采气地质基础知识

采气地质基础知识一、有关地质概念1、地层地层是具有一定时间和空间涵义的层状岩石的自然组合。

划分地层的单位称为地层单位，地层单位从大到小是界、系、统、阶，以及群、组、段、带等。

其中“界”是地层的一级单位，“系”是二级单位，“统”是三级单位，界、系、统是国际通用地层单位。

“阶”是大区域性的地层单位，“群”是最大的地方性地层单位，“组”则是地方性的基本地层单位，“段”是小于“组”的地方性地层单位。

界、系、统、阶是根据生物的发展演化阶段来划分的适用范围较大，通称为时间地层单位：而群、组、段等地层单位是根据地层岩性和地层接触关系来划分的适用范围比较小，通常又称为岩石地层单位。

2、地质时代组成地壳的不同地层是在地质时期的不同发展阶段形成的，我们把地层形成的地质阶段称为地质时代，不同的地质时代形成不同的地层，地质时代是地层的年龄。

划分不同地质时代的单位叫地质时代单位。

地质时代单位由“代”、“纪”、“世”、“期”四个级别和一个自由使用时间单位“时”组成，地质时代和地层单位之间有着紧密的联系，但也不是完全对应的。

地质时代单位与地层单位之间的关系见表1-1-1及准噶尔盆地地层划分对比表1-1-2。

3、地壳运动及地质构造我们知道沉积岩是由沉积物经过成岩作用形成的，其原始产状一般是水平的。

而现今或地下发现的沉积岩的产状大多是倾斜的、弯曲的，有的甚至是断开的，有的岩层倒置现象。

所有这些都有是地壳运动的结果。

地壳运动是指由内力引起的地壳内部物质缓慢的机械运动，其基本类型有垂直运动和水平运动。

地层在地壳运动中发生各种各样的变形，形成现今的地质构造，因此地壳运动也称为构造运动。

地质构造按其表现形式可分为褶皱构造（图1-1-1）和断裂构造（图1-1-2）。

褶皱构造是指岩层在构造运动后，发生柔性变形，使岩层变成弯弯曲曲的形状，如背斜和向斜。

断裂构造是指岩石在构造运动后，发生脆性变形，产生断裂与错动，使岩层失去连续性，如裂缝与断层。

1、油气的生成和运移具备生油、气条件，且能生成一定数量的油、气的地层称为生油气层。

生油气层是有机物堆积、保存、并转化成石油、天然气的岩层。

它们的颜色一般较深，含有丰富的有机质。

油气层中生成的石油和天然气，开始是零星分散的，后来受压力差、毛细管力、浓度扩散、地壳运动等因素的作用逐渐向邻近具有一定孔隙或裂缝的地层移动，并储存在这些地层中。

油气在地层中的移动，称为油气运移。

能使石油和天然气在孔隙中流动、聚集和储存的岩层叫储集层，储集天然气的岩层叫储气层。

储集层可能是生油气层（如碳酸岩盐），也可能不是生油气层（如碎屑岩）。

2、油气藏和油气田圈闭必须具备三个条件：储集层、盖层和遮挡。

当这三个条件配合良好时，储集层中的油气运移到这里，便可以聚集起来形成油气藏。

在同一圈闭中，具有统一压力系统和统一油水界面、气水界面的油气聚集就形成了油气藏。

在圈闭内只有天然气聚集时叫气藏，只有石油聚集时叫油藏。

具有工业价值的油气藏称为工业油气藏，反之叫非工业油气藏。

油气田指受局部构造(岩性、地层)单位控制的同一面积范围的油气藏的总和。

如果一个构造面积所控制的只有气藏，就叫气田。

气田按其生产过程中显示的特点，可分为干气气田、湿气气田和凝析气田。

干气气田的天然气中戊烷以上组分几乎没有(0.1％～0.2％左右)，凝析气田是一种经济价值很高的特殊气田，它在开采中同时采出天然气和凝析油，湿气气田中戊烷以上组分的含量较凝析气田少，在地面条件下，由于温度的降低分离出少量的凝析油。

气藏的驱动方式是指气藏中驱动天然气流向井底的主要能量形式，气藏的驱动方式可分为：1）气驱：在气藏开发过程中，没有边、底水或边、底水不活动，或水的运动速度大大跟不上气体运动的速度，此时驱气的主要动力为气体本身的压能，气藏的储气孔隙体积保持不变。

2）弹性水驱：在气藏开发过程中，由于含水层的岩石和流体的弹性能量较大，边水或底水的影响就大，储气孔隙体积减少，地层压力下降要比气驱缓慢。

这种驱动方式称为弹性水驱，供水区面积较大，压力较高的气藏出现弹性水驱的可能性较大。

3）水驱：侵入气藏的边、底水量能完全补偿从气藏中采出的气量，此时气藏压力保持在原始水平上的这种驱动方式，称为刚性水驱或水驱。

它可看作弹性水驱的一个特例，在自然界中具有这种驱动方式的气田很少。

3、有关气藏储量的概念根据我国天然气勘探、开发的历程及经验，并参考国外天然气的储量分级，将天然气储量由低到高分为预测储量、控制储量和探明储量三个级别，其中探明储量再细分为三类。

1）预测储量：指在地震详查以及其他方法提供的圈闭内，经预探井钻探获工业气流或油气层与油气显示后，根据区域地质条件分析和类比，对有利区块按容积法所估算的储量。

2）控制储量：指在某一圈闭内预探井发现业气流后，以确定探明储量为目的，在评价钻探过程中，钻了少数评价井所计算的储量。

3）探明储量：探明储量是在气田(气藏)评价钻探完成或基本完成后计算的储量，在现代技术和经济条件下可供开采并能获得社会、经济效益的可靠储量。

是编制气田开发方案、进行气田开发建设投资决策和气田开发分析的依据。

它包括地质储量、可采储量和剩余可采储量。

三、气田动态监测与分析（一）、气田动态监测1、压力监测1）气层压力：气层中流体所受的压力称为气层压力；2）原始地层压力及压力异常：气藏未开采前的气层压力叫原始地层压力，在气藏含气面积、储集空间一定的情况下，原始压力越高，气藏储量越大。

原始地层压力的大小与其埋藏深度有直接关系：据世界上若干油、气田的统计资料，多数的油、气层埋藏深度平均每增加l 0米，其压力增加O．7～1．2个大气压。

也有少数油气层压力变化例外，称为压力异常。

埋藏深度每增加10米，其压力增加值低于0．7个大气压的称为低压异常；高于l．2个大气压的称为高压异常。

3）目前地层压力：气层投入开发之后，在某一时问关井，待压力恢复平稳后，所求得的井底压力称为该时期的目前地层压力，又叫井底静止压力；4）井底压力：指气井产层井段气层中部（气层中深)的压力；5）流动压力：气井生产时测得的井底压力称为流动压力。

它是流体(油、气、水)从地层流入井底后所剩的能量，同时也是油、气、水从井底流到井口的动力。

6）关井井口最大压力：是指当气井关井后，井口压力上升到最大时的压力。

7）井口压力：井口压力分为油压和套压。

油压：是指井口油管内流体的压力。

可以通过井口油管头压力表测出。

套压：是指井口套管内流体的压力。

油、套压与流压有关，流压又与地层压力有关。

因此，通常可以根据油、套压来分析气层和气井的生产情况。

8）几种压差总压差：原始地层压力与目前地层压力之差；生产压差：目前地层压力与流动压力之差；油套压差：套压与油压之差。

“压力是气田开发的灵魂”，因此，压力监测在气田开发中占有相当重要的地位，它包括以上几种压力的监测。

通过监测目前地层压力了解气藏的开发情况，为以后的开发奠定基础。

通过对流动压力的监测了解气井的生产压差，保证气井在合理的压差下生产。

通过对油、套压的监测了解和判断气井的生产情况及井内情况。

通过这些监测可以更好的了解气田和气井的生产情况，高效的开发气田。

2、流体监测1）气质监测（1）天然气的成分天然气是存在于地壳上部以碳氢化合物为主组成的多种可燃气体的混合物，在常温常压下呈气态，天然气的成分因地而异，除极少数外，大部分是以甲烷为主，占总体积的85％以上。

干气和湿气按天然气中含凝析油多少来划分，含油多的叫湿气，含油少的叫干气。

干湿以上的重烃液体含量低气的划分界限，世界上尚无统一标准，有的地区把1Nm3天然气中C5以上的重烃液体含量高于13.5cm3的叫湿气。

于13.5cm3的叫干气，把lNm3天然气中C5（2）天然气的密度、相对密度与粘度①、密度：单位体积天然气的质量叫密度。

ρ=m／v式中ρ一密度，kg／m3； m一质量，kg； V一体积，m3。

气体的密度与压力、温度有关，在低温高压下同时与压缩因子Z有关。

②、相对密度：相同压力、温度下天然气的密度与空气的密度的比值叫相对密度。

y =ρg／ρ式中y一天然气相对密度；ρg一天然气密度，kg／m3；ρ一空气的密度，kg/ m3。

③、粘度：天然气的粘度是指气体的内摩擦力。

当气体内部有相对运动时，就会因内摩擦力产生内部阻力，气体粘度越大，阻力越大，气体流动就越困难。

粘度的单位是【帕秒】(Pa·s)。

粘度与流体密度的比值称为流体的运动粘度，运动粘度的单位是平方米／秒(m2/s)。

粘度使天然气在地层、井筒和地面管道中流动时产生阻力，使压力降低。

温度越高，天然气的粘度越大；压力越高，粘度越大。

④、临界温度：在低温高压下任何气体都可以变为液体。

无论加多大压力也不能使气体液化，这种由气体转化为液体所允许的最高温度叫该气体的临界温度。

⑤、天然气的湿度和含水量天然气的相对湿度：在一定的条件下，天然气的含水量与饱和含水量之比。

天然气的绝对湿度：天然气在地层中长期和水接触，含有一定量的水蒸气，我们把每立方米天然气中含有水蒸气的克数称为天然气的含水量，或称绝对湿度。

天然气的饱和含水量：一定压力、温度下每立方米天然气中含有的最大水蒸气克数。

常用露点表示饱和含水量。

露点就是在一定的压力下，天然气被水饱和时所对应的温度。

例如某天然气的露点是-10℃，就表示在-10℃时天然气处于含水饱和状态，只要温度再稍降低，就会凝析出液态水。

⑥、天然气的溶解度在地层压力下，地层水中溶解有部分天然气。

我们把每立方米地层水中含有天然气的标准立方米数称为天然气的溶解度。

气田气质监测主要包括气质全分析和H2S监测。

气井半年进行一次气质全分析和H2S含量监测，对于产水气井要加密H2S监测，间接的对出水情况进行监测。

2）水质监测（1）地层水的概念目前所发现的气藏80％以上有地层水，地层水的活动，对气藏的开采影响很大。

它可以分割气藏，使气井过早水淹，降低单井产量，减少气藏最终采收率。

因此必须充分注意地层水的活动规律，了解地层水的性质和特征，采取积极措施，延长气藏稳产、高产时间，提高气藏最终采收率。

在气藏的形成过程中，水在其中起了很大作用，所以水经常和天然气在一起，或离天然气很近，同处于封闭环境之中。

地层水的浓度大，其中含有很多与天然气有直接关系的特殊化学成分，因此，和天然气埋藏在一起，具有特殊化学成分的地下水称为气田水。

（2）地层水的特征①、地层水的物理性质地层水通常是带色的(视水的成分而定)，颜色一般较暗，呈灰白色；透明度不好，混浊不清(特别是刚从气井中出来的水)；由于溶解的盐类多，矿化度高；一般溶解盐分越多，粘度也越高；相对密度一般大于纯水(地面水)；具有特殊气味，如硫化氢味、汽油味等，一般具有咸味，导电性强。

②、地层水的化学性质地层水的化学成分非常复杂，所含的离子、元素种类甚多，其中最常见的阳离子有Na +、K +、Ca 2+、Mg 2+、Fe 2+、Fe 3+。