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第二章 石油地质_图文

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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第一章 石油地质( 地质学 是一门观察地球的各种现象,并研究这些现象之间的联系、成因及其变化规律的自然学科。• 石油地质学 是应用地质学的一个分支学科,它是应石油工业发展需要而建立起来的新学科。第一节 地质的基本概念一、 地球的早期历史1、地球基本参数据 1970年天文历以及 1971年第十五届国际大地测量和地球物理协会决议采用的参数值为:赤道半径 (a): m 赤道周长: c): m 子午线周长: 积: 106 体 积: 10121/3: ((c): 46 亿岁2、地球的结构地核:主要由钛、镍组成。外核平均密度 立方厘米,内核平均密度 g/幔:厚度 2900多千米,占地球总体积的 83%,占地球质量的 ,平均密度 4.5 g/主要由铝、硅、镁及其他轻元素组成。占地球总体积的 占地球质量的 上层地壳叫硅铝层,平均密度 2.7 g/洋地壳:较薄、相对较重大陆地壳:较厚、相对较轻石油地质研究对象3、地球成因说板块构造学说地壳象一个聚集在一起的板块,在地质作用过程中,这些板块在移动,从而改变其形状。它们相互交盖、又彼此分离。大陆漂移学说在 3亿年前地球上只有一个原始大陆和大洋,大约在 2亿年前,这块原始大陆四分五裂,陆块开始漂移散开,逐渐形成现在的七大洲和四大洋4、地层岩石分类岩石的分类岩石分为岩浆岩、变质岩、 沉积岩三大类(1) 岩浆岩岩浆是存在于地壳下面的熔融性硅酸盐物质。岩浆沿地壳的薄弱地带向地壳表层侵入或喷出而冷凝固化形成的岩石就是岩浆岩。(2) 变质岩地壳中的岩浆岩、沉积岩或早期形成的变质岩,由于所处地质环境的改变,其矿物成分和结构、构造在新的物理、化学条件下就会发生改造和质变,这种作用就称为变质作用,由此形成的新岩石叫做变质岩。(3) 沉积岩沉积岩是在地表或接近地表的条件下,由母岩风化剥蚀,经搬运、沉积和压实硬结而成的岩石。由沉积物所形成的沉积岩,是石油地质学家最感兴趣的。因为 99%以上的油和天然气都聚集在那里。沉积岩可以分为: 碎屑岩、非碎屑岩A、碎屑岩 :由单个颗粒形成,由胶结物胶结在一 起。它包括砾岩、石灰岩、砂岩、泥岩和页岩。•胶结物:指碎屑岩岩石颗粒之间起粘结作用的物质。常见的胶结物有泥质、钙质、硅质、铁质等。•基质:指充填于岩石颗粒之间的微粒状物质,在碎屑岩中又称杂基。这种微粒的成分可以是粘土矿物、绿泥石、长石、石英、方解石等。• 胶结类型:在碎屑岩中指胶结物、基质与碎屑颗粒之间接触关系的分类。一般可分为孔隙胶结、接触胶结、基底胶结三种主要类型。B、非碎屑岩 :由化学沉淀或有机碎屑形成。它包括碳酸盐岩、蒸发岩和有机岩等。沉积旋回 :指沉积作用或沉积条件,按相同的次序不断重复而组成的一个层序称沉积旋回。主要由地壳周期性震荡运动引起的一次 水进接着一次水退所表现出的岩性、岩相交替变化。• 正旋回在垂向上,地层岩性自下而上呈由粗到细的变化序列叫正旋回,它反映地壳下降的水进过程;• 反旋回在垂向上,地层岩性自下而上呈由细到粗的变化序列叫反旋回,它反映地壳上升的水退过程;• 复合旋回在垂向上,地层岩性呈由粗变细再变粗或由细变粗再变细的连续沉积序列叫复合旋回。它反映地壳升降的一个完整过程。5、 岩石的循环地壳的岩石从一种类型改变成另一种类型要经历好几个地质过程。它包括侵蚀、沉积、胶结、压缩和熔融。• 岩石的循环过程分析剥蚀的物质 低洼或浅海中的堆积物 压实与矿物相互胶结变成沉积岩石 在高温高压下形成变质岩 温度压力进一步上升 部分矿物质熔化成岩浆 冷却成岩浆岩 …..层与地质时代从寒武纪起生命不断演化,动物和植物的化石按一定的已知顺序相继地保存下来。地质学家基于这种顺序,研究各个地质时期内的生物种类和生物群,获得对以往生物形态的较完整的描述。而且,由于沉积物趋于水平成层堆积,为研究地层岩石的变形提供了依据。地质时代单位 :代、纪、世(早、中、晚)如古生代(距今 叠纪(距今 地层单位 :界、系、统(下、中、上)如古生界地层、上寒武统地层7、地球运动• 地球运动的见证• 地球运动的结果地壳岩石产生裂缝或断层(注意区分裂缝和断层)• 构造运动构造运动是指岩石圈的变形、变位以及洋壳的增生和消亡作用,主要是由地球内力引起的。二、 地质构造指岩石或岩层在地壳运动的力的作用下发生变形或变位的形迹。以水平成层方式堆积的沉积岩称为层或床。它受地质过程的作用而变形,其最常见的变形是弯曲成褶皱。地质构造的主要类型 :褶皱构造、断裂构造向斜1、褶皱构造水平岩层在地壳运动作用下发生各种弯曲变形但未丧失其连续性。基本单位 :褶曲基本类型 :背斜构造、向斜构造★ 向 上的褶曲或拱起称为背斜。★ 向下的褶曲或低谷称为向斜。背斜构造是油气聚集的最有利的场所,是油气田开发中最常见的圈闭类型 。背斜2、断裂构造岩层受力后发生脆性变形而丧失了岩层原来的连续性。基本类型 :断层、裂缝断层岩石沿断裂面发生显著的 相对位移 的断裂构造叫断层。断层在油气层中分布相当广泛,其规模大小不一。对油气聚集有着不同的影响。● 断层要素:断层面 (破碎带 )、断层线、断盘、断距断盘 : 断层面两侧的岩层或岩体称为断层两盘。当断层面倾斜时,位于断层面上方的断盘叫 上盘 ,位于断层面下方的断盘叫 下盘 ;当断层面直立时,可按其相对于断层面的方位分别称为东、西、南、北盘。沿断层面相对上升的断盘叫 上升盘 ,相对下降的断盘叫 下降盘 。 断层面断层线(1) 正断层:下盘相对上升、上盘相对下降。(2 ) 逆断层:下盘相对下降、上盘相对上升。(3 ) 侧向断层:水平运动导致。(4 ) 地堑:中间断块相对下降,周边断块相对上升。(5 ) 地垒:中间断块相对上升,周边断块相对下降 。裂缝岩石在应力的作用下产生机械破坏, 未经位移的破裂现象叫裂缝。(注意区分裂缝和断层)3、地质图常见的地质图有地下构造图和构造剖面图,它反映了构造形态的大小、起伏等,是石油勘探和油气田开发工作的基本图件◆ 地下构造图指能代表构造形态的岩层顶面(或底面)等高线的平面投影图。◆ 构造剖面图沿构造某一方向切开的一个垂直断面图。第二节 石油的聚集石油的聚集必须具备以下三个条件 :( 1)有油气源 ( 2)储层具有孔隙性和渗透性( 3)存在圈闭1 原油的生成目前关于石油的生成有两种说法,即有机学说和无机学说。• 有机说 :石油是生物的遗体在缺氧的条件下,在一定的温度下经漫长的时间而形成的。• 无机说 :油气是 碳化钙( 解后生成的乙炔( 合的结果。最近美国人 储集层储集层就是有能力含有油、气、水或其他流体的地下岩石。储集层具有两个基本特性。• 孔隙性 : 具有能够容纳油气的孔隙空间,其大小用孔隙度( )度量。对于储集层, 一般为 10%到 30%,孔隙性的好坏决定了油气储量的大小。)(%,1 0 0渗透性 : 孔隙空间之间是相互连通的,其允许流体通过的能力用渗透率度量。对于储集层,渗透率为 1至 1000毫达西。渗透率的高低决定了油气井产量的大小。• 储集层的类型:砂岩:发现的 40%的油气储集在砂岩中。灰岩:发现的 50%以上的油气储集在灰岩中。其他岩石(如变质岩、泥岩等):这类储集层所占比例很小。k Q LA p  Q A• 油层组:在同一沉积环境下沉积,分布状况和油层性质相似的互相靠近的一套油层组合叫油层组。油层组的顶、底一般都有分布较稳定、厚度较大的非渗透层分隔,可作为组合开发层系的基本单元。• 隔层:夹在多油气层段中,具有阻止层组之间流体窜流能力,起遮挡作用的非渗透岩层叫隔层。划分开发层系的隔层还要求这种非渗透层具备厚度较大、分布稳定等条件。• 夹层:单油层之间或内部分布不稳定的不渗透或极低渗透的薄层叫夹层。• 层理:指沉积岩中,在垂向上,由于岩石成分、结构、颜色及定向性等变化而表现出的层状构造。层理是沉积岩最重要的特征之一,也是识别沉积环境的重要标志。• 细层:由两个层理面所夹的最小单位叫细层,又称纹层,是组成层理的最初级单位。细层岩性均一,厚度极小,一般只有几毫米,甚至小于一毫米。• 层系:由许多成分、结构、厚度和产状相似的同类型细层组合叫层系。3 圈闭能阻止油气逃逸油藏岩石的地质构造常见的储层圈闭有两种 :构造圈闭 和 地层圈闭• 构造圈闭:包括 背斜圈闭 、穹隆岩颈圈闭和 断层圈闭是由岩层褶皱变形形成的圈闭,其大小及形状变化很广。当生油层中的油气运移到背斜圈闭中时,将被其形状所俘获,即受到油藏上部不渗透岩层控制,不能进一步向上运移是由地层的剪切和偏移作用形成的。断层圈闭的有效性取决于断层封闭的 有效性其封闭可以由与渗透层错位移动的不渗透层所形成,也可以由断层地带本身的不渗透性断层泥所形成• 地层圈闭1. 不整合 :相继沉积下来的岩石部分被剥蚀掉然后被不渗透的岩冒所覆盖2 在沉积盆地中,由于沉积条件的差异造成储集层在横向上发生岩性变化,并为不渗透性岩石遮挡时,即形成岩性圈闭。如岩性尖灭、透镜体等。泛指形似透镜状分布的岩层或岩体。中间厚周边薄,且被非渗透岩层封闭。如有烃源,则可能形成岩性油气藏。尖灭 :岩层厚度逐渐变薄,以至消灭。油层尖灭 :油层厚度变薄直至为零,或因岩性、物性变化而不含油气可统称为油层尖灭。• 组合圈闭:由褶皱、断层、孔隙性变化及其他情况组合而成,兼有构造及地层两者的圈闭称为组合圈闭。第三节 油气藏物性及渗流机理一、油藏和油田• 油藏 ( 单一圈闭中,具有同一压力系统的原油聚集,或者说水动力学上相互连通的含油气的封闭体系。• 工业油藏、工业气藏、工业油气藏指在当前开采技术和经济条件下,具有开采价值的油藏、气藏、和油气藏。• 构造油气藏、地层油气藏、岩性油气藏、复合油气藏、潜山油气藏、层状油气藏和块状油气藏 。• 油田、气田与油气田 :在相同构造、地层、岩性等单一或复合因素控制下,同一面积范围内所有油气藏总称叫油气田。若为气藏则称气田,若只为油藏则称油田。气田气: 指产自不与石油共存而单独聚集成气田的天然气。其甲烷含量达 80%以上。油田气 :油田气又称伴生气。以溶解、游离、分散或聚集等状态分布于油层内及气顶中的天然气。乙烷及以上烃类含量比气田气高。凝析气藏 :当地层温度大于 80℃ ,地层压力大于 15 地下的液态石油变成气态。开采时 , 由于温度和压力下降,气态石油变成液态石油。具有这种特性的气藏叫凝析气藏。凝析气 :具有反凝析作用能形成凝析油的气田气叫凝析气。含大量甲烷和戊烷及以上的轻质烃类。干气 :天然气中汽油蒸汽含量小于 100g /叫贫气或瘦气。甲烷含量大于95%。湿气 :是指汽油蒸汽含量大于 100g /叫富气或肥气。甲烷含量一般小于 95%,含相当数量的乙烷及以上烃类气体。甜气 :每立方米天然气中含硫量小于 1克的天然气,或称净气。酸气 :每立方米天然气中含硫量大于 1克或含相当数量的 油藏流体 : 为油藏中储集的油、气、水。油 :原油相对密度一般在 数大于 对密度在 小于 :包括共生水、边水和底水气 :溶解气和自由气二、流体的宏观分布根据重力分异原理,当油藏中同时存在油、自由气和水时,气则处于油藏的顶部,自由水则处于油藏的边部或底部,油则处于油藏的中部。• 气顶 :在油气藏形成时,由于天然气不能全部溶于石油中,游离气因重力分异作用而聚集在构造顶部故叫气顶。俗称“气帽”。• 原生气顶与次生气顶 :在油田开发前的原始状态下存在的气顶叫原生气顶。油田开发后,因油层压力降到饱和压力以下,从石油中释出的天然气升至构造顶部而形成的气顶叫次生气顶。• 饱和压力:地层原油在压力降低到天然气开始从原油中分离出来时的压力叫饱和压力。• 泡点压力与露点压力: 在一定温度下,开始从液相中分离出第一批气泡的压力叫泡点压力;开始从气相中凝析出第一批液滴的压力叫露点压 力。• 气顶高度、气藏高度、油藏高度、油气藏高度。• 油气、油水及气水界面在油气藏、油藏、气藏中,油与气的接触面叫油气界面,油与水的接触面叫油水界面,气与水的接触面叫气水界面。• 油气及油水过渡段在多数情况下,油、气藏中油与气及油与水的接触处存在的具有一定厚度的油、气及油、水混存段,即各种流体相互过渡,从含气段到纯油段之间有一个油气过渡段,从纯油段到纯水段之间有一个油水过渡段。• 含气内边界与纯气区在带气顶的边水油藏中,油气界面与油气层底面的交线叫含气内边界。此线圈定的范围内为纯气区。• 含气边界与油气过渡带含水边界与纯油区• 含油边界与油水过渡带三、流体的微观分布• 润湿性: 指在分子作用下,液体在固体表面的流散、铺展的能力,或者说液体附着在固体表面上的倾向性。• 润湿接触角 :在油、水、岩石三相周界上,从选择性润湿流体表面做切线与岩石表面所成夹角称为接触角。对于亲水的油藏,岩石孔隙空间四周的岩石颗粒表面上存在水膜,油和气被水膜所包围;亲油油藏则相反。亲水的油藏 亲油油藏• 润湿相与非润湿相 :岩石中存在两种或两种以上流体时,能优先润湿岩石的流体称为润湿相。反之,不能优先润湿岩石的流体称为非润湿相。如在亲水岩石中,水为润湿相,油为非润湿相。• 润湿性反转 :指岩石表面在一定条件下亲水性和亲油性的互相转化现象。• 毛细管压力 :在孔隙介质中或毛细管里,由于毛细管表面对两相流体的润湿性不同而形成弯液面,弯液面上存在的压力差就是毛细管压力。• 贾敏效应:指液 — 液或液 — 气两相在岩石孔隙中渗流时,当液珠或气泡流动到毛细管孔道窄口处遇阻,欲通过则需克服毛细管阻力,这种现象称为贾敏效应。四、油藏温度和压力1 油藏温度 (藏温度随埋藏深度的增加而增加。• 地温梯度:埋藏深度每增加 100米,地温增加的℃ 数。一般情况下为: ,。• 油藏温度不变说在生产过程中,油藏温度基本保持不变。2 油藏压力( 藏中流体所承受的压力,称为油藏压力。• 压力系数的概念 :油藏中部的实测油藏压力与同一深度的静水柱压力之比。• 力系数 >油藏连通地表,其油藏压力通常就为正常压力。• 异常高压压力系数 >油藏周围环绕着不渗透地层,其不能与地表连通时,则其压力可能为异常高压。五、渗流机理• 孔隙度:指岩样中孔隙体积与岩样体积的比值。• 绝对孔隙度:指岩样中的总孔隙体积与岩样体积的比值。• 有效孔隙度:指岩样中有效孔隙体积与岩样体积的比值。• 渗透率:在一定压差下,岩石允许流体通过的能 力。• 绝对渗透率:通过的流体为空气时所测得的渗透率,也叫空气渗透率。• 有效渗透率:当岩石中有两种以上流体共存时,岩石对其中某一项流体的通过能力。k Q LA p • 相对渗透率:当岩石中有多种流体共存时,每一种流体的有效渗透率与绝对渗透率的比值。• 相对渗透率曲线:表征相渗透率与饱和度之间变化的关系曲线。 含水饱和度相对渗透率油 水100%含油饱和度:岩样中含油的孔隙体积与总孔隙体积的比值。( 含气饱和度:岩样中含天然气的孔隙体积与总孔隙体积的比值。( 原始含油(气)饱和度:储油(气)层原始状态下的含油(气)饱和度。• 地层水饱和度:指以各种形式存在于地层中的水所占的孔隙体积与地层总孔隙体之比。( 束缚水饱和度:存在于储层的岩石颗粒表面、孔缝的角隅以及微毛管孔道中的不流动的水称为束缚水。束缚水在储层中所占的孔隙体积与储层总孔隙体积之比称为束缚水饱和度。( 残余油饱和度:经各种驱替作用后,仍然不能采出而残留于油层孔隙中的原油所占油层孔隙体积的百分比。• 多孔介质:以固相介质为骨架,含有大量互相交错又互相分散的微小孔隙或微毛细管孔隙的介质。• 流体在多孔介质中的流动称为渗流。• 流体在地层中流动称为地下渗流。• 渗流速度:指流体流量与多孔介质横截面积之比,表示通过单位面积的流量。• 稳定渗流与不稳定渗流• 性线渗流与非性线渗流• 单相渗流、两相渗流与多相渗流• 单向流、径向流和球形流• 点源与点汇:在渗流场中,向四周发散流线的点叫点源,如注入井。从四周汇集流线的点叫点汇,如生产井。• 压降漏斗:在平面径向流时,由于井的投产造成地层压力下降,从井壁到供给边缘,压力下降幅度逐渐减小,其压降面为漏斗状的曲面,称为压降漏斗。• 压力叠加原理:油层中任何一点的压力变化都等于各井在该点上引起的压力变化的总合。• 分流线:流体流向两个点汇(生产井)时,在两个点汇之间存在一条将渗流左右分开的流线,称为分流线。 主流线:连接注水井与采油井中心点的流线称为主流线。主流线上质点的流速比其它流线上的质点流速要快。• 第一章思考题1、什么是石油?它是怎样分类的?2、什么是石油工业的上游工程和下游工程?3、石油行业的各部门是如何分工协作的?4、 、世界上有哪七大石油公司?6、目前世界十大产油国包括哪些?• 第二章思考题1、地球上有哪些类型的岩石?它们是怎样相互转换的?2、常见的储油构造有哪些?3、石油聚集必须具备哪些条件?4、储集层有哪些基本属性?5、油藏中流体的宏观和微观分布怎样?6、渗流的基本概念与规律。
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