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油气田开发地质习题

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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第一章 石油天然气及油田水一、 空题三、油的主要成分是什么?份、组份组成及化合物组成有哪些?气与湿气的主要区别?田水的来源是什么?、影响因素有哪些?林分类)包括哪些?一章 同步练习一、名词解释1. 石油是一种成分十分复杂的天然有机化合物的混合物,主 要 成 分 为 液 态 烃 类 , 含 有 数量 不 等 的 非 烃 化 合 物 及 多 种 微 量 元 素 。2. 甲烷含量在气体成分中占 95%以上,重烃气含量极少,不超过 1%~4%者称为干气。空题三、油是一种成分十分复杂的天然有机化合物的混合物,主 要 成 分 为 液 态 烃 类 , 含有 数 量 不 等 的 非 烃 化 合 物 及 多 种 微 量 元 素 。 石油主要由碳、氢及少量氧、硫、氮等元素的组成。石油中的主要元素不是呈游离态,而是结合成不同的化合物存在于石油中。其中已烃类化合物为主,另外还有含氧、含硫和含氮等非烃化合物。质 石油的主要组分,它是由烃类组成的浅色粘性物质,可溶解与石油醚而不被硅胶吸附,主要是饱和烃和一部分低分子芳香烃。胶质 粘稠状的液体或半固体,颜色为浅黄、红褐至黑色。胶质可溶于石油醚、苯、三氯甲烷、四氯化碳等有机溶剂,可被硅胶吸附,依此可将它和油质分开。沥青质 石油中分离出来的沥青质为黑色的脆性的固体粉末,它不同于胶质。高分子化合物含量增加,具有较大的分子量。碳质 又称残碳,为石油中的非烃化合物。它不溶于有机溶剂,在石油中含量很少或无。天然气在地下的产状可分为油田气、气田气、凝析气、水溶气、煤层气及固态气体水合物等。烷含量在气体成分中占 95%以上,重烃气含量极少,不超过 1%~4%者称为干气,它一般不与石油伴生可单独形成纯气藏;凡气体成分中含重烃气较多者称为湿气,湿气长与石油伴生,且与凝析气藏有关。田水广义上是指油气田域内的地下水,包括油层水和非油层水。狭义的油田水是指油田范围内储集油气的地层中的地下水,亦即油层水。附水 吸附在岩石颗粒表面、呈薄膜状。部分水即使在高温、高压条件下,也不能自由运动。毛细管水 存在与毛细管或裂隙中的水,只有当作用与水的外力超过毛细管了、力时,水才能在孔隙中流动。自由水 存在于超毛细管孔隙、裂隙、空洞中的水,在重力作用下能在其中自由流动。色与透明度 油田水通常带色并混浊不清,含硫化氢时,呈青绿色;含铁质胶状体时,带淡红色、褐色或淡黄色。密度及粘度 因油田水含盐类多,使密度及粘度均比纯水高。油田水密度一般大于1g/盐量越高,则密度及粘度越大;温度升高粘度则降低。嗅觉及味觉 油田水中含有少量石油时,往往具有汽油或煤油味;当含硫化氢时,常常使水有臭鸡蛋味;溶有 ,具有咸味;溶有 具有苦味。总之,油田水 给人的嗅觉和味觉是比较特殊的。温度 油田水的温度随着油层的埋深增加而增加。据测定,油田水的温度一般介于20~100间。导电性 水为极性化合物,纯水不是良导体,而油田水因含有各种离子,所以具有导电性。离子浓度大,导电性越强;温度增高,导电性增强。油的物理性质取决于它的化学成分。由于石油形成的原生因素和次生变化作用,所以;石油没有固定的化学成分,因而决定了它没有固定的物理常数。四、要从以下几方面说明:颜色 石油的颜色变化很大,从白色、淡黄色、黄褐色二淡红色、黑绿色至黑色都有。石油的颜色与其胶质、沥青质含量有关,其含量越高,颜色越深。密 度 及 相 对 密 度 石油的密度是指单位体积的质量。石油密度的大小取决于胶质和沥青质的含量及石油组分的分子量。地下石油密度的大小还与其所处温度、压力条件及溶解气的数量有关。粘 度 粘度是对流体流动性能的量度。流体粘度越大,越不容易流动。人们把流体质点相对移动时所受到的内部阻力称为粘度。一般说,与石油的化学组成、温度、压力及溶解气量等有关。低分子量的烷烃、环烷烃含量多,粘度就低;高分子化合物含量高,则石油粘度高;石油粘度随温度升高而降低,随压力加大而增高;石油中溶解气量增加使粘度降低。凝 固 点 将 液 体 石 油 冷 却 到 失 去 流 动 性 时 的 温 度 称 凝 固 点 。 石 油 凝 固 点 的 高 低 取决 于 含 蜡 量 及 烷 烃碳数高低;含蜡量高,则凝固点高。富含沥青的石油在温度降低时无明显凝固现象。导电性 石油具有极高的电阻率,是一种非导体。石油的电阻率为 109~10 16 m。如岩石孔隙中存在石油,则其中所含的矿化水就少,所以,含油岩石的电阻率比含水的岩石的电阻率高。溶解性 石油主要由含烃类化合物组成,而烃类难溶于水,因此在纯水中的溶解度很低。石油在水中的溶解度在温度压力升高时会增大,当水中无机组分含量增加时,烃类的溶解度则降低。荧光性 石油在紫外光照射下产生荧光,这种特性称为石油的荧光性。石油发光现象取决于其化学结构。石油中的多环芳烃及非烃能引起发光,饱和烃则不发光。轻质油的荧光为浅蓝色,含胶质较多的石油呈绿色或黄色荧光,而含沥青较多石油或沥青质则为褐色荧光。所以,发光颜色随石油或沥青质的性质而变。石油溶于有机溶剂发光颜色不受溶剂性质影响,而发光强度随石油或沥青物质的浓度而发生变化。石油的热值 每千克可然矿产燃烧时所产生的热量为热值。 酸 钠 ( 型 当 l>1, (l)/ 时 , 油 田 水 为 。 地 表 水 多 属 此 类 , 苏 林 认 为 此 类 水 是 在 大 陆 环 境 下 形 成 的 。 它 分 布 于 油 田 垂 向剖 面 的 上 部 , 在 横 向 上 多 分 布 子 供 水 区 。重 碳 酸 钠 ( 型 当 , (1)/ 时 , 油 田 水 为 。 这 类 水 的 大 于 8, 为 碱 性 水 。 苏 林 认 为 , 此 类 水 型 属 大 陆 环 境 下形 成 的 。 在 油 气 田 区 分 布 广 泛 。 我 国 西 北 及 川 南 的 油 气 田 中 均 有 此 类 水型 出 现 。 它 分 布 于 油 田 垂 向 剖 面 的 —下 部 。氯 化 镁 ( 型 当 田 水 为 。 苏林 认 为 , 此 类 型 是 在 地 壳 深 部 环 境 中 形 成 的 。 它 代 表 水 所 处 的 环 境 封 闭 性 好 , 有 利于 油 气 聚 集 和 保 存 。 其 4~ 6之 间 , 为 酸 性 水 。 在 油 气 田 区 广 泛 分 布 ,我 国 大 部 分 油 田 均 有 发 现 。油中的各种烃类化合物,按其化学结构可分为三类:烷烃 又称脂肪烃,其化学通式为 ,属饱和烃。烷烃分子的结构特点是碳与碳的原子已单键相连,排列成直链式。同时,按其是否有支链存在,进一步分为正构烷烃和异构烷烃;无支链的为正构烷烃,简称正烷烃;有支链的为异构烷烃,简称异烷烃。环烷烃 环烷烃也属饱和烃,其分子结构中只有 。单环烷烃分子通式为闭链结构,如环戊烷和环己烷结构式。在石油中 烷烃较多,其中尤以五碳和六碳环较多,是石油的重要组成部分。芳香烃 芳香烃为一种不饱和烃,具有芳香气味,化学通式为 主要特点为分子中至少有一个苯环,故又称苯属烃。石油的低沸点馏分中芳香烃含量较少,一般不超过 20%,主要为苯,甲苯,二甲苯。第二章 油气的生成和生油层一、名词解释干酪根 生油层二、填空题1、指岩石中残留的有机碳含量,以 表示。2、在一些地质发展演化史较复杂的盆地,由于某种原因历经多次大的构造运动,生油岩中的有机质可能由于在埋藏较浅尚未成熟就被抬升,后来再度沉降埋藏到相当深度后,方达到成熟温度,有机质可以大量生石油,即所谓 。三、、. 什么是沉积有机质?阐述油气生成的原始物质。油层、生油层系、二章 同步练习一、名词解释1、干酪根:沉积岩中所有不溶于非氧化性的酸、碱和非极性有机质溶剂的分散有机质。2、生油层:能够生成石油和天然气的岩石,称为生油气岩(或烃源岩、生油气母岩) ,由该类岩石组成的地层,即为生油(气)层。二、填空题1、单位重量岩石中有机质的重量百分数2、二次生油三、1)世界上已发现的油气田 分布在沉积岩中,只有极少数石油分布在岩浆岩和变质岩中,且这少数石油也被证明是从沉积岩中运移而来的,而与沉积岩无关的地盾和巨大的结晶岩突起发育区,至今未找到油气聚集。(2)石油在地层时代的分布上与煤、油页岩及有机质的分布状况相吻合的,表明它们在成因上是有联系的。(3)虽然世界上的石油没有成份完全相同的,但所有石油的元素组成和化合物组成是相近的或相似的,说明它们的成因可能大致相同。(4)大量油田测试结果可知,油层温度很少超过 100℃,有些深部油层温度可以高达141℃,而当 T 超过 250℃时,烃类就会发生急剧而彻底的裂解,生成石墨及 明石油不可能在高温下形成。(5)从目前发现的油气藏分析看,石油生成、聚集成藏不需很长的时间,大约需不到一百万年。(6)石油中含的卟啉化合物,异戊间二烯型化合物,甾醇类,石油的旋光性都证明石油是在低温下,由生物有机质生成的。(7)石油地质工作者对近代沉积的研究成果表明,在近代沉积中确实存在着油气生成过程,且至今还在进行着,生成的数量也很可观。并且,在实验条件下,用有机质进行地下条件模拟,转化出了烃类,这为有机成因学说提供了有力的科学依据。2. 根据干酪根中的 C、H、O 元素分析结果划分为三种类型:Ⅰ型:H/C 原子比介于 ~含类脂化合物为主,直链烷烃很多,多环芳香烃及含氧官能团很少;主要来自于藻类、细菌类等低等生物,生油潜能大。Ⅱ型:H/C 原子比介于 ~高度饱和的多环碳骨架,含中等长度直链烷烃和环烷烃很多,也含多环芳香烃及杂原子官能团;它们来源于浮游生物(以浮游植物为主)和微生物的混合有机质。生油潜能中等。Ⅲ型:H/C::含多环芳烃及含氧官能团为主,饱和烃链很少,来源于陆地高等植物。它生油不利,可利于生气。目前还划出若干中间类型。先在地质历史上只有哪些曾发生过持续下沉的沉积盆地才是有利于生物生长的环境,才有沉积物的沉积,才能为油气生成、运聚提供有利场所。若沉降速度 积速度(V d) ,则水体不断变深,生物死亡后,在下沉过程中易遭受巨厚水体所含氧气的氧化破坏,且因阳光不足、温度低,不利于生物生存。若 s,则相反,沉积物会迅速填满盆地;水体快速变浅,乃至上升为陆地,沉积物暴露地表,有机质会易受空气氧化,也不利于有机质的堆积和保存。只有在长期持续下沉过程中,并伴随适当的升降,沉降速度与沉积速度相近或前者稍大时,才能持久保持还原环境。在这种条件下,不仅可以长期保持适于生物大量繁殖和有机质免遭氧化的有利水体深度,保证丰富的原始有机质沉积下来,而且可以造成沉积厚度大、埋藏深度大、地温梯度大、生、储频繁相间广泛接触、有助于原始有机质迅速向油气转化并广泛排烃的优越环境。此外,在大型沉积盆地内,由于断裂分割或沉降速度的差异,造成盆地起伏不平,出现许多次级凸起与凹陷,使有机质不必经过长距离搬运便可就近沉积下来,避免途中氧化。所以,沉积盆地的分割性对有机质的堆积与保存有利。气生成除需大量有机质提供物质条件外,还必须具备外部条件如温度、压力、细菌、催化剂、放射性等物化条件,只有这样,有机质才能逐步转化为油气。(1)温度与时间沉积有机质向油气转化的过程,温度是最有效、最持久的作用因素。在转化的过程,温度的不足可用延长反应时间来弥补。温度与时间可以互相补偿:高温短时作用与低温长时作用可能产生近乎同样的效果。(2)细菌活动细菌是地球上分布最广、繁殖最快,对环境适应能力最强的一种生物。按其生活习性,可分为三类:喜氧细菌、厌氧细菌、通性细菌。(3)催化作用在油气生成过程中催化剂的催化作用在于催化剂与分散有机质作用,使后者的原始结构破坏,促使分子重新分布,形成结构稳定的烃类。这种催化剂主要有无机盐类和有机酵母两大类。(4)放射性放射性作用可能是促使有机质向油气转化的能源之一。(5)压力一般认为,高压对于使体积增大的裂解反应是不利的,它可以阻止液态烃裂解为气态烃。:生物有机质随沉积物沉积后,随埋深加大,地温不断升高,在还原条件下,有机质逐步向油气转化。由于在不同深度范围内,各种能源显示不同的作用效果,致使有机质的转化反应性质及主要产物都有明显区别,表明有机质向油气的转化具明显的阶段性。主要可以概括为四个阶段:(1)生物化学生气阶段深度:0~1500m,温度:10~60 ℃与沉积物成岩作用阶段相符,相当于碳化作用的泥炭—褐煤阶段。主要能量以细菌活动为主。在还原环境下,厌氧细菌非常活跃,其结果是:有机质中不稳定组分被完全分解成 H 4、、H 2S、H 2O 等简单分子,生物体被分解成分子量低的生物化学单体(苯酚、氨基酸、单糖、脂肪酸) ,而这些产物再聚合成结构复杂的干酪根。(2)热催化生油气阶段沉积物埋深 H:>1500~2500m,温度:60℃~180℃时,进入后生作用阶段,相当于长焰煤——焦煤阶段。这时有机质转化最活跃的因素是热催化作用,催化剂为粘土矿物。由于成岩作用增强,粘土矿物对有机质的吸附能力加大,加快了有机质向石油转化的速度,降低有机质成熟的温度。(3)热裂解生凝析气阶段H:>3500~4000m,T:180℃~250℃,进入后生成岩阶段后期,相当于碳化作用的瘦煤—贫煤阶段。此时温度超过了烃类物质的临界温度,除继续断开杂原子官能团和侧链生烃外,主要反应是大量 C—C 链断裂及环烷烃的开环和破裂,长链烃急剧减少, 上趋于零,低分子的正烷烃剧增,加少量低碳原子数的环烷烃和芳烃。在地下呈气态,采到地上反凝结为液态轻质油,并伴有湿气,这是进入了高成熟期。(4)深部高温生气阶段当深度超过 6000~7000m 时,沉积物已进入变生作用阶段,相当于半无烟—无烟煤的高度碳化阶段,温度超过了 250℃,已形成的液态烃和重质气态烃强烈裂解,变成最稳定的甲烷,干酪根残渣释出甲烷后,进一步缩聚形成碳沥青或石墨。6. 在一些地质发展演化史较复杂的盆地,由于某种原因历经多次大的构造运动,生油岩中的有机质可能由于在埋藏较浅尚未成熟就被抬升,后来再度沉降埋藏到相当深度后,方达到成熟温度,有机质可以大量生石油,即所谓“二次生油” 。四、机成油学说认为,石油是在地壳深处形成的,后来沿着深大断裂渗透到地壳上部,或者在天体形成时形成,当地壳冷凝时以“烃雨”的形式降落下来,后聚集成油气藏。其基本观点是石油是在地下高温、高压条件下形成的而非生物成因。其依据是:(1)在实验室,用无机 C、 H 元素合成了烃类;(2)在岩浆岩内曾发现过石油、沥青;(3)在宇宙其它星球大气层中也发现有碳氢化合物存在;(4)在陨石中也发现有碳氢化合物及氨基酸等多达 100 多种;(5)认为用有机观点对世界上有些大的沥青矿(如加拿大的阿萨巴斯卡沥青矿,储量达 856 亿吨以上)不能作出令人满意的解释。2. 答:随着油气勘探的不断深入,越来越多的事实用无机学说无法自圆其说,只能证明现代有机成油理论的正确性。这些实事有(1)世界上已发现的油气田 分布在沉积岩中,只有极少数石油分布在岩浆岩和变质岩中,且这少数石油也被证明是从沉积岩中运移而来的,而与沉积岩无关的地盾和巨大的结晶岩突起发育区,至今未找到油气聚集。(2)石油在地层时代的分布上与煤、油页岩及有机质的分布状况相吻合的,表明它们在成因上是有联系的。(3)虽然世界上的石油没有成份完全相同的,但所有石油的元素组成和化合物组成是相近的或相似的,说明它们的成因可能大致相同。(4)大量油田测试结果可知,油层温度很少超过 100℃,有些深部油层温度可以高达141℃,而当 T 超过 250℃时,烃类就会发生急剧而彻底的裂解,生成石墨及 明石油不可能在高温下形成。(5)从目前发现的油气藏分析看,石油生成、聚集成藏不需很长的时间,大约需不到一百万年。(6)石油中含的卟啉化合物,异戊间二烯型化合物,甾醇类,石油的旋光性都证明石油是在低温下,由生物有机质生成的。(7)石油地质工作者对近代沉积的研究成果表明,在近代沉积中确实存在着油气生成过程,且至今还在进行着,生成的数量也很可观。并且,在实验条件下,用有机质进行地下条件模拟,转化出了烃类,这为有机成因学说提供了有力的科学依据。积有机质主要有四大类:即类脂化合物、蛋白质、碳水化合物及木质素等。它们是生物死亡之后的残体经沉积作用埋藏于水下的沉积物中,经过一定的生物化学、物理化学变化形成石油和天然气。其中细菌、浮游植物、浮游动物和高等植物是沉积物中有机质的主要供应者。积岩中所有不溶于非氧化性的酸、碱和非极性有机质溶剂的分散有机质。据油气有机成因理论,生物体是生成油气的最初来源。生物死亡之后的残体经沉积作用埋藏于水下的沉积物中,经过一定的生物化学、物理化学变化形成石油和天然气。其中细菌、浮游植物、浮游动物和高等植物是沉积物中有机质的主要供应者。在不同的沉积环境中,生物的天然组合类型不同,决定了沉积物中有机质的组合类型不同。生成油气的沉积有机质主要有四大类:即类脂化合物、蛋白质、碳水化合物及木质素等。它们都有比较复杂的结构。6. 答:能够生成石油和天然气的岩石,称为生油气岩(或烃源岩、生油气母岩) ,由该类岩石组成的地层,即为生油(气)层。由一套成因上有联系的生油层组成的地层即生油层系。含油层系指一套含油的成因上有联系的储层。岩性上看,能够作为生油层的岩性主要有二大类即泥质岩和碳酸盐岩。泥质岩类主要为暗色的富含有机质的泥岩、页岩、粘土岩;碳酸盐类生油层的岩类以灰色、深灰色的沥青灰岩、隐晶质灰岩、豹斑灰岩、生物灰岩、泥灰岩为主。石中有足够数量的有机质是形成油气的物质基础,是决定岩石生烃潜力的主要因素。有机质丰度指标主要有有机碳含量(、岩石热解参数、氯仿沥青“A”和总烃(量等。机质的类型不同,其生烃潜力及产物是有差异的。一般认为Ⅰ型干酪根生烃潜力最大,且生油为主,Ⅲ型生烃潜力最差,且以生气为主,Ⅱ型介于两者之间。要利用各种地球化学指标,评价生烃潜力。主要包括丰度指标、成熟度指标、类型指标等。第三章 储集层和盖层一、名词解释储集层二、填空题三、隙的类型有哪些?透性概念、达西公式、效渗透率、隙结构与渗透率之间的关系?层的类型有哪些?四、2 碳酸盐岩储集层的储集空间?储盖组合有哪些类型?第三章 同步练习一、名词解释能够储存流体和渗滤流体的岩层叫储集层。二、填空题三、:碎屑岩储集层和碳酸盐岩储集层以及其它类储集层。义的孔隙是指岩石中未被固体物质所充填的空间;狭义的指岩石中颗粒间、颗粒内和充填物内的空隙。对孔隙度:岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样总体积之比值;有效孔隙度:指那些互相连通的,在一定压差下可以允许流体在其中流动的孔隙体积之和与岩石总体积的比值。效孔隙度一般小于绝对有效孔隙度。石的渗透性是指在一定压差下,岩石能够使流体通过的能力,通常用 K 符号表示之。 当流体通过一段岩石时,如果岩心两端压差不太大,则单位时间内通过岩心流体的体积与岩心两端的压差及岩心横截面积成正比,与流体的粘度及岩心长度成反比。石中只有一种流体(油、水或气) ;流体不与岩心发生任何物理和化学反应。在这两种条件下,才有符合达西直线定律,K 值为绝对渗透率。在多相流体存在时,岩石对其中每相流体的渗透率称有效渗透率或相渗透率,分别用 w、K g 表示。这种有效渗透率不仅与岩石性质有关,也与其中流体的性质和他们的数量有关,和它的数量比例有关。 )(0 渗 透 率有 效 渗 透 率相 对 渗 透 率 隙度和渗透率之间没有严格的函数关系,影响孔隙、渗透性关系十分复杂。例如:孔隙度大的则不一定渗透率高,例如:泥岩、页岩绝对孔隙度旗,而渗透率很低,还有孔隙度很低,而渗透可能很大,如石灰岩中的裂缝,则其渗透率很大,而孔隙度则有5~6%。一般说来,凡是具有渗透性的岩石均具有一定的孔隙度。特别是有效孔隙度与渗透率的关系十分密切,一般随有效孔隙度增加,而渗透率增加。隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系。以喉道较粗和孔隙直径较大为特征的储层,一般孔隙度大,渗透率高;以喉道较粗和孔隙直径较上类偏小为特征的储层,一般孔隙度低—中等,渗透率低—中等;以喉道较粗和孔隙直径较上两类偏小,孔隙粗大为特征的储层,一般孔隙度中等,渗透率低;以喉道细小和孔隙细小为特征的储层,一般孔隙度渗透率均低。屑岩的构成是由矿物碎屑、岩石碎屑和一定数量的胶结物质组成,其储集空间主要是碎屑颗粒之间粒间孔隙。这种粒间孔隙是在沉积和成岩过程中形成的。碎屑岩和碳酸盐岩储层外,在岩浆岩和变质岩和粘土岩中也都找到了数量不等的油气。尽管所占比例很小,但应引起我们的重视。(一)火山岩储集层(二)结晶岩储集层(三)层:是指位于储层之上,能够封隔储集层,阻止油气向上逸散的保护层。四、屑颗粒的矿物成份:矿物成份对孔隙和渗透率的影响主要表现在:其一是矿物颗粒的耐风化性,即矿物的坚硬程度和水溶解膨胀程度。其二颗粒与流体的吸附力大小,一般讲坚硬的矿物(石英)硬度大、遇水不易溶解,遇油石吸附,由其组成的岩石,物性好。反之,则较差。碎屑颗粒的粒度和分选程度:碎屑颗粒的大小和排列方式对孔隙和渗透率有很大影响。碎屑颗粒的排列方式和园球度:当排列为立方体时最松散;当排列为斜的时候则紧密;自然状态下,颗粒不可能象其球体那样,而是凹凸不平的,所以越成圆球状则孔隙越好,这就要求长距离搬运,而且水体相对比较严静,成立方体堆积。胶结物成份、数量和胶结类型的影响:碎屑岩中都有一定的胶结物,因此,胶结物含量多少、胶结物的成分及胶结类型对碎屑岩储集性能影响很大。胶结物的多少和胶结类型有关系,接触式胶结比起孔隙式胶结物少;胶结物成份对孔隙的影响:粘土胶结、钙质胶结比硅质和铁质胶结要好。屑岩和碳酸盐岩储层差别较大,碎屑岩储层多为粒间原生孔隙,而碳酸盐岩储层空间多为孔隙、溶洞和裂缝三类,可将三者统称为容隙。孔隙是指岩石结构组分粒内或粒间的空孔隙,与碎屑的孔隙相似。溶洞是由溶解作用形成的孔隙。二者界线不甚明晰,有人用半径的大小来加区别。 (溶洞直径大于 1上)1.碳酸盐岩的孔隙:碳酸盐岩孔隙类型划分方法甚多。根据孔隙形成时期与成岩作用的关系,可将其划分原生孔隙和次生孔隙两大类。其中原生孔隙的发育主要受岩结构造和构造的控制。溶解作用形成的次生孔隙:这种溶解作用主要指水对碳酸盐岩的溶解作用。2.碳酸盐岩的裂缝:碳酸盐岩裂缝由于划分的依据不同,分类方法很多,生孔隙的发育状况和岩石的岩性密切相关。一些结构较粗的岩石,如粒状的石灰岩、生物灰岩等,其原生孔隙比较发育。它们沉积于动荡的水体环境,有利的相带包括台地前缘斜坡相、浅滩相和生物礁相。由于其环境为高能环境,颗粒受较强的水动力作用,粉砂级颗粒以及在泥质大都被带走,因而易于形成分选好,泥灰质少,以颗粒支架为主的碳酸盐岩,这些岩石易发育有较好的原生孔隙。溶蚀孔隙发育的程度主要取决于岩石本身的溶解度和地下水的溶解能力。 对碳酸盐岩矿物的溶解起着特别巨大的影响。它使地层系统中压力的增大,从而提高方解石、二氧化硅的溶解度,次生孔隙是在多种因素影响下形成的。其中最主要因素高温高压下碳酸盐岩矿物,在 370℃和 20力下, 的溶解度相当于正常条件下的 20 倍。因此,含有 水对碳酸盐岩的溶解度增大,对白云岩溶解度次之,对泥灰岩溶解最差。因此,在通常情况下,石灰岩比白云岩更容易产生溶蚀孔隙。另外,不溶解的残余物质含量越高,其溶解度越低。一般厚层至中厚层的碳酸盐岩是稳定环境沉积的,含不溶解物质少,容易产生溶蚀孔隙。颗粒细的碳酸盐岩溶解度,难以产生溶蚀孔隙,一些结构粗的,次生孔隙发育的碳酸盐岩易产生溶蚀孔隙,如灰岩中粗粒结构,鲕状灰岩,生物碎屑灰岩等均易产生溶蚀孔隙。对于碳酸盐岩其原生孔隙和次生孔隙除随深度和压力而有规律地变化外,次生孔隙往往是随着温度和压力的升高而增大;原生孔隙随深度增加而减小;次生孔隙随温度增高,而增加的。缝发育主要取决于岩性的脆性。一般脆性大的岩石裂缝发育,脆性小的则裂缝不发育。而影响其脆性的主要因素是岩石成份、结构层厚及其组合。类碳酸盐岩的脆性由大到小是按下列顺序列排列的:白云岩→石灰岩→白云质灰岩→泥灰岩→盐岩→石膏层。盐岩和石膏层为塑性岩石不易产生裂缝。粒粗的碳酸盐岩脆性大,易产生裂缝,在结晶灰岩中,结晶粗的岩石比结晶细的易产生裂缝。般碳酸盐岩层厚对裂缝的影响表现为:薄层状的碳酸盐岩中裂缝密度大,但其规模比较小,容易产生层间缝和层间脱空,厚层状的裂缝密度小,而产生的裂缝规模比较大。造因素对裂缝发育的控制主要表现在作用力的强弱、性质、受力次数、变形的环境和变形阶段等。一般情况是受力强、张力大、次数多的构造部位裂缝发育、相反则差。在同一碳酸盐岩中,常温常压下构造裂缝发育,而高温高压下则差。在局部构造上裂缝分布规律为:长轴背斜构造上,裂缝沿长轴发育,在构造的高点部位裂缝发育,在短轴背斜上,其裂缝也是多沿轴部和高点部位发育。据储集空间类型不同,可将碳酸盐岩储层划分为以下四种类型:1.孔隙型储层:这种储层主要发育粒间孔隙、晶间孔隙、生物格架孔隙。世界上许多特大油田的储层都是这种类型的。如:加瓦尔油田是上侏罗统阿拉伯组 D 段砂屑灰岩产层;基尔库克油田第三系生物礁块储层也是孔隙型。2.溶蚀型储层:主要发育有各种溶蚀孔隙,尤其是溶岩发育地区,溶洞、溶沟连通,成为一个洞穴系统,这类类型储层多发育在大的不整合面及断裂带附近。如任丘油田就发育有这种溶蚀储层。3.裂缝类型储层:它主要由各种裂缝构成,是由于致密性脆、质纯的碳酸盐岩在构造作用下形成各种构造类型缝。它即可作为储集空间,又是良好的通道。这类储层的油田如伊朗的阿斯玛利灰岩。4.复合型储集层:多数碳酸盐岩储集层属于复合型的,即有原生孔隙类型,又有次生的溶蚀、构造裂缝孔隙,这三者往往同时存在,或者其中两种。它们是以原生孔隙和溶孔等作为储集空间,而以裂缝起到渗透通道作用,构成孔—洞穴—裂缝系统,形成良好的储层。、盖层封闭油气机理:随着对油气在地下运移机制及相态的深入研究,人们对盖层封闭油气的机理的认识不断深入。根据目前的研究成果,盖层封闭油气主要有三种封闭机理:毛细管封闭油气机理、超压封闭油气机理、烃浓度封闭天然气机理。(一)毛细管封闭油气机理:盖层之所以能封闭住油气,是因为盖层岩石与储层岩石之间存在明显的物性差异,即盖层岩石较储层岩石具有更小的孔喉半径,根据排替压力的定义,岩石中润湿相流体被非润湿相流体排替所需要的最小压力,这种排替压力差会产生盖层对储层中的油气封闭作用,这种封闭作用称为盖层毛细管封闭作用,有人称为物性封闭。(二)超压封闭机理:超压封闭油气是由于在砂泥岩剖面中,厚度大的泥质成份在沉积成岩过程中,由于快速沉积,使得泥岩上、下与储层邻近部分首先被快速压实,排出孔隙水;孔隙度减少,渗透率降低,形成致密带,阻止了中间部分泥岩内部孔隙水的排出;压实成岩速度缓慢,从形成了欠压实泥岩段。这种欠压实泥岩因膨胀粘土的性软和体积收缩,使欠压实泥岩孔隙中的水承受上覆地层一部分负荷,从而产生高的异常流体压力,造成泥岩具有超压封闭油气的能力。(三)烃浓度封闭天然气机理:天然气在地下扩散速率的大小主要取决于天然气扩散系数和烃浓度递度的大小,在地下对已确定的泥岩来讲,天然气扩散系数是固定不变的,天然气扩散速率大小主要取决于烃浓度大小,地层孔隙水中含气浓度的大小主要受温度、压力等条件的影响,地层水的含气浓度是向上递减的,天然气在此浓度梯度作用下向地表进行扩散,当上覆泥岩盖层为烃岩时,其本身生成的天然气溶解于地层孔隙水中,从而增大了含气浓度,使盖层和储层两者之间天然气浓度减小,扩散作用减弱,这样对下伏呈扩散相运移的天然气起到了封闭作用。、储、盖组合是指紧密相邻的(剖面上的)生油层、储集层和盖层的一个有规律的组合,称为一个生、储、盖组合。根据三者之间的时空配置关系,可划分为四种类型。正 常 式 侧 变 式 顶 生 式 自 生 、 自 储 、自 盖 式生储盖组合类型示意图正常式组合:生油层在下、储集层在中间、盖层在上部的生储盖组合侧变式组合:指由于岩性、岩相在空间上的变化而导致的生、储、盖在横向上渐变而构成。顶生顶盖式(顶生式):生油层与盖层同属一层,储层位于下方的生储盖组合。自生、自储、自盖式:本身具生、储、盖三种功能于一身的生储盖组合。如灰岩中,泥岩中的局部裂缝,泥岩中的砂岩透镜体。第四章 油气运移一、次运移、二次运移的概念二、填空题三、向、距离和通道分别是什么?、向、距离和通道。第四章 同步练习一、们把油气在地下的一切运动称为油气的运移(不称运动是因为它们运动缓慢) 。为了表征油气生成后在不同的环境、不同阶段的运移特点,又分为初次运移和二次运移。初次运移——油气从烃源岩向储集层的排出(或运移) 。二次运移——油气进入储集层以后的一切运移。二次运移包括了成藏前油气在储层或输导层内的运移,也包括了油气藏破坏以后的运移。二、填空题三、气运移的基本方式是扩散和渗滤。渗滤是油气以不同的物理相态在浮力或其它动力作用下,由高势区向低势区流动的一种机械运动方式,可用达西渗滤定律来描述。扩散是分子布朗运动的传递过程,是一种分子运动,流体的扩散速度与浓度梯度有关,服从费克(一定律。物质的扩散速度与扩散系数、浓度梯度成正比,扩散方向是从高浓度向低浓度扩散。一般分子越小,运动能力越强,扩散系数越大,越易扩散。所以天然气的扩散损失要比石油大的多。人们越来越重视研究天然气的扩散作用。气初次运移的动力(一)压实作用(二)欠压实作用(三)蒙脱石脱水(四)有机质的生烃作用(五)流体热增压(六)渗析作用(七)移时期为大量生烃时或生烃后第一次构造运动之前。方向与运移的动力有关。通道与构造有关。前普遍认为油气的二次运移主要为游离相,天然气可呈水溶相。这是因为油气进入储层后的物理、化学环境的变化(孔隙增大、压力变小、孔隙水多)二次运移的不同时期游离相石油的相态有所差异。在初期,油粒较小,显微的和亚显微的油粒比较多。随着运移过程的发展,这些分散的小油粒逐渐相连,最终形成连续的油珠或油条进行运移;溶解于水或油中的天然气,从深层向浅层运移,或地层抬升后由于温压的降低会从石油中或水中释放,成为独立的气相;深层气溶相运移的石油,使油气运移的因素和动力很多,但主要有三个(一)浮力(二)水动力(三)构造运动力四、般认为油的运移相态以游离相为主,水溶相为辅。理由是油在水中的溶解度过低,水不能大量溶解原油。还有人认为油可呈胶束状运移,主要是表面活性剂起作用,但多数人认为表面活性剂数量少,且胶束直径过大,很难通过泥岩细小孔隙。对于天然气而言,运移相态以水溶相和游离相运移。因为天然气在地下的温度和压力条件下,溶解度增加较大。如果源岩水量多,可能以水溶相为主,若水量较少,则可能以游离相态为主。此外,石油与烃类气体的互溶性,天然气可溶于石油内运移,轻质油亦可溶于天然气内运移,但这两种相态是次要的。油气究竟以何种相态运移,取决于温度、压力、孔隙大小及油、气、水的相对含量等。表现在有机质演化的不同阶段,油气运移的相态可能不同。在低熟阶段,由于源岩含水量大,生成的烃类少,胶质、沥青质含量高,油气运移的相态应以水溶相为主;成熟期,油气大量生成,而孔隙水含量较少,油气主要呈游离相运移,水为载体,生成的气部分或大部分溶于石油中运移;生凝析气阶段,气溶油运移,气为油的载体;过熟阶段,气以游离相运移。碳酸盐岩生成的油气以游离相运移为主。气运移的模式主要有正常压实排烃模式、异常压力排烃模式、扩散模式。三者在相态、动力、途径均有差异。(1)未熟—低熟阶段正常压实排烃模式此阶段,烃源岩层埋深不大,生成油气的数量少,源岩孔隙水较多,渗透率高,油气可部分呈游离相态,部分呈水溶相态,在压实作用下,通过源岩孔隙运移到储集层中。(2)成熟—过成熟阶段异常压力排烃模式在此阶段,烃源岩层已被压实,孔隙水较少,渗透率较低,烃源岩排液不畅。而此时正是有机质大量生成油气,孔隙水不足以完全溶解所有油气,大量油气呈游离状态。同时蒙脱石脱水作用、热增压作用等因素导致孔隙流体压力不断增加,形成流体异常高压,成为排烃的主要动力。当生油岩孔隙网络内部建立起的压力增高还不足以引起岩石产生微裂缝时,如果孔隙喉道不太窄,或因为存在着连续的有机质相和有干酪根三维网络而使得毛细管压力并不太大,那么,油就可以从生油岩中被慢慢驱出,不需要裂
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本文标题:油气田开发地质习题
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