石油地质学s

第一章石油、天然气、油田水的成分和性质1石油从地下深处开采出来的多组分混合物,即指气态液态固态的以烃类为主的混合物具天然产状原油采至地表的液态石油相对密度20℃原油与4℃纯水单位体积的重量比粘度指流体质点相对移动时所受到的内部阻力荧光性紫外线照射下发光(多环芳烃及非烃引起发光，饱和烃则不发光)旋光性当偏光通过石油时偏光面会旋转一定角度的特性(石油有机成因证据之一大多右旋)2天然气指与油田和气田有关的气体主要成分是烃类气体气藏气(干,聚集型)烃类气体单独聚集成藏不与原油伴生气顶气(湿,聚集型)与原油共存于油气藏中呈游离气顶状态的天然气溶解气(湿)地层条件下溶解在原油和水中的气体凝析气(湿,聚集型)当地下温度压力超过临界条件后液态烃逆蒸发形成凝析气3油田水油田范围内直接与油层连通的地下水矿化度油田水中各种离子分子和化合物的总含量以水加热至蒸发后所剩残渣重量来表示,深度大矿化度大苏林分类CaCl2NaHCO3(NaSO4MgCl2少见)第二章储集层和盖层1储集层具有一定连通空隙能使流体储存并在其中渗滤的岩层孔隙指岩石中未被固体物质所充填的空隙体积成因分原生孔隙在沉积成岩过程中与岩石本身同时生成的孔隙(粒间孔隙)次生孔隙沉积成岩之后的后生变化过程中由于化学物理等作用使岩石组分溶解收缩破裂等产生的孔隙(溶蚀孔隙晶间空隙裂缝)孔隙度岩石孔隙的发育程度绝对(总)孔隙度岩石的总孔隙体积与岩石的外表体积之比有效孔隙度岩样中互相连通的流体能够通过的孔隙体积之和与岩样总体积的比值孔隙性具有能够储存油气的孔隙空间的性质孔隙结构储集层的孔隙和喉道的几何形状大小分布及相互连通配置关系研究方法铸体薄片法扫描电镜法图像分析法毛细管压力法(压汞法)喉道连接孔洞缝的狭窄部分是油气渗滤的通道渗透性在有压差存在的条件下,岩石本身容许流体通过的性能渗透率一定压力条件下衡量流体在岩石中渗滤能力大小的参数绝对渗透率当岩石中某一单相流体饱和岩石与流体不发生物理化学反应时在一定压差作用下流体呈水平线性稳定流动状态时所测得的岩石对流体的渗透率有效(相)渗透率储集层中有多相流体共存时，岩石对其中某一单相流体的渗透率相对渗透率岩石中多相流体共存时岩石对某一相流体的有效渗透率与绝对渗透率之比2碎屑岩类型砾岩砂砾岩砂岩细砂岩粉砂岩储集空间类型原生孔隙(沉积相控制)次生孔隙(成岩作用控制)裂缝影响物性因素a物源沉积环境影响:碎屑颗粒的矿物成分,粒度与分选,排列方式与圆球度,基质含量b成岩作用:压实作用(缩小孔隙为主,机械压实,压溶作用)胶结作用(填充孔隙为主)溶解作用(增大孔隙)破裂作用砂岩体某一沉积环境内形成的具有一定形态岩性和分布特点并以砂质为主的沉积岩体（类型及分布冲积扇砂砾岩体干旱半干旱气候区,山地河流进入平原在山的出口堆积而形成.河流砂岩体包括边滩砂岩体发育于河流中下游弯曲河道内侧,和河床砂砾岩体发育于沿河道底部平面呈狭长不规则条带状,走向一般与海岸线垂直或斜交.三角洲砂岩体是河流入湖或入海口流速降低而形成的扇形沉积体.湖泊砂岩体是平行湖岸成环带状分布有滨湖相浅湖相深湖相.滨海砂岩体是滨海区由于波浪沿岸流潮汐风的作用破坏附近的三角洲可形成沿岸线砂坝由于海水的频繁进退可形成超覆与退覆砂岩体.浊流砂岩体是浊流携带大量的泥砂在大陆斜坡到深海平原形成的扇形堆积体风成砂岩体是在大陆沙漠区河岸附近形成的风成砂丘沉积而成.其中风成砂滨浅海砂坝砂三角洲砂及辫状河砂物性好,冲积扇、扇三角洲物性差）3碳酸盐岩类型石灰岩白云岩白云质灰岩生物灰岩礁灰岩储集空间原生孔隙次生孔洞裂缝特征a储集空间类型多b成岩次生变化大c孔洞缝在纵横向上具有突变性d溶蚀孔隙和裂缝发育常成为影响储渗性能关键因素影响溶蚀孔洞发育地质因素a碳酸盐岩溶解度b地下水溶解能力c重结晶作用d白云化作用影响物性因素a沉积环境(各类浅水高能沉积环境:沉积物结构较粗原生孔发育,生物礁环境:有利于发育生物骨架孔隙,潮坪环境:利于行程晶间空隙鸟眼孔隙)b成岩后生作用(溶解作用,白云化,重结晶,去白云岩化)c裂缝的形成裂缝发育岩性因素a岩石成分(脆性大利于裂缝发育)b岩石结构(主要是颗粒大小及其排列组合)c层厚及组合(薄层状密度大规模小且多为层间缝及层间脱空类型为主,厚层状密度小规大且以垂直缝或高角度斜缝为主)构造因素a力的强弱性质受力次数b变形环境(同类岩石在常温常压应力环境下利于裂缝发育)c变形阶段(在一次受力变形后期阶段,裂缝密度大,组系多)d裂缝的分布(构造上裂缝断层带裂缝)4盖层位于储集层上方能够阻止油气向上逸散的岩层岩性分泥岩页岩类,蒸发岩类,致密碳酸盐岩类,致密砂岩产状作用分区域盖层(遍布含油气盆地大部分地区厚度大面积广且分布稳定)局部(圈闭)盖层(分布在某些局部构造或局部构造某些部位上)与油气藏相对位置直接盖层(紧邻储集层以上的盖层)上覆盖层(位于直接盖层之上的所有非渗透性岩层)封闭油气层机理a物性封闭(毛管压力封闭)b异常高压封闭(欠压实的结果,形成巨大的孔隙流体压力可以封闭油气)c烃浓度封闭(具有一定生烃能力的地层以较高的烃浓度阻滞下伏油气向上扩散运移)对以扩散方式向上运移的油气起作用.扩散原因:浓度差,扩散方向:高向低)烃源岩作为盖层既有烃浓度封闭又有毛管压力封闭有时也有异常高压封闭封闭效果更好.盖层评价(影响盖层有效性因素)a孔隙大小b渗透性和排驱能力c厚度d侧向连续性e埋深f粘土矿物组合g韧性第三章石油和天然气的运移1油气运移地壳中石油和天然气在各种自然因素作用下发生的位置移动初次运移烃源岩中生成的分散状态的油气向烃源岩外排出的过程(排烃)二次运移油气脱离烃源岩后，在孔渗条件较好的多孔或者多裂缝系统内的运移(包括油气在储集层中运移及沿断裂裂隙不整合面等通道的运移)(初次与石油生成,二次与石油聚集密切相关)2二次运移作用力a动力:浮力水动力构造运动力b阻力:水动力毛细管力(*)重力相态先溶解在水,然后油气以游离相态或最终要转变成游离相态进行二次运移,进入储层后条件发生变化油气逐渐释放时期一个盆地最早的大规模二次运移时期一般是与初次运移主要时期相当的时期通道a储集层中孔隙裂缝(喉道半径越大孔隙半径与喉道半径差值越小岩石连通性越好毛管阻力越小)b断层(具有双重作用,封闭遮挡和通道破坏作用.纵向上取决于断层的性质和产状,断层面的密闭性.横向上取决于断层规模及断距大小,断层两侧地层接触关系,断层穿透地层情况以及断层位于储集层的上倾方向)c不整合面距离一般30公里80公里变化范围大3初次运移动力因素a压实作用(上覆沉积负荷作用下沉积物通过不断排出孔隙流体能够畅通地排出，孔隙度能随上覆负荷增加而作相应减小孔隙流体压力基本保持静水压力)b欠压实作用(泥质岩在压实过程中由于压实流体排出受阻或来不及排出，导致了孔隙流体承受了部分上覆沉积负荷，出现孔隙流体压力高于其相应的静水压力的现象.孔隙度和流体压力异常高,流体排出方向是由欠压实中心向周围排出)c流体热增压作用(在热力作用下泥岩孔隙流体体积热膨胀而增大,在适当条件下可及时地排出促使流体运移,不能及时排出就产生异常高压成为油气初次运移的动力)d新生流体增压作用(干酪根热降解成烃为初次运移提供了物源也为成烃增压作用也是初次运移内部能量的一个重要来源)e扩散作用(中-浅层压实作用主要动力,中-深层异常高压主要动力)相态a水溶相运移(不是石油初次运移主要相态)b游离相运移(未成熟阶段石油还未大量生成而地层孔隙度又较大源岩中含油饱和度很低只可能以水溶相运移,成熟阶段后生油量增加孔隙度较小源岩中的含油饱和度变大以致超过临界运移饱和度发生连续油相运移,在高成熟的湿气阶段石油可以呈气溶相运移)通道a未熟-成熟阶段:孔隙,微层理面b成熟-过成熟:微裂缝(微裂缝产生因素a卖身增加温度升高流体热膨胀内压力超过岩石机械强度产生垂直微裂缝b干酪跟热演化产生大量烃使生油气岩压力增大特点周期性开启与闭合)时间主生油期距离烃源岩靠近储集层15米左右第四章石油和天然气的聚集1圈闭适合于油气聚集形成油气藏的地质场所(油气储存的储集层,阻止油气散失的盖层,阻止油气继续运移遮挡物)成因分类A构造圈闭(凡是因地壳运动使储集层发生变形或变位而形成的圈闭)a背斜圈闭(在构造运动作用下地层发生褶皱弯曲变形而形成的背斜圈闭)b断层圈闭(沿储集层上倾方向受断层遮挡所形成的圈闭)c构造裂缝圈闭d刺穿接触圈闭B地层圈闭(即不整合圈闭,指因地层纵向沉积连续性中断而形成的圈闭)a地层不整合圈闭(位于不整合面之下并以不整合面作为遮挡条件的圈闭)b地层超覆圈闭(储集层和盖层在不整合面上超覆沉积而形成的圈闭)C岩性圈闭(储集层岩性或物性发生横向变化而形成的圈闭)a岩性上倾尖灭圈闭b砂岩透镜体圈闭c生物礁块圈闭(具有良好孔隙性渗透性的生物礁储集岩体被上覆非渗透性岩层所覆盖或包围而形成的圈闭)D复合圈闭2油气藏(将圈闭改为圈闭中的油气聚集)油气在单一圈闭(受单一要素控制的圈闭,受同一个储集层控制,在同一面积内具有统一的压力系统统一的油气水边界)中的聚集溢出点油气充满圈闭后开始流出的点闭合面积通过溢出点的构造等高线所围成的面积闭合高度也称闭合度是圈闭的最高点到溢出点的海拔高差油气藏高度油气藏顶到油气水界面的最大高差气顶高度油气藏最高点与气-油界面的海拔高差含油高度油气界面与油水界面的高差充满系数含油高度与闭合高度比值边水如果油气柱高度大于储集层厚度这时油气充满圈闭的高部位水分布在内含油气边界以外的水底水如果油气柱高度小于储集层厚度内含油气边界就不存在了这时油气藏下部全部为水的水油气藏含油(气)边界油气藏油-水(气)界面与储集层顶面的交线,圈定了油气藏最大含油(气)范围2油气聚集(机理是渗滤作用和排替作用)油气在圈闭中排开孔隙水而积聚起来形成油气藏的过程单一圈闭油气聚集过程静水条件下油气进入圈闭后,首先在最高部位聚集起来,同时将水排出.随着油气的不断进入，依次由较高部位向较低部位聚集.一旦油水界面达到溢出点位置该圈闭的聚油阶段即告结束.此后若仍有油气供给油将无法再进入圈闭只能通过溢出点向上倾方向溢出.气则可继续进入并将聚集的油排出直至气、水在逸出点直接接触为止有效圈闭曾经聚集并保存有工业价值油气藏的圈闭(影响因素a圈闭形成时间与区域性油气运移的时间关系b圈闭与油源区的距离c圈闭位置与油气优势运移方向的关系d水动力强度和流体性质对圈闭有效性的影响)油气差异聚集条件a具有区域性较长距离运移的条件,具区域性的倾斜,储集层岩相岩性稳定,渗透性好,区域运移通道的连通性好b相联系的一系列圈闭的溢出点海拔依次增高c油气源供应区位于盆地中心带,有足够数量的油气补给d储集层中充满水并处于静水压力条件下石油和游离气是同时一起运移的油气成藏要素a充足的烃源条件b有利的生储盖组合(生储盖组合在地层剖面中源岩层储集层盖层在空间上和时间上的组合关系有利的生储盖组合(空间组合关系分正常式侧变式顶生式自生自储自盖式)指源岩层中生成的丰富油气能及时地运移到良好储集层中,同时盖层的质量和厚度又能保证运移至储集层中的油气不会逸散)c有效的圈闭(影响因素a有效容积越大形成大油田可能性越大b距油气源区近的圈闭比远的有效性好c圈闭所在位置与油气运移主方向的关系d主生油期和主运移期以前形成的圈闭有效性好,之后是无效圈闭e当油-水界面倾角圈闭的地层倾角时圈闭有效.对油有效则对气肯定有效,对气有效不一定对油有效)油气藏破坏主要作用剥蚀作用断裂作用水动力与水洗作用生物降解作用热蚀变作用等3次生油气藏原生油气藏破坏后新形成,在非烃源岩层系中原生油气藏油气由分散到集中第一次聚集起来,在烃源岩层系中确定油气藏形成时间的方法a构造发展史法b烃源岩主要生排烃期分析法c饱和压力法d伊利石同位素法e流体包裹体法油气藏形成基本地质条件a长期稳定下沉的大地构造背景b较快的沉积速率c足够数量和一定质量的原始有机质d低能还原的岩相古地环境e适当的受热埋藏史第五章油气藏1背斜油气藏a挤压背斜(地层受侧向应力挤压上隆弯曲形成圈闭.两翼地层倾角抖且不对称,闭合高度大闭合面积小,常被断层复杂化,构造走向与盆地边缘褶皱方向