海相生油理论资料

PAGEPAGE13石油与天然气地质学海相生油实验报告姓名:学号：日期：指导教师：目录简述……………………3海相地层的特点…………………4海相地层的生油原理……………5海相沉积…………6海相石油的特点…………………8我国海相生油现状分析…………8中国海相生油理论的发展与实践………………10参考文献………………13简述海相生油是海相沉积层生成石油的泛称。海相生油是世界油气勘探的主要趋势。人类发现并利用天然气和石油的历史可以追溯到几千年前，但是应用近代科学技术手段发展石油、天然气只是近100年的事情。经过不懈的理论探讨和勘探实践，人们逐步确立和完善了系统的油气生成、聚集以及油气藏形成、分布的理论。这一理论的基础和结论都认为，石油的生成和油气藏的形成都是在特定大地构造单元内的海相环境中进行的。早在1863年，加拿大著名石油地质学家T.S.亨特就阐明了石油的原始物质是低等海洋生物。前苏联地球化学之父B·A·别纳科依在其名著地球化学概论》中指出，石油是海洋生物生成的。1943年美国地质学家W·E·普赖特再次强调：“石油是未变质的近海成因的海相岩层中的组成部分。”“海相生油”理论认为，浅海之中生活着极小的动物———“浮游生物”，每年都有大量的浮游生物死去并且沉到海底。河流又把大量枯萎的植物和淤泥带到海洋，植物和浮游生物混合在一起，然后淤泥和盐分又把它们覆盖起来，于是在海底形成一种沉积物。淤泥沉积物越积越厚。海水加在淤泥上的压力很大，这时候，淤泥沉积物结晶成岩———海相沉积岩后，深埋地下一定深度，就开始生成油气。这一过程不断地进行着。目前，欧洲、美洲、中东等许多地区，都找到了海洋环境生成的大量石油。一、海相地层的特点海相地层，往往表现出岩相由粗到细又由细到粗的重复变化，这样一次变化称一个沉积旋回，也就是每一套海侵层位和海退层位构成一个完整的沉积旋回。海相盆地具有优越的、比较稳定的水下环境。众所周知，沉积物中有机质得以保存的关键因素是环境的缺氧程度。一般来说，海洋的咸水环境比陆相淡水环境更有利于有机质的保存（即便是海洋咸水环境下，沉积物中的有机质也只能保存原始有机质的0.1%）。当陆相湖泊达到半深水、深水环境时，同样也有利于有机质的堆积与保存，但一般情况下总体规模不如海相盆地。海相地层沉积稳定，沉积相类型少，生油岩和储油岩变化少、分布广，好生油岩和储层在盆地内广泛分布。这就保证了生成的油气资源丰富，并且能及时的运移到优质的储层中，并在适宜的条件下聚集成油气藏。岩溶、礁滩体和白云岩储集层是目前中国海相碳酸盐岩勘探的主体类型，这些碳酸盐岩储层埋藏深、非均质性强，这是不争的事实，但是碳酸盐岩次生孔洞的形成受深度控制不明显，深层存在优质的储集层。这些碳酸盐岩储集层经受了多期叠加改造作用及准同生期沉积成岩作用，早期孔隙发育，后期在构造控制下发育多期次喀斯特溶孔和裂缝孔洞，烃类充注后流体与岩石的相互作用控制深部溶蚀与次生孔隙的形成，因此有效储集层发育受深度控制不明显。二、海相地层的生油原理海相油气生成模式可归纳为下列几种。1、油气可由壳源有机质生成。Pb同位素证据表明，贵州东部与汞矿共存的沥青便是有机成因。2、油气可由壳—幔相互作用生成，由地幔流体对沉积有机质的加热、催化作用而生成。如辽河断陷古近系的油气。3、油气还可通过费-托合成反应而生成，如克拉玛依油田的原油，塔里木盆地志留系砂岩的沥青。上述后两种模式形成的深部油气是通过断裂体系向上运移到合适的层位而聚集成藏，但也可能由于断层开启到地表而使大量油气散失。这一模式解释了为什么在中国以陆相油气藏为主，而国外则以海相油气藏为主，同时也指明了勘探方向，即在中国油气勘探要向深层拓展，即向海相地层或基底、花岗岩、火山岩拓展。近几年，四川盆地普光生物礁气田、松辽盆地庆深火山岩气田的发现便是典型的成功勘探实例。杜乐天认为，“所谓‘海相生油’，实质是大陆边缘裂谷生油，所谓‘陆相生油’，实质是大陆内部裂谷生油，其实深部因素都是软流层上隆和烃碱流体上涌。盐（还有碱、膏、硝）—油—气—金属矿床四者多处紧密共生，乃是地球内部HACONS或烃碱流体最雄辩的证明”。杜乐天等进一步阐述了油气矿床与金属矿床都是热液矿床，在成因上没有截然的区别，而且油气中也有大量金属成分，这些均与地幔流体碱交代作用有关，结晶基底中油气藏的不断发现，表明油气主要是自下而上迁移的。圈闭定型与稳定是油气藏形成的重要前提，否则早期生成的油气如果没有合适圈闭将不能聚集，或者前期聚集的油气在后期圈闭调整过程中遭到破坏，或油气再分配。塔里木、鄂尔多斯及四川盆地多套生、储、盖层系均经历了多旋回叠合和改造作用，构造演化引起的油气散失与再分配成藏过程十分复杂，而油气的充注期次大部分地区都在一次以上。中国海相盆地烃源岩往往有多套，且生烃期长，关键成藏期多，油气发生混合充注比较常见，因此多期充注是中国海相油气充注成藏的重要特点。三、海相沉积海相沉积是指海洋环境下，经海洋动力过程产生的一系列沉积。反映了海洋环境特征。其特点是颗粒较细而分选好，且在海水温度比大陆温度低而变化小的环境下沉积。海相沉积指海洋环境下，经海洋动力过程产生的一系列沉积，包括来自陆上的碎屑物，海洋生物骨骼和残骸，火山灰和宇宙尘等。具有海洋环境的一系列岩性特征和生物特征。其特点是颗粒较细而分选好，且在海水温度比大陆温度低而变化小的环境下沉积。海相沉积易产石油，生成的石油十分广泛，一般情况下也最丰富。海底环境与离大陆远近、水深有关，故常把海相沉积分为：滨海相沉积滨海相沉积（水深0～20米），又称海岸带沉积，位于正常浪基面以上，沉积成分中粘土占80%；浅海相沉积浅海相沉积（水深20～200米），有的达500m，主要为陆架环境下陆源型沉积，又分大陆架滩、大陆架盆、递变大陆架、碳酸盐大陆架与礁、蒸发盆等沉积环境，其成分主要为砂、软泥、生物与碳酸盐，沉积结构具有斜层理和冲蚀、生物碎屑等海水剧烈运动的痕迹，以及缅粒结构和周期性多变的沉积层；半深海相沉积半深海相沉积（200～2000米），又称大陆坡沉积，基本以陆源物质沉积终点为界，沉积物为蓝色、红色等暗色软泥及灰质软泥；深海相沉积深海相沉积（水深>2000m），主要为抱球虫软泥、红色粘土、硅藻软泥、放射虫软泥，沉积速度仅1～0.5毫米/年。海相沉积另一特点是化学沉积比例较大，尤其碳酸盐沉积。物质在海洋中的沉积.沉积物成分单一,颗粒相差不大。由海相沉积形成的地层叫海相地层.海相沉积物分布面积广，层位较稳定，富含化石。沉积物的类型很多，常见者有碎屑岩、粘土岩、铁质岩、锰质岩、硅质岩及碳酸盐岩等。常见的海相动物化石有海绵、珊瑚、有孔虫、腕足类、棘皮类等。对海洋生物、现代海洋沉积和古代海相地层中有机质含量分布特征和实验室模拟实验的结果表明，水体中高生物生产率是海相环境形成富有机质沉积的关键因素；沉积和早期成岩作用期间水体的相对还原环境是有机质富集保存的有利条件；海底深部流体的活动是造成富有机质沉积的不可忽视的因素；沉积速率是影响海相沉积有机质富集的主要因素。在海相盆地中最有利形成优质烃源岩的沉积环境主要有欠补偿浅水—深水盆地、台缘斜坡、半闭塞—闭塞欠补偿海湾和蒸发潟湖。四、海相石油的特点海相石油以芳香-中间型和石蜡-环烷型为主，饱和烃占石油的25-70%，芳烃占总烃的25-60%。含蜡量低，海相石油含蜡量均小于5%，一般仅0.5-3%。海相石油一般为高硫石油。海相石油中钒、镍含量高，且V/Ni＞1；而陆相石油中钒、镍含量较低，且V/Ni＜1。此外，钒、镍主要存在于卟啉类化合物中，海相石油富含钒卟啉。海相石油的δ13C值一般大于-27‰，而陆相石油的δ13C值一般小于-29‰。不同时代海、陆相石油的δ13C值可有一定幅度的变化，但两者的差别仍是基本的。五、我国海相生油现状分析中国海相盆地分布广泛，新元古代90%以上为海相沉积环境，早古生代约80%为海相沉积环境。海相沉积无论是分布范围还是体积规模在我国均有相当大的比重。因此烃源岩的生烃潜力评价是海相油气勘探不可回避的问题。针对碳酸盐岩层系烃源岩的有机质丰度下限值成为长期以来人们争议的话题。，有机质丰度低到0.1%～0.2%的纯碳酸盐岩不能作为有效烃源岩，海相地层或海相碳酸盐岩地层，能有效生油的源岩是其中高有机质丰度的泥岩、泥灰岩和泥晶灰岩，对于相同有机质类型的来源于泥质岩或碳酸盐岩干酪根，其有机质转化率相似，不存在碳酸盐岩烃源岩烃转化率高于泥岩的现象，生排烃过程一般并不会导致TOC含量的显著降低。因此在海相碳酸盐岩地层中评价烃源岩，沿用泥岩TOC的0.5%作为有机质丰度下限值是合适的。据统计，全球三百多个海相碳酸盐岩大油气田中，绝大多数以泥质烃源岩为主，而且其有效烃源岩有机质丰度大于0.5%，其次是泥灰岩，碳酸盐岩仅占13.6%，而且只有在非氧化环境中沉积的碳酸盐岩(通常由泥灰岩、泥晶灰岩、灰质泥岩组成，粘土含量约10%～30%或更高，主体有机碳含量高于1.0%)才可能成为烃源岩。因此，纯碳酸盐岩难以作为有效烃源岩。我国海相沉积体系中烃源岩分布广泛，不缺乏高有机质丰度的优质烃源岩，以泥质烃源岩为主，碳酸盐岩有机质丰度普遍较低，生烃潜力也相对有限。其中塔里木盆地海相烃源岩主要发育在寒武纪、奥陶纪;四川盆地发育在早寒武世、早志留世和晚二叠世;在贵州和广西地区，泥盆纪也有很好的烃源岩发育(图1);鄂尔多斯盆地主要发育石炭-二叠系海陆交互相煤系烃源岩。可以说，经过这么多年的碳酸盐岩勘探实践，已逐渐走出海相烃源岩有机质丰度下限值讨论的误区，那就是纯的碳酸盐岩生烃能力十分有限，很难成为有效烃源岩!真正好的烃源岩是煤系(气源岩)、碳质泥岩、泥页岩、泥岩、泥质灰岩等，这些烃源岩有机质丰度并不低。海陆过渡相的煤系烃源岩在热演化过程中以倾气为主，即煤成气。我国已探明的大型天然气田有大半数以上是以煤系为主要气源岩(煤成气)。而对于中国海相盆地来说，过渡相煤系烃源岩演化程度比较高，形成的天然气以干气为主。煤系烃源岩的生烃过程以甲烷为主，没有明显的生烃高峰，并且高成熟阶段仍然具有很强的生气能力，这是大量模拟实验证实的观点。近年来，海相碳酸盐岩储层研究进展较为显著，为有利区带选区和目标评价奠定了基础，促进了深层碳酸盐岩油气勘探的发现。2005年前后，中国石油和中国石化在塔里木盆地和四川盆地礁滩体的研究中投入较大力量，为塔中Ⅰ号坡折带上奥陶统良里塔格组和四川盆地飞仙关组-长兴组的勘探发现提供了有力支撑。中国碳酸盐岩油气分布受准层状储层和缝洞系统的控制。以塔里木盆地来说，台盆区是一个既富油又富气的重要勘探区，奥陶系碳酸盐岩储集体是目前勘探的主要对象，储层的形成和分布受早期高能沉积相带、溶蚀作用和断裂作用等因素的控制，上奥陶统良里塔格组礁滩复合体、鹰山组层间岩溶储集体、一间房组顺层岩溶储集体等，均具有大面积层状分布的特点，这是形成层状含油的基础。这些储集层主要分布在继承性较好的古隆起上，是油气运聚的有利指向区，因此它们既是油气运移的输导层，也是储集体。由于储层强烈的非均质性，油气充注后较难逸散，形成了广覆式油气聚集，有效储层的空间展布控制了油气的分布与大面积成藏，具有整体富含油气的特点。六、中国海相生油理论的进展近年来中国海相油气勘探呈现出快速发展势头，一批大型海相油气田被发现，海相油气的地位也愈来愈受到重视。特别是在海相石油地质新理论的指导下，海相油气勘探将进入高速发展时期，这也将会极大缓解东部陆相盆地老油区的勘探开发压力。海相石油地质新理论包括三个方面:在成烃方面，研究认为中国海相不缺乏高有机质丰度的泥质烃源岩，纯碳酸盐岩生烃能力有限;深埋高温下原油裂解成气和高演化阶段的海陆过渡相煤系烃源岩是海相天然气的主力气源;在低地温梯度和晚期深埋条件下，原油的稳定性较高，塔里木盆地液相石油可以赋存在9000m以上的储集层中，因此，塔里木盆地深层石油的勘探潜力很大。在储层方面，TSR溶蚀改造储层在深部更强烈、层间岩溶和顺层岩溶不受埋深限制或影响不明显，将解放深部碳酸盐岩的勘探。在油气成藏方面，大面积、准层状、连续型、缝洞型等油气富集模式的提出，拓展油气勘探的范围、降低了勘探成本;一批古老油藏的发现，提高了在构造复杂区寻找原生型海相油藏的信心。近年来，随着对海相碳酸盐岩油气勘探的日益重视，中国海相油气地质理论取得了长足进展，并在指导油气勘探实践中发挥了愈来愈重要的作用，使海相油气勘探呈现出快速发展的大好势头，在我国中西部地区三个重要的海相盆地相继取得重发现和