能源地质学第五章煤层和油气藏的形成和变化.ppt

第二节 煤层的形成和变化,一、煤层的形成和煤层的特征 二、煤层厚度、形态变化及其 控制因素 三、煤系及其特征,（一）煤层的形成 植物的大量繁殖 1、泥炭的堆积的条件 碎屑沉积物的注入贫乏 有机质的保存 2、补偿方式 过度补偿沼泽水面上升速度 植物遗体的堆积速度,一、煤层的形成和特征,（二）煤层的结构、顶底板,3、煤层中的结核、包体和化石 结核：黄铁矿、钙质、硅质、白云石质 煤核：煤层中保有植物化石的结核 植物残体：木质部、管胞、树皮 化石：珊瑚、腕足类和有孔虫,1鳞木类细根 2栉羊齿羽片 上的原位聚 合孢子囊 3植物结构 纵切片 （据田宝霖） 太原西山7号煤层,1宏观煤核 2显微照片 据杨锡禄,植物细胞结 构（切片） 1据田宝霖 2据丁丕训,（一）煤层厚度,二、煤层厚度、形态变化 及其控制因素,3、储量计算时煤层厚度的确定方法 煤层中夹矸的单层厚度 0.05m时，夹矸与煤分层可 合并计算； 煤层中夹矸的单层厚度最低可采厚度时，被夹矸所 分开的煤层应分别作为独立煤层，并分别计算储量； 0.05m 煤层中夹矸的单层厚度最低可采厚度时，煤 分层不作独立煤层。煤分层厚度等于或大于夹矸厚度 时，上、下煤分层应加在一起作为煤层的采用厚度;, 对于复杂结构煤层，当各煤分层的总厚度最低可采 厚度、夹矸不稳定且总厚度不超过煤分层总厚度的1/2时， 可将各煤分层的总厚度作为煤层的采用厚度。,（二）煤厚和形态变化及其控制因素 1、泥炭沼泽基底不平 “顶平底不平”； 往往在含煤岩系的底部或下部的煤层 煤厚变化极为不规则； 基底古地形低洼处煤层增厚，向突起 部位尖灭变薄，呈现超覆样式。,煤层形态 （a）藕节状 （b）串珠状 （c）鸡窝状 （d）马尾状 平顶山一矿 戊组煤分叉图,2、沉积因素 （1）沉积体系 （2）同沉积构造 基底断裂系 盆内次级同沉积褶皱 盆内同沉积断裂 3、煤层的冲蚀 顶凸构造,（a）透镜状分叉 （b）连续分枝型分叉 （c）“之”字型分叉,1铁法盆地剖面图 2铁法盆地煤层形态变化 1）西部煤层分叉尖灭带 结构复杂； 2）中部厚煤带，结构较 简单； 3）东部薄煤带，结构简单,1,2,E,W,德国下莱茵第三纪煤盆地中的同沉积断层 （据M. Teichmuller,1968）,同沉积断层的形成机制（据Bruce,1973）,4、后期构造变动,5、岩浆侵入,6、岩溶作用造成的无煤陷落柱,（二）煤层厚度变化类型 1、原生变化 指在泥炭堆积过程中，由于各种地质作用 而引起的煤层形态和煤层厚度的变化。 2、后生变化 指泥炭层被新的沉积物覆盖以后，由于构 造变动、河流冲蚀等后期地质作用所引起 的煤层形态和煤层厚度的变化。,一、油气的储集层与生储 盖组合 二、油气的运移与圈闭 三、油气藏的形成与类型,第三节 油气藏 的形成、运移和聚集,保存,油气藏,（一）基本概念 1、圈闭 圈闭是地下储集层中能够阻止油气继续向前运 移，并且使油气在其中聚集起来的一种场所。 储集层 圈闭形成的必要条件 盖层 遮挡条件（封闭条件） 2、油气藏 油气藏是单一圈闭内具有独立压力系统和统一 油水（气、水）界面的油气聚集，是地壳中最 基本的油气聚集单位。,一、油气的储集层与生储盖组合,(二) 储集层特征 凡是能够存储和渗滤流体（油、气、水） 的岩层都可以称之为储集层。 作为储集层的条件： 孔隙性直接决定岩层储集油气的数量； 渗透性控制了储层内所含油气的产能； 1、孔隙度,砂岩：e=530%， 一般1020%； 碳酸盐岩，e5%。 超毛细管孔隙（d500m）：重力流动 2、类型 毛细管孔隙（ 2 d 500 m）：毛管力 微毛细管孔隙（d2 m）：范德华力,砂岩储层的孔隙度分级,岩石中各种孔隙 1分选良好，排列 疏松的砂 2分选良好，排列 紧密的砂 3分选不良，含泥、 砂的砾石 4经过部分胶结的 砂岩 5具有结构性孔隙 的粘土 6经过压缩的粘土 7具有裂隙的岩石 8具有溶隙和溶穴 的可溶岩 据迈因策尔修改补充,3、孔隙结构 指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布 及其相互连通关系。,2、渗透性 指在一定压差下，岩石允许流体通过的能力。 （1）渗透率的单位 国内外普遍采用的渗透率单位是达西，符号为D（它相当于SI制单位的 ），1D的物理意义是：当粘度为1cp（即：1mpas）的流体，在压差为1atm（0.0981MPa）作用下，通过截面积为1cm2、长度为1cm的多孔介质，其流量为1cm3/s时，该多孔介质的渗透率就称为1D（达西）实际上煤储层的渗透率往往较低，用1D作单位太大，故常用千分之一达西，即毫达西mD（ ）作为单位。 1mD=98710-6m2=0.98710-3m2,（2）渗透率的级别,（2）渗透率的实验与测试 绝对渗透率单相流体 有效渗透率/相渗透率 相对渗透率,(二) 储集层类型 碎屑岩储集层 岩石类型 碳酸盐岩储集层 其他岩类储集层 孔隙型储集层 裂隙型储集层 空间类型 溶洞-裂隙型储集层 孔隙-裂隙型储集层 孔隙-溶洞-裂隙型储集层,3、孔隙度与渗透率的关系 两者的关系对于不同的岩石有所不同。 1）碎屑岩类和部分碎屑灰岩、生物灰岩 2）碳酸盐岩,1、碎屑岩储集层,原生粒间孔隙； （3）储集空间 溶孔（粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔等）； 裂缝:解理缝、层理缝和层间缝。,c,b,a,玉门油苗,台湾：激流中的含油岩石,将军沟K1油苗,黑油山背斜构造侵蚀油泉,裂隙系统,据邸世祥等（1991）,据邸世祥等（1991）,砂岩储层的孔隙 （据罗蛰潭，王允诚，1986）,（4）物性的影响因素 A岩石的矿物组分 长石比石英容易被石油润湿，在油层内长石颗粒表面油 膜比石英的要厚。这层油膜一般情况下不易流动，因此， 减少了孔隙体积和通道面积，降低了渗透率。 B颗粒的排列方式和大小 立方体：孔隙体积占47.6% 菱面体：孔隙体积占25.9% 颗粒大小,C颗粒的分选和磨圆程度 颗粒的分选和磨圆度越高，即杂质越少，颗粒越接近 球形，越有利于形成较高的孔、渗性。 D成岩后生作用 压实作用：使物性变差，但在高压带仍可保持很高的孔 隙度。 溶解作用：使物性变好，可产生溶蚀孔隙。有机质热成 熟产生有机酸和CO2可使储集层中的碳酸盐胶 结物及铝硅酸盐颗粒大量溶解，从而有助于 次生孔隙的形成。 胶结作用：胶结物的数量、类型和成分,我国同类碎屑岩砂体产油状况表,2.碳酸盐岩储集层,脆性变差序列：白云岩 石灰岩 白云质灰岩 泥质白云岩 泥质灰岩 溶解度降低序列：灰岩 灰质白云岩 白云岩 泥质灰岩,（1）,（2）影响因素 沉积环境 水动力条件 成岩后生作用 溶解作用 胶结作用 重结晶作用 白云岩化作用,岩浆岩 3、其他盐类的储集层 变质岩 粘土岩类,碳酸盐岩与砂岩储集性质的比较,我国主要油气区储集层的类型和时代分布,碎屑岩储层 碳酸盐岩储层 其它岩类储层,*（三）储层评价的原则与方法 1.宏观与微观研究相结合 (1) 通过区域性相分析，找出有利相带的部位，并确定 其类型、展布和规模； (2) 查明地质体(如砂岩体)中孔隙发育的层段、厚度、 储集空间的类型与成因及孔隙结构特征； (3) 确定孔隙空间的分布规律及其连通性情况； (4) 研究油气水在其中的分布规律。 2. 综合研究 (1) 野外地质调查，盆地四周出露地层； (2) 地层录井资料分析(气泡、油相)； (3) 测井资料解释(解释、R、So)； (4) 实验室岩心分析(直接分析孔渗性、孔隙类型大小)； (5) 开发动态资料分析(产液量、井间干扰、井漏)。,（四）生储盖组合 1、盖层的定义 位于储集层之上，能封隔储集层，阻止 其中的油气向上逸散的岩层。 2、盖层的封盖能力 盐岩、石膏层 泥质岩层 渗透性较差 的砂岩、石灰岩、铝土岩和煤层 3、盖层的封闭机理 （1）排替压力差/毛细管/薄膜封闭 （2）异常压力封闭 （3）烃浓度封闭,4、生储盖组合类型 （1）旋回式组合 （2）侧变式组合 （3）混合式组合,(一) 油气在地下运移的方式和状态,二、油气的运移与圈闭,1、扩散,2、渗滤,(二) 油气运移的驱动力 1、构造运动力 2、水动力 3、浮力 4、毛细管力 5、地静压力 6、热动力,构造运动力,唐山地震：1976 年7月28日3时42分；海城地震 1975年2月4日,表面张力：油、水对岩石的湿润 程度不同，油水界面 产生压力差。随压力、 温度的增加而减少。 毛管力：