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1、,石油天然气地质基础知识,二八年八月,一、石油和天然气的成因 二、油气成藏的原理 三、油气分布及资源评价,（一）石油（二）天然气（三）石油、天然气的区别（四）油田水,石 油,根据美国化学家瓦拉斯定义，一切天然碳氢化合物（包括气体、液体和固体，煤炭除外）及其混合物，统称石油。而原油（Crude oil）指原存于地下储层内，在采至地面后的常温常压下，脱气未经加工的成液态或半固态的那部分石油。按这个定义来说，石油包括原油、天然气、天然汽油、地蜡、地沥青及油页岩干馏油等。,广义天然气：指自然界一切天然生成的气体，它们常为各种气体化合物或气态元素的混合物。根据存在的环境可分为八大类：大气、表层沉积物中的
2、气体、沉积岩中的气体、海洋中的气体、变质岩中的气体、岩浆岩中的气体、地幔排出气、宇宙气。狭义的天然气系指与油田与气田有关的可燃气体，成分以气态烃为主，多与生物成因有关。,天 然 气,油气成因基本上分为无机成因和有机成因两大类 无机成因石油和天然气是在地下深处高温、高压条件下由无机物生成。主要学说包括：碳化物说；宇宙说；岩浆说；高温生成说；蛇纹石化生油说。有机成因油气是在地质历史上由分散在沉积岩中的动物、植物有机体转化而成。有机成因说主要存在早期生油说和晚期生油说两种观点。,天 然 气,一、生物成因气 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作用形成的天然气
3、。二、油型气 是沉积有机质特别是腐泥型有机质在热降解成油过程中，与石油一起形成的，或者是在后成作用阶段由有机质和早期形成的液态石油热裂解形成的。,天 然 气,三、煤成气 指煤系有机质（包括煤层和煤系地层中的分散有机质）热演化生成的天然气。四、无机成因气 地球深部岩浆活动、变质岩和宇宙空间分布的可燃气体，以及岩石无机盐类分解产生的气体，都属于无机成因气或非生物成因气。,1.常规气藏 气藏气是指圈闭中具有一定工业价值的单独聚集成纯气藏的天然气。气顶气是指与油共存于油气藏，呈游离状态存在于油气藏顶部的天然气。凝析气是一种特殊的气藏气。它含有一定的凝析油。在地下较高温度、压力下，凝析油因逆蒸发作用而汽
4、化或液化呈液态分散在气中，呈单一气相产出，称凝析气。采出后，因地表温度压力较低，呈液态析出，与天然气分离，这种含有一定量凝析油的气藏称为凝析油气藏，有时亦简称凝析气藏。,2.非常规气藏 煤成气 指煤系中煤层和煤系中的分散有机质在煤化过程中生成的天然气，是非常规天然气中最重要的一种。煤层气 是专指以吸附状态存在于煤层中的煤成气，其内涵也包括人们常说的煤矿瓦斯气。水溶气 也称高压溶解气，是指含油气盆地中以溶解状态赋存于地层水中的烃类气体。深层气 在国外主要是指埋深在4000米以下的天然气资源，在中国通常是指现今主要勘探层位（埋深多为3500米）以下的天然气资源。,3.伴生气和非伴生气 凡是在油藏范
5、围内与油藏分布有密切关系的气顶气、油溶气、以及油藏之间或油藏上下方的气藏气、都称为伴生气。与油藏分布没有明显联系或仅有少量石油存在，而气藏巨大的气藏气，都称为非伴生气。在成油过程中伴生形成的天然气称为伴生气。煤系有机质或未成熟有机质形成的天然气称为非伴生气。,石油、天然气的区别,石油、天然气在元素组成、结构形式以及生成的原始材料和时序等方面，有其共性、亲缘性，也有其特性、差异性。在化学组成的特征方面 在物理性质方面 在生成的条件方面，天然气比石油宽 天然气对储集层的要求也比石油要宽,油田水,广义：油田区域内的地下水，包括油层水和非油层水。狭义：是指油田范围内直接与油层连通的地下水，即油层水。,
6、典型油气藏（储集层）中油气水分布结构图,气,气油过渡带,油水过渡带,水100%,油80%水20%,油,气,油,水,25 50 75,饱和度,封闭层,储集层,一、石油和天然气的成因 二、油气成藏的原理 三、油气分布及资源评价,生 储 盖 运 圈 保,生成石油的物质既有动物也有植物；而以低等微体动、植物为主。生成石油的环境既可以是海相沉积，即石油是在海洋环境下的沉积物中生成的；也可以是陆相沉积，就是在陆地上的湖泊环境下的沉积物中生成石油。,首先，海相盆地具有优越的、比较稳定的水下环境。第二是海相生油岩中有机质更有利于油气生成。第三是陆相沉积盆地多分布在山前、山间活动区域，规模相对较小，并常受造山活
7、动、断裂活动影响，油藏保存条件不够理想。而海相盆地规模大，构造活动相对稳定，构造简单，面积大，有利于大型构造油气藏的形成，而且油藏保存相对要好。同时，海相地层沉积稳定，沉积相类型少，生油岩和储油岩变化少、分布广，好生油岩和储层在盆地内广泛分布。,海相生油与陆相生油的区别,生油（气）层通常把能够生成石油和天然气的岩石称为生油（气）岩。生油（气）层主要分为粘土岩类（包括泥岩、页岩、粘土等）、碳酸盐岩类（泥灰岩、生物灰岩、石灰岩等）和煤三大类。生油（气）岩的主要地球化学指标包括：1、有机质丰度 2、有机质类型 3、有机质成熟度,储集层,凡具有连通孔隙、能使流体储存并在其中渗虑的岩石（层）称为储集岩（
8、层）。凡是在地下具有孔隙、裂缝或孔洞的岩石，能够储集石油或天然气，并在开采时，油、气能从其中流动出来的岩层，称为储油、气层。,储集岩（含油气岩）,盖岩（层）,储集层的物理性质（孔、渗、饱）通常包括孔隙性、渗透性、孔隙结构及含油饱和度等。储集层的孔隙性 是指空隙形状、大小、连通性与发育程度。,按有效孔隙度大小将砂岩储集岩分为五级,储集层的渗透性 储集层的渗透性是指在一定的压差下，岩石允许流体通过其连通孔隙的性质。渗透性岩石是指在地层条件下，流体能够较快地通过其连通孔隙的岩石。如，砂岩、砾岩、裂缝灰岩和白云岩等。如果流体通过的速度很慢，通过的数量有限，则称非渗透性岩石。如泥页岩、石膏、岩盐、致密碳
9、酸盐岩等。,渗透性的好坏用渗透率表示,储层的渗透率分级,储集层类型,按岩石类型：砂岩储层、碳酸盐岩储层和其他岩类储层如火山碎屑岩、火山岩、岩浆侵入岩、变质岩、砾岩、泥岩、煤层及古风化壳等 按储集空间类型：孔隙型储层；裂缝型储层；裂缝孔隙型储层 按渗透率大小：常规储层；低渗储层；致密储层,由组构决定的孔隙,与组构无关的孔隙,与组构有关或无关的孔隙,碳酸盐岩孔隙的分类,粒间孔,粒内孔,遮盖孔,生长骨架孔,蚀窗孔,铸模孔,晶间孔,孔洞,沟道,裂缝,虫孔,收缩孔,角砾孔,照片1 生物灰岩SEM显微照片 250，粒间溶缝具有较好的连通性（义古594井，井深1536.1米）,粒间溶缝,照片2 砂岩SEM显
10、微照片 4000，粒间孔隙和粒内溶孔（义古594井，井深1538.5米）,粒间孔隙,粒内溶孔,伊利石,照片4 砂质生物灰岩SEM显微照片300沾北4井，井深1420.4米。,介形虫,一世代胶结物,一世代胶结物,二世代胶结物,照片5 砂质生物灰岩SEM显微照片1500沾北4井，井深1420.4米。,白云石晶间孔,照片6 含砂质生物灰岩SEM显微照片400沾北4井，井深1432米。,粒间溶孔,粒内溶孔,胶结物内溶孔,照片7含砂质生物微晶灰岩SEM显微照片 6000沾北4井，井深1432.80,晶间溶孔,照片3 砂岩SEM显微照片 800，粒间溶缝具有较好的连通性（义古594井，井深1538.5）,
11、粒间溶缝,颗粒,颗粒,盖层指位于储集层之上能够封隔储集层使其中的油气免于向上逸散的保护层。按照产状和作用将盖层分为3类：区域盖层 稳定覆盖在油气田上方的区域性非渗透性盖层。具有厚度大、分布面积广，横向稳定性好等特点。圈闭盖层 直接位于圈闭之上的非渗透性盖层。对圈闭中的油气起着直接封盖的作用。又称局部盖层。隔层 存在于圈闭之内，对油气有封隔作用，影响着油气藏中的油气以及压力分布规律。,盖层的岩性 按盖层的岩石特征可分为泥页岩类、蒸发岩类和致密灰岩盖层。常见的泥岩、页岩、石膏和硬石膏、盐岩、含膏或含盐的软泥岩、与泥岩、泥灰岩和泥质灰岩、泥质细粉砂岩以及致密灰岩等。在特殊情况下致密砂岩和粉砂岩也可作
12、为盖层。但就整体而言，泥页岩和蒸发岩盖层最为重要。,盖层的宏观性质,油气运移,初次运移油气从烃源岩向储集层的运移，称为初次运移二次运移油气进入储集层后的一切运移，称为二次运移,油气初次运移,油气初次运移的主要动力,2、欠压实作用,1、压实作用,3、蒙脱石脱水作用蒙脱石是一种膨胀性的粘土，它的脱水作用很容易产生孔隙异常高压。4、有机质的生烃作用干酪根成熟后能生成大量油气（包括水）。这些油气（包括水）的体积大大超过原干酪根本身的体积，这些不断新生的流体进入孔隙中，必然不断排挤孔隙己存在的流体，驱替原有流体向外排出。当流体不能及时排出时，则会导致孔隙流体压力增大，出现异常压力排烃作用。5、流体热增压
13、作用地下温度随埋藏深度的增加而增高，导致流体热膨胀，促使热液流体的运动。6、渗析作用在渗透压差作用下，流体会通过半透膜从盐度低向盐度高方向运移，直到浓度差消失为止。,油气二次运移,一、油气二次运移的主要动力有：浮力、水动力和构造运动力。浮力和水动力是油气二次运移的直接动力，但它们受构造运动的控制，地壳运动是促使油气运移的根本条件。二、油气二次运移中的主要运移通道有储集层的孔隙、裂缝、断层和不整合面。三、油气二次运移时期：一般情况下，油气生排烃时期与二次运移时期几乎是同时发生的，但大规模的二次运移时期应该是在主要生油期之后或同时所发生的第一次构造运动时期。四、油气二次运移的主要方向和距离，从盆地
14、整体上看，油气运移的方向，总是由盆地中心向盆地边缘运移。油气二次运移的距离不同地区有较大的变化，一般均在50km以内。,油气圈闭,一、圈闭适合于油气聚集、形成油气藏的场所，称为圈闭。它由三部分组成：（1）储集层；（2）盖层；（3）阻止油气继续运移、造成油气聚集的遮挡物，它可以是盖层本身的弯曲变形，如背斜，也可以是另外的遮挡物，如断层、岩性变化等。,圈闭分类表,构造油气藏由于地壳运动使地层发生变形或变位而形成的圈闭，称为构造圈闭。在构造圈闭中的油气聚集，称为构造油气藏。,油气圈闭,构造油气藏 可分为：背斜油气藏断层油气藏裂缝型背斜油气藏刺穿背斜油气藏等4种基本类型的油气藏，以及这些类型复合的多因
15、素构造油气藏。,不整合油气藏不整合圈闭是指储集层上倾方向直接与不整合相切封闭而形成的圈闭。储集层可以位于不整合之上或之下。,非不整合圈闭油气藏,潜山型油气藏,断层油气藏凡是储集层上倾或各个方向由断层封闭而形成的圈闭称断层圈闭。断层油气藏的基本特征就是油气层上倾方向或各方向被断层所限。其下倾方向油气水界限与油气层顶面构造等高线平行。,弯曲或交错断层与单斜结合形成的圈闭和油气藏,2个或更多个与单斜或弯曲断层结合形成的断层或断块圈闭。,单一断层与褶曲结合形成的圈闭,逆掩断层和背斜的一部分结合形成的逆断层圈闭。,地层油气藏,凡是储集层四周或上倾方向因岩性变化、或地层层序中断剥蚀或超覆而被非渗透性岩层所
16、封闭而形成的闭合油气低势区称为地层圈闭。岩性油气藏 岩性圈闭是指储集层岩性变化所形成的圈闭，其中聚集了油气，就成为岩性油气藏。,一、石油和天然气的成因 二、油气成藏的原理 三、油气分布及资源评价,油气分布,盆地是一种四周高（高原或山脉）中间低（丘陵或平原）的地形。,油气分布,含油气盆地指具有良好的生储盖组合和圈闭条件，并且已发生油气生成、运移和聚集，发现工业油气聚集的沉积盆地。前陆盆地是位于褶皱山系前缘与毗邻克拉通之间的沉积盆地。克拉通盆地是在板块离散的条件下完全形成于陆壳之上的盆地。,从油气藏的形成和保存条件来说，控制油气分布的因素主要有三个关键因素：成烃条件-是否具备形成油气藏的油气源条件
17、，这是油气富集的基础；成藏条件-具备油气运聚、圈闭条件，这是油气成藏的核心；保存条件-油气聚集成藏后免于逸散的条件，这是油气富集的关键。,控制油气分布的主要因素,油气在纵向上的分布特征 接近一半(47.75%)的石油储量存在于埋深小于1500m的浅部岩层中，95%以上的石油储量赋存于埋深小于3000m的中浅层地层中，目前已知油藏的最大埋深为6543m；已知气藏的最大埋深为8088m。石油主要分布于中、新生界中，占92%-95%，天然气则与此不同，主要赋存在中、古生界中，占总储量的90%。白垩系是最重要的含油气层系，大约1/3以上的石油和天然气赋存于白垩系中。,油气在平面上的分布特点 地壳上稳定
18、区与活动区的大地构造特征，控制了世界含油气盆地的分布。从全球来说，各大洲都发现了石油和天然气，但其分布是很不均匀的。油气主要分布于沉积岩巨厚的现代地壳巨大沉降带中。分为四大油气盆地带：北方大陆带、特提斯海带、南方大陆带、太平洋带。,油气分布,油气藏是油气聚集的基本单元。存在于单一的圈闭中，具有统一的热力、压力系统，统一的油、气、水界面的油气聚集层。油气田受单一局部构造单位所控制的同一面积内的油藏、气藏、油气藏的总和。如果在这个局部构造范围内只有油藏，称为油田；只有气藏，称为气田。油气聚集带同一个二级构造带中，互有成因联系、油气聚集条件相似的一系列油气田的总和。含油气区属于同一大地构造单位，有统
19、一的地质发展历史和油气生成、聚集条件的沉积坳陷，称为含油气区。,油气资源：为已经发现及尚未发现，在目前技术经济条件下可以提供商业开采及未来技术经济条件下可供商业开采的各类各级油气的总称。储量：我国的定义为已经发现的油气资源。国际上指剩余经济可采储量。常规资源：是指那些存在于物性较好的储层中，流体流动性好，在不改造油层以常规的采油工艺技术，就能开发生产利用的资源。,油气资源评价资源术语,地质资源量：是在一特定时间，估算的地层中已发现（含采出量）和尚未发现的油气聚集的总量。地质储量：指已知聚集体中，在一定时期所估算的油气量（探明储量）；和通过油田扩边、调整可能增加的储量（控制+预测储量），再加上已
20、采出的油气量的总量。探明地质储量：在评价勘探完成后，根据地质和工程资料的分析，所估算的储存在已知油气藏中的原始油气总量。探明地质储量包括已投入开发的和尚未开发的两部分。控制地质储量：指已获得工业油气流的含油气圈闭，在评价勘探中所估算的原始油气总量。预测地质储量：指预探阶段进行预探井钻探后，发现了油气流，或综合分析有油气层存在，根据石油地质条件分析和类比所估算的原始油气总量。,油气资源评价地质资源,未发现地质资源量：在区域勘探和预探阶段中，采用各种方法估算的储存在已知油气田范围以外的聚集体中，尚未发现的原始油气总量，按其勘探阶段和勘探对象分为潜在的和推测的两部分。潜在地质资源量：是在预探阶段中，
21、对已发现的具有含油气远景的圈闭，根据石油地质条件分析和类比，所估算的原始油气总量（又称圈闭地质资源量）。推测地质资源量：对有含油气远景的（包括已投入开发的）盆地、一级构造单元（坳陷、隆起、凹陷）等，根据地质、物化探及区域探井等资料的综合研究和分析所估算的原始油气总量（地质资源量），扣除已探明地质储量、待探明地质储量和潜在地质资源量后所剩余的那部分地质资源量。,油气资源评价地质资源,可采储量：是指在给定的经济、技术条件和政府法规下，预期能从已发现油气田（藏）中最终可采出的那部分储量。是具有经济意义的已发现的油气数量。探明可采储量：依据给定的经济、技术条件和政府法规开发是经济的，根据地质和工程资料
22、分析，以较高置信度估算的，能从已知油气田（藏）中最终可采出的油气数量（经济可采储量）。控制可采储量：依据给定的经济、技术条件和政府法规开发是经济的和次经济的，根据地质和工程资料分析，以中等置信度估算的，预期能从已知油气藏中最终可采出的油气数量。预测可采储量：依据给定的经济、技术条件和政府法规开发是经济的和次经济的，但根据地质和工程资料分析置信度较低（包括用类比方法估算的），预期能从已发现的油气藏中最终可采出的油气数量。,油气资源评价可采储量,油气勘探程序,1、区域概查阶段,2、区域勘探阶段,3、区域整体解剖和圈闭预探阶段,4、圈闭评价或油藏评价阶段,5、滚动勘探开发阶段,油气勘探五个阶段,基本
23、任务是调查盆地的地层沉积、构造格架和生储盖圈的发育和分布。在大区域内选出优先勘探的盆地，制定盆地区域勘探的整体规划，提供参数井井位。,本区带未经钻探，或有区域探井、科探井、参数井等拟定在本区带上，但在评价时尚未有油气发现。有三大任务：第一，对盆地石油地质条件作进一步评价，进行资源量系统评价，确定其油气远景；第二，确定盆地的主要油气系统、主要成藏组合，主要圈闭类型，对全盆地的可能含油气系统、远景层系、远景区带和重点圈闭进行系统评价、风险分析，明确寻找主力油气田的方向；第三，发现一批油气田。,经地震详查进一步落实区带中某一圈闭，并进行对该圈闭的评价；钻预探井测试并发现油气层、进行初期油气藏描述、进一步估算预测储量，编制详探方案。,对区带中某一圈闭经过3D地震勘探、钻详探井确定油气田规模和特性，进行油气藏描述，测算控制储量，以探明储量为目的，为油田开发提供各项参数，编制油气田开发方案。,区带中某一圈闭投入油气田开发。通过生产实验进一步研究油气藏驱动类型、开采方式，核实经济可采储量。一般可分为：油气田开发建设一试生产阶段（天然能量、不含水等）、开发方案实施一稳产阶段（二次采油、中低含水、调整方案等）、油气田开发后期一递减阶段（三次采油、高含水等）。开发阶段有必要进行开发3D地震，实行滚动勘探开发。,
