石油与天然气地质与勘探期末重点总结

1、学习好资料欢迎下载1.作用(1)石油是现代工业的血液，从石油中提炼的汽油、煤油、柴油等是优质动力燃料。(2)石油又是重要的润滑油料。(3)石油和天然气是非常重要的化工原料，乙烯、丙烯等化学工业应用的主要基础原料多 来自石油和天然气。(4)天然气作为更洁净更高效的能源越来越受到世界各国的重视。2.优点：石油和天然气具有发热量大、燃烧完全、运输方便、空气污染小等优点。3.1941年的潘忠祥在美国石油地质家协会会志( AAPG)发表论中国陕北和四川白垩系陆相生油的论文；1947年黄汲清、翁文波等提出“陆相生油，多期、多层含油的理论” ；1948 年翁文波撰写了从定碳比看中国石油远景。这些杰出的地质学

2、家开创了中国和世界陆相生油理论，为我国陆相盆地油气勘探提供了坚实的理论基础。.具有中国特色的陆相盆地石油地质理论，主要包括3个方面：陆相生油理论、源控论和复式油气聚集带理论。.未来世界油气勘探的重要领域主要为新区、海洋、深层、隐蔽油气藏以及天然气等。.石油的主要元素组成是：碳、氢、氧、氮、硫，其中碳氢两种元素占绝对优势。.生物标志化合物：是指来源于生物体，在有机质演化过程中具有一定稳定性，没有或很少 发生变化，基本保持了原始组分的碳骨架，记载了原始生油母质特殊分子结构信息的有机化 合物。.组分组成：石油中的化合物对有机溶剂和吸附剂具有选择性溶解和吸附性能，选用不同有机溶剂和吸附剂，将石油分成若

3、干部分，每一部分就是一个组分。.简述海陆相原油的基本区别。(如何鉴别海相原油和陆相原油？)海相陆相以芳香一中间型和石蜡一环烷型为主,饱和年占/一以石蜡型为主，饱和怪占犯TO% ,芳怪占加川芳怪占25一加%“1020%.含蜡量假含赠量高含黄量高含疏量低V耐91碳同位素813匚值二. 27%碳同位素813c值39%.石油物理性质(1)颜色：从白色、淡黄、黄褐、深褐、墨绿色至黑色。石油的颜色与胶质-沥青质含量有关，含量越高，颜色越深。(2)密度和相对密度石油的密度是指单位体积石油的质量(p o=Go/Vo)。若用单位体积石油的重量表示，即为石油的比重。开采至地表的石油(即原油)的相对密度，在我国和前

4、苏联是指1atm下，20c单位体积原油与4c单位体积纯水的重量比，用d420表示。一般为0.750.98,变化较大。通常将d420大于0.92的原油称重质油，介于 0.920.88之间的为中质油，小于 0.88的为轻质油。在美国，通常用 API度(American Petroleum Institute )表示原油的相对密度。而西欧一 般用波美度表示原油的相对密度。141.5 140API 度= 6013L5；波美度=-60T -130 ；(60 F=15.5C)drd；API度和波美度与d420在数值上正好相反。(3)体积：石油的体积，在常压下随温度升高而增大。温度每升高1 F,单位体积石油

5、增加的体积量称膨胀系数。膨胀系数不是一个固定的常数，它随石油密度降低而增大。(4)粘度：代表石油流动时分子之间相对运动所引起的内摩擦力大小。(5)溶解性：石油难溶于水，但却易溶于多种有机溶剂。石油凝固和液化的温度范围是随其组成而变化的，无固定数值。含高分子的烧越多，凝固点越高。(6)荧光性：石油在紫外光照射下可产生延缓时间不足10-7秒的发光现象，称为荧光性。(7)旋光性：石油能将偏振光的振动面旋转一定角度的能力。(8)导电性：石油是不良导体，在地下属高电阻。(9)热值：，热值即发热量。石油是优质燃料，燃烧过程中产生热量的主要元素是碳和氢。(10)凝固点和含蜡量：石油失去流动能力的最高温度，称

6、凝固点。石油具有流动能力的最低温度，称液化点。.重质油、沥青砂与固体沥青概述.天然气：广义上，所谓天然气是指存在于自然界的一切天然生成的气体，即包括不同成分组成、不同成因、不同产出状态的气体。油气地质上，仅限于地壳上部存在的各种天然气体，其中最主要的研究对象是聚集成油气藏的烧类气体和非燃气体。.油田水是指油气田范围内直接与油层连通的地下水，即油层水。.矿化度是指单位体积水中所含溶解状态的固体物质总量。即单位体积水中各种离子，元 素及化合物总含量。 用g/l、mg/l、ppm (百万分之一)表示。油田水以具有高矿化度为特征。.同位素，是化学元素周期表上占同一位置，具相同质子数(Z)和不同中子数(

7、N)的原子。.生物有机质及其化学组成(1)脂类 是最重要的生油母质。(2)蛋白质(3)碳水化合物(4)木质素和丹宁.沉积有机质是生物遗体及生物的分泌物和排泄物随无机质点一起沉积物之后，被直接保 存下来或者进一步演化而形成的有机物。.沉积有机质的沉积保存条件丰富的生物有机质的供给、适宜的静水环境以及具有中等沉积速度的细碎屑物质的沉积 是富有机质沉积形成的必要条件。.沉积有机质的形成条件长期稳定下沉大地构造背景（V沉积V沉降）；较快的沉积（堆积）速度；足够数量和一定质量的原始有机质；温暖低能、还原性岩相古地理环境一一浅海封闭环境，半深-深湖、前三角洲 适当的受热和埋藏史.干酪根（Kerogen）是

8、指沉积岩中所有不溶于非氧化性的酸、碱和常用有机溶剂的分散有 机质。与其相对应，岩石中可溶于有机溶剂的部分，称为沥青（ Bitumen）。.按照组成与性质，可以将干酪根划分为两大类即腐泥质和腐殖质。腐泥质有机质主要来源于水中浮游生物和底栖生物，形成于滞水还原条件的水盆地中。腐殖质有机质指主要来源于高等植物有机质，形成于有氧沉积环境中。.干酪根元素组成分类I型干酪根：原始 H/C原子比高1.251.75, O/C低0.0260.12;链状结构多，富含类脂和 蛋白质分解产物。芳香结构和杂原子键含量低。主要来源于藻类等水生低等生物和细菌遗体， 富C12;显微组分主要是腐泥组。生油潜能大，最主要生油母质

9、。n型干酪根：原始 H/C原子比0.651.25, O/C原子比0.040.13;含大量中等长度直链烷烧 和环烷烧，也含多环芳香煌及杂原子官能团。 主要来自海相浮游生物、 植物和微生物混合有 机质；生油潜能中等。出型干酪根：原始 H/C原子比低0.460.93, O/C高0.050.30;芳香结构及含氧官能团多； 饱和烧很少，只含有少数的脂族结构，且主要为甲基和短链，常被结合在含氧基团上。主要来源于陆地高等植物，富 C13。生煌潜力低，主要可形成煤、芳烧、天然气。.不同类型干酪根的元素含量将随埋藏深度的增加发生有规律的变化。基本对应成岩作用阶段，随深度增加，干酪根的O/C比值迅速下降，H/C比

10、值略有降低。杂原子链破裂一 CO2、H2O杂原子化合物。相当于深成作用阶段，干酪根H/C比迅速下降。CC键破裂一石油、湿气。相当于变质作用阶段，H/C和O/C比都变得很小一天然气（CH4、CO、CO2、H2O） 一次石墨。.有机质演化生煌的影响因素温度和时间对于确定类型的沉积有机质向油气演化的反应，地温是决定反应速度的重要因素。所以 可以说温度和时间共同决定着有机质演化的程度，温度与时间可以互为补偿，高温短时间作 用与低温长时间作用可能产生近乎同样的效果。当温度升高到一定数值，有机质开始大量转化为石油，这个温度界限称为有机质成熟温度或门限温度，对应的深度称为门限深度，时间在油气生成过程中的补偿

11、作用。其他条件(1)细菌活动：在还原条件下，细菌活动可以改造沉积有机质，一方面通过消耗原始沉积有机质中的碳水化合物， 并不断加入细菌遗体，而使有机质的含氧量降低、 含氢量增加，使 之向更有利于生油的方向转化； 另一方面细菌的活动可以分解有机质而生成甲烷，直接参与到油气的生成过程中来。(2)催化作用：油气生成过程中催化剂与分散有机质作用，破坏了后者的原始结构，促使分子重新分布，形成内部结构更稳定的物质一一煌类。(3)放射性作用：沉积物所含水在“射线轰击下可产生大量的游离氢，所以这些放射性物质的作用也可能是促使有机质向油气转化的能源之一。放射性元素所造成的局部地温增高将有利于有机质的热演化。(4)

12、压力的作用：高压阻碍有机质成熟和成烧作用，短暂的降压有利于加速有机质的成熟。.有机质向油气转化的阶段及一般模式(1)生物化学生气阶段沉积有机质从形成就开始了生物化学生气阶段。 这个阶段的深度范围是从沉积物顶面开始到 数百乃至一千多米深处，温度介于 1060C,与沉积物的成岩作用阶段基本相符，相当于煤 化作用白泥炭-褐煤阶段，在浅层以生物化学作用为主，到较深层以化学作用为主。(2)热催化生油气阶段随着沉积物埋藏深度超过15002500m,进入后生作用阶段前期，有机质经受的地温升至60180 C,相当于长焰煤-焦煤阶段，促使有机质转化的最活跃因素是粘土矿物的热催化作用。在此阶段干酪根中的大量化学键

13、开始断裂，从而形成大量的烧类分子，成为主要的生油时期，为有机质演化的成熟阶段，在国外常称为“生油窗”。(3)热裂解牛商所：圻段当沉积物埋藏深度超过 35004000m,地温达到180250C,则进入后生作用阶段后期，相 当于煤化作用的瘦煤-贫煤阶段，为有机质演化的高成熟阶段。此时残余干酪根继续断开杂 原子官能团和侧链，生成少量水、二氧化碳、氮和低分子量煌类。同时由于地温升高，在前期已经生成的液态烧类变得不再稳定，也开始裂解，主要反应是大量C-C键断裂，包括环烷的开环和破裂，导致液态烧急剧减少，C25以上高分子正烷烧含量渐趋于零， 只有少量低 碳原子数的环烷煌和芳香煌可以稳定存在；相反，低分子正

14、烷烧剧增， 主要是甲烷及其气态同系物。(4)深部高温生气阶段当深度超过60007000m,沉积物已进入变生作用阶段，达到有机质转化的末期，相当于半无烟煤-无烟煤的煤化阶段，为有机质演化的过成熟阶段。温度超过了250 C,以高温高压为特征，干酪根的裂解反应继续进行，由于氢以甲烷的形式脱除，干酪根进一步缩聚，H/C原子比降到很低，生煌潜力逐渐枯竭。.煤成油指由煤和煤系地层中集中和分散的腐殖质有机质，在煤化作用的同时所生成的液 态胫类。.生物气大量形成的条件(1)拥有丰富的原始有机质，这是细菌活动所需碳源的物质基础，生物气的母质主要是以草本腐殖型为主的混合型有机质。(2)适于甲烷菌发育的物理一一化学

15、条件，还原环境和中性水介质条件有利于生物气形成，最适温度值3542C。(3)合适的沉积环境，碱性咸水湖是生物气形成聚集的最有利环境。(4)足够的孔隙空间，产甲烷菌的繁殖需要一定的空间。(5)较快的沉积速率，沉积速度快有利于生物气形成。.油型气系指腐泥型沉积有机质进入成熟阶段以后所形成的天然气，它包括伴随生油过程 形成的湿气，以及高成熟和过成熟阶段由干酪根和液态烧裂解形成的凝析油伴生气和裂解干 气。.煤型气指由各种产出状态的腐殖型有机质在热演化过程中形成的天然气。.有利于煌源岩发育的条件(1)大地构造条件，长期稳定下沉，补偿性沉积，有利于沉积物堆积和沉积有机质的保存。(2)古气候环境，温暖湿润，

16、提供丰富的生物有机质。(3)古地理环境，低能静水，还原性，利于有机质的堆积和保存。(4)水介质环境，弱碱性。.煌源岩，已经生成并排出足以形成商业性油气聚集的烧类的岩石。在进行研究的初期， 尚未确定研究对象是否有大量烧类的生成和排出时，可称之为可能燃源岩。.有机质在岩石中的相对含量称为有机质的丰度.油源对比是依靠地质和地球化学证据，确定石油和燃源岩间成因联系的工作。油源对比 实际上包括了油(气)与源岩之间以及不同储层中油气之间的对比两个方面。.由储集岩所构成的地层称为储集层，简称储层。储集层有多种分类方案，一般按岩类将储集层分为三大类，即碎屑岩储集层，碳酸盐储集层和特殊岩类储集层(包括岩浆岩、变

17、质岩、泥质岩等)。按照储集空间类型分为孔隙型储集层、裂缝型储集层、孔缝型储集层、缝洞型储集层、孔洞型储集层和孔缝洞复合型储集层等；按照渗透率的大小可将储层分为高渗储集层、中渗储集层和低渗储集层等。若储集层中含有工业价值的油、气流，则称为油层、气层或油气层。盖层指在储集层的上方，能够阻止油气向上逸散的岩层。.原生孔隙是沉积岩经受沉积和压实作用后保存下来的孔隙空间；次生孔隙是指岩层埋藏后受构造挤压或地层水循环作用而形成的孔隙。.相渗透率(有效渗透率)岩石孔隙中多相流体共存时，岩石对其中每相流体的渗透率，称相渗透率。.碳酸盐岩储层储集物性的影响因素(1)沉积环境对原生孔隙发育的控制原生孔隙的发育与岩

18、性有关。 岩性主要受沉积环境控制， 决定于沉积环境水动力的高低。粒间孔隙发育在外陆架等高能条件下的生物礁和浅滩环境形成的颗粒石灰岩中，其孔渗性与颗粒大小，分选程度正相关，与基质含量负相关；晶间孔隙大小与晶粒大小及均匀性关系密 切；各种生物孔隙的大小与生物个体大小和排列状况有关。最高孔隙度和渗透率值处于与浅滩环境有关的岩相。(2)成岩作用的影响使孔渗性能降低的成岩作用主要有胶结作用、压实作用、压溶作用和充填作用。有利于孔隙形成的成岩作用主要为白云石化作用和溶解作用，高压异常同样有利于原生孔隙的保 存。1)碳酸盐岩溶蚀孔隙的形成碳酸盐岩溶孔和溶洞的发育程度，主要决定于岩石本身的溶解度和地下水的溶解

19、能力。碳酸盐岩的溶解度在地下水富含CO2的一般情况下，碳酸盐岩溶解度与Ca2+/Mg2+比值成正比关系，即石灰岩比白云岩易溶。而在富含 SO42-水中则相反。质纯者易溶解。碳酸盐岩的溶解度随粘土含量的增加而减小，因此，碳酸盐岩溶解度按下列顺序递减：石灰岩一白云质灰岩一灰质白云岩一白云岩一含泥石灰岩一泥灰岩。岩石的组构溶解度有影响。一般随着颗粒变小， 溶解度降低。粗粒结构的碳酸盐岩粘土含量少，粒间孔或晶间孔较大，地下水比较容易通过，易于产生溶蚀孔洞。地下水的溶解能力当地下水中含有 CO2时、或温度升高时，地下水的溶解能力增大。地貌、气候和构造的影响碳酸盐岩出露于气候温暖的河谷近湖(海)岸、剥蚀区

20、、多裂缝或断层区时，更易被溶 蚀。2)其他成岩作用白云岩化作用：一般来说，石灰岩被白云岩化作用以后，晶粒增大，岩性变疏松，孔 隙度和渗透率大为增加。当白云石含量再增加的时候，则孔隙度和渗透率相对地衰减。重结晶作用：碳酸盐岩在成岩后生作用阶段，因温度和压力不断增加， 会发生重结晶作用，结果晶体变粗，孔径增大，使晶间孔隙变大，有利于形成溶蚀孔隙。去白云石化作用：当含硫酸钙的地下水经过白云石发育地区时， 将交代白云石，产生 次生方解石，形成去白云岩化的次生石灰岩。 其中方解石晶粒变粗，孔隙度增大， 但分布比 较局限，常呈树枝状或透镜状出现于白云岩中。3)成岩阶段对储层特征的影响早成岩阶段：从沉积作用

21、结束到沉积物被埋藏到不受地表作用影响以前。碳酸盐岩矿物的沉淀作用降低孔隙度。中深成岩阶段：主要成岩作用为胶结作用，孔隙度降低。表生成岩阶段：碳酸盐岩抬升到地表浅层时，沿不整合面形成侵蚀作用。 大气水溶蚀形成孔隙，由溶蚀产生的沉积物沉淀和胶结作用对孔隙起破坏作用。(3)构造作用对裂缝的影响P123(1)裂缝发育的岩性因素 一一内因裂缝发育的内因主要决定于岩石的脆性。脆性大的岩层裂缝发育。 各类碳酸盐岩和化学岩的脆性由大到小的顺序为：白云岩或泥质白云岩一石灰岩、白云质灰岩一泥灰岩一盐岩一石膏。碳酸盐岩中泥质含量高者脆性小，硅质含量高者脆性大；质纯粒粗者更易产生裂缝； 层厚者裂缝密度小但规模大，层薄

22、者相反。(2)裂缝发育的构造因素一一外因裂缝的存在对碳酸盐岩储层具有双重作用，一方面可作为储集空间； 另一方面还可作为成岩水的渗流通道，有利于溶解作用的进行和溶蚀孔洞的发育。.试比较初次运移与二次运移地质环境和条件的差异主要表现为如下几个方面：(2)在物理化学性质方(1)储集层比燃源岩具有更大的空隙空间，孔隙度和渗透率较大,面，储集层自由水多，毛细管阻力较小，温度、压力和含盐度较低，（3）运移的动力差异较大，（4）运移的时间、通道、距离、方向和相态存在较大差异。初次运移二次运移概念油气从燃源层向储集层的运移。油气进入储集层以后的一切运移。油气运移的相态游离相运移占主导地位， 水溶相居次要地位石

23、油主要呈游离相，天然气可呈游离相和水溶相主要动力（1）正常压实作用（2）欠压 实作用（3）蒙脱石脱水作用（4）流体热增压作用（5）有 机质的生烧作用（6）毛细管 压力 除了上述动力外，构造 应力、烧源岩的胶结和重结晶 作用、扩散作用等都可能成为 尤其初次运移的动力（一）浮力：石油和天然气的密度比水小，因 此游离相的油气在水中存在浮力。浮力的方向 垂直向上。（二）水动力：储集层内是充满水的， 油气进入储集层后要受水压作用。（三）构造运动力：在地壳运动过程中，无论是挤压运动或 升降运动，都会在岩层内部表现出大小和方向 各异的应力活动。浮力和水动力是油气二次运 移的直接动力。油气运移通道/途径油气从

24、燃源岩向储集层运移 的途径主要后孔隙、微层理面 和微裂缝。石油和天然气在二次运移中的主要通道有储集层的孔隙、裂缝、断层和不整合面。时期油气大里生成时大规模的二次运移时期，应该是在主要生油期之后或同时所发生的次构造运动时期。运移主要方向从盆地整体上看，油气运移的方向，总是由盆 地中心向盆地边缘运移。结果在评价生油岩时，可根据排烧 效果，区分后效生油岩与夕匕生 油岩层。前者指生油岩不仅已 经广生油气，而且排驱有商 业价值的油气；后者指尽管生 油岩已经形成油气，但由于各二次运移环境较初次运移环境改变较大，储集 层往往具有比煌源层更大的孔隙空间，孔隙度 和渗透率较大，自由水多，毛细管阻力小，温 度、压

25、力和盐度较低。种原因，所生油气没有排驱到 储集层中，而是被圈死在煌源 层中。最优越的生油层是与储 集层呈互层关系的生油层。.试分析构造运动对油气运移的控制作用.圈闭是储集层中可以阻止油气向前继续运移，并在那里贮存起来，成为油气聚集的一种 场所。.闭合高度：从圈闭中储集层最高点到溢出点之间的高差。.油气藏形成的基本地质条件(1)充足的油气源条件：油气来源是油气藏形成的物质基础。(2)有利的生、储、盖条件：有利的生、储、盖组合指生油层中生成的丰富油气能及时的运移到良好的储集层中，同时盖层的质量和厚度又能保证运移至储集层中的油气不会逸散。(3)有效地圈闭：是指有油气来源的前提下圈闭聚集油气的实际能力

26、。影响圈闭有效性的主要因素有如下几个方面：A,圈闭形成时间与油气运移时间的关系，油气在圈闭形成以后才能在其中聚集起来。B,圈闭位置与油源区的相应关系。C,水动力条件和流体性质对圈闭有效性的影响。(4)必要的保存：在地质历史中已经形成的油气藏能否存在，取决于在油气藏形成以后是否遭受过破坏改造。因此，必要的保存条件是油气藏存在的重要前提。影响油气藏保存条件的主要因素有：地壳运动、岩浆活动及水动力。.凝析气藏，在地下深处较高温、高压条件下的烧类气体，采到地面后，温度、压力降低 凝结出部分液态燃(凝析油)，这种含有一定数量凝析油的气藏。.凝析气藏的形成条件主要如下：(1)煌类物系中气体数量多于液体数量

27、，液相反溶于气相。(2)埋藏较深，地层温度介于烧类物系的临界温度与临界凝结温度之间，地层压力超过该温度时的露点压力。.构造圈闭，由于地壳运动使地层发生变形或变位而形成的圈闭。在构造圈闭中的油气聚集，称为构造油气藏。.构造油气藏类型及主要特点。(1)背斜油气藏：在构造运动下，地层发生弯曲变形，形成向周围倾状的背斜，称背斜圈闭。油气在背斜圈闭中聚集形成的油气藏，称为背斜油气藏。(2)断层油气藏：断层圈闭是指沿储集层上倾方向受断层遮挡形成的圈闭。在断层圈闭中的油气聚集，称为断层油气藏。(3)岩体刺穿油气藏：由于刺穿岩体接触遮挡而形成的圈闭，称岩体刺穿圈闭。油气在岩体刺穿圈闭中的聚集称为岩体刺穿油气藏

28、。(4)裂缝性油气藏：所谓裂缝性油气藏，是指油气储集空间和渗滤通道主要为裂缝或溶孔的油气藏。47.背斜圈闭及油气藏的成因类型和主要特点是什么？在构造运动作用下，地层发生弯曲变形， 形成向周围倾伏的背斜， 储集层上方为非渗透性盖层所封闭，形成背斜圈闭，其中聚集了油气而形成背斜油气藏。按背斜构造的成因， 背斜油气藏有5类：挤压背斜油气藏、基底升降背斜油气藏、披覆背斜油气藏、底辟拱升背斜油气藏、逆牵引背斜油气藏。(1)挤压背斜油气藏系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。常见于褶皱区，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

29、成的同时，经常伴生有断裂。(2)基底升降背斜油气藏稳定地台区，在沉积过程中，由于基底的差异沉降作用而形成的平缓、巨大的背斜构造。其两翼地层倾角平缓，闭合高度较小，闭合面积较大(与褶皱区比较)。多分布在裂谷型含油气盆地中，常成组、成带分布，组成长垣或隆起带。背斜的形成具有继承性。(3)披覆背斜油气藏与地下古凸起(潜山、基石)和差异压实作用有关，继承古凸起或沿沉积基底的隆起形态而发育成。背斜平缓，潜山上覆地层薄，翼部地层厚。(4)底辟拱开背斜油气藏背斜的形成与地下柔性物质活动有关，坳陷内堆积的巨厚盐岩、石膏和泥岩等可塑性地层，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。这种背斜的轴部往往发育堑式或放射状断裂系统。(5)逆，引背斜油气藏Z高水平、高效率地寻找油气田，最大幅度地与同生断层有关的滚动背斜圈闭及其油气藏，多分布在三角洲地区,增加油气后备储量，并查明油气田的基本情况，值向生油凹陷，其背斜较平名与%W常人面常沿断层成申珠状成带噜油气聚集条件，常可形成富集高产的油气藏。即：寻找油气田，查明油气田。48.断层圈用形成的条件，如何理解断层在油气藏形成中的双重作用？(1)断层圈闭形成的条件：其，在储、盖层条件具福的条件下，断层圈闭形成的前提条而：寻找油气田勘探阶段