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石油基础知识石油基础知识及油田开发形势及油田开发形势地质院地质院:时佃海时佃海胜利油田有限公司胜利油田有限公司第一讲第一讲石石 油油 基基 础础 知知 识识一、岩石基本类型一、岩石基本类型二、构造基本概念二、构造基本概念三、油气生成三、油气生成四、油气运移四、油气运移五、油气成藏五、油气成藏六、油气勘探六、油气勘探七、油气开发七、油气开发目目 录录地球上常见的岩石有三大类：地球上常见的岩石有三大类：沉积岩沉积岩火成岩火成岩变质岩变质岩 沉积岩是由风、水运动将碎石、尘土带到地表低洼处经过压实成岩作用形成的，分为碎屑岩（砂岩、泥岩、油页岩、砾岩）、碳酸盐岩两大类。大陆架大陆架大陆坡大陆坡洋底洋底沙质海岸沙质海岸清澈海洋的岸边、清澈海洋的岸边、浅海沉积碳酸盐岩浅海沉积碳酸盐岩沙质海岸沙质海岸砂岩、泥岩、油页岩、砾岩砂岩、泥岩、油页岩、砾岩冲积平原冲积平原滨浅湖滨浅湖半深湖、深湖半深湖、深湖扇三角洲或水下扇扇三角洲或水下扇辫状河三角洲辫状河三角洲轴向三角洲轴向三角洲浅水碎屑滩坝浅水碎屑滩坝，生物碎屑滩生物碎屑滩浊流沉积浊流沉积生油中心生油中心砂岩砂岩孔隙度大、渗透率高的好储层孔隙度大、渗透率高的好储层1mm1cm溶蚀缝中含油溶蚀缝中含油岩岩性性致致密密，生生油油和和盖盖层层储储油油砂砾岩砂砾岩页岩页岩泥岩泥岩碎碎屑屑岩岩的的几几种种基基本本类类型型溶缝中储油溶缝中储油碳酸盐岩即我们常说的灰岩和白云岩碳酸盐岩即我们常说的灰岩和白云岩可以生油，可以储油，存储油气的空可以生油，可以储油，存储油气的空间差别很大，也可以作为盖层间差别很大，也可以作为盖层白云石晶间溶孔火成岩由火山活动形成火成岩由火山活动形成包括：包括：侵入岩侵入岩喷发岩喷发岩侵入岩侵入岩(岩墙岩墙)喷发的喷发的玄武岩玄武岩不能生成油气不能生成油气少部分可以储存油气少部分可以储存油气可作为盖层可作为盖层五大连池五大连池北京十三陵北京十三陵变质岩：原有的岩石由于温度、变质岩：原有的岩石由于温度、压力及化学活动性流体的作用，发生压力及化学活动性流体的作用，发生变化形成的新的岩石，如大理石。变化形成的新的岩石，如大理石。不能生油，极少部分可储存油气，不能生油，极少部分可储存油气，可作为盖层存在。可作为盖层存在。泰山泰山黄山黄山一、岩石基本类型一、岩石基本类型二、构造基本概念二、构造基本概念三、油气生成三、油气生成四、油气运移四、油气运移五、油气成藏五、油气成藏六、油气勘探六、油气勘探七、油气开发七、油气开发目目 录录使在盆地水中沉积的岩石会出露地表使在盆地水中沉积的岩石会出露地表造成：造成：“海枯石烂海枯石烂”、“海陆变迁海陆变迁”盆地变山川盆地变山川板块运动使盆地、岩层产生剧烈形变板块运动使盆地、岩层产生剧烈形变断层活动造成地表塌陷、岩层破碎褶皱活动使水平岩层折弯断裂和褶皱活动使水平岩层直立 总之，地壳运动使地下、盆地内的岩层破裂、变形，演变成非常复杂的地层构造。经过数亿年的地质演变(人类已知的演变)，中国大地上形成了数百个沉积盆地，但是具有石油形成和分布的盆地有40多个油田油田531个，气田个，气田185个个 盆地即地壳构造中的一个面积广大的统一沉降区，其面积大小差别很大，如我国塔里木盆地面积可达55.7万平方公里，而合肥盆地2.3万平方公里。盆地若想含油气必须是一个较长时期的深水环境，有较厚的沉积岩发育，利于生油。盆地内部是高低不平的，可分为隆起、坳陷和斜坡三盆地内部是高低不平的，可分为隆起、坳陷和斜坡三部分。部分。济阳及滩济阳及滩海地区勘海地区勘探开发形探开发形势势图图滩滩海海东东营营凹凹陷陷沾沾化化凹凹陷陷车车镇镇凹凹陷陷惠惠民民凹凹陷陷 同样，坳陷内部也是高低不平的，可分为凸起、凹陷同样，坳陷内部也是高低不平的，可分为凸起、凹陷和斜坡三部分。和斜坡三部分。断层沟通油源和储层，起到输导体系的作用；断层沟通油源和储层，起到输导体系的作用；背斜是有利的油气聚集区。背斜是有利的油气聚集区。陡坡带中央背斜带洼陷带缓坡带洼陷带一、岩石基本类型一、岩石基本类型二、构造基本概念二、构造基本概念三、油气生成三、油气生成四、油气运移四、油气运移五、油气成藏五、油气成藏六、油气勘探六、油气勘探七、油气开发七、油气开发目目 录录油气生成油气生成 现代的生油理论认为，生物体中的有机质先要转化成一种特殊的现代的生油理论认为，生物体中的有机质先要转化成一种特殊的有机质有机质“干酪根干酪根”，再由干酪根转化成石油。这种转化要在一定的，再由干酪根转化成石油。这种转化要在一定的物理化学条件下才能实现，这个条件主要是地下温度。物理化学条件下才能实现，这个条件主要是地下温度。除了温度的因素以外，还与埋藏的时间长短有关，温度和时间两除了温度的因素以外，还与埋藏的时间长短有关，温度和时间两个因素可以互补。两种情况对干酪根转化成油的效果都是一样的。个因素可以互补。两种情况对干酪根转化成油的效果都是一样的。可见，生成石油的地质条件是综合性的，它既需要使得沉积物能可见，生成石油的地质条件是综合性的，它既需要使得沉积物能具有缺氧的具有缺氧的“还原环境还原环境”，又需要有相应的地层温度的作用等多方面，又需要有相应的地层温度的作用等多方面因素的配合，才能有效地生成石油。因素的配合，才能有效地生成石油。有机成因油气理论梗概有机成因油气理论梗概 油气有机成因理论认为油气是古代甚至现代的有机物质生成的。根据有机物质生存环境和性质海相生油理论陆相生油理论一、岩石基本类型一、岩石基本类型二、构造基本概念二、构造基本概念三、油气生成三、油气生成四、油气运移四、油气运移五、油气成藏五、油气成藏六、油气勘探六、油气勘探七、油气开发七、油气开发目目 录录油气运移油气运移 大家都知道，一般的固体矿藏，如铁矿或煤矿，它们在哪里形成，大家都知道，一般的固体矿藏，如铁矿或煤矿，它们在哪里形成，就可以在哪里找到，唯有石油和天然气与众不同。因为油气在地下是可就可以在哪里找到，唯有石油和天然气与众不同。因为油气在地下是可以流动的。以流动的。通常所说的油气运移都是指的从分散到集中的运移，包括初次运通常所说的油气运移都是指的从分散到集中的运移，包括初次运移和二次运移。移和二次运移。初次运移是指生成的石油从生油层向邻近有孔隙、溶洞或裂缝的地初次运移是指生成的石油从生油层向邻近有孔隙、溶洞或裂缝的地层中的运移，这种地层称为层中的运移，这种地层称为“运载层运载层”。二次运移是石油在运载层中的运移后在能够阻挡运移的地方停止下二次运移是石油在运载层中的运移后在能够阻挡运移的地方停止下来聚集成为油藏。运移的方向一般是定向的。来聚集成为油藏。运移的方向一般是定向的。一、岩石基本类型一、岩石基本类型二、构造基本概念二、构造基本概念三、油气生成三、油气生成四、油气运移四、油气运移五、油气成藏五、油气成藏六、油气勘探六、油气勘探七、油气开发七、油气开发目目 录录 在地下，凡是能阻止油气运移并将分散的油气富集起来的地质构造就叫做地质在地下，凡是能阻止油气运移并将分散的油气富集起来的地质构造就叫做地质圈闭，也简称圈闭。它就好象是一个地下的储油仓库，能把油气集中储藏起来。圈闭，也简称圈闭。它就好象是一个地下的储油仓库，能把油气集中储藏起来。石油是储存在岩石的孔隙、洞穴和裂缝之中。我们经常可以听到石油是储存在岩石的孔隙、洞穴和裂缝之中。我们经常可以听到“油湖油湖”和和“油海油海”的说法，容易使人联想到石油就象湖泊和海洋一样在地下分布着，甚至有人的说法，容易使人联想到石油就象湖泊和海洋一样在地下分布着，甚至有人担心，深怕我国边境油田的石油会流到外国去。其实，这是夸张的比喻带给人们的担心，深怕我国边境油田的石油会流到外国去。其实，这是夸张的比喻带给人们的错觉，实际情况并不是这样。错觉，实际情况并不是这样。圈圈闭闭0.1mm发亮黄绿色荧光的为油 溶蚀孔中含油宏观上地下油气藏有很宏观上地下油气藏有很多种形态和类型：多种形态和类型：背斜油气藏背斜油气藏断块油气藏断块油气藏不整合油气藏不整合油气藏岩性油气藏岩性油气藏背斜油气藏背斜油气藏油藏油藏即富集油气的圈闭即富集油气的圈闭断块油气藏断块油气藏国外国外(如中东地区如中东地区)一个背斜的面积可达一个背斜的面积可达几百或几千几百或几千km2国内的背斜油气藏少国内的背斜油气藏少而且面积小，多为几而且面积小，多为几到到1km2以下。以下。储层上倾方向尖灭油气藏储层上倾方向尖灭油气藏塑性岩石上窿形成一系列油气藏塑性岩石上窿形成一系列油气藏美美国国墨墨西西哥哥湾湾常常见见中中国国始始终终没没有有发发现现地层不整合油气藏地层不整合油气藏美美国国阿阿拉拉斯斯加加发发现现一一个个巨巨型型的的地地层层不不整整合合油油藏藏而而中中国国没没有有发发现现大大油油田田岩性油气藏岩性油气藏油油藏藏规规模模小小常常规规方方法法很很难难发发现现我我国国这这类类油油藏藏很很多多油气参数油气参数地质储量地质储量=面积面积 厚度厚度 孔隙度孔隙度 饱和度饱和度 体积系数体积系数SH油藏和油田的概念油藏和油田的概念 油藏油藏具有独立油水系统，富集了油气的圈闭。具有独立油水系统，富集了油气的圈闭。油田油田地下能够生成石油、储藏石油、保护石地下能够生成石油、储藏石油、保护石油的一个复杂的油的一个复杂的“地质体地质体”。人们经常从新闻媒介中看到或听到人们经常从新闻媒介中看到或听到“大庆油大庆油田田”、“胜利油田胜利油田”、“辽河油田辽河油田”等名字，这等名字，这里所称的里所称的“油田油田”，都指的是一个石油企业。其，都指的是一个石油企业。其确切称呼是确切称呼是“xxxx油田有限公司油田有限公司”或或“xxxx油田分公油田分公司司”。一、岩石基本类型一、岩石基本类型二、构造基本概念二、构造基本概念三、油气生成三、油气生成四、油气运移四、油气运移五、油气成藏五、油气成藏六、油气勘探六、油气勘探七、油气开发七、油气开发目目 录录勘探步骤勘探步骤区域勘探区域勘探圈闭勘探圈闭勘探评价勘探评价勘探区域勘探区域勘探对整个盆地、坳陷进行地质调查，看对整个盆地、坳陷进行地质调查，看其是否具备含油气远景，以战略选区为主。其是否具备含油气远景，以战略选区为主。勘探方法勘探方法在野外露头研究基础上，进行重力、在野外露头研究基础上，进行重力、磁法、电法和化探等。磁法、电法和化探等。区域地质勘探区域地质勘探 各种岩石密度各种岩石密度(质量质量)是不同，是不同，根据万有引力定律，其引力也不相根据万有引力定律，其引力也不相同。椐此研究出重力测量仪器，测同。椐此研究出重力测量仪器，测量地面上各个部位的地球引力量地面上各个部位的地球引力(即重即重力力)，排除区域性引力，排除区域性引力(重力场重力场)的影的影响，就可得出局部的重力差值，发响，就可得出局部的重力差值，发现异常区，以此来研究地下地质结现异常区，以此来研究地下地质结构，称做重力勘探。构，称做重力勘探。各种岩石磁性是不同的，测各种岩石磁性是不同的，测定地面上各部位的磁力强弱，以定地面上各部位的磁力强弱，以研究地下岩石分布和地质构造，研究地下岩石分布和地质构造，称做磁力勘探。称做磁力勘探。区域地质勘探区域地质勘探 利用岩石电阻率不同，在地利用岩石电阻率不同，在地面测量地下不同深度地层介质电面测量地下不同深度地层介质电性差异，用以研究各层地质构造性差异，用以研究各层地质构造的方法，叫电法勘探。的方法，叫电法勘探。大多数油气藏的上方都存在大多数油气藏的上方都存在着烃类扩散的特点，用化学的方着烃类扩散的特点，用化学的方法寻找这类异常区，从而发现油法寻找这类异常区，从而发现油气田，就是油气地球化学勘探。气田，就是油气地球化学勘探。圈闭勘探圈闭勘探在区域勘探发现显示好的地区，选取在区域勘探发现显示好的地区，选取局部圈闭进行钻探，看其是否有油气。局部圈闭进行钻探，看其是否有油气。勘探方法勘探方法二维地震和钻井二维地震和钻井 地震勘探是是由人工制造强烈的震动(一般是在地下不深处的爆炸)所引起的弹性波在岩石中传播时，当遇着岩层的分界面，便产生反射波或折射波，在它返回地面时用高度灵敏的仪器记录下来，根据波的传播路线和时间，确定发生反射波或折射波的岩层界面的埋藏深度和形状，认识地下地质构造，以寻找油气圈闭。二维地震 一般是每隔1公里或更远作一条单方向的几公里或十几公里的地震数据采集，其以发现大的圈闭为主。东营凹陷东营凹陷东营凹陷东营凹陷陈家庄凸起陈家庄凸起陈家庄凸起陈家庄凸起沾化凹陷沾化凹陷沾化凹陷沾化凹陷埕子口凸起埕子口凸起埕子口凸起埕子口凸起广饶凸起广饶凸起广饶凸起广饶凸起鲁西隆起鲁西隆起鲁西隆起鲁西隆起牛头镇洼陷牛头镇洼陷牛头镇洼陷牛头镇洼陷616.0616.0616.0616.0剖面（剖面（剖面（剖面（37.82537.82537.82537.825200.250200.250200.250200.250，162.4km162.4km162.4km162.4km）评价勘探评价勘探在发现油气的地方打井，以获取油在发现油气的地方打井，以获取油气为目的。气为目的。勘探方法勘探方法目前随着油气勘探程度的提高，一些大的目前随着油气勘探程度的提高，一些大的构造已经钻探完毕，下步的评价勘探钻探目标构造已经钻探完毕，下步的评价勘探钻探目标主要集中在面积小、埋藏深、不易找到的隐蔽主要集中在面积小、埋藏深、不易找到的隐蔽油气藏。因此，需要更精细的勘探方法，目前油气藏。因此，需要更精细的勘探方法，目前主要使用的是三维地震。主要使用的是三维地震。三维地震三维地震在两个方向上（在两个方向上（南北和东西南北和东西）的）的采集，形成一个区域面上的数据体，采集，形成一个区域面上的数据体，同时其每条线的距离一般为同时其每条线的距离一般为25米，米，数据采样点的增多使其能更精细的数据采样点的增多使其能更精细的反应地下地质情况。反应地下地质情况。河道河道河道河道陈家庄地区馆上段陈家庄地区馆上段明化镇组河道砂透视图明化镇组河道砂透视图河道地震响应特征河道地震响应特征三维解释找河道三维解释找河道陈家庄地区河道砂体空间展布图陈家庄地区河道砂体空间展布图 技技术术关关键键：依依据据河河道道砂砂体体的的地地震震响响应应特特征征，通通过过水水平平切切片片、地地层层切切片片、透透视视技技术术、种种子子点点追追踪踪等等三三维维可可视视化化解解释释技术描述河道。技术描述河道。河道宽十几米河道宽十几米-上百米上百米 常常规规剖剖面面在在3000m3000m上上下下可可识识别别厚厚度度10m10m左左右右的的砂砂体体，测测井井约约束束反反演演剖剖面面可可分分辨辨厚厚度度大大于于5m5m的的砂砂体体，描描述述岩岩性性体的大小为体的大小为0.2-13km0.2-13km2 2。岩岩性性体体钻钻遇遇成成功功率率在在误误差差范范围围内内可可90%90%。深深度度误误差差在在0.3%0.3%，厚厚度度误误差差0.1%0.1%。钻钻遇遇油油层层成成功功率率在在87%87%，试试油成功率为油成功率为81%81%。砂体厚度12米砂体厚度5.5米描述精度描述精度一、岩石基本类型一、岩石基本类型二、构造基本概念二、构造基本概念三、油气生成三、油气生成四、油气运移四、油气运移五、油气成藏五、油气成藏六、油气勘探六、油气勘探七、油气开发七、油气开发目目 录录 要使油气采集到地面需要三个大的步骤：要使油气采集到地面需要三个大的步骤：钻井钻井 测井、固井和射孔测井、固井和射孔 开采开采钻井是发现油气田的最终手段钻井是发现油气田的最终手段一般钻井深一般钻井深2000至至3000多米。才多米。才能打到油层。由于各种需要，钻井不能打到油层。由于各种需要，钻井不一定都是人们想象的直井，还有斜井、一定都是人们想象的直井，还有斜井、水平井或丛式井等。海上也可以通过水平井或丛式井等。海上也可以通过建造海上平台钻井。建造海上平台钻井。海洋钻井平台海洋钻井平台丛式井可以钻开多个油气层、油气藏丛式井可以钻开多个油气层、油气藏水平井、侧钻水平井地质设计技术水平井、侧钻水平井地质设计技术水平井、侧钻水平井地质设计技术水平井、侧钻水平井地质设计技术分支水平井分支水平井测井、射孔、作业测井、射孔、作业开采方式开采方式自喷开采自喷开采人工举升人工举升注水注水三采三采自喷开采自喷开采依靠油层本身的能量，使油喷出地面，叫自喷依靠油层本身的能量，使油喷出地面，叫自喷开采。开采。凡是油井能够自喷采油的油田凡是油井能够自喷采油的油田(或油藏或油藏)，其，其油层压力比较大，驱油能量比较足，油层的渗透率油层压力比较大，驱油能量比较足，油层的渗透率比较高。这是油田开发中最为理想的一种开采方式。比较高。这是油田开发中最为理想的一种开采方式。因为自喷采油易于管理，采油成本比较低。所以，因为自喷采油易于管理，采油成本比较低。所以，这样的油田这样的油田(或油藏或油藏)，更应该及时地实行注水，以，更应该及时地实行注水，以保持油层内的足够驱油能量，以便油井能延长自喷保持油层内的足够驱油能量，以便油井能延长自喷期。但是，一个油田的自喷期毕竟也是有限的。之期。但是，一个油田的自喷期毕竟也是有限的。之后总是要转到用机械采油的方式来继续开采。后总是要转到用机械采油的方式来继续开采。人工举升人工举升即我们俗称磕头机的采油方法，其实它就是一个下即我们俗称磕头机的采油方法，其实它就是一个下入采油井中的深井泵。其依靠外界补充的能量，将油采入采油井中的深井泵。其依靠外界补充的能量，将油采出地面。常用的就是抽油机，。出地面。常用的就是抽油机，。面积注水面积注水注水方式注水方式边部注永边部注永底部注水底部注水内部切割注水内部切割注水排状注水排状注水注 水 油田投入开发后，随着开采时间的增长，油层本身能量将不断地被消耗，致使油层压力不断地下降，油井产量大大减少，甚至会停喷停产，造成地下残留大量死油采不出来。为了弥补原油采出后所造成的地下亏空，保持或提高油层压力，实现油田高产稳产，利用注水井把水注入油层，以补充和保持油层压力的措施称为注水。排状注水排状注水正对式正对式交错式交错式四点法五点法反五点法七点法反九点法九点法面积注水面积注水第一阶段：天然能量开发第一阶段：天然能量开发1960-1965扎尔则油田注水方式变化历程扎尔则油田注水方式变化历程第二阶段：边外注水第二阶段：边外注水1966-19821966-1982扎尔则油田注水方式变化历程扎尔则油田注水方式变化历程第三阶段：边外注水、调整第三阶段：边外注水、调整第三阶段：边外注水、调整第三阶段：边外注水、调整 1983-1994扎尔则油田注水方式变化历程扎尔则油田注水方式变化历程第四阶段：边外第四阶段：边外第四阶段：边外第四阶段：边外+内部内部内部内部1995-今扎尔则油田注水方式变化历程扎尔则油田注水方式变化历程蒸汽蒸汽油油注汽注汽焖井焖井采油采油油油层层蒸汽注入井蒸汽注入井油层油层蒸汽驱开采方式蒸汽驱开采方式热油水混合带热油水混合带蒸汽带蒸汽带