【石油与天然气】天然气地球化学

《石油与天然气地质学》复习题第一章油气藏中的流体——石油、天然气、油田水一、名词解释石油、石油的灰分、组分组成、石油的比重、石油的荧光性；天然气、气顶气、气藏气、凝析气（凝析油）、固态气水合物、煤型气、煤成气、煤层气；油田水、油田水矿化度二、问答题1. 简述石油的元素组成。

2. 简述石油中化合物组成的类型及特征。

3．何谓正构烷烃分布曲线？在油气特征分析中有哪些应用？4. 简述Tissot和Welte 三角图解的石油分类原则及类型。

5. 简述海陆相原油的基本区别。

（如何鉴别海相原油和陆相原油？）6. 描述石油物理性质的主要指标有哪些？7. 简述天然气依其分布特征在地壳中的产出类型及分布特征。

8. 油田水的主要水型及特征。

9. 碳同位素的地质意义。

第二章油气生成与烃源岩一、名词解释沉积有机质、干酪根、成油门限（门限温度、门限深度）、生油窗、烃源岩、有机碳、有机质成熟度、氯仿沥青“A”、CPI值、TTI法（值）；二、问答题1．沉积有机质的生化组成主要有哪些？对成油最有利的生化组成是什么？2．按化学分类，干酪根可分为几种类型？简述其化学组成特征。

3．论述有机质向油气转化的现代模式及其勘探意义。

（试述干酪根成烃演化机制）4．试述有机质成烃的主要控制因素。

（简述时间—温度指数（TTI）的理论依据、方法及其应用。

）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）。

6．天然气可划分哪些成因类型？有哪些特征？7．试述生油理论的发展。

8．评价生油岩质量的主要指标。

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？第三章储集层和盖层一、名词解释储集层、绝对孔隙度、有效孔隙度、绝对渗透率、有效（相）渗透率、相对渗透率、孔隙结构、流体饱和度、砂岩体、盖层、排替压力二、问答题1．试述压汞曲线的原理及评价孔隙结构的参数。

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）。

（简述碎屑岩储集层的主要孔隙类型及影响储油物性的因素。

石油、天然气的生成、运移基础知识一、石油和天然气的生成油气生成的原因石油和天然气的成因，是石油地质学界主要研究和长期争论的重大课题之一。

它的研究不仅具有重要的理论意义，而且对石油和天然气的勘探起着指导作用。

根据对石油原始物质截然不同的认识，石油成因理论可以分为无机成因和有机成因两大学派。

石油无机成因认为，石油是由自然界的无机物形成的。

但是，油气田勘探的实践证明，世界上绝大多数油气田都分布在沉积岩中，极少数岩浆岩和变质岩中的油气藏也同附近的沉积有机质有关，是石油侧向或垂向运移聚集的结果。

并且在石油中相继发现许多具有明显生物标志的有机化合物。

由于石油无机成因假说不能用来指导石油勘探，所以其支持者已经很少了，只能在实验室内作为科学理论问题进行探讨。

石油有机成因说认为，石油是由沉积物当中的有机质，在特定的地质环境中，在各种压力的综合作用下，经历生物化学、热催化、热裂解、高温变质等阶段，陆续转化为石油和天然气。

有机成因说又可以分为早期成油说和晚期成油说两个分支。

目前，有机晚期成油说已被石油地质学家、地球化学家所接受，能比较可靠地指导油气田勘探。

因此,本节主要介绍有机晚期成油说的主要论点。

有机物质为石油的生成提供了根据，有机物质主要是指生活在地球上的生物遗体。

要使有机物质保存下来并转化成石油还要有适当的外界条件。

自然界中的生物种类繁多，它们在不同程度上都可以作为生油的原始物质。

比较起来，低等生物作为生油的原始物质更有利、更重要。

因为低等生物繁殖力极强且数量多，低等生物多为水生生物，死亡后容易被保存；另外它在历史上出现最早，其生物体中富含脂肪和蛋白质。

有机体从死亡到沉入水底的过程，不可避免地要经受游离氧的氧化和水对可溶性组分的溶解，只有幸存的一小部分有机体能够到达水底，同矿物质一起堆积起来。

只有堆积埋藏下来的有机体才能在适当的环境、条件下开始向石油烃类方向转化。

1.还原环境还原环境对有机质的保存和向油气的转化都是非常重要的。

一、名词解释1.生物圈: 是指生物生存的地球外圈，包括大气圈、水圈和地壳表层。

2.有机圈: 是以古今生物为来源的有机质的分布、演变空间。

有机圈包括生物圈。

3.地球化学界面：又称地球化学墙，是指Eh或pH值的某种特定值或特定界限，特定的矿物或沉积物只在界限一边存在，不在界限另一边出现。

4.有机物界面：又称有机物墙,位于Eh值为零的面上，在此界面之上为氧化环境，有机质不能保存；在此界面之下为还原环境，有机质才能保存。

5.干酪根：泛指一切不溶于常用有机溶剂的沉积岩中的有机质。

6.沥青“A”:用常用有机溶剂（如氯仿）从烃源岩中直接抽提出的可溶有机质称为沥青“A”7.沥青“B”有机溶剂抽提后的残渣，经高温热解后再用有机溶剂抽提出来的可溶有机质。

8.沥青“C”：使用有机溶剂从沉积物或岩石中抽提出可溶有机质后，用有机溶剂从酸(HCl)处理过的沉积物或岩石中抽提出来的可溶有机质。

9.原油族组成:是族组分分离过程中得到的组成成分，包括饱和烃、芳香烃、非烃和沥青质。

10.原油馏份组成：石油组分分析中，用某个温度范围内蒸馏出的馏分百分含量(重量或体积)所表示的石油组成11.有机显微组分：显微组分就是指这些在显微镜下能够认别的有机组分。

12.稳定碳同位素相对丰度：的度量可以用12C/13C比值表示，而习惯上以δ13C表示，即(表达式略)13.腐泥质：是在滞水盆地条件下（海湾、泻湖、湖泊等）堆积的有机淤泥。

14.腐殖质：是由高等植物的细胞和细胞壁（主要由木质素、纤维素、丹宁组成）在有氧条件下沉积而成的有机物质。

15.有机质成熟度：是指有机质的热演化水平，是沉积有机质在地温升高的条件下有机质化学性质和物理性变化规律的总和。

16.原油的热蚀变作用：是指在油藏条件下经历高温作用原油发生的地球化学作用过程。

17.储层的热蚀变作用：在储层中，石油和天然气中的烃类若处在更高温的地热系统中，会向着分子结构更稳定、自由能降低的方向继续演化，最终形成在该温度、压力下稳定的混合物。

石油与天然气地质学研究内容
石油与天然气地质学研究内容包括：
1.岩石学：研究石油和天然气的产生、运移、沉积等与岩石相关的问题。

2.地球化学：研究地球物质的化学组成、构造、进化以及地球内部的
各种化学反应，以了解石油与天然气存在的地球化学环境。

3.沉积学：研究沉积物的类型、来源、成因、分布、时代和特征，以
揭示石油和天然气沉积的环境条件。

4.结构地质学：研究地球的构造，包括地震构造、断层构造、褶皱构
造等，了解石油和天然气储层的构造。

5.地球物理学：研究地球的物理性质和地球内部的各种现象，包括重力、磁场、地热等，以诊断地下油气藏的位置和性质。

6.应用地球物理学：研究地球物理工具在石油和天然气勘探中的应用，包括地震探测、电磁探测、重力和磁性探测等。

7.勘探技术：研究各种勘探技术，包括露天采矿、地下采矿、地震勘探、电磁勘探、化探勘探等。

8.地质工程学：研究石油和天然气的开采、生产和加工，以提高勘探
开采的效率和经济性。

9.地质资源评价：对石油和天然气资源的储量、分布、品质、可采储
量等进行评价，以辅助决策者做出资源开发利用的决策。

石油天然气勘探地球化学勘探法
地球化学勘探在油气藏分布地区，油气藏中的烃类及伴生物的逸散或渗透会使近地表形成地球化学异常。

利用地球化学异常来进行油气勘探调查，确定勘探目标和层位，这种方法称为地球化学勘探（简称化探）。

根据分析介质的差异，油气化探可分为气态烃测量法、土壤测量法和水化学测量法。

1.气态烃测量法
烃类中C1-C5因在近地表的温度、压力条件下呈气态存在，所以可用直接测量气体的办法来探测。

常用的方法是游离烃测量，即对土壤中采集到的游离状态的气态烃C1-C5进行色谱分析，依其烃类组成特征来寻找油气藏。

2.土壤测量法
针对土壤样品进行多指标分析、研究地下是否有油气存在。

包括酸解烃、蚀变碳酸盐、微量铀、碘测量等方法。

3.水化学测量法
利用盆地中的水介质携带有油气生成、运移的信息，来寻找地下的油气。

其主要分析指标包括C1-C5的浓度，苯系物和酚系物的溶解
度，水的总矿化度，水中U6+、Ⅰ-等无机离子浓度等。

此外还有细菌法，由于某些细菌对某种烃类（如甲烷、乙烷、丙烷）有特殊嗜好，所以在油气藏上方这些烃类相对富集区内，这些细菌大量繁殖。

通过采样进行细菌培养，可反映烃类异常区，用做寻找油气藏及评价含油气远景的重要指标。

地球化学中的天然气和石油自从人类发现了火，就开始寻找各种各样的燃料来维持生活和经济活动。

而天然气和石油作为两种非常重要的燃料，被广泛应用。

二十世纪以来，随着人类经济活动的加速，这两种燃料也越来越重要。

在地球化学中，天然气和石油是两个非常重要的研究对象。

本文将讨论天然气和石油在地球化学中的角色和作用。

天然气是甲烷等烃类组成的一氧化碳自然气体，主要由古生代海洋生物遗骸的堆积和压缩有机质变成的烃类油气等过程形成。

天然气的主要组分是甲烷，其它燃料为乙烷、丙烷、丁烷及少量的杂轻烃。

天然气是一种清洁的燃料，其直接燃烧不产生污染物，是一种非常重要的能源来源。

在地球化学中，天然气在许多方面都起着重要的作用。

首先，天然气是地球上的一种美好资源。

以俄罗斯为例，其拥有超过260亿立方米的年产出量，位居全球天然气生产量首位。

天然气可以用于制造化学品，比如乙烯、丙烯和其他烯烃。

天然气也可以用于供电、供暖、烹饪等方面。

随着化工和工业技术不断发展，人们对天然气的需求也在持续增加。

此外，在交通领域，天然气还可以被用作汽车燃料，其取代传统的汽油、柴油，被广泛应用。

石油，是一种复杂的混合物，在地球上的广泛分布，它由植物和动物的遗骸经过亿万年的自然变化过程形成，其主要成分为碳氢化合物。

石油是人类使用历史最悠久的燃料之一，它广泛应用于炼油、化工、汽车燃料、燃气发电、民用和工业供热、机械润滑、胶粘剂、沥青、工业空气和医药等领域。

在地球化学中，石油也是研究的对象之一。

在石油地层地质学中，石油物甚至可以帮助地质学家描绘和定量描绘岩石的物理特性，包括孔隙度、孔隙大小、孔隙分布和孔隙连通性等等。

石油的分析对探察、评价和开发油气田都具有重要意义。

石油工业中的炼油、裂化和重整等过程都是涉及石油分析。

化工石油工业中制造的很多物质都是由石油无机或有机成分提取和加工而来的。

由此可见，在地球化学中，石油扮演着非常重要的角色。

在生态方面，石油的开采和使用对环境反面影响是不可忽视的。

油气地球化学是应用化学原理尤其是有机化学的理论和观点来研究地质体中与油气有关的有机质、石油、天然气的时空分布、化学组成、结构、性质及其演化特征探讨石油和天然气的形成机理；油气的初次和二次运移及充注的期次、方向和效率；油气的次生改造和蚀变；油气藏聚集特征；油气田开发过程中的有机－无机相互作用；油气组分的变化等方面的规律和意义，以及运用这些知识来指导油气的勘探和开发的一门科学。

现代油气成因理论：石油主要是由有机质生成的。

生物有机质沉积后首先在生物化学和化学的作用下，经分解、聚合、缩聚等作用，在埋深较大的成岩作用晚期进一步缩合为地质大分子－干酪根，随着埋深的进一步增大，热应力的不断升高，干酪根才逐步发生催化裂解和热裂解形成大量的原石油。

天然气的生成实际上是一个从有机质沉积后直到其生气潜力被彻底消耗之前一直在进行的过程。

大量生成集中在两个阶段，一是由干酪根受热生成，但它大量生成所需的热力条件高于干酪根成油，二是浅埋的早期阶段在厌氧微生物作用下可以大量生成。

沥青一般将能被中性有机溶剂抽提出来的有机质称为沥青。

用氯仿从岩石中抽提出来的沥青称为氯仿沥青“A”。

用三元溶剂苯-甲醇-丙酮抽提出来的沥青抽称为“MAB”抽提物。

氯仿沥青“A”运用：（1）烃源岩评价（2）油源对比色谱中两相是指具有大比表面积的固定相和携带有待分离的混合物流过固定相的流动相保留时间指样品组分进样到各个峰最高点经历的时间。

S0表示岩石中吸附的C1～C7烃类，在生油岩中表示生产的气态烃的残余量。

S1表示岩石中C8-C32液态烃量，可作为识别油层和原油性质指标。

S2表示岩石中部分重质烃、胶质和沥青质，可作为识别油层和原油性质的指标。

S4为岩石样品在600℃下不能裂解的残余有机碳，燃烧成二氧化碳由热导检测器测出的值，代表部分胶质和沥青质。

Tmax（℃）是S2峰最高的裂解峰温度，Tmax反映干酪根成熟度。

TOC值是指岩石中总有机碳，是生油岩有机质指标之一。

实验二油气地球化学分析
实验目的：通过油气地球化学分析，了解石油和天然气的组成及相关特性。

实验设备：
1. 油气样品
2. 石油分析仪：用于分析样品中各组分的含量和性质，如闪点、凝点、蒸留范围等。

3. 气体分析仪：用于分析天然气样品的组成和性质，如甲烷含量、气体密度等。

4. 地球化学仪器：如质谱仪、红外光谱仪等，用于对样品进行进一步的成分分析。

5. 安全设备：如安全眼镜、手套、防护服等。

实验步骤：
1. 准备油气样品：从不同来源收集石油和天然气样品，保持样品的完整性和纯度。

2. 石油分析：使用石油分析仪，依次对样品进行闪点测定、凝点测定、蒸馏范围分析等。

3. 天然气分析：使用气体分析仪，对天然气样品进行甲烷含量分析、气体密度测定等。

4. 地球化学分析：使用地球化学仪器，对样品进行进一步的成分分析，比如使用质谱仪对石油样品中的各种化合物进行鉴定，使用红外光谱仪对样品中的官能团进行分析等。

5. 数据处理和分析：整理实验数据，并根据数据结果对样品的组成和特性进行分析和解释。

注意事项：
1. 实验过程中要注意安全，遵守实验室的相关规定，合理使用实验设备。

2. 样品的选择要代表性，能够反映石油和天然气的一般组成。

3. 在实验过程中要注意对实验设备的维护和校准，以保证实验结果的准确性。

4. 实验结束后要及时清理实验设备和实验场地，保持实验环境的整洁。

实验结果：
根据分析结果，可以得出石油和天然气的组成和特性，比如各组分的含量、闪点、凝点、蒸馏范围、甲烷含量、气体密度等。

这些数据可以用于石油和天然气的开发、利用和地质勘探等方面的研究和应用。