石油地质学课件.ppt

1、绪论 第一章 石油沥青类的成份和性质 第二章 石油和天然气的成因 第三章 储集层和盖层 第四章 石油和天然气运移 第五章 油气藏的形成基本条件 第六章 构造圈闭与构造油气藏 第七章 地层圈闭与地层油气藏 第八章 温度、压力与油气藏形成的关系 第九章 油气田及类型 第十章 地壳上油气聚集的分布规律 第十一章 石油和天然气的资源评价,第一章 石油沥青类的成份和性质,第一节 石油沥青类的概念和组份,第二节 石油的成份和性质,第三节 天然气的成份和性质,第四节 固体沥青的成份和性质,第一节 石油沥青类的概念和组份,一、概念：天然气、石油及其固态衍生物，统称为石油沥青类。 石油沥青类、煤类、油页岩，一部

2、分硫，都是自然界常见的可燃矿产，因它们由古生物演变而来，故统称为可燃有机矿产。,油页岩,煤,三类：气态 固态 液态,可燃有机矿产,石油沥青类石油地质学研究内容,有机质：由古代动物、植物遗体演变而来， 在有机溶剂中选择性溶解，分类：,1、氯仿沥青“A”,2、酒精苯沥青,3、腐殖酸：存在于有机质转化的早期。C,H,O,N,4、殘留物质,石油沥青：,干酪根,油质：溶于石油醚 胶质：溶于石油醚，且硅胶吸附 沥青质：不溶于石油醚,加酸处理，氯仿抽提。氯仿沥青“C”,不加酸处理，氯仿抽提。,第一章 石油沥青类的成份和性质,第一节 石油沥青类的概念和组份,第二节 石油的成份和性质,第三节 天然气的成份和性质

3、,第四节 固体沥青的成份和性质,第二节 石油的成份和性质,石油的概念 石油：以液态形式存在于地下岩石孔隙中的可燃有机矿产。成分上以烃类为主，并含有非烃化合物及多种微量元素；相态上以液态为主，并溶有大量烃气和少量非烃气以及固态物质。 石油没有固定的化学成分和元素含量，但元素含量有一定的范围。,一个油气藏中的流体按重力分异，气居顶部，油居中，水在下面。三者共存于储集层的孔隙系统中。,石油 天然气,油田水 稳定同位素,第二节 石油的成份和性质,可分为元素组成 、馏分组成 、组分组成 和化合物组成 ，三者有相互关系 ； 依据石油中各种结构类型化合物的含量，可对石油进行分类 ；不同环境下生成的石油，比如

4、海陆相石油的特征有明显的区别 ；石油没有固定的成分，因此石油没有确定的物理参数，石油的物理性质 取决于它的化学组成。,石油的元素组成,碳,氢,硫,石油的元素组成,硫是一种有害元素。一般小于1%，平均0.65%；对石油管具有强的腐蚀作用，另外硫化氢气体有剧毒，对石油开发十分不利。含硫量小于1%的为低硫原油,含硫量大于1%的为高硫原油。,硫在油田发中是有害的元素,轮南油田的油管客被腐蚀情况,2003年重庆天然气井喷事故造成重大损失,石油的元素组成,图1-10 原油组成分析流程图(据陈荣书，1994，有改动,石油的化合物组成,降解油,海相油,陆相油,环烷烃,属饱和烃，在常温常压下，14个碳原子（C1

5、C4）的烷烃为气态，516个碳原子（C5C16）的烷烃为液态，17个碳原子以上（C17）的高分子烷烃皆呈固态。 轻质石油中正构烷烃可达30%以上，而重质石油可小于15%。其含量主要取决于： 1.生成石油的原始有机质的类型：陆相原油含量多，海相原油含量少。 2.原油的成熟度：可用 来判断原油的成熟度。,正构烷烃（40%）,正烷烃分布曲线,成熟原油,未成熟,过成熟,正常原油,异构烷烃（20%）,环烷烃（20%）,多环环烷烃与四环的甾族化合物和五环的三萜稀类化合物很相似，被作为有机成因的主要证据之一。,芳香烃（15%）,非烃化合物,石油中硫来自有机物的蛋白质和围岩的含硫矿物石膏等,非烃化合物,环烷酸

6、（常为环戊烷酸）占酸性物质90%以上，易与碱金属作用生成环烷酸盐，极易溶于水，因此，油田水中环烷酸可作为一种含油气性直接标志。,非烃化合物,原油中含有具有重要意义的中性含氮化合物，即，卟啉化合物它是石油有机成因的重要生物标志物。,组份、族分、馏分三者关系,卟啉的结构与性质,石油的分类,陆相油,石油的物理性质,塔里木盆地杨叶油苗、黑色,塔里木重质油采油方法,按物理性质对原油进行分类,荧光性：石油及其产品，除轻汽油和石蜡外，无论其本身或溶于有机溶剂中，在紫外线照射下，均可发光，称为荧光。 石油的发光现象取决于其化学结构。石油中的多环芳香烃和非烃引起发光，而饱和烃则完全不发光。轻质油的荧光为浅蓝色，

7、含胶质较多的石油呈绿和黄色，含沥青质多的石油或沥青质则为褐色荧光。,水面油污,旋光性：是天然石油的一种重要特性。当偏光通过石油时，偏光面会旋转一定角度，这个角度叫旋光角。 引起石油旋光性的原因，在于其有机化合物分子结构中具有不对称的碳原子，如甾醇。石油的旋光性可用旋光仪来测定。它有随含油地层年代的增长而减小的趋势 。 溶解性：石油是各种碳氢化合物的混合物。由于烃类难溶于水。 石油尽管难溶于水，但却易溶于许多有机溶剂，例如氯仿、四氯化碳、苯、石油醚、醇等等。,1.天然气的产出类型 按天然气的成因可分为有机成因气 和 无机成因气 依天然气分布特征可分为聚集型 和 分散型 ； 2.天然气的化学组成

8、3.天然气的物理性质,有机成因气体：如石油气、煤成气和菌解气等，是有机质在温度、压力、生物以及无机催化剂等综合作用下演化而成的天然气，其成份以烃类为主。 无机成因气体：是地壳深部高温下围岩分解，主要与岩浆岩、变质岩、火山作用有关的气体。,天然气分类,生物气与热成因气的主要区别是它富含甲烷，且甲烷的碳同位素很轻。,聚集型天然气,分散型天然气,元素的构成： C、H (99.9%)。另有少氮、氧、硫及其它微量元素。 化合物组成：以甲烷（CH4）为主，次为乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）。含有数量不等的N2 、CO2、H2S 及其它惰性气体。 根据甲烷的含量天然气可分为干气（95

9、%）和湿气（95%）。,天然气的化学组成,天然气在水中的溶解度与与压力成正比 天然气在水中的溶解远远小于在石油中的溶解度,1、气体低于泡点压力条件下，随压力增加而增加 ，高于泡点压力时，气体溶解度不变。 2、天然色中的重烃含量愈高，溶解度应愈大，丙烷的溶解度比乙烷大得多。 3、 低碳数烃含量高的轻质原油比重质原油的溶解度要高得多。,蒸气压力随温度升高而增大。 在同一温度下，碳氢化合物的分子量越小其蒸气压力越大，这也是甲烷等轻质碳氢化合物含量在天然气中较高的原因。,蒸气压力：将气体液化时所需施加的压力，称为该气体的饱和蒸气压力。,临界点,泡点线 表示气体已达饱和，低于这个该压力，气体将开始从液体

10、中逸出,露点线表示液体开始凝结而脱离气体的线,气区,油藏区（含溶解气）,凝析气藏区,气液两相共存的最高凝析温度,气液两相共存的最高凝析压力,多组份烃气系统中，液相和气相的关系比较复杂。 当油气藏较深时，当温度介于临界温度与最高凝析温度之间时，烃类可形成凝析气藏,5096,油田水的产状 油田水的来源和形成 油田水的化学组成 油田水的矿化度 油田水的类型,油田水的来源和形成,油田水的化学组成,油田水的矿化度,油田水的类型,1.稳定同位素分馏机理 2.稳定同位素在自然界的分布、比值符号和标准 3.稳定同位素值的计算 4.油气中碳同位素的组成 5.不同成因类型的石油同位素类型曲线有着明显的差别。 6.

11、油气中碳同位素和氢同位素之间的关系不太明显。,稳定同位素分馏机理,稳定同位素在自然界的分布、比值符号和标准,稳定同位素计算,油气中碳同位素的组成,碳同位素类型曲线,碳、氢同位素之间的关系,第一节 石 油,一、石油的概念及组成 （一）石油的概念 石油：以液态形式存在于地下岩石孔隙中的可燃有机矿产。成分上以烃类为主，并含有非烃化合物及多种微量元素；相态上以液态为主，并溶有大量烃气和少量非烃气以及固态物质。 石油没有固定的化学成分和元素含量，但元素含量有一定的范围。 （二）石油的元素组成 石油的元素组成主要是C、H，其次是S、N和O，并含有几十种微量元素。 石油元素的组成，不同学者统计有所不同，但差

12、别不大。根据Hunt(1979)，石油元素含量如下表：,石油中硫含量，根据Tissot and Welt (1978)的9347个样品统计，其含量平均为0.65%，大多数含量小于1%，属于低硫石油；海相环境和陆相蒸发岩环境中的沉积有机质形成的石油硫含量高，可达5%，被严重降解的石油硫含量可高达10%（图1-2）。,图12 不同时代和成因的9347个石油样品中含硫分布（据Tissot&Welte,1978）,（三）石油的馏分组成 石油的馏分：原油在一定沸点区间蒸馏产生的各烃类化合物的混合物。 因研究目的不同，切割馏分的温度区间有所不同。石油炼制上为人们所常用（表1-1）。 表1-1 石油的馏分（

13、据Hunt，1979；潘钟祥，1986）,思考题,1.解释下列名词：油气藏、石油、石油馏分、生物标志化合物、相对密度和API，恩氏粘度，石油荧光性。 2.石油由哪些元素组成的？其含量如何？ 3.石油有哪几个组分？各组分化合物类型有那些？ 4.简述馏分和化合物组成关系（可用图表示）。 5.论石油分类。 6.海相与陆相石油的基本区别。 7.石油的主要颜色是什么。,思考题,1. 解释下列名词：干气、湿气、固态气水合物、天然气表观分子量、泡点和露点、临界温度、临界压力。 2. 简述天然气产状。,思考题,1. 解释下列名词：油田水。 2. 简述油田水的产状。 3. 简述油田水的来源。 4. 简述油田水的

14、SULIN成因分类和一般分布规律。,思考题,1. 解释下列名词：同位素效应、同位素分馏作用、 13C 和13D。 2. 简述石油和天然气碳、氢同位素的基本特征。,第六节 油气显示,一、油气显示的概念和成因类型 （一）油气显示的概念 油气显示：油、气石油矿物在地表天然露头 或 钻井的人工露头。 （二）油气显示的成因类型 1. 与地下油气藏有关的显示 可能有多种成因（如图1-23）。,图 123 与地下油气藏有关的油气显示 （据图修改，转引自潘钟祥等，1986） 14为与断裂破坏和刺穿现象有关的油气显示；57为 与不整合有关的油气显示；8为与裂缝带、孔隙带有关的油气显示；X为油气显示产地,图 12

15、4 含油岩层出露地表的两种可能（据潘钟祥，1986，补充） a 引抬升剥蚀而暴露；b 引侵蚀而暴露；c 引错断而暴露,图 125 云塔盆地绿河组沥青脉和沥青砂岩（据Hunt，1963）,3.与生油层出露有关的显示生油层出露地表也可以产生石油显示（如图1-25） 此外，钻井过程中钻与的油气流 或 含油气岩石是人工成因。,2.与含油层出露有关的显示 含油层出露有各种原因出露地表（如图1-24）,二、油气显示主要类型的特征 1.油气苗：油、气（流）的地表天然露头。 油气苗是最可靠、最直接的油气显示类型之一。油苗可以从出露的油层中直接渗出，也可以从地下油层中沿断层面和不整合面等运移到地面；气苗常常在水

16、中呈连续或断续的气泡冒出。 2.含油和沥青岩石：含油岩石是指被液态原油浸染的岩石。 含油岩石：被液态原油浸染的岩石。主要是含油砂岩，按其被浸染的程度可分为：油砂全部被原油所饱和浸润；油斑局部被原油浸染，浸 染部位往往是岩石粗粒结构部分或各种缝隙；油迹岩石被原油局部轻微浸染。 含油和沥青岩石：在岩石孔隙中充填有分散固态沥青的岩石。分散沥青一般以基质或胶结物形式而存在，个别情况下固态沥青也可能是再沉积的颗粒。,3. 泥火山：喷发到地表的气流和泥和混合物。 泥火山的气体常是高压力的可燃性天然气，有时还伴有原油。但泥火山的气体有时主要是非烃气。 4. 油矿物：油氧化或热变质产生的矿物。 油矿物是较之石油更复杂的有机化合物的混合物，故它没有固定的化学成分和物理常数。它们的成因包括：（1）物理分异：地蜡；（2）氧化成因：各种沥青；（3）热变质：碳沥青、次石墨等。 顺便说明，变质成因的沥青矿物中有些与石油并没有成因联系，至少没有明确的成