1.简述石油的元素组成、馏分及组分。
答:石油的主要元素组成是 C、H 其次是 O、S、N,此外,还有其它微量元素。 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。馏分:分为轻馏分如石油气、汽油,中馏分如煤油、柴油、重瓦斯油,重馏分如润滑油、渣油,等。 石油的组分:石油化合物的不同组分对有机溶剂和吸附具有选择性溶解和吸附性能,选用不同有机溶剂和吸附剂,将石油分成若干部分,每一部分就是一个组分,分别为油质、苯胶质、洒精苯胶质及沥青质。
1)油质:凡能溶解于中性有机溶剂,不被硅胶所吸附,浅黄色粘性油状物。 2)胶质:能溶解于中性有机溶剂,被硅胶所吸附,主要溶于苯,属暗色的油状物。
3)沥青质:用石油醚分离,得到一种不溶于石油醚的物质暗黑色-黑色沥青状无定形的固体。
4)碳质:石油中不溶于有机溶剂的非烃化合物。 2.简述石油中化合物组成的类型及特征。 答:A.烃类化合物
1.烷烃类(又称脂肪烃类),通式为 CnH2n+2,一般在常温常压下 1~4 个碳原子(C1~C4)的烷烃呈气态;含五到十六个碳原子正烷烃呈液态;十七个以上碳原子的高分子烷烃呈固态。
2.环烷烃,即分子中含有碳环的饱和烃。根据组成碳环的碳原子数分为三员环、四员环、五员环„„。
3.芳香烃,指具有六个碳原子和六个氢原子组成的物殊碳环——苯环的化合物,其结构特点是分子中含有苯环结构,属不饱和烃。根据其结构,可分为单环、多环和稠环三类。 B.非烃化合物
1.含硫化合物,它在石油中的含量变化较大,从万分之几到百分之几。
2.含氮化合物,分为碱性和非碱性两种,一般含量为万分之几至千分之几。 3.含氧化合物,一般只有千分之几,个别石油可高达 2~3%。可分为酸性和中性两类。
5.简述海陆相原油的基本区别。
答:海相以芳香—中间型和石蜡—环烷型为主,饱和烃占 25—70%,芳烃占 25—60%。含蜡量低,含硫量高,V/Ni>1,碳同位素δ13C 值>-27‟。
陆相以石蜡型为主,饱和烃占 60—90%,芳烃占 10—20%。含蜡量高,含硫量低,V/Ni<1,碳同位素δ13C 值<-29‟。 6.描述石油物理性质的主要指标有哪些? 答:1.颜色,2 密度和相对密度,3 粘度,4 凝固点,5 导电性,6 溶解性,7 荧光性,8 旋光性。
7.简述天然气在地壳中的产出类型及分布特征。
答:1.聚集型:指呈游离状态的天然气聚集成藏的天然气。包括纯气藏气、气顶气和凝析气。
2.分散型:在地下呈分散状态的天然气。包括油溶气、水溶气、煤层气(吸附气)和固态气水合物。
8.油田水的主要水型及特征。
答:苏林根据 HCO3-、SO42-、Cl-和 Ca2+、Na+、 Mg2+6 种阴、阳离子的相对含量,以 Na/Cl、 (Na-Cl)/SO4和(Cl-Na)/Mg 这三个成因系数,把天然水划分为四种基本类型。它们分别是大陆水中的硫酸钠型(Na2SO4)、重碳酸钠型(NaHCO3),海水中的氯化镁型(MgCl2),深层水中的氯化钙型(CaCl2)。苏林认为,在油田剖面上部以重碳酸钠型为主,随着埋深增加,过渡为氯化镁型,最后成为氯化钙型。油田水的水化学类型以氯化钙型为主,重碳酸钠型次之,硫酸钠型和氯化镁型较为罕见。 9.碳同位素的地质意义。
答:碳有 C、C、C三个同位素,前两者为稳定同位素,第三者为放射性同位素。碳的放射性可用于考古中确定绝对年龄,但因半衰期太短(C的半衰期只有 5568 年),放射性碳不能用于第四纪以前的古代沉积,此法可测定的最大年龄为 30000~45000 年。年代越老的石油,C12 越富集,C13 越少。 目前在石油地质学领域内还可以使用 C 的稳定同位素的相对丰度来研究油气的成因类型,可以区分海相原油和陆相原油。碳的稳定同位素和氧同位素结合,广泛用于地层对比,确定地层的年龄和地质时代。碳同位素的分馏还可用于研究古气候的变化。
第二章
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1.沉积有机质的生化组成主要有哪些?对成油最有利的生化组成是什么? 答:对沉积有机质来源提供最多的生化组成是:类脂化合物、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最接近于石油烃,是生成油气的主要原始物质。 2.按化学分类,干酪根可分为几种类型?简述其化学组成特征。
答:Ⅰ型干酪根:称腐泥型,富含脂肪族结构,直链烷烃多,多环芳烃及含氧官能团很少,主要来源于藻类、细菌类等低等生物,富氢贫氧, H/C 高: 1.25~1.75, O/C 低: 0.026~0.12,生油潜能大,生烃潜力为 0.4~0.7。
Ⅱ型干酪根:属高度饱和的多环碳骨架,含中等长度直链烷烃和环烷烃很多,也含多环芳香烃及杂原子官能团团。来源于浮游生物(以浮游植物为主)和微生物组成的混合有机质。H/C较高,约 1.3~1.5, O/C 较低,约0.1~0.2,生油潜能中等:生烃潜力为 0.3~0.5。
Ⅲ型干酪根:称腐殖型。以含多环芳烃及含氧官能团为主,饱和烃链很少。来源于陆地高等植物。H/C低,通常<1.0,O/C高,可达0.2~0.3,生油不利,利于生气,生烃潜力为0.1~0.2。
5.试述有利于油气生成的大地构造环境和岩相古地理环境(地质条件)
答:1.大地构造条件:为了确保有机质不断堆积、长期处于还原环境,并提供足够的热能供有机质热解需要,地壳必须有一个长期持续下沉,以及沉积物得到相应补偿的构造环境。只有盆地的下降速度与沉积速度大致相当时有机质才有可能大量堆积和保存,才有利于有机质转化为油气。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。
2.岩相古地理条件:在海相环境中,主要有浅海区,三角洲区,滨海区,深海区,大陆架,海湾及泻湖。其中浅海区及三角洲区是最有利于油气生成的古地理区域。大陆环境中,主要有深水、半深水湖泊,浅水湖泊和沼泽地区。其中深水、半深水湖泊是陆相生油岩发育区域。
6.天然气可划分哪些成因类型?有哪些特征? 答:天然气按成因可分为四种类型:生物成因气、油型气、煤型气和无机成因气。 1.生物成因气的特征: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。
1) 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)δ13C 值:一般为–55‟~-90‟。
2.油型气的特征: 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。
1)化学组成:重烃含量大于5%,最高可达40%~50%(石油和凝析气阶段);过成熟气以甲烷为主,重烃气一般小于2%。
2)δ13C 值:随着成熟度的增高而增大,由石油伴生气的-55‟~-40‟到凝析油伴生气的-45‟~-30‟再到干气为≥-35‟。
3.煤型气的特征: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。
1)化学组成:重烃含量可达10%以上,甲烷一般占70%~95%;非烃CO2量最大,N2次之,H2S最少。
2)δ13C 值:一般为-41.8‟~-24.9‟。 4.无机成因气的特征:无机成因气是由地壳内部、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。化学组成甲烷占优势,非烃含量较高;δ13C 值大于-20‟。
8.评价烃源岩质量的主要指标。
答:主要有有机质丰度、类型、成熟度、有机质的转化等地化指标和排烃效率
1.有机质的丰度指标
1)有机碳含量(TOC),系指岩石中残留的有机碳,即岩石中有机碳链
化合物的总称,以单位质量岩石中有机碳的质量百分数表示。
2)氯仿沥青“A”是指岩石中可抽提的有机质含量,与有机质丰度、类
型、成熟度有关。
3)总烃(HC)含量为沥青“A”中的饱和烃+芳香烃含量。 以上指标含量越高则有机质丰度越大。 2.有机质的类型
有机质的类型常从不溶有机质(干酪根)和可溶有机质(沥青)的性质和组成来加以区分。干酪根类型的确定是有机质类型研究的主体,有机质的类型不同,其生烃潜力及产物是有差异的。
1)按干酪根的元素分类:一般认为Ⅰ型干酪根生烃潜力最大,且生油为
主,Ⅲ型生烃潜力最差,且以生气为主,Ⅱ型介于两者之间。
2)按岩石热解指数:可以直接从岩样测出其中所含的吸附烃(S1)、干
酪根热解烃(S2)和二氧化碳(S3)与水等含氧挥发物,以及相应的温度,求得各项参数的比值,以此来划分干酪根的类型和生烃能力。
3)根据可溶沥青有机质的类型来划分判断。 3.有机质的成熟度
1)镜质组反射率(R0),镜质组反射率与成岩作用关系密切相关,热变
质作用愈深,镜质组反射率愈大。
2)热变质指数(TAI),它是一种在显微镜下通过透射光观测到的由热引起的孢粉、藻类等颜色变化的标度,按颜色变化确定有机质的演化程度,共分 5 个级别:
1 级—黄色,未变化
2 级—桔色,轻微热变化
3 级—棕色或褐色,中等热变质 4 级—黑色,强变质
5 级—黑色,强烈热变质,伴有岩石变质现象
油气生成的热变质指数介于 2.5~3.7 之间。
3)干酪根颜色及 H/C~O/C 原子比关系,主要根据干酪根的颜色,结合 H/C~O/C 原子比关系图,来判断其转化程度,一般其颜色从暗褐色至深褐色标志着最大量生成正烷烃的区间,残渣 H/C 原子比约为 0.80。
4)岩石热解法
5)正烷烃分布特征和奇偶优势比,由于有机质成熟转化是一个加氢裂解的过程,随着热演化作用的加强,氧、硫、氮等杂质元素含量显著减少,碳链破裂,正烷烃的低碳组份含量增高,正烷烃分布曲线显示主峰碳数小,曲线平滑,尖峰特征明显,代表成熟度高。奇偶优势比即正烷烃中奇碳分子比偶碳分子的相对浓度,它有两种表示方法,即碳优势指数(CPI)和奇偶优势指数(OPE)。随着有机质成熟度的增加,CPI 值和 OEP 值愈接近 1,并趋于稳定。
4.有机质转化率
采用氯仿沥青/有机碳、总烃/有机碳、总烃/氯仿沥青、饱和烃/芳烃、总烃/非烃等比值可以进一步了解有机质的转化率。
9.油源对比的基本原则是什么?目前常用的油源对比的指标有哪几类? 答:油源对比是基于同一源岩的油气在化学组成上具相似性,而不同源岩的油气则表现出较大差异这一基本原则的。
油源对比需具备两个条件:1.油气运移过程中,没有或很少发生混源;2.源岩及油气中的特征化合物性质稳定,很少或几乎无损失。
主要指标有:1.正烷烃的分布曲线 2.微量元素 3.生物标志化合物4.碳、氢稳定同位素。
第三章
2. 碎屑岩储集层的孔隙类型有哪些?影响碎屑岩储集层物性的地质条件(因素) 答:碎屑岩储集层是由成份复杂的矿物碎屑、岩石碎屑和一定数量的填隙物所构成的。其主要孔隙为碎屑颗粒之间的粒间孔隙,是沉积成岩过程中逐渐形成的,属原生孔隙。此外,在一些细粉砂岩发育的层间裂隙、成岩裂缝及一些构造裂缝、地下水对矿物颗粒及胶结物的溶蚀亦可成为部分储集空间,但它们一般是次要的,属次生孔隙。但在特定条件下,也可成为主要储集空间类型。
影响储层物性因素: 一)沉积作用影响: 1.矿物成份的颗粒大小、种类。长石砂岩较石英砂岩物性差,除长石外,其它颗粒矿物成份对物性影响不大。
2.碎屑颗粒的大小及分选。总孔隙度随粒径加大而减小。渗透率则随粒径的增大而增加。当分选系数一定时,渗透率的对数值与粒度中值成线性关系。
3.碎屑颗粒的形状、排列和接触方式。立方体的排列,堆积最松,孔隙度最大,渗透率最高;斜方体的排列,孔隙直径较小,渗透率低。磨圆度增高,
储集物性变好。
4.杂基的含量。杂基含量高,一般代表分选差,平均粒径也较小,喉道小,多为杂基支撑,孔隙结构差,其孔隙、渗透性也差。
5.胶结物的含量、成份、类型。胶结物含量高,粒间孔隙被充填,减少原生孔隙,连通性变差,物性变差。
二)成岩及后生作用对碎屑岩储层性质的影响 1.压实作用。压实作用结果使原生孔隙度降低。
2.胶结作用。胶结物的含量、成份、类型对储集性有影响。含量高,粒间孔隙被充填,减少原生孔隙,连通性变差,物性变差。泥质、钙-泥质胶结的岩石较松,物性较好;纯钙质、硅质或铁质胶结的岩石致密,物性差。胶结类型由接触式→接触→孔隙式→孔隙→基底式→基底式物性逐渐变差。
3.溶解作用。粗粒、孔隙水多或含有有机酸的砂岩,能溶解孔喉中的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐,改善储层物性。
4.交代作用。物性的改变要视被交代物结果而定。 5.重结晶作用。物性的改变要视重结晶结果而定。
4.碳酸盐岩储集层的孔隙类型有哪些?碳酸盐岩储集层按储集空间可分为哪几种类型?其物性的影响因素是什么?
答:依形态可分为孔、洞和缝。孔、洞为主要的储集空间,裂缝为主要的渗滤通道。根据成因可将其分为以下三大类:
1.原生孔隙:包括粒间孔隙、粒内孔隙、生物骨架孔隙、生物钻孔孔隙、鸟眼孔隙;
2.次生孔隙:包括晶间孔隙、角砾孔隙、溶蚀孔隙。 3.裂缝型孔隙:包括构造裂缝,成岩裂缝,压溶裂缝。 碳酸盐岩储集层按储集空间可分为: 1. 孔隙型储集层(包括孔隙-裂缝性)
岩性:主要为颗粒石灰岩:鲕粒、碎屑、生物碎屑、粒晶灰岩及白云岩等。 储集空间:原生和次生的粒间、粒内、晶间孔隙发育;裂缝次之。 2. 溶蚀型储集层
储集空间:以溶蚀孔隙、洞,连成一个洞穴系统。
分布:不整合面及大断裂带附近。特别是古风化壳、古岩溶带。 3. 裂缝型储集层
岩性:主要为白云岩、白云岩化灰岩。
储集空间:裂缝为主,尤其纵横交错构成的裂缝网。其特征是:岩性测定其物性极低,与油气实际产能不适应。 4. 复合型储集层
储集空间:孔、洞、缝同时或出现两种。有利于形成储量大、产量高的大型油气田。
影响碳酸盐岩储集空间的因素: 1.溶蚀型储集层发育的影响因素
碳酸盐岩溶解度:其它条件相同时,成分越纯正,易溶,溶解度从大到小是石灰岩>白云岩>泥灰岩(即与 Ca/mg 比成正比);从结构构造来看,粗晶、厚层石灰岩比细晶、薄层灰岩易溶。
地下水的溶蚀能力:取决于地下水的 PH 值、CO2 含量、SO42-含量、温度、压力。
2.裂缝型储集层发育的影响因素
岩性控制因素:成份较纯,脆性大,裂缝发育,泥质含量高,裂缝不发育。结构构造上,质纯粒粗、结晶粗的裂缝发育,薄层裂缝密度较大,但规模较小,易产生层间缝和层间脱空;厚层裂缝密度小,但规模较大,以立缝和高角度斜 缝为主。
构造的控制作用:在构造强烈部位构造裂缝发育。长期持续上升的区域,局部构造高点、长轴、倾没端、断层及断裂带附近裂缝发育。
地下水的控制作用:地下水活跃的地区,构造裂缝溶解,扩大裂缝的作用。 6. 简述盖层封闭作用的主要机理。
答:盖层是指在储集层的上方,能够阻止油气向上逸散的岩层。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。
(一) 物性封闭:盖层大多岩性致密、颗粒极细、孔隙半径很小,油气要通过盖层进行运移,必须首先排替其中的水,克服毛细管压力的阻力。
(二) 异常高压封闭:是指地层孔隙流体压力比其对应的静水压力高,超压盖层其实是一种流体高势层,它能阻止包括油、气、水在内的任何流体的体积流动,超压越高,封闭性越强。
(三) 烃浓度封闭:所谓烃浓度封闭指具有一定生烃能力的地层,以其较高的烃浓度阻滞下伏油气向上扩散运移。
第四章
异常(高)地层压力--油、气、水受热的膨胀系数比颗粒的膨胀系数大得多,在热力作用下泥岩孔隙流体体积热膨胀而增大。在适当条件下可及时地排出,促使流体运移;不能及时排出就产生异常高压,成为油气初次运移的动力。 1.论述油气初次运移的主要动力因素。 答:油气从烃源岩排出的原因是由于烃源岩中存在着——剩余流体压力。引起剩余流体压力因素: 压实作用、欠压实作用 、蒙脱石脱水、流体热增压、渗析作用和其它作用 。
1.压实作用: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,孔隙度能随上覆负荷增加而作相应减小,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(流体压力==静水压力)。
2.异常高压力:欠压实作用--泥质岩在压实过程中由于压实流体排出受阻或来不及排出,导致了孔隙流体承受了部分上覆沉积负荷,出现孔隙流体压力高于其相应的静水压力的现象。欠压实带中存着异常高压,其中流体排出方向是由欠压实中心向周围排出。异常高压力是初次运移最重要、最有效的动力。
3.流体热增压作用:油、气、水受热的膨胀系数比颗粒的膨胀系数大得多,在热力作用下泥岩孔隙流体体积热膨胀而增大。在适当条件下可及时地排出,促使流体运移;不能及时排出就产生异常高压,成为油气初次运移的动力。 4.成烃增压作用:干酪根热降解成烃一方面为初次运移提供了物源,另一方面成烃增压作用也是初次运移内部能量的一个重要来源。 5.蒙脱石脱水作用:粘土矿物成岩作用过程中,在热力作用下蒙脱石转变为伊利石时,可释放出粘土矿物结晶格架水,作为油气运移的载体。
6.扩散作用:只要有浓度差就有扩散作用。生油层中含烃浓度比周围岩石大,
烃的扩散方向由生油层指向围岩,与油气运移的方向一致,因此它是进行初次运移的一种动力。 7.渗析作用:渗析作用是指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 。
8.其它作用:油气初次运移动力还有构造应力、毛细管压力、碳酸盐岩固结和重结晶作用等。
2.论述异常高压在油气藏(生成、运移、聚集)中的作用。
答:1.欠压实异常高压,在油气生成、运移过程中起到重要作用:(1)欠压实使孔隙流体的排出受到不同程度的延缓,如果流体的排出正好被推迟到主要生油时期,则将对油气初次运移起到积极作用。(2)欠压实还使更多的水较长时期处于高压下,这有利于促进有机质的热成熟,也有利于油气在水中的溶解。 (3)欠压实地层中流体的异常高压是驱使油气进行初次运移的潜在动力,这种异常高压远远超过一般正常压实地层的剩余压力,使岩层产生微裂隙,给油气运移创造更好的条件。
2、压实使非烃源岩层成为最好的压力封闭盖层,从而阻止油气向上运移,促进了油气的聚集过程。
3.油气初次运移的相态有那些?其相态演变方式。
答:油气初次运移的相态是指油气在底下发生运移时的物理相态。
1.水溶相:指石油或天然气分子完全溶解于孔隙水中成为溶液状态进行初次运移。
2.连续烃相与混合相:连续烃相是指油气呈游离的连续油(气)相从烃源岩中渗流排出。包括气溶于油和油溶于气的情况。 油气初次运移以连续的游离烃相为主。目前大多数学者将此观点完善为由原来的通过压实作用排烃发展为连续烃相通过微裂缝排烃,这种方式又被称为混相运移,即游离的油(气)相与水相同时渗流。
3.扩散相:烃源岩生成烃类后,与外界存在着烃类的浓度差,发生烃分子的扩散作用。
相态演变方式:油气初次运移的相态,决定于源岩的温度、压力、生烃量、孔隙度、溶解度以及岩石的组构等条件,它主要是随源岩的埋深和有机质类型的变化而变化。1.低熟阶段:源岩含水量大,生成的烃类少,胶质、沥青质含量高,油气运移以水溶相为主。2.成熟期:油气大量生成,而孔隙含水量较少,游离相3.生凝析气阶段:气溶油运移 4.过熟阶段:以扩散相为主。 4.解释油气初次运移的模式
答:主要有正常压实排烃模式、异常压力排烃模式、扩散模式。
1.未熟—低熟阶段正常压实排烃模式:正常压实的作用下,油气溶解于水中,呈水溶液随水一起被压实出来。介质条件:孔隙水较多,渗透率高。驱动因素:正常压实作用。相态:水溶相和部分游离相态。通道:孔隙、微层面。
2.成熟—过成熟异常压力排烃模式:介质条件:孔隙小,含水少,渗透率低。动力条件:由欠压实、蒙脱石脱水、有机质生烃、热增压作用等形成的异常高压。相态:游离相为主。排烃过程:a.连续的过程:当生油岩孔隙网络内部压力还不足以引起岩石产生微裂缝时,如果孔隙喉道不太窄,或因为存在着连续的有机质相和有干酪根三维网络而使得毛细管压力并不太大,那么,油就可以从生油岩中被慢慢驱出,不需要裂缝存在。在这种情况下,油气在异常压力作用下被驱动应是一个连续的过程。通道:孔隙、微层面。b.脉冲式:当孔隙流体压力很高而导
致烃源岩产生微裂缝,这些微裂缝与孔隙连接,则形成微裂缝—孔隙系统。在 异常高压驱动下,油气水通过微裂缝—孔隙系统向烃源岩外涌出。当排出部分流体后,压力下降,微裂缝闭合。待压力恢复升高和微裂缝重新开启后,又发生新的涌流。这一阶段,油气水就是以一种间歇式、脉冲式不连续的方式进行混相涌流。
3.扩散模式:轻烃特别是气态烃,具较强的扩散能力。轻烃的扩散是一种辅助运移方式。
5.油气二次运移机理
答:油气二次运移的主要动力有:
浮力:动力。石油地质学中常将浮力与重力同时考虑,并将浮力与重力的代数和称为净浮力。
水动力:动力或阻力,取决于其与浮力的方向。当储集层的供水区和泄水区之间存在高差时,测势面发
生倾斜,水将沿测势面降落方向流动。由水的流动产生的压力即水动力。
毛细管力:阻力。毛细管力取决于储集层孔隙半径、烃和水界面张力、润湿角。 二次运移能否进行,取决于浮力与毛细管阻力的相对大小,以及水动力的存在与否及其大小与方向。
第五章
油气聚集:油气在圈闭中不断汇聚,形成油气藏的过程。
成烃坳陷:盆地中分布成熟烃源岩的深坳区,具有广阔的有利于有机质大量繁殖和保存的封闭或半封闭沉积环境,较高的沉积速率和较长的持续沉积时间,有利于有机质在较短时间内成熟排烃。
有利的生储盖组合:烃源岩、储集层和盖层三者本身具有良好的性能,同时它们在时空上具有良好的匹配,有利于油气的高效输导、富集和保存,形成大油气藏,有利于勘探和开发。
有效圈闭:曾经聚集并保存具有工业价值油气藏的圈闭。 1.试述油气差异聚集的原理和条件
答:原理:一系列圈闭存在于一个地区时,不同圈闭中油气聚集的聚集程度、聚集油气藏类型和聚集时间有所差异的聚集现象,即在油源区形成的油气,进入饱含水的储集层中后,沿一定的线路(由溢出点控制)向储集层上倾方向运移,位于运移路线上的系列圈闭将依次被油气充满,油气差异聚集的结果,造成向上倾方向,依次为气藏、油气藏、纯油藏和空圈闭。必备基本条件:1.在区域倾斜的下倾方向存在丰富的油源区 2.具有良好的油气通道,使油气在较大范围内作区域性运移 3.在区域倾斜背景上存在相互连通的系列圈闭,而且溢出点向上倾方向递升 4.储集层中充满地下水,而且处于相对静止状态。 2.油气聚集的过程
答:油气的聚集过程包括充注、混合和富集三个具有幕式特征的连续过程。 1)充注过程:油气不断进入圈闭内储存空间的过程。1.侧向充注:沿储集层方向的充注。由于烃源岩成熟度不断增加,造成在圈闭储层的侧向上有成熟度的差异。先进入的油气成熟度低,进入者成熟度高。2.垂向充注:垂直于储层方向的油气充注。油气先进入高孔渗段,后进入低孔渗段,造成圈闭内油气的成熟度在垂向上存在差异:高孔渗段饱和烃含量高,非烃和沥青质含量却较低。3.充注方式:在地质条件相对稳定的条件下,同一油源气的充注是一个带有幕式特征的连续过程,这是由幕式排烃、幕式运移所决定的。
2)油气混合过程:因为油气在空间上的差异因而必然存在消除这些差异的混合过程。1.密度差异混合:流体密度的差异引起的重力混合作用。2.浓度差异混合:由油气组分的浓度差异引起的扩散混合作用。
3)富集过程:油气在圈闭中富集成藏的过程。表现在:1. 油气把水从储集层顶部不断向下排替 2.油-水界面逐渐向下移动 3. 油气中的压力不断增加。随着油气的充注,烃柱的高度和压力也不断增加,不仅加快了富集过程,也使油气不断向储层低孔渗段扩展,含油(气)饱和度不断增加,直到束缚水饱和度为止。 简述圈闭的现代概念及各种圈闭类型特征
答:1)圈闭的现代概念指储集层中被油气高势区或非渗透性遮挡联合封闭的油气低势区
2)圈闭包括构造圈闭、地层圈闭、水动力圈闭和复合圈闭 3)构造圈闭时由储集层顶面发生局部变形、变位而形成的
4)地层圈闭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封闭而形成的闭合油气低势区
5)水动力圈闭时因水动力或非渗透性岩层联合封闭,使静水条件下不存在圈闭的地方形成新的油气圈闭
6)复合圈闭指储集层上方和上倾方向是由构造、地层和水动力三因素中两种或两种以上因素共同封闭而形成的圈闭。 凝析油气藏概念 答:在地下较高温度、压力下,凝析油因逆蒸发作用而气化或以液态分散于气中,呈单一气相存在,称之为凝析气。凝析气采出后因地表温度、压力较低,其中凝析油呈液态析出,于天然气分离。这种含有一定量凝析油的气藏,称为凝析油气藏
油气藏形成时间的确定
答:确定油气藏形成的时间,有地质分析法和储集层成岩矿物分析法两大类。 一.地质分析法
1. 根据圈闭形成的时间
圈闭是形成油气藏的前提,故其形成一定要早于或等于油气藏形成的时间。因此可以根据圈闭形成的时间作为油气藏形成的可能最早时间。对于经历多次地壳运动长期发育、逐步扩大其容积的圈闭,可根据圈闭容积就应≥油气藏容积的原则,对比不同发展阶段圈闭和现存油气藏容积之间的关系,从而确定油气藏形成的最早可能时间。当油气藏被断层切割时,还可以利用断层与油气藏的相互关系,通过确定断层形成的时间,作为油气藏形成时间的最早或最晚时间的界限 2. 根据烃源岩的主生烃期
烃源岩达到主生烃期时才能大量生成油气,然后排出。油气藏形成的时间只能晚于主生烃期。因此,可以根据对生油层中有机质演化的地质、地球化学资料,确定主生烃期,并把这个时间作为油气藏形成的最早时间。 3. 根据油气藏饱和压力
当石油中饱和了天然气时,石油的比重最小,粘度最小,流动性最强,浮力大,因而运移和聚集作用也最为活跃。此时油藏的饱和压力等于地层压力。而油藏的饱和压力与油藏形成时的埋深有关,因此达到此埋深的地质时期,就应是油气藏形成的时期。 4. 根据圈闭容量 二. 储集层成岩矿物分析法
1. 流体包裹法:流体包裹体是矿物结晶过程中捕获的成岩成矿流体,常见有盐水溶液
包裹体和含烃有机质包裹体,矿物在结晶过程中形成包裹体时所捕获的流体大多呈单一液相,开采至地面后呈气液两相包裹体,将其恢复至均一温度,经压力校正后它代表了包裹体在储集层中形成时的最低温度,再根据古地温梯度和储集层埋藏史,就可以确定包裹体形成时的底层埋深及对应的地质年代。 2. 自生伊利石测年法:自生伊利石是高岭石和钾长石在储集层两性水戒指中溶解沉淀
出的一种成岩矿物,该方法的依据是当油气进入储层后,由于孔隙流体介质的变化,自生伊利石就会终止其生长,因此利用K-Ar测年法系统测定自生伊利石的年龄,通过相互比较找出年龄由大突然变小的部位,就可以判断出自生伊利石停止生长的时间,也就是油气进入储集层和油气藏形成的时间
沉积有机质成烃演化阶段与油气生成
答:1)未成熟阶段:此阶段从沉积有机质被埋藏开始至门限深度为止,R。<0.5%;物质基础:脂肪、碳水化合物、蛋白质和木质素等生物聚合物。
2)成熟阶段:此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,R。为0.5%~2.0%,干酪根随着埋深和地温的增加,当达到门限深度和温度时,在热力作用下,通常还伴有粘土催化作用,干酪根将开始大量降解生成石油,后期热裂解生成轻质油和湿气,也可称油和湿气阶段。
3)过成熟阶段:该阶段埋深大,温度高,R。>2.0%,生油潜力枯竭,只能在热裂解作用下生成高温甲烷,而且先前生成的轻质油和湿气也将裂解为热力学上最稳定的甲烷,也称热裂解干气阶段。 大油气田形成的条件 答:一、必要条件
油气藏的形成受生、储、盖、圈、运、保等基本地质条件的制约,它们是油气藏形成的必备要素
(一)烃源岩:是油气藏形成的基本地质条件之一
(二)储集层:孔隙度的大小决定储集层能够触及油气的数量,渗透率的高低则
决定了油气在其中运移的效率和油气的最终产能 (三)盖层:盖层的好坏直接影响油气的聚集和保存条件
(四)油气运移:与油气藏形成最直接的作用是油气二次运移,其余盆地的构造
活动、断裂及不整合的分布,水动力条件等,具有十分密切的关系
(五)圈闭:圈闭时油气聚集的场所,圈闭必须是储集层的一部分,圈闭的大小
规模是决定油气富集程度的前提,也决定盆地的勘探远景
(六)保存条件:指已形成的油气藏,在漫长的地质历史时期中,圈闭条件是否
改变,以及圈闭中的油气聚集是否遭到破坏等 二、充分条件
油气藏形成的充分条件是指上述基本要素在时空上的良好匹配,即有充足的油气源,有利的生储盖组合和大容积的有效圈闭
(一)充足的油气源:表现为盆地或含油气区的油气丰度高
(二)有利的生储盖组合:系指烃源岩、储集层和盖层三者组合的型式,是指烃
源岩、储集层和盖层三者本身具有良好的性能,同时它们在时空上具有良好的匹配,有利于油气的高效输导、富集和保存
(三)大容积的有效圈闭:①圈闭容积大 ②距油源区近 ③形成时间早 ④圈闭
的闭合度高 ⑤保存条件好 干酪根晚期成油理论 答:(一)未成熟阶段
1、阶段划分:从沉积有机质被埋藏开始至门限深度为止,R。<0.5% 2、物质基础:脂肪、碳水化合物、蛋白质和木质素等生物聚合物
3、理化生作用过程:成岩作用早期,细菌作用,分解、水解作用,随埋深增加,以无机转化为主
4、烃类产物:生物甲烷和少量高分子烃
5、特点:高分子烃不同于成熟的石油烃,多事从生物钟继承下来的,一般为C15
以上的生物标志化合物,缺乏低分子烃,生成的烷烃多具明显的奇碳优势 6、终结物:干酪根 (二)成熟阶段
1、阶段划分:从有机质演化的们相知开始至生成石油和湿气结束为止,R。为0.5%~2.0%
2、物质基础:干酪根
3、理化生作用过程:干酪根在热力作用下降解生成石油,后期热裂解生成轻质油和湿气
4、烃类产物:石油,轻质油,湿气
5、特点:分两个带(根据干酪根的成熟度和成烃产物) 中成熟阶段(0.5%~1.3%)R。,热降解主要生成液态石油,以中低分子量
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