• / 39
  • 下载费用:3 下载币  

石油地质学-第七章

关 键 词:
地质 储层 沉积 地化 层序地层
资源描述:
石 油 地 质 学场与油气藏形成的关系第七章 三场与油气藏形成的关系• 地温场• 地压场• 地应力场与油气生运聚保的关系• 异常压力流体封存箱―三场”与油气藏形成的关系•地温场 、 地压场 、 地应力场与油气藏形成分布有着密切关系 。• ( l) 地温场• 无机和有机矿物的成矿演化• 有机质热演化 生油窗 、 生气窗• 粘土矿物转化 、 脱水• 促进油气初次运移• 水热增压• 临界温度和临界压力 —凝析气藏形成• 地温场和地压场 —控制气田形成分布 、 气体水合物形成分布• 地温场和有机碳分布 —控制油田形成分布• 促进可塑性岩石的流动 、 刺穿• 影响地下深处热流及岩浆活动―三场”与油气藏形成的关系( 2) 地压场地静压力 、 压实作用 —初次运移流体势 —油气初次 、 二次运移 , 指明有利聚集部位异常地层压力 —流体压力封存箱促进油 、 气 、 水运移改变气在油 、 水中的溶解度压力与温度 控制油气藏的形成与分布影响烃类物系的相态变化异常压力带与欠压实带压实背斜圈闭的形成分布盐丘 、 泥丘等刺穿构造的形成分布―三场”与油气藏形成的关系( 3) 地应力场有机质成熟生烃的力学化学反应油气运移 、 聚集的重要动力形成各类背斜 、 断层等构造圈闭形成二级构造带形成断层 、 裂缝 、 微裂缝有助于形成各种地层不整合有助于形成储集层的次生孔隙发育带有助于形成刺穿构造强烈地应力作用可破坏油气田作用强度 地应力 ≈( 1~ 5) × 地静压力综上可知,“三场”相互联系,对盆地内油气藏的形成分布有重要控制作用第一节 地温场与古地温研究在地表上层 ( 深约 20~ 130m) 之下 , 地温随深度而有规律地逐渐增加 , 即每加深一定深度便升高一定温度 。 将深度每增加 100 称为地温梯度 ( 或地热增温率 ) , 以 ℃ /100 取得地下温度或地温梯度后 ,编绘等值线图 , 即可反映地温场的变化 。地下温度可由 井温测量 得知 。 在大多数井内 , 由于泥浆温度低于井底地下温度 , 井温测量记录的温度常常比真正的地下温度低 ( 30~ 80F) 。 在有采油温度资料的油气田 , 可以利用采油温度来校正电测温度 。第一节 地温场与古地温研究古地温的测定在地质历史中 , 岩层遭受褶皱 、 剥蚀以及岩浆活动 , 往往造成古 、 今地温的很大差别 。 因此 , 在地壳运动强烈的地区 , 用现今的地温梯度估价烃源岩中原始有机质的成熟度是不可靠的 。 应该尽可能恢复古地温 , 探求烃源岩经受的最高温度 。在石油地质研究中 , 测定地质历史过程中沉积岩经受最高温度的方法有很多 , 目前国外多借助于 镜质体反射率 、 孢子的颜色 、 干酪根的电子自旋共振 、 自生矿物及流体包裹体 等 , 通过对比这些指标与己知温度梯度的关系 , 或者通过实验测定反应的动力学方程式来求得 。第一节 地温场与古地温研究镜质体反射率法镜质体反射率是一种较好的成熟度指标 。 随着温度升高 , 反应时间延长 , 镜质体逐渐降解演化 , 颜色愈益加深 , 反射率逐步增大 。 可见 , 镜质体反射率与温度 、 时间之间存在一定的函数关系 , 反射率的大小直接反映经受的最高温度 。 因此 , 根据沉积岩中镜质体的反射率可以估算在地质历史上经受的最高古地温 。第一节 地温场与古地温研究它既可表示在恒温下加热一定时间所得到的反射率值 ,也可反映在同一时间内温度变化所造成反射率值的差别 。于是 , 对已知地质时代的沉积岩 , 测定出其中所含镜质体的反射率后 ,就可以推算其所经受的最高古地温 。第一节 地温场与古地温研究在热演化过程中 , 镜质体的降解程度与反射率的增加是一致的 , 因此也可以通过模拟得出各地区镜质体降解率与反射率的对应关系 。 然后 , 系统测定探井中岩石的镜质体反射率 , 得出相应这些反射率值的镜质体降解率 , 代人阿伦尼乌斯方程即可求出地下古地温 。1986) 专门研究过镜质体反射率与古地温之间的关系 , 通过 600多个镜质体反射率 统计分析得出一种较好的地质温度计。第一节 地温场与古地温研究孢子颜色法这是一种简便快速的方法 。 随着沉积物埋藏深度加大 , 其中所含的孢子 、花粉 、 藻类等有机物在热演化过程中颜色逐渐加深 ,具有不可逆性 。 因此根据孢子的颜色及有机质的热变指数 , 也可以反过来求得所经受的最高古地温 。图中表明随温度升高孢子颜色的变化情况 , 并加注孢子颜色指标和热变指数 。第一节 地温场与古地温研究干酪根电子顺磁共振法利用电子顺磁共振波谱仪测定的自由基含量 , 可作为一种衡量有机质成熟度的指标 , 它也可以反映沉积物所经历的最高温度 。在干酪根的芳香烃结构中 , 苯环的共轭键可以产生稳定的自由电子 。 干酪根中自由电子的数量和分布决定于苯环的数目及其相关位置 。 如果干酪根样品处在微波轨道中和磁场影响下 , 能够改变成特殊的磁场强度 , 自由电子会发生共振 , 并改变微波频率 。利用波谱仪能够测定自由基含量 /克 ( 、 共振点的位置 ( g)和信号的宽度 ( W) 。 在干酪根的成熟过程中 , 这些参数都会显示出是逐渐变化的 。 利用现代沉降盆地的井下温度 , 能够对比最高温度下的 并可推广应用到古代沉积岩 。第一节 地温场与古地温研究自生矿物法沉积岩中的自生矿物受周围环境影响会发生不同的变化:碳酸盐类及硫酸盐类矿物易受化学因素的作用;而粘土矿物 、 沸石 、二氧化硅三种矿物系列的演变则同温度 、 压力及反应时间等物理因素密切相关 , 不可逆转 。 因此 , 可以应用粘土矿物 、 沸石 、 二氧化硅这三种矿物系列来研究古地温 ( 1984) 。 这些系列矿物转化的温度范围如下:104℃ 137℃粘土矿物系列 蒙脱石 ——蒙一伊混合层 ——伊利石56℃ 116℃ 138℃沸石系列 火山玻璃 ——斜发沸石 ——方沸石和 ( 或 ) 片沸石 ——浊沸石和( 或 ) 钠长石45℃ 67℃二氧化硅系列 非晶质二氧化硅 ——低温方石英 ( 方英石 ) ——低温石英将沉积岩样品鉴定出上述三个系列的自生矿物 , 综合分析所含的矿物类别 , 即可根据自生矿物系列的转化受古地温控制且不可逆转的原则 , 来判断岩样在地质史上曾经受的最高古地温 。第一节 地温场与古地温研究流体包裹体法流体包裹体是在矿物结晶生长过程中被包裹在矿物晶体缺陷中的流体 , 可以有单相 、 双相或多相流体包裹体 。 流体包体广泛应用于矿床学 、 岩石学 ( 变质岩 、 沉积岩 、 岩浆岩 ) 、 地球化学及石油地质学中 , 可用之来研究成岩成矿 ( 包括油 、 气 )物质来源 、 物理一化学环境条件 , 以及流体的性质 、 经历 、 水岩反应 、 地壳演化等诸方面的问题 。流体包裹体在地质研究上最重要的一个应用就是确定古地温 。包体测温方法有均一法 、 爆裂法和淬火法等 , 目前在石油地质上最常用的是用均一法来测量包体温度 , 称之为均一温度 。1990) 曾详细研究镜质体反射率与包体均一温度之间的关系 , 根据大量流体包体温度测量 , 发现镜质体反射率的对数与包体均一温度 ( 之间存在良好的线性关系 :温场与古地温研究其他方法由于有机质转化为油气是一个热降解过程 , 符合化学动力学定律的一级反应 , 因此 , 通过实验测定各地区不同地质时代沉积岩中干酪根的活化能 、 频率因子等常数后 , 即可代人阿雷尼乌斯方程式求出烃源岩经历的古地温 。。 变诱发径迹的密度和长度频率,不仅同矿物的绝对年龄有关,而且对地温作用非常敏感。因此,也可以通过研究 磷灰石的裂变径迹 来探讨古地温。用磷灰石预测古地温的有效范围约为 50~ 150℃ 。总之,现在研究古地温的方法越来越多,各有优缺点。在实践中最好选用多种方法配合使用、综合分析,才易获得较为理想的结果。第二节 地压场与流体势研究地层压力及其测定储集层孔隙中的各种流体总是处于一定的压力之下 , 这种作用于地层孔隙所含流体的压力 , 称为地层压力或流体压力 , 对油 、 气藏而言 , 则可分别称为油层压力或气层压力 。 它们常以百万帕斯卡 ( 或大气压 ( 计量单位 。 编制地层压力等值线图 ,即可反映地压场的变化 。 在一般地质条件下 , 正常的地层压力会等于从地面到地下地层的静水压头 ( 即静水压力 ) 。 静水压力是通过单位面积的水柱重量或铅直高度来衡量 。第二节 地压场与流体势研究过去 , 在顿钻钻进的井中 , 低压地层压力可以通过记录井内液面上升的高度来估算 。 但是 , 在灌满泥浆的旋转钻井和涡轮钻井中 , 测压问题就复杂得多 , 因为深埋数百至数千米的油气藏 ,地层压力很大 , 一般是将深井压力计装在测试器中下入井内 。 测压时 , 先在测试器上面放一个封隔器将泥浆与油层隔开 , 然后再测定油层压力 。 如果是在正在采油的生产井内 , 可将深井压力计放在油管内对着油层的地方测定油层压力 。计算关井压力时 , 也可以在井口测定套管压力 , 然后再加上井口至油层的流体柱重量 , 即得油层压力 。 如果液柱顶面距井口尚有一定距离 , 则计算流体柱重量时可以在液柱重量之外再加上液面至井口的空气重量 。 随着现代科技进步 , 多采用重复式地层测试器 ( , 可以方便地准确测定地层压力 。利用等量深度法或特定地区的经验曲线 , 由页岩密度资料来定量估算地层压力 。第二节 地压场与流体势研究流体势综合 可以把地下流体势定义为:相对于基准面 ( 地表面 、 表测压力值为零 ) 单位体积流体所具有的总势能:式中: ф为流体 ( 水 、 油 、 气 ) 势 , J/ m;ρ为密度 , Pa; s2; m。第二节 地压场与流体势研究经简化 . 得到实用的水 、 油与气势公式:式中: σo/w、 σg/ 气一水界面张力 , N/m;其它符号意义同前 。第二节 地压场与流体势研究对地下流体进行气势 、 油势 、 水势等 “ 三势 ” 分析 ,通过剖面和平面上的势分析 , 找出相对于水的油 ( 气 )低势区 , 即为油 ( 气 ) 聚集的有利区域 , 只要这种低势区是被高势区或与非渗透性遮挡联合封闭 , 就可以形成油 ( 气 ) 藏 。地应力场与生烃、运聚的关系地应力场的概念及研究方法地壳中或地球体内 , 应力状态随空间点的变化 , 称为地应力场 , 又名构造应力场 。 地应力场一般随时间变化 , 但在一定地质阶段相对比较稳定 。 研究地应力场 , 就是研究地应力分布的规律性 , 确定地壳上某一点或某一地区 , 在特定地质时代和条件下 , 受力作用所引起的应力方向 、 性质 、 大小以及发展演化等特征 。 随着地质演化 , 一个地区常常经受多次不同方式的地壳运动 , 导致同一地区内 , 呈现出受不同时期不同形式地应力场作用所形成的各种构造及其叠加或改造的复杂景观 。 因此 ,只有最近一期地质构造 , 未经破坏或改造 , 才能确切地反映这个时期的地应力场 。地应力场可按空间大小区分为全球 、 区域和局部地应力场;按时间区分为古地应力场和今地应力场;按主应力作用方式区分为挤压 、 拉张和剪切地应力场地应力场与生烃、运聚的关系研究方法: 正序和反序两类逻辑演绎法 。正序研究法从已知地块或岩块的力学性质 、 外力作用方式等分析其应力分布状态 , 预测可能发生的变形部位及变形演变过程 。 今地应力场的研究多属此类 。 岩石力学试验 、 光测弹性模拟试验和计算机数理分析方法是其主要研究手段 。反序研究法是研究古地应力场的常用方法 。 通过实地测量 、 统计 、 分析构造运动留下的各种构造形迹及组合特点 , 反推当时的地应力场 。最佳方法 是将正序与反序结合 , 实地机械测定地应力 , 取样进行岩石力学试验 , 统计露头岩心上各种构造形迹及组合 , 然后用计算机数值模拟 , 编制全区的地应力场有关图件 , 才能更逼近实际地应力分布的变化规律 。地应力场与生烃、运聚的关系在含油气盆地内开展地应力场研究 , 直接关系到油气生成 、 运移 、聚集 、 保存或破坏等全过程的研究 。 从国内外研究现状分析 ,地应力场研究与油气藏形成分布存在下列关系:( l) 地应力场的性质控制着烃源岩有机质成熟演化的力学化学效应;( 2) 地应力场的性质影响着烃源岩和储集岩微裂缝的形成分布 、储集层次生孔隙发育带的形成分布;( 3) 地应力场特征影响着油气初次运移和二次运移的方向 、 通道及强度;( 4) 地应力场形成 、 演化直接控制各类二级构造带 、 各类构造圈闭 、 断层 、 裂缝以及地层不整合的形成与演化 , 影响油气运移和聚集 , 与油气藏的形成 、 类型及分布有密切关系;( 5) 地应力场的发展变化与油气藏的保存或破坏也有着紧密联系 。总之,地应力场的特点与演化,对含油气盆地内油气藏、油气田、油气聚集带的形成、类型及分布具有重要的控制作用。第三节 异常压力流体封存箱地层压力 ( 是作用于地层孔隙空间流体 ( 地层水 、 石油 、天然气 ) 上的压力 。 正常地层压力 可用地表至地下任意点地层水的静水压头 ( 静水压力 ) 来表示;背离正常地层压力趋势线的地层压力 , 均为 异常地层压力 。超过静水压力的地层压力 , 属 异常高地层压力 ( 超压 ,;低于静水压力的地层压力 ,则为 异常低地层压力 。自由状态下的边界值淡水 压力梯度 m ( 0. 43和盐水 压力梯度 m( 边界值 超压<边界值 欠压一、异常高压的成因自然界造成异常地层压力的原因很多 , 常为多种因素综合作用所致 , 可归纳出下列主要原因:欠压实作用人们很早就开始研究泥岩的压实作用 , 并且发现在压实过程中由于孔隙度的急剧下降使得厚层泥岩中部孔隙水排泄速度下降造成异常高压下的欠压实带 。 1972) 认为在很少或没有砂岩或粉砂岩夹层的厚层泥质岩层序中 , 压实作用会被延迟 。 在这种层序中 , 孔隙水的逸出不能够保持与沉降同等的速度 , 从而造成异常高的流体压力 , 尤其是厚层泥岩带的中部更甚 。 流体逸出不畅除由于厚层泥质沉积物本身渗透性小之外 , 还存在着无渗透性的蒸发岩 , 从而产生特别有效的封闭也是原因之一 。 当在地下形成封闭体系后 , 封闭体内部岩石的孔隙度基本不发生变化 , 因此 , 随着埋藏深度的增加 , 上覆地层增加的负荷不再由岩石骨架支撑而是由孔隙中的流体来支撑 , 从而保持封闭体体积不变 。 很明显 ,地层封闭体形成后随着深度的继续增加 , 上覆岩层重量是封闭体流体压力异常的重要原因 。第三节 异常压力流体封存箱在欠压实作用下 , 流体压力计算的通式 ( 1968,1978) 为:P=e+Z–中: P—深度 别为地层流体和沉积岩的平均密度;正常压实趋势线上的等效深度。根据 1959) 提出的页岩孔隙度与深度的关系式及孔隙度与传播时间之间呈线性关系发展为声波时差与埋藏深度之间的关系整理后得出:ln(t0/t)利用正常压实页岩测井声波时差数据回归计算便可获得系数 由上式便可求得相当于欠压实深度 e, 由此可计算出欠压实条件下地层的流体压力值 。第三节 异常压力流体封存箱流体增压作用这是地层中出现超压的首要原因 。 随着地层埋藏深度增加 ,经受地温升高 , 导致有机质成熟 , 生成大量油气 , 地层水也会出现水热增压 , 在烃源层及储集层中都会造成异常高地层压力 。剥蚀作用在幼年期地貌区 , 剥蚀作用常常引起地形起伏甚大 , 而测压面的位置并未改变 , 于是测压面与地面的高低关系可能各地不同 。 从而造成 A. 第三节 异常压力流体封存箱在一些高原地区,河流侵蚀造成深山峡谷。泄水区海拔很低,测压面横穿圈闭,导致油藏内的地层压力非常低,只有 1油走浮在水面上。第三节 异常压力流体封存箱断裂与岩性封闭作用在厚层泥岩中所夹的砂岩透镜体油藏 , 原来埋藏较深 , 原始地层压力较大 。 后来 , 在决断升降运动作用下 , 油藏所在断块上升 , 深度变浅 , 但原始地层压力仍然保持下来 ,形成高压异常;相反 , 所未 , 也可造成低压异常 。 这种现象在我国东部地台活化 、 断裂发育的地区常可见到 。刺穿作用在不均衡压力作用下 , 可塑性岩层发生侵入刺穿作用 , 可使上覆一些软的页岩和末固结砂层发生挤压与断裂变动 ,减少孔隙容积 , 流体压力增大 , 造成高压异常 。第三节 异常压力流体封存箱•浮力作用油气水的密度差引起的浮力作用,也可使油气藏内出现过剩压力。•粘土矿物的成岩演变蒙脱石向伊利石转化能够析出大量层间水,并使粘土岩体积缩小造成异常高地层压力。在一个地区,异常高压的形成可能是以上一种或多种因素综合作用的结果,与本地区的地质条件有关。从研究结果表明,异常高压和异常低压的出现通常需要一个相对封闭的地质环境。第三节 异常压力流体封存箱二、流体封存箱( 本概念流体封存箱的概念是 1990) 提出来的 , 在研究中 , 他发现异常高压带分布在不同时代的地层中 , 可以跨过不整合界面 ,甚至不受构造背斜向斜的影响 , 虽能被大断层切割但分布温度基本都一样 , 间隔也相当有规律 , 每个异常带相隔 30℃ , 地层厚度1000m, 而且类似这样分布的盆地在世界上有很多 。 1990) 列举了一些十分有名的含油气盆地 , 如美国阿拉斯加的 英国的北海盆地等 , 他将这样的地质体称之为流体封存箱 。流体压力封存箱 是指沉积盆地内由封闭层分割的异常压力系统 ,箱内生 、 储 、 盖条件俱全 , 常由主箱与次箱组成 。•类型超压封存箱 :孔隙流体支撑盖层及上覆岩石 —流体的重量。欠压封存箱 :岩石基质支撑盖层及上覆岩石 —流体的重量。超压封存箱 :典型实例是位于罗马尼亚特兰西瓦盆地中部的 一个封闭层,其上的中新统合静水压力的深度变化;其下的中新统美国阿拉斯加库克湾盆地封闭层厚约 1000m,它穿越了侏罗系、白垩系和第三系等层系界面,由渗透层与非渗透层互层组成,封闭层顶深 3230m。封闭层之上是陆相为主的第三系碎屑岩,属正常压力系统;封闭层之下为超压封存箱,包含第三系、白垩系、侏罗系及更老层系。欠压封存箱 :岩石基质支撑盖层及上覆岩石 —流体的重量 ,典型实例为美国俄克拉荷马州与得克萨斯州交界处的阿马里洛隆起上的 由于曾上升剥蚀掉 1500m , 欠压1300 1 ,上覆负荷全由含气砂岩的基质骨架支撑 。 该气田有 构成两个欠压封存箱 , 都是正常压力梯度 , 产气层在下封存箱内 。•三、封闭层的成因及特征封闭层是形成分隔流体封存箱的关键。( 1)具有穿时性,与穿越不同地层界面、岩性岩相界面、构造界面的同温层有关; 在该温度条件下,矿化作用、充填作用等成岩后生作用,造成渗透率近于零的封闭层。封闭层大多数是蒸发岩、页岩或砂岩,碳酸盐岩较少,当页岩、泥岩和砂岩类作为封闭层时通常被钙质矿化即碳酸盐岩化,当碳酸盐岩作为封闭层时一般均被硅化。( 2) 与次生孔隙发育带紧密相伴; 次生孔隙的发育与地层孔隙系统流体的性质和温度密切相关,当地下深处有机物或矿物在成岩作用过程中由于温度的变化成分发生变化,或处于某一特定的温度时,地下流体的性质发生变化,使矿物溶解形成次生孔隙带。被溶解的成分如 离子又随压实排出的孔隙水迁移。由于温度和压力降低致使 体中的 离子处于过饱和状态并以方解石、白云石等碳酸盐岩形式沉淀下来充填地层中的原生孔隙和次生孔隙,逐步形成致密的封闭层,由于一个地区地温梯度的平面变化一般较小,因此等温层的深度在区域上基本呈平面分布,从而由温度控制的溶解与结晶作用形成的封闭层与次生孔隙带也就呈平面分布。( 3) 正常沉降平均地温梯度沉积盆地 , 一般分布在 3000 如北海埃科菲斯克油田区 3293m, 印度尼西亚马哈坎三角洲 000m、293m, 美国得克萨斯 3350m, 意大利波河盆地西南部 3800m, 美国库克湾盆地封闭层顶深 3230m, 中国东濮凹陷主封闭层 2500~ 3000m。( 4)封闭层可为一个层组,由非渗透层和渗透层互层组成。 如库克湾盆地封闭层厚约 1000m,它穿越了侏罗系、白垩系和第三系等层系界面,由渗透层与非渗透层互层组成,封闭层顶深 3230m。封闭层之上是陆相为主的第三系随屑岩,属正常压力系统;封闭层之下为超压封存箱,包含第三系、白垩系、侏罗系及更老层系。( 5)断层带也可构成封闭层,将主箱分割为次级封存箱。 美国墨西哥湾沿岸区第三系,每隔几千米就有一个断层分隔的小封存箱,各自成为单独的压力系统。( 6)封闭层在地质剖面中有规律地重复出现是因为溶解 —结晶过程在特定条件重复出现的缘故。3、小结( 1) 、 异常流体压力在沉积盆地中广泛存在 , 它具有多种成因 , 在一个地区异常流体压力的形成可以是其中一种或多种因素综合作用的结果 。 封闭性的地质环境是异常流体压力形成和保存的前提条件 。( 2) 、 异常流体压力与油气运移 、 聚集具有明显的关系 。流体封存箱是指沉积盆地中由封隔层分割的压力系统 , 包括超压封存箱和欠压封存箱两种主要类型 。( 3) 、 超压流体封存箱顶部温度多在 90~ 100℃ , 一般低于干酪根生油高峰期所对应的温度 , 所以多数油气生成于箱内 。( 4)、封闭层常与穿越地层界面、岩性岩相界面、构造界面的同温层有关,在封闭层内渗透率可近于零,若封闭层较厚也可夹有渗透带。封闭层常与次生孔隙发育带相伴生。( 5)、封闭层有些位于烃源岩与油气储集层之间,表明约几千年一次的间歇式封闭层破裂可以伴随箱内油气垂向运移,多数油气趋向于聚集在紧邻封闭层之上的储集层中;若封闭层具有互层式渗透层,也可聚集于封闭层内的储集层中。箱内、箱缘只要具备圈闭条件也可能成藏 。
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:石油地质学-第七章
链接地址:http://oilwenku.com/p-56231.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开