第一章石油地质与勘探.ppt

石油工程概论 石油工程学院 第一章石油地质与勘探 地壳石油的化学组成和物理性质油气生成与聚集油气藏与油气田我国的含油气盆地油气勘探 第一章石油地质与勘探 一 地壳1 地壳的组成地球自生成至今已有45 60亿年 平均半径为637lkm 地球内部可分为地核 地幔和地壳三个同心排列的圈层 特点 层状结构 密度 压力随深度增加 地球的构造 結構 地壳 地幔 地核 岩石圈 軟流圈 地幔 地核 第一章石油地质与勘探 地壳厚度各处并不相等 最厚处达70一80km 最薄处只有5 6km 平均为33km 地壳由岩石组成 岩石依成因的不同可分为火成岩 变质岩和沉积岩三大类 1 火成岩又名岩浆岩 是高热的岩浆冷凝后形成的岩石 呈块状 无层次 致密而坚硬 如花岗岩 玄武岩 正长石等 第一章石油地质与勘探 2 沉积岩由火成岩 变质岩和早期形成的沉积岩 经风吹 雨打 温度变化 生物作用等被剥烛 粉碎 溶解形成碎屑物质及溶解物质 再经风力 水流 冰川 海洋搬运至低凹处沉积下来 越积越厚 经压实 固结而形成了沉积岩 沉积岩有层次 孔隙 裂缝和溶洞 并有各种古代动植物残骸遗迹形成的化石 第一章石油地质与勘探 3 变质岩由沉积岩或火成岩在地壳内部的物理化学因素如高温 高压 岩浆的风化等影响下 改变了原来的成分和结构 变质成为新的岩石 如石灰石变质为大理石等 称变质岩 岩石 三大岩种与成因 火成岩 沉积岩 变质岩 物理 高温高压 地壳变动 粗 细 大陆 海洋 最大 中等 最小 地壳 地表 岩石 三大岩种图样 第一章石油地质与勘探 石油和天然气生成在沉积岩中 绝大多数储藏在它的孔隙 裂缝和溶洞里 而在火成岩和变质岩中则很少有石油和天然气存在 2 沉积岩种类及特点沉积岩可分为砂岩 泥岩 石灰岩三种 1 砂岩普通的砂粒被泥质或石灰质胶结成为砂岩 依颗粒直径不同可分为以下几种 第一章石油地质与勘探 砂岩的特点 具有孔隙 可以储存油 气 水等流体 岩石孔隙体积与岩石总体积之比称孔隙度 由于岩石存在孔隙 在压力作用下能通过油 气 水 这种性质称为岩石的渗透性 砂岩 孔隙大 和灰岩 裂缝发育 都是渗透性好的岩石 第一章石油地质与勘探 2 泥岩普通的颗粒直径小于0 01mm的泥土经成岩作用而形成 呈块状的称泥岩 泥岩呈薄片层状的称为页岩 富含石油质的页岩称油页岩 可以提炼石油 第一章石油地质与勘探 3 石灰岩石灰岩俗称石灰石 主要成分为碳酸钙 呈块状 致密而坚硬 由于地壳的运动作用和地下水的侵蚀 常有裂缝和溶洞 石油和天然气即储存其中 第一章石油地质与勘探 3 地质构造由于地壳发生升降 挤压褶皱及水平移动 使原来一层层平铺着的沉积岩发生变形 形成地壳的各种构造 1 背斜构造是指岩层向上弯曲的褶曲 其核部地层比外圈地层老 第一章石油地质与勘探 2 向斜构造是指岩层向下弯曲的褶曲 其核部地层比外圈地层新 3 单斜构造岩层向单一方向倾斜 4 断层岩层由地壳运动而断裂 在断裂两侧的岩层发生了显著的相对位移 这种断裂称为断层 第一章石油地质与勘探 二 石油的化学组成和物理性质石油是在地壳中所形成的液态可燃有机矿物 具有流动性 成分极为复杂 1 石油的元素组成石油主要由碳 氢两种元素组成 碳约占80 一88 氢约占10 一14 氧 硫 氮约占0 3 一7 石油中若碳 氢元素含量高 且碳 氢值低 则油质好 若氧 硫 氮元素含量高 则油质相对较差 第一章石油地质与勘探 2 石油的化合物组成石油中碳 氢 氧 硫 氮等元素 一般都是以化合物形式存在 分为两大类 一类是烃 即碳氢化合物 是石油主要组成部分 约占80 以上 另一类是含有氧 硫 氮的化合物 或称为非烃化合物 氧 硫 氯三种元素在石油中含量虽然很少 但它们的化合物在石油中的含量 质量 有时可达30 不利于石油的开采 炼制和加工 第一章石油地质与勘探 3 石油的组分组成根据石油成分被不同溶剂选择溶解及被介质选择吸附的特点 将石油的组成分成相近的组 称为 组分 每个组分内包含性质相似的一部分化合物 有以下组分 1 油质油质为碳氢化合物组成的 淡色粘性液体 是石油的主要组成部分 油质含量高 石油质量相对较好 油质中含有石蜡 是一种熔点为37 76 的烷烃 呈淡黄色或黄褐色 石蜡含量高时石油易凝固 油井易结蜡 不利于开采 第一章石油地质与勘探 2 胶质胶质主要成分是碳氢化合物 但氧 硫 氮含量增多 一般为粘性或玻璃状的固体物质 石油中胶质含量少 约为1 是渣油的主要成分 3 沥青质沥青质比胶质含碳氢化合物更少 含氧 硫 氯化合物更多 为黑色固体物质 胶质和沥青质称为石油的重分子组分 是非碳氢化合物比较集中的部分 含量高时 石油质量变差 4 碳质碳质以碳元素状态存在于石油内 含量很少 称残碳 第一章石油地质与勘探 4 石油的物理性质石油的物理性质包括颜色 密度 粘度 凝固点 溶解性 荧光性等 1 颜色石油一般呈棕色 褐色或黑色 也有无色透明的凝析油 胶质 沥青质含量愈高 颜色愈深 因此 石油颜色越谈 质量越好 2 密度标准条件下 20 0 101MPa 每立方米原油质量 原油密度 一般在0 79一0 95g cm3 3 粘度地下采出的石油在提炼前称原油 在地层条件下测得的原油粘度叫地层粘度 地层粘度大于50mPa s 密度大于0 92的原油称为稠油 第一章石油地质与勘探 4 凝固点原油失去流动性的温度或开始凝固时的温度称为凝固点 原油中含蜡少 重组分含量低者凝固点低 利于开采和集输 凝固点在40 以上的原油称为凝油 5 溶解性石油难溶于水 但易溶于有机溶剂 石油可与天然气互溶 溶有天然气的石油 粘度小 利于开采 6 荧光性石油在紫外线照射下会发出一种特殊的光亮 称为石油的荧光性 借助荧光分析可鉴定岩样中是否含有石油 7 导电性石油为非导电体 电阻率很高 这种特性成为电法测井划分油 气 水层的物理基础 第一章石油地质与勘探 三 天然气的化学组成和物理性质天然气也是在地壳中生成的一种可燃有机矿物 是以气态碳氢化合物为主的可燃混合气体 通常所说的天然气是指油田气和气田气 1 天然气的化学组成甲烷 CH4 乙烷 C2H6 丙烷 C3H8 和丁烷 C4H10 其中甲烷含量可达80 以上 此外还含有少量的二氧化碳 CO2 一氧化碳 CO 硫化氢 H2S 及氮 N2 氧 02 氢 H2 天然气中 乙烷以上的烃称为重烃 依重烃含量将天然气分为干气和湿气两种 干气中甲烷含量 95 但含有5 10 以上乙烷 丙烷 丁烷等重烃 湿气常与油共生 是油田或气田中的气 第一章石油地质与勘探 2 天然气的物理性质天然气无色 有汽油味 可燃 天然气物理性质指其密度 粘度和溶解性 1 密度天然气密度为0 6 1 0g m3 湿气含重烃多 密度大于干气 2 粘度天然气0 时的粘度为0 012mPa s 3 溶解性天然气溶于石油和水 且更容易溶于石油 第一章石油地质与勘探 四 油气生成与聚集自17世纪以来油 气的成因一直是石油地质界研究的课题 经长期探索 到19世纪60年代形成 晚期生油理论 认为石油天然气是由古代生物遗体在适宜的自然环境和地质条件下生成的 又称为 有机成因说 第一章石油地质与勘探 在数亿年前 大量的浮游生物及动植物死亡之后他们的残骸 堆积在海底下逐渐形成沉积物 古代陆地上的动物遗体 被水流带到内陆湖泊 海湾盆地 与原来水中的生物一起混同泥沙沉积下来形成有机淤泥 已形成的淤泥又被后沉积的泥沙层覆盖 和空气隔绝处于缺氧还原环境 第一章石油地质与勘探 这些埋藏在沉积盆地内的动植物残骸 在缺氧环境下经细菌作用将碳水化合物中的氧逐渐消耗掉 再随着埋藏深度的增加 温度与压力也相对提高 经过数百万年后 有机物逐渐受热裂解出油气 第一章石油地质与勘探 需要说明的是 并不是每一个沉积盆地都可以产生油气 要看生油岩层所含油母质的种类及其成熟度而定 由于沉积环境的不同 则有形成气态的天然气 液态的石油与固态的煤炭差异 一般而言 可以生油的岩层称为生油层如页岩 泥岩 第一章石油地质与勘探 五 油气藏与油气田1 油气藏有机淤泥中的有机物质 在成岩过程中逐渐转化成石油或天然气 此有机淤泥层称为生油层 第一章石油地质与勘探 五 油气藏与油气田1 油气藏生油层中分散存在的石油或天然气 当遇有适宜的圈闭地质构造时 便发生运移和聚集 形成油气藏 圈闭内储集了相当多的油气 就称为油气藏 第一章石油地质与勘探 凡储存的油 气量较多 在当前的技术条件和经济条件下 具有开采价值的油气藏称为工业油气藏 聚集油 气的构造称为储油构造 它由不渗透的岩层把聚集的油 气圈闭起来的 按储油构造类型 其所聚集的油气藏可分为三大类 背斜储油构造断层遮挡储油构造I 油 2一气 3一水 1一油 2 气 3一水 4 不渗透泥岩盖层 4一砂岩 5一泥岩 5一不渗透泥岩底层6一不渗透断层 第一章石油地质与勘探 1 构造油气藏由背斜储油构造 以及断层遮挡储油构造等所圈闭的油气聚集 称为构造油气藏 地层超覆储油构造地层遮挡储油构造1一油 2一气 3一水 4一泥岩 l 油 2一气 3一水 5 变质岩基底4一不渗透岩层 第一章石油地质与勘探 2 地层油气藏由地层超覆储油构造及地层遮挡储油构造等所圈闭的油气聚集 称为地层油气藏 岩性圈闭储油结构I 被圈闭的油砂岩层 2 不渗透泥层 第一章石油地质与勘探 3 岩性油气藏由岩性圈闭所聚集的油气称岩性油气藏 其特点是油源是单一的 油气是原生的 第一章石油地质与勘探 圈闭中只聚集储存石油和水的叫油藏 圈闭中只聚集储存天然气的叫气藏 圈闭中石油和天然气同时聚集储存的叫油气藏 五 油气藏与油气田 形成油气藏需要具备三种岩层 生油层 可以生成油 气的岩层称为生油层如页岩 泥岩等 储油层 具有储存油 气的岩层如砂岩 石灰岩等 盖层和底层 可以对油 气形成圈闭的岩层如火成岩 变质岩 第一章石油地质与勘探 2 油气田从石油地质意义上说 油气田是指单一局部构造 同一面积内油藏 气藏 油气藏的总和 若该局部构造范围内只有油藏称油田 若只有气藏称气田 同一油气田可以是一种类型的油气藏 也可以是多种类型的油气藏 人们通常所说的大庆油田 胜利油田 四川气田等则主要是从地理意义上或指行政管理单位而言 实际上 它们内部含有多个地质意义上的油 气田 第一章石油地质与勘探 六 我国的油气盆地在漫长的地质历史时期内 不断下沉得到沉积的地区称为沉积盆地 具有油气生成和聚集条件 并发现具有工业油气藏的沉积盆地称为含油气盆地 我国富含油气资源 含油气盆地约有50个 其中主要的有 松辽盆地 渤海湾盆地 塔里木盆地 准葛尔盆地 鄂尔多斯盆地 四川盆地和海域含油气盆地等 中国油气资源分布状况 分散 松辽盆地 渤海湾盆地 塔里木盆地 准葛尔盆地 鄂尔多斯盆地 四川盆地和海域含油气盆地 第一章石油地质与勘探 七 油气勘探从寻找石油到利用石油 大致要经过四个主要环节 即寻找 开采 输送和加工 这四个环节一般又分别称为 石油勘探 油田开发 油气集输 和 石油炼制 第一章石油地质与勘探 七 油气勘探要找到地下的油气藏 就要进行油气的勘测与探查 油气勘探就是找油找气的方法和技术 油气勘探方法和技术 是随着生产经验的积累和科学技术的进步 得到不断发展和完善 目前进行油气勘探的主要方法和技术有4种 地面地质法 地球物理法 遥感技术和钻探法 第一章石油地质与勘探 七 油气勘探1 地面地质法直接观察地表的地质现象 寻找是否有露在地面的 油气苗 研究岩石 地层情况 分析地下是否有储油构造 地面地质法在边远新区进行地质调查时 仍可发挥一定作用 第一章石油地质与勘探 2 地球物理法地球物理法是一种应用高新技术的勘探方法 包括地球物理勘探和地球物理测井 1 地球物理勘探不同岩石具有不同的物理性能 如密度 磁性 弹性等 在地面上利用多种专用的精密仪器进行测量 了解地下地质构造情况 判断是否有储油构造 这种方法称为地球物理勘探法 第一章石油地质与勘探 2 地球物理测井在钻井过程中采用专用的测井仪 如数控测录系统等 沿井眼自上而下测录地层的各种物理性能曲线 应用解释技术对测井曲线进行综合分析解释 以正确地识别地层 了解地层含油 气 水的情况 为寻找油气藏和开发油气田提供科学依据 第一章石油地质与勘探 3 油气遥感技术随着航空 航天技术的发展而形成的一种技术 如资源卫星 遥感飞机等 遥感技术能提供宏观真实和形象的信息 遥感信息以数字 图象形式记录了地面不同物体的光谱特性 对裸露区 可获得直接地质信息 对覆盖区 可获得深部的间接地质信息 第一章石油地质与勘探 油气遥感技术的发展 形成了两种油气资源探测方法 1 间接找油法利用遥感图象进行目视地质构造 解释 推断沉积盆地的地质构造 寻找油气聚集区 2 直接找油法地下如有油气 地表会出现烃类微渗漏 可直接从遥感图象上提取 识别油气信息 预测油气藏 第一章石油地质与勘探 4 钻探法钻探法 就是打井找油气 在地质法 地球物理法和遥感法巳初步查明的储油构造上直接钻井 以确切探明地下是否有油 气及油 气 水的