石油地质学总结.docx
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石油地质学总结.docx
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石油地质学总结
1、石油(Petroleum):
自然界中存在于地下的以气态、液态、固态烃类化合物为主,并含有少量杂质的复杂混合物。
主要元素:
C、H、O、S、N
•烷烃中的重要组分有异戊间二烯烃,可作为油源对比指标和有机质成熟度指标。
•植烷(Ph) 2,6,10,14-四甲基16烷。
•姥鲛烷(Pr) 2,6,10,14-四甲基15烷。
•降姥鲛烷(i18) 2,6,10-三甲基15烷。
•异16烷(i16) 2,6,10-三甲基13烷。
•法呢烷(i15) 2,6,10-三甲基12烷。
在原油中多环环烷烃的含量随成熟度增加而减少,故高成熟原油中1-2环的环烷烃显著增多。
2、石油的非烃组成:
主要是O、S、N的化合物。
非烃的成因:
与有机成因的烃类相关(多数学者认为)和由地下深部成因有关(前苏联学者)。
1.含硫化合物:
大于2%的称高硫石油
2%——0.5%的称含硫石油
小于0.5%的称低硫石油
高含硫原油多产至碳酸盐地层和膏盐地层。
3、石油的馏分就是利用组成石油的化合物各自具有不同沸点的特性,通过对原油加热蒸馏,将石油分割成不同沸点范围的若干部分,每一部分就是一个馏分。
4、石油的组分是利用有机溶剂和吸附剂对组成石油的化合物具有选择性溶解和吸附的性能,选用不同有机溶剂和吸附剂,将原油分成若干部分,每一部分就是一个组分。
5、分类主要是依据原油中各烃类的含量比例关系,以烷烃(石蜡烃),环烷烃,芳烃+S、N、O化合物三个参数作为三个端元,采用三角图解来划分原油类型。
注意该方案中所用参数是原油中沸点>210℃馏分的分析数据。
组分含量
%
原油类型
含硫量
%
S>50
AA<50
P>N且P>40
石蜡型原油
<0.5
P≤N且P≤40
石蜡─环烷型原油
N>P且N>40
环烷型原油
S≤50
AA≥50
P>10
芳香─中间型原油
>0.5
P≤10
N<25
芳香─沥青型原油
N≥25
芳香─环烷型原油
一般小于1.0
注:
S─饱和烃;AA─芳香烃+非烃+沥青质;P─石蜡烃;N─环烷烃。
6、海相与陆相原油的基本区别
海相石油
陆相石油
石油类型
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%。
陆相石油以石蜡型为主,部分为石蜡-环烷型饱和烃占石油的60-90%,芳烃占总烃的10-20%。
含蜡量
含蜡量高是陆相石油的基本特征之一,高蜡石油都产于陆相环境中
海相石油含蜡量均小于5%,一般仅0.5-3。
含硫量
海相石油一般为高硫石油
陆相石油一般为低硫石油
钒、镍含量与比值
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
碳稳定同位素的分布
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‰
(含硫量主要与蒸发盐或碳酸盐母岩的沉积环境(主要是盐度)有关。
)
7、原油的物理性质
(1)原油颜色的深浅主要取决于胶质、沥青质的含量。
其含量愈高,则颜色愈深。
(2)相对密度:
指原油与4℃纯水单位体积的重量比(2930K,0.101MPa)。
•API=(141.5/15.5摄氏度的相对密度)-131.5
•波美度=(141/15.5摄氏度的相对密度)-130
•此外,在国际原油销售市场中还应用“轻质”和“重质”原油术语。
以40C温度下的水的密度为基准,原油可以进一步分类:
•密度大于1t/m3为超重原油;
•密度1—0.92t/m3为重质原油;
•密度0.87—0.92t/m3为中质原油;
•密度小于0.87t/m3为轻质原油。
(3)粘度是反映流体流动难易程度的一个物理参数。
粘度值实质上是反映流体流动时分子之间相对运动所引起内摩擦力的大小。
粘度大则流动性差,反之则流动性好。
(4)溶解性
(5)原油的凝固与液化
(6)蒸发与挥发
蒸发和挥发都是指在常温常压下液体表面汽化的现象。
(7)荧光性:
石油在紫外光照射下可产生发荧光的特性称为荧光性。
石油中只有不饱和烃及衍生物具有荧光性。
(8)旋光性:
大多数石油都具有旋光性,即原油通过偏振光能使偏振光的振动面旋转一定角度的性能。
(旋光性可以作为石油有机成因的重要证据之一。
)
(9)导电性:
原油及其产品具有极高的电阻率。
(10)热值
8、油田水的成分与性质
(1)定义:
所谓油田水,从广义上理解是指油气田区域内的地下水,包括油(气)层水和非油(气)层水。
(2)油田水的存在形式
油田水按照水在其中的贮存状态,可分为吸附水、毛细管水和自由水三种产状。
•吸附水呈薄膜状被岩石颗粒表面所吸附,在一般温、压条件下不能自由运动。
•毛细管水存在于毛细管孔隙-裂缝中,只有当作用于水的力超过毛细管力时才能运动。
•自由水存在于超毛细管孔隙-裂缝中,在重力作用下能自由运动。
(3)根据水与油、气的相对位置关系,分为底水和边水。
•底水:
是指含油(气)外边界范围以内与油(气)相接触,且位于油气之下承托着油气的油(气)层水。
•边水:
是指含油(气)外边界以外的油(气)层水,实际上是底水的自然外延。
(4)油田水的来源:
沉积水、渗入水、深成水、成岩水。
(5)
•裸露的地质构造中的地下水可能属于硫酸钠型(Na2SO4),与地表大气降水隔绝的封闭水则多属于氯化钙型(CaCl2),两者之间的过渡带为氯化镁型(MgCl2)。
•在油气田地层剖面的上部地层水以重碳酸钠型为主;随着埋藏加深,过渡为氯化镁型;最后成为氯化钙型。
有时重碳酸钠型直接被氯化钙型所替代,缺少过渡型。
•油田水的水化学类型以氯化钙型为主,重碳酸钠型(NaHCO3)次之,硫酸钠型和氯化镁型较为罕见。
9、油气中的稳定同位素:
C、H、S、O、N(具体见PPT)
10、石油的有机成因说
11、影响有机质多寡因素:
温度、环境、矿物质等。
形成石油的潜在母源物质的基础分子有四类:
脂类(主要是脂肪、油和蜡质)、蛋白质(动物组织和植物细胞组成的巨型分子)、碳水化合物(主要是纤维素)、木质素(仅存在于高等植物中,具有比纤维素更强的抗腐能力,还有丰富的芳环结构)
有机质如何聚集?
水体中的温度跃层、密度跃层、盐度跃层作用阻止了表层水与底层水的循环。
沉积岩或沉积物中有机质含量的多少与许多因素有关:
其一是生物物质的产量。
大陆以热带最丰盛;在海洋则以温湿带和较高纬度带为重要,尤以浅海区最为重要。
其二是原始有机质的保存条件,其三是沉积物的堆积速度,其四是沉积物的粒度。
沉积物的粒度越细所含有机质越多
12、生油母质—干酪根
•干酪根的定义——指沉积岩中不溶于非氧化型酸、碱和非极性有机溶剂的分散有机质。
是油气与有机质的中间产物。
•
沉积有机物干酪根
•石渡良(日)认为干酪根的形成有三种途经:
•1)不饱和化合物聚合成中间产物,再聚合成干酪根。
•2)碳水化合物和蛋白质聚合成腐殖酸再转化成干酪根。
•3)脂肪、碳水化合物和蛋白质通过微生物作用变成腐殖酸再转化为干酪根。
13、有机质类型:
腐泥型和腐殖型
•腐泥型的原始物质是富含脂类的水生浮游生物,成矿方向是藻煤和油页岩;
•腐殖型的原始物质是富含木质素、纤维素的陆生高等植物,成矿方向是腐殖煤。
14、干酪根的分类
(1)化学分类
•Ⅰ型干酪根(腐泥型):
H/C高,一般为1.5~1.7,而O/C低,一般小于0.1,生烃潜力为0.4~0.7。
以链状结构较多为特征。
富含脂类化合物,只含少量多环芳香烃和含氧官能团,主要来源于水生低等浮游生物,生烃潜力大。
Ⅲ型干酪根(腐殖型):
H/C 低,通常小于 1.0,而 O/C 高,可达0.2~0.3,生烃潜力为 0.1~0.2。
以芳香结构多为特征。
主要来源于富含木质素和碳水化合物的陆生高等植物,多为异地有机质。
生油潜力小,但可生成天然气。
Ⅱ型干酪根(过渡型):
H/C较高,约1.3~1.5,O/C较低,约0.1~0.2,生烃潜力为0.3~0.5。
属混合型或过渡型干酪根。
其生烃潜力视其接近Ⅰ型或是接近Ⅲ型而异.
(2)光学分类
•壳质组在反射光下呈暗灰色,低突起;相对富氢。
•镜质组在反射光下呈灰→白色,无或微突起;相对富含氧。
•惰性组在反射光下呈白→亮黄白色,较高突起;相对富含碳。
•三个组的反射率由壳质组→镜质组→惰性组依次升高,而生烃潜力则依次降低。
15、油气生成地质环境:
油气生成的地质环境:
决定生油母质多寡、类型、成油环境等
有利油气生成的地质环境必须既要有利于有机质的生产和保存,又要有利于有机质的埋藏和转化。
门限温度:
有机质生油数量开始显著增长时的温度叫做门限温度
16、有机质演化与成烃模式
17、油气成因现代模式
(1)、有机质向油气转化的阶段及一般模式
•生物化学生气阶段,即未成熟阶段
•热催化生油阶段
生油门限温度:
干酪根开始生成大量液态烃所需要的最低温度。
成熟点:
干酪根开始生成大量液态烃所对应的埋藏深度。
生油窗:
生成大量原油所对应的深度范围。
•热裂解生凝析气阶段
•深部高温生气阶段,即过成熟阶段
18、有机质成烃演化与生气模型
天然气为什么比石油分布广泛?
与石油相比,天然气的生成具有成气母质类型多、成气机理多、成气环境广的特点。
19、天然气成因类型
(1)生物成因气:
是有机质在还原环境下由微生物降解、发酵和合成作用形成的以甲烷为主的天然气。
(2)油型气:
指成油有机质(腐泥型或Ⅰ+ⅡA型干酪根)在进入成熟阶段后,以热力作用为主的整个成油过程及其后成气阶段,包括液态烃(石油)热裂解过程中形成的所有天然气。
(3)煤型气:
与煤系有机质(腐植煤和分散的腐植型有机质)有关的天然气,目前叫法较多,如煤系气、煤成气、煤型气等。
(4)无机成因气
20、烃源岩(油源岩、气源岩、生油气母岩)——指地史中生成过油气,并排出了足以形成矿藏所需油气数量的岩石。
21、生油条件对比
22、有机质的丰度指标,是衡量有机质数量多寡的指标。
23、TAI:
热变质指数
TTI:
时间温度指数
24、储集层:
用来储藏油气的岩层。
(1)储集层的孔隙性
•绝对孔隙度:
岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样总体积的比值。
是衡量岩石孔隙的发育程度。
•有效孔隙度:
指彼此连通的,且在一般压力条件下,可以允许液体在其中流动的超毛细管孔隙和毛细管孔隙体积之和与岩石总体积的比值。
(2)渗透性:
指在一定的压差下,岩石允许流体通过其连通孔隙的性质。
•绝对渗透率:
单相液体充满岩石孔隙,液体不与岩石发生任何物理化学反应,测得的渗透率称为绝对渗透率。
•有效渗透率:
储集层中有多相流体共存时,岩石对每一单相流体的渗透率称该相流体的有效渗透率。
•相对渗透率:
对每一相流体局部饱和时的有效渗透率与全部饱和时的绝对渗透率之比值,称为该相流体的相对渗透率。
(3)孔隙度与渗透率之间的关系
• 储集层的孔隙度与渗透率之间没有严格的函数关系,一般情况下渗透率随有效孔隙度的增大而增大,但亦不是无限的,而且也要视岩性不同而不同。
• 碎屑岩储集层:
渗透率与总孔隙度之间没有明显的关系,与有效孔隙度有很好的正相关关系(菲希特鲍尔对砂岩大量统计得出)。
渗透率的变化幅度要比孔隙度的变化幅度大很多。
• 碳酸盐岩储集层:
孔隙度与渗透率无明显的关系。
孔隙大小主要影响其孔隙容积。
因为碳酸盐岩储集空间的分布与岩石结构特征之间的关系变化很大,不一定以原生孔隙为主,有时可以是次生孔隙占主要。
(4)孔隙结构:
指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布以及相互关系。
(5)流体饱和度:
油、气、水在储集岩孔隙中的含量分别占总孔隙体积的百分数称为油、气、水的饱和度。
25、碎屑岩储集层:
碎屑岩储集层的岩类包括:
砾岩,含砾砂岩,中、粗砂岩,细砂岩及粉砂岩,其中物性最好的是中-细砂岩和粗粉砂岩。
(1)影响碎屑岩储集层(砂岩)储集性的因素:
沉积作用、矿物成分、杂基含量、岩石结构
(2)成岩后生作用对砂岩储层物性的影响
• 压实作用:
包括早期的机械压实和晚期的化学压溶作用。
压实作用结果使原生孔隙度降低。
• 胶结作用:
胶结物的含量、成份、类型对储集性有影响。
含量高,粒间孔隙被充填,减少原生孔隙,连通性变差,物性变差。
泥质、钙-泥质胶结的岩石较松,物性较好;纯钙质、硅质或铁质胶结的岩石致密,物性差。
胶结类型由接触式→孔隙式→基底式物性逐渐变差。
• 溶解作用:
粗粒、孔隙水多或含有有机酸的砂岩,能溶解孔喉中的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐,改善储层物性。
• 交代作用和重结晶作用:
物性的改变要视被交代物和重结晶结果而定。
26、碳酸盐岩储集层
(1)空隙类型:
原生孔隙:
粒间孔隙、粒内孔隙、生物骨架孔隙、生物钻空孔隙、鸟眼孔隙
次生孔隙:
晶间孔隙、角砾孔隙 、溶蚀孔隙、裂缝
(2)储集层类型:
•孔隙型储集层(包括孔隙-裂缝性)
•岩性:
主要为颗粒石灰岩:
鲕粒、碎屑、生物碎屑、粒晶灰岩及白云岩等。
储集空间:
原生和次生的粒间、粒内、晶间孔隙发育;裂缝次之。
•溶蚀型储集层
储集空间:
以溶蚀孔隙、洞,连成一个洞穴系统。
分布:
不整合面及大断裂带附近。
特别是古风化壳、古岩溶
• 裂缝型储集层
岩性:
主要为白云岩、白云岩化灰岩。
储集空间:
裂缝为主,尤其纵横交错构成的裂缝网。
其特征是:
岩性测定其物性极低,与油气实际产能不适应
•复合型储集层
•储集空间:
孔、洞、缝同时或出现两种。
有利于形成储量大、产量高的大型油气田。
27、碳酸盐岩与碎屑岩储层的区别
•1.碳酸盐岩储集层储集空间的大小、形状变化很大,其原始孔隙度很大而最终孔隙度却较低。
因易产生次生变化所决定。
•2.碳酸盐岩储集层储集空间的分布与岩石结构特征之间的关系变化很大。
以粒间孔等原生孔隙为主的碳酸盐岩储层其空间分布受岩石结构控制,而以次生孔隙为主的碳酸盐岩储层其储集空间分布与岩石结构特征无关系或关系不密切。
•3.碳酸盐岩储集层储集空间多样,且后生作用复杂。
构成孔、洞、缝复合的孔隙空间系统。
•4.碳酸盐岩储集层孔隙度与渗透率无明显关系。
孔隙大小主要影响孔隙容积。
总之,碳酸盐岩储层的主要特点:
储集空间发育具不均一性或突变性,也称各向异性。
28、其它类型储集层
• 火山岩储集层:
包括火山喷发岩和火山碎屑岩。
主要储集空间为构造裂缝或受溶解的构造裂缝,因此,在构造裂
•缝发育的小型断陷盆地边缘与隆起过度带,有火山岩储层。
它往往发育于生油层之中或邻近的火山岩,对含油有利。
• 结晶岩储集层:
包括各种变质岩,储集空间主要为风化孔、缝及构造缝。
多发育在不整合带、盆地边缘斜坡及盆
•地古突起,以此为储集层的油气藏属称基岩油气藏。
• 泥质岩储集层:
储集空间主要为构造裂缝或泥岩中含有易溶成分石膏、盐岩等,经地下水溶蚀形成溶孔、溶洞等。
29、盖层:
盖层是指位于储集层上方,能够阻止储集层中的烃类流体向上逸散的岩层。
(1)区域盖层:
是指稳定覆盖在油气田上方的区域性非渗透岩层。
区域盖层可以遍布凹陷或盆地的大部分地区,具有厚度大、分布面积广、横向稳定性好,具有塑性岩性等特点。
(2)圈闭盖层:
它是指直接位于圈闭储集层上面的非渗透岩层。
(3)隔层:
它是指存在于圈闭内,对油气有封隔作用的非渗透岩层。
(4)盖层分类:
泥页岩类、蒸发岩类和致密灰岩3种
30、盖层的封闭机理:
盖层能封隔油气的重要原因之一是盖层具有较高的排驱压力
排驱压力:
非润湿相驱替润湿相所需的最低压力。
对于大多数岩石,水是润湿相,原油属于非润湿性。
(1)毛细管压力封闭:
从微观上讲,盖层的毛细管压力封闭(或物性封闭)实际上是通过盖层的毛细管压力(或排驱压力)来封闭的。
(2)超压封闭
(3)烃浓度封闭:
当烃源岩处于储层上方时,生烃过程中,烃的浓度比储层中高,从而阻止储层中的烃散失。
31、盖层的评价
(1)孔隙大小:
这是评价盖层最常用也是较有效的参数。
因为孔隙大小既是影响排驱压力的重要参数,也是制约石油及天然气扩散的重要参数。
(2)盖层的渗透性和排驱压力
(3)盖层的厚度及连续性
(4)埋深:
泥质岩盖层随着埋深的增加,其压实程度增高,孔隙度、渗透率随之减小,排驱压力增大,其封闭性能也不断增高。
32、圈闭的概念——能储存油气并阻止其继续运移和散失的地质体。
(1)圈闭的三要素——储层、盖层及遮挡物。
(2)圈闭是聚集油气藏的基本场所,若圈闭中只聚集了原油,则称油藏;只聚集了天然气,则称气藏;二者同时聚集,则称为油气藏。
33、圈闭的分类
34、圈闭的度量:
一个圈闭的有效容积,取决于闭合面积、闭合高、储集层的有效厚度和有效孔隙度等参数。
(1)闭合高度——是指圈闭的最高点到溢出点之间的垂直距离。
•它是圈闭可能容纳油气的最大高度。
•溢出点是指圈闭容纳油气最大限度的位置。
(2)油气藏度量油气藏的度量参数包括:
边水、底水、夹层水
含油面积、含气面积、油气过渡带、油水过渡带
含气高度、含油高度、含油气高度、充满程度
含气外边界、含油内边界、含油外边界、含水边界
(3)油气藏高度:
是指油(气)藏顶点到油(气)水界面的垂直距离。
•若有气顶时,油水界面和油气界面之间的垂直距离,称为油藏高度。
•而油气藏顶点到油气界面的垂直距离,称为气顶高度。
•油藏高度加气顶高度之和即为油气藏高度。
它是指示油气藏大小的一个重要参数。
(4)油气边界和面积
•通常把油(气)水界面与油(气)层顶、底面的交线称作含油(气)边界
•通常含油(气)面积是指外含油(气)面积。
(5)气顶和油环
•在油气藏中存在游离气时,油、气、水按比重分异,气总是占据圈闭的顶部,称为气顶,。
•油居中间,水在最下面。
在这种情况下,油在平面上呈环带状分布,称为油环。
35、油气藏形成基本条件
•充足的油源;
•足够的油气运移动力;
•良好的运移通道;
•有利的生储盖组合;
•有效的圈闭;
•有良好的油气保存条件。
36、油气聚集:
油气在圈闭中富集形成油气藏的过程,称为油气聚集与成藏。
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