重油沥青聚集成藏机制
发布网友
发布时间：2022-05-14 07:05
共1个回答
热心网友
时间：2023-10-09 11:31
一、重油沥青的聚集机制
对于一个沉积盆地或盆地的一部分，其地下水与地表水和大气水的联系程度，主要取决于地质构造。在地质构造中，向地表开启的断层、不整合面和储层愈多，这种联系就愈密切。同时，地下水接收补给和排泄的条件就愈好。由不整合面、输导层(或储层)和断层配置而成的系统格架，可按其内部地下水与地表水的联系程度，分为两个子系统，即连通系统和非连通系统。
此外，气候水文因素对这种联系程度也有一定的影响。在地质构造一定的情况下，即具备了一定的接收补给和排泄的条件下，地下水补给水源的丰富与否成为地表水与地下水交替是否活跃的关键因素。补给水源愈丰富，二者的交替就愈活跃。可见，以上各种有利条件的配置组合将构成一个盆地或凹陷良好的连通系统。而这种连通系统的分布空间将取决于“有利构造”的发育规模，二者成正比关系。
地表水与地下水的联系程度将随着远离二者交替媒介接触面(地表面)的距离加大而降低，最终达到近于完全不连通状态———非连通状态。同时，生物降解、水洗、大气氧的氧化等作用也随着这种联系程度的减弱而降低。
1.连通系统
在该系统中，地下水均是倾斜的测压面，水体向测压面倾斜的方向流动。地层水以NaHCO3型为主，总矿化度低至中等，地层温度小于100℃。大气中的游离氧和水中的各种细菌依赖地表水与地下水的联系，通过运动着的水，或多或少地被带入系统的各个部分。因此，该系统为石油提供了很好的稠变环境。高黏重质油的最终形成与聚集均发生在此系统之中。
2.非连通系统
在该系统中，地层水具有水平的测压面，总矿化度很高(一般大于1.0×104mg/L)，地层温度大于100℃，水交替几乎处于停滞的状态。细菌无法生存，游离氧已不存在。石油在该系统中受到良好的保护，仅发生较轻微的稠变。有必要指出的是:某一地区的连通和非连通系统在各个时期的表现形式有所不同。具体地区在某一时期的连通系统与非连通系统的空间与形式，取决于该区当时的地质构造、地形和气象水文条件。这就意味着石油的稠变是一个历史过程。以渤海湾地区为例，自新近系沉积以来，其箕状凹陷之中连通与非连通系统的分布特征是:在倾斜块体的翘起部位，断裂、不整合面和开启储层的相互切割，提供了地下水补给和接收的良好条件，使此部位连通性较佳，连通范围大。比如，地表水由地表露头进入，以基底不整合面和基岩裂缝为通道，可与埋深两千多米的古潜山内部地下水进行交替，造成良好的稠变环境。而在深陷部位，仅有古近-新近系不整合面的水平联系和零星分布的浅层断裂的垂向联系，连通范围小，连通性差。此外，在控制凹陷的同生大断层上升盘，被覆和超覆于隆起之上的储层内地下水交替活跃，也创造了良好的连通空间(图9-5)。
图9-5 箕状凹陷连通与非连通系统分布模式
石油进入储层之后的整个稠变过程，实质上是一个由深层向浅层，由与地表水不连通的系统到与地表水连通系统周期性运移的过程。这一过程表现为运移、聚集、再运移、再聚集……随着该过程的进行，石油变得愈重、愈稠。在连通系统中，地下水对石油有着两种作用方式:①活跃水对石油在开启通道(储层、断层和不整合面)的侧上方实施更强的稠变作用;②活跃水对已聚集的石油在底部或边部实施更强的稠变作用。
在连通与非连通系统中，石油所遭受的稠变作用因素是不同的。据此，可把整个稠变过程分为两阶段。
(1)非连通稠变阶段
在该阶段，石油一直处于与地表水不连通的系统之中，其稠变作用有以下几种:①气体或轻质组分蒸发，或者单独优先运移，从而脱离母体原油，使母体原油变稠、变重;②孔隙水对气体或轻质组分的溶解;③不整合面、断层等易于轻质组分运移的通道对轻质组分的影响;④通过盖层的极差运移而造成的轻质馏分损失。
(2)连通稠变阶段
此阶段，石油处于连通系统之中，稠变作用除以上几种外，还出现了以下几种新的主要稠变作用因素:①生物降解;②水洗;③游离氧的氧化。
由此可知:高黏重质油的聚集均发生在连通系统之中，即发生在水不断运动的系统之中(尽管其流速可能很小)。也就是说，水动力因素在高黏重质油藏的形成中起着一定的、甚至关键的作用。
总之，对于高黏重质油来讲，尽管在浅层油气的封闭条件相对差，但它们本身的高相对密度和高黏度性质，决定了它们在浅层具备更好的聚集条件。几米泥岩盖层即可封堵百米左右的重质油柱。在运移期，随石油的变稠、变重，其聚集的能力愈来愈强。而且，油藏期稠变将使已聚集的石油增强其封堵后续运移油的能力，即在边界条件一定的情况下，自身因素的加强，将封堵更大的油柱高度。对于自身因素起作用的高黏重质油聚集，如果油藏期稠变作用不强，在后续油不断聚集的情况下，最终将使上部已聚集油失去封堵能力，造成继续运移。直到前方油稠变程度提高，重新达到封堵能力，或者遇到有利圈闭，才能重新聚集成为高黏重质油藏，这可能是一种高黏重质油的运移机理。如辽河西斜坡上部馆陶组和东营凹陷单家寺油田馆陶组之中，油以“固体沥青”的形式，充填于孔隙之中，其顶部与水接触，成为高黏重质油藏，即常说的自身封堵油藏。
二、成藏条件
全球重油和沥青砂的特征及形成条件呈现出许多共性:
(1)中、新生代构造运动是重油形成的主要控制因素，特别是新生代的构造运动把先前聚集的油气带到近地表，导致各种程度的生物降解和氧化。一般来说，新生代构造运动起决定性作用，因为它很大程度上决定了盆地最终的几何形状并控制重油藏的分布。
(2)油气自广阔的油源区开始进行大规模的运移和聚集常发生在抬升期间。油从生油区向斜坡上倾方向运移，形成大面积的地层超覆油藏。因此，地层超覆圈闭是重油藏的主导类型，另一种不可忽视的重油藏类型是由于基底抬升而发育起来的以浅层被覆背斜圈闭为主的类型。因此重油和沥青主要沿盆地斜坡(被覆盖或部分遭受剥蚀)的外缘和持续抬升基底之上的浅层被覆构造分布，油气藏规模通常很大。
(3)重油是原油通过生物降解作用和游离氧化而形成的，稠油与焦油砂形成于近地表的浅部(通常在2000m以内)或地表。
(4)重油藏主要分布在时代较新的地层中，90%以上的稠油与焦油砂分布在白垩系和古近-新近系油气藏中。
由此可见，在任何沉积盆地，重油沥青资源的形成、分布与规模主要取决于以下两个方面:
(1)相当规模的常规油形成与聚集:盆地在其地质历史的演化过程中，具有相当规模的常规油气聚集是形成重油沥青资源的前提。依据物质平衡原理进行的统计表明，常规油必须损失自身10%～90%的数量，才能成为重油或沥青。其中，成熟常规油需损失50%～90%，低熟常规油因原始比重、黏度值高，损失量要小，一般为10%～50%。
(2)后期构造运动:后期构造运动的发生恰恰为石油进入连通系统提供了动力。即只有在油气生成、聚集之后发生的构造运动，才能为原始聚集的常规油进入连通系统创造条件，如产生开启断层、不整合面以及开启储层等。同时，构造运动的方式又必须在连通系统内创造较好的或一定的封盖条件，使石油在连通系统内不会迅速散失，能够有相当数量的石油聚集。从而既遭受运移期又遭受油藏期的稠变作用，为形成相当规模的重油沥青奠定了基础。后期构造运动的次数愈多，构造运动的强度愈大，原油遭受的稠变作用愈强。而且，运动的方式愈适宜封盖条件的创造，连通系统内重油沥青的形成量与聚集量就愈大。
因此，在盆地(或凹陷)内，必须有足够数量的石油由非连通系统进入连通系统、遭受各种稠变因素的作用，并使之有相当数量的原油在连通系统中聚集，最终才可能形成重油沥青。
在一个盆地或凹陷中，油源愈充足，区域盖层愈完整，则其油气聚集的丰度就愈高。但是，在这一前提下，后期构造运动的发生和运动的方式与特征则是重油沥青资源形成与聚集的必要条件。因为只有它才能造成盆地区域盖层的局部缺失或遭受断层的切割，使油气由非连通系统泄漏进入连通系统。泄漏进入连通系统的石油愈多，在连通系统内创造的封盖条件愈好，愈有利于重油沥青资源的大规模形成。
