三、油气聚集模式
由于油气聚集机制和各种圈闭的几何特征、地质特征的差异,导致各种圈闭中油气的运移和聚集会有不同的模式。Cordell(1977)提出了碎屑岩中不同圈闭里油气聚集的可能模式。
(一)背斜圈闭模式
从生油层进入储集层的压实流体,沿着背斜的翼部向顶部运移(图7-11)。在圈闭中,水很可能通过上覆泥岩盖层继续向上流动,而把烃类和一些无机盐类渗留下来在圈闭中聚集,并使圈闭中流体的含盐度增加,pH值降低,这又有利于烃类的进一步聚集。图7-11中所表示的是储集层与烃源岩在大面积上互层接触,而又无不整合和构造破坏的最佳情况。西西伯利亚盆地的侏罗系和白垩系剖面就具有上述条件,这是该地区原油储量极为丰富、仅次于中东地区的重要原因。
图7-11 背斜圈闭油气聚集可能模式(据Cordell,1977)
(二)地层圈闭模式
从上、下烃源岩进入砂岩储集层的压实流体,沿上倾方向进行二次运移,由于地层尖灭或不整合造成地层圈闭,流体中的水可以通过圈闭的上方盖层继续运移,而烃类则渗留在圈闭中聚集,同时圈闭中流体的含盐量增加,pH值降低,有利于油气的进一步聚集(图7-12)。图中所表示的是储集层夹于上、下两层烃源岩之中,有大面积的接触,而圈闭本身未遭受破坏的情况。美国东得克萨斯油田、阿拉斯加北极斜坡的普拉德霍湾油田等就可能是这种情况。
图7-12 地层圈闭油气聚集可能模式(据Cordell,1977)
(三)断层圈闭模式
压实流体从泥质烃源岩进入砂岩体,开始了二次运移,在运移的上倾方向由于断层的遮挡形成圈闭,流体中的水可以通过遮挡面沿断层或砂岩层继续向上运移,油气则在圈闭处聚集(图7-13)。图中所表示的是油气在三角洲沉积中的运移和聚集情况。美国墨西哥湾地区、加拿大西北部麦肯齐地区、尼日利亚海岸等地区均属这种情况。虽然总的含油气量丰富,但由于单个圈闭的面积不大,所以特大油田很少。
图7-13 断层圈闭油气聚集可能模式(据Cordell,1977)
(四)透镜体圈闭模式
被生油泥岩包围的砂岩透镜体中的油气聚集,是一个复杂的、目前还不十分清楚的过程。它可能是多种动力作用的结果:早期压实流体可以从周围的生油泥岩进入砂岩透镜体,此时虽然含油气不多但却向砂岩体排入大量盐分,如果没有断层或裂缝直接与生油泥岩外的地层相通,则砂泥岩中流体压力很快达到平衡,特别是扁平状砂岩体剩余压差就更小了,后期的压实流体很难进入;此时主要依靠烃浓度差,生油泥岩中的烃类向砂岩体扩散;依靠盐度差,生油泥岩中的水(包括水溶烃)向砂岩体中渗透;还依靠泥-砂界面上的毛细管压力差,将泥岩中的油气排入砂岩体;还可能在生烃膨胀压力作用下,将油气沿干酪根网络(当泥岩有机质含量较高时)排入砂岩体。无论是扩散流,还是渗透流进入砂岩体后,其中油气最终都转变为游离相,再加上直接排入的油气,它们在浮力的作用下占据砂岩体的顶部,同时给水施以附加压力,使其在紧靠烃-水界面的底部排出砂岩体,这样油气将不断富集(图7-14)。可见,如果砂岩体在泥岩中呈竖直状或有与外界相连通的断层存在,则有利于其中油气的聚集。
图7-14 透镜体圈闭油气聚集可能模式(据Cordell,1977)
尽管前三种模式,主要是在浮力-水动力作用下形成的,但其中仍有因盐度变化油气出溶的贡献,由此可见地下的油气聚集很少是单一动力学机制,大多是综合作用的结果,而第四种聚集模式则更明显地体现出这一点。