石油与天然气地质学总结

石油与天然气地质学总结内容摘要：

； ―― 地面没有显示而发现油 气藏；大庆油田即是如此。 油气显示广布表明有大面积油气生成过程，但同时也说明这里的保存条件不好，油气已经大量漏失和变质。 因而，未必是良好征兆。 许多大型沥青砂岩矿就是古油藏破坏的实例。 油气显示稀疏甚至全无，表明保存条件良好。 这样的地区通常构造平缓、缺乏断裂、盖层广厚，只要具备生油条件会更有利于油气藏的形成。 第三章 现代油气成因理论 1 简述石油有机成因的主要证据。 (1)世界上已经发现的油气田 ％都分布在沉积岩中。 (2)从前寒武纪至第四纪更新世的各时代岩层中都找到了石油。 (3)世界上既没有 化学成分完全相同的两种石油，也没有成分完全不同的石油。 (4)光谱分析证明，中、新生代的石油灰分以氧化铁为主 (低于 70％ )，古生代的石油灰分别主要含氧化钒和氧化镍 (低于 60~80％ )。 (5)从大量油田测试结果可知：油层温度很少超过 100℃。 在所有石油中，轻质芳香烃含量二甲苯＞甲苯＞苯，而当温度增加到 700 ℃ 时，就会急剧发生逆向变化；此外，石油中所含卟啉化合物、旋光性，以及环己烷、 环戊烷与其同系物之间存在的一定关系，都证明石油是在低温条件下生成的。 (6)在近代海相和湖相沉积中发现了有机质转化为油气的过 程，而且这个过程至今仍在进行着。 2 根据元素分析干酪根分为几种类型。 每种类型有何特点。 Tissot（ 1974）根据干酪根的元素分析采用 H/C 和 O/C 原子比绘制相关图，即范氏图（ Van Krevelen 图），将其主要分为三大类。 Ⅰ 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 ～ ，而O/C 低，一般小于 ，生烃潜力为 ～。 Ⅱ 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 ～ ， O/C 较低，约 ～ ，生烃潜力为 ～。 Ⅲ 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 ，而 O/C 高，可达 ～ ，生烃潜力为 ～。 3 试述油气生成的地质环境及物理化学条件。 (1)大地构造条件 板块的边缘活动带，板块内部的裂谷、拗陷，以及造山带的前陆盆地、山间盆地等大地构造单位，是在地质历史上曾经发生长期持续下沉的区域，是地壳上油气资源分布的主要沉积盆地类型。 (2)岩相古地理条件 国内外油气勘探实践证明：无论海相或陆相，都可能具备适合于油气生成的 岩相古地理条件。 海相：浅海区、三角洲区和深海 陆相：深水 ~半深水湖泊、煤系地层 (3)古气侯条件 古气侯条件直接影响生物的发育。 年平均温度高、日照时间长、空气湿度大，都能显著增强生物的繁殖能力。 所以，温暖湿润的气候有利于生物的繁殖和发育，是油气生成的有利外界条件之一。 (4)温度与时间 在温度与时间的综合作用下，有利于油气生成并保存的盆地应该是年轻的热盆地（地温梯度高）和古老的冷盆地；否则，或未达成熟阶段，或已达破坏阶段，对油气勘探均不利。 （ 5）细菌活动 对油气生成来讲，最有意义的是厌氧细菌，在缺乏游离 氧的还原条件下，有机质可被厌氧细菌分解而产生甲烷、氢气、二氧化碳以及有机酸和其他碳氢化合物。 细菌在油气生成过程中的作用实质是将有机质中的氧、硫、氮、磷等元素分离出来，使碳、氢，特别是氢富集起来，并且细菌作用的时间愈长，这种作用进行得愈完善。 (6)催化作用和放射性作用 催化剂是一种引起或加速某种化学反应而本身并不参加反应的物质，在反应完成前后它的成分毫无变化。 油气生成过程中的催化作用，在于催化剂与分散有机质作用，破坏了后者的原始结构，促使分子重新分布，形成内部结构更稳定的物质 — 烃类。 在自然界有机质向油气转 化的过程中，主要存在无机盐类和有机酚母两类催化剂。 在有机质向油气转化的过程中，上述各种条件的作用强度不同。 细菌和催化剂都是在特定阶段作用显著，加速有机质降解生油、生气；放射性作用可不断提供游离氢的来源；只有温度与时间在油气生成全过程中都有着重要作用。 所以，有机质向油气的转化，是在适宜的地质环境里，多种因素综合作用的结果。 4 试述油气生成的阶段性及特征。 分三个阶段： 成岩作用阶段 —— 未成熟阶段 （生物化学生气阶段） 深成作用 阶段 —— 成熟阶段 （热催化生油气阶段、热裂解生凝析气阶段） 变质作用阶段 —— 过成熟阶段 （深部高温生气阶段） 1） 成岩作用阶段 — 未成熟阶段 从沉积有机质被埋藏开始至门限深度为止。 地层条件：低温（小于 50～ 60℃ ）、低压。 有机质特征：微生物化学作用为主，有机质以形成干酪根为主，没有形成大量烃类， O/C大大降低， H/C 稍微下降。 主要产物及特征：生物成因气，有少量的烃类来自于活生物体，大部分为 C15 以上的重烃，为生物标志物。 正烷烃 多具明显的奇偶优势。 成岩作用阶段后期也可形成一些非生物成因的降解天然气以及未熟油。 鉴别指标： Ro 小于 %。 2） 深成作用阶段 — 成熟阶段 深成作用阶段为干酪根生成油气的主要阶段。 该阶段从有机质演化的门限值开始至生成石油和湿气结束为止，按照干酪根的成熟度和成烃产物划分为两个带： 生油主带： (低 — 中成熟阶段 ) 凝析油和湿气带： (高成熟阶段 ) 有机质特征：干酪根热降解作用为主， H/C 大大降低。 生油主带主要产物及特征：成熟的液态石油。 以中 — 低分子量 的烃类为主，正烷烃中奇碳势逐渐消失，环烷烃和芳香烃的碳数和 环数减少，曲线由双峰变单峰。 把它称为“液态窗”或“石油窗”。 鉴别指标： Ro 为 ～ %。 凝析油和湿气带： (高成熟阶段 ) 有机质特征： 高温下，剩余的干酪根和已经形成的重烃继续热裂解。 主要产物及特征： 液态烃急剧减少， C1～ C8 的轻烃将迅速增加。 在地层温度和压力超过烃类相态转变的临界值时，这些轻质轻就会发生逆蒸发，反溶解于气态烃之中，形成凝析气和更富含气态烃的湿气。 鉴别指标： Ro 为 ～ %。 3） 准变质作用阶段 — 过成熟阶段 有机质特征： 埋深大、温度高，由于在 成熟阶段干酪根中绝大部分可以断裂的侧链和基团已消耗殆尽，所以 石油 潜力枯竭，残余的少量烷基链，尤其是已经形成的轻质液态烃在高温下继续裂解形成大量的热力学上的最稳定的甲烷。 干酪根的结构进一步缩聚形成富碳的残余物质。 主要产物及特征： 热裂解甲烷。 鉴别指标： Ro＞ %。 5 简述大中型气田地质地球化学特征。 所谓大中型气田系指探明储量大于 100108m3 的气田。 通过对已发现的大中型气田天然气的组分和碳同位素特征分析 ,可划分为三种成因类型 :煤成气、油型气和生物气。 1）强烃源充注 由于天然气具有易运移 、易散失的特性 ,所以天然气藏的形成较油藏对烃源岩的充注条件要求更高。 只有持续、强大的气源供给 ,才能形成较大规模的天然气田。 2）中 — 低孔渗储集层 中国大中型气田的储集层岩性以砂岩为主 ,次为碳酸盐岩。 孔隙类型均为孔隙型。 据统计 ,大中型气田的储集层孔隙率 15%的约占 70%,渗透率 88%的分布在 (～ 500)10 3μm2范围内 ,按照常规储层划分标准 ,为中 — 低孔渗储层。 3）以构造圈闭型为主 4）生烃高峰期和成藏期较晚 6 简述 形成大中型气田的主控因素。 综合国内外的研究资料，形成大气田，除形成一般气田必 备所要求的生、储、盖、运、圈、保等基本条件外，还应有一些更高的具体化要求。 1）发育在生气中心及其周缘，生气强度大 生气中心系指生气强度最大区，它是烃源岩厚度、有机质丰度、有机质类型及成熟度的综合体现。 生气中心及其周缘不仅有充足的气源，而且运移距离短，有利于天然气富集。 2） 成藏期晚（主要在新生代） 3） 形成于成气区内古隆起圈闭中 4） 煤系中或煤系上、下发育与煤系有关的圈闭 5） 发育大面积孔隙型储集层 6）良好区域盖层区利于大中型气田形成 7 何谓 错误 !链接无效。 其含义包含哪几个方面。 低熟油 (immature oil，亦译为未熟油 )系指所有非干酪根晚期热降解成因的各类低温早熟的非常规石油。 即源岩中某些有机质在埋藏升温达到干酪根生烃高峰阶段以前 (相应的镜质组反射率 Ro 值大体上在 %~%范围内 )，经由不同生烃机制的生物化学反应或低温化学反应，生成并释放的液态烃类，包括重油、原油、轻质油和凝析油，有时还伴生有低熟天然气。 低熟油气主要包括如下几方面的含义：①低熟油气 的种类繁多，可以为天然气 (或生物 ~热催化过渡带气 )，低熟的凝析油、轻质油、正常的原油、重质油和高凝固点油等，但总体上以重质原油居多；②低熟油气形成于有机质早期演化阶段，因而，其源岩和油气储层均埋藏较浅，值得主要的是，并非所有的浅层油气均属低熟油气，但与成熟油气相比，低熟油气储层埋藏普遍较浅，具体的埋藏深度与各个地区的地温梯度有关。 ③各类低温早熟的非常规油气，系由不同的生烃机制的低温生物化学反应或低温化学反应生成烃类，因而，其生烃机理与成熟油气的形成有一定的差异，低熟油气的形成常与细菌的改造、生物类脂体的转化 、富含杂原子大分子的降解，藻类类脂物有关。 (1)原油与烃源岩抽提物族组成多以饱和烃 (含量约占 30％ ~70％ )和非烃 (11%~50%)为主，芳烃 (6％ ~20％ )和沥青质 (2％ ~25％ )含量则相对较低。 低熟油的生烃母质大都与高等植物与 (或 )微生物的生物类脂物有关，这些生物类脂物多为具有链状或环状脂碳结构的非烃成分，芳构化程度与聚合程度均不高，其早期生烃产物具有高饱芳比 (达 2~10)和高非沥比(1~17)的特点。 (2)饱和烃馏分以正烃为主 (含量占 60％ ~80％ )，含有单甲基支链 烷烃、类异戊二烯烷烃、萜烷类 (倍半萜类、三萜类和脱 A三萜以及 8,14— 断三萜类、烷基环已烷与烷基苯类，三环萜烷与四环萜烷系列 )及甾烷类等，做为生物标志物，大都具有明确的生源意义。 (3)芳烃馏分包含常规多环芳烃 (PAHs)、芳香甾萜类和各种含硫化合物等成分。 其中PAHs 主要为荼、菲、屈和“三芴”系列，常以三环的菲系列为主，一般不具明确的生源意义； （ 4）低熟原油与源岩常含有相当数量热稳定性低的生物标志物，例如， 5β(H) 粪甾烷、17 β(H),21 β(H) 藿烷、 13α (H),14α (H) 三环萜 烷、脱经基维生素 E、卟啉以及长侧链噻吩类，甚至还可能发现相当数量的甾烯、螺甾烯、藿烯和新藿烯等不饱和烃类 ,标志这些油和岩的低成熟性。 9 试述低熟油的 5 种生烃机理。 a 木栓质体早期生烃机理 木栓质体极易在低温热力学条件下，因 β 位断裂而释放出脂链，早期生烃。 b 树脂体早期生烃机理 树脂体以高等植物树脂和蜡质为主要生源母质。 棵子植物树脂以各种二萜酸类为主，这类树脂酸分子量较小，碳数不超过 C20，结构简单，在低温化学反应条件下，脱酸加氢还原成环烷烃。 c 陆源有机质细茵改造早期生烃机理 在适宜的沉积一成岩环境中，大量 陆源沉积有机质的存在，为细菌繁衍提供充足的碳源和能源，细菌活动又改造陆源有机质，使源岩“腐泥化”，利于早期生烃。 d 生物类脂物早期生烃机理 陆相湖盆常见富含脂肪酸，醇和烃类型式存在的储备类脂物藻类，这些生物类脂物均属分子结构简单的具有含氧官能团的非烃化合物以及部分烃类。 只要具备还原性的沉积一成岩作用条件，在低温化学反应阶段即可早期生烃。 e 富硫大分子早期降解生烃机理 内陆盐湖硫酸盐相和海洋蒸发岩相沉积物富含硫酸盐 , 并且在还原条件下 , 利于在沉积 — 成岩阶段形成富硫有机大分子 (非烃、沥青质和干酪根 )。 含硫分子 易于在较低的热力学条件下发生 C— S, S— S 键断裂 , 从而利于使富硫大分子中的脂类基因早期降解生油。 10 何谓油源对比。 有何意义。 油源对比包括油 — 岩、油 — 油、气 — 气、油 — 气岩的对比，实际上地化对比的核心问题就是油 — 岩和气 — 岩的对比以及天然气的成因分类。 其主要意义是： 1）查明盆地内含油层与生油层的关系，确定生储盖组合的产能及分布特征。 2）了解油气运移的方向和途径。 11 试述油源对比的基本原则，目前常用的油源对比的指标有哪几类。 对比的原则 : 性质相同的两种油气应源于同一母岩； 母岩排出的石油应与母岩 中残留的石油相同，实际上油气在运移过程中会受到各种因素的影响，因此，相似即同源。 指标应选择在生油岩和原油中共同含有的，不受运移、热变质作用所影响的化合物。 1）正烷烃分布曲线 2）微量元素 3）生物标志化合物 4）碳同位素 第四章 储集层和盖层 1 请回答图中参数代表的含义，其大小与孔隙结构有何关系。 Rd 最大孔隙喉道半径，值越大，孔隙结构越好； Pd 排驱压力，是指汞开始大量进入所需的最低压力，值越大，孔隙结构越差； P50 是指岩样含汞饱和度为 50%时所对应的毛管压力值， 值越大，孔隙结构越差 ， 对应的 R50 为孔隙喉道半径中值。 Smin%为最小非。