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长江大学期末《石油地质学》复习题

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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1《石油地质学》复习题绪论1. 什么是石油地质学? 石油地质学的研究对象是什么?答:石油地质学:又称石油及天然气地质学,是研究地壳中油气藏及其形成原理和分布规律的一门科学。研究对象:油气藏。2. 石油地质学的主要研究内容有哪些?答:成盆、成烃、成藏研究是石油地质学的三大主要内容。油气藏的形成条件可归纳为:生、储、盖、圈、运、保,所以本课程根据由浅到深可归纳为以下四部分内容:油气藏的基本要素:流体、生储盖层、圈闭。油气藏形成的基本原理:生成、运移、聚集。油气藏成藏分析:成藏条件、保存与破坏。含油气盆地及油气分布规律和控制因素。3. 石油在国民经济中有何作用?答:①在工业及交通运输上作为燃料,称为工业的血液;②在轻纺工业上,作为石油化工原料,称为工业食粮;③在农业上,为农机燃料,化肥、农药的原料,是良田沃土;④在军事上,为战略资源和物质基础。 4. 解放后我国石油工业经历了哪三个发展阶段?答:第一阶段:1949 年——1958 年 油气勘探重点在西部地区,56 年 5 月发现克拉玛依、四川的扬高寺气田,56 年 12 月发现鸭尔峡油田。第二阶段:1959 年——1978 年 勘探重点由西部转向东部,1959 年 9 月 26 日,发现了大庆油田,1963 年发现胜利油田,1964年发现大港油田,1965 年发现江汉油田,1967 年发现下辽河油田,1970 年发现长庆油田,1971 年发现南阳油田,1975 年发现任邱油田,1975 年发现中原油田。第三阶段:1978 年 12 月——现在 稳定东部,发展西部,面向海上,进军国际石油市场。发展东部:东部油田继续增储上产,寻找隐闭油气藏。发展西部: 塔里木油田、吐哈油田等大油田的相继建成,……面向海上:发现海上大陆架,查明近海盆地的油气概况,有近 10 盆地含有丰富的油气资源,油储量主要在渤海 4 亿多吨,珠江口 4 亿多吨,北部湾 1 亿多吨;气主要在琼东南,东海、辽东有少量的气,……。深部海域还有大量的天然气水合物储存。进军国际石油市场:自 1992 年以来,先后在秘鲁、加拿大、苏丹、委内瑞拉、马六甲、泰国、哈萨克斯坦等国家和地区取得了合作项目或股权,中东——北非、中亚 ——俄罗斯和南美已经成为我国在国际上进行油气勘探开发的战略区。与其它国家的合作还在继续进行。5. 未来石油发展的领域有哪些?2答:大海上及沙漠勘探,从海上和沙漠地区寻找发现油气藏。用高新科技,加大深部勘探力度,从较深部位寻找油气藏。然气水合物也成为前景巨大的新能源而日益受到关注。6. 如何理解整装大油田的发现依赖石油理论的大突破?答:使发现了一大批油田,但是它有一定的局限性。2. 1941 年,潘钟祥提出陆相沉积可以生油的观点,使中国摘掉了贫油国的帽子,发现了一大批新油田。发展到石油勘探开发的中后期,要寻找新的油气藏,更需要有新的石油理论的突破。一章1. 简述石油的元素组成、馏分及组分。 答:石油的主要元素组成是 C、H 其次是 O、S、N ,此外,还有其它微量元素。石油的馏分:是利用组成石油的化合物具有不同沸点的特性,加热蒸馏,将石油切割成不同沸点范围(即馏程)的若干部分,每一部分就是一个馏分。馏分:分为轻馏分如石油气、汽油,中馏分如煤油、柴油、重瓦斯油,重馏分如润滑油、渣油,等。 石油的组分:石油化合物的不同组分对有机溶剂和吸附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,分别为油质、苯胶质、洒精苯胶质及沥青质。1)油质:凡能溶解于中性有机溶剂,不被硅胶所吸附,浅黄色粘性油状物。2)胶质:能溶解于中性有机溶剂,被硅胶所吸附,主要溶于苯,属暗色的油状物。3)沥青质:用石油醚分离,得到一种不溶于石油醚的物质暗黑色)碳质:石油中不溶于有机溶剂的非烃化合物。2. 简述石油中化合物组成的类型及特征。答:A. 称脂肪烃类) ,通式为 一般在常温常压下 1~4 个碳原子(C 1~烷烃呈气态;含五到十六个碳原子正烷烃呈液态;十七个以上碳原子的高分子烷烃呈固态。据组成碳环的碳原子数分为三员环、四员环、五员环……。苯环的化合物,其结构特点是分子中含有苯环结构,属不饱和烃。根据其结构,可分为单环、多环和稠环三类。B. 非烃化合物1.含硫化合物它在石油中的含量变化较大,从万分之几到百分之几。2.含氮化合物3分为碱性和非碱性两种,一般含量为万分之几至千分之几。3.含氧化合物一般只有千分之几,个别石油可高达 2~3%。可分为酸性和中性两类。3.何谓正构烷烃分布曲线?在油气特征分析中有哪些应用?答: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。据主峰碳位置及形态,分 3 种基本类型:①主峰小于 主峰区较窄;②主峰大于 主峰区较宽;③主峰在 间,且主峰区较宽。应用:与成油母型、成油环境及演化程度密切相关,能反映三者的情况。并被广泛的应用于石油的成因和油源对比研究。能反映成油环境:陆相有机质形成的石油:高碳数(>烷烃多;海相有机质(菌藻类)形成的石油:低碳数(<烷烃含量多。能反映有机质演化程度:年代老、埋深大,有机质演化程度较高的石油:低碳数正烷烃多;有机质演化程度较低的石油:正烷烃碳数偏高。能反映成油母型:受微生物强烈降解的原油:正烷烃被选择性降解,一般含量较低,低碳数的更少。4. 简述 角图解的石油分类原则及类型。 答:注重原油组成及其与生油岩和演化作用的关系。分类采用三角图,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。角图解分为六种类型:芳香—沥青型,芳香—中间型,芳烃 —环烷型,石蜡蜡型,环烷型。5. 简述海陆相原油的基本区别。答:海相以芳香—中间型和石蜡—环烷型为主,饱和烃占 25—70%,芳烃占 25—60%。含蜡量低,含硫量高,V/,碳同位素 δ 13C 值>陆相以石蜡型为主,饱和烃占 60—90%,芳烃占 10—20%。含蜡量高,含硫量低,V/温度:60℃~180℃,粘土矿物作为催化剂,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。 热催化作用结果: 长链烃类裂解成小分子烃,烯烃含量相对减少,异构烷烃、环烷烃、芳5香烃含量相对增多。C、热裂解生凝析气阶段,在 H:>3500~4000m,T:180℃~250℃。大量 C—C 链断裂及环烷烃的开环和破裂,液态烃急剧减少, 上趋于零, 8 的轻烃将迅速增加。D、深部高温生气阶段 ,在 H>6000~7000m, T>250 ℃ 。石油潜力枯竭,残余的少量烷基链,已经形成的轻质液态烃和重质气态烃在高温下继续裂解形成大量的热力学上的最稳定的甲烷。 干酪根的结构进一步缩聚形成富碳的残余物质——碳沥青或石墨。对不同的沉积盆地而言,由于其沉降历史、地温历史及原始有机质类型的不同,可能只进入了前二或三个阶段,并且每个阶段的深度和温度界限也可能略有差别。此外,由于源岩有机显微组成的非均质性,不同显微组成的化学成分和结构的差别,决定了有机质不可能有完全统一的生烃界线,不同演化阶段可能存在不同的生烃机制。4. 试述有机质成烃的主要控制因素。 (简述时间—温度指数(理论依据、方法及其应用。 )答:1、温度化学动力学定律的一级反应方程: 阿氏方程求得速度常数 k:2、时间 一级反应方程积分:阿氏方程取对数:上式代入下式整理得: 反应时间的对数与反应温度成反比,表明反应温度和时间可互补。 从以上化学定律的原理可以得出:①有机质在反应过程中,温度起决定作用,时间有补偿作用。②时间的补偿是有限的,温度所产生的热量应超过活化能 E。③细菌活动④催化作用⑤压力大阻碍有机质转化,但影响不大。5. 试述有利于油气生成的大地构造环境和岩相古地理环境(地质条件) 。 答:期处于还原环境,并提供足够的热能供有机质热解需要,地壳必须有一个长期持续下沉,以及沉积物得到相应补偿的构造环境。只有盆地的下降速度与沉积速度大致相当时有机质才有可能大量堆积和保存,才有利于有机质转化为油气。 这种大地构造环境主要分布在:板块的边缘活动带,板块内部的裂谷、坳陷,造山带的前陆盆地、山间盆地。 要有浅海区,三角洲区,滨海区,深海区,大陆架,海湾及澙湖。其中浅海区及三角洲区是最有利于油气生成的古地理区域。大陆环境中,主要有深水、半深水湖泊,浅水湖泊和沼泽地区。其中深水、半深水湖泊是陆相生油岩发育区域。6. 天然气可划分哪些成因类型?有哪些特征?答:天然气按成因可分为四种类型:生物成因气、油型气、煤型气和无机成因气。 生物成因气的特征:生物成因气是指成岩作用阶段早期,在浅层生物化学作用带内,沉积有机质经微生物的群体发酵和合成作用形成的天然气,主要是甲烷气及部分 2。有时也混有早期低温降解形成的烃气。 1) 化学组成 甲烷含量大于 98%,重烃含量一般小于 1%,少量的 典型的干气。 2)δ13C 值 一般为 –55 ~ 油型气的特征: 油型气是指成油有机质在热力作用下以及油热裂解形成的各种天然气。包括湿气(石油伴生气) 、凝析气和裂解气。 1)化学组成:重烃含量大于 5%,最高可达 40 ~ 50%(石油和凝析气阶段) ;过成熟气以甲烷为主,重烃气一 般小于 2%。 2)δ13C 值:随着成熟度的增高而增大,由石油伴生气的 到凝析油伴生气的 再到干气为 ≥ 煤型气的特征:煤型气是指煤系地层中煤和分散有机质在煤化作用和再煤化作用过程中形成的天然气。 1)化学组成:重烃含量可达 10% 以上,甲烷一般占 70% ~ 95%;非烃 最大,之,最少。 2)δ13C 值:一般为 ~ 无机成因气的特征:无机成因气是由地壳内部、深海大断裂、深海沉积物形成,包括氮气、二氧化碳 、硫化氢、氦气等。 化学组成甲烷占优势,非烃含量较高;δ13C 值大于 7.试述生油理论的发展。答:从十八世纪七十年代以来,对油气成因的认识基本上分为无机成油和有机成油学说两大学派。生油理论经历了从无机生油理论期成油说 成烃理论的发展历程。最终有机成油理论占据了主要地位,并逐渐完善。无机生油论也有许多证据,正在讨论和探索之中。一)未熟—低熟油形成机理7二十世纪七十年代以来,许多国家和地区相继发现了低熟油气。随后,国外学者对低熟油气的成因机理进行了较多的研究,提出了一些假说和模式。我国对其认识和研究始于二十世纪八十年代初,到目前取得了可喜的进展。其中以王铁冠等人的研究结果最具代表性。他们通过研究,提出了六种不同有机质类型的生烃机理。1. 树脂体早期生烃。 2. 木栓质体早期生烃。3. 细菌改造陆源有机质早期生烃。4. 高等植物蜡质早期生烃。5. 藻类类脂物早期生烃。6. 富硫大分子有机质早期降解生烃。二)煤化作用;②沥青化作用,可以成烃;③煤成烃的过程有多阶性。8.评价生油岩质量的主要指标。答:主要有有机质丰度、类型、成熟度、有机质的转化等地化指标和排烃效率1.有机质的丰度指标1)有机碳含量(,系指岩石中残留的有机碳,即岩石中有机碳链化合物的总称,以单位质量岩石中有机碳的质量百分数表示。 2)氯仿沥青“A”是指岩石中可抽提的有机质含量,与有机质丰度、类型、成熟度有关。3)总烃(量为沥青“A”中的饱和烃+ 芳香烃含量。以上指标含量越高则有机质丰度越大。2.有机质的类型有机质的类型常从不溶有机质(干酪根) 和可溶有机质(沥青)的性质和组成来加以区分。干酪根类型的确定是有机质类型研究的主体,有机质的类型不同,其生烃潜力及产物是有差异的。1)按干酪根的元素分类: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。2)按岩石热解指数:可以直接从岩样测出其中所含的吸附烃(、干酪根热解烃(二氧化碳(与水等含氧挥发物,以及相应的温度,求得各项参数的比值,以此来划分干酪根的类型和生烃能力。3)根据可溶沥青有机质的类型来划分判断。 3.有机质的成熟度1)镜质组反射率(,镜质组反射率与成岩作用关系密切相关,热变质作用愈深,镜质组反射率愈大。2)热变质指数(,它是一种在显微镜下通过透射光观测到的由热引起的孢粉、藻类等颜色变化的标度,按颜色变化确定有机质的演化程度,共分 5 个级别:1 级—黄色,未变化2 级—桔色,轻微热变化3 级—棕色或褐色,中等热变质4 级—黑色,强变质5 级—黑色,强烈热变质,伴有岩石变质现象油气生成的热变质指数介于 间。3)干酪根颜色及 H/C~O/C 原子比关系,主要根据干酪根的颜色,结合 H/C~O/C 原子比关系图,来判断其转化程度,一般其颜色从暗褐色至深褐色标志着最大量生成正烷烃的区间,残8渣 H/C 原子比约为 )岩石热解法 5)正烷烃分布特征和奇偶优势比,由于有机质成熟转化是一个加氢裂解的过程,随着热演化作用的加强,氧、硫、氮等杂质元素含量显著减少,碳链破裂,正烷烃的低碳组份含量增高,正烷烃分布曲线显示主峰碳数小,曲线平滑,尖峰特征明显,代表成熟度高。奇偶优势比即正烷烃中奇碳分子比偶碳分子的相对浓度,它有两种表示方法,即碳优势指数(奇偶优势指数(。随着有机质成熟度的增加,和 愈接近 1,并趋于稳定。 4.有机质转化率采用氯仿沥青/有机碳、总烃 /有机碳、总烃/氯仿沥青、饱和烃/芳烃、总烃/非烃等比值可以进一步了解有机质的转化率。 9. 油源对比的基本原则是什么?目前常用的油源对比的指标有哪几类?答:油源对比是基于同一源岩的油气在化学组成上具相似性,而不同源岩的油气则表现出较大差异这一基本原则的。油源对比需具备两个条件。 (1)油气运移过程中,没有或很少发生混源;(2)源岩及油气中的特征化合物性质稳定,很少或几乎无损失。主要指标有:稳定同位素。第三章1. 压汞曲线的原理及评价孔隙结构的参数。答:实验室常用压汞曲线来研究岩石的孔隙结构。压汞曲线又称为毛细管压力曲线。它是根据实测的水银注入压力与相应的岩样含水银体积,计算出水银饱和度和孔隙喉道半径之后,所绘制出的毛细管压力、孔隙喉道半径与水银饱和度的关系曲线。 2毛管压力和界面张力成正比和毛管半径成反比。评价孔隙结构的参数有:大孔隙喉道半径,为当水银刚进入时的喉道半径。驱压力,是指汞开始大量进入所需的最低压力;指岩样含汞饱和度为 50%时所对应的毛管压力值,则对应的 孔隙喉道半径中值。孔喉比即孔隙大小与喉道大小的比、配位数即每个孔隙连通的喉道数。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) 。答:碎屑岩储集层是由成份复杂的矿物碎屑、岩石碎屑和一定数量的填隙物所构成的。其主要孔隙为碎屑颗粒之间的粒间孔隙,是沉积成岩过程中逐渐形成的,属原生孔隙。此外,在一些细粉砂岩发育的层间裂隙、成岩裂缝及一些构造裂缝、地下水对矿物颗粒及胶结物的溶蚀亦可成为部分储集空间,但它们一般是次要的,属次生孔隙。但在特定条件下,也可成为主要储集空间类型。影响储层物性因素:一)沉积作用影响:91.矿物成份的颗粒大小、种类。长石砂岩较石英砂岩物性差,除长石外,其它颗粒矿物成份对物性影响不大。 2.碎屑颗粒的大小及分选。总孔隙度随粒径加大而减小。渗透率则随粒径的增大而增加。当分选系数一定时,渗透率的对数值与粒度中值成线性关系。3.碎屑颗粒的形状、排列和接触方式。立方体的排列,堆积最松,孔隙度最大,渗透率最高;斜方体的排列,孔隙直径较小,渗透率低。磨圆度增高,储集物性变好。 4.杂基的含量。杂基含量高,一般代表分选差,平均粒径也较小,喉道小,多为杂基支撑,孔隙结构差,其孔隙、渗透性也差。 份、类型。胶结物含量高,粒间孔隙被充填,减少原生孔隙,连通性变差,物性变差。二)成岩及后生作用对碎屑岩储层性质的影响1.压实作用。压实作用结果使原生孔隙度降低。2.胶结作用。胶结物的含量、成份、类型对储集性有影响。含量高,粒间孔隙被充填,减少原生孔隙,连通性变差,物性变差。泥质、钙性较好;纯钙质、硅质或铁质胶结的岩石致密,物性差。胶结类型由接触式→接触→孔隙式→孔隙→基底式→基底式物性逐渐变差。3.溶解作用。粗粒、孔隙水多或含有有机酸的砂岩,能溶解孔喉中的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐,改善储层物性。4.交代作用。物性的改变要视被交代物结果而定。5.重结晶作用。物性的改变要视重结晶结果而定。3. 碎屑岩储集层的沉积环境(储集体类型)及分布。 答:碎屑岩储层可形成于各类沉积环境中,而形成各种类型的储集体。冲积扇砂砾岩体是在干旱、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(属称点砂坝) ,发育于河流中、下游弯曲河道内侧(凸岸) ;和河床砂砾岩体(属称心滩) ,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呈带状、串珠状分布的砂坝;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;深水浊积砂较好;河道砂物性好,但分布不稳定;冲积扇、扇三角洲物性差。4. 碳酸盐岩储集层的孔隙类型有哪些?碳酸盐岩储集层按储集空间可分为哪几种类型?其物性的影响因素是什么?答:依形态可分为孔、洞和缝。孔、洞为主要的储集空间,裂缝为主要的渗滤通道。根据成因可将其分为以下三大类:原生孔隙:包括粒间孔隙、粒内孔隙、生物骨架孔隙、生物钻孔孔隙、鸟眼孔隙;次生孔隙:包括晶间孔隙、角砾孔隙、溶蚀孔隙。 裂缝型孔隙:包括构造裂缝,成岩裂缝,压溶裂缝。10碳酸盐岩储集层按储集空间可分为:1. 孔隙型储集层(包括孔隙性:主要为颗粒石灰岩:鲕粒、碎屑、生物碎屑、粒晶灰岩及白云岩等。储集空间:原生和次生的粒间、粒内、晶间孔隙发育;裂缝次之。2. 溶蚀型储集层储集空间:以溶蚀孔隙、洞,连成一个洞穴系统。分布:不整合面及大断裂带附近。特别是古风化壳、古岩溶带。3. 裂缝型储集层岩性:主要为白云岩、白云岩化灰岩。储集空间:裂缝为主,尤其纵横交错构成的裂缝网。其特征是:岩性测定其物性极低,与油气实际产能不适应。4. 复合型储集层储集空间:孔、洞、缝同时或出现两种。有利于形成储量大、产量高的大型油气田。 影响碳酸盐岩储集空间的因素:酸盐岩溶解度:其它条件相同时,成分越纯正,易溶,溶解度从大到小是石灰岩>白云岩>泥灰岩(即与Ca/成正比) ;从结构构造来看,粗晶、厚层石灰岩比细晶、薄层灰岩易溶。地下水的溶蚀能力:取决于地下水的 、 含量、2度、压力。2、裂缝型储集层发育的影响因素 岩性控制因素:成份较纯,脆性大,裂缝发育,泥质含量高,裂缝不发育。结构构造上,质纯粒粗、结晶粗的裂缝发育,薄层裂缝密度较大,但规模较小,易产生层间缝和层间脱空;厚层裂缝密度小,但规模较大,以立缝和高角度斜缝为主。构造的控制作用:在构造强烈部位构造裂缝发育。长期持续上升的区域,局部构造高点、长轴、倾没端、断层及断裂带附近裂缝发育。地下水的控制作用:地下水活跃的地区,构造裂缝溶解,扩大裂缝的作用。 5. 试述碎屑岩储层和碳酸盐岩储层储集空间及物性影响因素的区别。答: 两种储层的比较:砂岩 碳酸盐岩原始孔隙类型 粒间孔隙为主 以晶间、粒间为主,还有其它类型最终孔隙类型 仍为粒间孔隙 以次生为主,类型复杂多样储集物性的影响 与岩石结构密切相关 主要受次生变化影响大小、形状、分布 比较均匀 变化很大,极不均匀裂缝的作用 不起重要作用 影响极大11渗透性与有效孔隙度关系一般随渗透率增长有效孔隙度增大 二者变化很大、关系不密切6. 简述盖层封闭作用的主要机理。答:盖层是指在储集层的上方,能够阻止油气向上逸散的岩层。盖层较致密,岩石孔径小,渗透性差;无或少开启裂缝,即使产生裂缝,由于其可朔性较好,也容易弥合成为闭合裂缝;盖层具较高的排替压力;异常压力带也能阻止油气向上逸散而成为盖层。(一) 物性封闭: 盖层大多岩性致密、颗粒极细、孔隙半径很小,油气要通过盖层进行运移,必须首先排替其中的水,克服毛细管压力的阻力。(二) 异常高压封闭: 是指地层孔隙流体压力比其对应的静水压力高,超压盖层其实是一种流体高势层,它能阻止包括油、气、水在内的任何流体的体积流动,超压越高,封闭性越强。(三) 烃浓度封闭:所谓烃浓度封闭指具有一定生烃能力的地层,以其较高的烃浓度阻滞下伏油气向上扩散运移。第四章 石油及天然气运移一、名词解释油气运移次运移一过程也称排烃。二次运移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。异常(高)地层压力、水受热的膨胀系数比颗粒的膨胀系数大得多,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。生油岩有效排烃厚度971)对阿尔及利亚泥盆系生油岩研究,发现只有距储层上下各 14m 的距离内能运移出去。也就是说烃源岩排烃的有效厚度为 20~30m,如果在厚的生油层中有许多砂岩夹层,将大大增加排烃的有效厚度。二、问答题1. 论述油气初次运移的主要动力因素。答:油气从烃源岩排出的原因是由于烃源岩中存在着——剩余流体压力。引起剩余流体压力因素: 压实作用、欠压实作用 、蒙脱石脱水、流体热增压、渗析作用和其它作用 。压实作用:1、正常压实积物通过不断排出孔隙流体,如果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12水压力,则称为正常压实或压实平衡状态(流体压力==静水压力)。2、欠压实作用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。欠压实带中存着异常高压,其中流体排出方向是由欠压实中心向周围排出。流体热增压作用:油、气、水受热的膨胀系数比颗粒的膨胀系数大得多,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。成烃增压作用:干酪根热降解成烃一方面为初次运移提供了物源,另一方面成烃增压作用也是初次运移内部能量的一个重要来源。粘土矿物的脱水作用:粘土矿物成岩作用过程中,在热力作用下蒙脱石转变为伊利石时,可释放出粘土矿物结晶格架水,作为油气运移的载体。扩散作用:只要有浓度差就有扩散作用。生油层中含烃浓度比周围岩石大,烃的扩散方向由生油层指向围岩,与油气运移的方向一致,因此它是进行初次运移的一种动力。渗析作用:渗析作用是指在渗透压差作用下流体会通过半透膜从盐度低向盐度高方向运移,直到浓度差消失为止 。其它作用:油气初次运移动力还有构造应力、毛细管压力、碳酸盐岩固结和重结晶作用等。2. 论述异常高压在油气藏(生成、运移、聚集)中的作用。答:油气生成、运移过程中起到重要作用:(1)欠压实使孔隙流体的排出受到不同程度的延缓,如果流体的排出正好被推迟到主要生油时期,则将对油气初次运移起到积极作用。(2)欠压实还使更多的水较长时期处于高压下,这有利于促进有机质的热成熟,也有利于油气在水中的溶解。(3)欠压实地层中流体的异常高压是驱使油气进行初次运移的潜在动力,这种异常高压远远超过一般正常压实地层的剩余压力,使岩层产生微裂隙,给油气运移创造更好的条件。2、压实使非烃源岩层成为最好的压力封闭盖层,从而阻止油气向上运移,促进了油气的聚集过程。 3. 油气初次运移的相态有那些?其相态演变方式。答:油气初次运移的相态是初次运移机理中的又一核心内容两种主要观点:——水溶相——游离相(油相、气相)1、水溶相运移——指石油、天然气溶解于水中,随水一起排出烃源岩。 2、游离相运移 — 油气初次运移以连续的游离烃相为主。目前大多数学者原则上同意连续烃相运移的观点并作了进一步完善和发展。由原来的通过压实作用排烃发展为——连续烃相通过微裂缝排烃。这种观点又被称为混相运移,即游离的油(气)相与水相同时渗流。相态演变方式:油气初次运移的相态,决定于源岩的温度、压力、生烃量、孔隙度、溶解度以及岩石的组构等条件,也可以说是地下各种物理、化学因素综合作用的结果。它主要是随源岩的埋深和有机质类型的变化而变化。 出不同埋深以不同方式进行13运移的相态演变方式: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,生油量大大增加,孔隙度又较小,源岩中的含油饱和度变大以致超过临界运移饱和度而发生连续油相运移;在高成熟的湿气阶段,石油可以呈气溶相运移;深处石油发生热裂解产生大量甲烷气体,可以产生游离气相和扩散相运移。总之,初次运移相态随埋深的演变规律主要是水溶相 —油相 —气溶相。4. 解释油气初次运移的方式。答:油气初次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。(一)未熟—低熟阶段正常压实排烃模式正常压实的作用下,油气溶解于水中,呈水溶液随水一起被压实出来。介质条件:孔隙水较多,渗透率高,驱动因素:正常压实作用,相态:水溶相和部分游离相态,通道:孔隙、微层面。(二)成熟—过成熟阶段异常压力排烃模式介质条件:孔隙小,含水少,渗透率低。动力条件:异常高压——油气大量生成、蒙脱石脱水、热增压作用等因素。相态:以游离相为主排烃过程:生油岩孔隙网络内部压力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,不需要裂缝存在。在这种情况下,油气在异常压力作用下被驱动应是一个连续的过程。通道:孔隙、孔隙流体压力很高而导致烃源岩产生微裂缝,这些微裂缝与孔隙连接,则形成微裂缝—孔隙系统。在异常高压驱动下,油气水通过微裂缝—孔隙系统向烃源岩外涌出。当排出部分流体后,压力下降,微裂缝闭合。待压力恢复升高和微裂缝重新开启后,又发生新的涌流。这一阶段,油气水就是以一种间歇式、脉冲式不连续的方式进行混相涌流。这两种连续油气运移过程和脉冲式不连续相运移过程是异常压力增高过程中的两个阶段,两者可以相互转化,周期性发生,且以后者为主。(三)轻烃扩散辅助运移模式轻烃特别是气态烃,具较强的扩散能力。尽管这是一种分子运动,效率较低,但在烃源岩中具有普遍性,因此不容忽视。对非常致密储层,或处于异常高压状态的地层,渗流作用几乎不可能进行,扩散作用尤显重要。5. 油气二次运移中质点的受力情况(即运移机理) 。答:油气二次运移的主要动力有:浮力:动力。石油地质学中常将浮力与重力同时考虑,并将浮力与重力的代数和称为净浮力。14水动力:动力或阻力,取决于其与浮力的方向。当储集层的供水区和泄水区之间存在高差时,测势面发生倾斜,水将沿测势面降落方向流动。由水的流动产生的压力即水动力。毛细管力:阻力。毛细管力取决于储集层孔隙半径、烃和水界面张力、润湿角。二次运移能否进行,取决于浮力与毛细管阻力的相对大小,以及水动力的存在与否及其大小与方向。6. 根据油气二次运移的机理分析含油气盆地中有利的远景区。答:二次运移的方向,遵循沿着阻力最小的途径,由高势区向低势区运移这一基本规律,位于生油凹陷内部的隆起区及生油凹陷四周的隆起区和斜坡区,特别是其中的长期继承性隆起区,往往是油气二次运移的重要指向区。在沉积盆地中,生油区一般位于凹陷的最深处,与之相邻的斜坡和隆起是二次运移的主要指向。有利含油远景区:隆起带的高点、断层两侧、不整合面上下、大型储集体系分布区。7. 二次运移中油气的变化。答:1、色层效应二次运移中,石油的高分子量成分以及极性成分易被矿物表面吸附,轻烃和无极性成分可自由通过。色层效应的结果使石油的胶质、沥青质、卟啉及钒镍等重金属减少,轻组分相对增多,在烃类中烷烃增多,芳烃相对减少,烷烃中低分子烃相对增多,高分子烃相对减少。表现为密度变小、颜色变淡、粘度变小。2、氧化作用二次运移中依具体介质环境的变化,还可发生脱气、晶出等其他效应。特别值得注意的是氧化作用,它可使石油的胶状物质增加,轻组分相对减少,环烷烃增加,烷烃和芳烃相对减少,密度、粘度也随之加大,其效果大致与色层效应相反。不过二次运移中的氧化作用通常要被色层效应所抵消,只有当石油接近地表或当大气借助于断层或地层水而与石油沟通时,氧化作用才可占优势。 第 5 章 油气聚集一、名词解释油气聚集成油气藏的过程称为油气聚集。成烃坳陷熟烃源岩有机质丰度高,体积大,并能提供充足的油气源,形成具有工业价值的油气聚集。(有利)生储盖组合集层、盖层三者的组合型式。有利的生储盖组合是指三者在时、空上配置恰当,有良好的输导层,使烃源层生成的油气能及时地运移到储集层聚集;盖层的质量和厚度能确保油气不致于散失。有效圈闭聚集并保存油气的圈闭。二、问答题1. 试述油气差异聚集的条件、特点及意义(根据油气差异聚集的原理论述盆地中石油和天然15气的分布) 。 答:油、气、水由于密度不同,在圈闭中会发生重力分异。当油气生成以后,运移至储层的油气便沿上倾方向向周围高处的圈闭中运移。由于天然气的密度最小、粘度最小、分子小、它最易流动、流动地最快,运移的结果,天然气必然占据盆地中心周围最高位置的构造环,而石油则占据其下倾方向位置较低的构造,比较接近盆地的中心。当然也发现了正好相反的规律,由此而提出了差异聚集的原理。这是油气聚集的基本规律。油气差异聚集原理:油气差异聚集的基本原理最早由加拿大著名石油地质学家 954)首先阐明,为:静水条件下,如果在油气运移的主方向上存在一系列溢出点自下倾方向向上倾方向递升的圈闭,当油气源充足和盖层封闭能力足够大时,油气首先进入运移路线上位置最低的圈闭,由于密度差使圈闭中气居上,油居中,水在底部,当第一个圈闭Ⅰ被油气充满时,继续进入的气可以通过排替作用在圈闭中聚集,直到整个圈闭被气充满为止,而排出的油通过溢出点向上倾的圈闭Ⅱ中聚集;若油气源充足,上述过程相继在圈闭Ⅲ及更高的圈闭中发生;若油气源不足时,上倾方向(距油源较远)的圈闭则不产油气,仅产水,称为空圈闭。所以在系列圈闭中出现自上倾方向的空圈闭向下倾方向变为纯油藏→油气藏→纯气藏的油气分布特征。但这种结果只能代表原始的聚集规律,后期地质条件的改变有可能破坏这种聚集情况。 由差异聚集原理可以得出如下规律或结论:1)在离源岩区最近,溢出点最低的圈闭中,在油气源充足的前提下,形成纯气藏;稍远处,溢出点较高的圈闭中,可能形成油气藏或纯油藏;在溢出点更高,距油源区更远的圈闭中可能只含水。2)一个充满了石油的圈闭,仍然可以做为有效的聚集天然气的圈闭;反过来,一个充满天然气的圈闭,则不再是一个聚油的有效圈闭。3)若油气按密度分异比较完善,则离供油区较近,溢出点较低的圈闭中,聚集的油和气密度应小于距油源区较远、溢出点较高的圈闭中的油和气。4)所形成的纯气藏、纯油藏、油气藏的数目,取决于供烃的充分程度、所供烃类性质及圈闭的大小和数目。差异聚集作用是否充分取决于下列条件:1)具有区域性较长距离运移的条件,即要求具区域性的地层倾斜,储集层岩相稳定,渗透性好,区域运移通道的连通性好。2)相连通的圈闭溢出点依次增高。3)油气源供应区位于盆地中心地带,有足够数量的油气供应。4)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。 影响差异聚集的地质因素具备上述条件,差异聚集就进行得完善,否则,当有干扰时,就进行得不完善,表现得不典型。这些干扰因素主要有:1)在油气运移通道上有另外油气供给来源的支流时,则会打乱原来应有的油气分布规律。2)气体在石油中的溶解作用,随物理条件(T、P)的改变而变化,它可以造成次生气顶,也可以导致原生气顶的消失,从而影响油气的分布规律。3)后期地壳运动造成圈闭条件的改变,造成油气重新分配。4)区域水动力条件,主要指水压梯度的大小及水运动方向,也会影响油气的分布规律。2. 油气藏形成的主要条件。 (综合大题)答:油气在由分散到集中形成油气藏的过程中,受到各种因素的作用,要形成储量丰富的油气藏,而且保存下来,主要取决于(一) 生油层、 (二) 储集层、 (三) 盖层、 (四) 运移、 (五) 圈闭和(六)保存六个条件(要素) 。归纳起来油气藏形成的基本条件有以下几个方面:161、油气源条件2、生储盖组合和传输条件3、圈闭条件4、保存条件(一) 充足的烃源条件 生油条件是油气藏形成的物质基础。因此,充足的油气供给,才能形成储量大、分布广的油气藏。油气源的供烃丰富程度,取决于盆地内烃源岩系的发育程度及有机质的丰度、类型和热演化程度。生油凹陷面积大、沉降持续时间长,可形成巨厚的多旋回性的烃源岩系及多生油气期,具备丰富的油气源,是形成丰富油气藏的物质基础。(二) 有利的生、储、盖组合配置关系油气生成后,只有及时地排出,聚集起来形成油气藏,才能成为可以利用的资源;否则,只能成为油浸泥岩。而储集层是容纳油气的介质,只有孔渗性良好,厚度较大的储集层,才能容纳大量的油气,形成巨大的油气藏,这是显然的。而有利的生、储、盖组合,也是形成大型油气藏不可缺少的基本条件。有利的生储盖组合是指三者在时、空上配置恰当,有良好的输导层,使烃源层生成的油气能及时地运移到储集层聚集;盖层的质量和厚度能确保油气不致于散失。(三)有效的圈闭有效圈闭是指在具有油气来源的前提下,能聚集并保存油气的圈闭。其影响因素有三个方面: 1.圈闭形成时间与油气区域性运移时间的关系(时间上的有效性) 2.圈闭位置与油气源区的关系(位置上的有效性)3.水压梯度对圈闭有效性的影响(四) 必要的保存条件 在地质历史时期
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本文标题:长江大学期末《石油地质学》复习题
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