石油地质.pptx

8/23/20248/23/20241 1石油地质学石油地质学王仁太王仁太8/23/20248/23/20242 2提提 纲纲一、绪论一、绪论二、石油、天然气的化学成分和物理性质二、石油、天然气的化学成分和物理性质三、油气成因理论及进展三、油气成因理论及进展四、油气运移基础及进展四、油气运移基础及进展五、油气成藏理论及进展五、油气成藏理论及进展六、我国油气资源可持续发展战略六、我国油气资源可持续发展战略8/23/20248/23/20243 3 石油石油:石油是一种液态的，以碳氢化合物为主要成分的矿产品。原油是从地下采出的石油，或称天然石油。人造石油是从煤或油页岩中提炼出的液态碳氢化合物。组成原油的主要元素是碳、氢、硫、氮、氧。石油成因的学说石油成因的学说:主要有无机成因和有机成因学说。多数学者认为石油主要是有机成因的。生油岩生油岩:按照有机成因学说，大量的微体生物遗骸与泥砂或碳酸质沉淀物埋藏在地下，经过长时期的物理化学作用，形成富含有机质的岩石，其中的生物遗骸转化为石油。这种岩石称为生油岩。储集层储集层:是指能够储存和渗滤油气的岩层，它必须具有储存空间(孔隙性)和储存空间一定的连通性(渗透性)。储集层中可以阻止油气向前继续运移，并在其中贮存聚集起来的一种场所，称为圈闭或储油气圈闭。油气藏油气藏:圈闭内储集了相当多的油气，就称为油气藏。油气田油气田:在地质意义上，油气田是一定(连续)的产油面积内各油气藏的总称。该产油面积是受单一的或多种的地质因素控制的地质单位。油气聚集带油气聚集带:油气聚集带是油气聚集条件相似的、位置邻近的一系列油气藏或油气田的总和。它具有明确的地质边界。区，形成年产原油430万吨和天然气3.8亿立方米生产能力。含油气盆地含油气盆地:在地质历史上某一时期的沉降区，接受同一时期的沉积物，有统一边界，其中可形成并储集油气的地质单元，称做含油气盆地。生油门限生油门限:生油岩在地质历史中随着埋藏在地下的深度加大，受到的压力和温度增加，其中的有机质逐步转变成油或气。当生油岩的埋藏到达大量生成石油的深度(也是与深度相应温度)时，叫进入生油门限。石油地质基本概念及名词解说8/23/20248/23/20244 4油气地质储量及其分级油气地质储量及其分级:油气地质储量就是油气在地下油藏或油田中的蕴藏量，油以重量(吨)为计量单位，气以体积(立方米)为计量单位。地质储量按控制程度及精确性由低到高分为预测储量、控制储量和探明储量三级。地处豫西南的南阳盆地，矿区横跨南阳、驻马店、平顶山三地市，分布在新野、唐河等8县境内。已累计找到14个油田，探明石油地质储量1.7亿吨及含油面积117.9平方公里。1995年年产原油192万吨。油油(气气)按储量可分按储量可分 按最终可采储量值可分成4种：特大油(气)田：石油最终可采储量大于7亿吨(50亿桶)的油田。天然气可按1137米3气=1吨原油折算。大型油(气)田：石油最终可采储量0.77亿吨(550亿桶)的油(气)田。中型油(气)田：石油最终可采储量7107100万吨(0.55亿桶)的油(气)田。小型油(气)田：石油最终可采储量小于710万吨(5000万桶)的油(气)田。按圈闭类型划分油气藏按圈闭类型划分油气藏:有构造油气藏、地层油气藏和岩性油气藏三大类。后两类比较难于发现，勘探难度大，称为隐蔽圈闭油气藏。岩石分类岩石分类:岩石分沉积岩、火成岩及变质岩三大类。多数油、气储存于沉积岩中，火成岩及变质岩中也可以储存油、气。常见的沉积岩有砂岩、砾岩、泥岩、页岩、石灰岩及白云岩等。地层及其单位地层及其单位:岩石(特别是沉积岩)常常是由老到新呈现为层状排列的，因而把这些排列在一起的岩石统称为地层。地层的单位有大有小，因其成因和时代及工作需要可把排列在一起的岩石划分为不同的地层单位和系统。地层时代划分:地层形成的年代有老有新，通常把地层的时代由老至新划分为太古代、元古代、古生代、中生代、新生代等，与“代”相对应的地层单位则称为“界”，如太古界、新生界等。“代”可以细分为“纪”，如中生代分为三叠纪、侏罗纪、白垩纪，新生代分为第三纪、第四纪等，与“纪”相对应的地层单位称为“系”，如侏罗系、第三系等。“纪”和“系”还可以再详细划分，如油、气勘探开发工作中常用到的“组”和“层”，就是更小的地层单位。8/23/20248/23/20245 5 三维地震勘探三维地震勘探:由于地震勘探的测线只提供了二维的信息，要了解一定面积内的地下情况需要把各条测线的地震剖面进行对比，找出相关的信息推断测线之间的地下情况，才能形成整体概念，这就可能产生相当大的人为误差。三维地震是在一定的面积上采用地下地震信息的方法，它可从三维空间(立体的)了解地下地质构造情况。这种方法可以提供剖面的、平面的，立体的地下地质图构造图象，大大地提高了地震勘探的精确度，对地下地质构造复杂多变的地区特别有效。高凝油高凝油:通常把凝固点在40以上，含蜡量高的原油叫高凝油。辽宁省的沈阳油田是我国最大的高凝油田，其原油的最高凝固点达67。稠油稠油:稠油是沥青质和胶质含量较高、粘度较大的原油。通常把地面密度大于0.943、地下粘度大于50厘泊的原油叫稠油。因为稠油的密度大，也叫做重油。我国第一个年产上百万吨的稠油油田是辽宁省高升油田。天然气天然气:地下采出的可燃气体称做天然气。它是石蜡族低分子饱和烃气体和少量非烃气体的混合物。天然气按成因一般分为三类：与石油共生的叫油型气(石油伴生气)；与煤共生的叫煤成气(煤型气)；有机质被细菌分解发酵生成的叫沼气。天然气主要成分是甲烷。干气和湿气干气和湿气:油田的伴生天然气，经过脱水、净化和轻烃回收工艺，提取出液化气和轻质油以后，主要成分是甲烷的处理天然气叫干气。一般来说，天然气中甲烷含量在90%以上的叫干气。甲烷含量低于90%，而乙烷、丙烷等烷烃的含量在10%以上的叫湿气。天然气与液化石油气区别天然气与液化石油气区别:天然气是指蕴藏在地层内的可燃性气体，主要是低分子烷烃的混合物，可分为干气天然气和湿天然气两种。干气成分主要是甲烷，湿天然气除含大量甲烷外，还含有较多的乙烷、丙烷和丁烷等。液化石油气是指在炼油厂生产，特别是催化裂化、热裂化、焦化时所产生的气体，经压缩、分离而得到的混合烃，主要成分是丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等。8/23/20248/23/20246 6 沉积相沉积相:指在一定的沉积环境下形成的岩石组合。在沉积环境中起决定作用的是自然地理条件的不同，一般把沉积相分为陆相、海相和海陆过渡相。油气盆地数值模拟技术油气盆地数值模拟技术:油气盆地数值模拟技术主要是从盆地石油地质成因机制出发，将油气的生成、运移、聚集合为一体，充分研究各种地质参数，建立数字化动态模型，并形成一维三维的计算机软件，全方位的描述一个盆地的油气资源形成及地质演化过程。石油勘探石油勘探:所谓石油勘探，就是为了寻找和查明油气资源，而利用各种勘探手段了解地下的地质状况，认识生油、储油、油气运移、聚集、保存等条件，综合评价含油气远景，确定油气聚集的有利地区，找到储油气的圈闭，并探明油气田面积，搞清油气层情况和产出能力的过程。地震勘探地震勘探:地震勘探是地球物理勘探中一种最重要的的方法。它的原理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。多次覆盖多次覆盖:多次覆盖是指采用一定的观测系统获得对地下每个反射点多次重复观测的采集地震波讯号的方法。它可以消除一些局部的干扰，有利于求得较准确的讯号。地震剖面地震剖面:地震勘探方法是在地面上布置一条条的测线，沿各条测线进行地震施工采集地震信息，然后经过电子计算机处理就得出一张张地震剖面图。经过地质解释的地震剖面图就象从地面向下切了一刀，在二维空间(长度和深度方向)上显示了地下的地质构造情况。8/23/20248/23/20247 7地震勘探的数据处理地震勘探的数据处理:把记录采集到地震信息的磁带上的大量数据输入到专用的电子计算机中，按照不同的要求用一系列功能不同的程序进行处理运算，把数据进行归类编排，突出有效的，除去无效和错误的，最后把经过各种处理的数据以波形、线形的形式绘制在胶片上或静电纸上，形成一张张地震剖面。这个过程就称做数据处理。地震勘探中所说的速度地震勘探中所说的速度:地震勘探所说的速度即是地震波的传播速度。常用的是平均速度，它是地震波垂直穿过某一岩层界面以上各地层的总厚度与各层传播时间总和之比，可以用来把地震记录的时间转换为深度(距离)。此外，还有层速度、均方根速度、叠加速度等。水平叠加剖面水平叠加剖面:在用多次覆盖方法采集的地震资料处理过程中，把共同反射点的许多道的记录经动校正以后叠加起来，以提高讯噪比(高讯号与噪声的比例)，压制干扰，用这种方法处理所得到的地震剖面叫水平叠加剖面。叠加偏移剖面叠加偏移剖面:在地震资料处理中，在水平叠加的基础上，实现反射层的空间自动归位，用这种方法处理得到的地震剖面，就是叠加偏移剖面。垂直地震剖面垂直地震剖面:地震源放置于地面，接收的检波器置于深井中，地面激发震动后由不同深度的检波器接收地震波讯号，这种方法获得的地震波讯号是单程的，而不是反射或折射回来的，对分析和认识地下地质构造情况更为准确。地震资料解释地震资料解释:地震资料解释是把经过处理的地震信息变成地质成果的过程，包括运用波动理论和地质知识，综合地质、钻井、测井等各项资料，做出构造解释、地层解释，岩性和烃类检测解释及综合解释，绘出有关的成果图件，对测区作出含油气评价，提出钻井位置等。地震地层学地震地层学:地震地层学是把地层学和沉积学特别是岩性、岩相的研究成果，运用到地震解释工作中，把地震资料中蕴藏的地层和沉积特征的信息充分利用起来，做出系统解释的方法。8/23/20248/23/20248 8 地震层序地震层序:地震层序是沉积层序在地震剖面图上的反映。在地震剖面图上找出两个相邻的反映地层不整合接触的界面，则两个界面之间的地层叫做一个地震层序。但因为受不整合面影响，其间的地层即地震层序是不完整的，沿不整合面追踪到地层变成整合的之后，这个地震层序才是完整的。层序地层学层序地层学:层序地层学是在地震地层学基础上进一步发展的新学科，是综合地质、地震资料，详细划分并确立地下地层的层序，从而研究其构造活动、沉积环境的变化、岩相分布等。地震相地震相:地震相是指沉积物(岩层)在地震剖面图上所反映的主要特征的总和。地震相标志分为：内部反射结构；反射连续性；反射振幅；反射频率；外部几何形态及其伴生关系。合成地震记录合成地震记录:合成地震记录是用声波测井或垂直地震剖面资料经过人工合成转换成的地震记录(地震道)。它是地震模型技术中应用非常广泛的一种，也是层位标定、油藏描述等工作的基础，是把地质模型转化为地震信息的中间媒介。油气检测技术油气检测技术:油气检测技术是一种综合利用烃类存在的多种地震特性参数(速度、频率、振幅、相位等)来确定油气富集带的方法。这类技术有许多种，目前常用的有亮点技术和AVO技术等。储集层预测技术储集层预测技术:储集层预测技术是综合应用地震、地质、钻井、测井等各项资料对地下储集层的分布、厚度及岩性和物理性质变化进行追踪和预测的一项先进技术。地震横波勘探地震横波勘探:地震波(弹性波)的传播有纵波与横波两种，纵波质点位移的方向与波的传播方向平行，横波的质点位移方向与波的传播方向垂直。现在通用的地震勘探方法采集的是纵波的讯号，采集横波讯号的称做地震横波勘探。横波在判断岩性、裂缝和含油气性方面有其固有的优点。此种勘探方法在我国正处于研究和实验阶段。8/23/20248/23/20249 9 重力勘探重力勘探 各种岩石和矿物的密度(质量)是不同，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，测量地面上各个部位的地球引力(即重力)，排除区域性引力(重力场)的影响，就可得出局部的重力差值，发现异常区，这一方法称做重力勘探。它就是利用岩石和矿物的密度与重力场值之间的内在联系来研究地下的地质构造。磁力勘探磁力勘探 各种岩石和矿物的磁性是不同的，测定地面上各部位的磁力强弱以研究地下岩石矿物的分布和地质构造，称做磁力勘探。由于地球本身就是个大磁体，所以对磁力的预测值应进行校正，求出只与岩石矿物磁性有关的磁力异常。一般铁磁性矿物含量愈高，磁性愈强。在油气田区，由于烃类向地面渗漏而形成还原环境，可把岩石或土壤中的氧化铁还原成磁铁矿，用高精度的磁力仪可以测出这种磁异常，从而与其它勘探手段配合，发现油气田。电法勘探电法勘探 电法勘探的实质是利用岩石和矿物(包括其中的流体)的电阻率不同，在地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的方法，对高电阻率岩层如石灰岩等效果明显。电法勘探种类较多，我国目前石油电法勘探一般用直流电测深、大地电磁测深、可控源声频大地电磁测深等方法，近期又发展了差分标定电法、大地电场岩性探测法等新方法。地球化学勘探地球化学勘探 根据大多数油气藏的上方都存在着烃类扩散的“蚀变晕”的特点，用化学的方法寻找这类异常区，从而发现油气田，就是油气地球化学勘探。油气地球化学勘探方法的种类比较多，常用的是土壤烃气体测量、土壤硫酸盐法、稳定碳同位素法、汞和碘测量法等，还有地下水化学法及井下地球化学勘探法。8/23/20248/23/20241010油藏描述油藏描述:油藏描述是一种新技术，它把地震、测井、地质等多方面资料综合起来，运用计算机手段进行处理，定性、定量描述三维空间的油气藏，包括：构造、储层、储集空间、流体性质及分布、渗流物理特征、压力和温度、驱动能量和驱动类型、油气藏类型等，是对油气藏本身正确的认识。井壁取心井壁取心:井壁取心是使用测井电缆将取心器下入井中，用炸药将取心器打入井壁，取下小块岩石以了解岩石及其中流体性质的方法。油气探井油气探井 为勘察地下含油气情况所钻的井称油气探井。探井一般有4大类。参数井：了解一个地区(盆地或凹陷)生油岩和储集岩存在和分布的情况的井；预探井：了解一个圈闭中是否含有油气和储集岩分布情况的井；评价井：在预探井发现含油气储集层后，为探明这个圈闭(油气藏)含油气面积和地质储量所钻的井；资料井：为获得油气藏油层参数(主要是使用特殊工具在钻进中取出整块，进行检测与分析)所钻的井。地质录井:地质录井是配合钻井勘探油气的一种重要手段，是随着钻井过程利用多种资料和参数观察、检测、判断和分析地下岩石性质和含油气情况的方法。主要包括岩屑录井、岩心录井、钻时录井、荧光录井、钻井液录井及气测录井等。8/23/20248/23/20241111绪论一、石油地质学的任务：石油地质学是在石油和天然气勘探及开采的大量实践中总结出来的一门新兴学科。是石油及天然气地质勘探领域的重要理论基础课。学习它的目的，就是了解石油及天然气方面的知识，综合运用现场地质、钻井资料，在实际工作中更好地工作。二、学习的内容：了解什么是石油和天然气，它有哪些特征。石油和天然气的成因、运移、聚集。什么是储集层和盖层。油气藏类型。8/23/20248/23/20241212二、石油和天然气的化学成分及物理性质研究石油的化学组成和物理性质。对于石油的生成、运移、聚集和分布规律都具有非常重要的意义。1、石油的化学成分：石油是同各种碳氢化合物与少量杂质组成的液态可燃矿物。主要化学元素碳的含量占8487%，氢的含量为1114%。其次为硫、氮、氧及微量元素，总含量一般只有14%。但是，个别情况下，硫分增多，这个比例可高达37%。石油中氮和氧的含量，很少超过11.5%。只有万分之几到千分之几。但个别地区的石油，氮含量可 达1.42.2%。除上述五种元素外，在石油中还发现了其它微量元素，构成了石油的灰分。胶质和沥青质含量多的石油，灰分往往也多。由上述元素组成可知，组成石油的化合物主要是烃类，其它非烃类则以含硫、含氮、含氧化合物的形态存在于胶质和沥青质中。碳和氢两种主要元素组成的碳氢化合物，按本身结构的不同可分为1）烷烃（正烷烃、异烷烃）；2）环烷烃（五员环、六员环）；3）芳香烃。石油的非烃组成主要是含硫谷物、含氮谷物和含氧化合物三种。8/23/20248/23/20241313石油的组成为了了解石油的性质及其变化，根据石油中不同化合物对不同溶剂的溶解及介质吸附等表现出来的不同特点，利用不同的方法将石油的组成分成性质相近的“组”，这些“组”，称为石油的组分。每一组分内包含着性质相似的一部分化合物，一般分为下列几组：1）油质 油质为石油的主要组成部分，多为碳氢化合物组成的淡色粘性液体（有时呈固体结晶）。油质含量的高低是石油质量好坏的重要标志，油质含量高，石油的质量相对较好。2）胶质 一般为粘性或玻璃状的半固体物质，主要成分仍以碳氢化合物为主，但氧、硫、氮化合物增多，平均分子量变大；颜色不同，由淡黄、褐红到黑色均有。3）沥青质 沥青质相比之下含的碳氢化合物更少，氧、硫、氮化合物更多，平均分子量比胶质还大，为暗褐色或黑色固体物质，在石油中含量较少，一般在1%左右，个别可达3-5%。4）碳质 以碳元素状态分散在石油内，含量较少，也有叫残碳，不溶于有机溶剂内。从石油的组成来看，其组成相当复杂，在元素、族分和组分之间既有成因上的联系，又有成分及性质上的区别，这些区别和联系往往反映了它们内在的规律性，研究和分析这些变化是认识石油成因、演化和分布的重要方面。8/23/20248/23/202414142、石油的物理性质：石油的物理性质，取决于它的化学组成。不同地区、不同层位、甚至同一层位不同构造部位的石油其物理性质也可能有明显的差别。1）颜色：石油的颜色变化很大，从无色、淡黄色、黄褐色、深褐色、黑绿色至黑色。其胶质、沥青质含量越高颜色 越深。2）相对密度：石油的相对密度变化很大，20时，一般介于0.751.00之间。3）粘度：石油的粘度变化范围很大。受温度、压力和石油的化学分子所制约随温度升高，粘度降低；压力加大，粘度也随之增加；环烷烃及芳香烃含量高、高分子碳氢倾化合物含量高的石油。粘度也越大。4）荧光性：石油及其大部分产品除轻汽油、石腊外，无论其本身或溶于有机溶剂中，在紫外线照射下，均可发光，称为荧光。石油的发光取决于其化学结构。轻质油的荧光为浅蓝色，含胶质较多的 呈绿和黄色，含沥青质多的则为褐色。所以，发光颜色随石油或沥青物质的性质而变，不受溶剂性质的影响。而发光强度，则于石油或沥青物质的浓度有关。5）旋光性：引起石油旋光性的原因，在于其有机化合物分子结构中具有不对称的碳原子存在。造成不对称分子结构，使化合物本身具有旋光的性能。6）溶解性：石油在水中的溶解度很低，甚至难溶于水。但却易溶于许多有机溶剂。如氯仿、四氯化碳、三氯甲烷等。8/23/20248/23/202415153、天然气的成分：所谓天然气是指自然界一切天然生成的气体，它们常是气体化合物或气态元素的混合物，其成因复杂、产状多样。与油田和气田有关的天然气，主要成分是气态烃，其中以甲烷为主；非烃气常为氮气、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢，氢气及微量惰性气体。它们随产状不同，成分含量变化也很大。1）气藏气：指基本上不与石油伴生，单独聚集成纯气藏的天然气。甲烷含量在气体成分中常占95%以上，重烃气含量极少。2）气顶气：指与石油工业共存于油气藏中呈游离气顶状态的天然气。它与成因和分布上均与石油关系密切，重烃气含量可达百分之几至几十，仅次于甲烷。3）溶解气：天然气易溶于石油或地下水。可区分为油内溶解气和水内溶解气。油内溶解气常见于饱和或过饱和油藏中，其特点是重烃气含量高，有时可达40%。水内溶解气的主要成分不甲烷的氮，重烃气和二氧化碳含量一般不超过1012%。4）凝析气：当地下温度、压力超过临界条件后，液态烃逆蒸发而形成的气体，称为凝析气，一旦采出后，由于地表压力、温度降低而逆凝结为轻质油，即凝析油。8/23/20248/23/202416164、天然气的物理性质天然气无色，具气油味或硫化氢味，可燃。由于其化学组成变化大，致致使物理性质变化也大。1）相对密度：指在标准情况下，单位体积天然气与同体积空气的质量之比。天然气的相对密度一般与相对分子质量成正比。2）粘度：天然气的粘度与其化学组成及所处环境有关。一般随相对分子质量增加而减小，随温度和压力的增高而增大。3）溶解性：天然气溶于石油和水。在相同的条件下，在石油中的溶解度远远大于在水中的溶解度。在石油中有溶解天然气时，可以降低石油的相对密度、粘度及表面张力。4）热值：单位质量的天然气燃烧时所发出的热量，称为热值。8/23/20248/23/202417171 1、有机成因的晚期说（深成说、干酪根成油说）、有机成因的晚期说（深成说、干酪根成油说）、有机成因的晚期说（深成说、干酪根成油说）、有机成因的晚期说（深成说、干酪根成油说）基本观点基本观点：认为沉积物埋藏到较大深度后，到了成岩作认为沉积物埋藏到较大深度后，到了成岩作用晚期或后生作用初期，沉积岩中的不溶有机质（干酪用晚期或后生作用初期，沉积岩中的不溶有机质（干酪根）才开始发生热降解，生成大量液态石油和天然气。根）才开始发生热降解，生成大量液态石油和天然气。生物分解生物分解 油母油母 热催化热催化沉积有机质沉积有机质-干洛根干洛根-油、气油、气（生物聚合物）（生物聚合物）聚合聚合 地质聚合物地质聚合物 热裂解热裂解脂类、蛋白质、脂类、蛋白质、碳水化合物、木质素碳水化合物、木质素三、油气成因三、油气成因8/23/20248/23/20241818生成石油的物质基础根据油气有机成因理论，生物体是生成油气的最初来源。生物死亡后的残体经沉积作用埋藏于水下的沉积物中，经过一定的生物化学、物理化学变化形成石油和天然气。其中细菌、浮游植物、浮游动物和高等植物是沉积物中有机质的主要供应者。在不同沉积环境中不同类别生物体的天然组合。决定了沉积物中有机质的组成类型。生成油气的沉积有机质主要功能由类脂化合物、蛋白质、碳水化合物以及木质素等生物化学聚合物组成，它们都具有比较复杂的化学结构。8/23/20248/23/202419193、油气生成的地质环境和物理化学条件（1）油气生成的地质环境沉积盆地是有机质堆积保存和转化成烃的适宜的地质环境。大地构造要求沉积盆地的沉降时期中，沉降速率与沉积速率保持一个恰当的关系，使沉降速率与沉积速率相近或稍大，以保持适于生物大量繁殖和有机质名遭氧化的有利水体深度使丰富的有机质保存下来的还原环境。岩相古地理条件要求无论海相陆相都可具备适于油气生成的环境，海相浅海及三角洲区最有利于油气生成；陆相深水半深水湖泊是陆相生油岩发育的区域。古气候条件，温暖湿润的气候有利于繁殖和发育，是油气生成有利的外界条件之一。8/23/20248/23/20242020细菌作用细菌作用细菌的生存和消亡、抑制和活跃受养料、湿度、温度、水循环、和介质的PH值、Eh值以及毒性代谢物所控制。总趋势随埋藏深增加而减弱。从浅到深为喜氧菌带、厌氧硫酸盐还原菌带和厌氧碳酸盐还原甲烷菌带。细菌通过酵素可使许多不稳定的原始生化组分被分解和消化。实验和野外资料表明，有机质经细菌作用后还可直接产生沥青物质。细菌在自然界有很强的生存适应力和繁殖能力。本身就是一种生烃物质8/23/20248/23/20242121催化剂催化剂在自然条件下，最主要最有现实的催化剂是粘土。蒙脱石型的粘土催化活力最强。催化剂作用主要是一种复杂的自由表面现象，被催化剂所吸附的各种原子在催化原子的激发下变得活跃起来，从而有利于结合成新的化合物。在有机质生油过程中催化剂可以改变其原有的结构，断开其CC和CH键，进而分裂出较轻的烃。温度100裂解下十六烷高活力催化剂 只需几个月 低活力催化剂 需一千年单纯热裂解 超过40亿年125 以前的热催化降解可能是主要的生油机制,高温凝析油和湿气可能由热裂解产生,热降解反应速度由温度、反应物浓度以及催化剂的浓度和活力所决定。催化剂的参与加快成烃反应速度，降低反应所需的活化能改造烃的性质。8/23/20248/23/20242222放射性放射性 实验表明，用a-射线轰击某些有机质可得到甲烷、二氧化碳和氢，轰击水可得到氧和氢。氧与有机质作用最后生成二氧化碳，氢可使有机质氢化与二氧化碳化合成甲烷。甲烷在a-射线作用下可叠合成乙烷、更重的气态乃至液态烷烃。但在实际上有人计算每立方千米含有0.001%铀，有机质含量1%时，在一个百万年时间内，可生成石油是18万吨。对于形成工业油气藏意义不大，在高放射性的页岩中未发现大量游离石油。表明有理论意义无实际意义。放射性无素增热有利于有机质的演化。压力无论模拟实验（Saigo,1986;Horvath,1987;丁福臣等，1991）还是化学热动力学理论分析计算（何志高，1982），表明高压阻碍有机质成熟和成烃作用，Horvath,(1987)进一步指出：短暂的降压有利于加速有机质的成熟。8/23/20248/23/20242323（1）低熟油气的概念）低熟油气的概念 低熟油气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油气。低熟油气形成机理的研究是对现有油气成因理论的进一步补充和完善，对于促使油气资源评价技术方法的改进与发展，拓宽油气勘探领域，具有重要的理论和实际意义。初步估算，渤海湾盆地已探明的低熟油储量在7亿吨以上，在吐哈盆地，以煤系地层为油源的原油中这类低熟油也有发现；在松辽、柴达木、苏北、泌阳、潜江等盆地都发现了低熟油。8/23/20248/23/202424243、天然气成因理论与应、天然气成因理论与应用用（1）天然气的涵义及发展历史）天然气的涵义及发展历史（2）天然气成因类型）天然气成因类型（3）天然气成因类型综合判识）天然气成因类型综合判识8/23/20248/23/20242525（1）天然气的涵义及发展历史天然气的涵义及发展历史1）天然气的涵义 自然界中天然形成的气体称之为天然气。天然气绝大多数是在标准状态下呈气态的化合物和元素组成的混合体，天然气中常见的气态化合物和元素有：烷烃气（C1-4）、二氧化碳、氮、硫化氢、汞蒸气，稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙）。其一：广义的天然气包括气圈、水圈、岩石圈及地幔和地核中的一切天然气体；其二：狭义的天然气指以烷烃气为主（少数情况下以二氧化碳或氮，硫化氢为主），在岩石圈、水圈以至地幔和地核中的自然气体。天然气地质学是研究狭义天然气的生成、成因、地球化学、同位素、运移、聚集、成藏、逸散、分布富集规律及其评价与地质作用有关的学科。8/23/20248/23/20242626（2）天然气成因类型）天然气成因类型 天然气的气体组成极为复杂，而气态物质往往是有机物或无机物分解或合成过程的产物，因而它所涉及的化学过程和作用也是相当复杂的。主要的作用有：细菌的生物地球化学作用 矿物的催化作用 有机质的缩聚作用和脱基团作用 加氢和氢的重排作用 岩石与介质的高温合成反应 地幔物质脱气作用 1）天然气形成的地球化学作用）天然气形成的地球化学作用 8/23/20248/23/202427272 2）天然气成因分类）天然气成因分类）天然气成因分类）天然气成因分类 近十年来，我国在天然气的认识上取得了很大的进展，对天然气的成因类型很多学者都提出的自己的认识，有代表性的是戴金星、徐永昌等。其共同的特点是分出了有机气、无机气。有机气中又分出油形气和煤形气，在无机成因的认识上，徐永昌和戴金星强调了不同的侧面。8/23/20248/23/202428282 2）天然气成因分类）天然气成因分类）天然气成因分类）天然气成因分类 第一，第一，根据气的物质来源特征划分为两大类：有机气、无机气。第二，第二，按成气有机母质类型的不同，划分为油型气和煤成气两大类。第三，第三，根据各种成气作用的外生营力特征，将有机气的进一步划分，以生物化学作用为主形成的生物气（亦称细菌气）和以热动力学所形成的热解气（热催化气）。第四，第四，针对有机成因气的两大亚类在相似外生营力作用下形成的气体在气体组分在气体组分和同位素组成上同位素组成上有各自的特征，划分为油型热解气、煤型热解气等天然气成因的第二层次分类。见下表8/23/20248/23/20242929有机成因气的主要类型有机成因气的主要类型有机成因气的主要类型有机成因气的主要类型及其特征及其特征及其特征及其特征8/23/20248/23/20243030（1）生物（细菌）成因气）生物（细菌）成因气生物成因气指在成岩作用或有机质演化早期阶段，即Ro0.4%0.5%，徐永昌等（1994）则认为Ro0.3%，微生物群体的发酵和合成作用而形成以甲烷气体为主的天然气。主要分布在中、新生代沉积岩中，埋深从地表数米至1500m，个别可达3000m，各类有机质在适宜的环境中均可形成生物成因气。生物成因气的组分为烃类和非烃气体，烃类气体中以甲烷为主，C1/C1-5大于0.98。同位素组成13C1轻于-55，我国最轻的可达-91.18。8/23/20248/23/20243131有利于生物成因气形成聚集的条件：有利的生物生气条件是生物气形成的必要前提。丰富的有机质是形成生物气的物质基础，源岩的规模、组成、有机质类型、丰度控制了甲烷生产菌的生气能力和生气强度。在海相中有机碳的丰度下限为0.5%，陆相沉积有机碳大于0.2%作为有利气源岩。还原环境和中性水介质条件有利于生物气形成。甲烷生产菌是严格的专性厌氧菌群，中性介质有利于甲烷生产菌的生长，pH值范围为5.97.8。甲烷生产菌生存为075，最适宜值为3542 。快速的沉积作用既有利于有机质的保存，又有利于阻止甲烷的扩散耗损，较松散的细粒沉积物孔隙较大，最有利于细菌的生存和繁殖。物性较好、规模较大的储层是气藏大小的关键。有效的封盖和保存条件是甲烷富集的重要因素。好的盖层必须具备低渗透性和足够的厚度。早期圈闭及同生圈闭有利于生物气富集。背斜圈闭、岩性圈闭及背斜岩性混合圈闭，自生自储型。8/23/20248/23/20243232生物热催化过渡带气（Biotheomcatalytic trantional zone gas)简称过渡带气，是一种新的天然气成因类型和天然气勘探领域。近年来，对过渡带气的地球化学和油气关系研究表明（刘文汇，1994，1995），有机母质在该带的演化阶段可以形成自生自储的天然气，而且以偏腐殖型母质为主，其形成机制和天然气地球化学有别于其它类型天然气的特征。（2）生物）生物热催化过渡带气热催化过渡带气8/23/20248/23/20243333过渡带气的地球化学特征过渡带气的地球化学特征对我国十几个中、新生代沉积盆地300多个过渡带气进行组分、稳定同位素分析，它们具有与其它成因类型天然气不同的地球化学特征。1）过渡带气的组分及同位素分布烃类组分烃类组分 过渡带气烃类过渡带气烃类组分丰度在组分丰度在16%100%，甲烷，甲烷分布为分布为10%99.9%（图（图1-2），），平均为平均为79.8%，重烃分布在，重烃分布在0.03%62.7%，平均为，平均为11.8%。而而C1/C1-50.95，气态烃组分偏高，是低演化阶段的产物，主要的是较高演化阶段典型过渡带气通过运移作用形成的，其特征为-60 13C1 -45，几乎所有的中、新生代沉积盆地均有分布，位于图中B区。b、典型过渡带气 C1/C1-5在0.50.95，重烃含量随 13C1 变重而有增大趋势。c、残留过渡带气 C1/C1-50.55，重烃含量甚高，远高于正常演化阶段形成的天然气和模拟产物天然气中组分的组成，-56 13C1-45，常含有较高N2。d、生物改造或复合源过渡带气 这类气体的C1/C1-5在0.60.95之间，重烃含量似乎为典型过渡带气，但13C1 在-60-58，不是生物在还原条件下改造已形成的烃类，就是甲烷与重烃非同源的产物，分布在百色盆地。从13C1 与C1/C1-5的分布关系可以看出，随演化程度增加，13C1 变重，C1/C1-5值变小。而运移作用的影响，使运移出的气体的C1/C1-5值变大，运移残留型气C1/C1-5值变小。不同源的复合，可构成C1/C1-5的变化。8/23/20248/23/20243737过渡带气主要为低演化阶段的产物，13C1 在1224之间，13C2在16范围。13C2 较大而13C1 相对较小的天然气（图中A区），反映甲烷可能有相对高演化阶段产物的复合。而大的13C2（4）可能是低演化阶段乙、丙烷同源产物。13C1 较大而13C2较小的天然气（图中D区），13C1 值15，为明显低演化阶段的产物，而小的13C2（2）则可能是不同母质气体、特别是与型有机质气复合的结果。8/23/20248/23/20243838目前我国存在过渡带气的盆地包括东部活动区的松辽、渤海湾、苏北、南襄、江汉和三水盆地，中部稳定区的鄂尔多斯盆地和百色盆地，西部次稳定区的准噶尔盆地和吐哈盆地，源岩主要以中、新生界为主，储层除中、新生界外尚有少数古生界储层。过渡带气藏（田）的类型及分布对于一个沉积盆地而言，过渡带气的分布受源岩类型、演化、沉积环境、构造作用强度等因素的影响而具有一定分布特征。过渡带气藏的类型 即自生自储型、新生古储型、古生新储型和复合型。a、自生自储型 指天然气源岩及储层在一个较大的地质层系范围内，气体运聚过程中未超越大的沉积层系范围。b、新生古储 气源为新地层，通过断层、不整合面以侧向运移为主聚集储藏在老地层中。c、古生新储型 使老地层源岩形成的气体通过断层、不整合面运至新地层中储存。其源岩主要为下第三系，而储层为上第三系。d、复合型 指气藏中烃类气体与非烃和稀有气体来源不同的气体复合，这类气藏一般具有特定的构造和地质环境。烃类气体为过渡带气，而非烃气体多为非生物成因来源。如在济阳坳陷、苏北、三水等盆地有分布。（3 3）过渡带气的分布）过渡带气的分布8/23/20248/23/20243939过渡带气的时空分布1）过渡带气源岩的时代分布目前发现并证实为过渡带气的源岩主要是中、新生代沉积，绝大部分为新生代沉积盆地。a、第三系b、白垩系c、中生界侏罗三叠系2）过渡带气的垂向分布主要分布层段在10003000m，占82%以上，深度是过渡带气形成分布的主要层段；分布浅于1000m者（占13%），主要是经运移聚集的过渡带气；而少数深于3000m者（占5%）尽管埋深较大，但有机质演化仍然处于Ro2.0%。该带的特点是温度高（250）、压力大、矿物介质催化活性弱。已形成的气态重烃、液态烃和残余有机质发生更强烈裂解，使之全部转化为稳定的甲烷，残余碳形成碳沥青和石墨。在该带内，发生大量的芳香族的重新排列，在裂解过程中形成低分子烃需要氢原子，8/23/20248/23/20244242二、油气运移基础及进展二、油气运移基础及进展（一）与油气运移有关的基础知识（二）石油天然气的初次运移（三）石油和天然气的二次运移8/23/20248/23/20244343（一）与油气运移有关的基础知识油气运移油气运移是油气藏形成过程的重要扭带，它连接源岩到圈闭的过程。油气是流体，它运移的两种主要方式是渗滤和扩散，前者受势梯度驱动，后者受浓度梯度驱动。1、初次运移和二次运移、初次运移和二次运移原始运移：油气在烃源岩中的运移初次运移：油气排出烃源岩的运移二次运移：油气在输导系统中的运移三次运移：油气成藏后油气藏破坏发生的运移8/23/20248/23/202444447、油气运移的基本方式、油气运移的基本方式渗流与扩散是油气运移的两种方式渗流与扩散是油气运移的两种方式渗流渗流 是一种机械运动方式，液体在渗流过程中遵守能量守恒定律，它总是由机械是一种机械运动方式，液体在渗流过程中遵守能量守恒定律，它总是由机械能高的地方向机械低的地方流动；渗流是一种整体流动方式，在流动中表现出一定能高的地方向机械低的地方流动；渗流是一种整体流动方式，在流动中表现出一定的相态，在达到吸附平衡以后各种组分的浓度基本不改变。的相态，在达到吸附平衡以后各种组分的浓度基本不改变。可以用达西定律来描述，即单位时间内液体通过岩石的流量（可以用达西定律来描述，即单位时间内液体通过岩石的流量（Q）与通