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文檔簡介
1、石油地質學第一章、 石油、天然氣、油田水的成分和性質1、 石油(又稱原油):是以液態形式存在于地下巖石孔隙中,由各種碳氫化合物和少量雜質組成的可燃有機礦產。2、 石油的餾分:是利用組成石油的化合物具有不同沸點的特性,加熱蒸餾,將石油切割成不同沸點范圍(即餾程)的若干部分,每一部分就是一個餾分。餾分 輕餾分 中餾分 重餾分 石油氣 汽油 煤油 柴油 重瓦斯油 潤滑油 渣油 溫度(OC) <35 35-190 190-260 260-320 320-360 360-530(500) >530(500) 3、 石油的族分(族組成):石油化合物由于分子結構的差異,對有機溶劑和吸附劑具有選擇
2、性溶解和吸附性能。石油的組分根據有機溶劑中的選擇溶解,可將石油瀝青質類分為四組分:(1).油質:溶于石油醚而不被硅膠吸附的部分。主要是由飽和烴和一部分低分子量芳烴組成的淡色粘性液體或蠟狀固體。(2).苯膠質:用苯從硅膠中解析的產物。(膠質)分子量300-4000,非烴、芳烴、暗色膠狀混合物。(3).酒精-苯膠質:用酒精-苯從硅膠中解析的產物(膠質)分子量300-1000,非烴,暗色膠狀混合物。(4).瀝青質:溶于氯仿而不溶于石油醚或正己烷的部分。非烴,分子量更高(上千甚至上百萬);結構更復雜,暗褐色-黑色瀝青狀無定形固體。4、 石油的烴類組成:(1) 烷烴:正構烷烴:在石油中,不同碳原子數正構
3、烷烴相對含量呈一條連續的分布曲線,稱為正構烷烴分布曲線 異構烷烴(2) 環烷烴:(其含量與成熟度有關)(3) 芳香烴:(含有苯環結構,屬不飽和烴。根據其結構 不同可分為單環、多環、稠環三類芳香烴。) 5、 石油的非烴組成:(主要是含硫、氮、氧三種元素的有機化合物,主要集中在石油的高沸點餾分中。) (1)含硫化合物:最重要的非烴化合物,存在于中、重餾分中。主要有硫醇(-SH)、硫化物(-S-)(包括硫醚 R-S-R、環硫醚)、二硫化物(-S-S-)以及噻吩衍生物。此外,還有元素硫、硫化氫。硫來自有機物的蛋白質和圍巖的含硫礦物石膏等。 含硫量大于2%的石油稱為高硫石油;低于0.5%的稱為低硫石油;
4、介于0.5%2%之間的稱為含硫石油。 (2)含氮化合物:主要集中在膠質瀝青質中。石油中氮化合物可分為堿性和中性兩大類。堿性含氮化合物主要是吡咯、吲哚、咔唑的同系物及酰胺等。原油中含有具有重要意義的中性含氮化合物,即卟啉化合物,它是石油有機成因的重要生物標志物。 (3)含氧化合物:主要有酸性和中性兩大類。酸性含氧化合物中有環烷酸、脂肪酸及酚,總稱石油酸;中性含氧化合物有醛、酮等,其含量較少。 酸性含氧化合物中環烷酸最多,占酸性物質90%以上,易與堿金屬作用生成環烷酸鹽,極易溶于水,由此可作為地下水找油的一種標志。 6、 熒光性: 石油在紫外光照射下可產生延緩時間不足10-7秒的發光現象。7、 旋
5、光性:大多數石油能將偏振光的振動面旋轉一定角度的能力。8、 天然氣:廣義的天然氣是指存在于自然界的一切氣體。作為石油及天然氣地 質學研究的天然氣主要是指與油田和氣田有關的氣體,其主要成分是烴類氣體,也包含少量的非烴類氣體,如CO2、H2S等,即狹義的天然氣。9、 天然氣的分類:按天然氣的成因可分為有機成因氣和無機成因氣;按天然氣存在的相態可以分為游離氣、溶解氣、吸附氣和固態氣水化合物;依天然氣分布特征可分為聚集型和分散型;依天然氣與石油產出的關系分為伴生氣和非伴生氣。按照天然氣的成分可分為烴類氣體和非烴類氣體。 10、天然氣的產狀:地殼中的天然氣按照存在的相態可以分為游離態、溶解態、吸附態和固
6、態氣水合物;按照其分布特征可分為聚集型和分散型;按照其與石油產出的關系可分為伴生氣和非伴生氣。 (1)聚集型天然氣:聚集型天然氣主要是以游離相態存在。只有大規模的游離氣聚集,才能有效地開發和利用。 氣頂氣:與石油共存于油氣藏中呈游離氣頂狀態產出的天然氣。以烴類為主,除大量的甲烷外,還有重烴氣體和輕組分的液態烴,少量氮氣和二氧化碳。 氣藏氣:單獨聚集的天然氣。可分為干氣氣藏和濕氣氣藏。 干氣氣藏:甲烷含量大于95%,重烴氣體含量少,采到地表也是氣體。 濕氣氣藏:含較多的甲烷,還有乙、丙、丁烷液態烴,還溶解了戊、己烷等,重烴含量大于5%,采到地表除含較多氣體外,還凝結出許多液態氣體。凝析氣:當地下
7、溫度、壓力超過臨界條件后,由液態烴逆蒸發而形成的氣體。開采出來后,由于地表壓力、溫度較低,按照逆凝結規律而逆凝結為輕質油即凝析油。PS:凝析氣藏和濕氣氣藏的區別: 凝析油中含大量的輕質烴類,重質烴類較少,呈淡黃色,剛開采是伴生氣較多,隨著氣藏不斷開采,伴生氣越來越少;濕氣氣藏含的氣體多,凝析氣藏含的氣體少。(2)分散型天然氣: 油溶氣:溶解于石油中的天然氣。 水溶氣:溶解于水中的天然氣。 煤層氣:煤層中所含的吸附和游離狀態的天然氣。 固態氣水合物:是在冰點附近的特殊溫度和壓力條件下,由水與天然氣結合形成的固態結晶化合物。主要分布在凍土、極地和深海沉積物分布區。 (3)伴生氣和非伴生氣: 伴生氣
8、:凡是在油藏范圍內與油藏分布有密切關系的氣頂氣、油溶氣以及油藏之間或油藏上下的氣藏氣都稱為伴生氣。 非伴生氣:與油藏分布沒有明顯聯系或僅有少量石油存在,而氣藏又十分巨大和重要的氣藏氣稱為非伴生氣。 11、油田水:從廣義上理解,油田水是指油田區域(含油構造)內的地下水,包括油層水和非油層水。狹義的油田水是指油田范圍內直接與油層連通的地下水,即油層水。油田水來源于水盆地的沉積水、大氣的滲入水、粘土礦物的初生水和地球深處的深成水。12、蘇林(Sulin)分類:分類原則:是HCO3-、SO42-、Cl-和Ca2+、Na+、 Mg2+6種陰、陽離子的相對含量,以Na+/Cl-、 (Na+-Cl-)/SO
9、42-和(Cl-Na+)/Mg2+這三個成因系數,把天然水劃分為四種基本類型Sulin的油田水成因分類表(據Sulin,1946) 水的類型 成因系數(濃度比) Na+/Cl- (Na+-Cl-)/SO42- (Cl-Na+)/Mg2+ 大陸水 硫酸鈉型 >1 <1 <0 重碳酸鈉型 >1 >1 <0 海水 氯化鎂型 <1 <0 <1 深層水 氯化鈣型 <1 <0 >1 第二章、 儲集層和蓋層1、 儲集層:凡具有一定的連通孔隙,能使流體儲存,并在其中滲濾的巖層(石),稱為儲集層(巖)。儲集層中儲集了油氣稱含油氣層。投入開采
10、后稱產(油氣)層。 2、蓋層:是位于儲層上方,能夠阻止油氣向上逸散的巖層,主要起遮擋或封閉作用。3、巖石的孔隙性:指儲集層中孔隙空間的形狀、大小、連通性與發育程度。 按巖石孔隙大小,有超毛細管孔隙、毛細管孔隙和微毛細管孔隙三類。 (1)超毛細管孔隙:直徑>0.5mm,相應裂縫寬度>0.25mm,液體在重力作用下自由流動。 (2)毛細管孔隙:直徑0.50.0002mm,裂縫寬度0.250.0001mm,由于毛細管力的作用,液體不能自由流動。 (3)微毛細管孔隙:直徑<0.0002mm,裂縫寬度<0.0001mm,液體在非常高的剩余流體壓力梯度下流動。 束縛孔隙4、絕對孔隙
11、度:巖樣中所有孔隙空間體積之和與該巖樣總體積的比值。是衡量巖石孔隙的發育程度5、有效孔隙度:指彼此連通的,且在一般壓力條件下,可以允許液體在其中流動的超毛細管孔隙和毛細管孔隙體積之和與巖石總體積的比值。 級 別 砂巖孔隙度(%) 評 價 1 2 3 4 5 20-30 15-20 10-15 5-10 0-5 很好 好 中等 差 無價值 6、滲透性:指在一定的壓差下,巖石允許流體通過其連通孔隙的性質。對于儲集層而言,指在地層壓力條件下,流體的流動能力。其大小遵循達西定律。絕對滲透率:單相液體充滿巖石孔隙,液體不與巖石發生任何物理化學反應,測得的滲透率稱為絕對滲透率。有效滲透率:儲集層中有多相流
12、體共存時,巖石對每一單相流體的滲透率稱該相流體的有效滲透率/相滲透率。油氣水分別用Ko、Kg、Kw表示。相對滲透率:對每一相流體局部飽和時的有效滲透率與全部飽和時的絕對滲透率之比值,稱為該相流體的相對滲透率。油氣水分別用Ko/K、Kg/K、Kw/K表示。7、 儲集層的孔隙結構:是指巖石所具有的孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布及其相互連通關系。 孔隙:是孔隙系統中的膨大部分。決定了孔隙度大小。 喉道:連通孔隙中的細小部分。決定了儲集層儲集能力和滲透特征。 (巖石的孔隙結構由孔隙和喉道組成??紫吨饕饍Υ媪黧w的作用,而喉道主要影響巖石的滲透性。) 8、 影響碎屑巖儲集層儲集
13、性的因素:(1)沉積作用對砂巖儲層原生孔隙發育的影響礦物成分對原生孔隙的影響 礦物成分主要為石英、長石、云母。礦物成分對儲集物性的影響主要有以 下兩個方面: 礦物的潤濕性:潤濕性強,親水的礦物,表面束縛薄膜較厚,縮小孔隙空間,滲透性變差。 礦物的抗風化能力:抗風化能力弱,易風化成粘土礦物充填孔隙或表面形成風化層減小孔隙空間。 因此,長石砂巖較石英砂巖物性差。除長石外,其它顆粒礦物成分對物性影響不大。巖石結
14、構對原生孔隙的影響粒度和分選系數的影響粒度:總孔隙度隨粒徑加大而減小。因為粒度小,分選差,磨圓差,較松散,比圓度好的較粗砂巖孔隙度大。滲透率則隨粒徑的增大而增加。因為粒徑小,孔喉小,比表面積小,毛細管壓力大。當分選系數一定時,滲透率的對數值與粒度中值成線性關系。分選:粒度中值一定時:分選差的巖石,小顆粒充填大孔隙,使孔隙度、滲透率降低;分選好的巖石,孔滲增高。孔隙度、滲透率隨著分選系數趨于1而增加,分選系數So<2時,各種粒徑的砂巖孔隙度、滲透率都隨So增大而降低;分選系數So>2時,中細粒砂巖,孔隙度隨So增大而緩慢下降;粗粒和極細粒砂巖,So增加時,孔隙度基本不變。立方體排列:
15、堆積最松,孔隙度最大,滲透率最高;斜方體排列:孔隙直徑較小,滲透率低。磨圓度增高,儲集物性變好?;|含量對原生孔隙的影響基質:指顆粒直徑小于0.0039mm的非化學沉淀顆粒。代表沉積環境能量,在沉積作用的影響因素中最重要的因素是基質含量。 基質含量高,一般代表分選差,平均粒徑也較小,喉道小,多為雜基支撐,孔隙結構差,其孔隙、滲透性也差。(1) 成巖后生作用對砂巖儲層物性的影響壓實作用:包括早期的機械壓實和晚期的化學壓溶作用。壓實作用結果使原生孔隙度降低。(單純機械壓實只能使孔隙度降至30% 左右. (Houseknecht,1987) )(當碎屑
16、顆粒中有較多巖屑等軟質成分時, 壓實影響可很大)溶解作用:粗粒、孔隙水多或含有有機酸的砂巖,能溶解孔喉中的碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽,改善儲層物性。膠結作用:膠結物的含量、成份、類型對儲集性有影響。含量高,粒間孔隙被充填,減少原生孔隙,連通性變差,物性變差。泥質、鈣-泥質膠結的巖石較松,物性較好;純鈣質、硅質或鐵質膠結的巖石致密,物性差。膠結類型由接觸式接觸孔隙式孔隙基底式基底式物性逐漸變差。交代作用和重結晶作用:物性的改變要視被交代物和重結晶結果而定。9、蓋層的微觀封閉機理物性封閉機理、超壓封閉機理、烴濃度封閉機理第三章、圈閉和油氣藏1、圈閉的概念:是儲集層中能聚集并保存油氣的場所。圈閉由三部分
17、構成(三要素):儲集層、蓋層、阻止油氣運移,造成油氣聚集的遮擋物2、圈閉和油氣藏的分類常規圈閉與油氣藏類型劃分表大類類型構造圈閉和構造油氣藏背斜圈閉與背斜油氣藏斷層圈閉與斷層油氣藏裂縫性油氣藏巖體刺穿圈閉與巖體刺穿油氣藏 地層圈閉和地層油氣藏地層不整合圈閉與地層不整合油氣藏地層超覆圈閉與地層超覆油氣藏 巖性圈閉和巖性油氣藏儲集層上傾尖滅圈閉與儲集層上傾尖滅油氣藏儲集巖透鏡體圈閉與儲集巖透鏡體油氣藏生物礁圈閉與生物礁油氣藏 復合圈閉和復合油氣藏構造地層圈閉與構造地層油氣藏構造巖性圈閉與構造巖性油氣藏地層巖性圈閉與地層巖性油氣藏水動力圈閉與水動力油氣藏油氣藏的分類:構造圈閉是由于構造作用使地層發生
18、變形或變位而形成的圈閉。構造油氣藏是指構造圈閉中聚集油氣而形成的油氣藏。一、背斜圈閉與背斜油氣藏:背斜圈閉:由于儲集層發生褶皺變形,其上部又為非滲透性巖層所覆蓋遮擋,底面或下傾方向被高油氣勢面或非滲透性巖層聯合封閉而形成的圈閉。背斜圈閉的特點是儲集層頂面拱起,上方和四周被非滲透性蓋層所封閉而形成的。背斜圈閉形態是多種多樣的,從穹窿狀一直到狹長高背斜;閉合面積大小不一;有的是完整的,有的被斷層復雜化。背斜油氣藏:油氣在背斜圈閉中聚集形成的油氣藏稱為背斜油氣藏。背斜油氣藏的油氣分布特征(1)油氣局限于閉合區內;(2)背斜油氣藏中的儲油層呈層狀展布,盡管絕大多數油層的儲集性縱、橫向存在較大的變化,但
19、應是相互連通的。(3)相互連通的多油層構成統一的塊狀儲集體,常形成巨大油氣藏。根據背斜的成因,可以將背斜圈閉和背斜油氣藏劃分為五種類型:1、 擠壓背斜圈閉與擠壓背斜油氣藏;2、 基底隆升背斜圈閉與基底隆升背斜油氣藏;3、 底辟拱升背斜圈閉與底辟拱升背斜油氣藏;4、 披覆背斜圈閉和披覆背斜油氣藏;5、 逆牽引背斜圈閉和逆牽引背斜油氣藏;二、斷層圈閉和斷層油氣藏斷層圈閉:沿儲集層上傾方向受斷層遮擋形成的圈閉。斷層油氣藏:是指油氣在斷層圈閉中的聚集。斷層油氣藏的共同點:必須形成一個閉合的空間。形成斷層圈閉的必要條件是:斷層線與構造等高線或與巖性尖滅線必須閉合。斷層油氣藏的基本特征:斷層油氣藏的基本特
20、征主要是沿斷層附近儲集層因巖層被擠壓破裂而滲透性變好;斷層的發育使油氣藏復雜化,構造斷裂帶內的油氣藏被斷層切割為許多斷塊,分隔性強,各斷塊內含油層位、含油高度、含油面積很不一致;油氣常富集在斷層靠油源一側。 斷層圈閉和斷層油氣藏的類型:按斷層與儲層平面組合關系分類:斷鼻油氣藏、弧形斷層斷塊油氣藏、交叉斷層斷塊油氣藏、多斷層復雜斷塊油氣藏按斷層性質分:正斷層遮擋油氣藏、逆斷層或逆掩斷層斷層在油氣藏形成中的作用:封閉作用封閉作用是指由于斷層的存在,使油氣在縱、橫向上都被密封而不致逸散,其結果是形成油氣藏。斷層是否起封閉作用取決于斷層本身是否封閉和斷層兩盤巖性的接觸關系。通道作用斷層另一種作用是破壞
21、原生油氣藏,成為油氣運移的通道。其結果是油氣運移至淺處,若遇圈閉可形成次生油氣藏;若無遮擋油氣逸散至地面而散失。第四章、石油和天然氣的生成與烴源巖1、原始有機質及其化學組成:這些原始有機質主要由類脂化合物、蛋白質、碳水化合物以及木質素等生物化學聚合物組成,它們都是具有比較復雜的化學結構。(1) 脂類:脂類又稱類脂化合物,是生物體在維持其生命活動中不可或缺的物質之一。類脂物質的特征是抗腐力較強,能在各種地質條件下保存起來。其元素組成和分子結構最接近于石油烴,是生成油氣的主要原始物質(2) 蛋白質:蛋白質是生物體中一切組織的基本組成部分,是生物體賴以生存的物質基礎。(3) 碳水化合物:碳水化合物又
22、稱糖類,是自然界中分布極廣的有機物質,也是一切生物體的重要組成之一。(4) 木質素和丹寧:木質素和丹寧都具有芳香結構的特征。2、 干酪根的定義:本書將干酪根定義為沉積巖中所有不溶于非氧化性的酸、堿和非極性有機溶劑的有機質,既包括以分散狀態存在于沉積巖中的不溶有機質,也包括以集中狀態存在于煤中的不溶有機質。3、 干酪根的類型、特點、結構:型干酪根:稱腐泥型,富含脂肪族結構,富氫貧氧,H/C高,一般為 1.51.7,而O/C低,一般小于 0.1,生烴潛力為 0.40.7。型干酪根:富含脂肪鏈及飽和環烷烴,也含有多環芳香烴及雜原子官能團。H/C 較高,約 1.31.5,O/C 較低,約 0.10.2
23、,生烴潛力為 0.30.5。 型干酪根:稱腐殖型。富含多芳香核和含氧基團。H/C 低,通常小于 1.0,而 O/C 高,可達 0.20.3,生烴潛力為 0.10.2。三種類型干酪根的特征對比表:4、 有機質演化階段和特征:演化階段生物化學生氣階段(未成熟階段)熱降解生油氣階段(成熟階段)熱裂解生濕氣階段(高成熟階段)深部高溫生氣階段(過成熟階段)Ro,%<0.50.51.21.22.0>2.0深度,km<1.51.54.54.57.5>7.5溫度,<606080180250>250干酪根顏色黃色暗褐色深暗褐色黑色煤階泥炭褐煤長焰煤氣煤肥煤焦煤瘦煤貧煤半無煙煤
24、無煙煤生烴機理生物化學作用熱催化作用熱裂解作用熱裂解作用主要產物甲烷、未熟油、干酪根液態石油濕氣干氣(甲烷)5、有機質演化階段劃分圖:6、 有機質演化的基本特征: 生物化學生氣階段(未成熟階段): 熱催化生油氣階段(成熟階段): 熱裂解生濕氣階段(高成熟階段): 深部高溫生氣階段(過成熟階段):7、 天然氣成因類型劃分:天然氣:廣義上,是指自然形成的、在標準狀態下呈氣態的單質和化合物。 無機成因氣根據來源機制宇宙氣、幔源氣、巖漿巖氣、變質巖氣、無機鹽類分解氣 有機成因氣 按其有機質類型腐植氣、腐泥氣 按熱演化階段生物氣、熱解氣、裂解氣 腐植型有機質(包括煤)的熱解氣和裂解氣稱為煤型氣腐泥型有機
25、質的熱解氣和裂解氣稱為油型氣 8、 烴源巖:指富含有機質、在地質歷史過程中能生成并排出了或者正在生成和排出石油和天然氣的巖石。只生成和排出油的巖石稱為油源巖,只生成和排出氣的巖石稱為氣源巖。9、 烴源巖的巖石類型: 粘土巖類烴源巖:泥巖、頁巖等; 碳酸鹽巖類烴源巖:泥灰巖、生物灰巖以及富含有機質的灰巖等; 煤烴源巖:煤層和含煤地層中富含有機質的泥巖。 10、試述有利于油氣生成的大地構造環境和巖相古地理環境(地質條件)。 大地構造環境: 地殼必須有一個長期持續下沉,以及沉積物得到相應補償的構造環境。只有盆地的下降速度與沉積速度大致相當時有機質才有可能大量堆積和保存,才有利于有機質轉化為油氣。這種
26、大地構造環境主要分布在:板塊的邊緣活動帶、板塊內部的裂谷、坳陷;造山帶的前陸盆地、山間盆地。 巖相古地理環境: 海相環境:濱海、淺海大陸架、大陸坡、深海平原 。淺海大陸架:水體較深,水體表層處于動蕩回流狀態,其底部水流停滯,由于水底有機質的分解,氧氣又得不到及時補充,便形成穩定的還原環境,是有利的生油區。陸相環境:濱湖沼澤區、淺湖區、半深湖區、深湖 。半深湖區和深湖 :水體較深,水體表層處于動蕩回流狀態,其底部水流停滯,由于水底有機質的分解,氧氣又得不到及時補充,便形成穩定的還原環境,是有利的生油區。 (只要以課本上的內容為主)11、烴源巖的地球化學特征:有機質豐度:總有機碳(TOC):系指巖
27、石中殘留的有機碳,即巖石中有機碳鏈化合物的總稱,以單位重量巖石中有機碳的重量百分數表示。生油巖有機碳的下限:細粒頁巖為0.4%;而碳酸鹽巖可低至 0.3%,甚至 0.1%。咸化環境形成的泥質生油巖可降低至 0.3%。氯仿瀝青“A”和總烴含量 :可視為石油運移后殘留下來的原石油,二者的含量同時反映了有機質向石油轉化的程度。(包括瀝青“A”中飽和烴和芳香烴組份含量的總和)氯仿瀝青“A”下限值:0.025%0.03%;總烴下限值:0.005%0.01%。 巖石熱解生烴潛量:有機質類型:標準腐殖型 2 含腐泥腐殖型 1 腐殖腐泥型 含腐殖腐泥型 I2 標準腐泥型 I1 HC< 0.80.81.0
28、1.01.31.31.5> 1.50C> 0.300.300.250.250.150.150.10< 0.10紅外光譜14601600< 0.200.200.350.350.80> 0.8029201600< 0.650.651.251.253.25> 3.2513C() > -22.5-22.5 -25.5 -25.5 -28 < -28HI(巖石熱解)< 6565260260475> 475 有機質成熟度12、哪里生油,怎么生油? 哪里生油?滿足上述條件(有機質豐度、類型、成熟度等)的,一般為暗色、細粒沉積發育的生油凹陷,因
29、為相對于隆起而言,其沉積性質、有機質成熟度等具有優勢。 怎么生油?不同類型有(無)機質,具有不同的生油、生氣機理。隨著分析、測試技術的提高(分子級),不同顯微組分的生烴機理的刻畫越來越精細。第五章、石油和天然氣的運移1、油氣運移:指石油、天然氣在某種自然動力的驅使下在地殼中發生位置的轉移。初次運移:為油氣自生油巖向儲集巖中的運移;二次運移:為油氣在鄰近生油層的儲集層中的運移以及形成第一次油氣聚集;三次運移:油氣聚集后由于外界條件的變化,油氣再次發生的運移稱為三次運移。2、油氣初次運移: 初次運移:是指生油層中生成的石油和天然氣,從生油層向儲集層(或輸導層)中的運移。是油氣脫離烴源巖的過程,又稱
30、為排烴。油氣初次運移的動力因素:(1)壓實作用的動力因素 正常壓實:在上覆沉積負荷作用下,沉積物通過不斷排出孔隙流體,如果流體能夠暢通地排出,孔隙度能隨上覆負荷增加而作相應減小,孔隙流體壓力基本保持靜水壓力,則稱為正常壓實或壓實平衡狀態。 欠壓實:如果由于某種原因孔隙流體的排出受到阻礙,孔隙度不能隨上覆負荷的增加而相應減少,孔隙流體壓力常具有高于靜水壓力的異常值,這種壓實狀態就稱為欠壓實或壓實不平衡。 (2)熱力作用的動力因素由于水、油、氣受熱的膨脹系數比顆粒的膨脹系數大得多,所以在熱力作用下泥巖孔隙流體體積趨于增大。這部分由熱膨脹而增加的孔隙流體在滲透性好的條件下可及時地排出,否則就推遲排出
31、,而產生異常高壓,成為油氣初次運移的動力。熱力作用的溫度升高,還使烴源巖有機質降解出更多的烴類,促使初次運移的發生。溫度升高,有助于解脫被吸附的烴;有助于降低流體粘度;有助于降低油水間界面張力;有助于油氣在水中的溶解等。 (3)烴類及非烴氣體生成的作用干酪根熱降解成烴一方面為初次運移提供了物源,另一方面成烴增壓作用也是初次運移內部能量的一個重要來源。干酪根在熱降解生成石油和甲烷氣體等烴類的同時,也產生大量的水和非烴氣體(主要是CO2),而這些流體的體積大大超過原來干酪根的體積,因此引起頁巖孔隙流體壓力大幅度的提高,使異常高壓進一步增強,這種壓力的增加將導致微裂縫的產生(Hedberg,1980
32、),使石油進入滲透性的儲集層。干酪根產生的CO2可以大量溶于石油,從而降低石油的粘度和表面張力,改善石油的流動性,提高排烴效率,有利于油氣運移。另外,飽和有CH4和CO2氣體的孔隙水,在一定的壓力和溫下可以容載更多的烴類以水相方式運移出生油層。所以說在烴類生成的時候也孕育了排出烴類的動力,石油的生成與運移是一個必然的連續過程。(4)粘土礦物的脫水作用 蒙脫石脫水作用干的膨潤性粘土蒙脫石在吸水后體積有時可增大數倍, 伴隨體積膨脹產生的壓力可高達 50,000kg/m2 ! (5)擴散作用自然界中只要有濃度差就有擴散作用,輕烴的擴散作用早已為人們所認識。生油層中含烴濃度比周圍巖石大,烴的擴散方向由
33、生油層指向圍巖,與油氣運移的方向一致,因此它是進行初次運移的一種動力。雖然,擴散作用在物質轉移方面的效率比較低,但是它受客觀條件諸如溫度、壓力、地層的物性以及有機質的成熟度等等的影響比較少。只要有濃度差存在,擴散作用就無時無刻不在發生,甚至在欠壓實和異常高壓狀態下也能毫無阻礙地進行。因此,在漫長的地質時期中,它仍然是一種不可忽視的動力,尤其是氣態烴的擴散作用具有更重要的意義。另外,當地層深埋變得異常致密、流體的滲流很微弱或停止時,擴散作用幾乎是流體運移的唯一方式,其重要性就更為突出。對初次運移來說擴散作用總是一個積極因素。3、油氣二次運移的通道和輸導體系油氣二次運移的通道類型:孔隙系統:滲透性
34、巖石的孔隙系統是最廣泛、最基本的二次運移通道。在靜水條件下,油氣微滴可能從滲透性巖層底部向頂部累積,當累積到一定數量后,便可在層內發生側向的順層運移。斷層和裂縫面:斷層既可作為油氣的遮擋條件而造成斷層圈閉,也可成為油氣二次運移的通道,特別在穿層和垂向運移中具有獨特的作用。裂縫系統:裂縫系統對于改善孔隙間的連通性和滲透性,尤其對于改善致密巖石的滲透性具有重要意義。構造裂縫邊緣平直,具有一定的方向和組系,往往受層面限制,延伸較遠,是穿層運移的主要通道;成巖裂縫的特點是受層理限制,多平行層面,形狀不規劃,縫面有彎曲,是儲集層內運移的重要通道。碳酸鹽巖中裂縫是重要的二次運移通道。不整合面:不整合面分布
35、具有區域性,故它對于油氣作遠距離運移具有特別重要的意義。它能把不同時代、不同巖性的地層勾通起來。 因此,是垂向穿層運移的重要通道。(課本上講二次運移的宏觀通道的地質體主要有滲透性地層(輸導層)、斷層和不整合面。)4、油氣二次運移的機理:(油氣二次運移的意義)從物理角度講,油氣二次運移實際上是油氣在含水介質中的機械滲流過程。對于單位質量的油氣質點受到以下4個力的作用:垂直向下的重力;垂直向上的浮力;水動力和油氣在孔隙介質中運移所受的毛細管阻力。5、控制油氣二次運移方向的地質因素:地層的產狀與區域構造格局:優勢運移通道的分布:6、油氣二次運移的的指向和意義機理:油、氣、水的力場分布對油氣二次運移的
36、方向起著直接控制作用。油氣勢差是二次運移的動力源。油氣二次運移的方向取決于這三個力的合力。 大方向:油氣質點所受到的主要動力是浮力或浮力和水動力的合力。在含油氣盆地中,如果在靜水條件下,油氣主要沿著浮力方向運移,在動水條件下,則沿著浮力和水動力的合力方向,所以油氣二次運移總的來說是垂直向上的,當受到遮擋時,則沿著上傾方向。在沉積盆地中,生油區一般位于凹陷的最深處,與之相鄰的斜坡和隆起是二次運移的主要指向。 小方向:具體的運移路線是沿著各種通道的最小阻力方向,它受儲層的巖性變化、地層不整合以及斷層分布等因素的控制和影響。因此,位于凹陷附近的隆起帶及斜坡帶,特別是長期繼承性隆起帶中良好儲層常常控制
37、著油氣的初始分布。有利含油遠景區:隆起帶的高點、斷層兩側、不整合面上下、大型儲集體系分布區。注意:構造運動??墒沟貙影l生褶皺斷裂,改變其原有產狀,引起油氣的再分布。掌握盆地構造現有格局和歷史發展,可以預測油氣的區域分布。當然油氣在地下的運移過程是一個相當復雜的過程,特別是對于經歷多期構造運動,油氣產生多次再分布的盆地,油氣的分布也是相當復雜的,要具體情況具體分析。二次運移的方向,遵循沿著阻力最小的途徑,由高勢區向低勢區運移這一基本規律。位于生油凹陷內部的隆起區及生油凹陷四周的隆起區和斜坡區, 特別是其中的長期繼承性隆起區, 往往是油氣二次運移的主要指向區。7、油氣二次運移方向的研究方法:(油氣
38、二次運移中油氣性質的變化)地球化學分析:石油和天然氣在運移的過程中會發生一系列物理變化和地球化學變化,引起這些變化的主要作用有層析作用或稱吸附作用、氧化作用、分餾作用等。層析作用也稱為地質色層效應。8、油氣二次運移過程中主要受哪些力的作用?在含油氣盆地中,如果是在靜水條件下,油氣主要是沿著浮力方向運移,動水條件下,沿著浮力和 水動力的和你方向,油氣二次運移總體來說是垂直向上的,受到遮擋的時候是沿上傾方向,沿各種通道的最小阻力方向。 在沉積盆地中,生油區位于凹陷最深處,相鄰的斜坡和隆起是二次運移的主要指向。具體路線是最小阻力的方向。它受儲層的巖性變化、地層不整合以及斷層分布等因素的控制和影響。因
39、此,位于凹陷附近的隆起帶和斜坡帶,特別是長期繼承性隆起帶中良好儲層常常控制著油氣的初始分布。因此這些位置即為盆地中有利含油遠景區。構造運動可使地層發生褶皺斷裂,改變原有產狀,引起油氣再分布。掌握盆地構造現有格局和歷史發展,可以預測油氣的區域分布。第六章、油氣聚集與油氣藏的形成油氣藏形成的基本條件:1、充足的油氣來源:烴源巖的規模和質量烴源巖的排烴條件有利的運移條件2、有利的生儲蓋組合配置關系:(生儲蓋組合是地層剖面中緊密相鄰的包括烴源巖、儲集層和蓋層的一個有規律的組合。)3、有效的圈閉:圈閉形成時間與區域性油氣運移時間的關系圈閉與油源區的距離圈閉位置與油氣運移優勢方向的關系動力強度和流體性質對圈閉有效性的影響4、良好的保存條件良好的區域性蓋層區域性蓋層條件: 蓋層巖性(膏巖、泥巖) 蓋層厚度(>100米) 蓋層區域穩定性(橫向上穩定性和連續性) 相對穩定的大地構造環境地殼運動的抬升和擠壓破壞圈閉的有效性1蓋層遭受剝蝕,圈閉失去有效性;2開啟斷層導致油氣沿斷層大量流失,油氣藏破壞;巖漿活動破壞圈閉的有效性大規模巖漿巖的活動對油氣藏保存不利,高溫巖漿
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