《石油地质学》期末复习题及答案

《石油地质学》期末复习题及答案一、名词解释（每小题4分，共24分）1.石油：指地下岩石孔隙中天然产出的、以液态烃为主要化学组分的可燃有机矿产，元素组成中碳含量占83%~87%、氢含量占11%~14%，其余为硫、氮、氧及镍、钒等微量金属元素；化学组分可分为饱和烃、芳香烃、非烃和沥青质四类，具有荧光性、旋光性、溶解性等特殊物理性质，是当前全球最重要的能源矿产之一。2.干酪根：指沉积岩中所有不溶于非氧化性酸、碱和氯仿、苯等常规有机溶剂的分散有机质，占沉积岩总有机质含量的90%~95%，是生成油气的核心母质；根据元素组成与显微组分可划分为Ⅰ型（腐泥型，高生油潜力）、Ⅱ型（混合型，油气兼生）、Ⅲ型（腐殖型，高生气潜力）三类。3.储集层：指能够储存和渗滤流体的岩层，是油气赋存的空间载体，核心属性为孔隙性和渗透性：孔隙性决定岩层储存油气的能力，以孔隙度为度量指标；渗透性决定岩层产出油气的能力，以渗透率为度量指标。常规储集层主要包括碎屑岩和碳酸盐岩两大类，火山岩、变质岩、致密页岩在具备有效孔渗条件时也可成为储集层。4.油气初次运移：指烃源岩中生成的油气从烃源岩向邻近储集层或运载层排出的过程，是油气脱离烃源岩的关键阶段；其主要动力包括压实形成的剩余压力、生烃膨胀压力、黏土矿物脱水压力等，运移相态以游离相为主，包含水溶相、扩散相等辅助相态，运移距离较短，一般为数百米至数千米，以垂向排驱为主。5.圈闭：指适合油气聚集、形成油气藏的地质场所，由储集层、盖层、遮挡条件三个基本要素构成，三个要素在时空上有效配置时才具备聚集油气的能力；圈闭的核心度量参数为闭合面积和闭合高度，按照成因可划分为构造圈闭、岩性圈闭、地层圈闭、水动力圈闭四大类。6.油气藏：指单一圈闭内具有独立压力系统和统一油（气）水界面的油气聚集，是地壳中油气聚集的基本单元；若圈闭中聚集的主要是原油则为油藏，主要是天然气则为气藏，油气藏的形成是成藏要素和成藏过程在地质历史中有效匹配的结果。二、填空题（每空1分，共20分）1.石油中的烃类化合物按照化学结构可分为____、____、____三大类，是石油的主要组成部分。参考答案：烷烃、环烷烃、芳香烃。2.表征干酪根类型的核心元素参数为氢碳原子比（H/C）和氧碳原子比（O/C），其中生油潜力最高的Ⅰ型干酪根原始H/C一般大于____，O/C一般小于____；生气潜力最高的Ⅲ型干酪根原始H/C一般小于____，O/C一般大于____。参考答案：1.5、0.1、1.0、0.2。3.储集层的孔隙度可分为总孔隙度和有效孔隙度，其中能够反映储层实际储集油气能力的是____；渗透率是表征储层渗流能力的参数，常规油气储层的渗透率下限一般为____，法定计量单位为平方微米（μm²）。参考答案：有效孔隙度、1mD（毫达西）。4.盖层的封闭机理主要包括三类：一是依靠盖层与储层的毛细管力差形成的____，是盖层最普遍、最基础的封闭机理；二是依靠盖层内部异常高压形成的____；三是依靠盖层烃类浓度差形成的____。参考答案：毛细管封闭、压力封闭、烃浓度封闭。5.油气二次运移是指油气进入储集层或运载层之后的运移过程，其主要动力包括____、____、构造运动力，主要运移通道包括储集层连通孔隙、____、不整合面。参考答案：浮力、水动力、断层。6.有机质成烃演化的成熟度核心指标是镜质体反射率（Ro），其中生油门限对应的Ro值为____，生油高峰对应的Ro值约为0.7%，干气阶段对应的Ro值大于____。参考答案：0.5%、2.0%。7.含油气盆地的一级构造单元可划分为____、____、斜坡三类，是盆地构造格架的基本组成单元。参考答案：坳陷、隆起。8.常规油气藏形成的四个核心成藏条件为充足的油气来源、____、有效的盖层与遮挡、有效的圈闭与时空配置；油气藏破坏的常见产物包括油砂、____、次生油气藏等。参考答案：良好的储集层、固体沥青。三、单项选择题（每小题2分，共20分）1.下列关于石油物理性质的描述，正确的是（）A.石油相对密度均小于1，不存在密度大于水的重质油B.石油粘度随温度升高而降低，随压力升高而增大C.石油的荧光性由饱和烃组分产生，可用于岩心含油气性检测D.石油的旋光性是无机成因假说的核心证据参考答案：B。解析：A选项错误，重质原油密度可大于1；C选项错误，荧光性由芳香烃和非烃组分产生，饱和烃无荧光；D选项错误，旋光性来自生物有机质的手性碳原子，是有机成因的重要证据。2.有机质成烃演化过程中，主力生油阶段对应的镜质体反射率范围是（）A.Ro<0.5%B.Ro=0.5%~1.2%C.Ro=1.2%~2.0%D.Ro>2.0%参考答案：B。解析：Ro<0.5%为未熟生物气阶段，Ro=0.5%~1.2%为成熟生油阶段，Ro=1.2%~2.0%为高熟凝析气阶段，Ro>2.0%为过熟干气阶段。3.下列岩石类型中，封闭能力最强、可作为顶级盖层的是（）A.泥岩B.膏盐岩C.致密灰岩D.粉砂岩参考答案：B。解析：膏盐岩孔喉半径极小、排替压力极高、塑性强，不易产生构造裂缝，是封闭能力最强的盖层类型，我国库车坳陷克拉2大气田的盖层即为古近系膏盐岩。4.油气初次运移最主要的相态是（）A.水溶相B.游离相C.扩散相D.分子相参考答案：B。解析：当烃源岩中生成的油气达到饱和阈值后，会以连续游离相形式从烃源岩中排出，运移效率最高，是初次运移的核心相态；水溶相、扩散相运移效率低，仅为辅助相态。5.下列圈闭类型中属于岩性圈闭的是（）A.断层遮挡圈闭B.地层不整合圈闭C.砂岩透镜体圈闭D.古潜山圈闭参考答案：C。解析：断层遮挡圈闭属于构造圈闭，地层不整合圈闭、古潜山圈闭属于地层圈闭，砂岩透镜体圈闭是储集层岩性尖灭形成的岩性圈闭。6.下列确定油气藏形成时间的方法中，精度最高、可靠性最强的是（）A.圈闭形成时间法B.烃源岩主生排烃期法C.储层流体包裹体均一温度结合埋藏-热演化史法D.饱和压力法参考答案：C。解析：流体包裹体记录了油气充注时的地层温度，结合研究区的埋藏史和热演化史可准确恢复油气充注的地质时间，是当前成藏年代学研究的核心方法；其余方法均为间接推断法，误差较大。7.背斜油气藏中的油气水分布受重力分异作用控制，从圈闭顶部向下的流体分布顺序为（）A.气、油、水B.油、气、水C.水、油、气D.气、水、油参考答案：A。解析：天然气密度最小，占据圈闭最高位置；原油密度次之，位于气层下方；地层水密度最大，位于圈闭最底部，形成清晰的气-油、油-水界面。8.下列关于断层在成藏中作用的描述，正确的是（）A.断层只能作为油气运移通道，无法形成封闭B.断层只能作为遮挡形成圈闭，无法输导油气C.活动期断层多表现为输导作用，静止期断层易形成封闭D.逆断层全部为封闭性断层，正断层全部为输导性断层参考答案：C。解析：断层具有输导和封闭双重属性，活动期断裂带裂隙发育，为油气运移通道；静止期断裂带经胶结、断层泥涂抹形成封闭带；逆断层封闭性整体好于正断层，但并非全部封闭，受断裂带充填特征、岩性对接关系影响。9.下列不属于常规油气藏特征的是（）A.具有统一的油气水界面B.油气受浮力驱动聚集于圈闭高部位C.储层致密，需要大规模压裂才能获得工业产能D.储层物性较好，孔渗较高参考答案：C。解析：储层致密、需压裂改造开采是非常规油气藏的核心特征，常规油气藏储层物性好，依靠天然能量即可产出工业油气流。10.深盆气（致密砂岩气）最核心的流体分布特征是（）A.气水倒置，上气下水B.气水倒置，下气上水C.气水界面水平，上气下水D.全部为气，不含地层水参考答案：B。解析：深盆气赋存于盆地深坳陷区的致密储层中，油气运移动力以生烃膨胀力为主，浮力作用受限，形成储层下倾部位含气、上倾部位含水的气水倒置特征，无统一气水界面。四、判断题（每小题1分，共10分，对的打√，错的打×）1.盆地内只要发育厚层优质烃源岩，就一定能形成商业性油气藏。（）参考答案：×。解析：油气藏形成需要烃源岩、储层、盖层、圈闭、运移、保存等多要素匹配，单一烃源岩条件无法保证成藏。2.碎屑岩储集层的颗粒分选性越好、杂基含量越低，孔隙度和渗透率整体越高。（）参考答案：√。解析：分选好、杂基少的碎屑岩颗粒间孔隙被细粒充填的比例低，有效孔隙和连通孔隙更发育，孔渗性更好。3.天然气分子直径小、扩散能力强，对盖层的封闭能力要求比油藏更高。（）参考答案：√。解析：天然气的扩散系数远大于原油，若盖层封闭能力不足，天然气会通过扩散作用大量散失，因此气藏对盖层厚度、排替压力的要求显著高于油藏。4.岩石的孔喉半径越小，排替压力越高，毛细管封闭能力越强。（）参考答案：√。解析：排替压力是非润湿相流体克服毛细管阻力进入岩样所需的最小压力，根据毛细管压力公式，孔喉半径越小，毛细管阻力越大，排替压力越高，封闭能力越强。5.Ⅲ型干酪根氢含量低，仅能生成天然气，在任何演化阶段都无法生成液态原油。（）参考答案：×。解析：Ⅲ型干酪根生油潜力较低，但在成熟阶段（Ro=0.5%~1.2%）仍可生成一定量的轻质原油，并非完全不能生油。6.油气二次运移的方向始终沿流体势降低的方向，沿渗透率最高、阻力最小的路径运移。（）参考答案：√。解析：流体在地下的运动遵循最小阻力原理，从高势区向低势区沿连通性最好、渗透率最高的通道运移，这是二次运移的基本规律。7.有效孔隙度是指岩石中所有孔隙（包括孤立不连通孔隙）的体积占岩石总体积的比例。（）参考答案：×。解析：总孔隙度是所有孔隙体积占岩石总体积的比例，有效孔隙度是指相互连通、流体可在其中流动的孔隙体积占岩石总体积的比例，是决定储层储渗能力的真实指标。8.地层圈闭的形成与构造运动导致的地层不整合、超覆等沉积间断作用有关。（）参考答案：√。解析：地层圈闭是由于地层沉积连续性中断（不整合、超覆、剥蚀）形成的遮挡圈闭，包括地层不整合遮挡圈闭、地层超覆圈闭、古潜山圈闭等类型。9.膏盐层因塑性强，在构造变形过程中易发生流变，容易造成盖层破坏导致油气散失。（）参考答案：×。解析：膏盐层塑性强，构造变形过程中不易产生裂缝，反而会因流变充填裂隙，是封闭性最好的盖层类型，不易造成油气散失。10.含油气系统是指盆地中一个成熟烃源岩及与该烃源岩有关的所有油气聚集构成的自然系统，包含烃源岩、储层、盖层、上覆岩层四个核心要素及对应的成藏过程。（）参考答案：√。解析：含油气系统是石油地质学中油气成藏单元划分的核心概念，强调烃源岩与油气聚集的成因联系，要求要素和过程在时间和空间上有效配置。五、简答题（每小题5分，共20分）1.简述有机质成烃演化的阶段划分及各阶段的核心特征。参考答案：有机质成烃演化根据成熟度、古温度、产物特征可划分为四个阶段：①未熟生物化学生气阶段：Ro<0.5%，古温度<60℃，埋深<1500m，微生物对有机质进行生物降解，主要产物为生物甲烷气和少量未熟油，干酪根未发生大规模热降解。（1分）②成熟热催化生油阶段：Ro=0.5%~1.2%，古温度60~180℃，埋深1500~4500m，干酪根在热力和黏土矿物催化作用下发生热降解，是主力生油阶段，Ro约0.7%时达到生油高峰，产物以液态原油为主，伴生少量湿气。（2分）③高熟热裂解凝析气阶段：Ro=1.2%~2.0%，古温度180~250℃，埋深4500~7000m，已生成的液态烃和干酪根侧链发生热裂解，产物以凝析气、湿气为主，含少量轻质油。（1分）④过熟高温干气阶段：Ro>2.0%，古温度>250℃，埋深>7000m，所有重烃和干酪根残余结构完全裂解，最终产物为干气（甲烷占比>95%）和固体沥青，生烃过程终止。（1分）2.简述油气初次运移与二次运移的核心差异。参考答案：初次运移和二次运移是油气运移的两个连续阶段，核心差异包括：①运移空间不同：初次运移发生在烃源岩内部，通道为纳米级微孔隙、微层理；二次运移发生在烃源岩外的储层、断层、不整合面中，通道为毫米-厘米级孔隙、裂缝，尺度更大。（1分）②运移动力不同：初次运移动力以压实剩余压力、生烃膨胀力等异常高压为主；二次运移动力以浮力、水动力为主，在正常压力条件下即可发生。（1分）③运移相态不同：初次运移相态复杂，包括游离相、水溶相、扩散相，以游离相为主；二次运移以连续游离相为主，运移效率更高。（1.5分）④运移特征不同：初次运移距离短（数百米至数千米），以垂向排驱为主；二次运移距离长（数千米至上百千米），沿流体势降低的方向沿优势通道运移，可发生侧向和垂向的长距离运移。（1.5分）3.简述盖层封闭能力的主要影响因素。参考答案：盖层封闭能力是决定油气藏保存的核心条件，主要影响因素包括：①岩性特征：膏盐岩、厚层泥岩封闭性最好，致密灰岩次之，粉砂岩、砂岩无法作为有效盖层；岩石颗粒越细、孔喉半径越小，排替压力越高，封闭性越好。（2分）②盖层厚度与连续性：盖层厚度越大、横向分布越连续，封闭能力越强，越不易被断层错断或剥蚀破坏；一般而言，连续厚度大于20m的泥岩即可作为良好盖层，膏盐岩厚度大于10m即可封闭大型气藏。（1.5分）③岩石韧性：盖层岩石韧性越强，构造变形过程中越不易产生裂缝，封闭性越好；膏盐岩韧性最强，泥岩次之，脆性的致密灰岩易产生构造裂缝，封闭性受构造变形影响大。（1分）④成岩演化程度：泥岩在成岩中期（埋深1000~4000m）塑性最强，封闭性最好；成岩过强时泥岩变脆易产生裂缝，成岩过弱时泥岩孔隙度高、排替压力低，封闭性均较差。（0.5分）4.简述油气藏破坏的主要地质作用。参考答案：油气藏形成后，若后期地质作用打破原有聚集平衡，会造成油气不同程度的破坏，主要作用包括：①断裂活动：后期断层切穿盖层，会成为油气垂向散失的通道，使油气沿断层向上运移至浅部或地表散失；若断层错断圈闭，会使原有圈闭的完整性破坏，油气重新分布。（1.5分）②抬升剥蚀：构造抬升使储盖层遭受剥蚀，油气直接暴露地表，发生氧化、生物降解，形成油砂、沥青等破坏产物；同时抬升会导致地层压力降低，原油中溶解气逸散，原油变重变稠。（1.5分）③水动力冲刷：活跃的地下水动力会将圈闭中的油气冲刷、携带，沿水流方向发生运移散失，水动力越强，对油气藏的破坏越强。（1分）④生物降解：当油气藏埋深较浅（<1500m）、地层温度<60℃时，喜氧细菌会对原油进行生物降解，使原油变重变稠，甚至形成固体沥青堵塞孔隙，破坏原有油藏。（1分）六、论述题（共6分）试对比常规油气藏与非常规油气藏的核心差异，并阐述我国主要的非常规油气勘探领域及勘探开发现状。参考答案：1.常规油气藏与非常规油气藏的核心差异常规油气藏与非常规油气藏是根据成藏机理、赋存状态、开发特征划分的两类油气资源，核心差异体现在6个方面：（1）成藏机理差异：常规油气藏是油气经长距离二次运移后，在浮力驱动下聚集在正向构造或岩性、地层圈闭中，存在明确的油气运移、聚集、分异过程，油气聚集受圈闭边界控制；非常规油气藏为源内或近源连续聚集，油气未发生大规模长距离二次运移，浮力不是主要聚集动力，油气聚集不受构造圈闭控制，无明确圈闭边界，整体“连续型”分布于盆地凹陷区或斜坡区。（2）储集层特征差异：常规油气藏储层物性较好，一般孔隙度>10%、渗透率>1mD，储集空间以微米-毫米级孔隙为主，流体在储层中可自然流动；非常规油气藏储层致密，一般孔隙度<10%、覆压基质渗透率<0.1mD，储集空间以纳米级孔隙为主，非均质性极强，流体无法在自然条件下流动。（3）圈闭与盖层要求差异：常规油气藏成藏必须具备有效的圈闭和盖层，盖层封闭和圈闭遮挡是油气聚集的必要条件；非常规油气藏无明确圈闭形态，不需要专门的区域盖层，依靠储层本身的致密性实现自封闭，大面积连续含油气。（4）流体分布特征差异：常规油气藏具有独立的压力系统和统一的油气水界面，受重力分异作用控制，油气在圈闭高部位富集，含油气饱和度高（一般>50%）；非常规油气藏无统一油气水界面，不存在明显的重力分异，常出现气水倒置、油水混杂现象，含油气饱和度整体偏低（30%~60%），仅在局部“甜点段”富集。（5）开发特征差异：常规油气藏依靠天然地层能量即可获