石油地质学重点整理

第1章石油概念：石油（Petroleum）是以液态形式存在于地下岩石孔隙中的可燃有机矿产。（石油是由各种碳氢化合物与少量杂质组成的液态可燃矿产）类型：石蜡型、环烷型、石蜡-环烷型、芳香-中间型、重质降解原油（芳香沥青质型、芳烃环烷型）逆蒸发原理：当地下温度压力超过临界条件后，液态烃逆蒸发形成凝析气。当油层中烃类系统的温度（或压力）介于临界温度（或压力）和临界凝析温度（或压力）区间，凝析油发生的等温增压（或等压降温）反常气化现象。烃类纯物质的相态：在温度一定时，随压力增加，体积缩小，到达露,松后，压力不变而体积继续缩小，直到泡点B后，压力增大体积变化甚微，露点A为开始液化的点，泡点B为完全液化的点，A-B为气液两相共存区段，其对应的压力为饱和蒸汽压，大小取决与温度，温度升高，A-B线段逐渐缩小，直到临界点K。多组分烃类相态及凝析气藏的形成：多组分烃类物系相态图与烃类纯物质的相态图不同，其露点线和泡点线交绘于临界点K，所围区域为气液两相共存区，临界凝析压力点K2和临界凝析温度点K1之间为逆凝析区，在该区内，低压条件下（B3）为气态，压力增大到（B2）后，压力增大液相反而减小，到B1点则完全气化，这与正常蒸发概念完全相反，称为逆蒸发，相反的过程称为逆凝结，凝析气（油）藏的形成正是逆蒸发（逆凝结）相态转变的结果。临界凝析温度点K1：多组分相态中，不管压力多大，凡高于此温度便不能形成液体。临界凝析压力点K2：多组分相态中，不管温度高低，凡高于此压力便不能形成气体。海陆相石油的区别内容握相石油陶恰石油石油类电芳香」中间型、石蜡T烷型为主以石蜡型为主，筋分为石蜡T烷型石蟠含量低«5%)高（普遍>5%）窿含量RI低微耋元素V>Ni含量高，目V、Ni含量低，且C同位素6,3C>-27%k6℃<-29^第2章总孔隙度（绝对孔隙度）（total/absoluteporosity）：岩样中所有孔隙空间总体积与该岩样总体积的比值，以百分数表示：①二VX100%

tVr有效孔隙度（effectiveporosity）岩样中相互连通的、在一般压力条件下可以允许流体在其中流动的孔隙空间总体积与该岩样总体积的比值，以百分数表示：①=工X100%

eVr常简称为“孔隙度”；储量计算的重要参数；储集层大多在10-20%碎屑岩孔隙类型Schmidt等参照研究程度较高的碳酸盐岩孔隙类型（结构类型），结合碎屑岩的具体特点，将碎屑岩中孔隙类型分为5种类型：1）粒间孔隙局限于粒间的孔隙。2）特大孔隙按照Schmidt的标准，超过相邻颗粒直径1.2倍的孔隙属于特大孔隙。3）铸模孔隙是指砂岩中具有一定特征几何形状的介壳碎屑、碳酸盐粒屑、结晶矿物（如盐、石膏、菱铁矿等）被溶蚀后，仍保持原组构外形的那些孔隙。4）组分内孔隙一切组分，如颗粒、杂基、胶结物内出现的孔隙，都属于这一类。组分内孔隙可以是原生的（沉积的和沉积前的），也可以是成岩过程及其后新生的。5）裂缝与碳酸盐岩相比，碎屑岩储集层中的裂缝较为次要，但也不可忽视，当沿裂缝发生较强烈溶蚀作用时，它的作用就十分重要。砂岩体概念：在某一沉积环境下形成的具有一定形态、岩性和分布特征，并以砂质为主的沉积岩体。碳酸盐岩储集层的储渗特性储集空间类型多、成因复杂，次生改造作用明显；溶蚀孔隙和（或）裂缝的发育程度常成为影响储渗性能的关键因素；物性分布常表现出较强的非均质性，同一产层常常高产井、低产井、干井交叉出现，井间干扰明显；钻井中常出现钻具放空，钻速加快，井漏，井涌，井喷等现象。盖层封闭油气的机理.物性封闭（毛管压力封闭）一一依靠地层岩石地毛细管压力对油气运移起阻止作用。P=包㈣=075。表面张力；0润湿角；p排替压力；R盖层最大连通喉道半径cRR c cc c毛细管封闭的两种主要形式是断层封闭和盖岩封闭。.超压封闭（异常高压封闭）异常高压：指地层孔隙流体压力大于对应深度的静水柱压力；超压封闭：依靠异常高流体压力封闭油气的机型；形成原因：巨厚泥岩层在压实过程中，水不能顺利排出，造成泥岩中部滞留水形成异常高压（欠压实undercompaction结果），与下伏储集层形成孔隙流体压力差，从而将油气封闭于泥岩层（盖层）之下。.烃浓度封闭一一指具有一定生烃能力的地层，以较高的烃浓度阻滞下伏油气向上扩散运移主要是对以扩散方式向上运移的油气起作用。扩散原因：浓度差扩散方向：高浓度向低浓度生油层生烃出现高浓度，向上下扩散，阻止下伏储集层油气向上扩散。故，烃源岩作为盖层，既有烃浓度封闭，又有毛管压力封闭，有时也有异常高压封闭，封闭效果更好。第3章沉积有机质的化学组成（原始生化组成）沉积有机质源于生命物质及其代谢产物，其生物化学组成除水以外，主要由脂类、碳水化合物、蛋白质和木质素等4类生物化学聚合物组成。脂类：狭义主要是动植物的油脂；广义包括油脂、固醇类、萜类、烃类和色素，也称为类脂；它们共同特征是不溶于水，但溶于极低性的有机溶剂如氯仿、四氯化碳、乙醚、苯和丙酮；其特点一是抗腐能力强；二是化学成分和结构都最接近石油（只要去掉少量的氧）；蛋白质：是组成细胞的基础物质，在动物组织中含量最高（＞50%干重），低等植物中的含量高于高等植物；蛋白质只要经过去竣基和去氨基后便可形成烃类；构成了生物体中大部分含氮化合物；容易受喜氧细菌破坏，不利保存；在酸、碱和酶的作用下发生水解变成氨基酸；碳水化合物：是单糖或单糖的聚合体的总称；包括有葡萄糖、淀粉、纤维素、几丁质等；是植物的主要组成，动物中数量较少；作为烃母质，碳水化合物以其丰富的数量而引人注意；有些实验证明，碳水化合物被氢还原后可以得到烃类；但是另一方面，碳水化合物大多易被喜氧细菌消耗或被水解，难以保存下来，较为稳定的纤维素是成煤的重要母质之一；木质素：仅存在高等植物中，是一种贫氢、富碳、富氧、富含芳环结构的高分子聚合物；具有比纤维素还强的抗腐能力，是成煤的重要母质，也可生成天然气，也可能是石油中芳烃的母质之一。干酪根：沉积岩中不溶于碱、非氧化型酸和一般有机溶剂的分散有机质。（2011试卷）沉积岩中所有不溶于非氧化性的酸、碱和非极性溶剂的分散有机质。（Hunt）演化阶段：成岩作用阶段：主要是氧的损失，O/C减少最快，形成CO2、h2o为主；退化作用阶段：主要是氢的损失，H/C减少最快，形成烃类；变生（交替）作用阶段：O、H基本损失掉，C高度富集。沉积有机质演化阶段划分方案：按油气生成机理和主要产物特征来划分：生物化学生气阶段热催化生油气阶段热裂解生湿气阶段高温生干气阶段按有机质成熟度进行划分：（有机质的热演化程度）未成熟阶段（immaturestage）R0<0.5%成熟阶段（maturestage）R0=0.5%-1.2%高成熟阶段（high-maturestage）R0=1.2%-2.0%过成熟阶段（overmaturestage）R0>2.0%烃源岩：烃源岩：能够生成油气，并能排出油气的岩石称为烃源岩（油源岩，气源岩）有效烃源岩：能够生成油气，并能排出足以形成商业性油气聚集油气的岩石称为有效烃源岩烃源层：由烃源岩组成的地层称为烃源层第4章油气运移：油气运移：地壳中的石油、天然气在各种自然因素作用下所发生的位置移动。初次运移：油气自生成后从烃源岩中向外排出的过程，是烃源岩内的运移；二次运移：油气脱离烃源岩后在储集层或其他渗透性介质中的一切运移，包括烃源岩外的所有运移过程；油气初次运移与二次运移运移特征上的区别和联系：1）介质环境初次运移：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。烃源岩中异常压力是相当普遍的，主要是由于烃源岩岩性致密，压实过程中排液不畅而造成欠压实，从而保持异常高压，对连续厚度巨大的烃源岩尤其如此。另外，干酪根降解成烃也是产生异常高压的一个原因。二次运移：环境是孔隙空间、渗透率较大的渗透性多孔介质，对油气的毛细管压力较小，便于孔隙流体（包括水、油、气）活动；砂质沉积物由于质点坚硬，在压实过程中主要表现为颗粒的再排列，所以压缩性小，且孔隙度的减小很快趋于稳定；二次运移的孔隙度一般在10%—30%左右。2）运移的相态初次运移：根据有没有游离态的烃划分为水溶相和游离相两大基本相态。普遍认为油气初次运移以连续的游离烃相为主。油在水中的溶解度过低，水不能大量溶解原油。对于天然气而言，在地下的温度和压力下，溶解度增加较大。如果源岩水量多，可能以水溶相为主；若水量较少，则可能以游离相态为主。油气究竟以何种相态运移，取决于温度、压力、孔隙大小及油、气、水的相对含量等。表现在有机质演化的不同阶段，油气运移的相态可能不同。二次运移：目前普遍认为石油的二次运移主要为游离相，天然气可呈水溶相。油气进入储层后的物理、化学环境的变化（孔隙增大、压力变小、孔隙水多）。二次运移的不同时期游离相石油的相态有所差异。深层气溶相运移的石油，到浅层会发生凝析而转变成为油相。3）运移的动力和阻力初次运移：剩余压力（超过静水柱压力的那部分压力）。产生剩余压力的原因（即动力）有压实作用、欠压实作用、蒙脱石脱水、有机质的生烃作用、流体热增压、渗析作用、其它作用（构造应力、毛细管压力，扩散作用、碳酸盐固结和重结晶作用）等。毛细管力的作用一般表现为阻力。仅在烃源岩层与储层的界面上才表现为动力。由于两者的毛管压力差的（合力）指向储层，从而推动油气向储层排出。两相界面上毛细管力指向润湿性小的流体，一般情况下，水比石油容易润湿岩石，油水接触时，界面向水突出，毛细管力指向石油。（阻力）二次运移：浮力（同体积的油、气与水的重量之差）是二次运移中的主要驱动力。阻力一当石油由大孔隙进入小孔隙，或由孔隙进入喉道时，油体大、小两端的毛管压力因半径不同，小的一端毛管压力较大，产生毛管压差APc，油气在运移时必须克服毛细管阻力才得以运动。储层中的水如果是静止的，油气不受水动力影响；如果水是流动的，则受水动力影响。在地层倾斜情况下，存在水动力沿地层上倾或下倾方向运动两种情况，其作用亦可表现为阻力或动力两种结果。在背斜的一翼水动力方向与浮力方向一致，起动力作用；另一翼水动力方向与浮力相反，起阻力作用。构造运动力可起到直接作用和间接作用。油气的二次运移是浮力、毛管阻力和水动力等综合作用的产物。4）运移时期初次运移：一般认为油气初次运移的主要时期与烃源岩的主生油期相对应。大规模的初次运移只可能发生在油气大量生成的同时或稍后二次运移：是初次运移的继续，二者常常是连续过程，或者说几乎是同时发生的。在此时，除少部分油气会沿原有倾斜地层向上倾方向运移，大部分会分布于水平地层的储层顶部。大规模的二次运移时期应该是在主要生油期之后或同时发生的第一次构造运动时期。5）运移的通道初次运移：油气初次运移的主要途径有孔隙、微层理面和微裂缝。孔隙系统是油气初次运移最基本的通道。目前，以微裂缝系统作为油气初次运移主要通道的观点日益得到人们的承认。二次运移：主要通道为储层的孔隙、裂缝、断层和不整合面。油气在纵向上的运移通道为裂缝和断层；横向上的通道主要为风化面及储层的孔隙。6）运移的方向初次运移：指向相邻储集层、其他渗透性介质一不整合面、断层裂缝系统等二次运移：静水条件，进入储层中的油气受浮力的作用下，有向上运移的趋势，但因上下受泥岩限制，只能向上倾方向作侧向运动；动水条件，如果动水流为早期的压实水流，其运移方向与浮力方向一致，基本上是由下向上，由盆地中心向边缘运移；在后期由于外部水流渗入地层，其方向主要是由上往下，由盆地边缘向盆地中心，与浮力方向往往不一致。但总的运移规律是沿着阻力最小的方向运移。7）运移的距离初次运移：取决于烃源岩和储集层的解除关系、输导能力；只有与储层相接触的一定距离内的生油层中的烃才能有效地排出来，能有效地排出烃类的生油层厚度，称为有效的厚度。一般在30m土。二次运移：油气运移距离取决于动力大小、通道伸引情况、构造条件、岩相变化、油气流体性质、源岩供气情况等多因素控制。如果岩相变化较大，而又缺乏其它合适的运移通道，则油气不能长距离运移。8）运移中成分的变化二次运移：已知二次运移中石油的高分子量成分以及极性成分易被矿物所吸附，而轻质的和无极性成分则能较自由地通过。表现为沿油气的运移方向，油气的化学成分和物性会发生一些变化。第5章圈闭：适合于油气聚集，形成油气藏的地质场所圈闭溢出点：油气充满圈闭后最先开始向外溢出的位置点。圈闭的有效性：在具有油气来源的前提下，圈闭聚集油气的实际能力影响因素：圈闭有效容积的大小：有效容积越大，越容易满足形成商业性油气聚集的要求；圈闭距油源区的远近：距油源区近的圈闭一般比距离远的圈闭有效性更高（源控论控制、油源丰富程度影响）；位于油气运移主要路径上的圈闭有效性更高；圈闭形成时间的早晚：圈闭形成早于或同时于油气区域性运移的时间是有效的；地下水动力条件的变化导致圈闭失去有效性：相对稳定的水动力条件是油气藏保存的重要条件；动水条件下，当油水界面倾角小于圈闭顺流一翼的地层倾角时，圈闭有效；同一圈闭在相同条件下，对油聚集有效，对气肯定有效；对气聚集有效，对油则不一定有效。油气藏形成时间的分析方法：1.传统地质分析方法：烃源岩主要生、排烃期分析法：确定生油窗-主要生