石油地质原理.ppt

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1、石油地质原理,石油地质学是一门综合性很强的应用学科，需要运用地质学、石油地球化学、沉积岩石学、构造地质学、地史学及数学、物理等多学科知识来阐述石油及天然气在地壳中的形成过程、产出状态及分布规律的学科，是指导石油勘探和开发的理论基础。该讲座将邦助了解地壳中油气藏的形成过程及分布规律。,第一章 油气藏中的流体-石油、天然气和油田水第二章 储集层和盖层第三章 圈闭和油气藏第四章 油气生成与烃源岩第五章 石油和天然气的运移第六章 油气藏的形成第七章 含油气盆地与油气聚集单元第八章 油气分布与控制因素,序 言,油气藏中的流体：包括油、气、水。纯气藏中的流体：只有气和水。这些流体存在于储集层的孔隙、裂缝中

2、。在圈闭范围内按重力分异，气居顶部，油居中，水在下面。三者以一定的关系共存于储集层的孔隙系统中。,第一节 石油 第二节 天然气,第一章 油气藏中的流体-石油、天然气和油田水,一、石油的概念 石油（又称原油）：一种存在于地下岩石孔隙介质中的由各种碳氢化合物与杂质组成的，呈液态和稠态的油脂状天然可燃有机矿产。二、石油的组成（一）石油的元素组成：组成石油的成分非常复杂，根据其不同的特性，可分为元素组成、馏分组成、组分组成和化合物组成，三者有相互关系；石油没有固定的成分，因此石油没有确定的物理参数，石油的物理性质取决于它的化学组成。碳含量 为：84-87%，氢含量为：1114%，两元素在石油中一般占9

3、599%。剩下的硫、氮、氧及微量元素的总含量一般只有14%。含硫量小于1%的为低硫原油,含硫量大于1%的为高硫原油。已发现铁(Fe)、钙(Ca)、镁(Mg)、硅(Si)、铝(Al)、钒(V)、镍(Ni)等33种微量元素构成了石油的灰分。石油灰分中的V、Ni含量及比值（V/Ni）是确定生油岩相、油源、油气运移等的重要参数。（二）石油的馏分组成 石油的馏分：是利用组成石油的化合物具有不同沸点的特性，加热蒸馏，将石油切割成不同沸点范围（即馏程）的若干部分，每一部分就是一个馏分。,第一节 石油,第一章 油气藏中的流体-石油、天然气和油田水,（二）分散型天然气 1、油内溶解气：溶解于石油中的天然气。2、

4、水内溶解气：溶解于水中的天然气。3、煤层气：煤层中所含的吸附和游离状态的天然气。4、固态气水合物：是在冰点附近的特殊温度和压力条件下形成的固态结晶化合物。主要分布在冻土、极地和深海沉积物分布区。,第一章 油气藏中的流体-石油、天然气和油田水,第一章 油气藏中的流体-石油、天然气和油田水,储集层和盖层是形成油气藏的必要条件。石油、天然气和油田水都是储存在岩石孔隙中的。凡具有一定的连通孔隙，能使液体储存，并在其中渗滤的岩层，称为储集层。储集层中储集了油气称含油气层。投入开采后称产层。盖层是位于储集层的上方，能够阻止油气向上逸散的岩层。,第一节 储集层的物性参数 第二节 碎屑岩储集层 第三节 碳酸盐

5、岩储集层 第四节 其它类型储集层 第五节 盖层一,第二章 储集层和盖层,第一节 储集层的物性参数 储集层的基本特征是具孔隙性和渗透性，孔隙性、渗透性的好坏、分布规律是控制地下油气分布状况、油气储量及产量的主要因素。一、储集层的孔隙性 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。是衡量岩石孔隙的发育程度。有效孔隙度：指彼此连通的，且在一般压力条件下，可以允许液体在其中流动的超毛细管孔隙和毛细管孔隙体积之和与岩石总体积的比值。,二、渗透性 指在一定的压差下，岩石允许流体通过其连通 孔隙的性质。对于储集层而言，指在地层压力条件下，流体的流动能力。其大小遵循达西定律。,三、孔隙度与渗透

6、率之间的关系 储集层的孔隙度与渗透率之间没有严格的函数关系，一般情况 下渗透率随有效孔隙度的增大而增大。,第二章 储集层和盖层,四、储集层的孔隙结构 孔隙结构：指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布以及相互关系。孔隙：是孔隙系统中的膨大部分。决定了孔隙度大小。喉道：是孔隙系统中的细小部分。决定了储集层储集能力和渗透特征。,五、流体饱和度 流体饱和度：油、气、水在储集岩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。在油藏的不同高度上的油、气、水的饱和度是变化的。,第二章 储集层和盖层,二、碎屑岩储集层的形成环境及分布碎屑岩储集层的形成和分布，受古沉积条件及古构造条件的控制。

7、一般在盆地的斜坡带，碎屑物质经过机械分异作用，颗粒较均匀，圆度好，胶结物含量少，储集物性甚佳。在水下大型古隆起的顶部和翼部，由于湖水的冲洗作用，形成物性良好的碎屑岩储集层。舌状砂岩体可分为四个带：主体：砂岩体近沉积物来源部分。砂岩百分含量高，横向连通性好。核部：砂岩体中部、砂岩最发育的地段。以细砂岩为主，层间连通性好。前缘带：砂岩体最前方和两侧边缘的砂岩体尖灭带。以粉砂岩为主，连通性较差。断续分布带：介于砂岩体沉积区与泥岩沉积区之间的透镜体砂岩，以泥质粉砂岩为主。,第二章 储集层和盖层,第二节 碎屑岩储集层 沉积岩储集层以碎屑岩和碳酸盐岩为主。碎屑岩储集层的岩类包括：砾岩，含砾砂岩，中、粗砂岩

8、，细砂岩及粉砂岩，物性最好的是中-细砂岩和粗粉砂岩。一、碎屑岩储集层的孔隙类型碎屑岩孔隙类型分为5种类型：粒间孔隙、特大孔隙、铸模孔隙、组分内孔隙、裂缝,第二章 储集层和盖层,4、湖泊砂岩体 平行湖岸成环带状分布滨湖相、浅湖相、深湖相，砂体集中于滨湖区和浅湖区，相对来讲，浅湖区砂体物性优于滨湖区。湖泊砂岩体为我国多数油田的储集层类型。5、滨海砂岩体 滨海区由于波浪、沿岸流、潮汐、风的作用，破坏附近的三角洲可形成沿岸线呈带状、串珠状分布的砂坝；由于海水的频繁进退可形成超覆与退覆砂岩体。6、浊流砂岩体 浊流携带大量的泥砂在大陆斜坡到深海平原形成的扇形堆积体。由根部到前缘，由下部到上部，沉积物由粗变

9、细，分选由差变好，前方和上部是分选较好的砂质沉积，可构成良好的储集层，浊积砂岩体发育在深水泥岩之中，有丰富的油源，构成了油气藏面积不大，但油层厚，储量大。7、风成砂岩体 在大陆沙漠区、河岸附近，可形成风成砂丘。由成份纯、圆度好、分选佳、胶结弱的砂粒组成，无泥质夹层，厚度大，孔隙渗透性好，最有利的碎屑岩储集体。在陆相沉积中，湖成（海岸）砂岩体往往同河床、三角洲、冲积扇、风成砂体混在一起，不同时期，不同成因的砂岩体有时连成一片，形成一个历时层状砂岩体。,第二章 储集层和盖层,第四节 其它类型储集层 火山岩储集层：包括火山喷发岩和火山碎屑岩。主要储集空间为构造裂缝或受溶解的构造裂缝，因此，在构造裂缝

10、发育的小型断陷盆地边缘与隆起过度带，有火山岩储层。它往往发育于生油层之中或邻近的火山岩，对含油有利。结晶岩储集层：包括各种变质岩，储集空间主要为风化孔、缝及构造缝。多发育在不整合带、盆地边缘斜坡及盆地古突起，以此为储集层的油气藏属称基岩油气藏。泥质岩储集层：储集空间主要为构造裂缝或泥岩中含有易溶成分石膏、盐岩等，经地下水溶蚀形成溶孔、溶洞等。,第二章 储集层和盖层,第五节 盖层一、概念 盖层:指在储集层的上方，能够阻止油气向上逸散的岩层。常见的盖层有：石膏和盐岩占33%，泥岩、页岩占65%，致密灰岩占2%。二、盖层的封闭机制 盖层较致密，岩石孔径小，渗透性差；无或少开启裂缝，即使产生裂缝，由于

11、其可朔性较好，也容易弥合成为闭合裂缝；盖层具较高的排替压力；异常压力带也能阻止油气向上逸散而成为盖层。三、盖层的性质 盖层有两大类：区域盖层与局部盖层。（一）盖层的微观性质封闭能力 盖层封闭性能力取决于从孔隙或裂隙中排出同生水所需的最小压力，相邻油气要通过此封闭层，它的浮压必须要达到这一进入毛细管的最小压力。,第二章 储集层和盖层,（二）盖层的宏观性质 1.岩性 岩性是决定封闭层的最重要的因素。通常有效封闭层的岩性为蒸发盐岩、细粒碎屑岩及富含有机物的岩石。2.韧性 与岩性有关：碳酸盐岩及泥岩虽然排替压力很高，但它们形变时比盐层、石膏层、粘土页岩及富含有机质的岩石更易产生裂隙。与温度、压力、埋深

12、有关：如蒸发盐岩上面的覆盖层超过几千米，则它是非常韧性的封闭层，但在浅部却脆。细粒且韧性的岩石，是很好的封闭岩。富含有机质的岩石含有干酪根层，可以变形，褶皱时表现为塑性形变。松软的干酪根层在形变时的流动性，使残余孔隙的排替压力变得非常之高。3.厚度 理论上说，很厚的页岩就可以封闭很高的油柱。例如，粒度为10-4mm的粘土页岩，其毛细管进入压力为600Pa，理论上可以阻止915m高的油柱。但几厘米厚的岩石不可能在有一定规模的圈闭范围内维持不破、不裂、不被淋溶。4.均匀性 具有封闭性能的地质单元，还要研究它在整个地质单元分布区内是否均匀。,（三）区域性封闭层 区域性封闭层的特点是分布广、厚度大、横

13、向均匀、韧性高。控制了成因上相关的油气的区域分布。封闭层的特性与岩性有关：I类最优质盖层：铝土质泥岩、砂质泥岩及含泥粉砂岩，盖层物性以低渗透率、高突破压力及低扩散系数为特点。类盖层：沉积凝灰岩，孔隙度、扩散系数中等。粉砂质泥岩和泥岩其封盖能力处于I类和类之间。类盖层：含鲕泥岩，扩散系数虽小，但其突破压力较小，渗透率较大。,第二章 储集层和盖层,圈闭：是储集层中能聚集并保存油气的场所。它的两个基本要素是储集层和封闭条件。石油勘探的初期，人们以“油气苗”作为找油的主要场所，后来发现油气聚集与背斜有关，就产生了背斜学说（Z.C.White，1885）。1928年利莱（E.R.Lilley）总结得出有

14、多种油贮类型。1934年，麦考洛（E.H.Mccollough）首先提出“圈闭”这一名词，用来表示不同性质的油贮，把能聚集并保存油气的地质体都称为圈闭，形成了圈闭学说。并把圈闭分为构造圈闭和非构造圈闭。1936年，莱复生（A.I.Levorsen）首先提出“地层圈闭”的概念。在莱复生等从静态角度来研究圈闭的同时，赫伯特（M.K.Hubbert,1940,1953）从动态的角度，通过对地下水动力的研究，提出了水动力圈闭的新类型。油气藏：是相当数量的油气在单一圈闭中的聚集，在一个油气藏内具有统一的压力系统和统一的油、气、水界面，是地壳中最基本的油气聚集单元。,第一节 圈闭和油气藏的分类 第二节 圈

15、闭的度量 第三节 构造圈闭和油气藏 第四节 地层圈闭和油气 第五节 水动力圈闭和油气藏 第六节 复合圈闭和油气藏,第三章 圈闭和油气藏,第一节 圈闭和油气藏的分类 圈闭和油气藏的分类 各国石油地质学家提出了很多关于油气藏分类的方案。但从油气勘探实际需要出发，成因分类，能够充分反映各种不同类型油气藏的形成条件、它们之间的区别和联系，科学地预测一个新地区可能出现的油气藏类型，对不同类型的油气藏采用不同的勘探方法和不同的勘探部署方案。任一圈闭的基本要素是储集层和封闭条件，封闭条件对圈闭形成和类型起着决定性作用。其中以储集层上方和上倾方向的非渗透性封闭最为重要，在形成圈闭的诸因素中起主导作用，是决定圈

16、闭性质和类型的主要因素。圈闭的分类就是以起主导作用的封闭因素为基础，结合储集层的特点而制定的。可将圈闭分为：构造、地层、水动力和复合圈闭四大类。各大类可根据储集层上倾方向的具体封闭因素，结合储层特征，进一步划分出若干亚类。,第三章 圈闭和油气藏,第二节 圈闭的度量一、圈闭的度量 圈闭的大小，主要是由圈闭的有效容积确定的。它表示能容纳油气的最大体积。圈闭的有效容积，取决于闭合面积、闭合高、储集层的有效厚度和有效孔隙度等参数。溢出点：是指圈闭容纳油气的最大限度的点位。若低于该点高度，油气就溢向储集层的上倾方向。,储集层有效厚度：按照有效储集层的孔隙度、渗透率分级的标准，扣除储集层中非渗透性夹层而剩

17、余的厚度。,第三章 圈闭和油气藏,第三节 构造圈闭和油气藏 由于地壳运动使储集层顶面发生了变形或变位而形成的圈闭，称为构造圈闭，在其中聚集了烃类之后就称为构造油气藏。根据其变形或变位及储层的变化特点可分为：背斜圈闭和油气藏、断层圈闭和油气藏、裂缝性背斜圈闭和油气藏、刺穿圈闭和油气藏 一、背斜圈闭和油气藏 1、概念 背斜油气藏：由于储集层发生褶皱变形，其上部又为非渗透性岩层所覆盖遮挡，底面或下倾方向被高油气势面或非渗透性岩层联合封闭而形成的圈闭即为背斜圈闭，聚集油气后，成为背斜油气藏。背斜圈闭形态是多种多样的；闭合面积大小不一；有的是完整的，有的被断层复杂化。2、背斜油气藏的油气分布特征：(1)

18、油气局限于闭合区内；(2)背斜油气藏中的储油层呈层状展布，尽管绝大多数油层的储集性纵、横向存在较大的变化，但应是相互连通。(3)相互连通的多油层构成统一的块状储集体，常形成巨大油气藏。,第三章 圈闭和油气藏,第三章 圈闭和油气藏,第三章 圈闭和油气藏,第三章 圈闭和油气藏,第四节 地层圈闭和油气藏 地层圈闭：由于储集层的岩性在横向上发生变化或地层层序产生沉积中断被非渗透性岩层所封闭而形成的闭合油气低势区称为地层圈闭，在其中聚集了烃类之后则称为地层油气藏。地层圈闭根据形成机理不同可进一步分为岩性圈闭、不整合圈闭和礁型圈闭。一、岩性圈闭和油气藏 1、概念 储集层的岩性在横向上发生变化，四周或上倾方

19、向为非渗透性岩层遮挡而形成的圈闭称性圈闭。聚集油气之后形成岩性油气藏。岩性油气藏的基本特征：储层的连续性差，多以碎屑岩为主，一般规模较小。多属自生自储原生油气藏。2、分类 根据岩性油气藏的形成机理可将岩性油气藏分为两种类型，储集层的岩性变化是在沉积过程中形成的称为沉积圈闭，它包括透镜型岩性圈闭和上倾尖灭型岩性圈闭。若是储集层岩性变化是在成岩后生过程形成的，则称为成岩圈闭，,(1)透镜体岩性圈闭和油气藏,(2)上倾尖灭型岩性圈闭和油气藏 发育的沉积背景：上倾尖灭型岩性油气藏储层多以碎屑岩为主，也有 碳酸盐岩储集层。此类油气藏的发育背景多在正向构造的围翼、端部或负向构造的斜坡上，也就是湖进湖退比较

20、频繁的岸带。,第三章 圈闭和油气藏,二、不整合圈闭和油气藏 1、概念 指储集层的上倾方向直接与不整合面相切封闭而形成的圈闭。储层可位于不整合面之上或之下（图中B、C、D、E）。2、分类 根据不整合圈闭形成条件及储层特征可将不整合圈闭和油气藏分成：地层超覆圈闭和油气藏、不整合面下不整合圈闭和油气藏、古潜山圈闭和油气藏、基岩油气藏。,三、礁型圈闭和油气藏 礁型圈闭：是指礁组合中具有良好孔、渗性的储集岩体被周围非渗透性岩层和下伏水体联合封闭而形成的圈闭。礁体的生长常常形成一个古突起，上方由于差异压实形成压实背斜；而且由于礁的生长接近水面，有时甚至露出水面，侵蚀和溶蚀作用对礁体的储集性增强有很大的作用

21、，具有类似于古潜山油气藏的特征。礁型圈闭的闭合面积可由礁顶面的构造等高线或礁体的等高线来确定。礁型圈闭中聚集了油气之后就形成礁型油气藏。礁型油气藏油气分布取决于礁体储集性的情况，一般礁核储集性好于礁前，礁后储集性较礁前差。另外礁型油气藏储量较大，烃柱高。常呈带分布，形成丰富的产油气区。,第三章 圈闭和油气藏,第五节 水动力圈闭和油气藏 水动力圈闭：在水动力作用下，储集层中被高油、气势面，非渗透性遮挡单独或联合封闭而形成的油或气的低势区称为水动力圈闭。在其中聚集了烃类之后则称为水动力油气藏。油、气、水都是流体，在地层中的流动要遵循流体力学规律，流体势的作用使流体在各自的力场作用下流向各自的低势区

22、，如果油或气的低势区构成封闭就形成水动力圈闭。油气在其中能够聚集，油水界面顺水流方向发生倾斜。水动力的作用可在多种情况下形成油气聚集，产生各种类型的水动力圈闭。,水动力圈闭油水界面的倾斜度 在动水条件下，油或气水界面发生倾斜，其倾斜度与水头梯度、流体密度差有着密切关系油水界面的倾斜度要比气水界面的倾斜度大，使石油和天然气的水动力圈闭的位置随水头梯度的改变而改变。水动力作用可以使原来静水条件下不存在圈闭的地方形成圈闭，也可以使原来的圈闭遭到破坏。,第三章 圈闭和油气藏,第三章 圈闭和油气藏,石油和天然气的性质复杂多变，给石油和天然气成因的研究带来了巨大困难。油气成因争论的焦点是原始物质和成油时间

23、。无机成因说认为，石油是无机物合成的，著名的学说有碳化物说、宇宙说、岩浆说。作为一种学说，无机学说仍不够成熟，它远离油气地质实际，难以协调实验室和深部无机合成的简单烃类与石油组成复杂性之间的关系。有机成因说主张油气起源于活的有机体，由地质体中动植物的遗体经过复杂的生物化学、物理化学转化而来。早期成油说认为石油是成岩早期生物体中固有烃类的富集，但研究表明，这些烃类与油藏中石油相比，无论在数量上还是质量上均有较大的差别，成岩早期并非石油形成的主要时期。现代油气成因模式认为油气是有机物质干酪根在成岩晚期经过复杂的物理、化学反应而形成的，是烃类的新生过程。,第一节 油气生成的原始物质 第二节 干酪根热

24、降解成油机理 第三节 油气生成的地质环境 第四节 天然气的成因类型 第五节 烃源岩及其地球化学,第四章 油气生成与烃源岩,第一节 油气生成的原始物质一、油气生成的原始物质的来源 1.生物种类来源 沉积有机质的生物种类来源首先是浮游植物，其次是细菌、高等植物、浮游动物。2.生化组分来源 对沉积有机质来源提供最多的生化组成是脂类化合物、蛋白质、碳水化合物和木质素。类脂物质的特征是抗腐力较强，能在各种地质条件下保存起来，其元素组成和分子结构也最接近于石油烃，被认为是生成油气的主要原始物质。,二、原始物质的形成 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称为沉积有机质。形成：氧化成

25、简单的分子 生物 死亡 沉积有机质（只占0.8%左右）,第四章 油气生成与烃源岩,三、生油母岩干酪根 1.概念 干酪根：为沉积岩中所有不溶于非氧化的酸、碱和非极性有机溶剂的分散有机质（1979年，亨特）。沉积有机质包括：有机溶剂可抽提的沥青；不溶于有机溶剂的干酪根。干酪根是有机碳的最重要形式。它比煤和储集层中石油含量之和还要多上千倍，比非储集层中沥青和其它分散的石油多50倍。在古代沉积岩中，有机质的8099%是干酪根。2.形成 干酪根的形成的以下三种途径：不饱和化合物（氧化 聚合）中间产物（聚合）干酪根 碳水化合物、蛋白质（聚合）腐殖酸（聚合）干酪根 脂肪、碳水化合物、蛋白质（微生物作用）腐殖

26、酸（聚合）干酪根,3.类型 根据干酪根的元素分析，将其主要分为三大类。型干酪根：称腐泥型，富含脂肪族结构，富氢贫氧，H/C高，一般为 1.51.7，而O/C低，一般小于 0.1，生烃潜力为 0.40.7。型干酪根：富含脂肪链及饱和环烷烃，也含有多环芳香烃及杂原子官能团。H/C 较高，约 1.31.5，O/C 较低，约 0.10.2，生烃潜力为 0.30.5。型干酪根：称腐殖型。富含多芳香核和含氧基团。H/C 低，通常小于 1.0，而 O/C 高，可达 0.20.3，生烃潜力为 0.10.2。,第四章 油气生成与烃源岩,国内陆相有机质由于分异性差，不能充分区分，常采用三类五分法。,第四章 油气生

27、成与烃源岩,第二节 干酪根热降解成油机理一、烃的演化,二、油气生成的阶段性及特征 门限温度：随着埋深增加，当温度升高到一定数值，有机质开始大量转化为石油，该温度界限称门限温度。门限深度：与门限温度相对应的深度称门限深度。分三个阶段：成岩作用阶段未成熟阶段 深成作用阶段成熟阶段 变质作用阶段过成熟阶段,三、油气生成的影响因素 有机质演化过程是生物化学和化学作用的过程，影响其演化的因素有温度、时间、细菌、催化剂和压力等因素，其中起主要控制作用的是温度和时间。因此，门限温度的高低取决于有机质类型，型 型 型；而门限深度的大小取决于地温梯度，地温梯度高，门限深度低。,第四章 油气生成与烃源岩,第三节

28、油气生成的地质环境 油气生成须具备两个条件=有足够的有机质并能保存下来+有足够的热量保证有机质转化为油气。一、大地构造环境 三种构造环境：过补偿水体变浅、欠补偿 水体变深、补偿 保持一定水体深度 这种大地构造环境主要分布在：板块边缘活动带；板内裂谷、坳陷造山带前陆盆地、山间盆地。二、岩相古地理环境 海相环境：滨海、浅海大陆架、大陆坡、深海平原 浅海大陆架:阳光、温度适宜，生物繁盛，并接受河流搬运来的大量陆源有机质，有机质异常丰富的聚集。有机质的大量存在，消耗水中的氧，形成还原环境，保证了剩余有机质和新补充的有机质免受分解破坏。大陆 架上的泻湖、海湾以及闭塞的深海盆地等也是良好的低能还原环境，既

29、有利于有机质的堆积，又有利于有机质的保存，是良好的生油区。陆相环境：滨湖沼泽区、浅湖区、半深湖区、深湖 半深湖区、深湖:水体较深，水体表层处于动荡回流状态，其底部水流停滞，由于水底有机质的分解，氧气又得不到及时补充，便形成稳定的还原环境，是有利的生油区。这种大地构造环境主要分布在：板块的边缘活动带 板块内部的裂谷、坳陷 造山带的前陆盆地、山间盆地。,第四章 油气生成与烃源岩,第四节 天然气的成因类型 天然气按成因可分为四种类型：生物成因气、油型气、煤型气 和无机成因。一、生物成因气 1、生物成因气的形成 生物成因气是指成岩作用阶段早期，在浅层生物化学作用带内，沉积有机质经微生物的群体发酵和合成

30、作用形成的天然气，主要是甲烷气及部分 CO2 和少量 N2。有时也混有早期低温降解形成的烃气。,3、生物成因气的分布 生物成因气的分布层位主要在白垩系以上，埋深在地表到2000米左右。区域上白垩系生物气主要分布在东北地区，第三系分布在渤海湾和三水盆地，第四系主要分布在柴达木盆地和长江沿海地区和现代湖泊中。二、油型气 1、油型气的形成 油型气是指成油有机质在热力作用下以及油热裂解形成的各种天然气。包括湿气（石油伴生气）、凝析气和裂 解气,2、生物成因气的化学组成 甲烷含量大于98%，重烃含量一般小于1%，少量的 N2 和CO2，为典型的干气。,2、油型气化学组成：重烃含量大于5%，最高达40 5

31、0%；过成熟气以甲烷为主，重烃气一 般小于2%。3、油型气的分布 油型气分布普遍，东部北起松辽，南至广东三水和广西百色盆地，中部稳定区的鄂尔多斯和四川盆地，西部的塔里木、准葛尔和柴达木盆地。层位上从震旦系到第三系各层系均有分布。,第四章 油气生成与烃源岩,三、煤型气 1、煤型气的形成 煤系气：凡与煤系有机质热演化有关的天然气。煤成（层）气：煤层在煤化过程中所生成的天然气。煤型气：煤系地层中分散有机质在热演化过程中所生成的天然气。目前用煤型气来概括，即煤型气是指煤系地层中煤和分散有机质在煤化作用和再煤化作用过程中形成的天然气。,2、煤型气的化学组成 重烃含量可达10%以上，甲烷一般占70%95%

32、；非烃CO2 量最大，N2 次之，H2S 最少。3、煤型气的分布 煤型气多分布在煤系地层发育区。,四、无机成因气 1、无机成因气的形成 由地壳内部、深海大断裂、深海沉积物形成，包括氮气、二氧化碳、硫化氢、氦气等。氮气：高温高压条件下，含氮化合物裂解形成。二氧化碳：碳酸盐在深埋高温或岩浆活动提供的热源下分解形成。硫化氢：由火山喷发形成。氦气：放射性气体衰变形成，岩浆中铀和钍放射性蜕变的产物。2、无机成因气的化学组成 甲烷占优势，非烃含量较高。3、无机成因气的分布 多分布在大断裂、岩浆体。,第四章 油气生成与烃源岩,第五节 烃源岩及其地球化学一、烃源岩的定义 烃源岩:指富含有机质能生成并提供工业数

33、量石油的岩石。如果只提供工业数量的天然气，称生气母岩或气源岩。由生油岩组成的地层叫生油层。在相同的地质背景下和一定的地史阶段中形成的生油岩与非生油岩的组合称为生油层系。岩性特征是确定生油岩最简便、最直观的标志。二、生油岩的岩石类型 泥质岩类：泥岩、页岩等；碳酸盐岩类：泥灰岩、生物灰岩以及富含有机质的灰岩等。泥岩和泥灰岩是石油原始物质大量赋存的场所。特征：粒度细小于0.05mm，颜色暗黑、深灰、灰绿、灰褐色等，富含有机质，偶见原生油苗，常见分散黄铁矿等。,三、烃源岩的有机地球化学研究（一）有机质丰度 1.有机碳:系指岩石中残留的有机碳，以单位重量岩石中有机碳的重量百分 数表示。生油岩有机碳的下限

34、：细粒页岩为0.4%；而碳酸盐岩可低至 0.3%，甚至 0.1%。咸化环境形成的泥质生油岩可 降低至 0.3%。2.氯仿沥青“A”和总烃含量 可视为石油运移后残留下来的原石油，二者的含量同时反映了有机质向石油转化的程度。氯仿沥青“A”下限值：0.0025%0.003%；总烃下限值：0.0005%0.001%。,第四章 油气生成与烃源岩,油气藏的基本要素是流体和圈闭，油气从富含有机质的烃源岩到圈闭中聚集保存，必须要经过流动，油气的这种流动，就是油气的运移。油气运移：指石油、天然气在某种自然动 力的驱使下在地壳中发生位置的转移。Iuing（1933）首次把油气运移划分为初次运移、二次运移和三次运移

35、。初次运移：为油气自生油岩向储集岩中的运移；二次运移：为油气在邻近生油层的储集层中的运移以及形成第一次油气聚集；三次运移：油气聚集后由于外界条件的变化，油气再次发生的运移称为三次运移。而这种划分实际上很难把二次和三次运移区别开，所以只把运移过程划分为初次运移和二次运移。初次运移和二次运移是两种过程，其运移机理和结果都不同。油气运移不仅是石油地质领域中一个极为重要的理论问题，而且也直接与勘探目标油气聚集有关，具有较高的实用价值。第一节 油气初次运移 第二节 油气二次运移,油气初次运移的动力因素 压实作用的动力因素 正常压实：在上覆沉积负荷作用下，沉积物通过不断排出孔隙流体，如果流体能够畅通地排出

36、，孔隙度能随上覆负荷增加而相应减小，孔隙流体压力基本保持静水压力，则称为正常压实或压实平衡状态。欠压实：如果由于某种原因孔隙流体的排出受到阻碍，孔隙度不能随上覆负荷的增加而相应减少，孔隙流体压力常具有高于静水压力的异常值，这种压实状态就称为欠压实或压实不平衡。,排液方向 一般来讲，深部沉积物的剩余流体压力大于浅处的剩余流体压力，在均一岩性的层序里流体一般是向上运移排出的。大部分流体沿垂直方向向上运移，只有很少一部分流体沿水平方向运移。砂页岩互层的层序 由于泥质沉积物和砂质沉积物的原始结构不同，其抗压性能也不同，在压实过程中泥岩孔隙度丧失得快，说明在相同负荷下泥岩比砂岩排出流体多，因此流体运移的

37、方向是由页岩到砂岩。在砂、泥岩互层的情况下，泥岩中流体的运移方向既有向上的也有向下的，总是指向砂岩，砂岩中的压实流体只能与所排入的压实流体一起沿砂层做侧向运移。,第五章 石油和天然气的运移,第六章 油气藏的形成,油气藏的形成和分布是地质历史长期发展的综合结果，是盆地演化的产物。油气在由分散到集中形成油气藏的过程中，受到各种因素的作用，要形成储量丰富的油气藏，而且保存下来，是生、储、盖层和生、运、聚等静动态多种因素共同作用有机配合形成的。,第一节 油气藏形成的条件第二节 油气藏的破坏与再分布 第三节 含油气系统概述,第一节 油气藏形成的条件 油气藏必须具备的两个条件是油气和圈闭。要形成储量丰富的

38、油气藏，而且保存下来，主要取决于生油层、储集层、盖层、运移、圈闭和保存六个条件。归纳起来油气藏形成的基本条件有以下几个方面：一、油气源条件 盆地中油气源是油气藏形成的首要条件，油气源的丰富程度从根本上控制着油气资源的规模，决定着油气藏的数量和大小；油气源的性质决定着烃类资源的种类、油藏与气藏的比例；油气源形成的中心区控制着油气藏的分布。因此，油气源条件是油气藏形成的前提。,二、生、储、盖组合和传输条件 油气生成后，只有及时的排出，聚集起来形成油气藏，才能成为可以利用的资源；否则，只能成为油浸泥岩。而储集层是容纳油气的介质，只有孔渗性良好，厚度较大的储集层，才能容纳大量的油气，形成巨大的油气藏。

39、而有利的生、储、盖组合，也是形成大型油气藏不可缺少的基本条件。生储盖组合:是指烃源层、储集层、盖层三者的组合型式。有利的生储盖组合:是指三者在时、空上配置恰当，有良好的输导层，使烃源层生成的油气能及时地运移到储集层聚集；盖层的质量和厚度能确保油气不致于散失。,第六章 油气藏的形成,三、圈闭条件 圈闭是油气运移的“归宿”，圈闭的规模决定了油气藏的规模和数量，其所处的空间位置和形成时间决定了其捕捉油气的几率，而圈闭的密封程度和水动力条件决定了油气的聚集条件，这些都决定了圈闭是否为有效圈闭。有效圈闭:是指在具有油气来源的前提下，能聚集并保存油气的圈闭。它必须具备圈闭容积大、圈闭距源区近、圈闭形成时间

40、早、圈闭的闭合度高、圈闭的封闭条件好特征。,四、保存条件 已经聚集形成的油气藏，是否能够完整的保存下来，是油气藏存在与否的重要前提，在漫长的地质历史中，油气藏将遭受不同程度的破坏，使油气散失、氧化或产生再分布，形成新的油气藏。因此，必要的保存条件是油气藏形成后得以保存下来的关键。从以上四方面分析可见，要形成大型的油气藏并保存下来，必须具备的基本条件是充足的油气源，良好的储集层和有利的生储盖组合条件，有效的圈闭及必要的保存条件。,第六章 油气藏的形成,第二节 油气藏的破坏与再分布 油气藏的破坏和油气再分布:是指已经处在物理、化学上的稳定性和平衡状态的油气藏在各种地质、物理、化学因素的作用下，油气

41、圈闭或油气本身的物理化学稳定性遭到部分或全部破坏，致使油气在新的条件下发生再运移和再聚集的过程。油气藏破坏的结果使油气部分或全部散失，因各种微生物降解或氧化作用产生变质，失去工业价值；油气再分布的结果使原来较大的油气藏分散成若干小油气藏，或者若干小油气藏富集成一个较大的油气藏。一、地质因素引起的油气藏破坏和再分布 地壳运动往往使地层抬升，产生一系列断层，有的还伴随强烈的岩浆活动，使原有的油气藏圈闭改变或油气藏遭受侵蚀。1、地壳运动可使储集层不均匀抬升，致使原来的圈闭溢出点升高，容积变小，使油气藏中的油气溢出向上倾方向运移，散失或再聚集形成新的油气藏。2、地壳运动使油气藏整体抬升的结果，一方面造

42、成圈闭盖层遭受侵蚀，残留厚度减小，封闭性变差；另一方面由于油层抬升，油气藏压力下降，溶解气溢出，将石油排剂出圈闭，原来的油气藏变成气藏。3、地壳运动产生一系列的断裂活动，它是油气藏破坏和再分布的主要因素。断裂活动往往使油气沿着开启的断裂系统大量流失，油气藏遭受破坏；或使油气在不同储层间进行再分布。其结果使单一富集的油层，分解成若干个油气藏，也有可能使多油层的油气向主力油层富集。4、岩浆活动常使油气藏遭受破坏，高温岩浆侵入油气藏能使油气裂解、变质，或油气藏变成气藏。,第六章 油气藏的形成,二、水动力条件的改变对油气藏的破坏 水动力的作用能使油、气、水界面发生倾斜，水动力强弱的变化能使圈闭的大小和

43、位置产生变化，甚至致使原有圈闭消失，油气藏遭受破坏。水流运动的过程中，在油与水接触带上水可以把石油中比较容易溶解的组分带走，形成沥青垫，油藏变小，但也可使沥青垫以上的油藏免遭破坏。,三、生物化学作用、热变质作用对油气性质的改变 1、氧化变质：是指原油在低温低压条件下，因氧化和微生物降解，使轻组分大量消耗，重组分不断增加，成为稠油或沥青类矿物的演化过程。其结果是使油气藏油质变差，降低工业价值。2、热变质作用：是指油气藏中原油在热力作用下向降低自由能，具有更高化学稳定性方向变化的过程。其结果是使原油中高分子组成通过聚合形成沥青类矿物，而较大部分烃类向低碳数烷烃和甲烷方向演化。,第六章 油气藏的形成

44、,基本要素 含油气系统的基本要素包括源岩、储集岩、盖层及上覆岩层。,第六章 油气藏的形成,第三节 含油气系统概述 含油气系统：包含烃源岩及所有已形成的油气藏，并包含油气藏形成时所必不可少的一切地质要素及作用。所谓“系统”一词描述相互依存的各地质要素和地质作用，这些地质要素和作用组成了形成油气藏的功能单元。这些基本要素和作用必须有适当的时空配置，才能使源岩中的有机质转化为油气，进而形成油气藏。,沉积盆地是油气藏形成和赋存的基本地质构造单元。,第一节 含油气盆地概述 第二节 含油气盆地的类型及特征第三节 含油气盆地中的油气聚集,第七章 含油气盆地与油气聚集单元,第一节 含油气盆地概述 地貌盆地：常

45、指四周被高山或高原围绕的低洼地区，主要是指地形而言。沉积盆地：是指在某一特定地史时期，长期不断下沉接受沉积物堆积的地貌单元。这种单元可以是地貌上的某种低洼区，如湖泊，也可以不是低洼区，如海岸带。含油气盆地：是指具有良好的生储盖组合和圈闭条件，并且已经发生油气生成、运移和聚集，发现工业性的油气聚集的沉积盆地。含油气盆地是地壳中油气生成、运移、聚集的最基本单元。世界上大约有600个沉积盆地，其中160个已开采了油气，240个进行了部分勘探，还有200个完全没有勘探。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、

46、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。面积101万km2的有40个，总面积101万km2，面积1万1千km2的有119个，总面积为41万km2。,1、盆地的基底 盆地基底的岩性、形态上的差异强烈地控制着后期沉积物的分布方式，盆地的基底通常有两种：前震旦的变质岩系：大部分发育在地台区，由于刚性较大，构造活动性较小，使得其上的含油气盆地，一般都具有较大规模，形态上大都呈椭圆形。覆于底盘之上的沉积盖层以古生界和中生界为主，一般厚度不大、褶曲平缓巨大、断裂不发育。生油层系稳定且广泛分布，储集层类型较多，除砂岩储集层外，石灰岩储集层和白云岩储集层也较发育，油气运移缓慢，油气藏

47、的含油气面积大，油藏保存条件较好。年轻的褶皱带：发育在地槽区，由于褶皱带往往成长条形，所以盆地大都呈长条形，规模相对较小。刚性小，由 于基底下降深而沉积厚度大，面积不大，褶皱和断裂比较剧烈。沉积盖层以中、新生代为主，生油层系和含油岩系因多次沉积旋回而多次出现并且厚度较大但不稳定；油气运移条件较好；圈闭类型多；油气藏形成较快但保存条件较差；油气显示普遍。,第七章 含油气盆地与油气聚集单元,第七章 含油气盆地与油气聚集单元,黄,骅,坳,陷,黄 骅 坳 陷,面积:18716km2陆地：15958km2 滩海：2758km2,黄骅坳陷沉积环境图,断陷期：近岸扇砂体、密度流砂体、浊积砂体、滩坝砂体，坳陷

48、期：河流砂体等多种类型储集体发育,沙河街,黄骅坳陷中北区地质结构剖面,黄骅坳陷南区地质结构剖面,三级构造：盆地内沉积盖层因褶皱和断裂活动而形成的构造，如背斜、向斜、断层等。二级构造：处于一级构造和三级构造之间。二级构造有背斜褶皱带、单斜挠曲带、断裂构造带等。二级构造控制着油气区域性运移和聚集。,在含油气盆地的构造划分上，在我国有些大型的分割性较强的盆地，如渤海湾盆地，在每个坳陷内还有凸起、凹陷，其规模大于二级构造而小于一级构造，实际上是从一级构造分化出来的，一般称之为亚一级构造，每个坳陷有独立的油气生成、运移、聚集。因此，首先把盆地划分为坳陷、隆起和斜坡，在此基础上再划分为三级构造，含油气盆地

49、的这种构造划分方法，称为三级四分法。,三、盆地的盖层 含油气盆地的盖层（又称表层）:就是含油气盆地内，覆于底盘之上的沉积岩层。一个含油气盆地可以只有一次周期活动，带来一个沉积旋回和一套生、储、盖组合；也可以多个周期活动，带来沉积的多旋回性，形成不同时期的一系列生、储、盖组合，一个迭置在另一个之上，成为多生油层系、多含油层系的沉积盆地。含油气盆地的结构：基底、盖层和周边，三者有机结合，共同组成一个沉积盆地，缺一不可。含油气盆地与一般沉积盆地的差异是，含油气盆地具有油气生成、运移并聚集成工业油气藏的特征，而最本质的特征是生油。任何一个含油气盆地都必须具有至少一个生油凹陷（或中心）。缺少生油凹陷的盆

50、地，不能称为含油气盆地。,第七章 含油气盆地与油气聚集单元,第二节 含油气盆地的类型及特征 含油气盆地的形成和发展是受大地构造条件所控制的。有很多沉积盆地的分类方案，这主要是由于各个学者所持 的大地构造观点不同。固定论：即槽台学说。膨胀论：即海底扩张原理。活动论：即板块构造学说（拉张、俯冲、碰撞、转换断层）。板块边界的类型 1.背离型板块边界（拉张力）称被动大陆边缘，地震活动、构造作用不强。2.聚合型板块边界（挤压力）称主动大陆边缘，地震活动强，构造变动强。3.平行的板块边界（剪切力）。,一、张性环境发育的含油气盆地张性盆地 以背离板块活动和拉张构造为主，由于地幔上隆，地壳变薄而沉降，也可以是