1、第六章 圈闭和油气藏,1,地上油气装到储油罐内，地下油气装在什么地方呢？如果我们把地下的储油气的容器看作一个盒子，专业上称其为圈闭。圈闭中储存了足量的油气，就叫油气藏！ 那么，能够找到圈闭 ，就有希望找到油气藏。圈闭的基本特征是什么？它由哪些基本要素所构成？石油勘探学家是怎样对其分类的？圈闭怎样捕集油气，其中的流体是如何分布的？人们早就重视圈闭的储盖条件和遮挡条件，近来特别强调遮挡条件。,本章将详细介绍这些内容。,第一节 圈闭和油气藏的概述 第二节 构造圈闭和构造油气藏 第三节 地层圈闭和地层油气藏 第四节 水动力圈闭及油气藏 第五节 复合油气藏,第六章 圈闭和油气藏,一、圈闭和油气藏的概念石
2、油和天然气都是活动的流体，它们在自然环境中能够从一个地方运移到另一个地方。运移着的石油和天然气，如果遇到阻止其继续运移的遮挡物，则停止继续运移，并在遮挡物附近聚集，形成油气藏。,第一节 圈闭和油气藏概述,所以从油气运移的角度来看，圈闭是储集层中可以阻止油气向前继续运移，并在那里储存起来成为油气聚集的一种场所也可以说圈闭是储集层中能聚集和保存油气的场所。或者更形象地说，圈闭是储集层能作为盛装油气的容器部分.,从上述圈闭的概念可知，任一圈闭都具有下列三个基本要素： （1）储集层（2）盖层；（3）一定的遮挡条件。遮挡条件可以是盖层本身的弯曲变形，如背斜圈闭；也可以是其它因素造成的，如断层、岩性变化、
3、不整合覆盖等。,圈闭的概念只强调了它具备油气聚集的条件，但圈闭中不一定都有油气，一旦有足够数量的油气进入圈闭，充满圈闭，或占据圈闭的一部分， 便可形成油气藏。,油气藏是单一圈闭内具有独立压力系统和统一油水（或气水）界面的油气聚集.是地壳中最基本的油气聚集单元。若圈闭中只聚集了石油，则称油藏；只聚集了天然气，则称气藏；二者同时聚集，则称为油气藏。,油气藏的重要特点是在“单一的圈闭内”。这里“单一”的含意主要是指受单一的要素所控制，在单一的储集层中，在同一面积内，具有统一的压力系统和统一的油、气、水边界。如果不具备这些条件，即使是位于同一面积上的油气聚集，也不能认为是同一个油气藏。,4个相互独立的
4、油气藏,由上述可见，圈闭是油气聚集的场所，是油气藏形成的基础。圈闭的形成条件决定着油气藏的基本特征，圈闭的类型决定着油气藏的类型及其勘探方法。因此，正确识别和评选有利于油气聚集的圈闭，对油气勘探具有十分重要的意义，是打开地下油气藏宝库，发现油气藏的关键所在。对圈闭概念和分类的认识是在油气勘探实践中不断发展和深化的。,在油气勘探初期，人们主要在地表有油气苗的地点钻探，没有对地下产油的地质条件作分析研究，也未进行较为系统的地质工作，勘探效益较低。通过实践，总结正反两方面的经验，认识到油气聚集常与背斜有关，这就产生了（I.C.White，1885）。在“背斜学说“指导下，逐步开展以地质测量为基本手段
5、的找油工作，大大加快了新油气田的发现。,但随着油气勘探实践的深入，油气田数目日益增多，非背斜油气藏不断被发现，于是人们逐步认识到油气聚集还可以存在于非背斜的多种地质体中。1928年，利莱（E.R.Lilley）在石油地质学一书中总结了美国油气勘探成果，得出存在多种油贮类型：褶皱、断层、盐丘、孔隙性变化、岩浆岩、以及多种因素控制的油气聚集，但以背斜最为重要。,1934年，麦考洛（E.H.McCollough）首先提出“圈闭” 这一名词，用来表示不同性质的油贮。“圈闭学说” 就逐渐取代了“背斜学说“。凡是能聚集并保存油气的地质体，都称作圈闭，并把圈闭分为“构造圈闭“和“非构造圈闭“。“圈闭学说“的
6、诞生极大地扩展了油气勘探的视野和领域。,“地层圈闭” 这一术语是由莱复生（A.I.Levsen，1936）首先提出来的。他在研究美国大量非构造油气藏的基础上，提出了“地层圈闭”的概念，并在一系列的论文和著作中加以系统论述。他指出：“地层圈闭是这样一种圈闭，即地层变化是储集层形成圈闭的主要因素。”地层变化包括“砂或多孔储集层的楔入或尖灭，砂层侧向变为渗透性差或非渗透性的岩层，地层被削蚀与超覆，或地层层序类似的变化等”。并进一步将地层圈闭划分为原生地层圈闭（即岩性圈闭）和次生地层圈闭（即不整合圈闭）两类。地层圈闭概念的提出和该类油气藏的系统研究，促进了油气勘探，特别是老油气区的二次勘探。,在四、五
7、十年代，赫伯特（M.K.Hubbert，1940，1953）对流体势和水动力在形成油气圈闭过程中的作用，作了精深的研究。他指出：油气圈闭位置总是在油气势最小的地方。有些油气藏中油水界面的倾斜，甚至油气存在于“圈闭”以外，是水动力作用的结果。他不仅提出了水动力圈闭这一新的圈闭类型，为勘探新的油气藏类型指明了方向，而且为圈闭形成机理的研究奠定了理论基础。目前对圈闭的研究，更多地涉及到油气运移的动力、势能与各种遮挡条件的新认识。至于是否存在背斜构造也不占主导地位，这样圈闭的概念就被极大地拓宽了。,圈闭的现代概念是指储集层中被油气高势区或非渗透性遮挡联合封闭的油气低势区。,随着油气勘探的深入，勘探难度
8、不断增加。除上述3类基本油气圈闭外，莱复生认为复合圈闭的勘探对未来的油气资源供给有着重大意义。他在总结已有勘探成果的基础上指出（1966）：构造圈闭的成效已减少，意味着勘探方向开始转变。事实证明，地壳中存在着大量有别于构造圈闭的其它圈闭，在某些情况下与地层圈闭和流体圈闭相比，构造圈闭已失去光彩，而构造、地层、流体三要素复合形成的复合圈闭实际上还是油气勘探领域中的“处女地”。他预言：“我们已进入了复合圈闭的时代。”,其后，哈尔鲍蒂（M.T.Halbouty，1972，1980）对隐蔽圈闭进行了系统的讨论，并赋予隐蔽圈闭以新的含义。目前较流行的“隐蔽圈闭”实际上相当于英文中的“obscure an
9、d subtle traps”，它是指那些隐伏的、难以捉摸的以及用常规勘探方法难以发现的各种圈闭，其主体是地层圈闭。隐蔽圈闭这个概念不是指特定的圈闭类型，不适用于分类范畴。,综上所述，可以看出：圈闭概念和分类的进展是油气勘探和地质研究的结晶，而新的、能反映客观实际的、更科学的圈闭概念和分类将极大地促进油气勘探的发展。,二、圈闭和油气藏分类对油气藏进行科学地分类，寻找它们的共性，总结各类油气藏形成的基本条件及分布规律，更好地指导下一步的油气勘探，是石油地质学研究中一项十分重要的任务。为此，多年来，各国石油地质学家在油气藏分类方面作了大量的研究工作，提出了很多关于油气藏分类的方案。其中比较著名的有
10、前苏联石油地质学家.O.布罗德以油气藏形态为依据的分类和美国石油地质学家A.I.莱复生根据圈闭成因提出的分类方案。,圈闭是油气聚集的场所，也是形成油气藏的基本条件之一。一旦圈闭内聚集并保存具有工业价值的烃类流体后，就成为油气藏。因此，油气藏类型与圈闭类型之间有着密切关系。从油气勘探的实际需要出发，我们主张以圈闭分类为基础的油气藏分类。即圈闭和油气藏用同一分类系统，同一个术语同时用于圈闭和油气藏。下面着重介绍圈闭的分类。,对圈闭的分类，我们主张以圈闭的成因为主，以圈闭形态和遮挡条件为辅的划分原则，前者作为划分大类的基础，后者作为划分亚类的依据。根据控制圈闭形成的地质因素，可将圈闭分为四大类:即构
11、造圈闭、地层圈闭、水动力（流体）圈闭和复合圈闭，各大类圈闭又可根据其圈闭形态和遮挡条件，进一步划分为若干亚类。本教材采用的圈闭分类系统如表所示。,圈闭和油气藏分类,三、圈闭和油气藏的度量（一） 圈闭的度量在评价一个圈闭时，圈闭的大小是一个很重要的因素。圈闭的大小主要由圈闭的有效容积确定，它表示圈闭能容纳油气的最大体积。一个圈闭的有效容积，取决于闭合面积、闭合高、储集层的有效厚度和有效孔隙度等参数。,圈闭的量度,1、溢出点：油气充满圈闭后，最先从圈闭中溢出的点,3、闭合面积：通过溢出点的水平面与储集层顶面及其它封闭面（如断层面、不整合面、尖灭带等）所交切构成的闭合区的面积。,2、闭合高度：从圈闭
12、中储层最高点到溢出点的高差。,某储层顶面构造图,背斜圈闭的溢出点、闭合高度、闭合面积示意图,断层圈闭的溢出点、闭合面积示意图,岩性圈闭的溢出点、闭合高度和闭合面积示意图,必须注意，构造闭合度与构造起伏幅度是两个完全不同的概念。闭合度的测量是以海平面（或与之平行的水平面）为基准。而构造幅度的测量，则是以区域倾斜面为基准。同样大小构造起伏幅度的背斜，当区域倾斜面不同时，可以具有完全不同的闭合度。,相同褶皱幅度的背斜因区域倾斜不同而具有不同的构造闭合度,以上我们讨论的闭合度和闭合面积的确定是在静水条件下（油气等势面呈水平面）的情况。而在动水条件下，油气等势面要发生倾斜或弯曲，在不同条件下的圈闭顶点的
13、位置将会相应地改变，因而闭合度亦将有所不同；此时圈闭的闭合面积，亦应是通过溢出点的油气等势面与储集层顶面非渗透性盖层联合封闭的闭合油气低势区的面积。,水动力作用下和静水条件下闭合度变化对比图（据陈荣书，1994） （hco是等势面水平时的闭合高，Xo为圈闭最高点；hc是等势面倾斜或 弯曲时的闭合高，X是储层顶面与hc的交点）,4. 储层的有效厚度储集层的有效厚度-是指在一定压差下，具有工业性产油（气）能力的那一部分储集层的厚度。它是根据有效储集层的孔隙度和渗透率分级标准，扣除储集层中的非渗透性夹层而确定的。,5. 储层的有效孔隙度 有效孔隙度-是指储集层中有效孔隙体积与岩石总体积之比的百分数。
14、它是根据实验室测定或测井资料的统计分析求其平均值来确定，也可以根据圈闭范围内孔隙度变化的趋势值（等值线图）来确定。,（二）油气藏的度量油气藏通常仅占据圈闭的一部分，其极限情况则是充满整个圈闭。油气藏的大小通常用储量来表示，这里仅介绍油气地质文献中度量油气藏的一些有关术语。,1.油气藏高度： 是指油（气）藏顶点到油（气）水界面的垂直距离。若有气顶时，油水界面和油气界面之间的垂直距离，称为油藏高度；而油气藏顶点到油气界面的垂直距离，称为气顶高度；此时油藏高度加气顶高度之和即为油气藏高度。它是指示油气藏大小的一个重要参数。,理想油气藏中油、气、水的分布和油气藏各部分的名称 （from .O.，198
15、6）,2.含油（气）边界和含油（气）面积： 通常把油（气）水界面与油（气）层顶、底面的交线称作含油（气）边界，其中与油（气）层顶面的交线称为外含油（气）边界，与油（气）层底面的交线称为内含油（气）边界。若油（气）藏的高度小于油（气）层的厚度时，则油（气）水界面与油（气）层底面不相交，这时油（气）藏的内边界就不存在。由相应的含油（气）边界所圈闭的面积分别称作内含油（气）面积和外含油（气）面积。通常含油（气）面积是指外含油（气）面积。,3.气顶和油环： 在油气藏中存在游离气时，油、气、水按比重分异，气总是占据圈闭的顶部，称为气顶，油居中间，水在最下面。在这种情况下，油在平面上呈环带状分布，称为油环
16、。,第一节 圈闭和油气藏的概述 第二节 构造圈闭和构造油气藏 第三节 地层圈闭和地层油气藏 第四节 水动力圈闭及油气藏 第五节 复合油气藏,第六章 圈闭和油气藏,凡是储集层顶面发生局部变形或变位而形成的圈闭，都称构造圈闭。在构造圈闭中聚集烃类流体的，则称构造油气藏。构造油气藏是最重要的油气藏类型之一。根据构造变形或变位，以及储集层的特点，它可进一步分为：背斜油气藏；断层油气藏；裂缝性背斜油气藏；刺穿油气藏等四种基本类型以及由这些类型复合的多因素构造油气藏。,第二节 构造圈闭和构造油气藏,一、 背斜圈闭和背斜油气藏（一）背斜圈闭的成因背斜圈闭的形成条件较简单，主要是储集层发生弯曲变形，形成向四周
17、倾伏的背斜，其上方被非渗透性盖层所封闭，下方和下倾方向被水体或与非渗透性岩层联合封闭而成。背斜圈闭的闭合区就是通过溢出点的构造等高线所圈定的封闭区。,背斜圈闭的成因较多，主要有岩层受侧向挤压而成；或差异性升降运动而造成。也可以与断层活动有关（如逆牵引背斜）。此外，地下塑性物质的上升活动，亦可形成背斜圈闭。,（二） 背斜圈闭的形态特征由于成因不同，背斜圈闭的形态也各不相同。从圆丘状的低穹窿，一直到狭长的高背斜，它们可以是对称的，也可以是不对称的，甚至是倒转的。背斜圈闭的面积也十分悬殊，小的不到一平方公里，大的可达数千平方公里。背斜圈闭的形态可以是完整的，也可以被断层复杂化。,典型背斜圈闭和油气藏
18、的理想构造图及剖面图 （填充代表油；箭头指区域倾斜方向）,但必须注意，如果断层将背斜圈闭切割成彼此不连通的若干部分，各部分都有独立的压力系统和油（气）水界面时，我们就不再将它看成统一的背斜圈闭和油气藏，而是根据各部分圈闭形成的主导因素，分别重新命名。以老君庙油田（图）为例，油田南部L、M层油气藏主要受背斜控制，为背斜油气藏；而北翼逆掩断层下的L层油藏，主要受逆掩断层控制，故称逆掩断层油藏。,老君庙油田L层顶面构造图及油田剖面图 （据玉门石油管理局研究院，引自潘钟祥，1986）,背斜圈闭可以是单一的背斜形态，但也可以是由若干呈线状排列的背斜组成的背斜带，如世界上最大的加瓦尔油田（图），我国大庆油
19、田的大型背斜带长垣（图）等；还可以是统一的大型隆起背景上若干排列不规则的穹窿群，如前苏联的罗马什金油田（图）。,沙特阿拉伯加瓦尔油田综合图 (图中1ft=0.3048m)（据.等，1968引自潘钟祥，1986）,大庆油田构造和剖面示意图,苏联罗马什金油田综合图 1-砂岩；2-粘土岩；3-泥岩；4-粉砂岩；5-灰岩；6-白云岩；7-无水石膏；8-洁晶基岩；9-帕什层顶面等高线（米）；10-油层；11-油水界面,背斜圈闭的另一个特点是圈闭向下往往垂直延伸穿过厚度相当大的沉积岩层。所以，在较深的储集岩层中也能形成圈闭。在露头区，背斜在地表有清楚的显露，可以用地质测量的方法直接确定它的构造特征。而在覆
20、盖区，背斜虽深埋地下，但利用地球物理勘探法（如地震勘探等）也是比较容易发现的。因此，背斜圈闭是人们最早认识、也是最重要的储油气圈闭之一。,值得注意的是背斜圈闭向下虽然可以延伸很深，但由于各种原因，背斜圈闭的形态随深度增加可能会发生变化，而且构造高点也可发生侧向位移；一些浅部背斜在深部可能不存在，或与之相反的情况也可能发生。造成上述情况的原因很多，莱复生（1954）曾总结出多种可能出现的情况（图）,背斜圈闭随深度可能出现的变化,背斜圈闭随深度可能出现的变化,(三）背斜油气藏的特点背斜圈闭内聚集了石油和天然气，就形成背斜油气藏，背斜油气藏常具有以下特点：1.在背斜油气藏内，由于重力分异的结果，气占
21、据背斜的顶部，油居中呈环带状分布，水在下面托着油气。在静水条件下，油气和油水界面是水平的，含气和含油边界都平行背斜储集层顶面的构造等高线。有的油气藏存在明显的油水过渡带。油气藏内具有统一的压力系统。,2.油气聚集严格受背斜圈闭的控制，超出圈闭范围即不含油一般轴部含油气性较翼部好，烃柱高度应小于或等于闭合度。,3.背斜油气藏的含油层系在油气藏范围内分布较广，储集物性较好且相对稳定，具有明显的多层性。若各油气层之间并未完全分隔，而且相互连通，这种相互连通的多油层构成统一的块状储集体，常是形成巨大油气藏的重要条件之一。如果多层储集层是被非渗透层封隔时，每一个储集层均可形成独立的圈闭和多个油气藏。,提
22、塔斯气田剖面图 （from Ahamd，1966） 1-8为含气层，分属A（1-4）、B（5-6）、C（7）、D（8）4个气藏,4.背斜油气藏大多数构造形态较完整，虽然经常有断层存在，但断距较小，不起分割油气藏的作用。如果断层将背斜油气藏切割成具有不同压力系统和油水界面的独立单元时，其中背斜对油气聚集起主导作用的部分，仍称为背斜油气藏，而断层对油气聚集起主要作用的那一部分，则称为断层油气藏。如我国的老君庙油田。,酒泉盆地山前背斜带分布图 1-构造等高线（m）；2-断层；3-油田；4-有油气显示的探井,（四）背斜油气藏的主要类型背斜油气藏的形态是多种多样的，但就圈闭的成因来看，主要有以下几种类型
23、。1.与褶皱作用有关的背斜油气藏,是指在侧压应力挤压作用下形成的背斜圈闭中的油气藏。这类油气藏多见于褶皱区。其背斜圈闭的特点是：两翼地层倾角较大，不对称，靠近褶皱山区一侧较另一侧平缓；闭合高度较大，且常伴有断层发育；背斜轴向一般与区域构造线平行。从区域上看，这类背斜油气藏分布在褶皱区的山前和山间坳陷内，常成排成带出现。,2.与基底活动有关的背斜油气藏在地台区，广泛分布着一种与基底活动有关的背斜油气藏。这类背斜油气藏主要是由于基底断块上升，使上覆地层隆起，形成背斜圈闭而产生的。其背斜圈闭的主要特点是：外形一般与其下基底隆起相符，两翼地层倾角平缓，闭合面积较大。直接覆于基底之上的地层弯曲较明显，向
24、上地层弯曲渐趋平缓，而后逐渐消失。当这种背斜圈闭成组成带分布时，则称为背斜带或长垣。由于这类背斜圈闭一般形成时间早，面积大，若与油气生成及运移配合良好时，常可成为极为有利的油气聚集场所。例如我国的大庆油田，世界上最大的加瓦尔油田等，它们的油气藏都属于这种与基底活动有关的背斜油气藏。,3.与同生断层有关的背斜油气藏在60年代后期的油气勘探工作中，国内外不少地区（特别是三角洲沉积发育地区）都发现了许多与同生断层有关的逆牵引背斜圈闭及其油气藏。所谓逆牵引背斜是指同生断层上盘的沉积岩层在向下滑移过程中，因逆牵引作用而形成的滚动背斜。这类背斜的形成主要是沉积过程中同生断层作用的结果，而与构造运动无关。,
25、胜利油田利津地区,这类背斜圈闭的特点是： 位于同生断层下降盘，多为小型宽缓的不对称短轴背斜；邻近断层-翼较陡，远离断层-翼较缓；轴向与断层线近于平行，常沿断层成串分布。 背斜高点距断层较近，且高点向深部逐渐偏移，其偏移的轨迹大体与断层线平行。 逆牵引背斜的构造幅度为中间层大，向深、浅层变小。 逆牵引背斜形成时间早，有利于油气早期聚集。 同生断层弯曲度及其活动强度对逆牵引背斜的宽度和幅度起着较为重要的作用。一般断层面的弯曲度愈大，倾角愈缓，断距愈大，造成的逆牵引背斜的宽度和幅度也愈大。,与同生断层有关的逆牵引背斜圈闭，由于距油源区近，又是与沉积作用同期形成，同生断层又可作为其油气运移的有利通道，
26、因而常可形成富集高产的油气藏。例如我国华北盆地黄骅坳陷的港东油田（图），尼日利亚的第一个海上油气田-奥坎油田（图）等，都是这类背斜油气藏的典型代表。,港东油田平面图及剖面图 Nm-明化镇组；Na-馆陶组；Ed-东营组； Es1、Es2-沙河街组一、二段,尼日利亚奥坎油田横剖面图,4.与古地形凸起和差异压实作用有关的背斜油气藏在沉积基底上常存在各种地形突起。它们可以是结晶基岩、致密坚硬的沉积岩或生物礁块等。在地壳坳陷接受沉积时，古地形突起最初以隆起形式存在，顶部未接受沉积，只有在隆起周围的低洼地区填平补齐后，隆起顶部才逐渐被沉积物所覆盖。因而隆起顶部的沉积岩层相应较薄，而向突起的周围，沉积岩层逐
27、渐加厚，且逐层依次向突起上方超覆。由于突起和其周围沉积物的厚度不同，负荷悬殊，因而就引起了差异压实作用。在突起顶部沉积物薄，其压实程度小，周围沉积物较厚，压实程度大。结果就在突起的上覆岩层中，形成了差异压实背斜，这种背斜通常又称为披盖构造。,与差异压实作用有关的背斜油气藏国内外均有发现。它们不仅可形成中小型油气田，而且也可形成大型油气田。例如华北盆地济阳坳陷的孤岛油田（图），北美地台二叠盆地中的希莫尔油田的宾夕法尼亚系油藏（图）等，它们都可作为这类油气藏的典型代表。,差异压实背斜通常可直接反映下伏古地形突起的分布范围和形状，高点位置也基本一致，但其闭合度则总是比古地形突起的高度小，且向上逐渐递
28、减直到消失，地层倾角向上也逐渐变小。,济阳坳陷埕北披盖背斜油气藏构造图,二叠盆地希莫尔油田横剖面图,5.与地下柔性物质流动有关的背斜油气藏是指地下塑性地层（如盐岩、石膏和软泥等）由于受不均衡压力的作用，由高压区向低压区流动，使上覆地层弯曲形成的背斜圈闭及其油气藏。这种类型的背斜油气藏在国外有广泛的分布，在我国发现较少。以江汉盆地的王场油田比较典型。王场油田是一个长轴背斜，走向北北西，西南翼陡，东北翼缓，隆起幅度高达800米，在剖面上，地层倾角上缓下陡，上部仅20左右，下部达60-70；地下核部为盐岩隆起；根据地震资料，在6000-7000米深外，构造已全部消失（图）。,王场油田平面图及剖面图,
29、上述五种类型的背斜圈闭及其油气藏，是从圈闭的成因上划分的。每一种背斜圈闭都有其自身形成的地质背景，在不同的地质背景上，所形成的背斜圈闭的特征不同。,二、断层圈闭和断层油气藏,（一）断层圈闭的形成机理凡是储集层上倾方向或各个方向由断层遮挡而形成的圈闭，都称断层圈闭。虽然储集层顶、底界存在非渗透性岩层对断层圈闭来说，也是不可缺少的，但这对任一圈闭来说，都是一个基本条件。因此，在断层圈闭中特别强调了断层对圈闭形成的重要作用。,断层能否形成断层圈闭，主要取决于以下两个方面：断层本身的封闭性；在构造图上断层线与构造等高线（或岩性尖灭线）能否构成一个闭合圈。从理论上讲，要形成一个断层圈闭，首先断层本身必须
30、是封闭的；其次在构造图上，断层线与构造等高线（或岩性尖灭线）必须组成一个闭合圈。如果不具备上述条件，就不可能形成断层圈闭。,断层本身的封闭性是能否形成断层圈闭及断层油气藏的基本条件之一。我们知道，不是任何一条断层都具有封闭性，不具封闭性的断层，不仅不能遮挡油气形成油气藏，相反，它还会成为油气运移的通道，破坏油气藏。因此，对断层圈闭或油气藏来说，断层封闭性的研究是极为重要的。,断层对油气聚集的封闭作用 （据Hobson，1956）,1. 断层的性质 一般说来，压性和压扭性断层，断面多较紧密，常具封闭性；而张性断层封闭较差。但是断层的力学性质并非是决定断层封闭性的唯一因素。其它一些条件，如断层面倾
31、角的陡缓、断开地层岩石的软硬、断层形成的时间、以及断裂带中流体活动的情况等等，都会对断层的封闭性起一定作用。,决定断层封闭性的因素主要有：,此外，张性断层也并不是永远敞开的，在重力作用下张开的断面可以重新闭合，或被粘滞性物质充填而堵塞，增加其封闭性。这就不难理解，为什么许多非压性断层同样可以形成断层圈闭和油气藏。压性断层在断裂活动期同样也能起良好的通道作用。,2.并置作用断层对储集层上倾方向能否起封闭作用，不仅与断层的性质、断面倾角大小及断层活动时间等因素有关，更重要还与断层两盘的岩性组合及其接触关系有关。一般说来，如果断层使储集层上倾方向完全与非渗透性岩层相接触，则可形成完全封闭。在这种情况
32、下，断层圈闭的闭合面积为储层顶面构造等高线与断层线所构成的闭合区，闭合度则为圈闭顶点到闭合等高线的高差。如果断层使储集层上倾方向的上方一部分与非渗透性岩层相接触时，则形成部分封闭。有时在同生断层发育地区，储集层上方的粘土层，在同生断层活动时发生沿断面向下的塑性流动，并被挤入下伏砂岩储集层中，形成一个天然泥饼，从而可形成流动泥岩遮挡。在部分封闭时，断层圈闭的闭合面积和闭合度都较完全封闭时要小。如果断层使储集层上倾方向与渗透层相接触时，则断层不起封闭作用，不能形成断层圈闭。,3.断层和储层平面组合一个平直断层与水平地层或单斜地层相切，尽管断层本身是绝对封闭的，且储集层上倾方向也与不渗透地层相接触，
33、但还是不能形成断层圈闭。要形成断层圈闭，在平面上断层必须与储集层的一定构造形态结合，即断层线必须与储层顶面构造等高线组成闭合状态，才可能形成断层圈闭。,断层与储集层的几种平面组合,此外，在储层与非渗透层互层的剖面中，断层圈闭的形成还与断层的发育情况有关。一般说来，如果地层剖面中储集层占25%，则一条断层形成侧向圈闭的概率为50%，2条为75%，3条为80%，4条增至94%，5条达97%。 总之，断层圈闭的形成是一个复杂的过程，是以上诸多因素综合作用的结果。这些因素彼此依赖，相互联系，互相补充，共同为断层圈闭的形成创造条件。而断层本身的封闭性是断层圈闭及油气藏形成的核心。,(二)断层油气藏的特点
34、断层圈闭中聚集烃类流体后即成为断层油气藏。断层油气藏是地壳上广泛分布的一种油气藏类型。由于断层在这类油气藏形成中的作用极为复杂，因此，断层油气藏常具有的某些特点：(1)油气层上倾方向或各个方向被断层所限是断层油气藏的基本特点之一。,(2)断层发育使油气藏复杂化，断层油气藏常具有多、杂、乱、散的特点。即在构造复杂的断裂带，断层油气藏形式、个数较多，油气水关系复杂，各断块含油层位、含油高度和含油面积都可很不一致，含油断块分散，分割性强。,(3)断层附近储集层渗透性变好。沿断裂带的岩石，常被挤压而破裂形成裂隙，增大了储集层的渗透性，使油气富集于断层附近。特别是在致密性脆而易碎的储集层内，这种现象尤为
35、显著。,(4)断层油气藏的闭合高度和闭合面积取决于断距大小，盖层和储集层厚度，同时还与断层位置及性质有关。如断层发育在鼻状构造翘起部分，或发生在闭合度小的构造沿区域倾斜翘起的方向，且断层又是封闭的，则将增加其含油面积和含油高度。(5)油气富集带常在断层靠近油源一侧。复杂性和多样性是断层油气藏固有的特点，并且与各时期构造运动的性质和强弱有关。因此，掌握和了解一个地区的构造运动规律，将有利于断层油气藏的勘探。,断层圈闭的形式是多种多样的，但在成因上它们又有着内在的联系，最基本的共同点，就是它们都是在储集层的上倾方向为断层所封闭。根据断层圈闭的形成条件和形态特征，断层圈闭和油气藏可分为以下四种基本类
36、型：,(三) 断层油气藏类型,断层圈闭和油气藏基本类型的平面和剖面示意图,1.弯曲或交错断层与单斜地层结合形成的圈闭和油气藏（图中A）；,2.三个或更多断层与单斜或弯曲地层结合形成的断层或断块圈闭和油气藏（图中B）；,3.单-断层与褶皱（或背斜一部分）结合形成的断层圈闭和油气藏（图中C）；,4.逆和逆掩断层与背斜的一部分结合形成的断层圈闭和油气藏（图中D）。,同类型的沉积盆地，甚至在同一沉积盆地的不同构造带，断层发育情况和特点也各不相同。因此，不同油气区的断层圈闭和油气藏都有自己的特点。 我国新疆克拉玛依油田（图）可作为断裂斜坡带上断层油气藏群体的典型实例之一。该油田除西北侧靠近盆地边缘地区外
37、，在断裂带主要断层发育区，都以断层油气藏为主，各断块油气藏都具有独立的压力系统、油气产量和油气边界，甚至产油层的层数都各不相同。,克拉玛依油田平面图和剖面图,最后，需要注意：在确定断层油气藏时，有时会将一个拥有众多断块油气藏的复杂断裂构造带，同一个被断层复杂化的背斜油气藏相混淆。因为它们在平面形态上常可很相似。但二者最根本的区别在于，背斜油气藏中仍然保持有统一的压力系统和油气水分布，而复杂的断块油气藏虽在总体形态上仍具有背斜轮廓，但其中已被断层分割成一些独立的含油断块，这些含油断块彼此之间往往具有很大差异。它们的含油层位和数目、含油高度、油层厚度、油气水界面深度、原油性质、油层压力以及生产能力
38、等都可以很不相同，即使是两个紧邻的断块，也常常有较大差异。,老君庙油田L层顶面构造图及油田剖面图,三、裂缝性圈闭及其油气藏 （一） 裂缝性圈闭的形成机理在致密、性脆的非渗透性岩层中，由于构造作用或其它改造作用，裂缝可以特别发育，从而导致出现孔隙和渗透性变好的局部地区，当其周围被非渗透性围岩所限，则可形成圈闭，这样的圈闭称为裂缝性圈闭。或者说：裂缝性圈闭是裂缝性储集层被非渗透岩层和高油气势面联合封闭而形成的闭合低油气势区。,在裂缝性圈闭中，主要的储集空间是裂缝和孔洞，主要的渗透通道是裂缝，裂缝在这类圈闭中起着十分重要的双重作用。裂缝性背斜圈闭和背斜圈闭是有区别的，其主要区别在于裂缝性背斜圈闭的储
39、集层不是呈层状展布，而是仅在裂缝发育带形成呈带状分布的不甚规则的裂缝储集体。,岩石裂缝的成因是多种多样的，但构造作用是其中最重要的因素，岩层裂缝的产生和发展，在绝大多数情况下，都是与褶皱和断裂联系在一起的。因此，我们把裂缝性油气藏归入构造油气藏大类。裂缝性油气藏虽然常常与背斜油气藏、断层油气藏有密切关系，但是，它又有其自身的特殊性，这些特殊性使得在勘探和开发裂缝性油气藏时，与勘探和开发背斜油气藏和断层油气藏有很大区别。所以，我们也主张把它单独列为一种油气藏类型。,（二） 裂缝性油气藏的特点油气在裂缝性圈闭中聚集而形成的油气藏，称为裂缝性油气藏。与其它类型的油气藏相比，裂缝性油气藏常具有以下几方
40、面的特点：1.裂缝性油气藏储集层的原始孔隙率高低不一，渗透率均极低，但在裂缝发育带的渗透率很高，其储渗空间发育分布极不均一，同一储集层的不同部位，储集性能相差悬殊。实验室测定的油气层岩心渗透率往往很低，但在地下由于裂缝发育，沟通了储集层中各种储集空间，形成了一个畅通的渗流系统，油气藏在开采中的实际渗透率却很高。,2.裂缝的发育分布情况与区域构造背景、褶皱强度、储层岩性、厚度和层序组合等有密切关系。3.裂缝性油气藏在钻井过程中，经常发生钻具放空、泥浆漏失和井喷现象，并且放空和漏失的井段和层位，往往是产层所在的井段和层位。大漏大喷往往是发现高产裂缝性油气藏的前兆。,4.由于裂缝发育带可垂直切穿多层
41、岩层，把原来互相隔绝的储集空间沟通起来，形成一个统一的储集空间。因此，裂缝性油气藏常呈块状，其油气柱高度一般都较大，最大的可达1.5103-2103m以上。,5.油气井产量高，但差别大，油气分布极不均一。目前世界上产量最高的万吨井，绝大多数与碳酸盐岩中的裂缝性油气藏有关。例如，伊朗有许多这种类型的油田，单井日产量多数达千吨以上，个别万吨井已稳定十年以上。但差别大，油气分布极不均一，也是裂缝性油气藏的重要特点，其具体表现在同一油气藏内，相邻生产井的产量相差悬殊，高产井群中伴有低产井或干井，低产井群中伴有高产井。造成这一状况的原因，与裂缝性储集层的孔隙-裂缝成因复杂及分布不均有关。,总之，裂缝性油
42、气藏是一种比较复杂的油气藏类型，在勘探这种类型的油气藏时，最重要的是分析和认识裂缝发育带分布规律，因为正是这些次生裂缝带的发育分布情况，控制了地下油气的富集程度。,（三）裂缝性油气藏的实例裂缝性油气藏在世界石油和天然气的产量、储量中占有十分重要的地位。按其储集层的岩石类型及重要性，它可分为碳酸盐岩和其它岩类裂缝性油气藏两大类，其中以碳酸盐岩裂缝性油气藏最重要。,碳酸盐岩中的裂缝性油气藏分布广泛，但以构造变动较强烈的山前带，或其它褶皱背斜带最为重要。最典型的是波斯湾盆地的扎格罗斯山前带。在该带已发现的50多个油气田中，有20多个是裂缝性背斜油气藏，储量在10亿吨以上的特大油气田就有6个。此外，伊
43、拉克的阿因扎列大油田也属裂缝性背斜油气田，基尔库克特大油田虽属礁型油气田，但裂缝亦很发育。,加奇萨兰油田构造图和平面图,该油田位于扎格罗斯山前带的第二构造带上，褶皱强度中等到较强，上下构造不一致，地表为中新统法尔斯层组成的向斜，地下为阿斯玛里灰岩组成的顶部平缓、两翼较陡（达50）的简单背斜。轴向北西，长70km，宽9km，闭合面积为600多km2，闭合高度为3000m左右。它有三套产油层，自上而下依次为：阿斯玛里石灰岩（中-渐新统）、萨尔维克石灰岩（中白垩统）、卡米石灰岩（上侏罗统），裂缝把它们沟通，形成具有统一压力系统的巨厚块状储集体，油气柱高达2100米。阿斯玛里石灰岩之上为巨厚的上法尔斯
44、膏盐层所封闭。主要产油层阿斯玛里石灰岩的孔隙率均一，但以低孔隙率为主。据某井统计，孔隙率大于9-13%的，仅占储集层厚度的13.8%；孔隙度为5-9%的，占储集层厚度的14.8%，孔隙率低于5%的却占71.4%。岩样的渗透率一般小于10-2010-3m2；最高的仅4010-3m2，但裂缝发育带渗透性极好，油田西北端24、35及45号井的最高日产量达万吨以上，整个高产区平均单井日产量达8000吨以上。但在某些井（如6号井）全部钻开阿斯玛里灰岩的日产量也只有600吨。,我国四川盆地东、南部气区中亦发现了相当数量的碳酸盐岩裂缝性气藏，(四川盆地地震勘探）其基本特征都具有相似性，但产气能力和气柱高度均
45、远不及扎格罗斯山前带。下图为川东南石油沟-东溪气田构造图及剖面图。,石油沟东溪气田构造及剖面示意图 1. 气层；2. 气显示；3. 不整合；4. 井位； 5. 高产井；6. 低产井；7. 干井,该气田的生产层主要是三叠系嘉陵江组的石灰岩和白云岩，其上部为硬石膏层作为盖层。据岩心分析，其平均孔隙度仅2%，渗透率小于1毫达西；但试井结果，渗透率达几十到几万毫达西，平均值高达3000毫达西以上。因此，这种良好的渗透性显然是由于次生裂缝发育造成的。,其它岩类中的裂缝性油气藏，在美国的圣马利亚盆地、米德兰盆地和我国的柴达木盆地及陕甘宁盆地等均有发现。其中以美国加利福尼亚州圣马利亚盆地上中新统蒙特雷组中的
46、裂缝性背斜油气藏最为著名和典型。,美国加利福尼亚州圣马利亚谷地裂缝性蒙特雷组地层对比及油气分布图 （from Hubbert，1953）,四、刺穿圈闭和刺穿油气藏（一）刺穿圈闭的概念及形成机制刺穿构造是指地下深处的岩体侵入到上覆沉积岩中,使储集层发生变形、并直接与刺穿岩体结合而形成的圈闭，称为刺穿圈闭。在刺穿圈闭中的油气聚集，称刺穿油气藏。而受岩体侵入或塑性地层流动影响，使储集层上拱发生变形、变位（断层）而形成的圈闭，则称为隐刺穿背斜和断层圈闭。它们在分类上仍属于背斜圈闭和断层圈闭的范畴。刺穿圈闭和隐刺穿背斜圈闭的根本区别在于前者有岩体刺穿储集层，而后者则不存在刺穿岩体。,造成刺穿的可塑性岩体
47、包括盐、膏、软泥和岩浆岩等，它们形成的刺穿圈闭相应地称为盐、膏、软泥及岩浆岩刺穿圈闭。但以盐、膏盐和软泥最为常见。刺穿圈闭除上倾方向被侵入岩体封闭外，储集层上方存在非渗透性岩层，下方和下倾方向被油气高等势面和非渗透性岩层联合封闭，也是不可缺少的。刺穿圈闭的闭合面积同样是由通过储集层顶面溢出点的构造等高线与刺穿岩体封闭线联合构成的闭合区加以确定。,关于盐、膏及软泥岩刺穿构造形成机理的研究和模拟实验，近年来，国外做了大量的研究工作。一般认为，由于地层压力（静压或动压）差的作用，使地下可塑性膏盐或软泥由高压区向低压区流动，在流动过程中遇到薄弱地带（如同生断层活动带，或差异负荷较大的低压区），就向上侵
48、入或拱起，使上覆沉积岩层变形、变位或被刺穿，从而形成刺穿或隐刺穿圈闭。因此，盐、泥刺穿或隐刺穿圈闭常与同生断层相伴生。,形成刺穿或隐刺穿构造的基本条件是：1.一定埋深所造成的温度和压力，以达到或超过岩盐、膏和软泥岩软化点所需的温、压，使盐、膏和软泥岩呈可塑性状态，这是造成刺穿或隐刺穿的前提条件。可塑性盐、膏和软泥岩的厚度愈大，形成刺穿或隐刺穿构造的机会也愈大。,2.差异负荷地带常是刺穿或隐刺穿发育的有利地带。因为可塑性岩层总是自高压（负荷）区向低压区方向运动的，在差异负荷地带，因压力突然减小，易诱发可塑性岩体向上拱起形成底辟构造。3.在三角洲沉积体系中，发育粘土沉积的前三角洲泥，不断被密度较大的砂质沉积所覆盖，造成密度倒置，随着三角洲沉积体的前积作用，必然造成前积方向压力不均衡，导致具有高异常流体压力的可塑性软泥沿密度分界面向上拱起和刺穿。,综上所述，在发育软泥沉积的前三角洲，或发育蒸发岩的成盐凹陷相邻近的同生断裂-滚动背斜带，或构造应力集中而形成的挠曲带、断裂带和褶皱构造带，常常是刺穿构造和圈闭发育的有利地带。,
