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地下“天然仓库”的形成过程与形成期次

2018-10-12 8:47:58 来源:中国矿业报社 作者:苗苗青

石油被人类喻为“乌金”,赞为“工业的血液”。在科学技术迅猛发展的今天,石油连同其“孪生姐妹”天然气一起编织出一个巨大的现代产业链,构成了一个无与伦比的“石油王国”,其无穷的魅力深刻地影响着当今社会文明的进步。

众所周知,石油是“石头里的油”,它像水浸透在海绵里一样浸透在石头里。岩石的缝缝洞洞虽然可供石油和天然气作为“安身之处”,但如不把它们封堵在里面,只要一有压力变化,这些相互连通的裂缝和孔隙就会成为油气经过的通道。因此,地下的油气必须进入“油气藏”中才能蓄积保存起来。油气藏作为地壳中最基本的油气聚集单元,是油气勘探的直接目标。

油气藏形成示意图

油气经过迁移、聚集形成可供开采的工业油气藏需要具备一定的地质条件。这些条件可以简单地概括为“生、储、盖、圈、运、保”六个字。

生即烃源岩层是指具备生油条件的含油气的地层,其富含有机质,结构细腻,颜色较深,主要由泥质岩类和碳酸盐岩类岩石组成。

储代表储层,是能够储存石油和天然气并能输出油气的岩层。它为石油的储存提供了一个密闭的合适空间,在显微镜下可以清晰地观察到,岩石是由矿物颗粒和相互沟通的孔隙组成,油气就储存在地下岩石的孔隙、孔洞和裂缝中。

盖代表盖层。由于石油的密度通常比水低,而水总是与油共存,因此石油的运移总是向上的,且石油位于水的上层。尽管石油趋于向上运动,浮在水上并存在于岩层的孔洞中,但它通常被岩石所封闭,这层岩石被称为盖层。

圈代表圈闭。试想,将一个装满水的玻璃杯子倒扣在盛水的盆中,从下方的杯口处通入一根橡皮管,从管中向杯内吹入气体或注入一种油品,油或气就会进入杯中的最高部位而把水排出杯外。这个实验说明杯子起到了地质圈闭作用——把油气集中起来并使它不再向外逸散。在地下,凡是能阻止油气运移并将分散的“油滴”、“气泡”富集起来的地质构造都被称作圈闭。它就好像是一个地下的储油仓库,可以把油气集中储藏起来。因此,地质圈闭就是油气运移的终点站,是油气的富集场所,即为油气藏的所在地,是石油工作者要寻找的主要对象。

地下一座座“天然仓库”虽然具备了储藏油气的条件,但库里却不一定有油气,只有当油气被运进来后,它们才可能成为油气藏。这也是“生、储、盖、圈、运、保”六个字中“运”字代表的含义。流体因有压力差而流动,这种现象在地下也同样存在。渗透性岩层就像埋在地下的一根根大管子,当管子两端露出口的海拔高度有差别时,管中的水就要流动。如果入口处有水源源不断地补充,岩层中的水就将向出口流动。进入储层中的油气就在这种水动力的作用下一面渗流、一面发生重力分异,进行着二次运移。要形成有经济价值的矿藏,除了要有充足的油气来源,有倾斜或弯曲的地层帮助油气分离,有足够的压力推动油气渗流外,还必须有合适的地方把分散的油气聚集并保存下来。地下“天然仓库”正是具备这种条件的好地方。至此,油气从生成、运移,到进入圈闭中富集,完成了油气藏形成的全过程。

事实上,我国许多含油气盆地尤其是叠合含油气盆地具有多套烃源岩层、多个烃源区、多期油气生成、多期油气充注聚集的特点。因此,准确分析经历了多期构造运动的复杂含油气盆地的运聚期次即油气成藏期,也就是地下“天然仓库”的形成时间,对于石油工作者来说尤为重要。

传统的成藏期分析方法主要从“生、储、盖、圈、运、保”各项参数的有效配置,根据烃源岩的主生油期、圈闭形成期、油藏饱和压力来分析油气藏形成期,属于间接确定油气成藏期的方法。

20世纪八九十年代,油气成藏期研究在国内外取得重要进展和突破,一些新的分析技术和研究方法相继出现,例如储层成岩作用分析、流体包裹体分析、储层固体沥青分析、成岩矿物定年等。这些方法、技术始终贯穿着流体历史分析的思想,即以烃源岩所形成的烃类流体为研究主线,以烃源岩、储集层、圈闭、运移路径为研究对象,直接或间接寻找记录了油气从生成至最终成藏的证据。石油工作者将油气成藏过程中遗留下的一些可以观察到的地质记录形象地比喻为“成藏化石”,因此可以根据“成藏化石”记录来推断油气成藏期和过程,这种方法的理论基础是油气-水-岩石的相互作用。

近年来,石油工作者们用晚期成藏来特指新生代以来形成的油气藏。随着更深入的研究,人们对晚期成藏的重大意义也有了更深刻的认识。在成藏期分析中,无论是连续充注的一期成藏,还是非连续充注的多期成藏,一般来说都是最晚一期充注或是最晚一期成藏更为重要。

总之,地下“天然仓库”——油气藏的形成过程可以用“生、储、盖、圈、运、保”这六个字概括。确定油气成藏的形成期次不仅能够准确认识油气藏,揭示其成藏过程和分布规律,更是石油工作者们进行圈闭优选和评价的前提。□

(作者单位:自然资源部中国地质调查局油气资源调查中心)

网站编辑:宫莉

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