Question

控制油气分布的主要因素

Answer 1

从有机成烃说的观点出发，地壳中油气资源的存在和丰度，取决于成烃、成藏及保存诸因素的有机配合。地壳中具备这三方面最佳组合的盆地带，就成为油气最富集的盆地带;同样，在同一盆地带内，不同盆地的油气丰度，或是同一盆地内不同构造单元或油气聚集带内油气富集的程度，也主要取决于这三个条件的有机配合。下面从三个基本条件有机配合的角度，论述控制油气分布的若干问题。

(一)关于成烃的若干问题

1.烃源岩及原生油气藏存在的上、下限

所谓原生油气藏，是指烃源岩及相邻近或一定距离内储集层中，油气第一次聚集形成的油气藏。烃源岩存在的前提条件是沉积物中具有足够的有机质丰度。这主要受控于古生物的演化，即地史发展过程中什么时期开始大量繁殖适合成油的藻类植物。这是确定烃源岩存在最早时间的关键。

对于生物进化，一般认为有3次重大突破:一是从异养到自养，二是从二极(绿色植物和菌类)到三极(植物、菌类和动物)，三是从水到陆。从二极到三极的过程，是绿色植物(蓝、绿藻类)达到繁殖高峰的时期。因此，这段时期也应该是形成烃源岩的最早时期。目前已证实存在的原生油气藏，其烃源岩的地层年龄大多晚于距今6亿～7亿年。据此，我们可以将动物可能出现和藻类大规模繁殖的时期(7亿～10亿年前)作为烃源岩和原生油气藏可能存在的最早时期。不应期求在更老的地层中去寻找原生油气藏。目前在我国或世界其他地区在太古宙变质基岩中发现的少量基岩油藏，都是从上覆年轻烃源岩中生成的油气，向下或侧向运移而聚集在基岩中聚集成藏的。

那么成藏最短要经历多长时间呢?根据晚期成油说，有机质达到一定埋深和温度后才能大量成烃，一般最少要经历5～10Ma，长的可达几千万到几亿年。但近年来研究表明，某些类型有机质，在微生物作用下可以在低温条件下生成石油(早期生油)，生成石油的时间也大大缩短。这样就不难理解为什么在某些地区的第四系或浅部低温地层中亦可存在原生油藏这一事实。但是，要在较短的时间内，形成规模巨大的原生油藏是十分困难的，甚至是不可能的。

2.有效烃源岩的层位分布和成熟时间

前已得出自10亿年前到第四纪都有可能存在烃源岩，但这并不是说烃源岩均等地存在于所有地史时期。据Klemme等(1991)研究，有效烃源岩主要集中于6个地层段中:①志留系;②上泥盆统－杜内阶;③宾夕法尼亚系(C₂)－下二叠统;④上侏罗统;⑤中白垩统;⑥渐新一中新统。它们仅占显生宙时间的三分之一，却形成了占世界石油总储量91.5%(或90%以上)的资源，这6段烃源岩中的①、②、④和⑤是在海进阶段沉积的，而③和⑥是在海退阶段沉积的。这说明有效烃源岩不完全是由旋回性地质作用造成的。它的形成实际上是旋回性的地质作用、古气候、水文地质和生物演化等多种因素有利结合的综合结果。

这些烃源岩，特别是古生代烃源岩中的一部分，可能在石炭纪一三叠纪期间就已成熟，但绝大部分(包括部分古生代烃源岩)是在白垩纪以后，特别是第三纪以来才成熟的。几乎世界油气原始储量的70%是在晚白垩世以后形成的，其中约50%是在渐新世以后形成并被圈闭的。

3. 二次成烃问题

所谓二次成烃，是指烃源岩在二次沉降过程中，时、温效应达到的成熟度超过一次沉降最大埋深时曾达到的成熟度，由递增成熟度所生成的烃类 ( 可以是油或气) 。一次沉降时，烃源岩曾达到的成熟度可以是未成熟，也可以是成熟。一次沉降达到的成熟度低，递增的成熟度大，则二次成烃量就大。

这个观念对于油气勘探，特别是不整合面下油气藏的评价和勘探有着十分重要的意义。

过去大家常认为不整合面下的烃源岩由于经过抬升，长期遭受剥蚀和风化，其中的油气均已散失，不利于成藏。但油气勘探实践表明，在不整合面下常有油气藏存在。二次成烃概念，就使这种矛盾归于统一。经研究，许多不整合面下的烃源岩在一次沉降过程中埋深很浅、未达到生烃门限就已抬升，但侵蚀掉的只是上覆的部分烃源岩，大量保存下来的烃源岩，在二次沉降过程中，逐渐生成油气，并在适当的圈闭中形成油气藏。如阿尔及利亚的哈西·迈萨乌德大油田，志留系烃源岩经历晚古生代抬升剥蚀，中生代开始二次沉降，直到早白垩世末 ( 100Ma 前) 才开始大量生油，第三纪达到生油高峰，并形成油气藏 ( 图 7 －24) 。从烃源岩沉积开始到大量生烃，经历了近 4 亿年。生成的油气很好地聚集在不整合面下的圈闭中，形成大油田。

( 二) 关于成藏的若干问题

1. 成烃坳陷与油气成藏

关于成烃坳陷与油气聚集的关系，在第七章中已作过详细的讨论。在此需要强调的是，确定成烃坳陷是否存在及其所处的位置，对于油气勘探有着十分重要的意义。“源控论”的指导思想即在于此。

2. 优质砂岩体与油气成藏

三角洲、冲积扇、水下扇和深海扇等砂岩体常常是油气聚集的主要储集体。

三角洲是由河流供给的沉积物在海或湖的滨岸地带形成的沉积体系。它之所以拥有丰富的油气聚集，是各种有利的成藏条件良好配合的结果。

首先，三角洲体系中能形成体积巨大的烃源岩。河流携带大量的有机质和矿物质进入海 ( 湖) 盆，为前三角洲区水体提供丰富的营养物质，有利于各类生物大量繁殖，从而为形成良好烃源岩提供物质基础。

其次，三角洲区地壳活动性较大，沉积速率高，常形成欠压实页岩，热导率低，地温梯度较高，有利于有机质保存和早熟。上述各项条件的结合，使得前三角洲区成为良好的烃源岩发育区，可提供丰富的油气源。

第三，三角洲区分布多种良好的砂岩体，如分流河道砂、河口堤砂、三角洲前缘砂等。由于三角洲区的前积和水侵作用交替发生，不同类型沉积物有规律地排列，加上同生断层发育，故可形成各种有利的生、储、盖组合，具有良好的输导油气能力，为充分排烃、就近聚集创造了有利条件。

第四，三角洲区因砂、页岩频繁交替造成地层超覆、岩性尖灭; 巨厚的超压页岩和同生断裂发育可以形成多种与底辟、滚动背斜有关的多种聚油圈团 ( 包括背斜、断层、逆牵引背斜、底辟、不整合及多种复合圈闭) 。

但是，三角洲区能否形成巨大的油气聚集，在很大程度上乃取决于是否存在具有巨大容积的圈闭。否则，只能形成中小油气藏 ( 田) 。

除三角洲外，近年来陆相冲积扇、水下扇和海底扇中的油气也引起了人们的广泛注意。

我国新疆克拉玛依油田的二叠系和三叠系砂砾岩储集层，就是典型的冲积扇沉积。泌阳凹陷的双河等油田的储集砂岩体被认为是由近源洪水携带大量陆源碎屑直接进入深水湖而形成的水下扇沉积。

在我国有许多深水湖泊边缘地带，都发育若干大小不等的近源冲积扇或水下扇。凡是与烃源区相邻近的各种扇形储集体，都是应予以注意的找油领域。

海底扇主要是由重力流和部分滑塌作用在海底峡谷出口处形成的深海水下扇形堆积体。洛杉矶盆地上第三系油层和北海盆地上古新统油层都属于浊积砂岩体。该类砂岩体或与深海页岩互层，或为深海页岩 ( 烃源岩) 所包围，形成良好的生、储、盖组合。洛杉矶盆地这套岩系总厚达 800 ～1000m，加上盆地内发育众多的背斜圈闭，使其成为世界上聚集效率最高的油气盆地。

3. 蒸发岩与油气成藏

世界上有许多油气盆地都有蒸发岩，而且与油气聚集关系十分密切。其主要原因如下。

首先，蒸发岩常与生油岩共存。在相当多含油气盆地中，蒸发岩沉积前为半封闭 － 封闭环境。

其次，蒸发岩是极好的盖层，油气常富集在蒸发岩系之下的储集层中。如波斯湾( 伊拉克和伊朗) 下第三系阿斯玛里石灰岩，其上就存在巨厚的膏盐蒸发岩，使下伏多层碳酸盐岩油层的油气向蒸发岩下主力油层富集成藏; 德国 － 荷兰盆地中下二叠统赤底组砂岩之上存在巨厚的膏盐蒸发岩系，它能使上石炭统煤系气在其中富集，而那些不存在蒸发岩的地区，尽管煤系和赤底组同样存在，但仍难以形成巨大的气田。在北纬 36° ～ 57°集中了煤储量的 88% ，但天然气储量仅占 10% ，尽管原因是复杂的，但缺乏膏盐蒸发岩作盖层可能是主要原因之一。

第三，蒸发岩发育区和非蒸发岩相之间常存在一个过渡区，这是礁、砂坝、粒屑灰岩发育的有利地带，常常是生油层、储集层和盖层呈指状交叉的地带，也是油气聚集的有利地带。江汉盆地渐新世早中期潜江组四段的盐湖沉积即为此例 ( 图 8 －32) 。

第四，蒸发岩具有较大的可塑性和流动性，可形成与塑性流动有关的各种圈闭，为油气聚集提供了良好条件。东濮凹陷文留油气田的构造圈闭就是与盐运动有密切关系的实例之一 ( 图 8 －33) 。

图 8 －32 江汉盆地渐新世早中期 ( 潜江组四段) 盐湖沉积分布图( 据江继刚，1981)

图 8 －33 东濮凹陷文留油气藏剖面图( 据朱家蔚等，1983)

4. 断层与油气成藏

断层是油气输导层的主要型式之一，无疑是油气运移的重要通道。但油气田中实际情况是断层常常作为遮挡，不仅是逆断层，而且绝大多数正断层具有遮挡性能。

通常情况，断层发生时对其两侧地层中流体的压力和势均衡状态起破坏作用，流体( 包括烃类) 将由高势向低势方向运移，断层起着明显的通道作用。但输导流体 ( 含油气) 能力的大小和经历时间的长短在很大程度上取决于断层的性质 ( 挤压或拉张) 、断层两侧接触的岩性 ( 上倾为非渗透性或渗透性岩层) 、断层角砾岩和断层泥是否存在，以及断裂发生的时间。一般挤压断层与拉张断层相比输导流体能力相对弱一些，时间较短一些; 上倾方向与非渗透性岩层接触时，仅在断层保持张裂时期存在一定输导能力，当断层闭合时，则难以输导流体; 如存在断层泥则输导能力差，若存在角砾则输导能力强，而且保持时间亦较长。

但是，无论具有什么性质和特征的断层，作为输导流体通道的时间是有限的，一旦通道闭合或堵塞 ( 这是必然的) ，断层就成为良好的遮挡。这就是为什么在所有油田中看到的断层，大多以遮挡性质出现的基本原因。因此，我们说，断层起通道作用是有条件的，而且是有时限的; 断层起遮挡作用更为经常，更为普遍。业已成为遮挡的断层，在一定条件下也可以再活动，再次成为油气运移的通道。只有从动态演化的角度，才能正确认识断层的双重角色。这样才能正确认识到，断裂既能输导油气，又能破坏业已形成的油气藏，同时，它又与油气聚集有密切关系，可形成多种与断裂有关的油气聚集带。

5. 不整合与油气聚集

世界上有许多重要油气田都与不整合有密切关系。究其原因，表现在以下方面。

不整合能将非储集层改造成储集层。不整合代表地壳抬升，遭受风化侵蚀和溶解淋滤，可以极大改善储集层性质，甚至将非储集层改造为储集层。

不整合是良好的油气输导层，能在不连续型烃源岩和储集层之间架设桥梁。如酒泉西部盆地的下白垩统黑色页岩中的油气就是沿着它与志留系之间的不整合面向东运移，再垂直运移到白杨河 ( N) 砂岩中聚集成油气藏的; 阿尔及利亚哈西·迈萨乌德油田寒武系 －奥陶系砂岩中的石油来自西北的上志留统页岩，两者相距在 40km 以上，海西期形成的区域不整合面是沟通的桥梁; 美国堪萨斯中央隆起上许多寒武系 － 奥陶系碳酸盐岩油气藏的油气源来自阿纳达利坳陷的宾夕法尼亚系烃源岩，两者相距 160km 以上，时间间隔 120 ～150Ma，完全依靠不整合面它们才构成统一的生、储、盖组合，也包括对碳酸盐岩储集层的改造，才能形成堪萨斯中央隆起上的油气聚集。

不整合面是遮挡面，可以形成多种与不整合有关的圈闭和油气藏。区域不整合代表大范围的沉积间断，是地层、岩相的突变界面，是良好的遮挡面，可形成众多地层型油气聚集带，如潜山带、滨岸油气藏带等。

不整合对油气破坏不大。过去常认为不整合抬升和侵蚀作用使其下油气藏遭破坏，这是一种误解。按照大多数石油晚期生成说，烃源岩埋深较浅时石油尚未生成，不可能遭受大的破坏和损失。

综上所述，不整合对油气聚集起很大促进作用，破坏性甚少，是与油气聚集关系极为密切的地质因素。这就不难理解为什么存在众多的与不整合有关的油气聚集带。

但这并不是说，盆地内不整合愈多油气丰度也愈大。