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石油概论 选修 行业背景类 2石油地质

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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第 2章石油地质勘探第 2章 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 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 油质质青质石油的化学组成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 37~ 76℃ 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。石油的化学组成3)石油的组分组成质 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。石油的化学组成3)石油的组分组成色固体,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。质以碳元素状态存在于石油内,含量很少,称残碳。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℃ , 立方米原油质量 —— 原油密度,一般在 g/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 、密度大于 油 。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。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。天然气的化学组成甲烷 ( 乙烷 ( 丙烷 ( 丁烷 (中 甲烷 含量可达 80%以上 。此外还含有少量的 2、 02、 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。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 气含重烃多,密度大于干气。2)粘度 天然气 0℃ 时的粘度为 。3)溶解性 天然气溶于石油和水,且更容易溶于石油。地壳1)地球的构造特 点 : 具 层状结构 ,密度 随 深度 而增加 。地壳1)地球的构造地球自生成至今已有 45~ 60亿年,平均半径为637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:圈层 深度 (密度 (g/压力 (温度 (℃)地壳 33 00 15~ 1000地幔 2900 36800 1500~ 2000地核 6371 16 360000 油气生成与聚集1)地球的构造位置 名称(方式 1) 成分状态 厚度 1(厚度 2(名称(方式 2) 成分状态地表地心地壳 岩石固态 40 100 岩石圈 岩石固态地幔岩石固态 或融熔 态3000 300 软流圈 岩石融熔 态2600 地幔地核 金属融熔 态 3000 3000 地核 铁金属融熔 地壳2)地壳的组成地壳厚度各处并不相等。最厚处达 70~ 80 薄处只有 5~ 6均为 33壳由岩石组成,岩石依成因的不同可分为 火成岩、变质岩 和 沉积岩 三大类。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。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、固结而形成了沉积岩。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。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、岩浆的风化等影响下,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。三大 岩种与 成因名称 成因 例 备注火成岩 岩浆冷却 形成 花岗岩玄武岩结晶颗粒 粗 , 大陆 地壳 主要岩 种结晶颗粒 细 , 海洋 地壳 主要岩 种地壳 最常 见 岩 种沉积岩 沉 积 作用形成砾岩、砂岩、页岩、石灰岩沉 积 物 颗 粒 最大沉 积 物 颗 粒 中等沉 积 物 颗 粒 最小生物 遗 骸或水中 碳酸钙沉淀地表 最常 见 岩 种变质岩岩石因 地壳变动被 深 埋受 高温高压 经 物理 变化(矿物种类 或 颗粒 大小 )形成大理石板岩由石灰岩 油气生成与聚集 ( 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) 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:砂岩名称 砾石 粗砂岩 中砂岩 细砂岩 粉砂岩颗粒直径(>1 ~ 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。沉积岩( 2)泥岩(粘土岩)泥岩的特点:普通的颗粒直径小于 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。粘土岩是分布最广的沉积岩,约占沉积岩总量的 60— 70%,是重要的生油岩和油气藏的盖层。沉积岩( 3)石灰岩(碳酸盐岩)石灰岩的特点:石灰岩俗称石灰石,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%。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。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。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。背斜构造 ——北京延庆硅化木国家地质公园向斜构造 —— 油气的生成与聚集自 17世纪以来油、气的成因一直是石油地质界研究的课题,经长期探索,到 19世纪 60年代 形成 “ 晚期生油理论 ” —— 认为石油天然气是由 古代生物遗体 在适宜的自然环境和地质条件下生成的。古代陆地上的动、植物遗体,被水流带到内陆湖泊、海湾盆地,与原来水中的生物一起混同泥沙沉积下来形成有机淤泥,已形成的淤泥又被后沉积的泥沙层覆盖,和空气隔绝处于缺氧还原环境。随着岁月流逝,有机淤泥中的有机物质经过一系列复杂的物理化学变化,就转变成石油或天然气。油气生成与聚集1) 油气的生成在数亿年前,大量的浮游生物及动植物死亡之后他们的残骸,堆积在海底下逐渐形成沉积物。这些埋藏在沉积盆地内的动植物残骸,在缺氧环境下经细菌作用将碳水化合物中的氧逐渐消耗掉,再随着埋藏深度的增加,温度与压力也相对提高,经过数百万年后,有机物逐渐受热裂解出油气。但是并不是每一个沉积盆地都可以产生油气,要看生油岩层所含油母质的种类及其成熟度而定。由于沉积环境的不同,则有形成气态的天然气、液态的石油与固态的煤炭差异。一般而言,可以生油的岩层称为生油层如页岩、泥岩。油气生成与聚集1) 油气的生成(有机成因说)油气生成与聚集2) 油气的聚集当油气形成后,因生油岩层通常无适当的孔隙可储积油气,它必须储存在多孔隙,且这些孔隙必需互相连通的岩层里,如砂岩、石灰岩等。油气从生油层第一次移栖到储油层靠的是毛细管作用。再因油、气、水比重之不同而产生的浮力及压力梯度作用,作第二次移栖。整个移栖的路途中,如遇到适当的地质封闭构造,则油气将大量的聚集在此封闭构造内,而形成具有经济价值的油气田。油气藏有机淤泥中的有机物质,在成岩过程中逐渐转化成石油或天然气,此有机淤泥层称为 生油层 。生油层中分散存在的石油或天然气,当遇有适宜的圈闭地质构造时,便发生运移和聚集,形成 油气藏 。 油气藏是同一圈闭内具有同一压力系统的油气聚集。油气藏凡储存的油、气量较多,在当前的技术条件和经济条件下,具有开采价值的油气藏称为 工业油气藏 。聚集油、气的构造称为 储油构造 ,由不渗透的岩层把聚集的油、气圈闭起来,依储油构造类型,其所聚集的油气藏可分为三大类:油气藏1)构造油气藏 由 背斜储油构造 ,以及 断层遮挡储油构造 等所圈闭的油气聚集,称为 构造油气藏 。背斜储油构造 断层遮挡储油构造1— 油; 2一气; 3一水; 1一油; 2— 气; 3一水;4— 不渗透泥岩盖层; 4一砂岩; 5一泥岩;5一不渗透泥岩底层 油气藏2)地层油气藏 由地层超覆储油构造及地层遮挡储油构造等所圈闭的油气聚集,称为地层油气藏。地层超覆储油构造 地层遮挡储油构造1一油; 2一气; 3一水; l— 油; 2一气; 3一水;4一泥岩; 5— 变质岩基底 油气藏3)岩性油气藏 由岩性圈闭所聚集的油气称岩性油气藏,其特点是油源是单一的,油气是原生的。岩性圈闭储油结构1— 被圈闭的油砂岩层;2— 不渗透泥层圈闭中只聚集储存石油和水的叫 油藏 ;圈闭中只聚集储存天然气的叫 气藏 。圈闭中石油和天然气同时聚集储存的叫 油气藏 。油气田从石油地质意义上说, 油气田 是指单一局部构造、同一面积内 油藏、气藏、油气藏 的 总和 。若该局部构造范围内 只有油藏 称 油田 ;若 只有气藏 称 气田 ;同一油气田可以是一种类型的油气藏,也可以是多种类型的油气藏。人们通常所说的大庆油田、胜利油田、四川气田等则主要是从地理意义上或指行政管理单位而言。实际上,它们内部含有多个地质意义上的油田或气田。我国的含油气盆地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 。我国富含油气资源,含油气盆地约有 82个,油田 500多个。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 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 全国的 油气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 、遥感技术 和 钻探法 。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。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 。地球物理法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 。不断发展的三维地震勘探技术大型震源地震勘探磁法勘探电法勘探数字重力仪无人飞行器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/地球物理法1) 地球物理勘探近年来,不断吸取物理、数学、地学、电子学和计算机技术发展的最新成就, 地震勘探技术得到了迅猛发展,成为地质油气勘探的一种主要方法。地震勘探既能在地表条件恶劣、地下地质条件复杂的新区寻找新的油气资源,也能在老油区寻找后备储量、提高采收率,已成为降低勘探风险,提高开发效益的现代化技术手段 。地球物理法2) 地球物理测井地球物理测井(简称测井)是用专门的一起沿井身测量岩石的各种物理特性、流体特性(如导电性、导热性、放射性、弹性等),根据不同岩石及其内部流体的特性差别,可以间接划分地层,判断岩性和油、气、水层。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。① 视电阻率测井利用岩石导电性能的差别,间接判断钻穿岩层的性质,在井中下入测井仪,沿井身测定岩层电阻率的变化情况,与岩心、岩屑等资料结合,可以较准确的划分地层界线和确定岩性。准确划分岩层界面(不能划分薄岩层)•确定岩性② 微电极测井改装下井的电极系,缩短电极之间的距离。微电极测井曲线应用: 确定岩层界面,可划分厚度为 20 划分渗透层:泥饼的存在 确定岩性③自然电位测井测量自然电位随井深变化的数值,用以研究地下岩层性质。自然电位测井曲线应用: 划分岩层界面 确定渗透性地层④感应测井研究地层电导率,即电阻率的倒数,它是衡量岩石导电能力大小的物理量。感应测井曲线应用: 确定岩性 判断油水层,划分油水界面⑤ 放射性测井放射性测井是根据岩石的核物理性质,利用岩层中存在的放射性元素或人工产生放射性射线,间接研究钻井地质剖面。适用于地层水矿化度较高的地区。 自然伽马测井曲线:确定岩层岩性 ;判断岩层渗透性;进行地层对比;工程技术测井,如跟踪定位射孔,找套管外串槽等。 中子伽马测井曲线:判断岩性;判断油、气、水层;判断岩层孔隙度。⑥ 声波时差测井测定声波在地层中传播的速度,确定岩层特性和区分油、气、水层。油气遥感技术1) 遥感技术航空、航天技术的发展,油气勘探的迫切需求,使遥感技术在油气勘探方面得到了研究、开发与良好的应用,并逐步发展成为一种经济、迅速、有效的油气勘探方法。遥感技术能提供宏观真实和形象的信息。遥感信息以数字、图象形式记录了地面不同物体的光谱特性。遥感技术法2) 油气遥感技术油气资源遥感就是根据被记录的电磁波特性的差异,来判别含油气盆地内地质体或地质现象的属性,地质体的结构及其组合关系。对裸露区,可获得直接地质信息;对覆盖区,可获得深部的间接地质信息。对油气遥感信息进行处理可得到油气地质遥感图象,对油气地质遥感图象进行处理和解释,可寻找油气资源,油气遥感技术的发展,形成了两种油气资源探测方法: 间接找油法 和 直接找油法 。遥感技术法2) 油气遥感技术间接找油法利用遥感图象进行目视地质构造解释,推断沉积盆地的地质构造。寻找油气聚集区。直接找油法地下如有油气,地表会出现烃类微渗漏,可直接从遥感图象上提取、识别油气信息,预测油气藏。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。油气田勘探阶段核心问题:寻找油气田任务:两个大阶段,主要任务是从区域(盆地、坳陷)出发,进行整体调查,了解区域地质和石油地质概况,查明生、储油条件,指出油气聚集的有利地带,评估油气远景,进行油气资源量估计,准备好油气钻探的有利构造。分为普查和详查阶段。明油气田。分为构造预探和油气田详探两个阶段。 普查 以一个可能的含油气盘地、坳陷为对象 详查 以一个可能是油气聚集带的二级构造带,或一个可能的局部构造作为对象 预探 以一个局部构造或一个二级构造带为对象 详探 以一个圈闭为对象。思考题石油化学成分和组分 ?石油的物理性质主要有哪些 ?天然气的化学成分及物理性质 ?地壳的组成 ?沉积岩的组成及特点 ?常见的地质构造有哪些 ?什么是油气藏 ? 有哪几种类型 ?我国主要有哪些含油气盆地 ?油气勘探的主要方法有哪些 ?
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