石油和天然气成因石油天然气地质和勘探

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第2章石油及天然气的成因

生物有机质的主要生化组成：木质素
碳水化合物
蛋白质类脂
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第二章石油及天然气的成因
1、木质素木质素的特点：不易水解，但可被氧化成芳香酸和脂肪酸。
在缺氧的水体中，在水和微生物的作用下，木质素分
解，与其它化合物生成腐植酸，腐植酸又与烃类形成络合物，从而成为烃类从陆上流到海洋的运载体。与木质素具有相似结构的物质是丹宁，它们都是沉积有机质中芳香结构的重要来源，是成煤的重要前身物，也可生成天然气。
从而具备了丰富的生油原始物质。在海洋或湖泊中，不仅有丰富的水生生物，还因水体起
到了隔绝空气的作用，阻止了有机残体的腐烂分解，于
是与矿物质一起被沉积埋藏起来。因此海洋、湖泊、三角洲等古地理区域都是生油的有利地区。
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第二章石油及天然气的成因
随着沉积盆地的不断下沉，沉积物不断加厚，地层的压力与温度也不断增加，沉积物经历一系列的物理化学变化而
现在的分类方法，根据H/C和O/C原子比分类： Ⅰ型干酪根：H/C原子比较高（1.25~1.75），O/C原子比
较低（0.026~0.12），富含类脂物质，主要是由脂肪链组
成，多环芳烃和含氧官能团较少，是生油潜能最高的一种干酪根。
Ⅱ型干酪根：常见类型，较高的氢含量，H/C原子比为
0.65~1.25，O/C原子比在0.04～0.13之间；属高度饱和的多环碳骨架，含较多中等长度的直链烷烃和环烷烃，也含多环芳烃和杂原子官能团，是良好的生油母质。
石油的热催化转化和脱沥青过程使石油的相对密度减小，
轻组分增加，饱和烃尤其是正构烷烃含量增加。石油的氧化、生物降解作用使石油的相对密度和粘度增加，胶状沥青状物质含量增加致使原油质量变差。

石油和天然气的勘探和开发技术

石油和天然气的勘探和开发技术石油和天然气是我们生活中不可或缺的能源资源，而这两种能源的勘探和开发技术也逐渐成熟。

从地表到地下，从海底到陆地，不同的资源种类和地质条件都需要不同的技术手段和设备，以下将就此进行探讨。

一、地面勘探技术1.1测量仪器技术对于油气的勘探和开发，首先需要进行的就是地质勘探，掌握地下含油、含气岩层的情况。

测量仪器技术可以快速获取地质结构信息，包括地形、地下水位、地下岩层、地质构造等等。

其中最常见的测量仪器有地球物理仪器、测井仪器、地电仪器、雷达测深仪等。

1.2地震勘探技术另一个重要的方法是地震勘探，通过地震波在不同岩层交界处的反射和折射，来分析油气矿床的分布情况、储量情况和构造特征等。

其中最常见的设备是地震探测器，可以对地下进行3D扫描，还有关键的钻井设备，可以在地震勘探后进一步获取样本。

二、海洋勘探技术2.1声学成像技术海洋油气勘探是一项复杂的技术活动，需要经过多个阶段才能完成，而声学成像技术是其中最重要的手段之一。

采用超过100支有源和被动声源、海洋声学数据处理和图像绘制等先进技术，实现对海洋地质构造的高精度勘探研究。

2.2海底勘探技术海地雷达可以对海洋中的地形、海底岩层和沉积物进行扫描，这对于预测油气矿区覆盖范围和质量有很大帮助。

在这个过程中需要使用到多功能深度探测器、声波生成器以及特殊的海底钻机和船只，来帮助解决石油和天然气的开发难题。

三、钻井技术3.1传统钻井技术传统钻井技术已经发展相当成熟，被用来在陆地和较浅海域开发油气资源。

通常使用的钻井设备包括钻井井架、钻头、管道、泥浆泵输送系统等，可以实现钻井过程的自动化，提高工作效率和安全性。

3.2水平井钻探技术对于难以到达的油气矿床，需要采用更高效的仪器和技术手段，比如水平井钻探技术。

水平井钻探可以先将钻头垂直下落，并随后转向成为“水平”模式，这种技术可避免直接刺穿矿床，导致矿床资源浪费。

这种方法可以有效地开发深海水域和难以到达的油气矿硬矿层。

国家精品课

国家精品课“石油天然气地质与勘探”第二章石油和天然气的成因第二节生成油气的原始物质油气现代有机成因理论指出，油气起源于生物有机质，生物有机质先经水体分解，进入沉积物，形成沉积有机质，然后在适宜的温压等地质条件下向油气转化。

油气仅是这些被保存生物有机质在埋藏演化过程中诸多存在形式的一种。

一、生物有机质及其化学组成1．脂类又称类脂化合物，包括脂肪、磷脂、蜡、甾类和萜类等（图2-1）。

具有较强的抗腐蚀能力，容易在沉积物中保存，是最重要的生油母质。

2．蛋白质蛋白质是由多种氨基酸（图2-2）组成的高度有序的聚合物，化学性能不稳定，经水解、低温热解等过程可生成低C 数烃和含N 化合物。

较有利于生油，是石油中低C 数烃和含N 化合物的主要来源。

3．碳水化合物易被水解为水溶物或被菌解，难保存。

非主成油物质；纤维素（图2-3）可成煤，其次可能是芳烃和天然气来源之一；主要来源于植物。

4．木质素和丹宁木质素来源于高等植物，成分性质十分稳定，不易水解，可被氧化成芳香酸和脂肪酸，在缺氧水体中，在水和微生物的作用下，木质素分解，可与其它化合物生成腐殖质。

丹宁的组织和特征介于木质素与纤维素之间，主要出现在高等植物中。

图2-1 脂类化合物结构示R H N H 2C C O O HR 1R 2N H C H C O N H C H C ON H C H C O 氨基酸肽链图2-2 氨基酸结构示意图（Bitumen）。

按有机质数量统计，干酪根是沉积有机质中分布最普遍，最重要的一类，约占地质体总有机质的95%（图2-6）。

估计岩石中平均含干酪根0.3%，地壳中干酪根总量约为1016t。

（二）干酪根的组成和分类1．干酪根的组成（1）干酪根的显微组成表2-1为我国前石油工业部提出的分类方案。

表2-1 以透射光为基础的干酪根显微组分分类图2-6 干酪根数量与化石燃料最大资源的比较（据B.Durand，1980）腐泥组主要来源于藻类和其它水生生物及细菌。

《石油天然气地质与勘探》第1章石油、天然气、油田水的成分和性质

5.石油的荧光性
（ Fluorescence of petroleum）
❖ 石油在紫外光的照射下，由于不饱和烃及其衍生物的存在而产生荧光的这种特性，被称作石油的荧光性。
石油的荧光性取决于它的化合物组成：石油中的饱和烃不发光。
石油的地球化学分类
烃类成分含量
S＞ 50% AA＜ 50%
P＞ 40% ， P＞ N
P≤ 40% ， N≤ 40%
P＜ N，
N＞ 40%
P＞ 10%
S≤ 50% AA≥ 50%
P≤ 10% ， N＞ 25%
P≤ 10% ， N≤ 25%
含硫量
类型 Ⅰ：石蜡型
＜ 1%
Ⅱ ：石蜡 -环烷型 Ⅲ：环烷型
❖ ——单位体积水中所含溶解状态的固体物质总量。
即单位体积水中各种离子、元素及化合物总含量。用 g/l、 mg/l、 ppm（百万分之一）表示。
四、油田水的化学组成
1.无机盐类：阳离子： Na＋(K＋)、 Ca2＋、 Mg2＋阴离子： Cl-、 HCO3-、 SO42-、（含 CO32－）
例：类异戊间二烯型烷烃：姥鲛烷（ Pr）、植烷（ Ph）四环甾烷和五环萜烷（环烷烃）
❖P r/ P h 小于 1 ：还原环境， P r/ P h 大于 1 ：氧化环境 ❖酸性水介质环境有利于 P r的形成，而偏碱性水介质环境有利于 P h 的形成。

石油与天然气地质及勘探排序2

石油(包括油气沥青)是指在地壳岩石空隙(孔,洞,缝)中天然生成的,以液态烃为主的可燃有机矿产.天然气:广义上指自然界存在的一切气体.油气地质上指的是在地壳岩石空隙(孔,洞,缝)中天然生成的,以气态烃为主的可燃有机矿产.可燃有机矿产:是指这些矿产资源是由深埋于地下的古代动植物遗体经过漫长的物理,化学,生物化学变化而演变成的,属有机成因,而且又可以燃烧,所以称可燃有机矿产.石油沥青类:天然气,石油及石油固态衍生物.正烷烃分布曲线:不同碳原子数的正烷烃相对含量呈一条连续的曲线.生物标志化合物:来源于生物体,基本保持了原始组分的碳骨架,记载了原始生油母质特殊分子结构信息的有机化合物.石油的荧光性:石油在紫外光的照射下,由于不饱和烃及其衍生物的存在而产生荧光的这种特性.石油的旋光性:当偏振光通过石油时,石油能使其振动面旋转一个角度(O.几-几度),石油的这种特性称旋光性.石油有机成因的有力证据.油田水:广义上:指油气田区域内的地层水(油层水,非油层水);狭义上:指油气田区域内的油层水.矿化度:单位体积水中所含溶解状态的固体物质总量.液态窗:地壳中液态烃(石油)存在的温度范围.生油门限的定义:有机质随埋深加大,当温度达到一定数值时,才开始大量向油气转化,这个温度称生油门限温度.生油门陷温度所对应的深度——生油门陷深度.生物成因气:地壳浅部,成岩作用早期,低温(<75℃),还原条件下,由微生物(厌氧细菌)对沉积物有机质进行生物化学降解所得的富含甲烷气体.油型气:是指与成油有关的有机质在热演化过程中达到成熟,高成熟和过成熟阶段时形成的天然气.煤型气:煤系有机质(包括煤层和煤系地层中分散有机质)热演化有关的天然气,称为煤型气或煤系气. 储集层:是指具有连通孔隙,能储存并渗滤流体的岩层总孔隙度:岩石中全部孔隙体积占岩石总体积百分数.有效孔隙度:岩石中相互连通的,且在一定压力差下,允许流体在其中流动的孔隙体积与岩石总体积的比值.绝对渗透率:是指一定压差下,岩石允许流体通过其连通孔隙的能力.有效渗透率:岩石孔隙中多相流体共存时,岩石对其中每相流体的渗透率.(也叫相渗透率)相对渗透率:有效渗透率与绝对渗透率的比值.排替压力;润湿相流体被非润湿相流体排替所需要的最小压力.盖层的概念及类型划分;盖层是指位于储集层上方,能阻止油气向上逸散的岩层.细粒,致密,孔渗性差.类型:按岩性分,主要有:泥岩,页岩,膏(盐)岩,致密灰岩;另:饱水细砂岩,冰冻土层,固态气水合物;按分布范围大小分:区域性盖层,局部性盖层生储盖组合的含义和类型:是指地层剖面中,生油层,储集层,盖层三者在时间上,空间上的组合型式.根据生,储层的接触关系可分为:连续的生储盖组合,不连续的生储盖组合油气运移:地壳中石油和天然气在各种天然因素作用下发生的流动.油气聚集:油气运移可以导致石油和天然气在储集层的适当部位(圈闭)的富集,形成油气藏,叫做油气聚集.油气初次运移:油气自烃源岩层向储集层或运载层(输导层)的运移.二次运移:油气进入储集层或运载层以后的一切运移.折算压力:测点相对于某一基准面的压力,相当于由测压面到折算基准面的水柱高度所产生的压力.流体势:地下单位质量流体具有的机械能的总和.水流方向的确定:从折算压力高向折算压力低的方向.圈闭:适合于油气聚集,形成油气藏的地质场所.油气藏:油气在单一圈闭中的聚集.具有统一的压力系统和油水界面.是油气在地壳中聚集的基本单位.溢出点:流体充满圈闭后,最先从圈闭中溢出的点.闭合高度:从圈闭中储集层最高点到溢出点之间高差.闭合范围:通过溢出点的构造等高线圈出的封闭面积或其与断层线,剥蚀线,尖灭线等所封闭的面积.区域勘探:分为大区勘探和盆地勘探.前者是在一个大区开展勘探,划分和优选含油气盆地;后者是对选出的含油气盆地开展勘探,划分和优选出含油气区带,搞清远景资源量空间分布.圈闭预探:分为区带勘探和圈闭勘探.前者是在有选出的有利含油气区带中,通过勘探识别圈闭,优选圈闭,提交圈闭潜在资源量.后者对优选出的圈闭进行勘探,发现油气藏,提交预测储量.油气藏评价勘探:对已获得工业油气流的圈闭进行评价勘探,提交控制储量和探明储量.滚动勘探开发:复式油气聚集区,在预探一开发阶段,在整体控制的基础上,采取探一块采一块,预探,评价,开发交叉进行的工作方法,称作滚动勘探开发.油藏详探:是指从圈闭预探获工业性油气流开始到探明油气田的全过程.油气资源:(总资源)是指地壳内部或者地表天然生成的所有的油气的总和.油气储量:油气资源中已被证实的,且当前技术和经济条件下可开采的油气量.石油的溶解性特点:①难溶于水;②可溶于烃气;③选择性溶解于有机溶剂钒和镍的环境意义:V/Ni<1陆相;V,Ni高，V/Ni>1海相石油的分类:1,据油源环境分:海相油,陆相油;2,据有机质成熟度分:(未熟)低熟油,成熟油,高熟油.实现油气二次运移条件:静水条件下:浮力须大于毛细管阻力,油气才能运移;动水条件下,水平地层石油二次运移的条件:水动力> 毛细管阻力;倾斜地层石油二次运移的条件:油体浮力±水动力> 毛细管阻力.油气二次运移的阻力和主要动力:动力:浮力,构造作用力,水动力;阻力:毛细管力,水动力天然气的产状类型:根据气体在地下存在的状态分:聚集型:气藏气,气顶气,凝析气;分散型:溶解气,煤层气,固态气水合物.油气聚集带:同一个二级构造带(或地层岩相变化带中)互有成因联系,油气聚集条件相似一系列油气田总和.油气田:一定面积内,受单一局部构造或地层因素控制的所有油(气)藏的总和.油气系统:是在任一含油气盆地(凹陷)内,与一个或一系列烃源岩生成的油气相关,在地质历史时期中经历了相似的演化史,包含油气成藏所必不可少的一切地质要素和作用,在时间,空间上良好配臵的物理-化学动态系统.石油沥青类的组分组成,族分组成,馏分组成;根据在有机溶剂中的选择性溶解,可将石油沥青类分为四组分:1,油质:溶于石油醚而不被硅胶吸附部分.主要是由饱和烃和一部分低分子量芳烃组成的淡色粘性液体或蜡状固体.2,苯胶质:用苯从硅胶中解析产物.分子量300－1000,非烃,芳烃,暗色胶状混合物.3,酒精－苯胶质:用酒精－苯从硅胶中解析产物.分子量300－1000,非烃,暗色胶状混合物.4,沥青质:溶于氯仿而不溶于石油醚或正已烷的部分.非烃,分子量更高(上千,上万,甚至上百万);结构更复杂,暗褐色－黑色沥青状无定形固体.用液相色谱分离得四族分:饱和烃,芳烃,非烃,沥青质石油沥青类的馏分组成:轻馏分(石油气,汽油)中馏分(煤油,柴油,重瓦斯油)重馏分(润滑油,渣油)正烷烃分布曲线特征: A,陆相有机质形成的石油:高碳数(≥C22 )正烷烃多;海相(浮游生物菌藻类)形成的石油:低碳数(≤C21) 正烷烃含量多.B,年代老,埋深大,有机质演化程度较高的石油:低碳数正烷烃多.而有机质演化程度较低的石油中,正烷烃碳数偏高.C,受微生物强烈降解的原油:正烷烃常被选择性降解,一般含量较低,低碳数的更少.原油的主要元素和化合物组成:1主要元素:C,H,O,S,N;重量百分比一般为C:84-87% ; H:10-14%; O+N+S:1-4%;微量元素:各地石油所含微量元素种类和数量各不相同.钒(V),镍(Ni)是分布普遍并具有成因意义的两种微量元素.2.化合物组成:烃分为饱和烃(烷烃,环烷烃)和不饱和烃(芳烃＋环烷芳烃);非烃:含N,含S,含O化合物.含硫量和卟啉类化合物各自的石油地质意义:S含量有环境指示意义.海相,近海陆相,陆相碳酸盐岩和蒸发岩(半咸－咸水):S高(>1%);内陆相(淡水):S低(<1%).含氮化合物:其中卟啉类与生物色素有亲缘关系,被作为石油有机成因重要证据.高温或氧化条件下,卟啉即被破坏,分解,所以一般石油中存在卟啉,说明石油形成和经受的温度都不高于250℃,地层越老卟啉越少.化学成分和温压条件对石油比重, 粘度的影响;①化学成分:A,烃碳数增大或芳烃,含S,N,O化合物增多:原油比重d420 ↑,粘度μ↑;B,碳数相同的烃类的d420 ,μ:烷<环烷<芳烃.②溶解气量增多: d420 ↓,μ↓.③温度增高: μ↓↓,d420 ↓——地下石油μ远小于地面石油μ.④压力P增大: (前提:不考虑其他影响因素) 石油比重的不同表示方法的区别;①d420——1atm 下20℃单位体积原油与4℃单位体积纯水的重量比.API度和波美度与d420在数值上正好相反,前者越大,后者越小,油质越轻.海陆相石油的基本区别:A,海相石油:以芳香－中间型和石蜡－环烷型为主,V/Ni ＞1 .饱和烃占25－70%,芳烃占25－60%;高硫(＞1%)低蜡(＜5%).B,陆相石油:以石蜡型为主,部分石蜡－环烷型.V/Ni＜1.饱和烃占60－90%,芳烃10 －20%;高蜡(＞5%),低硫(＜1%). 凝析气的形成条件;地下高温(T＝180－250℃) 高压(P)条件下:一定T,P范围内,若油气藏中气多油少,部分低C数液态烃可溶于烃气或者逆蒸发成气.这种气叫凝析气.采至地面过程中,随T,P降低,这部分气可凝结析离成轻质油,即凝析油. 固态气水合物的形成条件:A,液态水;B,温度低:小于27℃,若T＞27℃:就以气态烃＋水或者液态烃＋水形成存在. C,压力大:在冰点附近需十几atm;在27℃附近需500－600atm.温度,压力对天然气粘度的影响;在较低压力下(小于30大气压): 随分子量增加而减小,随温度和压力增高而增大;在高温高压下: 与液态烃变化一致.温度,烃分子量对天然气蒸气压力的影响:蒸气压力:将气体液化时所需施加的压力.随温度升高而增大.同T下,烃分子量越小,其蒸气压力越大.天然气的溶解性特点:溶于石油和水;在相同条件下,天然气在石油中溶解度远大于在水中溶解度;天然气中重烃含量增加或石油中轻馏分含量增加,天然气在石油中溶解度增加;石油中溶有天然气,降低石油的比重,粘度及表面张力.油田水化学组成;无机盐类:阳离子:Na＋(K＋),Ca2＋,Mg2＋阴离子:Cl-,HCO3-,SO42-,(含CO32－).有机组分:主要有环烷酸,酚,苯等.溶解气:CO2,CO,N2,CH4,C2＋(无O2)微量元素:Sr,Ba,Fe,Al 等.水型划分:CaCl2型MgCl2型NaHCO3型Na2SO4型在地壳垂直剖面上它们的分布有一定规律性.一般埋深↑,水矿化度↑,水型渐变.油气成因两大学派的根本分歧:根据在生油气原始物质问题上观点的差异,分:无机成因说:无机物(C,H ,O,Fe)→油气.有机成因说:生物有机质→油气.即:油气是由地质历史上分散于沉积岩中的生物有机质在适当条件下转化成的.油气有机成因早期说和晚期说的含义:有机成因早期说(浅成说):油气是沉积物中的分散有机质在地壳浅部,沉积物成岩早期,在细菌生物化学作用下生成的.有机成因晚期说(深成说):油气是有机质被埋藏到一定深度,达到一定温度,在热力和催化剂作用下转化成的.生物有机质的主要类型,各类主要来源,成烃潜力:类脂化合物主要赋存于低等植物(细菌,藻类)和动物中,最主要的生油母质.蛋白质:氨基酸聚合物较有利于生油,是石油中低C数烃和含N化合物的主要来源.碳水化合物主要来源于植物,纤维素可成煤,其次可能是芳烃和天然气的来源之一.木质素仅存于高等植物中,为高等植物木质部分的基本组成,是一种芳香簇高分子化合物,抗腐能力强(＞纤维素),是成煤的主要物质,也可生成天然气和芳烃.丹宁,生物烃;沉积物(岩)中沉积有机质数量的影响因素:①生物产率高,有机质来源充足;②低能静水还原环境,有机质分解少,保存条件好;③沉积物堆积速度较大,粒度细.有机质向油气转化的过程:有机质向石油转化是一个热降解过程.A,生物化学生气阶段,主要产物:生物成因气,Kerogen,少量油.B,热催化生油气阶段,.C,热裂解生凝析气阶段.D,深部高温生气阶段.烃源岩的一般地质特征:暗色,细粒,富含有机质和微体生物化石,常见分散状原生黄铁矿或菱镁矿,偶尔可见原生油苗.粘土岩类——泥岩,页岩,粉砂质泥岩,油页岩;碳酸盐岩类——生物灰岩,泥灰岩,礁灰岩,隐晶灰岩.——浅海相,深—半深水湖相,前三角洲相反映烃源岩有机地化特征的主要指标及其特征:有机质丰度,类型,成熟度,排烃效率;油源对比的基本原理,理论前提和常用指标:原理:1)盆地中不同油层或不同区块的石油,若性质,成分相同或相近,则可能源于同一烃源岩.2)烃源岩排出的石油应与残留在源岩中的石油性质,成分接近,或与源岩中的有机质有一定的亲缘关系,比如有某种变化规律.前提:1)油气是有机成因的; 2)烃源岩中排出的油气与残留的油气成熟度相似; 3) 油气运移过程中,无或很少有不同烃源层的油气混合; 4)所选对比指标在原油和岩石中都存在,性质相对稳定; 5)采用多种指标,综合分析.指标:1)异戊间二烯型烷烃;2)C27+环烷烃;3)正烷烃分布特征;4)碳同位素δ13C天然气的类型划分:广义上:自然形成的,在标准状态下呈气态的单质和化合物.按组分划分:干气,湿气或烃类气,非烃气;按来源划分:有机成因气,无机成因气;按生储盖组合分:自生自储型,古生新储型,新生古储型;按相态分:游离气,溶解气,吸附气,固体气(气水化合物);按有机母质类型可分:腐殖气(煤成气),腐泥气(油型气);按有机质演化阶段可分:生物气,生物-热催化过渡带气,热解气,裂解气.碎屑岩砂岩体的类型和主要特征;砂岩体:是指在某一沉积环境下形成的具有一定形态,岩性和分布特征,并以砂质为主的沉积岩体.1)以平面形态为主要依据的砂岩体分类:席状,树枝状,带状,豆荚状2)以沉积环境为主要依据的砂岩体成因分类:冲积扇砂砾岩体,河流砂岩体,三角洲砂岩体,海岸砂岩体,滨浅湖砂岩体,浊积砂岩体1冲积扇砂砾岩体:主要是由砂,砾,泥质组成的混杂堆积,粒粗,分选差,物性变化大,横向连续性差.扇中常有储性较好的辫状河道砂砾岩体.2河流砂岩体:沉积物以砂质为主,其次为砾,粉砂,粘土,分选中等为主,为较好储集体.以河床边滩和心滩砂岩分选好,物性好,为良好储层.3三角洲砂岩体:进一步可分为三个亚环境:A三角洲平原,B三角洲前缘,C前三角洲A中的分流河道砂岩体,B中的河口坝,远砂坝,水下分流河道,前缘席状砂等砂岩体,都是常见的良好储层.4海岸砂岩体:分选磨圆好,岩性以中细砂岩为主,较疏松,孔渗高,储性好.5浊积砂岩体:浊积砂岩发育在深水泥质岩中,有丰富的油源,因此尽管有时面积很小,但油层厚,储量丰度大.6滨浅湖砂岩体:以砾质砂~砂岩为主,分选磨圆中等－较好,储性较好.油气初次运移的主要相态特征:扩散流―分子扩散;容积流―气泡,油滴;分子溶液―单相(水溶相);连续油相,气相―多相.油气初次运移的主要相态是连续的油相或气相.但并不排斥油气呈其它相态运移的可能性.在有机质向油气转化的不同时期,初次运移相态有所不同;低成熟阶段,油气少,水溶液相运移最有可能;生油高峰阶段,主要以游离油相运移;生凝析气阶段,以气溶油相运移;过成熟干气阶段,以游离气相运移.油气初次运移的主要动力特征:1)地层中流体异常高压将使烃源层和储层之间,烃源层内部和边部之间形成明显的流体剩余压力梯度,从而驱使油气排出(沿微裂缝),实现初次运移.2)能够导致异常高压,产生微裂缝,促使油气进行初次运移的主要动力因素有:压实作用,水热增压,粘土矿物脱水增压,有机质成烃.上述各种因素综合作用结果:Pf↑↑→产生微裂缝,从而达到排烃的目的.油气二次运移的方向,通道,主要时期:储集层的孔隙和裂缝是基本通道,断层是垂向运移主通道,不整合面是侧向运移重要通道.1)开始时期:初次运移之后发生;主要运移时期:生油期后第一次大规模构造运动时期;或主要生排烃期后构造相对活动时期;多期构造运动形成多期运移成藏期.2)油气沿着形态不规则的立体线状输导系统运移,沿阻力最小路径(运移高速公路).总方向:盆地中心→边缘,深层→浅层;主要指向:生油凹陷中或邻近地区长期继承性发育的正向构造带.油气藏的各种分类:根据流体性质分: 油藏,气藏,油气藏;根据地层压力与油气藏饱和压力的差异分:高饱和油气藏,低饱和油气藏;根据油气藏中储层形态分:层状,块状,不规则状.根据圈闭成因分类:构造,地层,水动力,复合油气藏. 圈闭和油气藏的成因类型:1)由于地壳运动,使地层发生变形或者变位而形成的圈闭,称构造圈闭,在构造圈闭中油气的聚集,称构造油气藏.1.背斜油气藏 2.断层油气藏3.岩体刺穿油气藏4.裂缝性油气藏.2)因储集层横向变化或者由于纵向上沉积连续性中断而形成的圈闭——地层圈闭;其中聚集了油气——地层油气藏.—岩性,不整合,生物礁油气藏3)由水动力,或和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聚油气圈闭,称为水动力圈闭,其中聚集了商业规模的油气后,称为水动力油气藏.4)复合型油气藏:构造,地层,水动力等因素——2种或2种以上同时起作用.分析断层在油气藏形成中的作用:1)封闭作用:横向上,封闭性取决于断层两盘岩性组合及配臵关系,断距.2)通道和破坏作用:断层活动期,开启,可作运移通道,也可破坏原生油气藏;间歇期:封闭;多期活动性断层:早期的利于油气聚集,后期的则不利.差异油气聚集原理:假如在静水压力条件下,同一渗透层相连圈闭的溢出点海拔依次递增,而且没局部支流运移和溶解气体的影响,就会出现油气差异聚集情况。

石油与天然气工程

石油与天然气工程石油与天然气工程是针对石油和天然气资源的开发与利用展开的一门学科。

它涉及油气储备的勘探与开发、油气的生产与加工、油气管道的建设与管理等多个方面。

石油和天然气是目前全球最主要的能源之一，对于国家经济发展和人民生活水平的提高具有重要意义。

下面将以勘探、开发与生产、管道建设等方面进行介绍。

首先，石油与天然气工程从勘探开始。

勘探是指通过地质勘察、测量和钻探等手段，找到潜在的油气资源。

地质解释、地球物理勘测和地球化学分析是勘探的重要工具。

通过掌握地层构造、沉积特征和含油气层分布情况，可以为后续的开发提供可靠的依据。

其次，开发与生产是石油与天然气工程的核心环节。

开发是指将勘探获得的含油气层转化为可生产的油气田。

常见的开发方式包括常规开发和非常规开发，如常规的注水、注气开采法和非常规的水力压裂、水平井等技术。

生产是指通过井筒将地下的油气输送到地面，进行加工和利用。

开发与生产需要综合考虑油气产量、采收率、开采效益等因素，优化开发方案，确保资源的有效利用。

此外，石油与天然气工程还涉及到油气管道的建设与管理。

随着石油与天然气资源的开发和利用，油气管道的建设起到了至关重要的作用。

油气管道是连接采油气地区与消费地区的重要通道，保障了能源的供应。

建设管道需要考虑地形、气候和环境等因素，保证管道的安全运行。

管理方面，需要对管道进行监控和维护，及时发现和解决问题，确保管道的稳定运行。

总的来说，石油与天然气工程是一门综合性的学科，它涉及许多领域，如地质学、工程学、环境科学等。

在能源短缺和环境保护的背景下，石油与天然气工程的发展将更加重要。

通过勘探、开发与生产、管道建设等方面的不断创新和发展，可以更好地满足社会的能源需求，推动经济的可持续发展。

石油天然气地质与勘探 (2)

石油天然气地质与勘探：矿床学的一个分支。

其主要任务是阐述石油和天然气在地壳中的形成过程、产出状态和分布规律，以及油气勘探方法和程序。

石油（天然气）：是地下岩石空隙中天然生成的，以液（气）态烃为主要化学成分的可燃有机矿产。

物性参数：渗透性，空隙性。

粘滞性：流体受力发生流动时，其内部分子间有一种内摩擦力组织分子间的相对运动。

正烷烃分布曲线：不同碳原子数的正烷烃的相对含量成一条连续的曲线，称为正烷烃分布曲线。

生物标志化合物：是指来源于生物体，基本保持了原始组分的碳骨架，记载了原始生油母质特殊分子结构信息有机化合物。

荧光性：石油在紫外光的照射下，由于不饱和烃及其衍生物的存在而产生荧光的特性。

旋光性：偏振光通过石油时，石油能使其振动面片转一个角度，这种特性称为荧光性石油沥青类：天然气、石油及石油的固态衍生物，统称为石油沥青类固体沥青、石油固态衍生物：石油在热力和氧化、细菌生物化学作用下发生物理分异、化学分化及变质等次生变化的产物，包括地蜡、地沥青、石沥青等，又叫固体沥青。

气藏气：圈闭中具有一定规模的单独天然气聚集，即纯气藏中的气体，基本不与石油伴生。

气顶气：指与石油共存于油气藏中，呈游离气顶状态的天然气。

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。

煤层气：指煤层吸附气或者游离状态的自生自储的天然气，是煤化作用的产物。

主要成分为甲烷，也称为煤层甲烷（煤层瓦斯）。

溶解气：油溶气、水溶气。

固态/天然气水合物：在特定的低温和高压条件下，甲烷等气体分子天然地被封闭在水分子扩大的晶格中，形成似冰状的固态水合物，也叫天然气水合物。

饱和蒸汽压力：某一温度下，将气体液化石所需施加的最低压力油藏饱和压力：在地层条件下，原油中溶解气开始析离出来的压力饱和油藏：若有藏饱和压力与地层压力相等，即油内溶解气刚好饱和，压力稍低，就会有气体析出。

此时的油藏成为饱和油藏。

油田水：广义油田水指油气田区域（含油构造）内的地下水，包括油层水和非油层水。

石油、天然气的生成、运移基础知识

石油、天然气的生成、运移基础知识一、石油和天然气的生成油气生成的原因石油和天然气的成因，是石油地质学界主要研究和长期争论的重大课题之一。

它的研究不仅具有重要的理论意义，而且对石油和天然气的勘探起着指导作用。

根据对石油原始物质截然不同的认识，石油成因理论可以分为无机成因和有机成因两大学派。

石油无机成因认为，石油是由自然界的无机物形成的。

但是，油气田勘探的实践证明，世界上绝大多数油气田都分布在沉积岩中，极少数岩浆岩和变质岩中的油气藏也同附近的沉积有机质有关，是石油侧向或垂向运移聚集的结果。

并且在石油中相继发现许多具有明显生物标志的有机化合物。

由于石油无机成因假说不能用来指导石油勘探，所以其支持者已经很少了，只能在实验室内作为科学理论问题进行探讨。

石油有机成因说认为，石油是由沉积物当中的有机质，在特定的地质环境中，在各种压力的综合作用下，经历生物化学、热催化、热裂解、高温变质等阶段，陆续转化为石油和天然气有机成因说又可以分为早期成油说和晚期成油说两个分支。

目前，有机晚期成油说已被石油地质学家、地球化学家所接受，能比较可靠地指导油气田勘探。

因此,本节主要介绍有机晚期成油说的主要论点。

有机物质为石油的生成提供了根据，有机物质主要是指生活在地球上的生物遗体。

要使有机物质保存下来并转化成石油还要有适当的外界条件。

自然界中的生物种类繁多，它们在不同程度上都可以作为生油的原始物质。

比较起来，低等生物作为生油的原始物质更有利、更重要。

因为低等生物繁殖力极强且数量多，低等生物多为水生生物，死亡后容易被保存；另外它在历史上出现最早，其生物体中富含脂肪和蛋白质。

有机体从死亡到沉入水底的过程，不可避免地要经受游离氧的氧化和水对可溶性组分的溶解，只有幸存的一小部分有机体能够到达水底，同矿物质一起堆积起来。

只有堆积埋藏下来的有机体才能在适当的环境、条件下开始向石油烧类方向转化。

1.还原环境还原环境对有机质的保存和向油气的转化都是非常重要的。

第五章石油和天然气的成因与生油岩

第五章石油和天然气的成因与生油岩[内容提要] 石油和天然气的成因历来有无机和有机学说之争。

本章首先概述了无机和有机两大学派的分歧，目前形成了晚期成油学说为主的石油现代成因理论，强调石油是沉积物（岩）中的不溶有机质（干酪根）在成岩作用晚期，经过热解作用生成的。

天然气的成因则多种多样，有生物成因气、油型气、煤型气及无机成因气。

烃源岩是油气生成的介质，对它的评价主要着眼于岩石的地球化学特征，而石油的地球化学对比则侧重于从方法上加以介绍，最后介绍了有关低熟油、煤成油方面的进展。

§1 石油成因概述按照生油原始物质的不同，石油成因假说可分为无机和有机两大学派。

前者认为石油是由自然界的无机物质形成的，后者则认为石油是由地质时期的生物有机质形成的。

在有机成因学派中，又可根据主张石油形成在沉积物成岩作用早期或晚期，分为早期成油和晚期成油两个分支。

现在看来，每一学说都有其产生和发展的实际依据和理论基础，虽然目前在石油形成理论中晚期成因学说占主要地位，但也不排除在某些特定的时期和地区无机成油（气）与早期成油气学说存在的可能，甚至占绝对优势的可能。

一．无机成因说主张：石油是由自然界中的无机物化合而成的，与有机物质无关。

“碳化说”（门捷列夫，1876）：地壳深处 3Fe m O n+4H2O（帜热）mFe3O4+C3n H8m宇宙成因说（索科洛夫，1889）：碳氢化合物是宇宙固有的，随后地球冷却被吸附凝结于地壳上部，沿断裂上升形成油气藏。

岩浆说（库德梁采夫，1950s）：地球深处存在C、H、O、S、N及其它灰份元素，由深处12000高温到地表，可依次形成甲炔基、亚甲炔基、甲基化合物和甲烷，这些活性基团加氢可生成从甲烷开始的各种碳氢化合物及一些复杂的含氮化合物。

高温生油说（切卡留克，1971）：实验发现，一些矿物在高温高压下，可分离出甲烷、乙烷，……因此他认为地壳中的油气是上地幔中的氧化铁与水反映所得。

致命要害：解释不了为什么世界上90%以上的石油都埋藏在沉积岩中，为什么石油具有只有生物有机质才有的旋光性、生物标志化合物等问题。

石油与天然气地质学

和注水量，避免超压注水导致储层破裂。
提高采收率途径和措施
注水开发
通过向油藏注水补充地层能量，提高采收率。注水方式包括边缘注水、切割注水、面积注水和点状注水等。
气体驱替
利用天然气、二氧化碳等气体驱替油藏中的原油，提高采收率。气体驱替方式包括连续气驱、周期注气等。
化学驱替
向油藏注入化学剂（如聚合物、表面活性剂、碱等），改善原油流动性，提高采收率。化学驱替方式包括聚合物驱、三元复合驱等。
开发过程中储层保护策略
钻井过程中的储层保护
01
优化钻井液性能，减少钻井液对储层的损害；采用欠平衡钻井
技术，降低钻井液柱压力，减少压差卡钻风险。
完井过程中的储层保护
02
优化完井方式，如采用裸眼完井、筛管完井等，减少完井作业
对储层的损害。
注水开发过程中的储层保护
03
优化注水水质，减少注入水对储层的损害；合理控制注水压力
04 油气运移与聚集机制探讨
油气运移方式及驱动力分析
运移方式
油气在地下岩层中的运移方式主要包括渗透、扩散和涌流等，这些方式受岩层物性、流体性质和驱动力等因素影响。
驱动力分析
油气运移的主要驱动力包括浮力、水动力、毛细管力和构造应力等，这些力在油气运移过程中起着重要作用。
油气聚集条件及过程模拟
包括水平井、多分支井、大位移井、欠平衡钻井、自动化智能化钻井等技术的不断发展和应用，提高了钻井效率和质量。
未来钻井工程将更加注重环保、高效、智能化发展，推动石油和天然气工业的可持续发展。
钻井工程面临的挑战
包括复杂地层条件（如高温高压、高含硫等）、深海和超深海环境、环保要求日益严格等，对钻井工程技术和设备提出了更高的要求。

石油与天然气的形成与开发

石油与天然气的形成与开发石油和天然气是现代社会中重要的能源资源，它们广泛应用于工业、交通、农业和家庭生活等领域。

然而，要理解石油和天然气的价值和开发过程，我们需要了解它们的形成过程以及开发方法。

本文将介绍石油和天然气的形成过程以及常用的开发方法，以加深对这两种能源的认识。

一、石油和天然气的形成过程1. 生物质富集阶段石油和天然气的形成起源于过去生物成员的残骸。

过去数百万年来，海洋和湖泊中的植物和动物积累了大量的有机物质。

当这些生物死亡并沉积在湖泊或海洋的底部时，它们逐渐分解，并与地质作用相结合形成了石油和天然气的前体。

2. 热压作用阶段在地球的深处，沉积物经历了巨大的热压作用。

在长时间的高温和高压下，有机物质逐渐分解成烃类化合物。

热压作用会使组成有机物质的碳、氢、氧和其他元素逐渐排除氧和水分，形成石油和天然气。

3. 成熟和保存阶段经过数百万年的地质过程，石油和天然气逐渐形成并储存在地下的岩石中。

这些岩石通常是沉积岩、砂岩、页岩或泥岩。

石油和天然气的成熟度和储集条件是其开发的关键因素。

成熟度越高，石油和天然气的含量和质量越高，开发价值也越大。

二、石油和天然气的开发方法1. 探测方法石油和天然气的开发通常从勘探开始。

勘探相关的方法包括地震勘探、测井和岩心分析。

地震勘探通过地震波的传播和反射来识别潜在的石油和天然气储层。

测井是通过测量井内的物理、电磁和化学特性来评估岩石和储层的含油气性。

岩心分析通过采集地质样本来确定石油和天然气的存在和质量。

2. 开采方法石油和天然气的开采方法包括传统开采和非传统开采。

传统开采包括常规油田和天然气井的钻探和开采，通常使用钻井和抽油机的方法。

非传统开采涉及水平钻井、蒸汽驱动法和水力压裂等技术，用于释放深层岩石中的石油和天然气。

3. 储存和运输石油和天然气在开采后需要储存和运输。

石油通常存储在大型油罐中，而天然气可以通过管道输送或冷却压缩成液态天然气（LNG）进行储存和运输。

石油与天然气地质勘探

气、水层的重要依据
透明度：一般不透明，呈混浊状。颜色：常带有颜色。含H2S时呈淡青绿色，含铁质胶状体时，带淡红
色，褐色或淡黄色。
嗅味:水中混有少量石油时，具汽油或煤油味，含H2S气体时，常带臭鸡
蛋味，溶有NaCl时带咸味，含硫酸镁时带苦味。
石油、天然气成因
三、石油、天然气成因
石油和天然气成因的问题是石油地质学三大核心问题（油气成因、油气藏形成、油气分布规律）之一，也是自然科学领域中争论最激烈的一个重大课题。争议的原因主要有三点： 1）石油及天然气的化学成分比较复杂 2）油气是流体，可运移，找到油气藏的地方往往不是它们生成的地方 3）涉及多个学科
粘度（μ）
指在外力作用下，阻止其质点相对移动的能力，就是该液体的粘度。在国际单位SI制中，单位为帕斯卡秒(Pa·S)，粘度是影响石油开采、储运和炼制的重要参数。
二、石油、天然气、油田水的基本特征
1、石油的成分和性质
导电性
石油导电性极差，具有高电阻率，与高矿化度的油田水及沉积岩相比，可视为无限大。这一特征用来区分油、水层。
三、石油、天然气成因
2、有机成因晚期成油说
石油有机成因晚期成油说的基本论点，概括如下： 1.成油物质是酐酪根； 2.沉积有机质进入到一定埋深、成岩作用达到一定程度，主要受到温度的作用，发生热降解，开始进入石油生成主要时期； 3.促使酐酪根向油气转化的决定性因素是温度，时间对温度起补偿作用；压力、酵素、催化、放射性等因素也有影响； 4.酐酪根具有不同的类型，而不同类型的酐酪根进入生油阶段所需的温度不一样，生成烃类的产物和数量也不一样； 5.从酐酪根转化为石油的过程中，可溶性抽提物MAB是中间产物； 6.随埋深加大，有机质(酐酪根)由成熟过渡到过成熟阶段，已生成的石油发生裂解； 7.由于地壳运动等影响，埋藏深度变浅，达不到油气生成所需温度，成油作用可中断；当埋深再度加大，只要原始酐酪根尚未“枯竭”，仍可多次生成大量石油。

石油天然气地质与勘探

第一章
石油、天然气、油田水的成分与性质第一节石油沥青类概述
第二节石油的成分与性质
第一章
石油、天然气、油田水的成分与性质第三节天然气的成分与性质
第四节油田水的成分与性质
第五节重质油与固体沥青
第六节石油沥青类中的碳、氢等同位素
第二章石油与天然气的形成第一节油气成因假说概述
第二章石油与天然气的形成
第二节油气有机成因有关问题一、生成油气的原始物质
二、促使油气生成的因素
三、有机质成烃演化过程
第二章石油与天然气的形成第三节烃源岩研究
第二章石油与天然气的形成第四节天然气成因及其特征
第三章储集层与盖层
第一节储集层(储集岩体)
第三章储集层与盖层第二节盖层与生储盖组合
第四章石油与天然气的运移第一节概述
第二节油气初次运移。

深入了解石油和天然气的开采过程

深入了解石油和天然气的开采过程石油和天然气的开采是指从地下储层中提取石油和天然气的过程。

这是一个复杂的工艺过程，需要深入了解地下储层的性质以及采油和开采技术。

首先，开采过程开始于地质勘探。

地质勘探是指通过地质学和地球物理学的方法来寻找含油气的地质构造。

这包括使用地震勘探来确定地下储层的位置和性质，并使用地球化学技术来检测地下储层中的油气。

一旦确认了存在油气的地质构造，就会开始钻探井口。

钻探井口是一种常用的开采方法，它通过钻探井孔来获取地下储层的油气。

钻探井比较深，一般可达几千米，所以需要使用特殊设备和钻探技术。

在钻探过程中，需要使用钻探液来冷却钻头并减少摩擦。

一旦钻井完成，就可以进行完井操作。

这包括油井完井和天然气井完井。

油井完井是指将生产管道安置在油井中，以便将油气从地下储层中传输到地面。

天然气井完井是将天然气采集管道安装在井内，并通过管道传输到地面。

在完井操作完成后，就可以开始生产石油和天然气。

生产过程涉及计量和控制石油和天然气的产量，以确保生产过程的可持续性和安全性。

为了保持压力和温度在可控范围内，需要使用各种阀门和仪表进行监测和控制。

此外，还需要进行沉积和分离石油和天然气，以便将它们从其他杂质和污染物中分离出来。

开采过程中还涉及油田和气田的管理和运营。

油田和气田的管理需要进行定期维修和维护，以确保设备和设施的正常运行。

此外，还需要进行环境保护和安全管理，以确保开采过程对环境和人员的影响最小。

总之，石油和天然气的开采是一个复杂的过程，需要深入了解地下储层的特性以及开采技术。

通过地质勘探、钻探井口、完井操作和生产管道，可以将石油和天然气从地下储层中提取出来，并进行分离和处理。

在整个开采过程中，需要进行环境保护和安全管理，以确保可持续和安全的生产。

《石油地质学》课程笔记

《石油地质学》课程笔记第一章绪论1.1 石油和天然气在现代社会中的地位石油和天然气是现代社会最重要的化石能源，对于全球经济发展和社会进步具有举足轻重的作用。

它们不仅是能源的主要来源，还是化学工业、农业、医药、制冷和运输等行业不可或缺的原材料。

随着全球经济的快速增长，石油和天然气需求持续增加，导致资源紧张和价格波动。

因此，石油和天然气资源的勘探、开发和利用成为各国政府和企业关注的焦点。

1.2 我国油气地质与勘探发展简史我国石油和天然气的开发利用历史悠久，早在公元前就有关于石油和天然气的记载。

20世纪初，我国开始引进西方的地质理论和勘探技术，开展油气资源的调查和勘探。

新中国成立后，我国油气地质与勘探事业取得了举世瞩目的成就。

1950年代，发现了大庆、胜利等大型油田，使我国成为石油生产大国。

此后，我国在陆地和海域油气勘探不断取得突破，形成了多个重要的油气产区。

1.3 世界油气地质与勘探发展简史世界油气地质与勘探的发展历程与人类对能源的需求密切相关。

19世纪初，人们开始使用煤油作为照明燃料，推动了石油勘探的兴起。

随着内燃机的发明和应用，石油需求激增，促使勘探技术不断进步。

20世纪初，地质学家们提出了油气成因理论，为油气勘探提供了科学依据。

此后，地震勘探、钻井技术、油气藏评价等技术的突破，使得油气勘探领域不断扩大，发现了大量油气田。

第二章石油、天然气、油田水的基本特征2.1 石油的元素组成石油是一种复杂的混合物，主要由碳（C）和氢（H）两种元素组成，碳的含量约占83%至87%，氢的含量约占11%至14%。

此外，石油中还含有少量的硫（S）、氮（N）、氧（O）和微量金属元素等。

2.2 石油的化合物组成石油中的化合物主要包括烷烃、环烷烃和芳香烃。

烷烃是石油中含量最高的化合物，主要包括甲烷、乙烷、丙烷等。

环烷烃包括环戊烷、环己烷等。

芳香烃包括苯、甲苯、二甲苯等。

2.3 石油的馏分组成与组分组成石油可以通过蒸馏分离成不同的馏分，主要包括：轻馏分（液化石油气、汽油）、中馏分（柴油、煤油）、重馏分（润滑油、沥青）和残余油（重油、渣油）。