石油地质学资料

《石油地质学》

绪论

知识点：

石油地质学的概念:石油地质学是研究石油和天然气在地壳中生成、运移和聚集规律的学科，是石油和天然气地质学的简称。

研究对象及研究内容：经典内容：1、油气藏的基本要素（基本要素：油气藏中的流体（气、油、水）、储集层、盖层、圈闭和油气藏）2、油气藏形成原理（形成机理：烃源岩和油气成因、油气运移和聚集、油气藏形成及破坏）3、油气分布规律（含油气盆地、盆地中的油气聚集单元和油气在时、空、深上的分布规律）扩展内容：含油气系统和盆地模拟、非常规含油气系统和非常规油气资源以及油气勘探基本程序和油气资源评价方法。

第一章 油气藏中的流体——石油、天然气和油田水

基本概念：

石油：又称原油（Crude Oil ),是以液态形式存在于地下岩石孔隙中的可燃有机矿产。

石油的灰分：石油燃烧后的余烬。

石油的比重：单位体积石油的重量。

石油的荧光性：石油在紫外光照射下可产生荧光的特性，即石油的荧光性。

天然气（Natural Gas）：广义：指存在于自然界的一切气体。

凝析气：一种特殊的气藏气。在地下较高温度、压力条件下，凝析油因逆蒸发作用而气化，呈单一气相存在，故称凝析气。（凝析油：指在地层特殊温压条件下，液态烃逆蒸发形成的凝析气被开采到地面后，由于温度和压力降低而逆凝结为液态烃即称凝析油。）（含有凝析油的气藏，称为凝析油气藏，或称为凝析气藏）

固态气水合物：（何生、叶加仁等编著《石油及天然气地质学》称为天然气-水合物）

油田水（Oil And Gas Field Water）：（何生、叶加仁等编著《石油及天然地质学》称为油气田水）广义是指油气田区域内的地下水，包括油气层水和非油气层水。狭义是指油气田范围内直接与油气层连通的地下水，即油气层水。

油田水矿化度：是指单位体积油气田水中溶解固体物质的总和。

知识点：石油的元素组成:主要是碳（C）和氢（H），其次是氮（N）、硫（S）、氧（O）。

石油化合物组成及特征：碳、氢两元素主要呈烃类化合物存在，是石油组成的主体。氮、硫、氧元素组成的化合物大多富集在渣油或胶质和沥青质中。

石油的物理性质：颜色：在透射光下石油的颜色可以是无色、淡黄、浅黄、褐黄、深褐、浅红、棕、黑绿及黑色。（颜色的深浅主要取决于胶质和沥青质的含量，胶质和沥青质含量越高，则颜色越深。）

天然气的产状：依据其形成的地质条件和成藏要素可分为常规气和非常规气；常规气主要是指聚集型气（气藏气、气顶气、凝析气）和分散型气（水溶气、油溶气、固态气水合物）、非常规气依其成因和分布特征可分为盆地中心气（深盆气、致密储层气）、煤层气、页岩裂缝气、和浅层生物气。

天然气的物理性质：1、天然气密度和相对密度。2、天然气粘度。3、蒸气压力。4、溶解性。

油田水的矿化度及化学组成：陆相油气田水的矿化度一般较低，但变化较大。油气田水的化学组成，实质上是指溶于油气田水的溶质的化学组成，现已发现有60多种元素，包括无机组成（无机组成包括常量组分(Na+（包括K+）、Ca+、Mg2+和Cl—、SO42—、HCO3—（包括CO32—）和微量组分（碘（I）、溴（Br）、硼（B）、钡（Ba）、锶（Sr）、铵（NH4+）、氟（F）、铁（Fe）、锂（Li）、铝（Al）、铜（Cu）、银（Ag）、锡（Sn）、钒（V）等）、有机组分（烃类（气态烃（C1~4烃类）和液态烃）、酚和有机酸）、溶解气（除气态烃外，还有O2、H2、CO2、H2S、He等）等；

油田水的类型：

Sulin的天然水成因分类表

水的类型 成因系数（浓度比）

Na+/Cl— （Na+-Cl—）/SO42— （Cl—-Na+）/SO42—

大陆水 硫酸钠型 ＞1 ＜1 ＜0

重碳酸钠型 ＞1 ＞1 ＜0

海水 氯化镁型 ＜1 ＜0 ＜1

深层水 氯化改型 ＜1

＜0 ＞1

稳定同位素在自然界的分布、比值符号和标准

原子系数 同位素丰度/﹪ 同位素比 比值 标准及符号 δ值符号

1 1H 99.985

2H 0.0156 D/H 1.55×10-4 标准平均大洋水（SMOW) δD/‰,

SMOW

6 12C 98.892

13C 1.108 13C/12C 1.12×10-2 美国南卡罗莱纳州白垩纪皮狄组美洲拟箭石化石（PDB) δ13C/‰,

PDB

稳定同位素的计算及意义:1000)1(%100rsrrsRRRRR‰

油气中碳同位素组成：

考核重点：石油化合物组成及特征；天然气的产状；油田水的矿化度及类型。

第二章 油气生成与烃源岩

基本概念：

沉积有机质：通过沉积作用进入沉积物中并被埋藏下来的那部分有机质叫做沉积有机质。

干酪根（Kerogen）：原意是指苏格兰页岩中经蒸馏产出的油状物质，后意为能产出油状物质的有机质，并称为有机质。较普遍的定义为：沉积岩中不溶于碱、非氧化性酸和有机溶剂的分散有机质。

生油门限（门限温度、门限深度）：生油岩在地质历史中随着埋藏在地下的深度加大，受到的压力和温度增加，其中的有机质逐步转变成油或气。当生油岩的埋藏到达大量生成石油的深度(也是与深度相应温度)时，叫进入生油门限。

生油窗：指热催化作用下，有机质能够大量转化为石油和湿气的生油时期。既是有机质大量生成液态石油的温度(或深度)区间。

煤型气（煤成气）：指煤系有机质（腐殖型有机质和腐殖煤）在成熟和过成熟阶段形成的热成因气，包括热催化降解和热裂解成因气。

煤层气（Coalbed Gas）：基本上未运移出煤层(生气层)，以吸附、游离状态赋存于煤层及其围岩中的煤成气。

烃源岩：又称生油岩或母岩（可细分为油源岩、气源岩、和油汽源岩）Tissot和Welte定义为：已经产生或可以产生石油的岩石。Hunt（1996）定义：能够生成和排出足以形成油气聚集的岩石。（根据烃源岩的有效性）定义：在天然条件下曾经产出并排出过烃类并已形成工业性油气聚集的岩石。

有机碳（Organic Carbon）：沉积岩中含有的与有机质有关的碳素。常用单位质量岩石中有机碳的质量分数来表示。它近似地反映了生油母质的丰度。沉积岩中的有机质总量与有机碳数量之间存在一定的比例关系，此值通称有机系数。有机碳是生油岩研究中的一个基础指标，它可用于确定生油岩、指示有机质丰度，判断生油效率、转化效率和演变程度，计算生油量，推测石油初次运移方向等。

有机质的成熟度：是指在沉积有机质所经历的埋藏时间内，由于增温作用所引起的各种变化，它是地温和有效加热时间相互补偿作用的结果，是表征其成烃有效性和产物性质的重要参数。

氯仿沥青“A”：岩样未被盐酸处理前,用氯仿抽提出来的沥青物质,由饱和烃、芳香烃、胶质、沥青质组成。通常氯仿沥青A值用被抽提出来的沥青物质质量与岩样质量之比表示。常用氯仿沥青含量(A)与有机碳含量(c)的比值(即A/c值)表示有机物质向油气的转化程度。

CPI（碳指数优势）值：

TTI法（值）：根据温度和时间定量计算有机质成熟度的方法。

知识点：

油气生成的原始物质来源：无机成因的观点主要认为油气起源于地球深部的简单非烃物质或地球形成早期就已存在的甲烷，经过合成等无机化学反应而生成。有机成因认为油气起源于有机质即生物物质。

干酪根的形成、分子结构、类型：沉积物中未固结的以腐殖酸为主有机质是干酪根的前身。一般地说，无定形干酪根的化学结构是不确定的，常由许多带有各种官能团的芳香烃、饱和环和杂环为核心，彼此被脂肪链或杂原子桥键所交联的三维立体大分子即高分子聚合物。Tissot（1974）根据干酪根的元素分析将其主要分成3大类。Ⅰ型干酪根是分散有机质干酪根中经细菌改造的腐泥型极端类型，或称藻质型。富含脂肪族结构，富氢而贫氧。Ⅱ型干酪根是生油岩中常见的干酪根又称腐泥型，有机质主要来源于水盆地中的浮游生物和细菌。（我国的分类中Ⅱ型干酪根为混合型，分为Ⅱ1型即腐殖腐泥型和Ⅱ2型即腐泥腐殖型）Ⅲ型干酪根是有陆生植物组成的干酪根，又称腐殖型。富含多芳香核和含氧基团。

有机质成烃演化的阶段性及成烃模式：普遍采用的阶段划分方案为：成岩作用阶段、深成作用阶段和准变质作用阶段。相应地又可按油气生成将有机质成烃演化划分为未成熟阶段、成熟阶段和过成熟阶段。

油气生成理论的进展——未熟、低熟油形成机理：目前主要认为是有主要来自干酪根的晚期热降解作用。

煤成油形成机理：煤层油系指煤和煤系地层中的集中和分散的陆生高等植物来源的有机质在煤化作用过程中所生成的液态烃。所谓煤化作用过程包括了成岩作用和深成作用（准变质作用）两个阶段。

油气生成的地质环境：

促使有机质演化成烃的因素：沉积有机质的演化成烃作用早期主要是生物化学作用过程，而晚期干酪根热演化成烃主要是热化学作用过程。因此，所涉及的主要因素有细菌、温度和时间以及催化剂等（放射性、地层压力）

天然气的成因类型：按其成因可分为有机成因气和无机成因气。

烃源岩的类型：

烃源岩有机地球化学指标及评价：

油气地球化学对比的意义：

对比常用参数：石油对比参数常用的有：微量元素系列和V/Ni比值，生物标志化合物如类异戊间二烯烷的系列分布甾类和萜类化合物的分布型式和特征：正构和异构烷烃、环烷烃、芳香烃等系列化合物的分布型式和比值；各种石油组分的碳氢稳定同位素等。天然气的对比参数常用的有：烃气富集系数即烃气/非烃气等。

对比方法：

考核重点：干酪根的类型及特征；有机质成烃演化的阶段性及成烃模式；油气生成的地质环境及促使有机质演化成烃的因素；天然气的成因类型；烃源岩有机地球化学指标及评价。

第三章 储集层和盖层

基本概念：

储集层:具有连通孔隙、允许油气在其中储存和渗滤的岩层就是储集层。

绝对（总）孔隙度：是指岩石中全部孔隙体积与岩石体积的比值。

有效孔隙度（连通孔隙度）：是指岩石中相互连通的孔隙体积和岩石体积的比值。

绝对渗透率：单相流体饱和孔隙并且流体不与岩石发生任何物理或化学反应时所测得的岩石渗透率。

有效（相）渗透率：在多相流体共存时，岩石对其中某一单相流体的渗透率叫做该相流体的有效渗透率或相渗透率（相渗）。

相对渗透率：是指储集层的孔隙中有多相流体共存时，某一单相流体的有效（相）渗透率与岩石绝对渗透率的比值。

孔隙结构：储集层的孔隙结构是指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其连通关系。

流体饱和度：油、气、水的含量分别占总孔隙体积的百分数称为油、气、水的饱和度。

砂岩体：

盖层：位于储集层上方、能够阻止油气向上逸散的岩层称为盖层。

排替（驱）压力：排驱压力是指压汞实验中汞开始大量注入岩样的压力。

知识点：

储集层的物性参数——孔隙度、渗透率和孔隙结构。孔隙度表示岩石孔隙的发育程度，可分为总孔隙度（绝对孔隙度）和有效孔隙度（连通孔隙度）。裂缝孔隙度又称裂缝率，是指裂缝体积与岩石体积的比值，表示岩石的裂缝发育程度。储集层的渗透性是指在一定的压差下，岩石允许流体通过其连通孔隙的性质。使用渗透率来表示其大小。渗透率课分为绝对渗透率、有效渗透率和相对渗透率。裂缝渗透率的数学表达式较为复杂，不同的裂缝模型，对应有不同的裂缝渗透率表达公式。岩石的孔隙系统由孔隙和喉道两部分组成。喉道的大小、分布及其几何形状是影响储集层储集能力和渗透特征的主要因素。孔隙结构实质上是岩石的微观物理性质，它能够较深入细致地揭示岩石的内在特征。