石油工程学地质勘探.ppt
第二章 石油勘探,石油的物化性质,石油的化学组成,1）石油的元素组成 主要由碳、氢两种元素组成：碳约占80一88；氢约占10一14；氧、硫、氮约占0.3一7。石油中若碳、氢元素含量高，且碳氢值低，则油质好；若氧、硫、氮元素含量高，则油质相对较差。,石油的化学组成,2）石油的化合物组成 烃类化合物（即碳氢化合物）是石油主要成分，约占80以上。含有氧、硫、氮的化合物（非烃化合物）有时可达30。不利于石油的开采、炼制和加工。,石油的物化性质,石油的化学组成,3）石油的组分组成 根据石油成分被不同溶剂选择溶解及被介质选择吸附的特点，将石油的组成分成相近的组，称为“组分”，每个组分内包含性质相似的一部分化合物。,i 油质ii 胶质iii 沥青质iv 碳质,石油的物化性质,石油的化学组成,3）石油的组分组成i 油质 由碳氢化合物组成的淡色粘性液体（是石油主要成分）油质含量高，石油质量相对较好。油质中含有石蜡，是一种熔点为3776的烷烃，呈淡黄色或黄褐色。石蜡含量高时石油易凝固，油井易结蜡，不利于开采。,石油的物化性质,石油的化学组成,3）石油的组分组成 ii 胶质 粘性或玻璃状的固体物质，主要成分是碳氢化合物，但氧、硫、氮含量增多。石油中胶质含量少，约为1，是渣油的主要成分。,石油的物化性质,石油的化学组成,3）石油的组分组成 iii沥青质 黑色固体，沥青质比胶质含碳氢化合物更少，含氧、硫、氯化合物更多。胶质和沥青质称为石油的重分子组分，是非碳氢化合物比较集中的部分。含量高时，石油质量变差。iv碳质 碳质以碳元素状态存在于石油内，含量很少，称残碳。,石油的物化性质,石油的物理性质,1）颜色 石油一般呈棕色、褐色或黑色，也有无色透明的凝析油。胶质、沥青质含量愈高，颜色愈深。因此，石油颜色越谈，质量越好。2)密度 标准条件下(20，0.101MPa)每立方米原油质量原油密度，一般在0.790.95 g/cm3。3)粘度 地下采出的石油在提炼前称原油。在地层条件下测得的原油粘度叫地层粘度，地层粘度大于50 mPaS、密度大于0.92的原油称为稠油。,石油的物化性质,石油的物理性质,4）凝固点 原油失去流动性的温度或开始凝固时的温度称为凝固点，原油中含蜡少，重组分含量低者凝固点低，利于开采和集输。凝固点在40以上的原油称为凝油。5)溶解性 石油难溶于水，但易溶于有机溶剂。石油可与天然气互溶，溶有天然气的石油，粘度小，利于开采。,石油的物化性质,石油的物理性质,6）荧光性 石油在紫外线照射下会发出一种特殊的光亮，称为石油的荧光性。借助荧光分析可鉴定岩样中是否含有石油。7)导电性 石油为非导电体，电阻率很高，这种特性成为电法测井划分油、气、水层的物理基础。,石油的物化性质,天然气的化学组成,通常所说的天然气是指油田气和气田气。天然气是在地壳中生成的一种可燃有机矿物，是以气态碳氢化合物为主的可燃混合气体。,石油的物化性质,天然气的化学组成,甲烷(CH4)、乙烷（C2H6)、丙烷(C3H8)和丁烷(C4H10)其中甲烷含量可达80以上。此外还含有少量的CO2、CO、H2S)及N2)、02、H2。天然气中，乙烷以上的烃称为重烃，依重烃含量将天然气分为干气和湿气两种。干气中甲烷含量95，但含有5%10%以上乙烷、丙烷、丁烷等重烃。湿气常与油共生，是油田或气田中的气。,石油的物化性质,天然气的物理性质,天然气无色，有汽油味，可燃。天然气物理性质指其密度、粘度和溶解性。1)密度 天然气密度为0.61.0g/m3，湿气含重烃多，密度大于干气。2)粘度 天然气0时的粘度为0.012mPaS。3)溶解性 天然气溶于石油和水，且更容易溶于石油。,石油的物化性质,1 地壳,1）地球的构造,特点：具层状结构,密度随深度而增加。,石油地质概况,1 地壳,1）地球的构造地球从生成至今已有4560亿年，平均半径为637lkm。地球内部可分为地核、地幔和地壳三个同心排列的圈层，各圈层物理状况可参见下表：,石油地质概况,1 地壳,2）地壳的组成 地壳厚度各处并不相等。最厚处达7080 km，最薄处只有56km，平均为33km。地壳由岩石组成，根据岩石成因的不同可分为火成岩、变质岩和沉积岩三大类。,石油地质概况,2 岩石,1)火成岩 又名岩浆岩，是高热的岩浆冷凝后形成的岩石，呈块状，无层次，致密而坚硬，如花岗岩、玄武岩、正长石等。,石油地质概况,2 岩石,2)沉积岩 由火成岩、变质岩和早期形成的沉积岩，经风吹、雨打、温度变化、生物作用等被剥烛、粉碎、溶解形成碎屑物质及溶解物质，再经,沉积岩有层次、孔隙、裂缝和溶洞，并有各种古代动植物残骸遗迹形成的化石。,石油地质概况,风力、水流、冰川、海洋搬运至低凹处沉积下来，越积越厚，经压实、固结而形成沉积岩,主要特征层理构造显著；沉积岩中常含古代生物遗迹，经石化作用即成化石；具有孔隙。常见的沉积岩有：直径大于3毫米的砾和磨圆的卵石及被其它物质胶结而形成的砾岩，由2毫米到0.05毫米直径的砂粒胶结而成的砂岩，由颗粒细小的粘土矿物组成的页岩等。,石油地质概况,2 岩石,3)变质岩 由沉积岩或火成岩在地壳内部的物理化学因素如高温、高压等影响下，改变了原来的成分和结构，变质成为新的岩石，如石灰石变质为大理石等，称变质岩。,石油地质概况,三大岩种与成因,2 岩石,三大岩种图样,石油地质概况,3 沉积岩,石油和天然气生成在沉积岩中，绝大多数储藏在它的孔隙、裂缝和溶洞里。而在火成岩和变质岩中则很少有石油和天然气存在。1)沉积岩种类及特点 沉积岩可分为砂岩(碎屑岩)、泥岩（粘土岩）、石灰岩（碳酸岩盐）三种,石油地质概况,3 沉积岩,1）砂岩(碎屑岩)普通的砂粒被泥质或石灰质胶结成为砂岩。依颗粒直径不同可分为以下几种：,石油地质概况,3 沉积岩,1）砂岩 砂岩的特点：具有孔隙，可以储存油、气、水等流体。岩石孔隙体积与岩石总体积之比称孔隙度；由于岩石存在孔隙，在压力作用下能通过油、气、水，这种性质称为岩石的渗透性。砂岩(孔隙大)和石灰岩(裂缝发育)都是渗透性好的岩石。砂岩可作为油气储集层。,石油地质概况,3 沉积岩,2）泥岩（粘土岩）泥岩的特点：普通的颗粒直径小于0.01mm 的泥土经成岩作用而形成。呈块状的称泥岩。呈薄片层状的称为页岩。富含石油质的页岩称油页岩，可以提炼石油。泥岩是分布最广的沉积岩，约占沉积岩总量的6070%，是重要的生油岩和油气藏的盖层。,石油地质概况,3 沉积岩,3）石灰岩（碳酸盐岩）石灰岩的特点：石灰岩，主要成分为碳酸钙，呈块状，致密而坚硬。由于地壳的运动作用和地下水的侵蚀，常有裂缝和溶洞，石油和天然气即储存其中。碳酸盐岩在地壳中分布仅次于泥质岩和砂岩，约占沉积岩总面积的20，是重要的生油岩和储集岩。世界上与碳酸盐岩有关的石油和天然气储量占总储量的50，产量约占总产量的60。,石油地质概况,4 地质构造,由于地壳发生升降、挤压褶皱及水平移动，使原来一层层平铺着的沉积岩发生变形，形成地壳的各种构造。,1.背斜构造 是指岩层向上弯曲的褶曲，其核部地层比外圈地层老。,石油地质概况,背斜构造北京延庆硅化木国家地质公园,石油地质概况,4 地质构造,2.向斜构造 是指岩层向下弯曲的褶曲，其核部地层比外圈地层新。,石油地质概况,3)单斜构造 岩层向单一方向倾斜。4)断层 岩层由地壳运动而断裂，在断裂两侧的岩层发生了显著的相对位移，这种断裂称为断层。,4 地质构造,石油地质概况,在漫长的地质历史时期内，不断下沉接受沉积的地区称为沉积盆地。具有油气生成和聚集条件，并发现具有工业油气藏的沉积盆地称为油气盆地。,含油气盆地,定义,含油气盆地必须具备条件是一个沉积盆地；在漫长的地质时期中，曾经不断沉降接受沉 积，具备油气生成、运移和聚集的有利地质条件；有工业性油气藏。因此，可将含油气盆地看作油气生成、运移和聚集的基本地质单位。,含油气盆地,我国陆上沉积盆地共有236个，其中面积大于10万km2的盆地就有9个，即：塔里木盆地、鄂尔多斯盆地、松辽盆地、渤海湾盆地、四川盆地、柴达木盆地、准噶尔盆地、藏北盆地和二连盆地，总面积208万km2。,含油气盆地,我国石油资源集中分布在渤海湾、松辽、塔里木、鄂尔多斯、准噶尔、珠江口、柴达木和东海陆架八大盆地，其可采资源量172亿吨，占全国的81.13；天然气资源集中分布在塔里木、四川、鄂尔多斯、东海陆架、柴达木、松辽、莺歌海、琼东南和渤海湾九大盆地，其可采资源量18.4万亿立方米，占全国的83.64。,含油气盆地,含油气盆地,石油地质勘探,要找到地下的油气藏，就要进行油气的勘测与探查。油气勘探方法和技术，随着生产经验的积累和科学技术的进步，得到不断发展和完善。目前进行油气勘探的主要方法和技术有4种，即地面地质法、地球物理法和钻探法。,1 地面地质法,直接观察地表的地质现象，寻找是否有露在地面的“油气苗”，研究岩石、地层情况，分析地下是否有储油构造。在边远新区进行地质调查时，这种方法仍可发挥一定作用。,石油地质勘探,地质法是油气田勘探工作中始终使用的基本工作方法。,1 地面地质法,石油地质勘探,地质调查 地下的地层及构造特征，很大程度上可以从地面特征推断出来。（1）研究方法航摄照片卫星成象露头观察：观察岩石、地层、油气地面显示（油气苗）、进行构造测量。（2）要解决的问题研究油气藏形成的可能性；,石油地质勘探,1)地球物理勘探 由于不同岩石具有不同的物理性能，如密度、磁性、弹性等。在地面上利用多种专用的精密仪器进行测量，了解地下地质构造情况，判断是否有储油构造，即地球物理勘探法。地球物理勘探法包括重力勘探、磁力勘探、电法勘探和地震勘探。,2 地球物理法地球物理法自诞生之日起就始终和最新的技术成就相关联，是一种应用高新技术的勘探方法，包括地球物理勘探和地球物理测井。,石油地质勘探,石油地质勘探,不断发展的三维地震勘探技术,大型震源,地震勘探,石油地质勘探,磁法勘探,电法勘探,石油地质勘探,数字重力仪,无人飞行器,石油地质勘探,新疆油田地球物理解释处理中心,四川石油管理局地球物理勘探公司,石油地质勘探,测井是油田地质研究、油田开发工作必不可少的。测井是用专门的仪器沿井深测量岩石的各种物理特性、流体特性的技术，如导电性、导热性、放射性、声学特性等等。,2 地球物理法,2)地球物理测井,石油地质勘探,2 地球物理法,2)地球物理测井 测井具有工艺简便、成本低、取资料迅速、效果好等特点。它取得的资料是油气田地质研究、油气田开发工作不可缺少的资料。测井技术发展迅速，不仅能定性判断岩性，还可以定量确定岩石物性、地层产状；不仅用于地质解释，还用于钻井、试油、采油工程等。,石油地质勘探,石油地质勘探,3 钻探法,钻探法，就是打井找油气。在地质法、地球物理法和遥感法巳初步查明的储油构造上钻井，以确切探明地下是否有油、气及油、气、水的分布。,石油地质勘探,油气勘探新方法,1.中微子探油气 在“基本粒子”的大家族中，有一位身怀绝技的“中性小家伙”。著名的物理学家费米赐给它一个“中微子”的芳名。它能以光速“钻山过海”穿透地球，于是一种“中微子探油法”脱颖而出。欧洲原子核研究组织的内尔瓦罗德里朱拉博士等早在1983年就开始应用中微子勘探油气。美国费米实验室在1993年则设置了一台世界最大的、功率最强的粒子加速器来产生中微子束流以寻找石油,3.植物探油气 研究表朋，植物也能以自身的存在及其某些变化，为人类提供寻找油气的可靠信息，首先，能从专喜好吃油气植物的生长来找到油气藏。据说玉门油田的发现就是一种喜欢石油气味而生活在其附近的菌类植物当了最初的向导。印度一地质学家发现了一种名叫“沙漠玫瑰”的花，其成簇地生长在含盐沙滩上。而阿布扎比的油田均与这种沙滩有关。因此，这种花也就成了找油的标示植物。,油气勘探新方法,4.动物探油气 人们训导鸬鹚捕鱼，猎鹰狩猎，同样也能训练某些动物来寻找地下油气。原苏联的海洋学家就曾利用海豹能潜入深达600m的海底，并可较长时间屏住呼吸的特点，训练它们来勘探海底石油和天然气，取得了令人满意的结果。,油气勘探新方法,5.火灾探油气 原苏联西伯利亚的专家们曾利用宇航和航空摄影照片资料，在地形图上分辨出了许多曾发生过火灾的森林和沼泽地区。结果在雅库梯西部，凡是找到石油和天然气的深井其位置差不多都在这些火灾区内。,油气勘探新方法,6.泥火山探油气 在阿塞拜疆、格鲁吉亚和土库曼等国均有泥火山存在，它们正是地下油气成的标志。阿塞拜疆东部12000km2的土地上集中分布了全世界现有泥火山的13，有30多个油田的发现均是得益于泥火山的指示，其中包括著名的“石油城”油田。土库曼斯坦也曾利用泥火山找到了巴尔斯一赫尔组斯油田和科图尔捷佩油田。,油气勘探新方法,7.分子形状探油气 英国纽卡斯大学和壳牌石油公司的科学家们发现，在石油中含有一种名为无烷安息香碳化物的物质，其分子具有杆状和球状两种形状。当距离油藏越远时，石油中的无烷安息香碳化物的杆状分子含量就越少，而距离越近，则杆状分子含量就越高。于是他们就发明了一种新的找油藏的方法，即通过化验石油中的这种物质的分子形状，就能探明地下未知油藏的精确位置。,
