长江大学石油地质学重点复习题

第一章油气藏中的流体——石油、天然气、油田水一、名词解释1.石油:(又称原油)(crudeoil)：一种存在于地下岩石孔隙介质中的由各种碳氢化合物与杂质组成的，呈液态和稠态的油脂状天然可燃有机矿产。2.石油的灰分：石油的元素组成除了碳、氢、氧、氮、硫以外，还含有几十种微量元素，石油中的微量元素就构成了石油的灰分。3.组分组成：石油中的化合物对有机溶剂和吸附剂具有选择性溶解和吸附性能，选用不同有机溶剂和吸附剂，将石油分成若干部分，每一部分就是一个组分。4.石油的比重：是指一个大气压下，20℃石油与4℃纯水单位体积的重量比，用d420表示。5.石油的荧光性：石油在紫外光照射下可产生延缓时间不足10-7秒的发光现象，称为荧光性。6.天然气：广义上指岩石圈中存在的一切天然生成的气体。石油地质学中研究的主要是沉积圈中以烃类为主的天然气。7.气顶气：与石油共存于油气藏中呈游离气顶状态产出的天然气。8.气藏气：单独聚集的天然气。可分为干气气藏和湿气气藏。9.凝析气（凝析油）：当地下温度、压力超过临界条件后，由液态烃逆蒸发而形成的气体。开采出来后，由于地表压力、温度较低，按照逆凝结规律而逆凝结为轻质油即凝析油。10.固态气水合物：是在冰点附近的特殊温度和压力条件下由天然气分子和水分子结合而成的固态结晶化合物。11.煤型气：煤系地层中分散有机质在热演化过程中所生成的天然气。12.煤成气：煤层在煤化过程中所生成的天然气。13.煤层气：煤层中所含的吸附和游离状态的天然气。14.油田水：是指油田范围内直接与油层连通的地下水，即油层水。15.油田水矿化度:即水中各种离子、分子和化合物的总含量，以水加热至105℃蒸发后所剩残渣重量或离子总量来表示，单位ml/l、g/l或ppm。二、问答题1.简述石油的元素组成。组成石油的化学元素主要是碳、氢、氧、氮、硫。碳含量为：84-87%，平均84.5%；氢含量为：11～14%，平均13%；两元素在石油中一般占95～99%，平均为97.5%。剩下的硫、氮、氧及微量元素的总含量一般只有1～4%，其中，氧：0.1～4.5%，一般小于0.5%；硫：小于1%，平均0.65%；氮：小于0.1%。2.简述石油中化合物组成的类型及特征。石油中化合物包括烃类化合物非烃化合物及沥青质。烃类化合物：正构烷烃碳数有C1～C45，大部分正烷烃碳数≤C35。石油中多数占15.5%（体积），轻质石油可达30%以上，而重质石油可小于15%。其含量主要取决于生成石油的原始有机质的类型和原油的成熟度。异构烷烃以≤C10为主，且以异戊二烯烷烃最重要，以植烷、姥鲛烷的研究和应用最多。环烷烃多为五员环或六员环，其含量与成熟度有关。一般，单、双环占环烷烃的50.5%；三环占环烷烃的20%；四、五环占环烷烃的25%。芳香烃根据其结构可分为单环、多环、稠环三类。在石油的低沸点馏分中，芳香烃含量较少，且多为单环芳香烃。随沸点升高，芳香烃含量亦增多。非烃化合物,主要是含硫、氮、氧三种元素的有机化合物，尽管这三种元素的含量只占石油元素组成的2%左右，但与其有关的化合物却占10～20%,甚至更多，这些非烃组分主要集中在石油的高沸点馏分中。3.何谓正构烷烃分布曲线？在油气特征分析中有哪些应用？在石油中，不同碳原子数正烷烃相对含量呈一条连续的分布曲线，称为正烷烃分布曲线。不同类型原油的正烷烃分布特点不同：(1)未成熟的石油，主要含大分子量的正构烷烃；(2)成熟的石油中，主要含中分子量的正构烷烃；(3)降解的石油中，主要含中、小分子量的正构烷烃。根据主峰碳数位置及形态，可将正烷烃分布曲线分为三种基本类型：A、主峰小于C15，且主峰区较窄，表明低分子正烷烃高于高分子正烷烃，代表高成熟原油；B、主峰大于C25，主峰区较宽，奇数和偶数碳原子烃的分布很有规律，二者的相对含量接近相等，代表未成熟或低成熟的原油；C、主峰区在C15～C25之间，主峰区宽，代表成熟原油。正烷烃分布特点与成油原始有机质、成油环境和成熟度有密切关系，因此这些特征已被广泛用于鉴别生油岩和研究石油的成熟度。4.简述Tissot和Welte三角图解的石油分类原则及类型。Tissot和Welte三角图解的石油分类原则:依据石油化合物组成的含量划分，即以烷烃、环烷烃、芳烃＋N、S、O化合物作为三角图解的三个端元。以饱和烃含量50%为界把三角图分为两大部分，在饱和烃含量＞50%的区域内，再根据石蜡烃含量50%、40%处建立次一级分类界线，将饱和烃＞50%区域分为三种基本类型：石蜡型、环烷型和石蜡环烷型。在芳烃＋N、S、O化合物大于50%的区域内，以石蜡烃含量10%建立分类界线，将石蜡烃含量＞10%的区域作为芳香-中间型原油，而石蜡烃＜10%为重质降解原油。在重质降解原油中，以环烷烃含量25%处建立分类界线，将环烷烃含量＞25%的称芳香-环烷型，而＜25%的称芳-香沥青型。5.简述海陆相原油的基本区别。（如何鉴别海相原油和陆相原油？）海相陆相以芳香—中间型和石蜡—环烷型为主，饱和烃占25—70%，芳烃占25—60%。以石蜡型为主，饱和烃占60—90%，芳烃占10—20%。含蜡量低含蜡量高含硫量高含硫量低V/Ni1V/Ni1碳同位素δ13C值-27‰碳同位素δ13C值-29‰6.描述石油物理性质的主要指标有哪些？(1)颜色：从白色、淡黄、黄褐、深褐、墨绿色至黑色。(2)比重：是指一大气压下，20℃石油与4℃纯水单位体积的重量比，用d420表示。(3)石油的粘度：代表石油流动时分子之间相对运动所引起的内摩擦力大小。(4)荧光性：石油在紫外光照射下可产生延缓时间不足10-7秒的发光现象，称为荧光性。(5)旋光性：石油能将偏振光的振动面旋转一定角度的能力。(6)溶解性：石油难溶于水，但却易溶于多种有机溶剂。石油凝固和液化的温度范围是随其组成而变化的，无固定数值。含高分子的烃越多，凝固点越高。(7)导电性：石油是不良导体，在地下属高电阻。7.简述天然气依其分布特征在地壳中的产出类型及分布特征。依天然气分布特征可分为聚集型和分散型。(1)聚集型天然气a.气顶气：与石油共存于油气藏中呈游离气顶状态产出的天然气。b.气藏气：单独聚集的天然气。可分为干气气藏和湿气气藏。c.凝析气：当地下温度、压力超过临界条件后，由液态烃逆蒸发而形成的气体。开采出来后，由于地表压力、温度较低，按照逆凝结规律而逆凝结为轻质油即凝析油。(2)分散型天然气a.油内溶解气：溶解于石油中的天然气。b.水内溶解气：溶解于水中的天然气。c.煤层气：煤层中所含的吸附和游离状态的天然气。d.固态气水合物：是在冰点附近的特殊温度和压力条件下形成的固态结晶化合物。主要分布在冻土、极地和深海沉积物分布区。8.油田水的主要水型及特征。按照苏林（Sulin）分类，其分类原则是根据HCO3-、SO42-、Cl-和Ca2+、Na+、Mg2+6种阴、阳离子的相对含量，以Na/Cl、(Na-Cl)/SO4和(Cl-Na)/Mg这三个成因系数，把天然水划分为四种基本类型,以氯化钙型为主，重碳酸钠型次之，硫酸钠型和氯化镁型较为罕见。水的类型成因系数（浓度比）Na/Cl(Na-Cl)/SO4(Na-Cl)/Mg大陆水硫酸钠型110重硫酸钠型110海水氯化镁型101深层水氯化镁型1019.碳同位素的地质意义。碳同位素的组成特征可用于鉴别石油和天然气生成的环境和成熟度。(1)原油中碳同位素的组成特征:δ13C一般为-22‰～-33‰，平均值为-25‰～-26‰。①海相原油δ13C值较高，陆相原油δ13C值偏低。②C13随年代变化，微变低。③随组分分子量的增大,急剧增大。(2)天然气中碳同位素的组成特征:δ13C随天然气成熟度的增大而增大。生物成因气:≤-60‰～-95‰，热解成因气:-50‰～-20‰，以上两种气的混合气:-50‰～-60‰。天然气成份中：δ13C1δ13C2δ13C3δ13C4，分子量增加，增大。第二章储集层和盖层一、名词解释1.储集层:凡具有一定的连通孔隙，能使液体储存，并在其中渗滤的岩层，称为储集层。2.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。3.有效孔隙度:岩样中彼此连通的超毛细管孔隙和毛细管孔隙体积与岩石总体积的百分比。4.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。5.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。6.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。7.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。8.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。9.砂岩体:是指在一定的地质时期，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。10.盖层:指在储集层的上方，能够阻止油气向上逸散的岩层。11.排替压力：表示非润湿相开始注入岩样中最大连通喉道的毛细管压力，在曲线压力最小的拐点。二、问答题1.试述压汞曲线的原理及评价孔隙结构的参数。(1)原理：由于孔喉细小，当两种或两种以上互不相溶的流体同处于岩石孔隙系统中或通过岩石孔隙系统渗流时，必然发生毛细管现象，产生一个指向非润湿相流体内部的毛细管压力Pc。(2)评价孔隙结构的参数①排驱压力（Pd）：是指压汞实验中汞开始大量注入岩样的压力，表示非润湿相开始注入岩样中最大连通喉道的毛细管压力。排驱压力越小，说明大孔喉越多，孔隙结构越好。②孔喉半径集中范围与百分含量：反映了孔喉半径的粗细和分选性，孔喉粗，分选好，其孔隙结构好。毛细管压力曲线上，曲线平坦段位置越低，说明集中的孔喉越粗；平坦段越长，说明孔喉的百分含量越大。③饱和度中值压力：非润湿相饱和度为50%时对应的毛细管压力，Pc50%越低，则孔隙结构好。④最小非饱和的孔隙体积百分数（Smin%）：当注入汞的压力达到仪器的最高压力时，仍没有被汞侵入的孔隙体积百分数。束缚孔隙含量愈大，储集层渗透性能越差。2.碎屑岩储集层的孔隙类型有哪些？影响碎屑岩储集层物性的地质条件（因素）。（简述碎屑岩储集层的主要孔隙类型及影响储油物性的因素。）(1)碎屑岩储集层的孔隙类型：粒间孔隙、特大孔隙、铸模孔隙、组分内孔隙、裂缝。(2)影响碎屑岩储集层储集性的因素影：①沉积作用是影响砂岩储层原生孔隙发育的因素:a.矿物成分：矿物的润湿性强和抗风化能力弱，其物性差。b.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。C.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。3.碎屑岩储集层的沉积环境（储集体类型）及主要物性特征。(1)冲积扇砂砾岩体，岩性为砾、砂和泥质组成的混杂堆积，粒度粗，分选差，成份复杂，圆度不好。物性特征：孔隙结构中等，各亚相带的岩性特征有差别，因此其渗透性和储油潜能也有变化。其中以扇中的辫状河道砂砾岩体物性较好，若邻近油源，可形成油气藏。(2)河流砂岩体,岩性由砾、砂、粉砂和粘土组成，以砂质为主，成分复杂，分选差至中等。包括：边滩砂岩体（属称点砂坝）：发育于河流中、下游弯曲河道内侧（凸岸），为透镜状，由下到上，粒度由粗到细的正粒序。中部储油物性较好，向上、向两侧逐渐变差。河床砂砾岩体（属称心滩）：沿河道底部沉积。平面呈狭长不规则条带状，走向一般与海岸线垂直或斜交；剖面上呈透镜状，顶平底凸。物性一般中部好，向顶、向两侧变差。渗透率变化较大。(3)三角洲砂岩体,以砂岩为主，岩性偏细。可分三个亚相带，各亚相带主要的砂体有：三角洲平原：分流河道砂岩体，以粉砂岩、砂岩为主，偏细。三角洲前缘：水下分流河道；