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《石油地质》教程

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
资源描述:
石油与天然气油气生成及运移储油层及油气藏油藏驱动类型培 训 内 容地层及构造石油与天然气一、石油是由各种碳氢化合物混合而成的一种油状可燃液体。天然石油 是从油气田中开采出来的。未提炼的叫原油。人造石油 是从煤、油页岩中干馏出来的。研究地层石油物理性质的重要意义:① 它能反映原油在地层中的储存状况和流动性;② 对研究油田驱动类型,确定油田开放方式,计算油田储量,选择油井工作制度等都是非常重要的依据。分为:天然石油和人工石油两大类。1、石油的分类石油主要是由碳、氢元素组成。还含有氧、硫、氮等化学物质。其中,碳占 84%~ 87%;氢占 11%~ 14%;氧、硫、氮占 1%~ 4%。但有的油田含量高达 3%~ 4%。主要有烃类化合物和非烃类化合物两大类组成。①烃类化合物:是碳 C、氢 量占 80%以上,是石油的主要组成部分。按其结构分为:烷烃、环烷烃和芳香烃三大类。②非烃类化合物:是由 O、 S、 量占 10%~20%,使石油的杂质( 灰份) 部分。灰份采用 发射光谱法和中子活化分析法从石油灰中发现了 59种元素,常见有 30多种。2、石油的化合物组成:⑴ 油质:它是碳氢化合物组成的淡色粘性液体。一般含量约65%~ 100% ,是石油的主要组分。特点:①颜色显天蓝色荧光。②溶解性强,可溶于石油醚、苯、氯仿、乙醚、四氯化碳等有机溶剂。③不能被硅胶所吸附。④油质的含量越高,石油的质量相对就越好。3、石油的主要组成成分:⑵ 胶质:指原油中分子量较大的烃类,一般为粘性半固体物质。并含有氧、硫、氮等杂物。特点:① 溶解性较差;② 溶于石油醚、苯、氯仿、乙醚、四氯化碳等有机溶液,并能被硅胶吸附;③ 石油蒸发或氧化后,胶质成分增加;④ 石油密度大含胶质增加,重油含胶质大。⑶ 沥青质:是暗褐色至黑色的脆性固体物质。含碳氢氧硫氮等元素的高分子多环有机化合物。在石油中含量较少,一般在 1%左右。特点:① 分子量比胶质大得多;② 不溶于石油醚、酒精;③ 可溶于苯、三氯甲烷、二硫化碳;④ 可被硅胶吸附。⑷ 碳质:是一种非碳氢化合物的物质。特点:①不溶于有机质。②以碳的元素状态分散在石油内。③含量很少,也叫残碳。① 颜色:呈棕褐色、黑褐色、黑绿色、褐黄色、淡黄色和白色等。少数石油也有无色透明的。石油的颜色取决于胶质 — 沥青质的含量高低。②密度:原油密度:指单位体积原油的质量。 单位: kg/同体积原油在 20℃ 时的密度与纯水在 4℃时的密度之比。原油密度一般介于 油按密度可划分为:a 轻质石油:密度< b 重质石油:密度> 、地层原油的物理性质:③ 粘度:是指石油流动时,分子间因内摩擦而引起的粘滞阻力。单位:毫帕秒石油粘度主要取决于温度、压力和石油化学成分。影响原油粘度的因素:有:温度、压力、溶解气量。地面原油粘度 > 地层下原油粘度④荧光性:是指石油在紫外线照射下,能发出一种特殊 “ 光亮 ” 的特征。石油的性质不同,所发荧光的颜色也不同。一般浅蓝色表示石油中含油质多;黄色表示含胶质多;褐色表示含沥青质多。⑤ 旋光性是指当偏光通过石油时,偏光面会旋转一定角度的特性。旋光性是石油的一种重要特性,也是石油有机成因的有力证据。⑥溶解性是指石油能溶解于有机剂的性质。可溶于氯仿、四氯化碳、苯、石油醚和乙醇等。石油难溶于水。⑦ 原油凝固点:指原油冷却到失去流动性时的温度。即由于温度下降,液态石油开始凝固成固体的温度。凝固点与石油重质组分特别是与石蜡的含量有关。含蜡量高则凝固点高。凝固点的变化范围很大,常变化于 +30℃ 之间。⑧导电性:石油主要是非极性碳氢化合物组成,所以石油是非导电体,电阻率很高。二、天然气1、天然气:广义而言,自然界一切天然生成的气体都可称为天然气。石油工作者研究的天然气是指以生物成因为主的油田气和气田气。则,天然气是指以气态碳氢化合物为主的各种气体组成的混合气体。可独立采出,也有伴生在使用中产出。2、 天然气的化学组成主要成分有:甲烷( 乙烷( 丙烷( 丁烷( 二氧化碳( 一氧化碳( 硫化氢( 氢( 硫( S)、氮( 以及微量的惰性气体(氖、氩、氪、氙、氡)。甲烷含量最多,占 42%~ 98% 。干气和湿气的鉴别方法:⑴湿气:①略有汽油味;②燃烧火焰呈黄色;③通入水中,水面常会出现彩色油膜。⑵干气:①燃烧火焰呈蓝色;②通入水中不见油膜。当,天然气中甲烷含量> 95%时,称为干气;天然气中甲烷含量< 95%,乙烷以上的重烃含量> 5%时,称为湿气。干气多为纯气藏;湿气为油气伴生,即油气藏。① 颜色和气味通常为无色气体,有汽油味或硫化氢味。且易燃易爆。②相对密度:指在标准状况( 20℃h s )下,天然气密度与空气密度之比值。天然气密度一般与其分子量成正比。密度在 于 粘度:是天然气流动时内部分子间所产生的摩擦阻力。但是以分子间相互碰撞的形式体现出来的。当温度升高时,分子活动性增大,碰撞次数增多,粘度增高。3、天然气的物理性质④ 溶解性天然气溶解于石油和水中的性质。用溶解度来衡量。溶解度:在一定压力下,单位体积石油所溶解的天然气量。(溶解数量取决于天然气和溶解剂的性质及气体的压力。)在相同条件下,a 石油中的溶解度远远大于水的中的溶解度。b 天然气含重烃增多,石油溶解气量也增大。c 轻质石油比重质石油溶解的气体多。⑤发热量:是指燃烧 1位: J/化范围一般为 107J/ 热量随着天然气中重烃含量的增加而增加。地球及构造1、地球的形态特征:地球的形状是呈梨形的旋转椭圆球体一、地球的形态特征及内部结构2、地球的组成:地球是由地壳、地幔、地核组成的。⑴ 地壳:是地球的最外一圈,由固体岩石(地质体)组成。厚度变化较大,海洋地壳较薄,平均为 6 陆地壳较厚,平均为35厚处可达 70藏高原)地壳地幔地核⑵ 地 幔:上地幔 莫霍面( — 1000其物质成分为硅、氧、铁、镁相当于超基性岩,地壳常见的玄武岩。下地幔 10002900登堡面)物质成分为除橄榄岩外金属氧化物和硫化物显著增加。⑶ 地 核:2900地心,地核的边界是一个极明显的不连续面(古登堡面)地核下地幔上地幔莫霍面古登堡面1000壳的组成按其物理特征和物质组成可分为:沉积岩层: 多为沉积岩组成。分布于大陆部分,占陆地面积 71%,厚度一般为 5 岗岩层 : ( 硅铝层)主要含氧、硅、铝。分布于大陆,厚度一般为 10 区为 30 50 平洋缺失,大西洋和印度洋只有薄薄一层。玄武岩层 : (硅镁层) 主要含氧、硅、铁、镁。分布于大洋,厚度约为 10 20别为 2040平洋底除个别地区外,几乎全由玄武岩组成。花岗岩层 玄武岩层地 壳 岩 性4、地壳岩石的分类岩石是地壳上的固态部分,根据其形成可分为:岩浆岩、变质岩、沉积岩 三大岩。1、岩浆岩:按岩浆活动分为侵入岩:又分深成岩( 3~6成岩(不到地表 3出岩(火山岩):喷出的岩浆在地表冷凝后形成的岩石。2、变质岩:是由岩浆岩、沉积岩和较早的变质岩经过高温、高压作用重新结晶生成的新岩石。3、沉积岩:是由外力作用形成的,由各种沉积物组成的岩石。是在地表形成的地质体。它富含有丰富的地质矿藏。包括有石油、天然气、煤以及有色和无色金属等矿物。沉积岩的特征主要是呈层状形态分布在地表 ——将其称之为岩层二、岩层形态特征1、岩层:是有两个平行或近平行的界面所限制,岩性基本一致的层状岩体。2、岩层的分类 : (以空间形态)分为:水平岩层、倾斜岩层⑴ 水平岩层:层面保持近水平状态(同一海拔高度相同)或倾角< 50未经过地壳运动或经过地壳运动而仍保持< 50近水平状态的岩层。⑵ 倾斜岩层:由于地壳运动,使原始水平状态的岩层发生构造变动而形成倾斜的岩层。于水平面有> 50的交角。三、沉积岩、沉积相沉积岩是油田勘探开发的主要对象。㈠ 沉积岩 (外力作用的产物)在地表(或近地表)的母岩体经过风化、搬运、沉积后经压实固结而成的岩石。沉积岩中矿物种类和储量都很多,石油和天然气都生成和储集于沉积岩。1、沉积岩的分类:分为三大类:碎屑岩、碳酸盐岩、粘土岩。按粒径分为:① 砾岩 1m ~ 1 有 角砾岩、砾岩② 砂岩 1 有 石英砂岩(含量 90%)、长石砂岩(含量> 25%)③ 粉砂岩 0.1 以石英砂岩为主,还有长石和白云母⑴ 碎屑岩 (以碎屑物质为主要成分的岩石)⑵ 碳酸盐岩 (以碳酸盐类为主要成分的岩石)主要有:方解石( 50% 石灰岩白云石( 2)> 50% 白云岩此岩是很好的储集层。并富含丰富的生物化石。⑶ 粘土岩 (以粘土矿物组成的岩石)粒径< 岭石、蒙脱石、水云母等分为:泥岩 是良好的生油层和盖层页岩 与生油岩、煤岩系共生2、沉积岩的形成过程沉积岩的形成过程一般分为四个阶段:风化作用、搬运作用、沉积作用和成岩作用四个阶段。⑴ 风化作用① 风化:指暴露在地表的岩石,在大气、温度、水和生物的共同影响下,使原来岩石的物理性质或化学成分发生改变的现象。② 风化作用:是引起岩石风化的地质作用。③ 风化结果:形成三种性质不同的产物。即:碎屑物质、新形成的矿物、溶解物质⑵ 搬运作用① 搬运作用:指被风化物质惊风、河流及其它媒介搬运到新的地方沉积的过程。② 搬运条件:风化颗粒要借助外部能量,如:洪水、河流、风等。⑶ 沉积作用:① 沉积作用:指被搬运到某一地区的其它碎屑沉积下来(靠重力)的过程。② 沉积作用是沉积岩形成的基本条件之一。⑷ 成岩作用① 成岩作用:指沉积的碎屑经长期的压实作用,新的沉积物附在老地层沉积物的上面经上覆地层压力作用而成。② 成岩作用是一个非常漫长的阶段。3、沉积岩特征层系层层系层系层系层系⑴ 结构特征:① 岩性特征 a 碎屑结构:砾状、角砾状、砂状、粉砂状b 粘土结构:泥岩、页岩c 胶结结构:钙质、铁、硅、泥质等胶结物② 生物特征 富含生物化石 — 碳酸岩盐③ 地球化学特征 由溶解物凝聚、结晶而成。如 盐、水晶⑵ 沉积岩的形态特征:① 层:成分基本一致由上下界面控制的若干层系。② 层系:由若干形态各异细层组成。③ 细层:两层理间最小单位。㈡ 沉积相是指一定沉积环境中形成的岩石组合。1、沉积环境:指岩石在沉积、成岩过程中所处的自然地理条件、气候状况、生物发育、沉积介质的物理、化学性质及地球化学条件等。2、岩石组合:指岩石的颜色、成分、结构、构造及各种岩石的相互关系和分布情况。沉积相陆相海相海陆过渡相残积相山麓相 有坡积相、洪积相河流相 (冲积相)湖泊相 有浅水湖泊相、滨湖泊相、深湖泊相、湖泊三角洲沙漠相沼泽相冰川相滨海相浅海相半深海相深海相泻湖相三角洲相砂洲相、砂坝、砂嘴相地层系统及地质时代到建立 见书 造地质基础地质构造 是指由于地壳运动,使岩石发生永久变化,改变其原始产状,形成褶皱、断裂、劈理等构造形态。是地壳运动使岩层或岩体发生变形变位的结果。油气勘探开发的实践证明,地质构造是油气运移、聚集和保存的基本地质条件之一。它的基本类型有: 水平构造、倾斜构造、 褶皱构造和断裂构造 等。首先了解岩层产状和厚度岩 层 产 状指岩层在空间的产生状态包括:走向、倾向、倾角走向: 方向倾角: ∠ α真厚度: 是岩层两界面间垂直距离(最短距离)。铅垂厚度: 是岩层顶面到底面的铅直距离。视厚度: 是岩层顶底界面间除垂直距离和铅直距离外的任意距离。岩 层 厚 度可分为:真厚度、铅垂厚度、视厚度真厚度铅垂厚度视厚度褶 皱 构 造是成层岩层受地壳运动影响,只发生塑性变形而未发生断路时所形成的各种形态的连续和完整的波状弯曲。褶皱的形态多种多样规模有大有小,不同形态的褶皱反映了当时地壳运动的方向和强度,对矿物的形成和富集起着十分重要的控制作用,在油气藏的形成中具有十分重要的作用。褶 皱 构 造一、褶曲及要素1、褶曲是指岩层受力后产生的一个单独向上或单独向下的弯曲。它是褶皱构造的基本单位。2、褶曲的基本形态可分为:背斜和向斜两种基本形式。背 斜: 是指核部地层较老,两翼地层较新,形态上是向上拱起的弯曲。向 斜: 是指核部地层较新,两翼地层较老,形态上是向下弯曲。3、褶曲要素有核部和翼部、轴面和轴线、顶角和翼角、脊和槽。褶曲要素示意图二、褶曲构造的形态类型常见的有:直立褶曲、斜歪褶曲、倒转褶曲、平卧褶曲、翻卷褶曲等。㈠ 褶曲在剖面上的形态分类:1、直立褶曲褶曲轴面直立,两翼岩层倾向相反、倾角大致相等。2、斜歪褶曲褶曲轴面倾斜,两翼岩层倾向相反并且倾角不等。3、倒转褶曲褶曲轴面倾斜,两翼岩层倾向相反且倾角不等。4、平卧褶曲褶曲轴面近水平,一翼地层正常,另一翼地层倒转。5、翻卷褶皱轴面弯曲的平卧褶皱。㈡ 褶曲在平面上的形态分类:1、线状背斜:褶曲的长度和宽度之比> 10∶1 ;2、长轴背斜:褶曲的长度和宽度之比介于 10∶ 1 ~5 ∶ 1之间;高点高点鞍部3、短轴背斜:褶曲的长度和宽度之比介于5 ∶ 1 ~ 2: 1之间;4、穹隆和构造盆地:在平面上呈浑圆状的背斜称为穹隆构造,长度和宽度之比< 2: 1,相应的向斜叫构造盆地。断 裂 构 造指岩石受力发生变形,当受到大作用力达到或超过岩石的强度极限时,就会使岩石内部的结合力遭到破坏而产生破裂,从而使岩石失去连续性和完整性的地质构造。断裂构造分为:断层和裂缝俩大类型。一、裂 缝1、裂缝的基本概念裂 缝: 是指岩层中的一种破裂,破裂面两侧的岩块没有发生显著的相对位移。裂缝均有裂缝面存在,裂缝面有平整的,也有粗糙的。其产状有:直立的、倾斜的或水平的。裂缝可以是张开的,闭合的,或隐蔽的。2、裂缝的力学成因分类① 张裂缝 岩层是在张应力作用下形成的裂缝。② 剪裂缝 岩层是在剪应力作用下所形成的裂缝。3、裂缝的分布规律① 在长轴背斜上,裂缝沿长轴成带分布,构造高点处最发育,裂缝一张裂缝为主,走向平行于背斜轴向。② 在短轴背斜上,裂缝沿短轴分布,高点处最发育;③ 在穹隆上,裂缝发育区及种族顶部,裂缝常组成放射状向顶部集中;④ 在断层带上裂缝的发育,低角度断层较高角度断层引起的裂缝发育,裂缝较单一。⑤ 断层逆牵引褶皱的拱曲部位裂缝最发育。二、断 层是指岩层受力破裂后,破裂面两侧岩块发生了显著的位移的断裂构造。1、断层要素是指构成断层构造的基本组成部分。分为:断层面、断层线、断盘、断距等一般是根据断层两盘沿断层面相对运动的关系进行分类。分为:正断层、逆断层、平移断层、扭转断层等。① 正断层:指上盘相对下降,下盘相对上升的断层。② 逆断层:指上盘相对上升,下盘相对下降的断层。③ 平移断层:断层两盘沿断层走向相错动的断层。2、断层分类:④ 扭转断层: 断层以近垂直断面的直线为旋转轴作旋转运动的断层。地层接触关系是地壳运动的直接反映,由于地壳运动的速度和强度不同,形成了地层间各种不同的接触关系。按成因可分为:整合接触、不整合接触两种不同类型。1、整合接触:上、下地层在沉积层序上没有间断,岩性或所含化石都是一致或递变的,其产状基本一致,它们是连续沉积形成的这种接触关系称为整合接触。是上、下地层间的层序如果有了间断,即先后沉积的地层之间缺失了一部分地层。① 不整合接触的原因:可能代表没有沉积作用的时期;可能代表以前沉积的岩石被侵蚀的时期。② 不整合接触的类型:平行不整合和角度不整合。2、不整合接触① 平行不整合的形成过程3、不整合的形成过程:地壳下降接受沉积 地壳抬升沉积间断遭受剥蚀地壳下降接受再沉积再次下降、再沉积。② 角度不整合的形成过程地壳下降接受沉积 地壳抬升发生构造变化沉积间断、遭受剥蚀油气生成及运移油气 成因的两大派别无机成油说有机成油说1、无机成油说:石油和天然气是在地下高温、高压条件下由无机物生成的。(早期主要以纯化学角度出发)⑴ 、碳化物说( 1876年 俄国化学家 门捷列夫)3热) 3碳氢化合物浸透岩石生成油页岩、藻煤及沥青岩②碳氢化合物在地表受氧化生成沥青③碳氢化合物质地壳冷却部分冷凝形成石油④碳氢化合物在孔隙性岩层聚集成油藏⑵ 、宇宙说( 1889 年俄罗斯学者 索科洛夫)基本观点① 天体中碳、氢储量很大,在地球上也很丰富;②地球形成温度下降,甲烷形成;③地球上碳氢化合物被岩浆吸收;④岩浆冷却紧缩,碳氢化合物沿裂隙分离出来。⑶ 、岩浆说( 1889年 前苏联学者 库得梁采夫)基本观点① 岩浆中形成石油的过程中不断进行;②古老油气早已扩散逸失;③现所有的油藏都是年轻的油藏;④由石油产生了生物。(有机质来源于石油)⑷ 、高温生成说( 1971年 俄国学者 切卡留克)基本观点① 在深约 150度超过 1500k,压力 5000 在强褶皱作用下,深部石油进入地壳沉积层,并由低分子烃转化为高分子烃及环状烃;⑸ 、岩石说( 1971年 前苏联学者 耶兰斯基)基本观点① 蛇纹石化作用发生在埋深 22~ 40 是橄榄岩同 10~ 22 生成烃类后沿断裂带进入沉积层。① 解释不了为什么世界上 90%以上的石油都埋藏在沉积岩中,为什么石油具有只有生物有机质才有的旋光性、生物标志化合物等 问题 。② 石油的旋光性在 300℃ 以上将不存在,若石油为无机成因,因需 高温、高压 条件,则旋光性早已消失。③ 实验室合成生成的仅是一些烃分子,远不是代表油、 气本身的复杂混合物。致命要害:2、有机成油说:油气的生成是由分散于沉积岩中生物有机体转化而成。总之,一个被公认的油气成因学说,必须以自然界普遍现象为基础,能解释并预测地壳上油气生成和分布的客观规律,指导人们实际勘探工作。石油是地质历史时期中生物有机质在还原环境中转化而成的。根据石油形成于沉积物成岩作用的 早晚分为 :晚期成油说早期成油说早期成油说的依据实验发现一些生物组分在一定条件下都可生成烃类。烃类有部分与包含它们的沉积物是同时生成。细菌是有机质转化为类石油的媒介,这一过程完成于沉积物埋藏不深的阶段,说明烃类只能在成岩早期生成。世界上发现的原生油气藏几乎都在上新世( 前现代沉积中的烃类性质与真正的石油不同难点晚期成油说1960年以来,由于分析手段的提高和认识水平的飞跃,晚期有机成油学说逐渐占了上风。通过对生油剖面的详细研究表明,只有当含有丰富有机质的沉积物(称为母岩 /源岩)被埋藏到一定温度和深度时,有机质才会显著地产生大量石油烃。阿贝尔森 ( 963)提出,石油是沉积物(岩)中的不溶有机质(称为干酪根)在成岩作用晚期,经过热解生成的。该 理论认为,随着埋藏深度的逐渐加大,地温不断升高,有机质向油气的转化显示出明显的阶段性,可划分为生物化学生气、热催化生油气、热裂解生凝析气和深部高温生气四个阶段,而热催化生油气阶段是生成石油的主要时期,此时的有机质埋藏深度一般大于 1500m。这一观点目前成为石油生成的主流学说。一、油气的生成1、油气生成的原始物质:主要是指沉积岩中的有机质。来自于生活在地球上的生物遗体。自然界中生物种类繁多,有低等生物和高等生物。在一定条件下死亡后都可以成为生成油气的原始物质。低等生物特点: ① 繁殖力强; ② 数量多;③ 多为水生生物;④ 死亡后易保存。所以, 低等生物的遗体是油气生成的主要有机质。实际上油气生成过程实质上是去氧加氢富集碳的过程。生成石油的原始物质是干酪根,有机质类型可将干酪根分为:① 腐泥型干酪根:H/O/链式结构较多为特征。主要来源于低等生物和水生动物。生成液态石油烃的潜力大,是成油的主要原始物质。② 腐植型干酪根:O/H/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高等植物。生成液态石油烃的潜力低,是生成天然气的主要物质来源。③ 过渡型干酪根:介于腐泥型和腐植型干酪根之间,生有能力取决于它与腐泥型和腐植型的接近程度。2、有利于油气生成的地质环境 :由于低等生物是油气生成的主要物质来源,所以必须存在有利于低等生物繁殖、保存的地质环境。地质环境必须满足的条件:① 适合于低等生物的大量繁殖;② 有利于低等生物遗体的大量堆积、保存和向油气转化的条件。所以油气生成的地质环境一定要有古地理环境与沉积环境相配合 —— 厌氧还原环境。⑴ 有利于油气生成的地区:① 浅海区;② 海湾;③ 内陆大而深的湖泊;④ 海陆过渡相;这些地区的特点:① 有合适的水深,适于生物繁殖;② 有从陆地搬运来的丰富有机质;③ 有稳定的半闭塞或闭塞的还原环境。⑵ 沉积区地壳长期持续的下降:地壳下降是接受沉积不断埋藏有机质。特点:地壳下降时间越长,沉积厚度越大,有机质越丰富。从而奠定了生成大量油气的基础。⑶ 陆相断陷盆地:因受断块活动影响,具有快速堆积、快速沉积的特点,保存了大量的有机质,保持了还原环境,可生成大量的油气。3、油气生成的外部条件(物理、化学和生物化学条件)除了以上条件外,还要具备一定的外部条件,才能促使有机质向石油烃类转化。⑴ 具有还原环境的条件:因为组成石油的主要成份碳氢化合物是还原性化合物。遇氧后会生成 温 度:石油的生成是有机质在一定的温度下,才能向石油烃转化。温度太高或太低都会影响有机质的转化。实践证明,有利于有机质向石油烃转化的温度最高不高于 330℃ 。⑶ 压 力:压力作用实质在于促使分子发生迭合,是不饱和烃类转变成饱和烃类。⑷ 时 间:在相同的温度条件下,时间越长生成物的量越大。如,在含油盆地内,深度类似,地温梯度差不多的不同时代的地层内:时代老的地层石油较轻(油质好)含气量大;时代新的地层石油较重(质不好)含气量下降;⑸ 细菌作用:在有机质向石油转化过程中,将有机质中的氧、硫、氮、磷等元素分离出来,使碳氢在有机质中富集。⑹ 催化作用:催化剂是加速有机质分解、转化的物质。沉积岩中催化剂有粘土矿物、酵母粘土矿物: 分布广,是天然的无机催化剂;酵 母: 是一种活的有机催化剂,比细菌的作用还大。⑺ 岩石的孔隙条件:① 化学反应中,反应物和生成物之间是平衡的;② 影响平衡的因素很多,但生成物浓度的大小是重要影响之一。③ 有机质向石油转化是一个复杂的化学反应过程,是不可逆的。总之,油气的生产过程是有机质逐渐演化的过程,是上述各因素在漫长的地质时期中综合作用的结果,各种因素是不可独立完成这一极为复杂的转变过程。二、油气运移油气运移 :是指油气在地壳内的任何流动。1、油气运移的方式石油和天然气都是能够流动的流体,它们在岩层中长呈液态、气态及分子状态进行运移。运移的主要方式可分为:渗滤和扩散两种类型。① 渗滤: 储集于岩层孔隙中的油、气、水在一定压差作用下所发生的流动。渗滤作用: 是沿着岩石中各种互相连通的孔隙和裂缝进行的。② 扩散: 是指物质分子运动时,使其各方向浓度趋于平衡的现象。是一种物理现象。当油气生成后,生油层中油、气的浓度大于周围岩石的浓度,油、气即会向四周扩散,以致逐步从生油层运移到储集层中去。运移到储集层内的油、气还会继续进行扩散,只有当油、气受到扩散系数十分小的盖层阻挡后,扩散才会停止。扩散也是石油特别是天然气进行运移的一种方式。总之,在岩石中油气运移以渗流和扩散两种方式表现出来,在孔隙岩层中含有石油和天然气,若存在着压力差,石油和天然气就会沿着岩层的孔隙和裂缝向压力低的方向渗流,同时产生油气扩散。很明显对于油气藏的形成而言,渗滤是重要的。2、促使油、气运移的外界条件流体流动是要靠一定力作用才能实现的,所以促使油气运移的外部条件主要就是力的作用。促使油层油气运移的作用力有:地静压力、水动力、浮力、毛细管力等。① 地静压力:指沉积剖面上,上覆沉积物的重量所施于下伏沉积物的压力。表现在: a 油气从高压区向低压区运移;b 油气由岩性细到粗、由凹陷区向隆起(盆地边缘)区移动、从泥岩向砂岩运移。② 动压力(构造动压力):是有地壳运动造成的各种地质构造应力。是促使油气运移的一种力量,并会形成各种运移的通道,为油气运移提供有利条件。动压力可造成:地层倾斜、背斜和向斜、形成高压区和低压区促使流体沿倾斜地层作侧向运移。③ 水动力:指充满地层中的水在流动过程中所产生的力。在高差条件下,油气在水动力作用下,随水的流动一起运移。供水区泄水区供泄水区高差H 动水压面H ④ 浮力:指促使油气水发生分异并使油气眼地层上倾方向移动的力。油气水按密度进行分异。⑤ 毛细管力:在毛细管内,使液体面上升(或下降)的作用力。液面上升或下降取决于液体对管壁的润湿程度。若润湿则上升;不润湿则下降。油水 θ 油水 θ水 — 润湿系统 油 — 润湿系统油气生成后运移的主要特点是:① 油气从生油层运移至储集层时,地静压力起主导作用;② 油气在储层内或不整合面、断裂带运移时,水动力和浮力起主导作用;若水压头不大则浮力为主导;③ 物性很差的储层,且地层倾角又平缓时,毛细管力的作用最为重要。3、油气运移的过程:主要分为:初次运移、二次运移① 初次运移: 是从生油层向储集层的运移。运移特征:呈溶解状随气流动,少数是分散的微粒呈游离状随水流动。运移方式:垂直运移直接运移到邻近的多孔岩层。侧向运移经断层、裂缝侧向运移到多孔岩层储集。生油层渗透层② 二次运移:指油气从有孔隙或裂缝的储层在压力、水动力推动,扩散和毛细管作用等影响下,再次运移到新圈闭形成新的储集层过程。即,从一个圈闭到另一个新圈闭的过程。由此可见,初次运移与油气的生成关系密切。二次运移与油气藏的性质关系密切。储油层及油气藏一、储集层是指能够储集石油和天然气,并在其中流动的岩层。㈠、储集层的重要特征:是具有孔隙性、渗透性。(是评价储集层的重要标志)孔隙性 决定储集空间 储集数量;渗透性 决定流动性 流动量。1、岩石的孔隙性⑴ 孔隙性:是指岩石中存在的岩石孔隙性质。(用孔隙度衡量)⑵ 孔隙的分类: 分为原生孔隙、次生孔隙两种。⑶ 孔隙度: 衡量孔隙发育程度。与岩石性质有关,但与流体和数量无关。① 绝对孔隙度: 是指岩石中孔隙的总体积在该岩石中所占的比例,用百分比表示。② 有效孔隙度: 指流体可以在其中流动的,相互连通的孔隙总体积在该岩石中的百分比例。2、岩石的渗透性⑴ 渗透性: 指在一定压差下,岩石本身允许流体通过的性能。岩石的渗透性由渗透率决定,用达西定律求得。即,单位:毫达西( 般孔隙度与渗透率的关系是:孔隙度与渗透率成正比。 21   21⑵ 渗透率: 是衡量岩层渗流能力的参数。① 绝对渗透率: 在一定压差下,单项流体在岩石孔隙中流动于岩石间没有物理、化学作用,这时求得的岩石孔隙的渗透率。测定是在实验室进行的,用空气作流体。② 有效渗透率: 指在岩石孔隙中同时有两相以上流体时,岩石孔隙只允许某一相通过的渗透率。主要与岩石本身性质有关,并与流体性质及数量也有关。③ 相对渗透率: 是有效渗透率与绝对渗透率的比值。3、储集层内流体渗流特性:① 含油(水)饱和度:指孔隙中含油(水) 体积与岩石孔隙体积之比。某项饱和度的大小,会影响到该项有效渗透率的好坏。  % 100 岩石孔隙条件 体积水孔隙中的含油含油饱和度② 岩石的润湿性:指流体在岩石表面的铺展能力。影响润湿性的主要因素:有:岩石矿物组成、原油及水的性质和岩石表面的粗糙度。㈡ 储集层的类型:一般按岩石类型把储集层分为:碎屑岩类、碳酸盐岩类和其它岩类三种类型。1、碎屑岩类储集层:⑴ 分类:包括砾岩、砂砾岩及各种粒级的砂岩。⑵ 结构特点:① 由矿物颗粒及胶结物组成;② 主要的储集空间为原生孔隙,次生为次;③ 储油性的好坏,取决于岩石的孔隙性和渗透性。2、碳酸盐岩储集层:⑴ 分类:包括白云岩、石灰岩、白云质灰岩、生物灰岩、鲕粒灰岩等。⑵ 特点:① 世界上 60%油气储集于此岩层;② 主要以次生裂缝、溶洞为主。3、其它岩类储集层:⑴ 分类:岩浆岩、变质岩、泥岩等。⑵ 特征:当这些岩石裂缝、片理、次生孔隙发育后才能成为储集层。二、油气藏指地下岩层中能聚集并储藏油气的场所。(在构造上叫圈闭)油气藏形成的条件:必须是具备生、储、盖、运、圈。1、盖:是指紧邻储集层起阻止油气上逸的不渗透层。① 主要岩性:通常为页岩、泥岩、盐岩、石膏和无水石膏等。其中,页岩和泥岩常与碎屑岩储集层伴生;盐岩、石膏等盖层则多与碳酸盐岩储集层共存。② 油气藏的类型:分为:构造油气藏、地层油气藏和岩性油气藏。a 构造油气藏:背斜油气藏、断层油气藏、裂缝油气藏等。背斜油气藏 断层油气藏裂缝油气藏b 地层油气藏:古潜山油气藏、盐丘油气藏、生物礁油气藏、不整合油气藏、地层超覆油气藏等。不整合油气藏古潜山油气藏 盐丘油气藏 生物礁油气藏生物礁油气藏 地层超覆油气藏c 岩性油气藏:砂岩透镜体油气藏、岩性尖灭油气藏、河床砂岩体油气藏等。岩性尖灭油气藏砂岩透镜体油气藏河床砂岩体油气藏③ 油、气田:指受局部构造单位所控制的同一面积范围内的油气藏的总和。④ 气顶: 天然气充满油气藏顶端的部分。当油层压力大于饱和压力时,油气藏顶部没有气顶。⑤ 含油边界、含水边界、含气边界和油、水过渡带:⑥ 边水、底水、夹层水:边水:水围绕在油气藏的四周,即含油边缘以外的水。底水:由此那个厚度大,倾角小,油气藏下部承托着油气的水。夹层水:夹于两油层之间地层的水。底水边水含油边界夹层水油藏驱动类型是指油层开发过程中主要依靠那一种能量来驱油。研究油层驱动方式的目的:1、是为了正确的判断油层驱动类型,充分利用天然能量;2、为了建立高效率的驱动方式,以便多快好省地开发油气田。驱动类型主要有:弹性驱动、水压驱动、气压驱动、溶解气驱动和重力驱动。是指油田开发后,地层压力开始下降,它们的压缩能量开始释放,地层岩石及孔隙中流体发生弹性膨胀并驱油的方式。是油田开发初期的主要驱动能量,含流体饱和度一般不变。弹性驱动能量先下降 地层压力后下降。特点:弹性能的大小,与岩石和流体的综合压缩系数、油层的超压程度、压降的大小及油层体积和岩石孔隙体积等有关。一、弹性驱动二、水压驱动水压驱动是指油层中有水源供给补充地层能量及其弹性膨胀,驱使油气流向井底的方式。水源主要有:边水、底水、注入水按其能量可分为:弹性水压驱动和刚性水压驱动。1、弹性水压驱动:驱动力主要依靠油藏外围广大含水区的水和岩石的弹性膨胀力。条件:水源供给不足。特点:弹性水压驱动当地层压力下降,则驱动幅度小于弹性驱动。性水压驱动:主要驱动力是边水、底水、人工入注水的水头造成的压力。条件:有充足的水源供给;采出量 =水侵入量特点:高压状态下,流体体积不变,产量、压力不变,可保持长期自喷。3、气压驱动 :( 气顶驱动)驱动力主要靠气顶气被压缩的体积膨胀驱油。条件:气顶气量大特点:地层中油层压力 =饱和压力;没有能量补充来源;井底或近井底油层压力<饱和压力。4、溶解气驱动:驱动力主要靠溶解于石油中的天然气开始逸出,气泡膨胀,从而挤压石油流向井底。条件:地层压力<饱和压力。特点:具有油层性质差,渗透率低没,地饱压差大,溶解气量大,没有气顶,边水活跃等,易形成死油区。5、重力驱动 : ( 一般出现在油田开发末期)驱动力主要靠流体重力从高处向低处驱使油气流动。条件:其它驱动能量消耗完。特点:产量很低,不易形成死油区。以上五种驱动方式中,水力驱动效果较好,溶解气驱动极差,重力驱动产量极低。油田的开发方式一、油田开发的概念就是根据石油市场的需求,从油田实际情况和生产规律出发,依据详探成果和必要的生产性开发试验,在综合研究的基础上,对具有工业价值油田,制定合理的开发方案,并对油田进行建设和投产,使其按预定的生产能力和经济效率实现长期稳产至开发结束。油田开发一般包括三个阶段:⑴准备阶段 —— 开发前的详探、开发试验等。⑵开发设计和投产阶段 —— 油藏工程研究和评价、布井、指定注采方案和实施。⑶方案调整和完善阶段。二、油田开发方案就是开发设计和投产阶段的总体部署和设计,内容如下:⑴油田地质情况⑵储量计算⑶开发原则⑷开发程序⑸开发层系、井网、开发方式、注采系统⑹钻进及完井⑺采油工艺技术⑻油气水集输和处理等。三、油田开发原则⑴采油速度和稳产期限;⑵开采方式和注水方式;⑶确定开采层系;⑷确定开发步骤;⑸确定合理的布井原则;⑹确定合理的采油工艺技术和增注措施。四、油田开发方式指依靠哪种能量来驱油开发油田。分为:天然能量驱油人工补充能量驱油:注水、注气、化学注入剂。五、井网布置指油气田的油、气、水井排列分布方式(井网)、井数的多少、井距排距的大小。井网密度: 指单位面积上的油(水)井数。口 /)井控制的面积。 井 别: 是油田上根据钻井目的和开发要求,将井分成不同类别。如: 探井、资料井、生产井、注水井、检查井、观察井、评价井 等。六、油田注水方式一般分为:边外(缘)注水和边内注水两大类。㈠ 边外(缘)注水指注水井按一定方式分布在外油水边界处,向边水中注水开发。㈡ 边内注水指在油田含油范围内,按一定的方式在内含油边界以内布置注水井进行注水开发。按布井方式分:行列式内部切割注水、面积注水、顶部(腰部)注水。1、切割注水就是利用注水井排将油藏切割成为较小的可视为各自独立的开发单元。适用条件: 适用于油层面积大,稳定分布,连通好,具有一定的流动系数的条件较好的油田。切割注水方式的特点:⑴ 可根据油田地质特征选择最佳切割方向和切割距;⑵ 便于调整注水方式,利于生产工艺简化及管理方便;⑶ 可优先开采高产地带;⑷ 不能很好地适应油层的非均质性,井间干扰大等;⑸ 只适合于大面积、储积丰富、油层物性好、分布相对稳定的油田。2、面积注水是将生产井和注水井按一定几何形状均匀地分布在整个开发上,同时进行注水和采油。实质上是把油层分割成许多小单元,油水井间相互控制较大,是一种强化注水。⑴ 面积注水的特点:①开发区可以一次投入开发,储量动用较充分;②采油速度比行列注水高;③一口生产井能受周围几
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