石油地质基础知识交流

1、f姜木2010年9月4日COSL油气的生成油气的运移闭和油气藏常见石油地质名词解释成油气藏中的流体：石油、天然气、油田水石油存于地下岩石孔隙中的液态可燃有机矿产。摩分，碳氢化合物+少最杂质元素：碳.氢、氧、硫、氮A天然气 ；地下岩层中存在的，以儿 存在。元素与石油相似：包括：气藏气，气顶气，态气水合物（可燃冰）油田水油、气田区域与油气藏按构造分为边水，底水油气是怎样形成的?»油气成因歸现化理论保存在沉积物中的直机匿在不断埋深的过程中，在细赵温度等因素的作用下，经历生物化学、热催化和热裂解等阶 段，陆续转化成石油和天然气。COSL一.蕩骯的生成一、生成油气的原始物质A沉积有机质及其来源

2、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或死后尸体.原始来源：活的有机体及其在生命活动中的代谢严物（分泌物、排泄物）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餐»影响沉积物疝质 融'肉主翹塞质;恳、/一亠石中有机碳丿生物产率控制因素包括：营养供给、光照强度、温度、水化学性质尊.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有机质沉积分解、 缩合空憎 沉积尹備机质、酪根匚n成熟热解亠一油气生机辰心分子活物庾旳:人展分济右机体生物化呼化于辞解妁1嫉Gr作用与 慈合作用COz

3、.6 V 几 Z*屣唆加作H1尊1钗触作Hi噸 2 2 沅移扬币沅;很戈着 十角wL/nkr内轻化rxw.wapi*. 1X5,修改COSL. cn»干酪根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C12H12ON0.16S0.431x 表 7 五种元素的重量百分比平均为：C-76. 4%, H-6.3%, 0-11.1%, S- 3.65%, N-2.02%.干酪扌艮在结构上是一种复杂的三维大分子，它有彳艮多结构单元（核）, 多个核通过桥键相联结，在桥和核上都可能具有官能团.<A|HftA. X. IMOt "良« C Murpl

4、.f * l>74>:A图2-8酸很中的-特大分子結沟模式冒 (Txttfit 顒 EcpitAlic, 1975)1升會找坏状化合物2.徳和的环状化今扬 3.杂环化舍物 4脂集赁上图：低演化阶Eb相为于未成熟的干磚尺 下田：遇过深皮(V用，巳达到盘法亿阶段詡同 类千齡沒II：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4xi(Pt、气2x105、页岩油5x 10nt.油页岩 10"、地沥青3x105,煤和富有机页岩分别为10%和1014t.千酪根总量约比化石燃料总量

5、大1000倍，非常充足.c n3. 干酪根的类型根据390个干酪根样品，按H/C和0/C原子比表示在范氏 图上，可将干酪根分为三种 主要类型（I、u、m型）.千酪根类型及其演化图TlssotJ974）.c nI型千酪根：单鈿胞藻类（海藻）残休组成，富含脂类化合 物，H/C比高，0/C比低，含大量脂肪族炷结构，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%;II型干酪根：介于I、in之间，过渡性，来源于海洋漂流植 物及浮游动物，具多环饱和炷结构.生油气介于二者之间；m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比彳氐，o/c比高，多环芳香烂结构为主，生油

6、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：I型干酪根占22. 9%：II型干酪根占48.5%；III型干酪根28. 6%owww. cosl. com. cn三种类型千酪根的特征对比表干酪根类31ISlistnisi阪始H含量A较高低原始怡量低中尊高H/C原子比1.25-1.750.65-1.250.46-0.93O/C原子比0.0264).120.04-0.130.05-030C结构直傩饱和多环C多环芳香足及 含O官能团生物来源水生浮游生物海相浮游与微生 物的混合有机质陆地高尊植物生油潜能大中等小但可生气实例松辽K,qi济阳EV邯尔多斯CP泌阳Eh中东K

7、莺琼Ewww. cosl. com. cn干酪根的显微构成1. 标准碣班型干酪根（in 2）.抚 长焰煤。x 250x 2502. 油页岩夭艾陀干酪根（I?）, 扶顾。南阳.殃134、156井。3、4. （I», x5005. 族JMT泥Si干BMR（ I 2）, 左侧 为址且藻，南阳，殃134井。 X5006. 族无定型干酪根（），市阳,4MJ34井。X250COSL二、油气生成的地质及动力条件»地质条件（大地构造和古地理环境）1. 大地构造长期、持续稳定下沉的盆地是生成油气最生荽的地质条件之一。如坳陷： 渤海湾，松辽，四川盆地。这样的沉积盆地中，沉降速度近似于沉积速度，

8、使水体保持一定深度，既利于 生物大量繁殖，又能使有机质免遭氧化，有利于形成丰富的沉积有机质和向油 气转化的地质环境2. 古地理环境生成油气的环境。条件：深度适当、面积较大、有机物丰富的水体；利于有机质保存的低能还原环境。二、油气生成的地质及动力条件动力条件（细菌、热力、催化）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、C02.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0、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。2热力(1)并非对一般有机质，而是对由沉

9、积有机质演化成的干酪根加热以后，才能生成石油炷类；(2)温度较低时，加热干酪根生成的液态烂和群发组分产率较低，只 有到达一定温度，才会大量生成液态炷，而温度继续上升到一定程度， 液态产物(炷)又会减少，而气态炷生成量继续增加；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，形成稳定的炷类物质.(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HI4.4O三.有机质演化与成炷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 烂类产物.有机质的演化可分3个

10、阶段：未成熟阶段成熟阶段过成熟阶段Ml未成刻阶蛍作用阶段丿温度：10-60C从生物有机质干酪根形成过程示意图主要作用因素：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CO?、CH4、NH3、H2S、H20 等，同时形成更为稳定的干酪 根.主要炷类产物：生物化学甲烷.COSL成熟阶跖駆作用阶段温度：60-1809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180X：后， 干酪根的生油潜力枯竭，只能生 成气态炷类.分减&

11、quot;TBo低主V田于捞2M1. CO2H2O： 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：&可溶于酸的有机质：虚线表示这些组分可能垂參过成熟阶勢盤庾作用阶段温度： 180-250C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烂和重质气态炷强 烈裂解，转化为最稳定的甲烷，以及碳质残渣(碳沥青或 石墨)冷油门限成< 1. 5 km热催化生 汕 囱1. 54 Okm60180 V -0.5% 1.0%7. 0lGkm250375"C乩 >2.0%4. 07. Oki L80-250T=1.0%

12、2.0%深部高温生气P介段 变生作用阶段 (Metagenpsi s)生物化学生气阶段 成右作用阶段 (Digenesis)拈催化主汕气阶段迪裂解牛朕折气疝段阳生作川阶段(Catagenesis)图2-17 现代油气成因模式(据张¥15,1989)四、短源岩能够生成石油或天然气的岩石称为源岩（或绘源岩，生油 岩）。由生油（气）岩组成的地层称为生油（气）层。在一定 地质时期内，具有相同岩性-岩相特征的若干生油层与非生油层 的组合，称为生油层系，如果在生油层系中有储集层存在，那 么就可称其为含油层系。1、泥质岩类桂源岩主要包括泥岩、页岩、粘土等，是在一定深度稳定水体中形成的，环境 中缺氧

13、，浮游生物和陆源有机胶体能随着粘土矿物质大量堆积，保存并向 油气转化。因而这些细粒的粘土岩类富含有机质及低铁化合物，颜色多呈 黑色。2、碳酸盐岩类桂源岩以低能环境下形成的富含有机质的灰岩、生物灰岩和泥灰岩为主，常含 泥质成分，有利相带有浅海相、三角洲相和深水湖泊相。低能环境有利于 要机质保存，同时这此环境中有机质的输入丰富。3、煤系坯沥主要包括以高度富集高等植物为主的腐殖型有机质的沉积岩和煤层，如 碳质泥岩、碳质页岩和煤层等。沉积环境以复杂的氧化还原条件下的海陆 交互相和沼泽相为主，尽管在地质演化早期有以藻类为主的腐泥煤，但绝 大部分是以腐殖型有机质为主的煤系。.c n油气的生成油气的运移闭和

14、油气藏常见石油地质名词解释圈闭聚集图1 -11油气运移聚集剖面示意图厂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.c nA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胞粉（由老的生油层T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T储）；油藏中油气水按比重分异，从上

15、到下分别为气、油、水（层内运移结»压实作用宁水热增压作用&渗透压力的作用»粘土脱水作用卜毛细管力的作用»甲烷及其他炷类气体的作用水溶相态运移两种观点：厂水溶相态运移A游离相态（油相、气相）运移二次运移卜油气以一定体积的游离相态进入储层；.c n.« » ；. 油气向上运蓼. : -ooddoodboo : 油气在储集层中向上倾方向运移的二般模式图:上油宕初次运移一储集层八*油、匚nZZj二次运移炷矣t油.气气苗T油U藏 I一.次能移在表面张力作用下，油气会立即形成油滴/气泡；随着进入储层的油气不斷增多，油滴/气泡将连接合并，直至其 连续

16、高度达到一定值后，即可在浮力作用下进行运移；A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A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。»仙气二车运彭动力»浮力：动力»水动力：动力或阻力A毛细管压力：阻力孔隙J溶洞丿岩彳裂缝储存油气的岩石油气储集层（油藏）渗滤流体的C/；右”师气捉J储集空间一孔隙性渗流通道一渗透性金工业价£储集岩储集层油层、气层、油气层储集层厂 砂（砾）岩储集层：砂岩、砂砾岩、砾岩、粉砂岩 碳酸盐岩储集层:灰岩、白云岩、白云质灰岩灰质白云 岩、生物碎屑灰岩I岩浆岩、变质岩及泥页

17、岩储集层借集层1、孔隙性广义的孔陳是指岩石中未被固体物质所充填的空间，有人亦称之为空 隙，包括狭义的孔隙.洞穴和裂缝，它们构成了油气储存的场所及渗滤 通道。www.cosl .com. cnCOSL孔隙性表示方法岩石的总孔隙度：岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样总体积的比值， 以百分鬱表示：中=(EVp)/Vr X 100%从实用出发，只有那些互相连通的孔隙才具有实际意义，因为它们不 仅能储存油气，而且可以允许油气在其中渗滤。而那些孤立的互不连通的 孔隙和微毛细管孔隙，即使其中储存有油和气，在现代工艺条件下，也不 能开釆出来，所以这些孔隙是没有实际意义的。有效孔隙度:是指那些互相连通的，且在一

18、般压力条件下，可以允许流体在其中马尊的孔隙体积之和与岩石总体积的比值，以百分数表示 ft=(EVe)/Vr X 100%储层岩右(砂岩)孔隙度评价2岩石的港透性年一定的压差作用下，储层岩石让流体通过的能力。其大小用渗透率 表不O严格地讲，自然界的一切岩石在足够大的压力差下都具有一定的渗透性。通常我们所称的渗透性岩石与非渗透性岩石，是指在地层压力条件下流 体能否通过岩石而言，是一个相对的概念。渗透性表示岩石中流体流动的难易程度, 参数之一，而与岩石中流体的实际含量无关。漫透性岩层沉积岩，一般情况下，砂岩. 砾岩、多孔的石灰岩、白云岩等储集层为 港透性岩层。是评价储集层产能的主要流体在岩石中呈线性

19、流动非渗透性岩层：而泥岩、石膏、硬石膏、泥灰岩等为非渗透性岩层。绝对渗透率：如果岩石孔隙中只有一种流体（单相）存在，而且这种流体不与 岩石起任何物理和化学反应，在这种条件下所反映的渗透率为岩石的绝对渗 透率。绝对渗透率与流体的性质无关，只反映岩石本身的特性。储集层港透率分级级别渗透率(10 3|lm2)评价油层气层1>100021000-500好常规3500-100中等储层4100-10较鑿510-1養可能低渗透储层61-0.1不港透7<0.1致密储层在自然界实际汕层内，孔隙中流体往往不是单相，而是呈油、水两相或油、 气、水三相并存，各相之间彼此扰互和影响，岩冇対其中每种和的渗流

20、作用将与单相流有很大差别。为此，提出有效渗透率和相对港透率的概念。有效渗透率（或称相对渗透率）：在多相体存在时，岩石对其中每种相 流体的渗透率。分别用符号k,、匕来表示油、气、水相的渗透率。七、相对港透率：有效渗透率与绝对渗透率之比值。相对滲透率二有效渗透率/绝对渗透率（ko/k> kg/k、ku/k）一般，岩石对任何一种相的有效港透率总是小于该岩石的绝对渗透 率。所以，相对渗透率变化在之间。COSL有效渗透率和相对渗透率不仅与岩石的性质有关，也与其中流 质和它们的相对含量（饱和度）有关。%K/ /£ K* % X/乂0 J 10 230 40 a667080 S0 10含油饱

21、和度S 12-1油、气饱和度与相对渗透率的关系曲统0 8 6 4 21.0.O.0.O.»象*4 伎、/水r/1 %y4、XKAXK01020 304050 60708090 100含水馆和度0 8 6 4 2 h0.0«o.O.图122油、水饱和度与相对滲透率的关系曲线式於证明：某种相的有效渗透率随该相流体在岩石孔隙中含量的增高而加大，血 到该相流体在岩右孔隙中含暈达到百分Z百时，该相流体的有效渗透率等于绝对 惨透率。相反，随着该相流体在岩石孔隙中的含量逐渐减少，有效渗透率则逐渐 降低，直到某一极限含屋，该相流体停止流动。COSL油气的生成油气的运移圈闭和油气藏!1!常见

22、石油地质名词解释叫IBUI一、圈闭和油气藏的概念A圈闭圈闭是地下储集层中能够阻止油气继续向前运移，并且在其中聚圈闭的构成要素:盖层阻止油气向上运移的遮挡物集起来的一种场所。“捕获油气”储层储存油气的岩石层阻止油气向侧工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、图4-13 甘斜也刑牛温出坦、冈合阿用、 闭合面枳示薫理J. cnCOSLA油气藏形成的基本条件充足的油化孤足鱼 配好的运移遇;利的生僚直组合；大蓉积的有效HB闭。劇417油气藏訓面示慰图盖层：覆盖在储集层之匕能够阻I上油气向上运动的细粒、致密盖层之所以能够封盖油气，是由于具备相对低的孔隙性和 渗透性。量畫要的盖层是 蒸发岩

23、类（盐岩、石膏） 泥页岩类雌层和盖层是油气聚集成藏所必需的两个基本要素。储集层的层位、类型.发育特征、内部结构及物性变化规 律等，是控制地下油气分布状况、油气储量及产能的重要因素。同时在油气田开发过程中，对储层进行改造，把低产油气层变 成高产油气层，也需仔细研究和掌握油气储集层的变化。.c nCOSL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.c n构造圈闭闭 主 耍 分 类不整合圏闭岩性圏闭水动力圈闭复合圈闭背斜圈闭断层圈闭刺穿接触圈闭不整合面以上的圈闭不整合面以下的圈闭原生岩性圈闭次生岩性圈闭单独的水动力圈闭与其它因素有关的水动力圈闭m SV A Cal - 1989>COSL油气藏类型在很大程度上彩响着勘探方法和开发方案目前在勘探上常采用基于圈闭成因的油气藏分类方案大类亚类构造油气裁背斜油气断层油气裁裂缝性油气藏剌穿接傩油气藏抱层油气藏根据H闭成因细分根据闭成因细分根据I闭成因细分水动力油气藏n根据圈闭成因细分复合油气裁根据圈闭成因细分岩性油代蕈地层不整合油气藏地层超覆油气藏 上倾歼灭