高等石油地质学课件10-天然气成藏理论

《石油、天然气常识》ppt 课件
目录
• 石油、天然气简介 • 石油的形成与分布 • 天然气的形成与分布 • 石油、天然气的运输与储存 • 石油、天然气的安全与环保 • 石油、天然气的发展趋势与未来展望
01
石油、天然气简介
石油、天然气的定义
石油
是一种粘稠的、深褐色液体，被 称为“工业的血液”。
天然气
利用地下岩层或储气井储存， 主要用于天然气。
地面储存
利用储罐或储气库储存，主要 用于石油。
压力储存
利用高压将气体压缩后储存于 储气罐中。
液化储存
将气体液化后储存于低温储罐 中，主要用于天然气。
05
石油、天然气的安全与环 保
石油、天然气的安全
石油、天然气的易燃易爆性
石油和天然气均具有易燃易爆的特性，需要采取严格的安全措施 来防止火灾和爆炸事故的发生。
在处理泄漏时，应保持现场通风良好，将 泄漏气体排出室外，降低空气中泄漏气体 的浓度，避免形成爆炸性混合物。
使用防爆工具
撤离现场
在处理泄漏时，应使用防爆工具，避免产 生火花引起爆炸。
在处理泄漏时，应将人员撤离现场，并设 置警戒线，禁止无关人员进入现场。
06
石油、天然气的发展趋势 与未来展望
石油、天然气的发展趋势
石油、天然气的毒性
石油和天然气中含有多种有毒物质，如硫化氢、一氧化碳等，长期 接触或吸入这些有毒物质会对人体健康造成严重影响。
石油、天然气的腐蚀性
石油和天然气中的酸性物质会对金属管道和设备造成腐蚀，影响设 备使用寿命，甚至引发安全事故。
石油、天然气的环保
01 02
减少温室气体排放
石油和天然气作为化石燃料，在使用过程中会产生大量的二氧化碳等温 室气体，对环境造成影响。应采取措施减少温室气体排放，如使用清洁 能源、提高能源利用效率等。

在常温常压下气体的状态可以用上式进行计算，因为 在高温低压下（1）气体分子间距大，分子间的作用力可以 忽略不计；（2）气体体积较大，气体分子本身的体积可以 忽略不计。
胆道疾病病人护理化工企业本质安全 理论实 践及方 法内科 护理学 呼吸系 统总论 概论脾 胃病常 见症状 及治疗 经验偏 瘫截瘫 康复训 练手册 偏执性 精神障 碍品管 圈实践
190.67 303.50 370.00 425.39 304.17 373.56 126.11
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天然气视临界参数的计算方法:
天然气的分类
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三 天然气的视分子量和比重
天然气的视分子量 M
0℃，760毫米汞柱，体积为22.4米3（升）的天然气所具有的重量定义为该
二.天然气的组成和分类
化学成分: 烷烃:甲烷~戊烷(C1~C5) 非烃类气体: CO2,N2,H2S,H2O 稀有气体:氦气,氖气 有毒硫化物:硫醇,硫醚等

• 从30年代末到50年代末，以建立油田开发的理论体系为标志。 • 普遍采用人工增补油藏能量的注水开采、注气技术，使石油的最终采收率提高到30
％
• 后期（三次采油）
• EOR（Enhance Oil Recovery)新技术，如热力驱法、混相驱法、化学驱法等。 • 50%左右
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油管
封隔器
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连接地面管线 准备产油
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气 地面的生产设备——油、水、气分离
分离器
油
水
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提炼、存储、运输， 输入市场
天然气
油气分离器
石油 水
炼油厂
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储油罐
消费 燃料驱动 房屋供暖
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石油、天然气开采
1. 石油天然气简介 2. 资源分布状况 3. 勘探开采过程 4. 开采方法
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4. 油气开采方法
• 自喷采油法 • 人工举升采油法
• 注水 • 注气 • 化学试剂 • 混相驱动
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4. 油气开采方法
实施手段： 1、通过压入沸水或高温水蒸汽，甚至通过燃烧部分地下的石油 2、压入氮气 3、压入二氧化碳来降低石油的黏度 4、压入轻汽油来降低石油的黏度 5、压入能够将油从岩石中分解出来的有机物的水溶液 6、压入改善油与水之间的表面张力的物质（清洁剂）的水溶液
2、天然气化工工业
天然气是制造氮肥的最佳原料，具有投资少、成本低、污 染少等特点。天然气占氮肥生产原料的比重，世界平均为 80%左右
3、城市燃气事业，特别是居民生活用燃气
随着人民生活水平的提高及环保意识的增强，大部分城市 对天然气的需求明显增加。天然气作为民用燃料的经济效 益也大于工业燃料。

Ⅲ型干酪根：源于富木质素和碳水化合物的高等陆源植 物碎屑形成的，H/C低，O/C高，多环芳香烃结构为主， 生油潜力小，天然气的主要母质。典型腐殖质类型 （humic）。最大转化率 30％。
Ⅱ型干酪根
Ⅲ型干酪根
我国陆相盆地统计 (王铁冠)： Ⅰ型干酪根占22.9%， Ⅱ型干酪根占 48.5%，Ⅲ型干酪根占28.6%。
B.大陆环境
湖泊（lacustrine）中，深水湖相--半深水湖相是陆相盆地中油气生成最
有利的地区。特别是近海深水湖盆更是最有利的生油坳陷。 1 汇聚周围河流带来的大量有机质，增加湖泊营养和有机质数量；
2 有一定深度的稳定水体，提供水生生物繁殖发育条件（浮游生物和藻类 繁盛）。 如我国陆相沉积盆地：准噶尔盆地（晚二叠世）、陕甘宁盆地（晚三叠 世）、松辽盆地（早白垩世）、渤海湾盆地（早第三纪）、柴达木盆地 （早第三纪） 四、古气候条件 温暖潮湿的气候有利于生物繁殖和发育，是油气生成的有利外界条件之一。
石油地质学
第二章
10
滞水盆地 (湖泊)
密度分层
乏氧的底水
石油地质学
第二章
11
浅障壁盆地 (水深>~200m)
表层水流入或流出
乏氧的水 密度分层
石油地质学
第二章
12
沉积速度与有机质含量的关系
石油地质学
第二章
13
第二节
生成油气的原始物质
（三）影响沉积物有机质丰度的主要因素
• 生物产率 控制因素包括: 营养供给、光照强度、温度、掠食生物、 水化学性质等。
第二章
问题：
现代油气成因理论
1.油气成因学派？
2.何谓沉积有机质？其数量主要取决于哪些因素？ 3.何谓干酪根？如何对干酪根进行分类？生烃潜力如何？

第一节 圈闭与油气藏的基本概念
第 2.油（气）藏高度 五 2.油（气）藏高度 章 油藏高度 ： 油藏最高点与油水界面 石 油 和 天 然 气 油气藏高度=气顶高度+ 含油高度 的 (气)面积 含油( 聚 3. 含油 集 • 含油面积： 含油外边缘 所圈定的 含油面积：含油外边缘 含油外边缘所圈定的
所圈定的封闭区面积。
石 油 和 天 然 气 的 聚 集
•
•
背斜圈闭的溢出点、闭合高度和闭合面积示意图
第一节 圈闭与油气藏的基本概念
第 对于断层圈闭，闭合面积按断层线与储集层顶面等高线构 五 成的闭合面积。 章 同样对于不整合面、地层尖灭带与储集层顶面等高线相交
构成的闭合区面积。
石 油 和 天 然 气 的 聚 集
第 五 二、圈闭的度量 章 石 油 和 天 然 气 的 聚 集
第一节 圈闭与油气藏的基本概念
（spill point）： 油气充满圈闭后最先开始向 1．溢出点 溢出点（ ）：油气充满圈闭后最先开始向 外溢出的点。
பைடு நூலகம்
第一节 圈闭与油气藏的基本概念
第 五 二、圈闭的度量 章 2．闭合面积（closure area）：通过溢出点的构造等高线
第 二、圈闭的度量 五 4．有效孔隙度和储集层的有效厚度 章 石 油 和 天 然 气 的 聚 集
有效孔隙度主要根据岩心的实验室测定、测井解释资 料统计分析求得，作出圈闭范围内的等值线图。
储集层的有效厚度根据有效储集层的岩性、电性、物 性下限标准求得。 （最大聚集油气体积） 、圈闭的最大有效容积（ 5、圈闭的最大有效容积 V=F×H×φ • 3 V —有效容积，m ； F —闭合面积，m2； H —储集层的有效厚度，m； φ —储层有效孔隙度，%。 •

四、流体饱和度
1. 油、气、水在储层孔隙中的含量分别占总孔 隙体积的百分数称为油、气、水的饱和度。
So
Vo Vp
Vo
Vr
100%
式中：
So、Sw、Sg——分别为油、水、 气的饱和度,％。
Sw
Vw Vp
Vw
Vr
100%
Vo、Vw、Vg—— 分 别 为 油、水、
气在储集空间中所占的体积， cm3；
纯钙质、铁质、硅质――相反。
b.胶结物数量：较少——好；多——差 c.胶结 类型 ：接触式 ——好，
孔隙式——中等
胶结类型示意图
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成岩作用带对储层特性的影响（据Surdam等，1989）
成岩作用带 浅部
温度 ＜80℃
主要成岩作用过程
保存或增加孔隙度
破坏孔隙度
颗粒薄膜作用（抑制后期石 粘土充填作用；碳酸盐或硅质胶结物
较多
生
孔
白云石的
较多
隙
菱铁矿的
较多
的 溶解作用 成 岩
硫酸盐的 其它蒸发岩的
较少 较少
作
硅酸盐的
很少
用
其它非硅酸盐的

很少
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鉴别碎屑岩次生孔隙的岩石学标志
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（二）碎屑岩储集层的喉道类型
图 3-10 孔隙喉道的类型（据罗蛰潭，1986） a 喉道是孔隙的缩小部分；b 可变断面收缩部分是喉道； c 片状喉道；d 弯片状喉道；e 管状喉道；1 一喉道；2 一孔隙
75
100 S饱
50
0
汞注入量,%
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A、排驱压力（Pd）：
润湿相流体被非润湿相流体排替所需要的最小压力。

孢粉学分类
煤岩学 分类
显微组分 显微组分细分
元素 分析
岩石 热解 分析
Tissot分类 中国分类
原始H/C原子比 原始O/C原子比
生烃潜力S1+S2 （kg/t岩石） 降解率（%）
藻质
絮质
草质
木质
煤质
壳质组
镜质组
惰性组
藻质体 藻质型(Ⅰ)
无定形
孢粉、角质体、 树脂体、木栓体
腐泥型（Ⅱ）
构造镜质体无 构造镜质体
最主要旳生油母质。脂类只要脱去羧基或加氢能够生成烃类。
（RCOOH→RH+CO2） 或 （RCOOH+3H2→RCH3+2H2O）
2、碳水化合物Cn(H2O)m （Carbohydrates）是单糖或单糖聚 合体旳总称。
涉及葡萄糖、淀粉、纤维素、几丁质等，植物中多，动物中 数量较少。
就生油言，碳水化合物数量丰富,但大多易被喜氧细菌消耗 或被水解，难以保存。较为稳定旳纤维素是主要成煤母质之一。
源气旳提出、褶皱带前缘断裂带找油。
主要支撑：试验根据 主要问题：地质根据不足、石油中旳生物信息
油气无机成因说－－不存在烃源岩旳概念！
石油成因理论－－有机晚期成油说简介
19世纪中叶以来，先后提出低等动物为主旳“动物说”、以藻类 为主旳“植物说”、“动植物混成说” 。
1923年，Potonie 发展了“混成说”。1932年提出母岩旳概念， 以为富含分散有机质旳淤泥就是生成石油旳母岩。母岩在细菌和地 质作用下形成份散石油，然后在负荷增长条件下挤入多孔地层。－ －“有机成油说”成为较完整旳学说。
➢ 沉积有机质旳原始生物化学构成
沉积有机质源于生命物质及其代谢产物，其生物化学构成除水外，主要有脂类、碳水化

⑤生油岩的排烃能力高(排烃效率)
据克莱米（H.D.Klemme，1997）的统计， 世界上共有334个大油气田（最终可采储量达 68×106t以上的大油田222个，最终可采储量为 1011m3的大气田112个），分布于60多个油气 盆地中。其中有16个盆地含有5个以上的大油 气田，这16个盆地的大油气田总数为249个， 占所有大油气田总数的71.5%；储量则可达 90%以上。其中部分油气盆地的面积、体积沉 积速率和大油气田数的分布，如表 所示。
聚集系数，指生油量和地质储量的比值。
天然气与石油相比，排烃率较高，运聚系数偏低 。
1．盆地油气源丰富程度，取决几个基本条件：
①烃源岩体积（广、厚）； ②有机质丰度（数量多）； ③有机质类型（质量好）； ④有机质成熟度（生成条件）； ⑤排烃效率（运移条件）。
即一要有，二要好，三要多！
2．满足上述条件依靠几个方面(地质条件)：
有效孔隙度和储集层有效厚度的确定
有效孔隙度主要根据实验室岩心测定、测井解释 料统计分析求得。
储层有效厚度根据有效储集层的岩性、电、物性 标准，扣除其中的非渗透性夹层而剩余的厚度。
圈闭最大有效容积的确定
圈闭的最大有效容积，决定于圈闭的闭合面积、储 集层的有效厚度及有效孔隙度等有关参数
V=F×H×φ
Abundance map of oil and gas basin
(from Perute,1972)
(二)有利的生、储、盖组合配置关系
a.互层型，有利(接触面积大，能及时从生向储运移)； b.指状交叉型，有利(靠近指状交叉一侧，类似互层、侧 变、侧生式)； c.不整合型，有利； d.断裂型，上覆、下覆型较好； e.封闭型，较差(主要指不能形成巨大油气藏）。

1、有机成因天然气形成机理
•热降解作用、生物化学作用、力化学作用、催 化作用、加氢作用、 脱基团作用、 缩聚作用
2. 生物成因气
★——地壳浅部、成岩作用早期、低温（<75℃）、 还原条件下，由微生物（厌氧细菌）对沉积物有机 质进行生物化学降解所得的富含甲烷气体。
依被降解的有 机质类型分
腐泥型生物化学气 腐殖型生物化学气
生成环境
必须在乏氧还原-强还 原环境才利于生油。
除还原-强还原环境外，有氧存 在的弱还原环境也可生成天然气
沉积物埋藏初期： T、P不够大，有机质
有机质可被细菌分解，产生低
深度＜1000米。 T小于60℃。
未成熟，尚不能生油
温CH4（干气）、CO2和水
有
热催化生油气：
机 深度1000-4000米； 热催化作用下，有机
2. 油型气
★——是指与成油有关的有机质（主要是Ⅰ 型和Ⅱ型）在热演化过程中达到成熟、高成熟和 过成熟阶段时形成的天然气。 包括：干酪根热解生成的气、石油裂解形成的气
根据热演化阶段可分为 石油伴生气、凝析油伴生气、热裂解干气
（1）油型气的形成过程
两个演化途径： （1）干酪根热解直接生成气态烃； （2）干酪根热降解为石油，在地温继续
第二章 现代油气成因理论
Section 1 油气成因概述 (Summary )
Section 2 油气成因的现代概念 (Modern Concept for the Origins of Petroleum & Natural gases )
Section 3 早期成因说与未成熟－低成熟油气 (Early origin theory and Immature-Initial Mature of Petroleum & Natural

五十年代前后，斯密斯首次在现代沉积物 中发现了烃类，包括液烃，进而得出石油在沉 积早期即已形成的结论。
Clq 2020/4/10
然而，二十世纪六十年代，一些学者研究表明：现代沉积 物中的烃和古代岩石原油中的烃，在分布上、化学结构上以及 数量上有本质差别。原油中的烃含量比现代沉积物中的烃含量 高得多，现代沉积物中正烷烃则存在明显的奇偶碳优势，而岩 石原油中高碳数正烷烃奇偶碳优势消失特征。所以，在对生油 剖面详细研究的基础上，晚期生油说认为，只有当母岩埋藏到 一定的深度和温度时，有机质才显著地产生成熟的石油烃。
脂类物质抗腐能力强，化学成分和结构都接近石油， 所以，历来被许多人当做最重要的成油母质。
Clq 2020/4/10
脂类只要去掉少量的氧即可转化成石油。而碳水化合物 和木质素则要去掉大量氧，蛋白质除要去掉大量的氧，还必 须去掉大量氮，方可转化为石油，所以，相同量的上述四类 生物聚合物，脂类将可产生更多的烃类。
②碳水化合物，亦称糖类。具体又包括葡萄糖，淀粉， 纤维素等，它们主要分布于植物中，动物中数量很少。
由于碳水化合物大多容易被喜氧菌破坏难于保存，只有 纤维素较稳定，是煤的重要母质之一。
③蛋白质：蛋白质是生物体内最重要的成分，但易受 喜氧细菌破坏，不利保存。
Clq 2020/4/10
④木质素：仅存于高等植物中，具有比纤维素还强的 抗腐能力，是成煤的重要母质，也可生成天然气。
上述生物化学组分在不同的生物内的含量是不相同的， 植物主要含碳水化合物，而动物主要含蛋白质。脂类在动 物、低等植物以及高等植物的某些组织中有较丰富的含量。 木质素主要存在于高等植物中。
有机生成学派认为油气是在地质历史上由分散在沉积岩中 的动物、植物有机体转化而成的。
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