石油地质学重点大题

一、油气生成1、干酪根概念：分类：根据元素分析采用H/C和O/C原子比绘制相关图，可将干酪根分为三大类：Ⅰ型干酪根：富含脂肪族结构，富氢贫氧，H/C高，，而O/C低，一般小于0.1，是高产石油的干酪根.Ⅱ型干酪根：有机质主要来源于小到中的浮游植物及浮游动物，富含脂肪链及饱和环烷烃，也含有多环芳香烃及杂原子官能团。Ⅲ型干酪根：陆生植物形成的干酪根，富含多芳香核和含氧基团。H/C低，而O/C高，，生成液态石油的潜能较小，以成气为主。2、有机质成烃演化阶段性有机质向烃类转化过程可分为三个阶段：①成岩作用阶段—未成熟阶段：该阶段以低温、低压和微生物生物化学为主要特点，主要形成的烃是生物甲烷气，生成的正烷烃多具明显的奇偶优势。成岩作用阶段后期也可形成一些非生物成因的降解天然气以及未熟油。该阶段Ro小于0.5%。②深成作用阶段—成熟阶段：按照干酪根的成熟度和成烃产物划分为两个带。生油主带：Ro为0.5～1.3%，又叫低—中成熟阶段，干酪根通过热降解作用主要产生成熟的液态石油。该石油以中—低分子量的烃类为主，奇碳优势逐渐消失，环烷烃和芳香烃的碳数和环数减少。凝析油和湿气带：Ro为1.3～2.0%，又叫高成熟阶段，在较高的温度作用下，剩余的干酪根和已经形成的重烃继续热裂解形成轻烃，在地层温度和压力超过烃类相态转变的临界值时，发生逆蒸发，形成凝析气和更富含气态烃的湿气。③准变质作用阶段—过成熟阶段：该阶段埋深大、温度高，Ro＞2.0%。已经形成的轻质液态烃在高温下继续裂解形成大量的热力学上的最稳定的甲烷，该阶段也称为热裂解甲烷（干）气阶段。3、生成油气①物质基础：干酪根②地质环境和物理化学条件大地构造环境和岩相古地理环境晚期生油理论认为：油气生成必须具备两个条件，一是有足够的有机质并能保存下来；一是要有足够的热量保证有机质转化为油气。大地构造环境：主要有三种情况，欠补偿环境、过补偿环境和补偿环境，只有长期持续下沉伴随适当升降的补偿环境，能保证大量有机质沉积下来，而且造成沉积厚度大，埋藏深度大，地温梯度高，生储频繁相间广泛接触，有助于有机质向油气转化并排烃的优越环境。岩相古地理环境：主要有海相和陆相，海相中浅海大陆架、三角洲区以及海湾、泻湖这些环境，对有机质的保存和转化有利，是有利的生油区域；陆相中半深湖—深湖相区，汇集大量的有机质，沉积快，还原环境，有利于生油；浅湖、沼泽区以高等植物为主，可形成Ⅲ型干酪根，是生气的主要区域。③演化过程4、评价生油岩①有机质的丰度：常用指标有有机碳、氯仿沥青“A”、总烃，一般这些指标高，丰度高。②有机质的类型：常用的指标有化学分析法，采用H/C和O/C原子比绘①制相关图，即范氏图（VanKrevelen图）来判断；热解资料的氢指数和氧指数；有机质的显微组分来确定。Ⅰ型、Ⅱ型干酪根为主要生油母质，Ⅲ型干酪根为主要生气源岩。③有机质的成熟度：可用镜质体反射、孢粉和干酪根颜色、岩石热解资料、正烷烃奇偶优势来确定，颜色越深，Ro大于0.5%，CPI值接近1为成熟源岩。④有机质的转化指标：可用总烃/有机碳或氯仿沥青“A”/有机碳。根据以上资料进行综合评价。二、储集层和盖层1、碎储的主要储集空间和影响因素碎屑岩储集层的孔隙类型包括原生孔隙和次生孔洞。原生孔隙有粒间孔隙和杂基孔，次生孔洞有粒间溶孔、颗粒或粒内溶孔、铸模孔、晶间孔、超大孔、溶洞和裂缝，其中裂缝包括层间与收缩缝、成岩缝和构造缝。影响碎屑岩储集层储油物性的因素有：①沉积作用是影响砂岩储层原生孔隙发育的因素矿物成分：矿物的润湿性强和抗风化能力弱，其物性差。岩石结构：包括大小、分选、磨圆、排列方式。当分选系数一定时，粒度越大，有效空隙度和渗透率越大；粒度一定时，分选好，孔渗增高立方体排列，孔隙度最大，渗透率最高。杂基含量：含量高，多为杂基支撑，孔隙结构差；以泥质、钙泥质胶结的岩石，物性好。②成岩后生作用是对砂岩储层原生孔隙的改造及次生孔隙形成的因素压实作用结果使原生孔隙度降低；胶结作用使物性变差；溶解作用的结果，改善储层物性。2、碳储的主要储集空间和影响因素碳酸盐岩储集层一般分三类，孔隙型、溶蚀型、裂缝型。孔隙型储集层主要以原生和次生粒间孔隙、生物骨架孔隙、晶间孔隙等为主，其物性的影响因素主要是沉积环境，不同沉积环境导致颗粒的成分、分选、磨圆和胶结物的不同；溶蚀型储集层主要以溶蚀孔、洞为主，其孔隙发育取决于岩石本身的溶解度和地下水的溶蚀能力；裂缝型储集层主要以构造裂缝为主，其孔隙发育取决于岩石的性质和所受构造应力的大小。复合型储集层可同时出现孔、洞、缝三种或其中两种储集空间，有利于形成储量大、产量高的大型油气田。3、盖层的主要封闭机理及其评价指标三、油气运移1、油气初次运移油气运移的动力、方式、影响因素动力因素：①压实作用：是沉积物在上覆沉积负荷作用下，沉积物致密程度增大的地质现象，在压实作用过程中，沉积物通过不断排出孔隙流体，孔隙度不断减少。在正常压实过程中，当烃源岩生成的油、气溶解在孔隙水中，就能够随着孔隙水一起被压实排出，实现油气的初次运移。如果排水不畅，造成欠压实，可以延缓孔隙流体的排出，如果流体的排出正好被推迟到主要生油时期，则将对油气初次运移起到积极作用。还有利于有机质的热成熟，也是驱使油气进行初次运移的潜在动力。②热力作用：由于埋藏深度的增加，孔隙体积膨胀远远小于孔隙流体的膨胀，造成异常高压，为油气运移提供了一个动力。③烃类及非烃气体生成的作用：干酪根在热降解生成石油和甲烷气体等烃类的同时，也产生大量的水和非烃气体（主要是CO2），而这些流体的体积大大超过原来干酪根的体积，引起页岩孔隙流体压力大幅度的提高，使异常高压进一步增强，这种压力的增加将导致微裂缝的产生（Hedberg，1980），使石油进入渗透性的载岩和储集层。粘土矿物的脱水作用：泥岩在埋藏过程中，随着深度的增加，粘土矿物要发生成岩作用，放出大量的层间水，在没有增大的孔隙体积中造成异常高压，也是油气运移的一个动力。方式和途径：压实水流模式：在沉积后大量压实以前，泥质烃源岩的孔隙度还较高，渗透性良好，流体排出的动力是剩余流体压力。在正常压实作用下，油气溶解于水中，通过孔隙系统被压实出来。微裂缝排烃模式：深埋的致密生油岩由于烃类气体生成、粘土矿物脱水、流体在高温下的膨胀和构造应力增大等因素产生异常高压，引起岩石破裂而产生微裂缝，油、气在高压驱使下通过微裂缝向外排出。扩散作用模式：浓度差驱动，油气以扩散作用向外排出。轻烃具有较强的扩散能力，因此在烃源岩中轻烃扩散具有普遍性，但轻烃扩散效率较低，可作为一种辅助运移模式。2、油气二次运移动力、相态、通道通道体系和特点：渗透性岩石：孔隙系统是最广泛、最基本的二次运移通道。在静水条件下，油气可在层内发生侧向的顺层运移。输导层高孔渗带的分布主要受沉积相控制，沉积体系中的骨架砂岩体常形成优势运移通道。断层：既可作为油气的遮挡条件而造成断层圈闭，也可成为油气二次运移的通道，特别在穿层和垂向运移中具有独特作用。开启断层往往是油气优先选择的垂向运移通道。不整合：常是大范围的沉积间断和岩相突变界面，分布具有区域性，长期的风化剥蚀使孔隙性增强，可构成联系生油岩和储集岩的桥梁，常为油气远距离运移的通道。四、油气聚集1、油气富集条件2、油气差异聚集原理和聚集模式油气差异聚集的条件：静水条件下，在油气运移的主方向上存在一系列溢出点自下倾方向向上倾方向递升的圈闭，油气源充足，盖层封闭能力足够大。特征：油气首先进入运移路线上位置最低的圈闭，由于密度差使圈闭中气居上，油居中，水在底部，当第一个圈闭被油气充满时，继续进入的气可以通过排替作用在圈闭中聚集，直到整个圈闭被气充满为止，而排出的油通过溢出点向上倾的圈闭中聚集；若油气源充足，上述过程相继在较高的圈闭中发生；若油气源不足时，上倾方向（距油源较远）的圈闭则不产油气，仅产水，称为空圈闭。所以在系列圈闭中出现自上倾方向的空圈闭向下倾方向变为纯油藏→油气藏→纯气藏的油气分布特征。有效圈闭必须具备的条件有效圈闭是在具有油气来源的前提下，能聚集并保存了油气的圈闭,必须具备五个特征：圈闭容积大：圈闭容积大小由闭合面积、闭合高度、有效厚度和有效孔隙度等参数决定，是否拥有巨大的圈闭容积是形成大型油气藏的先决条件。圈闭距源区近：一是空间位置上距源区近，二是圈闭与烃源层之间有良好的输导通道，位于油气运移的路线上。圈闭形成时间早：指圈闭形成时间不晚于大规模生、排烃期。圈闭形成时间通常用分析盆地的构造演化史，编制古构造图的方法来确定。圈闭的闭合度高：闭合高度要大于油水界面两端高差或油水过渡带的厚度。圈闭的封闭条件好：储层上方盖层的封闭条件是圈闭存在的关键，若盖层的封闭条件差，则很难聚集保存大油气藏。盖层的封闭性往往由盖层的排替压力确定，可用盖层封闭的最大油柱高度来衡量。断层在油气运移、油气藏形成和破坏中的作用（1）断层作用特点：在地质历史发展过程中的不同时期或者同一断层在不同的位置，常起着封闭或通道两种截然相反的作用。断层的封闭性或开启性取决于断层本身是否封闭和断层两盘岩性的接触关系。断层本身的封闭性决定于断层带的紧密程度，与断层的性质、断层角砾岩和断层泥发育情况、断层带中流体情况有关。一般来说，挤压性断层较张性断层封闭性强一些；断层带中断层泥发育常使断层产生封闭作用，而断层角砾岩的存在常具有一定的渗透作用；地下水中沉积物质沉淀使破碎带胶结，油气沿开启断裂运移时，原油氧化形成固体沥青而堵塞断层通道，均可起封闭作用断层横向封闭性取决于断距的大小及断层两盘岩性的接触关系。若断层使储层上倾方向完全与非渗透性岩层相接，则为完全封闭；上倾方向的上部与非渗透层相接，则为部分封闭；上倾方向的上部与渗透层相接，则为不封闭。（2）断层在油气运移中的作用：开启性断层可成为油气二次运移的通道，特别在穿层和垂向运移中具有独特作用，往往是油气优先选择的垂向运移通道。（3）断层在油气藏形成中的作用：封闭性断层可作为油气的遮挡条件而形成断层圈闭及油气藏，平面上断层线与储集层构造等高线构成闭合状态；断层油气藏的基本特征是沿断层附近储集层因岩层被挤压破裂而渗透性变好；断层的发育使油气藏复杂化，构造断裂带内的油气藏被断层切割为许多断块，分隔性强，各断块内含油层位、含油高度、含油面积很不一致；油气常富集在断层靠油源一侧。根据断层与储集层的平面组合关系，可将断层圈闭分为四种基本类型：弯曲或交错断层与单斜构造组合，三个或更多断层与单斜或弯曲岩层组合形成，单一断层与褶曲组合，逆断层和逆掩断层与背斜的一部分组合。（4）断层对油气藏的破坏：地壳运动产生一系列断层，是油气藏破坏和再分布的主要因素。开启性断层可使油气沿着断裂运移至浅处或逸散至地面而散失，原有油气藏遭受破坏；或使油气在不同储层间进行再分布，形成次生油气藏。五、油气藏类型：1、构造油气藏2、地层油气藏地层圈闭指储集层的上倾方向直接与不整合面相切封闭而形成的圈闭，储层可位于不整合面之上或之下。地层超覆圈闭和油气藏：不整合面之上由于地层超覆沉积的砂岩体直接与不整合面接触，不整合面从下面与储集层上倾方向相切，并对储集层上倾方向起支撑和封闭作用。储集层的下倾方向则为水体或非渗透性岩层联合封闭。潜伏剥蚀构造圈闭和油气藏：是原来的古构造（如背斜、单斜）被剥蚀掉一部分，后又被新的沉积物所覆盖而形成的。不整合面在储集层上面对储集层上倾方向进行封闭，储层两侧仍为不渗透岩层封闭。古潜山圈闭和油气藏：由长期遭受风化剥蚀的古地形突起被上覆不渗透岩层所覆盖形成圈闭条件，油气聚集其中而形成。油源来源于古潜山外部，风化、淋滤、溶蚀作用而形成渗透性良好的裂缝系统成为油气聚集的空间，而不整合面及断层面等供油通道，则成为古潜山油气藏形成的必要条件。油气藏呈块状分布，不受层位控制。3、岩性油气藏岩性圈闭：储集层的岩性在横向上发生变化，四周或上倾方向为非渗透性岩层遮挡而形成的圈闭称岩性圈闭。聚集油气之后形成岩性油气藏。砂岩透镜体岩性圈闭和油气藏：四周均为非渗透性岩层，无溢出点，圈闭的大小受非渗透性围岩所限，其发育多与河道、三角洲分流河道及河口坝、堡坝等透镜砂体有关。砂岩