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文档简介
1、第一章 绪论1、石油与天然气地质学:研究地壳中油气藏及其形成条件和分布规律的地质科学。属于矿产地质科学的一个分支学科。主要对象是油气藏。2、石油地质学研究的基本问题:“生、储、盖、圈、运、保”3、沈括提出“石油”这一名词4、建国后第一个大型油田:克拉玛依油田第二章 油气藏中流体成分和性质1、石油:存在于地下岩石孔隙中的以液态烃为主体的可燃有机矿产,又称原油。2、元素组成 :碳(C)和氢(H)为主;其次为氧(O)、氮(N)、硫(S)。C:80%-88%;H:10%-14%3、石油的化学组成:元素、化合物、馏分和组分。4、化合物组成:烃类组成和非烃类组成烃类组成:饱和烃(烷烃、正构烷烃、正构烷烃、
2、环烷烃)、不饱和烃(芳香烃、单环芳烃、多环芳烃、稠环芳烃、环烷芳香烃)非烃类组成:含硫化合物、含氮化合物、含氧化合物5、高硫石油:S>2%(辽河);低硫石油:S<0.5%(大庆);含硫石油:S =0.52%(胜利)。 6、馏分:馏分就是利用组成石油的化合物各自具有不同沸点的特性,通过对原油加热蒸馏,将石油分割成不同沸点范围的若干部分。(温度区间(馏程):馏分有所差异。)轻馏分:石油气、汽油(C5C10);中馏分:煤油(C11C13)、柴油(C14C17)、重质油(C18C25);重馏分:润滑油(C26C35)、渣油7、石油的组分组成:油质、胶质、沥青质。8、海陆相石油的基本区别:海
3、相含蜡量低、含硫量高、V/Ni>1、碳稳定同位素13C>-27;陆相含蜡量高、含硫量低、V/Ni<1、碳稳定同位素13C<-29。石油类型也不同。9、颜色:淡黄色、黄褐色、棕色、深褐色、黑绿色至黑色。胶质和沥青含量越高,颜色越深。10、密度:单位体积物质的质量(g/cm3)。相对密度:105Pa,20oC石油与4oC纯水的密度比值。(一般介于0.751.00之间,相对密度大于0.93为重质石油,小于0.90为轻质石油。)膨胀系数:温度每增加1oF,单位体积所增加的体积数。11、粘度:反映流体流动难易程度。粘度大则流动性差。与温度、压力、组成有关。12、溶解性:石油难溶于
4、水,而易溶于有机溶剂。与温度、压力、含盐量有关。13、石油物理性质:颜色、密度和相对密度、粘度、溶解性、荧光性、旋光性14、天然气广义:自然界所有天然形成的气体。狭义:指气态烃和非烃气。15、天然气的产状类型(1)聚集型:a、气藏气:不与石油伴生,单独聚集成藏,为纯天然气气藏。甲烷占气藏气体成分的95%以上。b、气顶气:与石油共生,位于油气藏的顶部,重烃气含量可达百分之几或几十,仅次于甲烷,属于湿气。c、凝析气:当地下温度、压力超过临界条件后,液态烃逆蒸发(可逆裂解)为气体,称为凝析气。一旦采出后,由于地表压力、温度降低而凝结为轻质油,即凝析油。 (2)分散型:a、油溶气:油藏内溶解的天然气。
5、一般从几立方到上千立方都存在。b、水溶气:溶解在水中的天然气;包括低压水溶气和高压地热型水溶气。天然气在水中的溶解度是石油的百倍。c、煤层气:煤层中所含的吸附和游离状态的天然气。与煤的变质作用和煤层顶板透气性相关。d、致密地层气:致密砂岩和裂缝性含气页岩中的天然气。e、固态气体化合物:在海洋底特定压力和温度条件下,甲烷气体分子天然地被封闭在水分子的扩大晶格中,形成固态气体化合物,成为“天然气冰”,或“天然气水合物”。16、天然气的化学成分:主要为烃类,以甲烷为主,含少量C2-C5类重烃气;非烃气为次要成分,以N2、CO、CO2、H2S、H2,Ar等居多。重烃气>5%称湿气,<5%称
6、干气。 17、天然气与石油的区别:成分:石油复杂,天然气简单。物理性质:相态不同,在密度、粘度、溶解度、吸附性等方面也区别较大。18、油田水广义:油气田区域内的地下水。狭义:油气田范围内直接与油气层连通的地下水。状态:吸附水、毛细管水和自由水。产状:底水、边水19、油田水的化学组成:包括无机组成(离子)、有机组成(烃类、酚、有机酸)、溶解气等。20、石油13C一般为-22-33,平均-26左右。天然气13C值变化较大,-100 -20 。第三章 油气成因理论与烃源岩1、油气成因理论:无机成因学说 :门捷列夫(1876)提出的碳化物说;索柯洛夫提出的宇宙说;此外,还有岩浆说、高温生成说等。有机成
7、因学说:核心即认为油气起源于生物物质。罗蒙诺索夫(1763)蒸馏说;混成说代表波东尼(1906);随后又出现脂肪说、碳水化合物说、蛋白质说等;蒲赛(1973)提出了“地温窗”和“液体窗”概念。Tisoot和Hunt对干酪根成烃理论作了系统的、科学的论述,形成了完整的成油理论体系。未熟-低熟油形成理论、煤成烃理论。2、有机成因的物质基础:沉积有机质(脂类、碳水化合物、蛋白质、木质素)、干酪根纤维素较为稳定,是煤的重要母质之一。宏观:藻类、矿物沥青基质(无定形体);微观:脂类3、干酪根:将岩石中不溶于碱、非氧化型酸和非极性有机溶剂的有机组分定义为干酪根。沥青:可溶于碱、非氧化型酸等溶剂的有机组分称
8、为沥青。(包括烃类以及含S、N、O的非烃有机化合物(胶质和沥青质等)。)干酪根首先是由Brown(1912)提出4、干酪根类型:型(腐泥型):原始生物物质是富含脂类的水生浮游生物,成矿方向是油、石煤和油页岩;型再细分为A型(腐植腐泥型)和B型(腐泥腐植型)。型(腐植型):原始生物物质是富含木质素、纤维素的陆生高等植物,成矿方向是煤。(蒂索(1974)按H/C和O/C原子比划分)5、干酪根演化阶段:第一阶段:大量消耗氧,镜质体反射率在0.4%0.6%之间。第二阶段:氧继续减少至稳定,氢大量减少,镜质体放射率缓慢增加,然后较快增加到2%。第三阶段:碳含量达90%以上,镜质体反射率达2%以上。6、油
9、气生成的理化条件:细菌、温度、时间和催化剂等。(温度:重要因素;时间:次要因素。)7、门限温度:生油数量开始显著增长时的温度叫做门限温度。与之对应的深度叫做门限深度。温度与深度的关系取决于地温梯度。 8、成烃演化:有机质所伴随的成岩变化划分为成岩阶段、深成阶段和准变质阶段;有机质成烃演化划分为未成熟阶段、成熟阶段和过成熟阶段。9、干酪根演化阶段:未成熟阶段:Ro<0.5%;成熟阶段:Ro为0.5%2.0%(低熟阶段、中熟阶段、高熟阶段);过成熟阶段:Ro>2.0%11、天然气:以烃气为主的各种来源气体混合物根据形成机理:有机成因气和无机成因气。根据成气的主要作用因素,有机成因气分为
10、生物成因气(包括成岩气)和热解气。根据有机质类型不同热解气:油型气和煤型气。按成因类型划分,即生物成因气、油型气、煤型气和无机成因气。有机成因气生物成因气、热解气油型气 (、型干酪根)、煤型气(煤、型干酪根)12、微生物的代谢作用包括呼吸作用和发酵作用。呼吸作用:喜氧和厌氧。有利于生物气形成的因素:有丰富的有机质;严格的缺氧、缺硫酸盐环境;pH值以接近中性为宜;温度在35-42为最佳。13、油型气:根据成气的热力条件及与石油伴生关系:石油伴生气、凝析油伴生湿气和热裂解干气。煤型气:由腐植煤及腐植型有机质在变质作用阶段形成的天然气,又称煤系气、煤成气等。不包括煤系有机质形成的生物成因气和成岩气。
11、14、成煤演化的全过程可分为两个阶段:泥炭化阶阶段和煤化作用阶段。15、煤气发生率:指成煤先体(植物残体或泥炭)在成煤过程中每形成单位重量(吨)的某煤阶煤时所累计生成的天然气(不包括非烃气)的总体积。视煤气发生率:指褐煤后到形成某一煤阶的单位重量(吨)煤时所生成的天然气的总体积。煤气发生率(Rg)与视煤气发生率(Ra)之差,即为泥炭-褐煤的煤气发生率。该阶段主要是生物成因气而非典型的煤成气。16、烃源岩是指富含有机质、在地质历史过程中生成并排出了或者正在生产和排除石油天然气的岩石。只生成和排出由的岩石称为油源岩,只生成和排出气的岩石称为气源岩。生油岩:低能带粘土和碳酸盐淤泥沉积,但并非所有低能
12、环境的细粒沉积都是生油岩。生油岩系:在一定的地史阶段相同的地质背景下形成的一套生油岩与非生油岩的岩性组合,叫做生油岩系。17、烃源岩的评价:有机质数量(丰度)、有机质类型、有机质成熟度18、有机质数量包括有机质丰度和烃源岩体积。 有机质丰度一般是通过测定有机碳、氯仿沥青“A”和总烃等定量估算。影响有机碳含量的因素:沉积的原始物质、沉积环境等。19、残余有机碳含量近似代表烃源岩中有机质数量。影响有机碳含量的因素:沉积的原始物质、沉积环境等。有机碳含量下限值:一般陆相泥岩定为0.5%;碳酸盐岩下限值为0.3%,甚至0.1%。氯仿沥青“A”下限值为250-300ppm;C15+抽提物下限值为 50-
13、100ppm。 20、烃/有机碳(烃在每克有机碳中的毫克数)来表示有机质烃转化率。21、生烃潜量:岩石高温热解总烃产率(S1+S2)表示,单位为毫克烃/克岩石或千克烃/吨岩石。S1:岩样热解所得到的游离烃;S2:岩样热解所得到的裂解烃。S1代表岩样中已生成的烃,S2代表岩样若埋深增加干酪根进一步裂解所生成的烃,更本质地反映了岩石中干酪根热解的生烃潜力。22、有机质类型不同,性质不同:生烃潜力、产烃类型及门限深度(温度)。分为III型。23、有机质成熟度:镜质体反射率(Ro)光线垂直入射时,反射光强度与入射光强度的百分比;孢粉颜色;地球化学参数24、Ro0.5-0.7%为成岩作用阶段,生油岩为低
14、成熟;0.7%Ro1.3%为深成作用阶段早中期,成油主带即“油窗”;1.3%Ro2%为深成作用阶段晚期,湿气和凝析气带;Ro2%为准变质作用阶段,干气带。25、有机质含量的影响因素:生物物质的产量:动、植物。原始有机质保存条件:氧化、还原条件。 沉降、沉积速率:堆积埋藏越快,越有利于有机质保存;考虑有机质与无机质相对沉积速度,无机质沉积速度不能太快。 沉积物粒度:特拉斯克研究显示,5m的粘土沉积物有机质含量是5-50m粉砂2倍,是50-250m细砂4倍。26、有机质的丰度最主要的衡量指标为有机碳含量来表示。27、油(气)源对比:广义:油-油对比、油-岩对比、气-气对比和气-岩对比;核心:油-岩
15、和气-岩对比。依据:性质相同的两油(气)应该源于同一母岩,母岩排出的油气应该与母岩中残留的油气相同。原则:选取受非成因因素影响最小的参数作为对比。28、油源对比:微量元素、烃及生物标志化合物、碳同位素。石油对比参数:微量元素系列和V/Ni比值;生物标志化合物如类异戊间二烯烷烃系列分布,甾族和萜类化合物等,正构和异构烷烃、环烷烃等;各种组分的碳氢稳定同位素。气源对比:同位素、烃类天然气对比参数:烃气富集系数,即烃气/非烃气、甲烷系数或湿气指数、干燥系数、重烃系数或湿度、碳同位素等。第四章 储集层和盖层1、储集层:能够储存和渗滤流体的岩层,称为储集层。盖层:覆盖在储集层之上能够阻止油气向上运动的细
16、粒、致密岩层称为盖层。储集层和盖层是油气聚集成藏所必需的两个基本要素。2、绝对孔隙度:岩石中全部孔隙体积称总孔隙或绝对孔隙。有效孔隙度(率):指那些互相连通的,且在一般压力条件下,可以允许流体在其中流动的孔隙体积之和与岩石总体积的比值。流动孔隙度:指在一定压差下,流体可以在其中流动的孔隙总体积与岩石总体积的比值。3、渗透性:指在一定压力差下,岩石能使流体通过的能力。渗透率:流体在单位压差作用下,在单位时间内通过单位岩石截面积的流量。单位为达西(D),国际标准计量单位为2,1D=0.987m2 。4、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
17、这种条件下所反映的渗透率为岩石的绝对渗透率。有效渗透率:在油、气、水多相流体并存情况下,岩石对其中每种相流的渗透率,又称相渗透率。油、气、水的相渗透率分别用ko、kg、kw表示。相对渗透率:岩石对某一相流体的有效渗透率与岩石绝对渗透率的比值。5、有效孔隙度与渗透率:碎屑岩储层,一般是有效孔隙度越大,其渗透率越高,渗透率随有效孔隙度的增加而有规律地增加;但碳酸盐岩,尤其裂缝性灰岩,孔隙度与渗透率之间关系很不明显。 6、孔隙结构:指孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通的关系。孔隙和喉道组成。孔隙指系统中的膨大部分;喉道指连通孔隙的的狭窄部分。孔隙类型:超毛细管孔隙、毛细管孔隙和微毛细管孔隙
18、。7、孔隙喉道的作用:喉道的粗、细特征严重地影响着岩石的渗透率。喉道和孔隙的不同配置关系,可使储集层呈现不同的性质。a喉道较粗、孔隙直径较大则形成高孔、高渗;b喉道较粗、孔隙直径中等小则形成中孔、中渗;c喉道细小、孔隙粗大则形成中孔、低渗;d喉道细小,孔隙亦细则形成低孔、低渗。孔隙喉道影响因素 :取决于岩石颗粒的大小、形状、接触关系与胶结类型等。8、压汞压汞(毛细管)的压力相当于促使汞进入喉道的压力,它与孔隙半径有关压汞曲线:在不同压力下把汞压入孔隙系统,根据所加压力与注入岩石的汞量,绘制的压力与汞饱和度的关系曲线,又称毛细管压力曲线。排驱(替)压力:指压汞实验中汞开始大量注入岩样的压力。岩石
19、排驱压力越小,说明大孔喉越多,孔隙结构越好。 饱和度中值压力:指非润湿相饱和度为50%时对应的毛细管压力。与之对应的喉道半径为中值半径。压力越低,半径越大,孔隙结构越好。9、含油气饱和度:油、气、水的含量分别占总孔隙体积的百分数。10、碎屑岩储集层孔隙类型:按成因分为:原生孔隙型、次生孔隙和混合孔隙。11、影响碎屑岩储层物性的主要因素(1)沉积作用: 矿物成分(矿物的润湿性、抗风化能力) 岩石结构(包括粒度大小、分选、磨圆、排列方式等。) 杂基含量(杂基含量高,孔隙结构复杂,其孔、渗较差。)(2)成岩作用: 压实作用(机械压实:指在上覆沉积负荷作用下岩石逐步致密化的过程;压溶作用:指在颗粒接触
20、点上发生了溶解现象,造成颗粒间相互嵌入的凹凸接触等。) 胶结作用(时代、温度)(胶结物含量高储油物性差,反之则好。) 溶解作用(主要与碳酸盐溶蚀有关)12、碎屑岩储层类型:风积砂体、冲积扇砂体、河流砂体、三角洲砂体、湖泊砂体、滨浅海砂体13、碳酸盐岩储集体孔隙类型:依据形态分为:孔隙、溶洞和裂缝。孔隙主要为次生孔隙+原生孔隙。14、影响碳酸盐岩储集层物性的主要因素 (1)沉积环境(碳酸盐岩形成的水动力条件,低能环境较差,高能环境较好)(2)成岩作用: 溶蚀作用(溶蚀作用是碳酸盐岩次生孔隙形成的主要途径) 重结晶作用(有利于产生孔隙) 白云石化作用(对孔隙改善影响不大)(3)构造作用(裂缝是碳酸
21、盐岩的主要储集空间和渗滤通道,而构造作用是产生裂缝的主要因素。) 背斜 向斜 断层带 15、储集层类型:碎屑岩储集层、碳酸盐岩储集层、火山岩储集层、结晶岩储集层、泥质岩储集层16、盖层类型:依据产状和作用:区域盖层、圈闭盖层和隔层。区域盖层:指稳定覆盖在油气田上方的区域性非渗透岩层。面积广且分布较稳定的盖层。圈闭盖层(局部盖层):指分布在圈闭储集层或油气保存单元内,或在某些局部构造上的非渗透岩层。 圈闭盖层分布范围小、不太稳定。隔层:指存在于圈闭内,对油气有封隔作用的非渗透岩层。17、盖层岩性分类: 膏盐类盖层:包括石膏、硬石膏和岩盐;泥质岩类盖层;碳酸盐岩类盖层(有争议);水合物盖层; 沥青
22、盖层。 18、盖层的封闭机理(1)物性封闭:又称毛细管封闭,通过盖层的最大喉道和储集层的最小孔隙之间的毛细管压差来封盖圈闭中的油气。理论上与盖层厚度无关,又称薄膜封闭。(2)压力封闭:盖层靠其异常高的压力来封闭其下的油气。 具有封闭异常压力的能力,包括对水和烃的封闭。(3)烃浓度封闭:在物性封闭的基础上,依靠盖层中所具有的烃浓度来抑制或减缓由于烃浓度差而产生的分子扩散。(分子扩散原理看,对天然气的封闭效果良好;但实际上,烃封闭可能只是延缓扩散。)19、物性的封闭能力:储盖层排替压力之差,即 非润湿相流体排替润湿相流体所需要的最小压力。排驱压力越大,封闭性越好。20、异常压力:其地层压力不等于其
23、对应的静水柱压力;包括异常高压和异常低压。地层压力:指作用于地层孔隙空间的流体(油、气、水)压力。正常地层压力:等于地表到某一地层深度的静水柱重量。高压异常:超过静水压力的地层压力或压力系数(实测压力/静水压力)大于1者。低压异常:低于静水压力的地层压力或压力系数小于1者。21、异常压力产生的原因:不均衡压实;生烃作用;构造压力;水热压力;蒙脱石向伊利石的转化;孔隙胶结。22、盖层的评价:孔隙大小(孔隙大小影响排驱压力)盖层的渗透性和排驱压力(绝对渗透率为10-6um2,Pd=1*105Pa时饱含水的泥质粉砂岩等可作封盖)盖层的厚度及连续性(盖层的厚度达1m时,可作为盖层;埋深1200m300
24、0m,510m的泥岩即可作良好盖层。连续性指盖层的分布范围要广,物性要均一、稳定。)埋深(泥岩盖层一般随埋深增加,封闭性能不断增高。但不能太深,15004000m最佳埋深。)第五章 圈闭和油气藏1、圈闭:可供油气聚集的场所。 圈闭三要素:储层、盖层和遮挡面。2、圈闭理论的形成:“背斜学说”,怀特(1885);1928年,利莱,存在多种储油类型;1934年,麦考洛首先提出“圈闭”;莱复生(1936)提出“地层圈闭”;赫伯特(1953),提出了水动力圈闭新类型;哈尔鲍蒂(1972,1980)对隐蔽圈闭进行了系统的讨论隐蔽圈闭:是指那些隐伏的、难以捉摸的以及用常规勘探方法难以发现的各种圈闭。3、油气
25、藏:地壳中最基本的油气聚集单元,是油气在单一圈闭的聚集,具有独一的压力系统和油水(或气水)界面。若圈闭中只聚集了石油,则称油藏;只聚集了天然气,则称气藏;二者同时聚集,则称为油气藏。4、单一圈闭:指由一个储集体构成;统一的压力系统:指压力可以传递、流体可以流动,压力系数或压力梯度一致;统一的油水界面:指具同一海拔高度且连续的油(气)水界面。5、圈闭的度量:圈闭的大小主要由圈闭的有效容积确定,它表示圈闭能容纳油气的最大体积。有效容积取决于闭合面积、闭合高度、储集层的有效厚度和有效孔隙度等参数。 闭合(高)度:指圈闭的最高点到溢出点(或称闭合点)之间的垂直距离。它是圈闭可能容纳油气的最大高度。溢出
26、点:指圈闭容纳油气最大限度的位置。若低于该点高度,油气就要向储集层上倾方向溢出。闭合面积:指通过溢出点的构造等高线所圈闭的封闭区的面积。圈闭可能含油气的最大面积。 构造闭合度与构造起伏幅度是两个完全不同的概念。闭合度的测量以海平面(或与之平行的水平面)为基准;构造幅度的测量以区域倾斜面为基准。同样大小构造起伏幅度的背斜,当区域倾斜面不同时,可以具有完全不同的闭合度。闭合度和闭合面积的确定是在静水条件下(油气等势面呈水平面)的情况。在动水条件下,油气等势面要发生倾斜或弯曲,不同条件下的圈闭顶点位置将会相应地改变,因而闭合度将不同;此时圈闭的闭合面积,是通过溢出点的油气等势面与储集层顶面非渗透性盖
27、层联合封闭的闭合油气低势区的面积。hco是等势面水平时的闭合高,Xo为圈闭最高点;hc是等势面倾斜或弯曲时的闭合高,X是储层顶面与hc的交点6、有效厚度:指在一定压差下,具有工业性产油(气)能力的那一部分储集层的厚度。它是根据有效储集层的孔隙度和渗透率分级标准,扣除储集层中的非渗透性夹层而确定的。有效孔隙度:指储集层中有效孔隙体积与岩石总体积之比的百分数。根据实验室测定或测井资料的统计分析求其平均值来确定,也可以根据圈闭范围内孔隙度变化的趋势值(等值线图)来确定。 7、油气藏的度量(1)油(气)藏高度:指油(气)藏顶点到油(气)水界面的垂直距离。若有气顶时,油水界面和油气界面之间的垂直距离,称
28、为油藏高度;而油气藏顶点到油气界面的垂直距离,称为气顶高度;此时油藏高度加气顶高度之和即为油气藏高度。(2)含油(气)边界和含油(气)面积:通常把油(气)水界面与油(气)层顶、底面的交线称作含油(气)边界。其中与油(气)层顶面的交线称为外含油(气)边界,与油(气)层底面的交线称为内含油(气)边界。由相应的含油(气)边界所圈闭的面积分别称作内含油(气)面积和外含油(气)面积。通常含油(气)面积是指外含油(气)面积。(3)气顶和油环:在油气藏中存在游离气时,油、气、水按比重分异,气总是占据圈闭的顶部,称为气顶,油居中间,水在最下面。在这种情况下,油在平面上呈环带状分布,称为油环。(4)底水和边水:
29、底水是指含油(气)外边界范围以内与油(气)相接触,并从底下托着油(气)的油层水。边水指含油(气)外边界以外的油层水。8、圈闭的成因分类,如下表9、构造圈闭:凡是储集层顶面发生变形或变位而形成的圈闭。构造油气藏:在构造圈闭中形成的油气聚集。(背斜油气藏、断层油气藏、刺穿油气藏、裂缝油气藏 )10、背斜圈闭:指储集层顶面拱起,沿储层顶面被非渗透性盖层所封闭。背斜圈闭的成因:主要有岩层受侧向挤压而成;或差异性升降运动而造成;或与断层活动有关(如逆牵引背斜)。此外,地下塑性物质的上升活动,亦可形成背斜圈闭。背斜圈闭的特征:满足圈闭三要素的背斜;组成背斜的地层为渗透性地层和非渗透性地层,且渗透性储层顶面
30、及周边为非渗透地层遮挡;背斜圈闭的闭合面积通过溢出点的构造等高线所圈出的面积。11、背斜油气藏:油气在背斜圈闭中聚集形成的油气藏。背斜油气藏特点:在背斜油气藏内,由于重力分异的结果,气占据背斜的顶部,油居中呈环带状分布,水在下面托着油气。在静水条件下,油气和油水界面是水平的,含气和含油边界都平行背斜储集层顶面的构造等高线。油气聚集严格受背斜圈闭的控制,超出圈闭范围即不含油。一般轴部含油气性较翼部好,烃柱高度应小于或等于闭合度。有的油气藏存在明显的油水过渡带。油气藏内具有统一的压力系统。背斜油气藏的含油层系在油气藏范围内分布较广,储集物性较好且相对稳定,具有明显的多层性。背斜油气藏大多数构造形态
31、较完整,虽然经常有断层存在,但断距较小,不起分割油气藏的作用。12、背斜油气藏的成因类型:挤压背斜油气藏 、基底差异升降背斜油气藏 、底辟拱升背斜油气藏 、披覆背斜油气藏、滚动背斜油气藏 (1) 挤压背斜油气藏:指在由侧压应力挤压为主的褶皱作用而形成的背斜圈闭中的油气聚集。特点:两翼地层倾角陡,常呈不对称状;闭合高度较大,闭合面积较小;由于地层变形比较剧烈,与背斜圈闭形成的同时,经常伴生有断裂;常见于褶皱区的山前坳陷及山间坳陷等构造单位内,常成排成带出现。(2) 基底升降背斜油气藏:由于基底的差异沉降作用而形成的平缓、巨大的背斜构造。特点:两翼地层倾角平缓,闭合高度较小,闭合面积较大(与褶皱区
32、比较);在地台内部坳陷和边缘坳陷中,常成组成带出现,组成长垣或大隆起。(3)底辟拱升背斜油气藏:在上覆不均衡重力负荷及侧向水平应力作用下,塑性层蠕动抬升,使上覆地层变形形成底辟拱升背斜圈闭。特点:背斜的轴部往往发育堑式或放射状断裂系统,顶部陷落,断层将其复杂化。(4)披覆背斜油气藏:与地形突起和差异压实作用有关,也称为披盖构造或差异压实背斜。特点:基底突起可由结晶基岩、坚硬致密的沉积岩或生物礁块等组成。突起部分的上覆沉积物常较薄,而其周围的沉积物则较厚.。披背斜覆顶平翼稍陡,幅度下大上小。披覆背斜常反映下伏潜山的形状,但其闭合度总是比潜山高度小,并向上递减,倾角也是向上减小。(5)滚动背斜油气
33、藏:是沉积过程中同生断层作用的结果。在断块活动及重力滑动作用下,堆积在同生断层下降盘上的砂泥岩地层沿断层面下滑,使地层产生逆牵引而形成。 特点:向深部,背斜高点逐渐偏移,其偏移的轨迹大体与断层面平行。构造幅度中部较大,深浅层较小。位于向坳陷倾斜的同生断层下降盘,多为小型宽缓不对称的短轴背斜,近断层一翼稍陡,远断层一翼平缓。常有反向调整断层。13、断层圈闭:指沿储集层上倾方向受断层遮挡所形成的圈闭。断层油气藏:在断层圈闭中的油气聚集,称为断层油气藏。断层圈闭的形成机理:不同的断层、同一条断层的不同部位(纵向、横向)和不同时期,其封闭性可能不同。取决因素:断层活动性;断层两侧岩性对置关系;断移地层
34、中泥岩厚度;断层面的胶结程度;断层产状、断距与埋深。实质:断层面排替压力大;断层上盘对接岩性排替压力大。封闭原因:对接封闭;粘土滑抹封闭;成岩封闭;沥青封闭14、断层圈闭的特点:断层线与构造等高线或与岩性尖灭线必须组成闭合的;地层的上倾方向为断层所封闭;断层圈闭的闭合高度及闭合面积,决定于断距的大小及其与盖层、储集层厚度的关系。若断距使盖层将储集层全部遮挡所示,则所形成圈闭的闭合高度大、闭合面积也大,圈闭面积等于溢出点等高线和断层线所圈闭的面积;若盖层只封闭住储集层的上部,则储集层上部的封闭部分亦可形成圈闭,但其闭合高度小于储集层的厚度,其圈闭面积也小。15、断层油气藏的特点:油气层上倾方向或
35、各个方向被断层所限;断层发育使油气藏复杂化,断层油气藏具有多、杂、乱、散的特点。在构造复杂的断裂带,断层油气藏形式、个数较多,油气水关系复杂,各断块含油层位、含油高度和含油面积都很不一致,含油断块分散,分割性强。断层附近储集层渗透性变好。沿断裂带的岩石,常被挤压而破裂形成裂隙,增大了储集层的渗透性,使油气富集于断层附近。断层油气藏的闭合高度和闭合面积取决于断距大小,盖层和储集层厚度,同时还与断层位置及性质有关。油气富集带常在断层靠近油源一侧。16、断层油气藏类型:弯曲或交错断层与单斜地层结合形成的圈闭和油气藏;三个或更多断层与单斜或弯曲地层结合形成的断层或断块圈闭和油气藏;单-断层与褶皱(或背
36、斜一部分)结合形成的断层圈闭和油气藏;逆和逆掩断层与背斜的一部分结合形成的断层圈闭和油气藏。17、刺穿圈闭:指地下深处的岩体侵入到上覆沉积岩中,使储集层发生变形、并直接与刺穿岩体结合而形成的圈闭。在刺穿圈闭中的油气聚集,称刺穿油气藏。形成机理:造成刺穿的可塑性岩体包括盐、膏、软泥和岩浆岩等,它们形成的刺穿圈闭相应地称为盐、膏、软泥及岩浆岩刺穿圈闭。刺穿油气藏特点:油气在上倾方向一侧被刺穿岩体所限,其下倾方向油气水边界仍与构造等高线保持平行或基本平行;油气藏大多数呈层状展布,具有较好的孔渗性,连通性较好。刺穿油气藏类型:盐刺穿构造是一种生长构造,在形成刺穿圈闭同时,常伴有断裂、岩性尖灭、不整合圈
37、闭和断层圈闭等,这些圈闭内同样可以形成相应的油气藏。直接与刺穿岩体有关的圈闭和油气藏:盐栓(核)遮挡的圈闭和油气藏;盐帽沿遮挡的圈闭和油气藏;盐帽内的透镜体圈闭和油气藏。与刺穿岩体有成因联系的伴生圈闭和油气藏:盐背斜圈闭和油气藏;断层圈闭和油气藏;盐栓周围的不整合圈闭和油气藏;岩性尖灭圈闭和油气藏。按刺穿岩体性质的不同,可以分为盐体刺穿、泥火山刺穿和岩浆岩刺穿等18、裂缝性圈闭:在致密、性脆的非渗透性岩层中,由于构造作用或其它改造作用,裂缝可以特别发育,从而导致出现孔隙和渗透性变好的局部地区,当其周围被非渗透性围岩所限,形成的圈闭称裂缝性圈闭形成机理:储集层成因是多种多样的,主要可分为背斜构造
38、控制和岩性控制两类。裂缝性油气藏特点 :裂缝性油气藏储集层的原始孔隙率高低不一,渗透率均极低,但在裂缝发育带的渗透率很高,其储渗空间发育分布极不均一,同一储集层的不同部位,储集性能相差悬殊。裂缝的发育分布情况与区域构造背景、褶皱强度、储层岩性、厚度和层序组合等有密切关系。裂缝性油气藏在钻井过程中,经常发生钻具放空、泥浆漏失和井喷现象,且放空和漏失的井段和层位,往往是产层所在的井段和层位。 由于裂缝发育带可垂直切穿多层岩层,把原来互相隔绝的储集空间沟通起来,形成一个统一的储集空间。油气井产量高,但差别大,油气分布极不均一。裂缝性油气藏类型:按其储集层的岩石类型及重要性,可分为碳酸盐岩和其它岩类裂
39、缝性油气藏两大类。 19、地层油气藏:岩性油气藏、不整合油气藏、礁型油气藏 、沥青封闭气藏 20、岩性油气藏:凡是储集层的岩性或物性发生变化,其四周或上倾方向和顶、底被非渗透性岩层所封闭而形成的圈闭,称为岩性圈闭。在岩性圈闭中聚集油气后称岩性油气藏。形成机理:在沉积作用过程中的岩性变化所造成的岩性圈闭称为沉积圈闭。在成岩、后生作用过程中形成的岩性圈闭,称为成岩圈闭。沉积圈闭:透镜型(储集层四周均被非渗透岩层封闭);上倾尖灭型岩性圈闭(储集层上倾方向和顶、底被非渗透岩层封闭)。成岩圈闭:储集层的一部分变为非渗透性遮挡而形成圈闭;非储集层的一部分变为渗透性储集体,其四周或上倾方向被封闭。以溶蚀和次
40、生白云岩化作用形成的岩性圈闭最为重要。 21、岩性油气藏特点种类很多,主要受沉积条件控制,具有区域性分布的特点;储集层的连续性较差,难以形成大型油气藏,但不同层位储集体可叠合连片;储集层多为碎屑岩储层,且大多与生油层属同一层位,常为自生自储式油气藏;四周被不渗透地层封闭,受水动力及水化学作用影响小,原油性质较好;由于非渗透性边界所限,各含油气砂体零星分布,油源及能量补给慢,故油气产量递减快,但单井生产时间较长。 22、岩性油气藏类型:透镜型岩性油气藏、上倾尖灭型岩性油气藏23、不整合油气藏:储集层上倾方向直接与不整合面相切并被封闭所形成的圈闭。在该类圈闭中聚集油气后称不整合油气藏。形成机理:储
41、集层可以位于不整合面之上或之下。不整合面的封闭对圈闭的形成起主导作用,但同时也需要有其它因素(如构造因素或岩性因素)配合才能形成圈闭。不整合圈闭的闭合面积,同样是由不整合遮挡线与储集层顶面过溢出点的构造等高线联合构成的闭合区加以确定。24、不整合油气藏特点不整合油气藏上倾方向为不整合遮挡所限,下倾方向油(气)水界面与油(气)层顶面构造等高线相平行或基本平行。不整合油气藏的储集层岩性和产状多样。有碎屑岩、碳酸盐岩及其它岩类;层状、块状等。不整合油气藏多发育在地壳升降运动较频繁,沉积岩系之间沉积间断较多的地区。如沉积盆地的隆起和斜坡区。不整合油气藏伴随的圈闭类型较多,包括大、中、小型油气田。25、
42、不整合油气藏类型:根据油气藏所处的位置、产状和遮挡条件,可分为三个亚类:不整合面之上的地层超覆油气藏;不整合面之下的地层不整合遮挡油气藏;不整合之下的古潜山油气藏。26、礁型油气藏:具有良好孔、渗性的生物礁储集体被周围非渗透性岩层和下伏水体联合封闭而形成的圈闭。在此类圈闭中具集工业性的油气后称礁型油气藏。形成机理:礁型圈闭形态与生物礁储集体形态有关,其闭合面积既可用礁体顶面的构造等高线按背斜圈闭的原则确定,也可用礁体等高线(即礁体厚度)按岩性圈闭的原则确定。海退时,合适的造礁条件向海盆中心转移,生物礁向海盆中心方向发展;海进时,合适的造礁条件向海岸方向转移,生物礁块向着海岸方向发展。27、礁型
43、油气藏特点:礁型油气藏中的油气分布情况主要取决于礁型储集体的均一性。 礁型油气藏储集空间类型多,储集物性好,含油气丰富,一般都具有高产的特征。礁型油气藏常在一定的古地理环境背景(地台边缘或凹陷边缘)上,成群成带分布,构成一个巨大的含油气带。28、礁型油气藏类型: 根据礁体的形态及其与陆地的关系可分为:岸礁(裾礁、边礁):发育于海岸边缘; 堡礁(堤礁、障壁礁):发育于海岸外,与陆地之间隔-泻湖,即发育于泻湖与海盆之间;环礁与马蹄礁:一般发育于碳酸盐台地之上,环礁面向海盆,中心有一泻湖;台礁、塔礁:一般是全部或局部浸没在海水中的孤礁。浸没在海中的称海中山或海底平顶山;生长迅速的称塔礁或柱
44、礁。 29、水动力油气藏:凡是因水动力与非渗透性岩层联合封闭,使静水条件下不能存在圈闭的地方形成新的油气圈闭,称为水动力圈闭。此类圈闭中聚集工业性的油气后,则称为水动力油气藏。形成机理 :当有水动力作用时,油、气等势面(垂直油气力场强度)的方向也相应改变,向力场强度方向倾斜(即油水界面向EW方向倾斜),油、气等势面与储层顶面构造等高线就不相平行。它的闭合可由闭合的等油气势线圈定。水动力油气藏类型:根据水动力封闭的特征及目前已有勘探成果将其分为:构造鼻或阶地型;单斜型;纯水动力型。 30、复合油气藏:如果储集层上方和上倾方向是由构造、地层和水动力三因素中两种或两种以上因素共同封闭而形成的圈闭,我
45、们就称为复合圈闭。在其中形成的油气藏称为复合油气藏。 复合油气藏的主要类型:构造-地层复合油气藏、构造-水动力复合油气藏、地层-水动力复合油气藏、水动力-构造-地层复合油气藏第六章 石油与天然气运移1、油气运移:指地壳内的石油、天然气在自然因素所引起的某些动力作用下发生的位置迁移。分为初次运移和二次运移。初次运移指油气在烃源岩中的运移以及向运载层或储集层中的运移,又称排烃。二次运移指引起进入储集层或运载层以后的一切运移。2、初次运移的介质条件:烃源岩的物理性质、运移的理化条件 3、烃源岩的物理性质:压实作用;烃源岩的孔隙和比表面:比表面:指单位体积岩石中孔隙内表面的总和,用m2/m3表示。(在
46、相同体积或同等质量的岩石中,组成岩石的颗粒越细则比表面越大。比表面大意味着岩石与孔隙流体的接触面增大,分子在相互间的引力和带电极性的作用下更易吸附在岩石颗粒表面,不易流动。);烃源岩的湿润性和毛细管压力:润湿性指液体在表面分子力作用下在固体表面流散的现象,是吸附能的一种作用,一般用在固体表面分离流体所需要的功来度量。毛细管压力(Pc):指在两种互不混溶流体的弯曲界面上存在的压力差。由于两边流体所承受的压力不同,在凹面承受的流体压力较大。4、运移的理化条件:温度条件:石油初次运移开始的温度和深度一般大于石油大量生成的温度和深度;压力条件:烃岩源成岩压实过程中排液不畅造成异常地层高压现象;干酪根热
47、降解生烃产生异常高压。5、初次运移的动力: 压力:正常压实产生的剩余压力、欠压实产生的异常压力、渗透作用产生的渗透压力和烃源岩与运载层接触面产生的毛细管压力。 构造应力:指导致地壳发生构造运动的地应力,或者是由于构造运动而产生的地应力。 分子扩散力:指由于浓度差而产生的分子扩散。 浮力:在初次运移中只是一种辅助的动力。初次运移的阻力:分子间吸着力:吸收、化学吸附和物理吸附三种力。 毛细管阻力; 油气的浮力8、剩余压力:指发生在正常压实过程中的异常高压力,又称瞬时剩余压力。异常压力:流体承受了部分上覆沉积的有效压应力,具有异常高压力;岩石承受较低的有效压应力形成欠压实。渗透作用:指水由盐度低的一
48、侧通过半渗透膜向盐度高的一侧运移的作用。7、异常压力的形成与排液释放具有幕式特征。8、动力产生的因素: 压实作用; 有机质生烃、温度增高; 9、初次运移相态演变:指油气在地下发生运移时的物理相态。石油主要为水溶相、连续油相、气溶相和扩散相。 天然气主要为水溶相、油溶相、连续气相和扩散相。10、水溶相:石油或天然气分子完全溶解于孔隙水中成为溶液状态进行初次运移。(天然气在水中溶解度比石油大)连续烃相与混合相:连续烃相运移包括气溶于油和油溶于气。指油气呈游离连续油(气)相运移。扩散相:浓度差。扩散-渗流排烃模式:认为烃类先从干酪根扩散到孔隙,然后以渗流方式排出。扩散作用是天然气运移中的有效方式11
49、、初次运移的通道:烃源岩中较大孔隙、构造裂缝和断层、微裂隙、缝合线以及有机质或干酪根网络。12、(初次运移主要因素)初次运移基本模式:正常压实、异常压力(间歇式、脉冲式、连续式)和扩散模式。运移模式:动力、相态和通道的组合型式 13、初次运移的时间:根据压实阶段确定、根据微裂缝形成时间确定、根据有机包裹体确定初次运移的方向:取决初次运移的驱使因素和通道特征。压力差:垂向为主,侧向居次。运移方向:以垂直向上为主。与生、储组合型式有关。初次运移的距离:初次运移排烃是距离储集层越近的地方越优先而有效。初次运移途径:孔隙、微层理面和微裂缝。初次运移的效率:排烃效率:烃源岩排出烃的质量与生成烃的质量百分
50、比。一般认为天然气的运移效率比石油高14、二次运移的主要动力:浮力、水动力及扩散力二次运移主要阻力:毛细管压力最主要和最普遍的阻力。(水动力的双重性)二次运移条件:含油饱和度>束缚油饱和度(油气运移临界饱和度)浮力±水动力>毛细管力15、石油二次运移的相态与转换:石油以水溶相进入储集层,随温度、压力降低,盐度增高,在水中溶解度降低而出溶。石油以油相运移进入运载层,含油饱和度降低甚至变成分散油珠,但很快补充形成较大油体开始运移。(油相是最有效、最重要的运移相态。)天然气二次运移的相态与转换:天然气以饱和水溶液进入运载层,不能立即出溶。但由于温度、压力等变化,部分天然气出溶成
51、游离相,可形成少量水溶气聚集。天然气扩散相运移是主要方式,特别是在流体渗流停滞或在聚集圈闭状态下。在运移过程中地层间存在有扩散系数差时,扩散流才能转为体积流,进而聚集。16、油气二次运移的通道:连通孔隙、裂缝、断层和不整合面等。(孔隙和裂缝:基本通道;断层:垂向运移主通道;不整合面:侧向运移重要通道。)17、二次运移主要模式:多相渗流模式、扩散模式18、二次运移时期:根据烃源岩大量生排烃的时期、优势运移通道形成时期、烃类流体包裹体和构造运动期次确定二次运移时期。二次运移方向:油气总是沿优势通道运移,主要方向取决于地层水动力和浮力的大小和方向。影响二次运移方向的因素:通道类型和分布、储层岩性与相
52、变、构造背景、动力大小和方向二次运移距离:取决于:构造背景、输导条件、动力大小。二次运移效率:二次运移开始时的数量是烃源岩的排烃量,如果运移途中有圈闭存在,则终止时的数量就是圈闭中的聚集量。第七章 油气藏形成与破坏1、油气聚集与成藏:油气在圈闭中积聚形成油气藏的过程,称为油气聚集与成藏。2、油气聚集方式:单一圈闭的油气聚集、系列圈闭的差异聚集3、油气差异聚集原理当圈闭I被充满时,继续进入的天然气通过排油聚集,而油通过溢出点,向上倾方向的圈闭II中聚集。如油气源不足时,上倾方向的圈闭则不产油气,只产水,称空圈闭。在系列背斜圈闭中自上倾方向的空圈闭,向下倾方向变为纯油藏油气藏纯气藏的油气分布特征。
53、 在系列圈闭中,一旦上倾方向最高的圈闭被油气充满后,该系列圈闭的油气聚集基本完成。油源区仍继续生成油气,又不能向上倾方溢出,天然气将排挤油和水,向储集层下倾方向回流。天然气占据最高背斜的顶部,甚至充满整个背斜圈闭,而油占据向斜部分,形成向斜油藏。 4、油气差异聚集基本条件:在区域倾斜的下倾方向存在丰富的油源区;具有良好的油气通道,使油气在较大的范围内作区域性运移;在区域倾斜背景上存在相互连通的系列圈闭,而且溢出点向上倾方向递升;储集层中充满地下水,而且处于相对静止状态。 5、油气聚集机制:浮力水动力机制、渗透力扩散力机制6、油气聚集模式:背
54、斜圈闭模式、地层圈闭模式、断层圈闭模式、透镜体圈闭模式7、油气藏形成的必要条件:生、储、盖、运、圈、保(烃源岩、储集层、盖层、油气运移、圈闭、保存条件)油气藏形成的充分条件:充足的油源条件;有利的生储盖组合;大容积的有效圈闭。8、裂陷型盆地:以垂直运移为主;克拉通盆地:以侧向运移为主。9、有利的生储盖组合:最佳的组合型式: 互层型,侧变型和不整合型;断裂型、上覆和下伏型;封闭型。 10、大容积的有效圈闭:圈闭容积大(闭合面积、高度、有效孔隙度等。);距油源区近(空间位置上近;良好输导层。);形成时间早(早于油气运移、聚集或至少两者同步);圈闭的闭合高度;保存条件好 11、12、油气藏形成时间与
55、期次:(1)地质分析方法:根据圈闭的形成时期、根据烃源岩主生烃期、根据油气藏饱和压力 (2)储集层成岩矿物分析法:流体包裹体法、自生伊利石同位素测年13、油气水包裹体:矿物结晶过程中捕获的成岩成矿流体,记录了油气水运移时的性质、组分、物化条件。盐水溶液包裹体和含烃有机质包裹体。均一温度:气液两相达到均一相时的温度 14、深盆气藏:指在特殊地质条件下形成,具有特殊圈闭机理和分布规律,分布在盆地深部或构造底部。又称“致密砂岩气”和“根源气”。深盆气藏特征:气水倒置;异常地层压力;源藏相伴生;气藏边界不受构造等高线控制;地质储量大、单井产量低。15、煤层气:是腐殖煤在热演化变质过程中的产
56、物,以甲烷为主,又称煤层甲烷或瓦斯。主要以吸附状态赋存于煤表面,煤层割理、裂隙及煤层水中还存在有少量游离气和溶解气。16、甲烷水合物:在特定的压力与温度条件下,甲烷气体分子天然气被封闭在水分子的扩大晶格中,呈固态的结晶化合物,称冰冻甲烷或天然气水合物。 17、页岩气:页岩(泥岩)生成的气体储集在自身之中的天然气。(自生自储、孔渗低、成熟度高、吸附气、游离气) 18、引起油气藏破坏的主要原因:圈闭本身遭到破坏,主要表现为圈闭容积变小或丧失;直接盖层遭到破坏,主要表现为油气通过盖层部分或全部漏失;水动力的增强,将部分石油冲出圈闭;地层温度和压力变化,引起原油裂解和变质、气涌和气顶膨胀、岩石发生水力破裂等,使油气变质和散失;烃源补给的变化,主要表现为生烃停滞或运移主路线改变,导致烃源中断。(1)破坏油气藏的主要地质作用:断裂作用、剥蚀作用、超压作用、水动力作用、生物降解和水洗作用(2)油气藏的微渗漏第八章 油气聚集单元与油气分布1、同一个生烃灶的油气藏所圈定的空间范围具有统一的地质发展历史的沉积坳陷,称含油气盆地。2、盆地:地貌盆地、沉积盆地及构造盆地沉积盆地:在地球表
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