浅谈不整合与油气运移和聚集的关系
浅谈不整合与油气运移和聚集的关系
摘要：不整合面在油气运移和聚集成藏的过程中发挥重要的作 用：不整合面能够连接横向上相互独立的砂体， 形成时-空跨距很大
的生、储岩层组合，所以它是油气长距离侧向运移的重要通道；不整 合面之下也可以发育各种类型的油气藏。 不整合的负面作用为：对油
气藏盖层的破坏作用和对烃源岩成熟度的影响。
关键词：不整合 类型特征运移模式 聚集规律
不整合是地层中保留下来的地层缺失所呈现出的一种不协调的 接触关系，其形成通常是区域性地壳运动、海平面升降或局部构造运 动的结果。以沉积间断、风化作用，特别是新岩层沉积前的陆上或水 下侵蚀作用为特点，常常表现为地层间的非平行接触关系 ［1］。早在
十八世纪地质学发展的初期，胡顿（Hutt on，1788, quoted by Adams
1954, P.243）［2］观察英国地层剖面就已认识到不整合在地质发展 史上具有重要的意义。莱复生（Lerorsen，A.J，1954）［3］也指出， 不整合对于油气聚集有密切的关系，不整合对于油气运移和聚集提供 了许多有利的条件，在不整合面的上下，油气藏特别多，可以充分说 明此点。因此研究不整合与油气运移和聚集的关系， 对寻找更多的油
气藏有重要的意义。
一、不整合面的基本特征
1. 不整合面的基本类型
不整合是构造运动或海（湖）平面变动事件的记录者，而且还代 表了后期地质作用对前期沉积岩（物）不同程度的改造。经典分类中 把不整合根据上、下地层产状分为平行不整合和角度不整合。受地质 状况和上覆沉积的影响，不整合形态不一，类型多种多样。根据成因 分类，可将不整合大致划分为四种成因类型，分别为沉积成因、构造 成因、火山地震成因以及岩溶成因。
1.1根据沉积成因机制可将不整合划分为超覆不整合和平行不整 合，超覆不整合是指因海（湖）平面上升，后期地层沿古斜坡或古隆
起上超沉积而形成的。上覆地层与不整合面斜交，在不整合面上尖灭。
平行不整合是指因地壳垂直上升引起的海退使下伏地层遭受剥蚀， 再
因地壳下降接受新的沉积而形成的。上、下地层产状一致，成藏能力 较弱，但可作为运移层。下图地震反射剖面反映了超覆不整合的样式
1.2根据构造成因机制可将不整合划分为削截不整合和褶曲不整 合两个基本类型，其中削截不整合是地质上最为常见的一类不整合， 表现了早期沉积的地层大范围发生掀斜，而后遭受风化剥蚀，后期再 次接受沉积而形成的，这类不整合可形成地层不整合遮挡油气藏。 褶 曲不整合面之下为完整的褶曲形态，其中挤压褶曲和断褶不整合多发 育于我国西部挤压型盆地中，拱升不整合在东部盆地较为发育。
1.3火山地震成因机制又可将不整合划分为底辟不整合和震积不 整合两个基本类型，底辟不整合因其特有的刺穿性特点， 使其不整合 可能成为油气垂向运移的通道，这是其它不整合不具有的特点。震积 不整合是由于地震作用而形成的，上覆的滑来震积层与下部的地震扰 动层之间的一规模不等的瞬时形成于水下的不整合面。
1.4而古岩溶不整合面凹凸不平，在台地边缘区较为发育，其以 负向构造形态为主，起伏高差明显。
2. 不整合面的变量
2.1空间变量，即展布范围，有全球（可对比的） 不整合面、
区际不整合面、区域不整合面、局部不整合面等。
2.2时间变量，即不整合面所代表的剥蚀或无沉积作用的时限。
2.3几何变量，即剥蚀厚度，向隆起顶部，不整合面常表现为多 个不整合面的复合或合并，为多期剥蚀的产物，剥蚀量也最大。
3. 不整合面的作用
3.1可形成地层超覆、地层削截不整合等油气圈闭。
3.2不整合面的存在可以改善油气的储集空间及性能。
3.3不整合面是油气侧向运移的良好通道，制约油气藏的形成。
（不整合面之上的底砾岩或薄层砂岩、 不整合面之下的半风化岩石都 可能成为油气运移通道）
二、不整合面的纵向结构特征及岩溶特征
1. 不整合的纵向结构特征
后期地质作用对前期沉积岩（物）不同程度的改造，这种改造程 度的不均一性及后期下沉发生水进形成上覆岩石使得不整合具有了 空间层状结构。通常情况下，不整合在空间上可划分为三层结构，即 不整合面之上底砾岩、不整合面之下风化粘土层和半风化岩石。①底 砾岩是紧邻不整合面之上，形成于水进初期，通常是风化壳粗碎屑残 积物原地堆积的产物，孔渗性较好， 为“畅通型”残积层，是油气
运移的良好通道。在测井曲线上，底砾岩总体上表现为高电阻率、高 密度、高中子孔隙度、低声波时差和冲洗带与侵入带电阻率相差较大 的特征。②风化粘土层主要是指由母岩在物理风化作用下形成的细粒 残积物，是识别不整合的重要标志，其测井响应表现为低电阻率、 深浅电阻率曲线近“箱状”且无幅度差、低密度、高声波时差、高自 然伽马和大井径，且冲洗带和侵入带电阻率基本相同。 ③半风化岩石 是不整合结构中最主要部分，岩石类型主要有砂质岩、泥质岩、碳酸 盐岩、火成岩和变质岩等，大气淡水沿早先形成的裂隙下渗， 使下
伏岩层发生岩溶，形成许多风化裂隙和溶蚀孔洞，这些风化裂隙和 溶蚀孔洞， 在油藏的形成过程中扮演重要的角色。不整合面对油气 运聚的作用是有限的，起主要作用的是不整合面上、下物性条件好的 高孔渗层或下部经风化改造后的优势通道层。
不整合面各层结构岩石测井曲线
2. 不整合面的岩溶特征
淋滤带岩石岩石主要有砂质岩类、 泥质岩类及火山岩类三种，不 同类岩石具有不同的岩溶特征：
2.1砂质岩类
岩石主要成分为石英、长石、岩屑本身粒间孔隙发育，经构造抬 升及风化淋滤作用，形成大量溶孔、溶缝，孔隙度增加。这类岩石本 身粒间孔隙发育，质硬，性脆，富含不稳定成分。淋滤带砂岩当其被 抬升暴露地表时易形成微裂缝，在长期风化淋滤作用下可形成大量的 溶孔和溶缝，此时孔隙度可高度 20%并可见大量的长石溶蚀作用。 但当溶蚀作用沿柱状长石表面的溶蚀没有形成有效的粒间孔， 并受到
胶结作用影响，孔隙发育较差，连通性不好。 2.2泥质岩类
岩心：土黄色或灰白色，裂缝发育主要以高岭石、蒙脱石、伊利
石为主，溶蚀作用有利于油气的运移。紧邻不整合之下，常常会有大 套厚层泥岩或粉砂质泥岩，当其被抬升暴露地表时，产生大量微裂缝， 在风化淋滤作用下也能形成溶蚀孔隙，不过由于泥岩的可塑性及不渗 透性，形成的半风化岩石带往往较薄。泥质岩类主要以高岭石、蒙脱 石、伊利石为主，由于受到强烈的风化作用，这些矿物多呈蜂窝状、 似蜂窝状等，伊利石多呈弯曲片状。在溶蚀作用下，易于形成较大的 孔洞和裂隙，在油气运移过程中可以沟通底砾岩层和淋滤带层。
2.3火山岩原始孔隙较小，且因缺失连通大多数为无效孔隙，在 后期次生溶蚀改造作用下，其孔隙度也可以有一定程度上的提高。
三、油气在不整合中的运移模式及聚集规律
1.油气沿不整合运移模式
1.1宏观运移通道类型
油气在不整合中的运移模式及聚集规律， 宏观上以风化粘土层为
界，不整合可以形成以不整合面之上底砾岩和不整合面之下半风化岩 石为主的两种高效运载层。综合考虑不整合面上、下岩性配置关系（结 构类型）、风化粘土层的发育情况等因素，将不整合的空间结构分为 双运移通道型和单运移通道型。双运移通道型：粘土层对油气具有封 堵作用，不整合面上、下岩层均可作为油气运移通道或圈闭。单运移 通道H1型和H2型在风化粘土层之上或之下为非渗透层，对油气起 封堵作用，而另一侧为渗透层，石油气运移的良好通道；皿3 型风化
粘土层不发育，不整合面上、下的岩层共同构成油气运移的通道，对 油气进行输导。
1.2微观运移通道类型
以风化粘土层为界，微观上，不整合可以形成以不整合面之上底 砾岩的连通孔隙和不整合面之下半风化岩石的裂缝系统和溶蚀孔洞 系统。不整合面之上底砾岩可构成“连通孔隙带”，组成颗粒较粗， 砾石磨圆较差，成分复杂，以含砾砂岩为主，分布连续，厚度适中， 孔渗性较好，形成油气侧向或斜向运移的通道。 半风化岩石的裂缝系 统主要产生3种裂缝，一是卸荷裂缝，二是风化裂缝，三是构造裂缝， 3组裂缝相互切割、连通，组成构造-卸荷-风化裂缝系统，形成油气 的运移通道；其次，半风化岩石的溶蚀孔隙系统主要发育在碳酸盐岩 地层中，受大气淡水风化淋滤、岩溶作用及含烃流体活动影响，碳酸 盐岩溶孔、溶洞发育，为油气的聚集提供了良好的空间。
2.凹凸汇散模式
根据不整合在油气运聚中的作用和不整合几何形态， 将油气沿隆
起区不整合运移划分为六种运移模式又称为凹凸汇散模式 [4]。不整 合凸起部位一般为构造运动强烈部位，淋滤作用相对强烈。凸型发散 中油气首先由油源断层涌出，在不整合中呈发散形态，后沿不整合脊 部汇聚，该种运移模式对成藏较为有利；凸型汇聚模式多发于油气量 丰富，具多点油气源的地区，对成藏十分有利。凹型模式多发育于古 隆起边缘或鞍部，超覆型不整合常具凹型结构。在凹型发散模式中， 油气运移呈倒三角形态，油气沿油源断层涌出后，在不整合中发散， 向两侧高部位运移，中间凹槽成为油气的分界线，对成藏十分不利。 凹汇集模式中，多点油气源产生的油气同样向两侧运移，但由于物性 差异等影响，油气仍可能向上倾方向汇聚成藏。 平移模式是一种泛化 的不整合运移形态。在凹陷区域或构造运动不强的平缓区域油气以平 移模式运移。复合聚散模式是各种单一模式的组合，形态不一。
油气沿不整合运移模式
（a）凸型发散模式（b）凹型发散模式（c）凸型汇聚模式（d）
凹型汇聚模式
四、不整合对油气的封堵机理
不整合盖层封闭机理主要为物性封闭， 即毛细管压力封闭。泥岩
是岩石中的主要填塞物质，对孔隙有充填作用，不整合面之下的岩石 表面孔隙会被泥岩颗粒充填，导致孔隙度和渗透率降低，使得不整合 面之下的表层部分物性变差，不利于油气的运移。当不整合面一侧为 泥岩时，不整合面本身就很难成为油气运移的通道。 根据庞雄奇在《地 质过程定量模拟》中提出的盖层封闭性综合定量评（ CRI）模型，给 出的封油指数的公式[5]:
Q—流体在外力F的作用下单位时间内通过单位面积盖层的量，
cm3/s;
U—流体的粘度，Pa.s ；
H--盖层的厚度，m
K-为渗透率，um2;
AB-与各种复杂因素作用有关的校正因子；
F-流体通过盖层运移的动力，N;
f-盖层的排替压力，N;
上述公式中下角o、g分别表示油和气，认为封盖油气的最大临 界高度的范围为：
根据以上公式推导出封盖油气的最大临界高度与盖层厚度存在 如下关系：
通过上述公式可推导出封堵性不整合的控油能力。
五、 不整合输导能力评价
由于不整合面上、下岩层在风化剥蚀程度、岩性、强度等方面的 差异，使其上下两种不同的输导体系在渗透率上存在差异， 从而具有
不同的输导能力。底砾岩的连通孔隙和半风化岩石的“孔-洞-缝”系 统构成了不整合面上、下油气侧向、斜向或垂向运移的通道。由于底 砾岩和半风化岩石成因上的差异，导致不整合面上、下岩层在构造、 沉积、成岩等方面具有不同的特征。因此，不整合面上、下岩层在风 化剥蚀程度、岩性、强度等方面的差异，致使底砾岩的连通孔隙和半 风化岩石的“孔-洞-缝”系统属于不同类型的输导体系，它们在渗透 率上必然存在差异，从而应具有不同的输导能力。下图为准噶尔盆地 陆西地区侏罗系西山窑组顶界不整合面之下的半风化岩石的孔隙度、 渗透率值大都要好于不整合面之上底砾岩的［6］。
准噶尔盆地陆西地区不整合不同结构层的孔隙度和渗透率
六、 不整合的油气地质意义
地层不整合面作为重要的地质现象，其分布广，类型多，研究不 整