油田地质基础.ppt

《油田地质基础.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《油田地质基础.ppt（134页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、油田地质基础2009年6月,提 纲,第一节 油、气、水的性质第二节 油气的生成第三节 油 气 运 移第四节 储集层第五节 盖层和圈闭第六节 油气藏,第一节油、气、水的性质,二、天然气的性质,一、石油的性质,三、油田水的性质,一、石油的性质,石油是主要由各种碳氢化合物混合而成的一种可燃性油状液体。石油没有确定的元素组成和化学成分。,C、H、O、N、S,（一）石油的组成,1、元素组成,碳、氢：两元素占绝对优势；一般碳含量占8387；氢含量为1014。氧、硫、氮：总含量一般小于14，个别可达47。,微量元素：30多种,国内外某些石油的元素组成,烃类化合物：主要由烷烃、环烷烃和芳香烃三种烃类组成 非烃

2、类化合物,2、化合物组成,3、组分组成,1颜色 变化范围很广，从暗色到浅色都有。颜色的深浅取决于石油的组成。2气味 3石油密度和相对密度 石油密度是指单位体积石油的质量。石油的相对密度是指石油在1atm、20时的密度与温度为4时纯水密度之比值。4石油粘度 石油在流动时，其内部分子之间产生的摩擦阻力称为石油粘度。单位为“毫帕秒”。,（二）地面条件下石油的物理性质,5石油的凝固点 石油冷却到失去流动性时的温度。,6石油溶解性 石油能够溶解在有机溶剂中的性质（即同类物互溶）。,7石油导电性 石油及其产品具有极高的电阻率，是不良的导电物质，所有它的导电性能很差。,8石油荧光性 石油受紫外光照射下发出光

3、，当激光源撤除后即停止发光，这种光称为荧光。,9石油的旋光性,(三)地层条件下石油的物理性质,3饱和压力 油田投入开发后，地层压力逐渐降低，当压力降到某一数值以后，原来溶解在石油中的天然气就不断地分离出来，从石油中分离出第一个气泡时的压力，称为石油的饱和压力。4.原始溶解气油比 在地层原始状况下，单位质量（或体积）原油所溶解的天然气量称为原始气油比，单位是“立方米每吨或立方米每立方米”。,5体积系数 地层条件下单位体积石油，与它在地面标准状况下脱气后的石油体积之比。6弹性压缩系数 压力每变化1兆帕时，地层原油体积的变化率。单位为兆帕分之一（MPa-1）。,二、天然气的性质 在石油地质学中所指的

4、天然气是以气态碳氢化合物为主的各种气体组成的混合气体。,（一）天然气的化学组成1元素组成 与石油相似，以碳和氢为主，碳约占6580，氢约占1220。2化合物组成 以甲烷为主，其次是重烃气，并含有数量不等的氮气、二氧化碳、硫化氢、氧气、氢气及氦、氖、氩等惰性气体。,根据重烃含量不同，分为：干气：在气体成分中甲烷含量占95%以上，重烃气含量极少；湿气：甲烷含量低于95%。,根据天然气的产状，分为：气藏气：指基本上不与石油伴生，单独聚集成纯气藏的天然气。属于干气。气顶气：指与石油共存于油气藏中呈游离气顶状态的天然气。,溶解气：凝析气：当地下温度、压力超过临界条件后，液态烃逆蒸发而形成的气体，称为凝析

5、气。凝析气在地下聚集成凝析气藏。它们通常埋藏深度较大，多分布在地下30004000m地下深处。,（二）天然气的物理性质 1天然气密度和相对密度 单位体积天然气的质量称天然气密度，单位是“千克每立方米”。天然气的相对密度，指在标准状况下，单位体积天然气与同体积空气的质量之比。,2天然气粘度 天然气的粘度是指气体内部相对运动时，气体分子内摩擦力所产生的阻力。影响因素？,3、溶解性 溶于石油和水。在相同条件下，在石油中的溶解度远远大于在水中的溶解度。,5、饱和蒸气压力 某一温度下，将气体液化时所需施加的最低压力。影响因素？,4热值 单位体积（或单位质量）的天然气燃烧时所发出的热量，称为热值，单位为k

6、J/m3或kJ/kg。,6体积系数 气体在油层条件下所占的体积与在标准状况下所占体积的比值。单位是“立方米每立方米”。地下体积 体积系数=地面体积 7弹性压缩系数 弹性压缩系数是指压力每变化1兆帕时，气体体积的变化率。,三、油田水的性质 广义上，指油气田区域内的地层水，包括油层水、非油层水。狭义上，油田水是指油、气田区域与油气藏有密切联系的地下水，往往与石油和天然气组成统一的流体系统。,（一）油田水的化学组成常见的离子成分：阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、H、Fe2+；阴离子：CI、HCO3、SO42、CO32等 总矿化度:表示单位体积水中所含溶解状态的固体物质总量，单位mg/L、g

7、/L或ppm（百万分之一）。,油田水的类型,苏林的天然水成因分类表,（二）油田水的物理性质 1颜色 油田水通常是带有颜色的，一般透明度较差，常呈浑浊状。2气味 有H2S味或者汽油味，含MgSO4时有苦味。3相对密度 相对密度多大于1。,1颜色 2气味 3相对密度 4粘度 油田水的粘度一般比纯水高，且随矿化度的增加而增加。5导电性 因为油田水中，常含有各种离子，所以油田水能够导电。,第二节 油气的生成,一、油气的生成 油气成因问题，在原始物质、客观环境及转化 条件等方面，长期存在争论。（一）油气成因学说 根据在生油气原始物质问题上观点的差异，石油成因理论分：无机成因说 有机成因说,石油及天然气是

8、在地下深处高温、高压条件下由无机物通过化学反应形成的。,1、无机成因说：,油气是在地球上生物起源之后，在地质历史发展过程中，由保存在沉积岩中的生物有机质逐步转化而成。,2、有机成因说：,（1）早期有机成因论（2）晚期有机成因论,生物有机质油气,干酪根：,（二）生成油气的原始物质 古生物、有机质、干酪根,我国某些陆相油源层中干酪根元素组成(胡见义，黄第藩，1991),大地构造条件:长期稳定下沉（V沉积V沉降）古地理环境:低能、还原性岩相古地理环境浅海封闭环境，半深深湖、前三角洲,（三）生成油气的地质条件,（四）油气的转化条件 促使有机质转化为油气的条件（物理、化学、生物化学条件）主要有：热力作用

9、、细菌作用、催化作用、放射性作用、压力等。,1.热力作用 主要体现在温度和时间两个方面 温度是最持久和有效的作用因素。高温短时间的热力作用与低温长时间的热力作用可以产生同样的效果。,2、细菌作用,3.催化剂作用,有机酵母：催化作用强，不耐高温。成岩早期。无机盐类：最主要的是粘土矿物，蒙脱石型的粘土催化活力最强。成岩中晚期。,4.放射性,放射性元素所造成的局部地温增高，有利于有机质的热演化。可产生游离氢。,5.压力,经历一个加氢、去氧、富集碳的过程。,（五）有机质向油气转化的阶段,1.生物化学生气阶段,生油门限温度 只有当温度达到一定值后，干酪根才开始大量转化为油气。对应的深度生油门限深度 经过

10、一系列的研究，不同含油气盆地的生油层，其门限温度是不同的。时代较老的生油层，门限温度低些；时代较新的生油层，门限温度高些。,二、生油层 凡能生成并提供具有工业价值的石油和天然气的岩石，称为烃源岩（或生油岩）。由烃源岩组成的地层叫生油层。在一定地质时期内，具相同岩性和沉积相特征的若干生油层与其间非生油层的组合，称为生油层系。,一般为暗色、细粒、富含有机质和微体生物化石，并且常含指示还原环境的分散状黄铁矿，偶尔可见原生油苗。,岩性特征,主要类型,泥质岩类生油层碳酸盐岩类生油层,沉积相研究表明，生油层主要分布于浅海相、泻湖相、前三角洲相和半深湖深湖相。,古地理环境,第三节 油 气 运 移,石油和天然

11、气在地壳内的任何移动都可称之为油气运移。,阶段的划分：,初次运移:石油和天然气自生油层向储集层的运移。,油气二次运移：石油和天然气进入储集层以后的各种运移。,油气二次运移包括油气在储集层孔隙中的运移、油气沿断层、裂缝和不整合面的运移、由于油气藏破坏而使油气重新分布的运移。,1、水溶相运移 油气溶解在水中呈分子溶液，水作为油气运移的载体进行运移。胶束溶液2、游离相,（一）相态,一、油气初次运移,油气以原有的相态随水一起运移。石油初次运移最重要的相态，呈分散状或连续状。,1.压实作用2.水热增压作用3.粘土矿物脱水作用4.甲烷气的作用5.其他作用,（二）主要动力,指生成油气的沉积物质在上覆沉积负荷

12、的作用下，孔隙缩小，其中流体逐渐被排出的作用。沉积物的体积密度不断增加，孔隙度不断减少，孔隙中流体不断被排出。,1、压实作用,2、水热增压作用,由于温度升高、水体膨胀、压力增加而引起流体运移的作用。,流体运动的方向：,地温高的地区地温低的地区,蒙脱石、伊利石、高岭石和绿泥石等粘土矿物不同程度的含有层间水，蒙脱石含水最多。在地层的一定深度范围内，由于热力作用，蒙脱石将失去层间水而转化为伊利石。,3、粘土矿物脱水作用,4、甲烷气的作用,5.其它作用,渗析作用毛细管压力扩散作用碳酸盐岩胶结和重结晶作用,低成熟-未成熟阶段：孔隙和微层理面成熟-过成熟阶段：微裂缝为主,较大孔隙、微层理面、构造裂缝与断层

13、、微裂缝、缝合线、有机质或干酪根网络。,（三）油气初次运移的通道,二、油气二次运移,石油和天然气进入储集层以后的各种运移。油气在储集层孔隙中的运移 油气沿断层、裂缝和不整合面的运移 由于油气藏破坏而使油气重新分布的运移,（二）二次运移的动力和阻力,动力：构造应力、浮力、水动力、扩散力 阻力：毛细管力、吸附力、水动力,连续油相，连续气相。,（一）二次运移相态,由地壳运动造成的各种地质构造应力。（1）构造应力促使岩层变形或变位，驱使地层中的流体发生运移。（2）构造作用力为油气二次运移创造了有利条件。,1、构造作用力,2、浮力,（1）压实水动力 水流方向呈离心状，主要是由盆地中心流向盆地边缘，由深处

14、流向浅处。（2）重力水动力 水流方向呈向心状，一般由盆地边缘流向盆地中心。,3、水动力,（三）油气二次运移的通道,连通孔隙,裂缝,断层,不整合面,基本,通道,油气沿着渗透性最好、阻力最小的路径运移 盆地中心边缘或中央隆起带 深层浅层,（四）主要方向和距离,1.运移主要方向,一般情况下：海相盆地中油气运移距离较大 陆相盆地中油气运移距离较小。,2、油气二次运移的距离,我国部分含油气盆地油气运移距离,第四节 储集层,凡是使油气在其孔隙、空洞、裂缝中流通、聚集、储存的岩层称为储集层。,（一）储集层的孔隙性 孔隙是指储集层中未被固体物质所充填的空间部分。孔隙性是指岩石具有孔隙的特性。,1、孔隙的分类,

15、一、储集层的性质,根据其不同部位在流体储存和流动过程所起作用的差异分,根据孔隙直径和裂缝宽度，以及对流体的作用 超毛细管孔隙。孔径大于0.5mm或裂缝宽度大于0.25mm。毛细管孔隙。孔隙直径在0.5mm0.0002mm之间或裂缝宽度在0.25mm0.0001mm之间。微毛细管孔隙。孔隙直径小于0.0002mm或裂缝宽度小于0.0001mm。,按其对流体渗流的影响：,2、孔隙度 指岩石的孔隙体积与岩石的总体积之比，是表示岩石中孔隙多少的指标。,（1）绝对孔隙度 岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样总体积的比值，称为该岩样的绝对孔隙度或总孔隙度。,式中 绝对孔隙度，小数；岩样中全部孔隙体积之和，c

16、m3；岩样总体积，cm3。,（2）有效孔隙度 指那些参与渗流的，互相连通的孔隙总体积（即有效孔隙体积）与岩石总体积的比值，用百分数表示。,指在一定的压差下，储集层本身允许流体通过的性能。,（二）储集层的渗透性,1、绝对渗透率,渗透率 表示储油岩渗透性大小的指标,式中 岩石的绝对渗透率，m2；岩样截面积，cm2 岩样长度，cm；流体粘度，mPas；岩样两端压力差，MPa；压差为下的流量，cm3/s,绝对渗透率只是岩石本身的一种属性。通常使用干燥空气或氮气。气体测定岩石渗透率的公式为：,式中 大气压力，MPa；岩样截面积，cm2 岩样长度，cm；流体粘度，mPas；、气体通过岩样两端的压力，MPa

17、；大气压力下气体的体积流量，cm3/s,2、有效渗透率 所谓岩石有效渗透率是指当岩石孔隙为多相流体通过时，岩石对每一相流体的渗透率。岩石的有效渗透率不仅反映了油层岩石本身的属性，而且还反映了流体性质及油、水在岩石中的分布，以及它们三者之间的相互作用情况。,3、相对渗透率 某一相流体的相对渗透率是指该相流体的有效渗透率与绝对渗透率的比值。,指地下储集层中含有一定数量的油气的性质。,（三）储集层的含油性,常用含油饱和度、含气饱和度和含水饱和度来表示储集层孔隙空间油气水的饱满程度。,1、含油饱和度（SO）指油层岩石孔隙中石油所占的体积与该岩石有效孔隙体积的百分比。,2、含气饱和度（Sg）指岩石孔隙中

18、天然气所占的体积与该岩石有效孔隙体积的百分比。,3、含水饱和度（SW）指油层岩石孔隙中水的体积与该岩石有效孔隙体积的百分比。,束缚水饱和度,油水饱和度与相对渗透率的关系曲线,按岩类分：碎屑岩储层、碳酸盐岩储层、特殊岩类储层按储集空间类型分：孔隙型储层、裂缝型储层、孔缝型储层、缝洞型储层、孔洞型储层、孔缝洞复合型储层按渗透率的大小分：高渗储层、中渗储层、低渗储层,二、储集层的类型,（一）碎屑岩储集层 碎屑岩储集层分布很广。岩石类型包括已经成岩的砾岩、砂岩、粉砂岩和未成岩的砾石层、砂层等。,孔隙度的影响因素（1）碎屑颗粒,（2）胶结物对孔隙度的影响,胶结物是使岩石颗粒相互联结的充填物质。通常用胶结

19、物在岩石中的含量来表示岩石的胶结程度。,（3）胶结方式对孔隙度的影响 胶结方式是指砂粒与胶结物之间的接触关系。,基底式胶结胶结物含量很多，碎屑都孤立地分散在胶结物中，彼此不相接触。此种胶结的孔隙度最小。,孔隙式胶结胶结物含量较基底胶结少，胶结物多分布在碎屑颗粒之间的孔隙中，碎屑大都是互相接触的，但仍有孔隙。,接触式胶结胶结物含量更少，只分布在碎屑岩颗粒接触的地方，其颗粒之间的孔隙常无胶结物，孔隙度最大。,渗透率的影响因素 储集岩的孔隙度和渗透率之间没有严格的函数关系。一般来说，有效孔隙度大，则绝对渗透率也高。（1）碎屑颗粒的粒度及分选性,（3）胶结物含量 胶结物含量多时，常包围着颗粒，充填了孔

20、隙，使孔隙孔道变小，增加油流阻力，使渗透率降低。（4）孔隙形状复杂的岩石比孔隙形状简单的岩石渗透率低。,（二）碳酸盐岩储集层 目前已探明的油气储量占世界近一半，而其产量占总产量的60。储集空间主要是次生的裂缝、溶洞，原始的孔隙居次要地位。储油性的好坏取决于各类岩石中裂缝、溶洞的发育程度。,（三）其他类型的储集层 包括岩浆岩、变质岩、泥岩 在世界所占比例很小，当这些岩石裂缝、片理、次生孔隙发育时，也可成为良好的储集层。,1.火成岩储集层,主要是指火山喷发、岩浆侵入等形成的储集层。,第五节 盖层和圈闭,一、盖层 指位于储集层上方，能阻止油气向上逸散的岩层。,盖层的类型,二、圈闭 指储集层中能够阻止

21、油气运移的，并使油气聚集的一种场所。,（一）形成圈闭所具备的条件：1.储集层 2.盖层 3.遮挡物：是指从各方面直接防止油气散失的封闭条件。盖层本身的弯曲变形 盖层+其它侧向遮挡条件,（二）圈闭的度量,1、溢出点：油气充满圈闭后，最先从圈闭中溢出的点,2、闭合面积：通过溢出点的构造等高线所封闭面积。或者溢出点所在的构造等高线与断层线、剥蚀线、尖灭线等相交所封闭的面积。,3、闭合高度：从圈闭中储层最高点到溢出点的海拔高差。,4、有效孔隙度和储集层有效厚度,圈闭大小由最大有效容积来度量。指能容纳油气的最大体积。取决于：,第六节 油气藏,油气藏 指在单一圈闭内，具有统一水动力系统的油气聚集体。是油气

22、在地壳中聚集的基本单位。,单一圈闭：主要指单一要素控制即单一的储集层内同一个面积内具有统一的压力系统统一的油水界面,一、油、气、水分布规律,重力分异：气在上，油在中，水在下，形成油气界面和油水界面,油气藏的参数,以背斜油气藏为例,1.含油边界：油藏中油水接触面与含油层顶面的交线。2.含水边界：油藏中油水接触面与含油层底面的交线。3.含气边界：油藏中油气接触面与油、气层顶面的交线。4.含油、气面积：油藏中含油外边缘所圈定的面积为含油面积。含气边界所圈定的面积为含气面积。,6、底水、边水,5、油气藏高度：指圈闭内储集层最高点到油、水接触面之间的海拔高差。气顶高度：含气部分的最高点到油气界面的高差。

23、含油高度：油水界面到油气界面的高差。,二、油气藏形成的基本地质条件,(一)充足的烃源条件,(二)有利的生、储、盖组合,生油层中生成的油气能及时运移到储集层中，即具有良好的运移通道，畅通的排出条件，同时盖层的质量和厚度又能保证运移至储集层中的油气不会逸失。,(三)大容积的有效圈闭,有效性：在具有油气来源的前提下，圈闭聚集油气的实际能力。,1、圈闭的大小大,2、圈闭形成时间早,3、圈闭所处位置近,影响圈闭有效性的因素,(四)必要的保存条件,各地质时期所形成的油气藏，在漫长的地质历史中，不断地受到内力和外力的地质作用，已形成的油气藏随时可能遭到各种因素的破坏，因此，必要的保存条件是油气藏形成的重要前提。,次生油气藏:原生油气藏破坏后新形成；在非生油层系中。,原生油气藏:油气由分散到集中第一次聚集起来；在生油层系中。,（二）油气藏的再形成,