系统所组成。储油气层中的孔隙不仅具有储存油气的能力，而且是油气流动的通道。
我国储油气层岩石类型主要包括碎屑岩、碳酸盐岩、岩浆岩及变质岩三大类。
1.碎屑岩（砾岩、砂岩、泥岩、火山碎屑岩）油气储层碎屑岩是以陆相碎屑岩为主。
1）按时代分布中国各地质时代地层，由震旦系到古生界及中新生界均有油气产出或显示，说明含油气层系分布广泛，但碎屑岩储层以中、新生界为主，还分布于部分上古生代地层中。
石炭系碎屑岩是我国重要的油气产层，在塔里木、准噶尔和渤海湾盆地产油，四川及鄂尔多斯盆地产气；二叠系碎屑岩在鄂尔多斯盆地和冀中拗陷苏桥地区产气和凝析油，在准噶尔和二连盆地也产油；三叠系在鄂尔多斯、塔里木、准噶尔、四川和吐哈盆地有油气产出；侏罗系在吐哈、准噶尔、塔里木、鄂尔多斯、柴达木、四川、渤海湾、松辽等盆地产油，中下侏罗统为煤系地层，在吐哈盆地台北凹陷产气也产油；白垩系在松辽和二连盆地是主要含油气区，塔里木和酒泉盆地也有油产出；下第三系在渤海湾、柴达木、酒泉、准噶尔、塔里木以及北部湾、珠江口、东海等盆地均有油产出；第四系在柴达木盆地东部凹陷涩北、盐湖地区的湖相、河流相中已形成相当规模的气田。
2）碎屑岩储层的砂体类型在陆相盆地中，主要砂体类型有河流、三角洲、扇三角洲、近岸水下扇、湖底扇、滩坝及冲积扇等。不同拗陷所发育的含油砂体有一定差别。松辽盆地大庆油田有大型河流三角洲、东营凹陷胜坨油田、黄骅拗陷也以河流三角洲为主要含油砂体，其次有近岸水下扇、浊流、滩坝等砂体。黄骅拗陷北部的南堡凹陷则以扇三角洲和近岸水下扇为主要含油砂体，也有河流、三角洲、滩坝等砂体。辽河拗陷以扇三角洲和浊流砂体为主要含油砂体。东濮凹陷以三角洲、浊流及滩坝为主要含油砂体。吐哈盆地台北凹陷侏罗系以扇三角洲和辫状河三角洲为主要含油砂体。准噶尔盆地克拉玛依油田则以洪（冲）积扇为主要含油砂体。
3）按粒度划分碎屑岩储油气层按粒度可分为砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩，从成分上来看还含有部分火山碎屑岩（表2—1）。
（1）砾岩。
又称粗碎屑岩，主要由大于2mm的粗碎屑颗粒（砾石和角砾）组成的岩石，砾石和角砾主要由岩屑组成。由砾岩组成的储油气层主要为济阳坳陷沾化凹陷沙四段冲积相砾岩和东濮凹陷沙三段浊积相砾岩，还有准噶尔盆地克拉玛依油田西北缘三叠系砂砾岩油气田。
（2）砂岩。
又称中碎屑岩，主要由砂级颗粒组成的岩石，约占沉积岩的二分之一，仅次于粘土岩，我国碎屑岩油气储层80%以上由砂岩组成。
砂岩碎屑组分以石英为主，其次为长石及各种岩屑。按粒度分为巨砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩；按杂基含量分为净砂岩和杂砂岩；按碎屑成分分为石英砂岩、长石砂岩和岩屑砂岩类。
①石英砂岩类：碎屑组分中石英含量大于50%，长石和岩屑含量均小于25%，可分为石英砂岩（石英占90%以上）、长石质石英砂岩和岩屑质石英砂岩；复杂类型是长石岩屑质石英砂岩。该类砂岩胶结物大多为硅质，次为钙质、铁质和海绿石等。主要被石英胶结的典型石英砂岩和石英岩状砂岩，几乎全部呈石英次生加大（或自生）胶结，称沉积石英岩，多形成于海洋环境，或海陆交互相环境，属高成熟砂岩类。我国二叠、石炭系含气盆地砂岩均属于此种类型。

表2—1 碎屑岩储油气层的岩石类型
②长石砂岩类：碎屑组分中石英含量小于75%，长石含量大于25%，岩屑含量小于25%。长石组分主要是钾长石和酸性斜长石，基性斜长石少见。长石砂岩的成分成熟度和结构成熟度均较低，主要过渡类型是岩屑质长石砂岩。典型长石砂岩主要形成于活动构造单元，为快速搬运—沉积产物，50%以上由长石组成的砂岩称基底型长石砂岩，多为构造活动强烈区、块加速堆积产物。我国中、新生代断陷盆地砂岩储层主要是长石砂岩类（如东部渤海湾、松辽盆地等油气田），由于长石在成岩阶段溶解会产生大量次生孔隙。
③岩屑砂岩类：其中岩屑大于25%，长石小于25%，石英含量在75%以下。岩屑成分主要是酸性喷出岩、千枚岩、板岩、泥岩、页岩和各类硅质岩岩屑；常见的胶结物为碳酸盐矿物和氧化硅。成分成熟度和结构成熟度均较低。岩屑砂岩随长石含量增加则逐渐向长石砂岩过渡。我国中、新生代含油气盆地如四川、准噶尔、吐哈等盆地常见岩屑砂岩或长石质岩屑砂岩。由于不稳定岩屑的溶解作用可形成一定数量的次生孔隙，使之成为较好的含油气储层。
（3）粉砂岩类。
主要由粉砂级颗粒组成的岩石，又称细碎屑岩。又可分粗粉砂质、细粉砂质粉砂岩，粉砂主要由石英组成，其次是长石，常含较多白云母碎屑，重矿物含量高于砂岩，可达2%～3%。由于富含粘土杂基常过渡为粉砂质泥岩及页岩。由于常为悬浮搬运—沉积所致，石英粉砂多呈棱角状，云母碎片顺层分布。根据成分差别，把粉砂岩划分为长石质粉砂岩和石英粉砂岩两类。我国中、新生代陆相沉积盆地中的长石质粗粉砂岩可作为含油气储层。如东濮凹陷文留、文东等气田储气层，吉林等。
（4）泥岩。
深部埋藏的泥岩一般认为是良好的盖层，但若泥岩裂缝发育，再与油气源岩及上覆盖层配合，可成为一种特殊的油气储层，四川盆地西部的泥岩气藏、松辽盆地古龙地区青山口组泥岩裂缝储层就是很好的实例。
（5）火山碎屑岩。
火山碎屑岩是主要由火山碎屑物质（>90%）组成的一种特殊碎屑岩类。兼有火山岩和碎屑沉积岩双重特点，物质成分以火山碎屑物质为主，具有碎屑岩状结构，常与正常碎屑岩共生，也可作为含油气储层。
火山碎屑岩在我国各时代地层中均有分布，特别是我国东部中、新生代陆相沉积盆地更是广泛发育，其中有的有良好的含油气显示，如二连盆地，已获得一些中—小型油气田。凝灰岩和沉凝灰岩可作为油气储层，储集空间主要是长石和不稳定岩屑乃至火山玻璃溶解后形成的次生孔隙。细小火山尘影响储层物性，随火山尘含量增加储层物性变差。
4）中国已发现的碎屑岩储油气层的特征①纵向上可分为四套地层组合：石炭、二叠系为石英砂岩、长石岩屑石英砂岩，以及岩屑质长石砂岩；三叠系以长石砂岩、岩屑质长石砂岩居多；侏罗、白垩系以长石砂岩、石英砂岩为主，也有部分岩屑砂岩及火山碎屑岩分布；第三系、第四系则以长石砂岩、长石石英砂岩以及岩屑长石石英砂岩为特征。
②碎屑岩储层储集砂体主要为河流—三角洲沉积体系，其次为扇三角洲相和湖底扇相等体系。
③成分成熟度及结构成熟度均相对比较低，其成因与陆相湖盆近物源、多物源、快速沉积等因素有关。碎屑岩储层粒级变化大，有砾岩、含砾砂岩、中粗砂岩、细砂岩、粉砂岩和泥质粉砂岩等。已发现的中、新生界产气层多为细砂岩、粉砂岩，晚古生代多为粗—中粒砂岩。分选中等，次圆—次棱角状，砂岩中杂基含量一般小于10%。
2.碳酸盐岩油气储层1）分布我国碳酸盐岩油气储层分布广泛。已发现具工业油气流碳酸盐岩储层的沉积盆地有四川、渤海湾、鄂尔多斯、塔里木、珠江口、苏北、柴达木等盆地。从元古界到新生界除少数几个层系外，都发现了工业性油气层。
2）碳酸盐岩油气储层特点（1）油气层多，以年代老的层系为主，古生界碳酸盐岩油气层居先；中生界和元古界次之；新生界居末位。
（2）海陆相兼有，以海相储层居多，元古界和古生界的碳酸盐岩储层均属海相沉积；中生界以海相为主，少数为陆相；新生界则以陆相（湖相碳酸盐岩）为主。
（3）成岩作用强，原生孔隙消失，储渗空间以次生孔隙为主。
（4）孔隙类型多样，储层结构复杂，储层中常常是孔、洞、缝兼具，但成因各异，分布规律不同，彼此匹配叠加，形成多种组合类型、储渗体形态多样。
（5）储油物性差，裂缝在油气产生和连通中起重要作用，储层的非均质性强。
（6）具有生成油气的能力，可形成自生自储的油气层。有的碳酸盐岩有机质丰富，在烃类形成与演化过程中都有各类孔隙可供给。
3）碳酸盐岩油气储层类型碳酸盐岩类型可以分为白云岩及灰岩二大类。
（1）白云岩：
白云岩由粒屑（鲕粒、砂屑、藻团块、藻绵层、核形石等）白云岩及结晶（中晶、细晶、粉晶、泥晶）白云岩组成，主要分布于我国四川震旦系、上二叠统长兴组、下中三叠统。如威远资阳气田、川南、川东、川西南气田；还有陕甘宁盆地下奥陶统马家沟组大气田。
（2）灰岩及云灰岩：
灰岩由粒屑灰岩（如粒屑，鲕粒、内碎屑、藻粒、球粒、生物碎屑、介壳等）组成，胜利油田第三系中国枝管藻灰岩、螺云灰岩、四川盆地川中地区大安寨介壳灰岩均属于这种类型。其次还包括结晶灰岩和结晶白云质灰岩。
灰岩及云灰岩油气田有四川盆地川南、川东、川西有关油田，黄骅拗陷油气田、济阳拗陷平方王气田及四川盆地川中大安寨油田，其特征见表2—2。

表2—2 碳酸盐岩油气层和岩石类型
3.岩浆岩及变质岩油气储层特殊岩类油气层主要指岩浆岩及变质岩等，岩浆岩岩石类型有辉绿岩、玄武岩、安山岩和流纹岩、脉岩等，变质岩岩石类型有千枚岩、板岩、片麻岩、混合岩、变粒岩、变质石英砂岩等。近年来我国在准噶尔、渤海湾等盆地，苏北、四川雅安等地区油气勘探中于变质岩及火山岩中也发现了油气聚集带，见表2—3。

生油层中生成的油气是高度分散状态，那么油气是如何运移到储集层中去的？什么样的岩层能够作为储集层？油气是流体，在储集层是否继续运移？我们现在已经找到的油气藏具有什么样的特征？这些都是本节要研究的问题。
一、储集层
最初开采油气时，人们看到油气从油井里源源不断地流出，以为地下一定存在着油河、油湖、油溪。后来随着勘探和开发的发展，人们才建立起科学的概念，即油气在地下是储存在一些岩石的孔隙、缝、洞中，就像水充满在海绵里一样。
凡是能够具有使流体储存并有渗滤能力的岩层统称为储集层。若储集层中含有一定数量的油气，则称为含油气层。已开采的含油气层称为生产层或产层。
（一）储集层的物性
衡量某一岩层能否作为储集层，最根本的条件在于它是否有供油气储存的孔隙性和允许油气在其中流动的渗透性。渗透性与油气在岩石中的饱和度有关。因此，孔隙性、渗透性和饱和度是储集层的重要参数。
1．孔隙性
严格地说，地壳上所有的岩石都具有一些孔隙。但不同的岩石其孔隙的大小、形状及发育程度极不相同，因而其储集油气的能力也显著不同。碎屑岩以粒间孔隙为主；碳酸盐岩胶结作用强，以后生（次生）的溶蚀孔隙为主，粒间、粒内孔隙也存在。它们都可成为储集油气的良好空间。
岩石中孔隙体积的多少用孔隙度来表示。孔隙度是指岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样总体积之比值。由于它是指岩样中的全部孔隙的总体积，故称为总孔隙度或绝对孔隙度。
岩石中总孔隙度越大，说明岩石中孔隙空间越大。但岩石中不同大小的孔隙对流体储存和流动所起的作用并不相同。岩石中那些孤立的互不连通的孔隙和微毛细管孔隙，即使储存有油和气，在现代工艺技术条件下也不能开采，没有实际意义，因而在实践中又提出了有效孔隙度的概念。
有效孔隙度是指岩石中那些互相连通的，且在一般压力条件下允许流体在其中流动的孔隙总体积与该岩样总体积之比（用百分数表示）。
显然，同一岩石的有效孔隙度小于绝对孔隙度。对胶结不甚致密的砂岩，二者差别不大；但对胶结致密砂岩和碳酸盐岩，二者可有很大的差别。目前油田所用的都是有效孔隙度，所以习惯上将有效孔隙度简称为孔隙度。储集层的孔隙度多在5%～30%间，而最常见在10%～20%范围内。孔隙度小于5%的储集层，一般认为是没有开采价值的，除非地层中存在有在岩心中不易发现或无法完整保存的其他孔洞或裂缝。
2．渗透性
在有压差存在的条件下，岩石本身允许流体通过的性能称为岩石的渗透性。严格地说，自然界中所有的岩石只要压差足够大都具有渗透性，渗透性的好坏用渗透率（K）来表示。
最早进行渗透性实验的是法国人亨利·达西。他发现：一种流体通过孔隙介质时，其流量（Q）与施加在孔隙介质两端的压差（Δp）成正比，与横截面积（A）成正比，而与流体的黏度（μ）及孔隙介质的长度（L）成反比，即：
Q∝ΔpA/μL将上式引入系数K，并写成等式，则有：


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式中　K——岩石的渗透率，μm2；
Q——流体流量，cm3/s；
A——孔隙介质（岩心）横截面积，cm2；
L——孔隙介质（岩心）长度，cm；
Δp——通过岩心两端的压力差，105Pa；
μ——流体黏度，mPa·s。
式（2-1）即为著名的“达西定律”或“达西直线渗滤定律”。K称为渗透率，它与岩石的孔隙结构（孔隙大小、半径等）有关，而与通过的流体性质无关。
如果是气体时，气体会随压力降低而体积膨胀，取平均流量，式（2-2）可转化为：

式中　Qg——气体平均流量。
以上讨论的是一种（即单相）流体存在于岩石孔隙中的渗透率，要求这种流体不与岩石发生任何物理化学反应，且流体运动过程中是层流状态。这种单相流体通过岩石的渗透率称为岩石的绝对渗透率。
在油层内，常常是油、气、水三相或两相共存，它们在岩石中同时流动时，存在着相互干扰、相互影响，因此，岩石对其中每一相流体的渗滤作用与单相流差别较大。为了与绝对渗透率相区别，把多相流体共存时岩石对其中每一相流体的渗透率称为相对渗透率或有效渗透率，分别用符号Ko、Kg、Kw表示油、气、水的相对渗透率。岩石中，任何一相相对渗透率总是小于该岩石的绝对渗透率。
3．饱和度
饱和度是指岩石中某相流体的体积与岩石中孔隙体积之比。用符号So、Sg、Sw分别表示岩石中含油饱和度、含气饱和度和含水饱和度，显然So+Sg+Sw=1。
4．孔隙度、渗透率和饱和度间的关系
储集层的孔隙度与渗透率间通常没有严格的函数关系，因为影响它们的因素很多。如黏土岩的绝对孔隙度可达30%～40%，但渗透率却很小，原因是孔道太小。有些致密石灰岩储集层虽然孔隙度很低，但由于有裂缝的存在，其渗透率却相当高。但是，岩石的有效孔隙度与渗透率间的关系较为密切，有效孔隙度高的储集层，其渗透率也高。有效渗透率不仅与岩石的性质有关，而且与其中流体的性质和它们的饱和度有关。当岩石中某相流体的饱和度很小时，则不流动；随着该相流体饱和度的增大，相对渗透率也增大，其关系见图2-7。

图2-7　油、水饱和度与相对渗透率关系曲线（二）储集层的类型
储集层的岩石类型很多，但主要的有两类：碎屑岩储集层和碳酸盐岩储集层。
1．碎屑岩储集层
碎屑岩储集层的岩石类型有砾岩、砂岩和粗粉砂岩，其中以中、细砂岩为主。它们以粒间孔隙为主，分布广泛，物性好。我国含油气盆地内，绝大多数是碎屑岩储集层。
影响碎屑岩储集层物性的因素有许多。碎屑颗粒的分选性（均匀程度）越好、磨圆度越高、颗粒粒径较大的储集层，其孔隙度和渗透率越高；碎屑岩储集层颗粒间的胶结物成分、含量、胶结类型对其储油物性有较大的影响，一般来说，泥质、钙质胶结岩石比硅质、铁质胶结岩石疏松，储油物性好；接触式、孔隙—接触式胶结的岩石比基底式、孔隙—基底式胶结的岩石物性好。
2．碳酸盐岩储集层
碳酸盐岩储集层的岩石类型有各种石灰岩和白云岩。碳酸盐岩储集层储集空间极为复杂，但归结起来分为孔、缝、洞三类。值得提出的是，碳酸盐岩储集层孔、缝、洞多是在成岩后生作用阶段由地下水的溶蚀和构造力的作用形成，其岩石物性变化较大，岩心样品测定其孔隙度、渗透率值往往并不能反映储集层中的特性。
四川是我国碳酸盐岩气田的重要分布区，已有两千多年的开发历史；华北盆地古近系和震旦系至奥陶系地层中也有碳酸盐岩储集层。
3．其他岩类储集层
其他岩类储集层是指碎屑岩储集层和碳酸盐岩储集层以外的各种岩石构成的储集层，如岩浆岩储集层、变质岩储集层、黏土岩储集层等。这类储集层虽然岩石类型多样，但占世界总油气储量的比例小（约0.2%）。在国内、国外都发现了这类储集层的油气，如我国辽河油田古近系沙河街组沙三段下部的凝灰岩、粗面岩中发现了工业性油气流；酒泉盆地鸭儿峡油田，是在变质岩（板岩、千枚岩、变质砂岩）基底上形成油藏。其他岩类是否能储集油气，关键是它们在其形成之后能否形成储集油气的空间。
二、盖层
盖层是位于储集层之上能够封隔储集层以免油气向上逸散的保护层。盖层是油气藏形成的一个重要条件，其封隔性好坏，直接影响着油气能否在储集层中聚集和保存。
盖层封隔油气是由于它岩性致密、无裂缝、渗透性差。
常见的盖层岩石类型有黏土岩（泥岩和页岩）、蒸发岩（盐岩、石膏）和碳酸盐岩。通常情况下，黏土岩盖层往往与碎屑岩储集层相伴生；石膏和盐岩盖层常是碳酸盐岩储集层的盖层；而碳酸盐岩不仅能生油，而且也可以作为自身的盖层，形成自生、自储、自盖式生储盖组合。
三、油气运移
石油和天然气都是流体，它们在生油层中生成，再运移到储集层中，在储集层内或储集层间运移到合适的地方，聚集起来成为油气藏。因此，油气运移是油气藏形成的重要过程。我们把油气从生油层向储集层中的运移称为初次运移，油气运移到储集层之后的一切运移称为二次运移。
（一）油气运移的方式
目前的研究认为，油气在地下运移的方式主要有扩散和渗滤两种。
1．扩散
物质的分子运动，使其在各个方向上的浓度都趋于平衡的现象，称为扩散。扩散是由浓度差引起的。在油气生成过程中，生油层中油气的浓度较相邻的储集层高，因而向储集层中扩散。油的扩散速度比气的扩散速度慢，因此，扩散是天然气运移的主要方式。在地层中，油、气或气、水接触时，天然气在液体中扩散，随着时间的推移，气分子在油（或水）中各方向的浓度趋于平衡，进而使液体达到饱和。
2．渗滤
液体在孔隙介质中的流动称为渗滤。流体渗滤必须在有压差存在的条件下进行。渗滤是油气在地层中运移的主要方式。油气在地层的孔隙孔道中渗滤服从达西直线渗滤定律。
（二）促使油气运移的动力
地下的油气虽然是流体，但它们在地下运移时必须具有动力。研究表明，促使油气运移的动力主要有五种。
1．地静压力
地静压力是由上覆沉积物（岩）的重量所造成的负荷。地静压力的大小随上覆地层的厚度和密度的增大而增大。在沉积盆地里，生油层往往在盆地中心，其颗粒细，厚度大，地静压力也大，地温高；而盆地边缘地带颗粒粗，孔隙发育，物性好，厚度薄，地静压力小，地温低，从而使盆地中心与边缘形成压差，中心部位地层中的水和生成的油气在此压差下向边缘地带运移。
2．水动力
当沉积物压实固结后，地静压力主要是由岩石的颗粒骨架所承担。储集层孔隙中的流体所承受的压力不是地静压力，主要是由储集层内流体本身的重量引起的压力。当储集层无泄水区而静止不动时，此压力为静水压力。静水压力对油气聚集作用不大。
若储集层在地表存在着供、泄水区，水在岩层中可流动，这种地下水流动而产生的动力称动水压力。储集层供、泄水区间的高程差产生的水压头越大，动水压力越大。水在储集层中的运动速度与水压梯度（即沿着水流方向单位距离的压力降）成正比。动水压力使水携带着油气一起运移。
3．构造运动力
构造运动力促使油气运移是间接的。一是构造运动力使地下岩层形成新的构造格局，打破原来的压力分布区的平衡，油气重新由压力高的地区向压力低的地区运移；二是构造运动力使地下岩层产生裂缝、断层，为油气的运移创立了通道。
4．浮力
当油气进入饱含水的储集层之后，由于油、气、水的密度不同而发生重力分异作用，即气轻上浮，水重下沉，油居中间。这种促使油、气、水发生分异作用并使油气上浮的力，即为浮力。
5．毛细管力
在毛细管内（图2-8），使油面上升或下降的作用力，称为毛细管力。其大小可用公式表示：

图2-8　毛细管孔隙中油水接触面示意图

式中　pc——毛细管力，N/cm2；
σ——油水界面张力，N/cm2；
θ——界面与孔壁间夹角；
r——毛细管半径。
沉积岩石为亲水岩石，即θ＜90°，毛细管力指向石油，水起排油作用。生油层毛细管半径（r）小，毛细管力大；而储集层毛细管半径（R）大，毛细管力小，因此，生、储油层间产生压力差：

在此压力差的作用下，油气由生油层进入到储集层中。同样，在同一储集层中，油气也会由小孔隙进入到大孔隙中。
6．热力
岩石埋藏深度越大，温度越高。在温度作用下，岩石和岩石孔隙中流体发生膨胀，且随温度增高而增大。由于流体的膨胀系数比岩石颗粒的膨胀系数大得多，因此，孔隙中油气会由盆地中心（深处、高温）向盆地边缘（浅处、低温）运移。
除上述几种力外，促使油气运动的力还有地球自转力、细菌活动，等等。
（三）油气初次运移
油气是由生油层中极其分散的原始有机质生成的。因此，刚生成的油气本身也是极其分散的，它们常以孔隙水为载体（油气溶于水或呈游离态），在地静压力的作用下由生油层运移到储集层中。事实上，初次运移的动力除了地静压力作用外，热力、毛细管力、黏土矿物脱水作用都极为重要。还有人认为生油层中的新生甲烷气对油气初次运移起着重要的作用，甲烷可以使生油层内部形成异常高压，使岩层产生微裂隙，为油气运移开创了通道。同时，甲烷气对油有较大的溶解作用，作为油的运载体，而实现初次运移。
油气初次运移的主要时期发生在油气大规模生成时期（即生油主带形成时期）。
（四）油气二次运移
油气进入到储集层后，开始是呈油滴或小气泡的分散游离状态。在充满水的储集层内，由于密度不同产生浮力，油气会向储集层的顶部运移并汇集成油珠或油柱。在水动力和构造运动力等的作用下，这些游离状的油珠或油柱会沿储集层的孔隙、裂缝、断层或不整合面由压力高的地区向压力低的地区运移。普遍认为，油气的二次运移是紧接着油气初次运移开始的，但油气二次运移的主要时期是发生在主要生油期（初次运移时期）之后发生的第一次构造运动期。因为构造运动不仅发生区域性地层倾斜、褶皱或断裂，而且形成了新的压力分布区，为油气运移创造了有利的地质条件。
二次运移的距离与储集层的岩性—岩相特征有关。海相地层岩性稳定，油气二次运移的距离较长（可达上千公里）；陆相地层岩性－岩相变化大，二次运移距离较小。
四、圈闭及油气藏
油气在储集层中运移，只有当岩层的上倾方向有遮挡条件时，才能阻止此油气继续运移，并使油气聚集起来。这种能使油气聚集起来的地质场所称为圈闭。有油气的圈闭称为油气藏。
（一）圈闭
1．圈闭的组成
任何一个圈闭都是由三部分组成：
（1）储集层：能够储存并渗滤油气。
（2）盖层：位于储集层之上，阻止油气向上逸散。
（3）遮挡物：能从各个方向阻止油气继续运移的封闭条件。遮挡物可以是盖层的本身弯曲（如背斜），也可以由封闭性断层、地层超覆、地层不整合或岩性尖灭等遮挡条件所形成。
2．圈闭的类型
根据圈闭的成因，可将其分为三种类型：
（1）构造圈闭：是由构造运动形成的变形或变位圈闭，包括两类：背斜圈闭和断层圈闭。
（2）地层圈闭：是由地壳升降运动形成的地层超覆或不整合面覆盖圈闭。
（3）岩性圈闭：是盆地内由沉积条件差异而造成的储集层在横向上发生岩性变化，并为不渗透性岩层遮挡时的圈闭，如砂岩尖灭和砂岩透镜体圈闭。
3．圈闭的度量
度量圈闭容积的大小，用到以下参数（见图2-9）：
（1）溢出点：流体充满圈闭以后，开始溢出的那一点。

图2-9　圈闭容积有关参数示意图
（2）闭合高度（h）：圈闭中，储集层的最高点与溢出点间的高程差，简称闭合度。
（3）闭合面积（S）：通过溢出点的构造等高线所圈闭的面积。
（4）储集层的有效厚度（H）：储集层中具有工业性产油能力的那一部分厚度（计算时，应扣除非渗透性夹层）。
（5）有效孔隙度（φ）：前已述及。
圈闭的有效容积（Q）是评价圈闭的重要参数之一：

（二）油气藏
1．油气藏的概念
油气藏是指油气在单一圈闭中具有同一压力系统的基本聚集。若圈闭中只有油聚集，称为油藏；只有气聚集，称为气藏；而同时聚集了油和游离气则称油气藏。通常所说的工业性油气藏，是指在目前的技术条件下，开采油气藏的投资低于所采出油气经济价值的油气藏。
2．油气藏内油、气、水的分布
在圈闭内，油、气、水的分布是按密度大小呈有规律分布的：气轻，聚集在圈闭的最高部位；水重，位于圈闭的最下部；油在中间。由于储集油、气、水的孔隙空间是相互连通的，所以同一个油气藏内应具有统一的压力系统。在油气勘探和开发工作中，为了说明油气藏和油、气、水在平面上的分布，常用到以下参数（见图2-10）：
（1）含油（气）高度：油水接触面与油（气）藏最高点的海拔高度差。有气顶时，含油高度为油水接触面与油气接触面的海拔高程差。油气接触面与油气藏最高点间的海拔高差为气顶高度。

图2-10　背斜油气藏中油、气、水分布示意图（2）含油（气）边缘：含油边缘指油水接触面与含油层顶面的交线。在此线以外，只有水没有油。对气顶来说，油气接触面与含油层顶面的交线为含气边缘。
（3）含水边缘：指油水接触面与含油层底面的交线。在此线以内只有油没有水。
（4）含油（气）面积：含油边缘所圈定的面积为含油面积。对气顶来说，含气边缘所圈闭的面积为含气面积。
（5）底水和边水：在含油边缘内的下部支托着油藏的水称之为底水；在含油边缘以外衬托着油藏的水称之为边水。
3．油气藏形成条件
油气藏的形成要有一系列基本条件：
（1）要有充足的油气来源。充足的油气来源是形成油气藏的基本前提，它不仅取决于沉积盆地的面积和生油凹陷下沉的持续时间长短，即生油岩体积的大小，而且还取决于生油岩的岩性－岩相特征和地化指标，即生油岩生油量的多少。
（2）要有有利的生储盖组合。对形成油气藏来说，生、储、盖层缺一不可。在生油层和储集层间互出现的正常式生储盖组合中，上一生储盖组合中的生油层又是下一生储盖组合的盖层，生油层和储集层间接触面积大，排烃距离短且及时，可形成油气丰富的油气藏。
（3）要形成有效的圈闭。并非地层中所有的圈闭都能形成油气藏。只有那些离油源区近，在油气大规模运移之前形成的以及水动力作用不太强烈的圈闭才能形成油气藏。而那些远离油源区且油气来源不充足、形成于油气大规模运移之后、水动力冲刷作用强烈的圈闭往往是“空”的。
（4）要有良好的保存条件。油气藏形成之后，如果没有经历过强烈的地壳运动（形成断裂）、岩浆活动、水动力强烈冲刷作用破坏的话，油气藏可以保存至今。
在满足上述条件的情况下，一个圈闭是形成油藏、气藏还是油气藏，这与地层压力及油气饱和压力（即当压力降低时，气从石油中分离出第一个气泡时的压力）有关。当地层压力大于油气饱和压力时，气溶解于原油中而形成无气顶的纯油藏。但当地层压力小于油气饱和压力时，气从石油中分离出来，初期圈闭中油、气、水进行重力分异，形成具有油水、油气界面的油气藏；随着油气的不断供给，油、气、水进行重力分异，油气界面和油水界面都会逐渐下降。当油水界面达溢出点后，则圈闭的有效容积中只有油气存在，仍为油气藏。此时若再供给油气，圈闭中油从溢出点溢出，而运移到更高处的圈闭中进行聚集，油气界面继续下降。若油气界面降到溢出点时，圈闭中只有气存在而形成纯气藏（见图2-11）。依据此形成原理，在一系列溢出点依次升高的若干圈闭之中，低处的圈闭会形成气藏，向上会依次为油气藏、油藏，这种分布人们称为“油气差异聚集原理”（见图2-12）。

图2-11　在单个圈闭中油气分异聚集示意图

图2-12　在系列背斜圈闭中油气分异聚集示意图4．油气藏的类型
油气藏分类方法很多，但目前我国常用的是根据圈闭成因来划分，包括构造油气藏、地层油气藏和岩性油气藏。
1）构造油气藏
构造油气藏是油气在构造圈闭中的聚集，包括背斜油气藏和断层油气藏两类。
（1）背斜油气藏：在构造运动作用下，地层发生弯曲变形，形成向周围倾伏的背斜，称背斜圈闭。油气在背斜圈闭中聚集形成的油气藏称为背斜油气藏。在世界石油及天然气的产量和储量中，背斜油气藏居于首位，其形态较简单，主要是储集层顶面拱起，上方被非渗透性盖层所封闭。我国酒泉盆地老君庙油田是典型的背斜油气藏，见图2-13。

图2-13　老君庙油田构造图及横剖面图（2）断层油气藏：断层油气藏是断层圈闭中的油气聚集。形成断层圈闭的基本条件是储集层的上倾方向被断层所切割，储集层与断层另一侧的不渗透层直接接触，即“砂岩不见面”，而形成断层遮挡圈闭，见图2-14、图2-15。断层油气藏的特点是断层附近储集物性好；油、气、水分布复杂。
2）地层油气藏
地层沉积的连续性中断所形成的不整合覆盖和地层超覆圈闭中的油气聚集，为地层油气藏。根据储集层与不整合面的关系，大体分为以下两类。

图2-14　弯曲断层与倾斜地层组成的油气藏

图2-15　交叉断层与倾斜地层结合组成的油气藏
（1）不整合油气藏（亦称“古潜山油气藏”）：油气位于不整合面之下较古老的岩层中，新生古储，储集层物性好，单井产量高，如我国任丘油田，见图2-16。

图2-16　任丘油田构造及剖面图
1—含油面积；2—潜山侵蚀面等高线；3—断层；4—剖面线；5—古近系沙河街组；6—古近系东营组；7—新近系；8—油藏
（2）地层超覆油气藏：当沉积盆地下降，沉积范围扩大（水进），新沉积的沉积物覆盖了较老的地层并与盆地边缘基底相接触，形成地层超覆。超覆圈闭中的油气聚集即为地层超覆油气藏，如青海马海气田，见图2-17。
3）岩性油气藏
沉积条件的变化导致储集层岩性发生横向变化而形成岩性尖灭和砂岩透镜体圈闭中的油气聚集，称岩性油气藏。下面是几种比较典型的岩性油气藏：
（1）岩性尖灭油气藏：在斜坡地带沿上倾方向渐变为不渗透泥岩，并成楔形尖灭于泥岩之中的砂岩体，称岩性尖灭圈闭，油气聚集于其中形成岩性尖灭油气藏，如老君油田的西部围翼古近—新近系“L”油层中的L5、L6层，见图2-18。

图2-17　马海气田剖面示意图（2）透镜体油气藏：顶、底向四周合并的砂岩体，四周被泥岩所限，构成砂岩透镜体圈闭，其中的油气聚集即为砂岩透镜体油气藏，如我国独山子油田，见图2-19。

图2-18　老君油田的西部围翼剖面图

图2-19　独山子油田砂岩透镜体油气藏剖面图
（3）生物礁块油气藏：是浅海碳酸岩台地上生物礁中的油气聚集。由于油源丰富，储集物性好，圈闭形成早，常形成储量大、产量高的油气藏，且成群成带分布。
除了上述油气藏类型外，还有一些隐蔽性油气藏，如水合气藏、水动力圈闭油气藏、向斜油气藏等，在此不再详述。
（三）油气田
油气田是指在同一局部构造面积内，受同一构造运动所控制的、上下叠置的若干个油气藏的总和。如果在这个局部构造范围内只有油藏，则称为油田；只有气藏，则称为气田；如果既有油藏，又有气藏，则称为油气田。

1.变质岩储层油气类型

按圈闭成因及类型，可将变质岩储层油气划分为基岩风化壳型油气聚集、基岩断裂破碎带型油气聚集和潜山内幕油气聚集3种类型。

A.基岩风化壳型油气聚集

主要由于地壳抬升，盆地基岩长时期出露地表遭受风化剥蚀，油气在顶部聚集，以顶部基岩风化壳为储集层，被后期沉积的地层所覆盖，形成以风化溶蚀的孔、洞、缝为主的油气聚集。这种类型比较常见，如胜利王庄变质岩，辽河东胜堡潜山、齐家潜山、兴隆台潜山、内蒙古哈南潜山等。

B.基岩断裂破碎带型油气聚集

此类油气聚集是由于基岩受构造作用产生断裂破碎，形成的构造裂缝及次生溶蚀孔洞储油，油气分布主要受构造作用控制。如辽河大民屯石油聚集，由于受构造作用产生裂缝及次生孔、洞、缝，油气主要分布在距顶部风化面300～800m的深度范围。

C.潜山内幕油气聚集

主要是由于不同变质岩类力学性质不同，在构造应力作用下，变质岩内部产生裂缝形成储层，内幕油气聚集以内幕非渗透层作为盖层，形成自身储盖组合条件，油气运聚其中形成潜山内幕油气聚集，如辽河兴隆台变质岩潜山内幕石油聚集。

2.变质岩储层油气特征

变质岩储层油气往往规模小、分布散（表15-15），以石油聚集为主，且油井产能高低悬殊，受裂缝控制明显。中国的变质岩油气聚集中，气田或油气田不多，目前仅发现了辽河齐家潜山的南山头小规模气田、辽河兴隆台太古宇小规模气顶油气田、锦州20-2潜山凝析油气田，且后两个油气田基岩潜山储层似乎与上覆沉积岩储层连通，并非单纯的变质岩储层油气，除此以外均是纯油田，这或许是由生烃条件造成的，并非储集条件的差异。

表15-15 典型变质岩储层油气基本参数

中国已发现的变质岩储层油气多数储量在千万吨以下，国外储量上千万吨的变质岩储层油气聚集也不多。大型变质岩储层油气田有：委内瑞拉的拉-帕斯和马拉油田，储量在10⁸t以上；格鲁吉亚的萨姆戈里-帕塔尔祖里油田，储量约8000×10⁴t；印度尼亚西的贾蒂巴朗油田，可采储量2200×10⁴t等。

中国变质岩潜山具有岩石类型多样、非均质分布、构造演化历史复杂等特点。变质岩潜山油气勘探主要集中在风化壳顶部及附近的构造裂缝发育带内。兴隆台变质岩古潜山顶部风化壳油气聚集，储集空间为与风化剥蚀和淋滤溶蚀作用相关的溶蚀孔隙，孔隙度平均为6.96%；内幕受多期构造活动影响，发育多期构造裂缝。未发现明显的水层，深、浅层原油密度基本一致，溶解气中甲烷质量分数在80%以上。浅层油气聚集高压异常，压力系数为1.24；深层压力系数为1.06，接近正常压力，说明太古宇潜山深、浅油气聚集应为两个不同的油气聚集体系，即浅层的风化壳高压运聚体系和深层内幕常压运聚体系。

3.变质岩储层油气聚集主控因素

变质岩储层油气聚集主要受生烃洼陷、运移通道和储盖组合3个方面控制。

A.周围有富有机质的生烃洼陷

变质岩本身无法生油气，充足的烃源条件是变质岩储层油气聚集的物质基础。从已发现的变质岩古潜山油气聚集的分布特征看，无论处于哪个凹陷，其周围必然有好的生油凹陷，如兴隆台古潜山周边的清水凹陷、盘山凹陷、鸳鸯沟凹陷，三面环绕生油洼陷，具有丰富的油气供给条件。

B.存在油源断层或侧向供油窗

中国目前已发现的变质岩储层油气，均为太古宇-元古宇变质岩系大中型古潜山油气聚集（表15-16），且主要集中分布在中国东部中、新生代断陷盆地中，其油源主要来自新生代生油岩系，属于新生古储型油气聚集。新生代油气进入古老变质岩储层中一般有两种途径：①通过与油源沟通的断层垂向输导油气；②通过深大断裂系统将新地层与老地层对接，或者新生代的地层披覆于老地层之上，在侧向上对接形成侧向供油窗而输送油气。

表15-16 中国变质岩储层油气

（据张亚范等，1994）

C.良好的封盖条件

在变质岩潜山中，多种成因的孔隙-裂缝组合形成油气主要储集空间，这些储集空间大多数经过化学淋溶作用的叠加，使孔、缝进一步被扩大，互相连通。潜山顶部往往为不整合接触，不整合的风化黏土岩是一套比较好的顶部或侧向封堵层，两者匹配可形成良好的储盖组合，为变质岩储层油气的形成提供了保障。

4.变质岩储层油气运聚模式

辽河坳陷变质岩古潜山油气聚集是变质岩储层油气的典型代表。辽河坳陷变质岩古潜山带被多个洼陷所围，“洼中隆”的构造背景为该区创造了得天独厚的油气聚集条件。潜山带各侧均存在断距较大的断裂，使沙三段生油岩与潜山直接接触，为变质岩潜山提供了区域性大面积的供油窗口，与北东向大断裂、北西向断裂同期产生的不整合面、断面成为油气运移的通道；内幕的裂缝既作为储层又是内幕油气渗流的媒介，沙三段中上部大套泥岩为顶部油气聚集提供了有效的盖层；潜山内部发育由暗色矿物含量较高的斜长角闪岩、基性辉绿岩组成的致密岩层，确保了内幕油气聚集的保存。断层、不整合面、连通砂体形成了潜山油气的复合式、网状输导体系，可侧向、向上、甚至倒灌聚集。运聚模式具有侧向油源、复式输导、双向运移、多次聚集的特点。

潜山深、浅两个油气聚集单元的油气性质相同，来源一致，但油气储集空间、输导运移和保存的途径都存在差异，属于两个不同的运聚系统（图15-23）。顶部风化壳的封盖条件较好，形成浅层风化壳高压运聚系统，该系统受控于多期构造运动，以及基岩顶部在中生代末期遭受的长期风化、淋滤作用；深层内幕油气聚集为常压运聚系统，说明内幕储层相互连通，该系统受控于多期构造运动和岩性的非均质分布，具有不规则含油的特点，油气主要聚集在暗色矿物含量低的裂缝发育带中，两个系统相对独立。油气聚集主要发生在沙一段到东营组沉积时期，储层包裹体烃类抽提物分析表明，在主要油气聚集之前，已有一定量成熟度相对较低的油气进入潜山，但受当时保存条件限制，已遭破坏。

图15-23 辽河坳陷兴隆台古潜山层状风化壳及内幕裂缝运聚模式

5.变质岩储层油气高产因素

变质岩储集体的一个重要特点就是非均质性强，储集空间为多种类型的复合，油气产能与储集体的分带性、岩石类型、储集空间类型及其组合特征关系密切。在中国的变质岩储层油气中，油井产能高低悬殊情况十分突出。如辽河坳陷变质岩古潜山油田，高产井日产油可达300～400t，但10t以下的低产井也并非个别现象。鸭儿峡志留系变质岩基本上为非渗透岩层，不可能形成粒间孔隙储集层，114井获初产150 t/d的高产油流，为裂缝储油，该井裂缝及节理发育，隙间为黑色沥青及油迹所充填，岩石本身未见有粒间含油现象，钻井过程发生强烈的油气幔及井喷，取心证实正是裂缝发育所致；并且相邻井产量相差悬殊，产油深度不一，也属裂缝储油特征。通过总结鸭儿峡、辽河、大港、胜利、渤海冀东等变质岩储层油气特征，发现变质岩储层油气的高产主要与变质岩岩石类型有较大关系。高产井的分布主要受裂缝发育分布的控制，钻在裂缝带上的井，只要油层污染不重，大多高产；钻在裂缝不发育地带的井，无论怎样压裂酸化，仍然低产。

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