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《石油地质学》构造及石油地质学基础知识培训1

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
资源描述:
评价有机质成熟度的方法:镜质体反射率 ( 法孢粉和干酪根的颜色法岩石热解法可溶有机质的化学法另外 , 还可应用多种成熟度标尺和 机质的成熟度-是表征其成烃有效性和产物性质的重要参数指在有机质所经历的埋藏时间内,由于增温作用所引起的各种变化镜质体反射率是温度和有效加热时间的函数且具不可逆性 , 是确定煤化作用阶段的最佳参数之一镜质体反射率 ( 反射光强度与入射光强度的百分比 质体反射率法1977) : 腐泥型干酪根中缺乏镜质组• 还需注意富氢镜质组、再沉积的镇煤和构造运动以及火成岩的影响• 用 要限于晚古生代以来碎屑岩系。1969) 和 1971) :热变指数 ( 1977) :色变指数 ( . 孢粉和干酪根颜色法未成熟阶段为浅黄至黄色成熟阶段为揭黄至棕色过成熟阶段为深棕至黑色热解转化率 ( 解峰温 ℃ )3·岩石热解法采用岩石热解法确定的界限 , 也会因干酪根的类型不同而异 , 需配合氢指数 ( 和氧指数 ( 及其他方法给出的类型参数氯仿沥青 “ A”总烃含量“ A”/有机碳总烃/有机碳等转化率绘制随深度的演化曲线4. 可溶有机质的化学法( 1)演化曲线这些曲线可反映有机质的成熟度随深度的变化( 2) 是干酪根热降解的产物庚烷值 =正庚烷/( 之间 100%异庚烷值 =( 2 3 /二甲基戊烷 , 也与温度有正相关性1965)• 在近代沉积物中 , 烷烃主要来源于高等植物的蜡 , 具有明显的奇数碳优势 。• 在古代成熟生油岩和石油中 , 干酪根热降解的烷烃不具此优势 ,因而奇碳优势逐渐消失• 生油高峰期 , 已不再有奇碳优势 。( 3) 类( 4)环烷烃随埋深增加,环烷烃的环数从三一四环为主变为单一双环甾烷指标• ( 5—20S—( 5—20R—随埋深增加从 且稳定• 重排甾烷 /( 5( 29) 从 18(H)三降新藿烷/ 17(H)三降藿烷 (s)从 >( — /( + — 随埋深从 5)生物标志化合物随埋深和温度的增加,干酪根热降解的新生烃类使来自生物的烃类受到稀释,与其相邻的正烷烃比较,其含量都随成熟度的增加而减少,如姥鲛烷/正十七烷、植烷/正十八烷甾烷和藿烷的立体异构化,能十分有效地反映成熟度确定烃源岩有机质成熟度的方法应综合使用 , 而且还需考虑有机质类型的影响在生油层中生成的石油和天然气 , 自生油层向储集层中的运移 , 称为初次运移 。第 2节 石油和天然气的初次运移油气运移聚集过程一、油气初次运移的物理状态和主要运载体在初次运移中,液态烃类的大部分是以游离的原有相态运移的,只有少量可能是以溶解于水中的方式运移原油在水中的溶解度随温度的变化 1978怀俄明州法姆尔原油 阿拉斯加原油里迪河原油尤尼恩文奈原油易斯安那州阿姆瑟湖原油初次运移中,液态烃类主要是以原有的相态与水一起运移天然气运移• 压力为 28. 12公斤/厘米 2时 , 天然气在水中的溶解度为 0. 71米 3 /米 3;• 当压力为 140. 6—421. 8公斤/厘米 2时 , 天然气在水中的溶解度增加到3. 92米 3/米 3天然气在水中的溶解度是随压力的增加而增加的天然气初次运移时,绝大部分以溶解于水中的状态运移• 胶束溶液 ( 普林斯顿大学 1979) 曾提出过甲烷气的作用关于烃类初次运移的物理状态的 其它观点生油岩中大量原生水的运动,对油气初次运移起着极重要的 ""运载体 ” 作用二、油气初次运移的主要动力促使油气初次运移的最重要因索是沉积物中的原生水 。 而这些原生水能促使油气运移是由于以下的主要原因:1.压实作用2.水热增压作用3.渗透压力的作用4.粘土脱水作用5.毛细管力的作用6.甲烷及其他烃类气体的作用1.压实作用增加的剩余压力新沉积层的密度水的密度• 当泥岩埋藏比较深 , 地层温度增加 , 流体发生膨胀 , 这种膨胀使泥岩层内压力增加 , 促进流体运动• 在大多数沉积盆地中 , 地下温度随埋藏深度的增加而增高 ,引起流体的这种膨胀 , 发生热液流体的运动2.水热增压作用7708米 11600磅/英寸 2水的体积膨胀了 10%水的压力一温度一密度(比容)的 关系曲线 1978• 由于地层中水含盐量的变化 , 引起渗透压力的不同 。 在渗透压力的作用下 , 渗透流体发生运动 , 促使油气的初次运移 。• 在很多沉积盆地中 , 地层水的含盐量随深度和压实作用的增加而增加;这些水的含盐量常常超过海水的含盐量 ( 35000。• 页 ( 泥 ) 岩中水的含盐量与孔隙度成反比关系 , 即含盐量增加 , 则孔隙度减小;因此 , 含盐量从每层页 ( 泥 ) 岩的中间部分向边部增高 。 含盐量与渗透压力之间也是成反比关系 , 即:含盐量高则渗透压力低;反之 , 含盐量低则渗透压力高 。 因此 , 渗透流体运动的方向 , 是从含盐量低的部分流向含盐量高的部分 。3.渗透压力的作用在地层的一定深度范围内 , 粘土岩中的蒙脱石向伊利石转化 ,在转化过程中释放结合水 , 并进入粒间孔隙成为自由水 。 结合水变成自由水其体积要膨胀 , 从而增加了泥岩孔隙流体压力 ,促进流体运动 , 成为烃类初次运移的动力 。 同时由于自由水排出又可使压实突变 。4.粘土脱水作用压实突变阶段张敦样, 1979毛细管中液体上升的现象是毛细管力作用的结果 。 当两种不相混合的液体呈相态接触 , 或一种液体与一种固体呈相态接触时 , 在界面上都存在界面张力 。在充满油 、 气 、 水的岩层中 , 由于三者对岩石的界面张力不同 , 润湿程度也就不同 。 例如 , 在相同条件下 , 水和石英的界面张力比己烷和石英的界面张力大 255尔格/厘米 ’ 。 在相界面上 , 毛细管力指向润湿性小的流体;在一般情况下 , 水比石油容易润湿岩石 , 因此 , 在岩石孔隙中 , 当油水接触时 , 界面向水突出 , 毛细管指向石油 , 即接触角 所指的方向 。5.毛细管力的作用毛细管孔隙中的水润湿系统H. D. 始终都伴随有大量的甲烷产生 ( 不论是生物化学作用阶段还是热化学作用阶段 ,都是如此 )6.甲烷及其他烃类气体的作用这些大量的甲烷既可以是石油初次运移的动力 , 也可以是石油初次运移的重要 “ 运载体 ”有机质向甲烷及液态烃转化与温度和埋藏深度关系示意图H. D. 除了上面介绍的六种动力因素以外 ,其他因素 , 如浮力 、 扩散作用等等 ,对油气的初次运移可能也有影响;但是 , 其重要性与上述六个动力相比较 , 则是次要的 。三、油气初次运移的时期• 第一阶段 ( 初期压实阶段 ) :此时泥质沉积物的孔隙度为 80—30% ,在该阶段 , 粘土颗粒间互相接触不充分 。 由于深度不够 ( 小于 1500米 ) . 地温较低 ( 低于 60, 石油烃类尚未开始形成 , 仅有由于生物化学作用生成的甲烷 。• 第二阶段 ( 中期压实阶段 ) :进一步压实作用的结果 , 沉积物的孔隙度逐步减小;该阶段泥质沉积物的孔隙度为 30一 10% , 此时深度超过1500米以上 , 地温可高达 60~ 100有机质已成熟 , 大量向石油烃转化 , 干酪根开始生成烃类 , 并逐渐活跃 , 达到旺盛时期 第三阶段 ( 后期成岩重结晶阶段 ) :沉积物形成了完全固结的岩石 ,该阶段泥质岩孔隙度已比较小 , 温度大于 100有机质巳成熟过度 。在此阶段的前期 , 干酪根还向烃类转化 , 但到后期 , 石油烃的生成则已衰竭 , 而主要形成高温甲烷 。泥质沉积物的压实及成岩过程分成三个阶段:石油烃类的初次运移 , 主要发生在泥质岩孔隙度为 30一 10%的时期 , 起决定作用的因素之一 , 是压实作用 。 因此 , 可以综合这两个条件 ( 30—10% 的孔隙度和 60—100 ,预测所勘探盆地的生油情况及油气藏形成情况 。在不同的地温梯度条件下,初次迁移时(埋藏深度 1500~ 2800米)的温度及形成大油藏的可能性若沉积盆地石油初次运移时主要时期 , 与石油烃生成的主要时期是一致的 , 则形成大油藏的可能性就大 , 该盆地的含油气远景就大第二节 生储盖组合• 在地层剖面中 , 紧密相邻的包括生油层 、 储集层 、盖层的一个有规律的组合 , 称为一个生储盖组合 。• 由于在实际地层剖面中 , 岩性往往是过渡的 , 互相交替 , 厚薄不一 , 所以对生储盖组合的划分不是截然的 , 一般取相近的主要生油层 、 主要储集层和盖层 , 划为一个生储盖组合 。根据生 、 储 、 盖层三者在时间上和空间上的相互配置关系 , 可将生储盖组合划分为四种类型 。生储盖组合类型示意图指在地层剖面上生 、 储 、 盖层表现为由下而上的正常分布关系 , 即生油层位于组合下部 , 储集层位于中部 。 盖层位于上部 。 这种组合类型又根据时间上的连续或间断细分为连续式和间断式两种 。 油气从生油层向储集层垂向运移为主 。 正常式生储盖组合是我国许多油田最基本的组合方式 。正常式生储盖组合这种组合类型是由于岩性 、 岩相在空间上的变化而导致生 、储 、 盖层在横向上发生变化而形成 。 这种组合多发育在坳陷内生油凹陷向边缘斜坡过渡带或隆起的斜坡上 , 由于岩性 、岩相横向发生变化 , 使生油层和储集层同属一层为主要特征 ,二者以岩性的横向变化方式相接触 , 油气以横向的同层运移为主我国新疆准噶尔盆地西北边缘的克拉玛依一乌尔禾油区二叠系乌尔禾群即属此种 。侧变式生储盖组合顶生式生储盖组合:生油层与盖层同属一层 , 而储集层位于其下的组合类型 。 例如我国华北地区发现的下第三系沙河街组泥岩直接盖于古生界碳酸盐岩之上 , 前者既为生油层又可作盖层 , 后者具有孔隙 、 溶洞 、裂缝的石灰岩为储集层 。自生 、 自储 、 自盖式生储盖组合:石灰岩中局部裂缝发育段储油 、泥岩中的砂岩透镜体储油和一些泥岩中的裂缝发育段储油都属于这种组合类型 , 最大特点是生油层 、 储集层和盖层都属同一层 。四川盆地川南二叠系石灰岩某些气藏 、 柴达木盆地油泉子构造泥岩裂隙油藏等 , 均属此种组合方式 。我国石油地质工作者总结油气勘探经验,从生油层与储集层的时代关系,提出新生古储、古生新储和自生自储三种型式。较新地层中生成的油气储集在相对较老的地层中,为新生古储;与此相反,较老地层中生成的油气运移到较新地层中聚集,属古生新储;而自生自储乃指生油层与储集层都属于同一层位。以上三种型式的盖层都比储集层新。在任何一个区域,正确划分生储盖组合,对于预测可能油气藏类型、指出有利的勘探地区,具有重要的意义。储层砂体类型及分布模式•冲积扇砂体•河流砂体•湖泊砂体•风成砂体碎屑岩储层成因类型-碎屑岩储集体的分布主要受沉积相控制•海岸砂体•海陆过渡相三角洲砂体•陆棚砂体•深海浊积砂体滦河冲积扇分布图晚更新世早期滦河冲积扇 晚更新世晚期 滦河冲积扇冰期后滦河冲积扇一、冲积扇相及其相模式冲积扇是组成山麓-洪积相的主体,与油气关系密切扇缘(或扇端)内扇(或扇根、扇顶)中扇(或扇中)冲积扇往往是断陷盆地的主要边缘相干旱-半干旱气候条件下:•强烈构造活动•物理风化作用•阵发性洪水事件漫流沉积三、冲积扇砂体的储集性冲积扇砂砾岩体的储集性能十分复杂冲积扇体储集性是源区母岩性质、气候条件、沉积类型和相带等因素的综合函数并非所有的冲积扇粗碎屑岩体均可形成良好的储集层• 源区母岩泥质岩发育、植被较少,在气候干旱的条件下,泥石流十分发育,且漫流和河道沉积中含泥亦多,形成砾、砂、泥混杂、分选极差的泥质砂砾岩体。储集性能差,一般不构成储集层• 源区母岩泥质较少 , 气候不十分干燥 , 甚至为潮湿气候时 , 泥石流不甚发育 , 且主要分布于扇顶 ,冲积扇沉积则以少含泥的砾 、 砂混杂为特征 。 可形成油气储集层•扇顶砂砾岩体的储集性能比较复杂孔隙性差-泥石流沉积储集性可变的漫流沉积(随泥质含量变化而变化)储集性相对较好-河道冲填沉积孔渗性很好-筛状沉积•扇中储集性能则相对较好,辫状冲填沉积相对发育,沉积物经过一定程度的分选(总的来说,分选性仍较差),含泥相对较少,具有一定的储集性•扇端以漫流沉积为主,悬浮泥质相对较多,储集性相对较差冲积扇亚相与储集性能二、河流相及其相模式弯度指数 (p)=河床长度 /蛇曲带或河谷轴的长度游荡性指数 (B)=2× 区域内心滩总长 /两岸间河床中线长类型 单河道(辫状指数< 1) 多河道(辫状指数> l)低弯曲度 (<顺直河 辫状河高弯曲度(> 1. 5) 曲流河 网状河曲河流相砂体沉积模式图• 注入盆地的沉积物必须足以保持冲积平原环境• 岸质抗冲性强,以使河岸、天然堤得以稳定(因此,潮湿气候条件下植被比较发育时,有利于网状河的形成 )• 最适于网状河的构造环境是构造上活跃的山间盆地和磨拉石山间平原网状河发育的一些特殊条件• 沉积盆地必须连续下沉或控制盆地的局部基准面上升以保证河道以迅速而连续的填积由于网状河呈固定的交织状多河道河流,而且沉积与沉降速率保持较长时间的均衡补偿,因此砂体几何形态呈典型的窄而厚的交织条带状砂体国外已有许多网状河砂体作为油气储集层的报导马岭油田延 10组储集层被认为是近似于网状河属于限制性河谷充填沉积马岭油田的主力油层。以砂砾岩为主,占剖面 70%的厚度,矿物成熟度低,局部可见泥石流沉积。岩相层序为多个小正韵律组成的总体和上变细的层序。每个小韵律上有厘米级厚度的废弃充填物(纹层状粉砂或泥岩)。砂体内发育数十厘米厚的大型交错层理。砂体呈典型的鞋带状,宽仅数百米,各层河谷继承性相当强储集层由于遭受强烈的成岩作用,已成为低渗透储集层• 网状河河道稳定,具有较低的宽 /深比,因而具有排列完好三维空间组合• 辫状河具有高的河道宽/深比,以快速迁移为特征,在三维空间上缺乏有序排列• 网状河还以具有规模大的天然堤为特征,而辫状河几乎不发育或只有很低的天然堤网状河的二维河流样式与辫状河相似,最主要的差别:一个完整的点坝层序厚 5~ 7m,内部可分 3~ 5个小韵律,每个韵律上部夹薄层粉砂质和泥质夹层砂体连续稳定,几何形态简单,一个曲流带宽 800~ 1000m,渗透率( 1000~ 2000) 10-32砂体点坝层序萨尔图油田第一主力油层第三节 湖泊砂体世界上现代湖泊不多,总面积只有 250万 占全球陆地面积的 1. 8%我国现代湖泊面积亦只有 8万 到全国陆地面积的 1%在中、新生代时期我国湖泊很发育。我国自中生代以来,由于海水大规模退出,陆地扩大,发育了众多的、面积较大的湖泊,如:• 陕甘宁盆地晚三叠世湖泊面积达 9万 当于 20个现代的青海湖• 松辽盆地在白垩纪青山口组一段和嫩江组一段沉积时期的面积分别达8. 7万和 15万 0%以上是来自中、新生代的湖泊沉积三角洲砂体浅水滩坝砂体深水浊积砂体湖泊砂体类型断陷湖盆深陷扩张期沉积相断陷湖泊收缩期沉积相冲积扇辫状河辫状河三角洲近岸浊积扇远岸浊积扇浊积透镜体深湖区水下冲积扇(水进型扇三角洲滨浅湖区冲积扇 曲流河正常三角洲;辫状河一正常三角洲扇三角洲辫状河三角洲 浅湖区深湖区正常三角洲、辫状河三角洲和扇三角洲的分类标志( 1987)一、三角洲砂体• 正常三角洲是指岸上平原区曲流河进入湖泊(海)浅水缓坡处形成的砂、泥质、形似三角形的沉积体• 辫状河三角洲是由辫状河体系(包括河流控制的潮湿气候冲积扇和冰水冲积扇)前积到稳定水体(湖、海)中形成的富含砂、砾的三角洲• 扇三角洲是从邻近高地直接前积到稳定水体中的冲积扇( 1965)
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