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石油地质学基础知识培训 提纲 一 油气的生成二 油气的运移三 圈闭和油气藏 前言 前言 油气是怎样形成的 提纲 一 油气的生成二 油气的运移三 圈闭和油气藏 前言 油气的生成 油气成因的现代理论 现代油气生成理论认为 保存在沉积物中的有机质在不断埋深的过程中 在细菌 温度等因素的作用下 经历未成熟 成熟和过成熟等阶段 陆续转化成石油和天然气 油气的生成 一 生成油气的原始物质 沉积有机质 随无机质点一道沉积并保存下来的生物残留物质 原始来源 活的有机体及其在生命活动中的代谢产物 分泌物 排泄物 沉积有机质及其来源 水生低等生物 尤其是海藻 陆生高等植物浮游动物和高等动物对沉积有机质的贡献相对较小 油气的生成 影响沉积物有机质丰度的主要因素 生物产率控制因素包括 营养供给 光照强度 温度 水化学性质等 具有较高生物产率的环境 浅海 海水上涌区保存条件控制因素 氧化作用强度 有机质类型 沉积物质的堆积速度 油气的生成 干酪根干酪根 沉积岩中不溶于碱 非氧化型酸和有机溶剂的分散有机质 沉积岩中的有机质可以分为两部分 A 不溶的干酪根B 可溶的沥青 包括烃类 胶质和沥青质等 油气的生成 随深度增加 干酪根含量的减少与可溶烃含量增加的对应关系密切 揭示了二者间的内在联系 图1 1巴黎盆地托尔页岩有机质各组分含量随深度的变化 油气的生成 1 干酪根的成分和结构高分子聚合物 没有固定的化学成分 分子式可用 C12H12ON0 16S0 43 x表示 五种元素的重量百分比平均为 C 76 4 H 6 3 O 11 1 S 3 65 N 2 02 干酪根在结构上是一种复杂的三维大分子 它有很多结构单元 核 多个核通过桥键相联结 在桥和核上都可能具有官能团 油气的生成 油气的生成 2 干酪根的数量干酪根约占总有机质的80 90 是沉积有机质的主体 根据杜朗估算 沉积岩中干酪根总量1016t 而化石燃料最大资源量分别是 石油4 1011t 气2 1011t 页岩油5 1011t 油页岩1012t 地沥青3 1011t 煤和富有机页岩分别为1013t和1014t 干酪根总量约比化石燃料总量大1000倍 非常充足 油气的生成 3 干酪根的类型根据390个干酪根样品 按H C和O C原子比表示在范氏图上 可将干酪根分为三种主要类型 型 油气的生成 型干酪根 单细胞藻类 海藻 残体组成 富含脂类化合物 H C比高 O C比低 含大量脂肪族烃结构 生成液态石油潜力大 油页岩属此类 典型腐泥质类型 最大转化率80 型干酪根 介于 之间 过渡性 来源于海洋漂流植物及浮游动物 具多环饱和烃结构 生油气介于二者之间 型干酪根 源于富木质素和碳水化合物的高等陆源碎屑形成的 H C比低 O C比高 多环芳香烃结构为主 生油潜力小 天然气的主要母质 典型腐殖质类型 最大转化率30 我国陆相盆地统计 型干酪根占22 9 型干酪根占48 5 型干酪根28 6 油气的生成 三种类型干酪根的特征对比表 油气的生成 干酪根的显微构成 1 标准腐殖型干酪根 2 抚顺长焰煤 2502 油页岩无定形干酪根 2 扶顺 2503 4 含腐殖的腐泥型干酪根 2 南阳 魏134 156井 5005 藻腐泥型干酪根 2 左侧为盘星藻 南阳 魏134井 5006 藻无定型干酪根 1 南阳 魏134井 250 油气的生成 干酪根的显微组分 1 藻纤维体 藻基 南阳 魏134井 5002 丝质菌孢 辽河大民屯 沈13井 2503 结构树皮 南阳 张5井 5004 结构镜质体 南阳 张5井 5005 镜质体 南阳 张7井 8006 镜质体 南阳 张5井 800 油气的生成 二 石油形成中的生物与物理化学作用 石油的生成是一个 生物化学和物理化学作用的过程 1 细菌细菌按其生活习性可分为三类 即喜氧细菌 厌氧细菌和通性细菌 厌氧细菌对油气生成的意义更大 在还原条件下 有机质经细菌分解成甲烷 氢 CO2 有机酸及其它碳氢化合物 细菌所起的作用 是将原始有机质中的O S N P等元素分离出来 使C H特别是H富集起来 在早期阶段作用显著 油气的生成 2 温度 1 并非对一般有机质 而是对由沉积有机质演化成的干酪根加热以后 才能生成石油烃类 2 温度较低时 加热干酪根生成的液态烃和挥发组分产率较低 只有到达一定温度 才会大量生成液态烃 而温度继续上升到一定程度 液态产物 烃 又会减少 而气态烃生成量继续增加 油气的生成 3 洛杉矶盆地和文图拉盆地新近系的地层剖面表明 烃 C15 的含量随深度的变化在不同阶段是不一样的 说明干酪根演化中最关键的因素是温度而不是深度 油气的生成 有机质开始大量转化成石油的温度叫门限温度 50 120 作为石油的门限温度范围 它的高低首先取决于有机质的组分 并与有机质受热持续时间或地质年代有关 此外还受催化作用影响 油气的生成 3 催化剂 催化剂 能加快化学反应的进程而本身不参加化学反映的物质 破坏反应物的原始结构 使分子重新排布 形成稳定的烃类物质 1 粘土矿物 吸附作用 2 酵素 由动植物 微生物产生 在有机质分解早期有重要意义 油气的生成 根据已有的实验资料外推 用高活力催化剂在100 裂解正十六烷只需要几个月 若用低活力催化剂则需要1000年 而不需要催化剂单纯的热解所需要的时间已超过了地球的年龄 正十六烷热裂解和催化裂解所需要的时间 油气的生成 三 有机质演化与成烃模式 石油和天然气是有机质成岩演化过程中附带的 自然的产物 不同的演化阶段 伴随有不同的烃类产物 有机质的演化可分3个阶段 未成熟阶段成熟阶段过成熟阶段 油气的生成 未成熟阶段 成岩作用阶段 温度 10 60 主要作用因素 生物化学作用有机质演化过程 在还原环境中 沉积有机质被部分分解 产生CO2 CH4 NH3 H2S H2O等 同时形成更为稳定的干酪根 主要烃类产物 生物化学甲烷 从生物有机质 干酪根形成过程示意图 油气的生成 温度 60 180 主要作用因素 热降解作用有机质演化过程 干酪根在热力作用下逐步向油气转化 随温度持续增高 生油反应的速度和生油量显著增大 直至达到生油高峰 此后生油量开始减少 生气量相应迅速增大 至约180 后 干酪根的生油潜力枯竭 只能生成气态烃类 成熟阶段 深成作用阶段 1 CO2 H2O 2 油 3 湿气 4 甲烷 5 胶质 沥青质 6 不溶于有机溶剂的有机质 7 可溶于碱的有机质 8 可溶于酸的有机质 虚线表示这些组分可能重叠 油气的生成 温度 180 250 主要作用因素 热降解作用有机质演化末期 此阶段已生成的液态烃和重质气态烃强烈裂解 转化为最稳定的甲烷 以及碳质残渣 碳沥青或石墨 过成熟阶段 准变质作用阶段 油气的生成 有机质演化与成烃模式 提纲 一 油气的生成二 油气的运移三 圈闭和油气藏 前言 油气的运移概述 概念油气运移即油气在地下的流动 或在地下因自然因素所引起的位置移动 按油气运移所发生的场所可分为初次运移和二次运移 初次运移 油气自生油层向储集层 运载层 中的运移 二次运移 油气进入储集层 运载层之后的一切运移 地下油气运移的证据地表渗出的油气苗 说明从地下 地表运移 采油时很小的井孔可以流出大量的油气 说明至少在开采时是四面八方汇集的结果 采出的石油中可以找到比储层时代老的孢粉 由老的生油层 储层 生油岩多为细粒岩石如泥岩 页岩 而目前的产油层多为粗粒的砂岩等岩性 生 储 油藏中油气水按比重分异 从上到下分别为气 油 水 层内运移结果 油气的运移概述 油气的初次运移 油气初次运移相态 两种观点 水溶相态运移游离相态 油相 气相 运移 油气初次运移动力 压实作用水热增压作用渗透压力的作用粘土脱水作用毛细管力的作用甲烷及其他烃类气体的作用水溶相态运移 油气的二次运移 油气二次运移相态 油气以一定体积的游离相态进入储层 在表面张力作用下 油气会立即形成油滴 气泡 随着进入储层的油气不断增多 油滴 气泡将连接合并 直至其连续高度达到一定值后 即可在浮力作用下进行运移 油气以溶解状态进入储层 随压力温度的降低 油气将从水中分离出来 进而以游离相态进行运移 综上 油气以游离相态 或最终要转变成游离状态 进行二次运移 油气的二次运移 油气在储集层中向上倾方向运移的一般模式图 油气二次运移动力 浮力 动力水动力 动力或阻力毛细管压力 阻力 提纲 一 油气的生成二 油气的运移三 圈闭和油气藏 前言 一 圈闭和油气藏的概念圈闭圈闭是地下储集层中能够阻止油气继续向前运移 并且在其中聚集起来的一种场所 捕获油气 油气藏当圈闭中聚集了一定数量的油气之后 就形成了油气藏 油藏 气藏 概念 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 油气藏形成的基本条件充足的油气源 足够的油气运移动力 良好的运移通道 有效的储集层 有利的生储盖组合 大容积的有效圈闭 二 圈闭和油气藏的分类 分类的现状 1 圈闭成因 2 油气藏形态 3 储集层岩性 4 流体性质 分类的原则 准确性概括性实用性 本课件的圈闭分类方案 油气藏类型在很大程度上影响着勘探方法和开发方案目前在勘探