石油地质学-第二章
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石油地质学第二章储集层及盖层之二
机械压实是指沉积物在上覆重力及静水压力作用下, 定 发生水分排出,碎屑颗粒紧密排列,软组分挤入孔隙,使孔隙 义 体积缩小,孔隙度降低,渗透性变差的作用.结果引起除骨架
颗粒溶解之外的岩石总体积的减小.
① 颗粒间接触由点 线,随深度加大而变紧密.
表 现
② 塑性变形.火山岩屑、泥质岩屑、云母等柔性组分
形 式
变形呈假杂基挤入颗粒空间.
③ 破裂.刚性颗粒发生破裂,出现小裂缝.
④ 颗粒定向排列,石英拉长具优选方位.
压溶作用
压溶是指在压应力作用下,由骨架颗粒在接触点的 溶解所引起的岩石总体积的减小过程.
a 石英自生加大
b 颗粒呈凹凸、缝合接触
石英自生加大
颗粒呈凹凸、缝合接触
2〕成岩后生作用
②溶解作用：
使物性变好,可产生溶蚀孔隙. 特别是有机质热成熟产生的有机 酸和CO2可使储集层中的碳酸盐 胶结物及铝硅酸盐颗粒大量溶解, 从而有助于次生孔隙的形成.
2、影响碎屑岩储层储集物性的主要因素
1〕物源和沉积条件 ——微观因素的控制〔包括：岩石的成分、结构和构造〕 ①碎屑颗粒的矿物成分： 相同成岩作用下,石英砂岩 储集性比长石砂岩好.原因： a长石的润湿性比石英强； b长石比石英的抗风化能力弱.
②碎屑颗粒的粒度及分选性：
粒度越大,φ、K大；分选 程度好, φ、K大. a. 粒度一定时,分选越好, 物性越好. b.分选一定时,K与粒度 呈正比.
第二节 储集层的岩石类型
目前发现的含有油气的储集层可归为三类：
碎屑岩类储集层：砂岩、砾岩、粉砂岩 碳酸盐岩储集层：灰岩、白云岩、礁灰岩 其他岩类储集层：岩浆岩、变质岩、裂缝性泥岩
据世界546个大中型油气田的统计,碎屑岩类和碳酸盐岩类储集 层所储油气占总量99.8%,其中碎屑岩中的储量占57.1%,碳酸盐 岩中占42.7%.其中,碎屑岩储集层是我国目前最重要的储集层类 型.
颗粒溶解之外的岩石总体积的减小.
① 颗粒间接触由点 线,随深度加大而变紧密.
表 现
② 塑性变形.火山岩屑、泥质岩屑、云母等柔性组分
形 式
变形呈假杂基挤入颗粒空间.
③ 破裂.刚性颗粒发生破裂,出现小裂缝.
④ 颗粒定向排列,石英拉长具优选方位.
压溶作用
压溶是指在压应力作用下,由骨架颗粒在接触点的 溶解所引起的岩石总体积的减小过程.
a 石英自生加大
b 颗粒呈凹凸、缝合接触
石英自生加大
颗粒呈凹凸、缝合接触
2〕成岩后生作用
②溶解作用：
使物性变好,可产生溶蚀孔隙. 特别是有机质热成熟产生的有机 酸和CO2可使储集层中的碳酸盐 胶结物及铝硅酸盐颗粒大量溶解, 从而有助于次生孔隙的形成.
2、影响碎屑岩储层储集物性的主要因素
1〕物源和沉积条件 ——微观因素的控制〔包括：岩石的成分、结构和构造〕 ①碎屑颗粒的矿物成分： 相同成岩作用下,石英砂岩 储集性比长石砂岩好.原因： a长石的润湿性比石英强； b长石比石英的抗风化能力弱.
②碎屑颗粒的粒度及分选性：
粒度越大,φ、K大；分选 程度好, φ、K大. a. 粒度一定时,分选越好, 物性越好. b.分选一定时,K与粒度 呈正比.
第二节 储集层的岩石类型
目前发现的含有油气的储集层可归为三类：
碎屑岩类储集层：砂岩、砾岩、粉砂岩 碳酸盐岩储集层：灰岩、白云岩、礁灰岩 其他岩类储集层：岩浆岩、变质岩、裂缝性泥岩
据世界546个大中型油气田的统计,碎屑岩类和碳酸盐岩类储集 层所储油气占总量99.8%,其中碎屑岩中的储量占57.1%,碳酸盐 岩中占42.7%.其中,碎屑岩储集层是我国目前最重要的储集层类 型.
石油地质学 第二章 储集层及盖层之一
0.01 0 5 10 15 20 25
1000
渗透率（10-3 μm2 ）
孔隙度（%）
100 10 1 0.1
陕北斜坡某油田长6油层组孔—渗关系
0.01 0.001 0 5 10 15 20 25 30
孔隙度（%）
陕北斜坡某油田延9油层组孔—渗关系
四、孔隙度与渗透率的关系
一般地，孔隙度相同时，孔、喉小的比孔喉大的渗透率 低，孔喉形态简单的比复杂的渗透率高。 从孔隙和喉道的不 同配置关系，可使储层呈现不同的性质，主要有： ①孔隙较大，喉道较粗，一般表现为孔隙度大，渗透率高； ②孔隙较大，喉道较细，一般表现为孔隙度中等，渗透率低； ③孔隙较小，喉道较粗，一般表现为孔隙度低～中等，渗透 率中等一偏低；
主要与岩石本身有关。
2、绝对渗透率（absolute permeability）：K
从理论上讲，岩石的绝对渗透率只反映岩石本身的 特性，而与测定所用流体性质及测定条件无关。一般来 说，孔隙直径小的岩石比孔隙直径大的岩石渗透率低， 孔隙形状复杂的岩石比形状简单的岩石渗透率低。这是 因为孔隙直径越小，形状越复杂，单位面积孔隙空间的 表面积越大，则对流体的吸附力、毛细管阻力和流动摩 擦力也越大。
第二章 储集层和盖层
刚才我们讲到油储存在储层中，由于油气的密度较小， 会受到浮力的作用，有向上流动的趋势，这时候如果没有 岩层阻止其向上流动，我们可以想象一下会发生什么情况？ 会一直逸散到地表，所以，要想让油能储集在储集层中， 必要要有能够阻止其向上逸散的岩层，这就是接下来要介 绍的盖层所行使的职能。 所谓的盖层就是位于储集层的上方、能够阻止油气向 上逸散的细粒、致密岩层叫做盖岩，也习惯地叫做（封） 盖层。通常会见到那些岩石能作为盖层呢？一般一些致密 的粉砂质泥岩、泥岩、盐岩、膏岩等常常作为盖层。
1000
渗透率（10-3 μm2 ）
孔隙度（%）
100 10 1 0.1
陕北斜坡某油田长6油层组孔—渗关系
0.01 0.001 0 5 10 15 20 25 30
孔隙度（%）
陕北斜坡某油田延9油层组孔—渗关系
四、孔隙度与渗透率的关系
一般地，孔隙度相同时，孔、喉小的比孔喉大的渗透率 低，孔喉形态简单的比复杂的渗透率高。 从孔隙和喉道的不 同配置关系，可使储层呈现不同的性质，主要有： ①孔隙较大，喉道较粗，一般表现为孔隙度大，渗透率高； ②孔隙较大，喉道较细，一般表现为孔隙度中等，渗透率低； ③孔隙较小，喉道较粗，一般表现为孔隙度低～中等，渗透 率中等一偏低；
主要与岩石本身有关。
2、绝对渗透率（absolute permeability）：K
从理论上讲，岩石的绝对渗透率只反映岩石本身的 特性，而与测定所用流体性质及测定条件无关。一般来 说，孔隙直径小的岩石比孔隙直径大的岩石渗透率低， 孔隙形状复杂的岩石比形状简单的岩石渗透率低。这是 因为孔隙直径越小，形状越复杂，单位面积孔隙空间的 表面积越大，则对流体的吸附力、毛细管阻力和流动摩 擦力也越大。
第二章 储集层和盖层
刚才我们讲到油储存在储层中，由于油气的密度较小， 会受到浮力的作用，有向上流动的趋势，这时候如果没有 岩层阻止其向上流动，我们可以想象一下会发生什么情况？ 会一直逸散到地表，所以，要想让油能储集在储集层中， 必要要有能够阻止其向上逸散的岩层，这就是接下来要介 绍的盖层所行使的职能。 所谓的盖层就是位于储集层的上方、能够阻止油气向 上逸散的细粒、致密岩层叫做盖岩，也习惯地叫做（封） 盖层。通常会见到那些岩石能作为盖层呢？一般一些致密 的粉砂质泥岩、泥岩、盐岩、膏岩等常常作为盖层。
石油地质学第二章 矿物与岩石
白色， 白色，含铁呈褐色
玻璃光泽
3.5-4
白色， 土状、细粒片状、 白色，含杂质其他 土状、细粒片状、鳞 贝壳状或粗糙状断 土状或蜡状光泽 片状或块状集合体 色调 口
2
第三节 岩浆岩、变质岩与沉积岩
一、岩浆岩 1.物质成分 物质成分
SiO2 是 最 重 要 的 成 分。 是 岩 石 酸 性 程 度 （ 基 性 程 度） 的 标 志。 超基性岩 基性岩 中性岩 酸性岩 SiO2<45% 橄榄岩 SiO2=45～53% 辉长岩 ～ SiO2=53～66% 闪长岩 ～ SiO2>66% 花岗岩
光泽 解理与断口 硬度 土状或 贝壳状或 蜡状光 粗糙状断 泽 口 鉴定特征
土状、 土状、细 白色， 粒片状、 白色，含 粒片状、 杂质其他 鳞片状或 色调 块状集合 体
2
光泽和可 塑性
多种含水硅酸盐矿物的混合物。主要化学组成是 多种含水硅酸盐矿物的混合物。主要化学组成是Al2O3和SiO2两种氧化物
金属光泽
半金属光泽
金刚光泽
玻璃光泽
三、矿物的物理性质
2.力学性质 力学性质
（1）硬度 ） 矿物抵抗机械作用(刻画、压入、研磨）的能力。 矿物抵抗机械作用 刻画、压入、研磨）的能力。 刻画
摩氏硬度表
硬度等级 1 2 3 4 5 代表矿物 滑石 石膏 方解石 萤石 磷灰石 硬度等级 6 7 8 9 10 代表矿物 正长石 石英 黄玉 刚玉 金刚石
第二章 矿物与岩石
第一节 矿物的形态与物理性质
第二节 常见矿物及其鉴定特征 第三节 岩浆岩、变质岩与沉积岩
第一节 矿物的形态与物理性质
一、矿物的概念
天然产出的、具有一定的化学成分、结晶构 造、外部形态和物理性质的元素或化合物，是 岩石的基本组成单位。
石油地质学-2. 油气组成和性质
常用ηt表示，1Pa·s=10P（10泊）=100厘泊；
2）运动粘度：
动力粘度与密度之比称运动粘度 单位为㎡/s，二次方米/每秒，其常用Vt表示
Clq 2019/10/18
3)相对粘度：
又称思氏粘度，是在思氏粘度计中200ml原 油与20℃时同体积的蒸馏水流出时间的比，用Et 表示。
实验室测定的Et，通过置换算表，获得运动 粘度，运动粘度与密度之积即得动力粘度。
含硫量
V/Ni
δ13C
海相石油
陆相石油
25-70%
60-90%
25-60%
10-20%
陆相石油大于海相石油含蜡量。普遍大于5%。
一般海相石油大于陆相石油的含硫量，
>1
<1
>-27‰
<-29‰
Clq 2019/10/18
第二节 天然气的组成与性质
一、天然气的概念和产出类型
石油天然气地质学中所研究 的主要是狭义的天然气
＞0.90 称为重质石油 ＜0.90 称为轻质石油 世界平均比重的原油，1吨按7.3桶计算。
Clq 2019/10/18
3.石油的粘度
粘度值代表石油流动时分子之间 相对运动所引起的内摩擦力大小。
粘度又分为：动力粘度 运动粘度 相对粘度
Clq 2019/10/18
1）动力粘度（绝对粘度）：
单位为帕斯卡·秒（Pa·s）。它表示1牛顿力作用下， 两个液层面积各为1平方米，相距1米，彼此间相对移动 速度为1米/S 时，液体流动所产生的阻力。
吸附
轻馏分
烃用
物
类硅
原 蒸馏
油
用 乙
可+
溶胶 的质
胶、 有 机 溶
2）运动粘度：
动力粘度与密度之比称运动粘度 单位为㎡/s，二次方米/每秒，其常用Vt表示
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3)相对粘度：
又称思氏粘度，是在思氏粘度计中200ml原 油与20℃时同体积的蒸馏水流出时间的比，用Et 表示。
实验室测定的Et，通过置换算表，获得运动 粘度，运动粘度与密度之积即得动力粘度。
含硫量
V/Ni
δ13C
海相石油
陆相石油
25-70%
60-90%
25-60%
10-20%
陆相石油大于海相石油含蜡量。普遍大于5%。
一般海相石油大于陆相石油的含硫量，
>1
<1
>-27‰
<-29‰
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第二节 天然气的组成与性质
一、天然气的概念和产出类型
石油天然气地质学中所研究 的主要是狭义的天然气
＞0.90 称为重质石油 ＜0.90 称为轻质石油 世界平均比重的原油，1吨按7.3桶计算。
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3.石油的粘度
粘度值代表石油流动时分子之间 相对运动所引起的内摩擦力大小。
粘度又分为：动力粘度 运动粘度 相对粘度
Clq 2019/10/18
1）动力粘度（绝对粘度）：
单位为帕斯卡·秒（Pa·s）。它表示1牛顿力作用下， 两个液层面积各为1平方米，相距1米，彼此间相对移动 速度为1米/S 时，液体流动所产生的阻力。
吸附
轻馏分
烃用
物
类硅
原 蒸馏
油
用 乙
可+
溶胶 的质
胶、 有 机 溶
石油地质学第二章-2-成烃模式
深度每增加100米所增加的温度（℃）数值叫地 温梯度。含油盆地常见的地温梯度以2—5℃居多。
温度对有 机质的转 化作用主 要表现在 两方面：
① 促进不溶有机质（即生油母质干酪根）的 热降解（所谓热降解就是指高分子化合物 在热作用下分子键破裂形成低分子化合 物的作用）。
② 加速有机质向烃类转化的反应速度，决定 烃的数量。
第三节 油气生成的地质环境与物理化学条件
一、油气生成的地质环境
（一）大地构造条件
自然界中有机质堆积、保存和转化成烃，必须在还原条件下完成， 必须在盆地中进行，必须要有适宜的大地构造条件。
当盆地的沉降速率显著低于沉积速率时，水体迅速变浅，沉积物易 于暴露地表，有机质易被空气中的氧所氧化，难以保存。
当盆地的沉降速率远远超过沉积速率时，水体急剧变深，易于造成 有机质供给贫乏，同时，生物死亡下沉过程中易遭受巨厚水体所含氧的 破坏，使沉积物过薄或有机质含量过低。
气阶段）.
这个阶段相当于泥碳—褐煤阶段，温度介于10℃—60℃。其作用 因素主要是细菌，在细菌分解作用和水解作用下，使原来的脂肪、碳 水化合物、木质素、蛋白质等生物化学聚合物转变成为了分子量较低 的生物化学单体物质，同时生成甲烷、二氧化碳、硫化氢等气体。
生物化学单体物质有些不再反应了，成为了沥青，而大部分重新 聚合，并与周围矿物质络合被稳定的保存于沉积岩中，这些物质就是 生油母岩干酪根的前身。
在漫长的地质历史时期，古气候条件处于不断的变化之 中。不同时期，不同地域，古气候环境不同，有机质发育数 量不同，沉积物中有机质的丰度不同，沉积岩生油潜力将产 生巨大变化。
只有在温暖潮湿的古气候时期，方可形成优质的油气母 岩（生油岩）。
二．有机质演化成油的物理化学条件：
温度对有 机质的转 化作用主 要表现在 两方面：
① 促进不溶有机质（即生油母质干酪根）的 热降解（所谓热降解就是指高分子化合物 在热作用下分子键破裂形成低分子化合 物的作用）。
② 加速有机质向烃类转化的反应速度，决定 烃的数量。
第三节 油气生成的地质环境与物理化学条件
一、油气生成的地质环境
（一）大地构造条件
自然界中有机质堆积、保存和转化成烃，必须在还原条件下完成， 必须在盆地中进行，必须要有适宜的大地构造条件。
当盆地的沉降速率显著低于沉积速率时，水体迅速变浅，沉积物易 于暴露地表，有机质易被空气中的氧所氧化，难以保存。
当盆地的沉降速率远远超过沉积速率时，水体急剧变深，易于造成 有机质供给贫乏，同时，生物死亡下沉过程中易遭受巨厚水体所含氧的 破坏，使沉积物过薄或有机质含量过低。
气阶段）.
这个阶段相当于泥碳—褐煤阶段，温度介于10℃—60℃。其作用 因素主要是细菌，在细菌分解作用和水解作用下，使原来的脂肪、碳 水化合物、木质素、蛋白质等生物化学聚合物转变成为了分子量较低 的生物化学单体物质，同时生成甲烷、二氧化碳、硫化氢等气体。
生物化学单体物质有些不再反应了，成为了沥青，而大部分重新 聚合，并与周围矿物质络合被稳定的保存于沉积岩中，这些物质就是 生油母岩干酪根的前身。
在漫长的地质历史时期，古气候条件处于不断的变化之 中。不同时期，不同地域，古气候环境不同，有机质发育数 量不同，沉积物中有机质的丰度不同，沉积岩生油潜力将产 生巨大变化。
只有在温暖潮湿的古气候时期，方可形成优质的油气母 岩（生油岩）。
二．有机质演化成油的物理化学条件：
石油地质学第2章3
二 储集岩的渗透率
储集岩的渗透性是指在一定压差作用下，储 集岩本身允许流体通过的性能。同孔隙性一样， 渗透性也是储层最重要的参数之一，它不但控制 着储能，而且控制着产能。岩石渗透性的好坏用 渗透率表示，渗透率可分为绝对渗透率、有效渗
透率和相对渗透率。
1. 绝对渗透率
当单相流体充满岩石孔隙，流体不发生任何 物理、化学反应，流体的流动符合达西直线渗滤定 律时，所测得的岩石对流体的渗透能力称为该岩石 的绝对渗透率。
2 各种饱和度的名词解释
1)原始含油、气、水饱和度
原始含油、气、水饱和度分别记为Soi、 Sgi、Swi。原始含油、气、水饱和度是指在油
藏投入开发之前，油藏内流体处于一种相对 的平衡状态，由于重力分异，气位于油上， 水位于油之下，在油藏第一口井所取得的油 层岩心，测试所得的油、气、水饱和度就称 为原始含油、气、水饱和度。
储集岩物性及其 分类评价
§3 储层的岩石物理性质
本节以沉积成因的油气储集岩为例，介 绍储层的主要岩石物理性质，包括孔隙度、 渗透率、饱和度、岩石的比面等。 一 、储集岩的孔隙度
储层岩石的孔隙度定义为岩石的孔隙体 积与岩石总体积之比，或单位体积岩石中孔 隙体积所占的百分数。
1 绝对孔隙度 绝对孔隙度是指岩石总孔隙（包括连通
c
Vc Vr
（2—3）
式中 Φc—裂隙率； Vc—裂缝总体积，cm3； Vr—岩石总体积，cm3。
4. 平均孔隙度 （1）单井平均孔隙度
一般用厚度加权平均方法计算单井平均
孔隙度，其计算公式为：
n
i hi
i1 n hi i 1
（2—4）
式中 —单井平均孔隙度； i —每块岩样分析的孔隙度；
石油地质学 第二章_烃源岩
丝质体
②根据干酪根的显微组成划分类型
T=（100A+50B-75C-100D）/100
A、B、C、D 分别为腐泥组、壳质组、镜质组和惰质组的含量
T >80 Ⅰ型 T =80-40 Ⅱ1型 T=40-0 Ⅱ2型 T<0 Ⅲ 型
②根据干酪根的显微组成划分类型 Ⅰ型干酪根
②根据干酪根的显微组成划分类型
(2）氯仿沥青“A”
干酪根(Kerogen)：沉积岩中所有不溶于非氧化性的 酸、碱和非极性有机溶剂有机质。干酪根是沉积有 机质的主体，约占总有机质的80~90%。
氯仿沥青“A”(Bitumen)： 岩石中可溶于有机溶剂的部分。 常用的有机溶剂为氯仿，可溶有 机物称为氯仿沥青“A”。
氯仿沥青“A”组分 利用石油中化合物
（1）有机质干酪根 化学分类
根据干酪根样品的 C、H、O元素分析 将干酪根划分为三 种主要类型： I 型、 Ⅱ型、 Ⅲ型
( 2 )显微组分分析方法 ①干酪根的显微组成 用光学方法对干酪根组分形态进行的描述 ——用反射光观察干酪根（煤岩学方法）
❏ 腐泥组： 包括无定形体和藻类体，富氢组分
主要来源于藻类或藻类被改造的残余
第二章
现代油气成因理论 ——油气生成模式
有机生油学说：干酪根成烃模式
原始生物物质
油
气
干酪根
油气是怎样生成！
《石油地质学》研究目的
◆ （1）沉积盆地是否含油气？
◆
——油气是哪里生成的？
◆ （2）油气藏在哪里？
◆ （3）有多少油气？
油 气 来 源
P1
P1泥岩为什么能够生油？
排2油藏
?
J1泥岩生油？
（二）烃源岩地球化学研究 ——烃源岩的判识
②根据干酪根的显微组成划分类型
T=（100A+50B-75C-100D）/100
A、B、C、D 分别为腐泥组、壳质组、镜质组和惰质组的含量
T >80 Ⅰ型 T =80-40 Ⅱ1型 T=40-0 Ⅱ2型 T<0 Ⅲ 型
②根据干酪根的显微组成划分类型 Ⅰ型干酪根
②根据干酪根的显微组成划分类型
(2）氯仿沥青“A”
干酪根(Kerogen)：沉积岩中所有不溶于非氧化性的 酸、碱和非极性有机溶剂有机质。干酪根是沉积有 机质的主体，约占总有机质的80~90%。
氯仿沥青“A”(Bitumen)： 岩石中可溶于有机溶剂的部分。 常用的有机溶剂为氯仿，可溶有 机物称为氯仿沥青“A”。
氯仿沥青“A”组分 利用石油中化合物
（1）有机质干酪根 化学分类
根据干酪根样品的 C、H、O元素分析 将干酪根划分为三 种主要类型： I 型、 Ⅱ型、 Ⅲ型
( 2 )显微组分分析方法 ①干酪根的显微组成 用光学方法对干酪根组分形态进行的描述 ——用反射光观察干酪根（煤岩学方法）
❏ 腐泥组： 包括无定形体和藻类体，富氢组分
主要来源于藻类或藻类被改造的残余
第二章
现代油气成因理论 ——油气生成模式
有机生油学说：干酪根成烃模式
原始生物物质
油
气
干酪根
油气是怎样生成！
《石油地质学》研究目的
◆ （1）沉积盆地是否含油气？
◆
——油气是哪里生成的？
◆ （2）油气藏在哪里？
◆ （3）有多少油气？
油 气 来 源
P1
P1泥岩为什么能够生油？
排2油藏
?
J1泥岩生油？
（二）烃源岩地球化学研究 ——烃源岩的判识
石油地质学 第二章石油成因理论PPT课件
H占6.3％、O占11.1％和及少量的S、N。
不同类型原始物质干酪根成分、结构和 特征也不相同，因此，对干酪根的研究是 相当复杂的。
16
第二节 生成油气的物质基础
三.生油的原始物质－干酪根镜下特征
17
第二节 生成油气的物质基础
三.生油的原始物质－干酪根镜下特征
18
第二节 生成油气的物质基础
四. 干酪根类型
3
第一节 油气成因理论
石油成因
无机
有机
一．石油的无机成因学说
石油的有机成因说盛行于19世纪中叶，较为有代表性的
学说有三个：
碳化说（门捷列夫的学说影响最大－19世纪中期）
石油是在地下深处的重金属碳化物与下渗的水相互作
用所形成的，经化学反应生成的蒸汽在冲向地壳的过程中
冷凝在地层孔隙里，在有一上覆的非渗透层遮挡时，可集
中形成油气藏。
4
第一节 油气成因理论
宇宙成因说（索柯洛夫－19世纪晚期）
某些天体中发现有碳氢化合物，它们是宇宙中所固有的，在地 球处于熔融状态时，气圈中就存有碳氢化合物，后来随着地球的 冷却，而被吸附并凝结在地壳的上部，在沿着裂缝溢向地表的过 程中，便可以形成油气藏。
岩浆说（库德梁采夫－20世纪50～70年代）
2．晚期成油学说
20世纪60年代以后,一些学者研究表明现代沉积中的烃和古代岩
石中的烃在分布和化学结构上有着本质上的差别。岩石、原油中烃
的含量比生物沉积中烃的含量高很多,岩石、原油中高碳数烃具明显
奇数碳优势消失的特征；而生物沉积中高碳数正烷烃则存在明显的
奇数碳优势。因此，认为石油是有机质在成岩作用的晚期生成的。
1. 油气生成的物质基础 2. 油气生成的地质环境及动力条件 3. 有机质演化阶段及成烃模式 4. 天然气的成因类型及其识别 5. 生油层地质—地球化学研究与油气源对比
不同类型原始物质干酪根成分、结构和 特征也不相同，因此，对干酪根的研究是 相当复杂的。
16
第二节 生成油气的物质基础
三.生油的原始物质－干酪根镜下特征
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第二节 生成油气的物质基础
三.生油的原始物质－干酪根镜下特征
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第二节 生成油气的物质基础
四. 干酪根类型
3
第一节 油气成因理论
石油成因
无机
有机
一．石油的无机成因学说
石油的有机成因说盛行于19世纪中叶，较为有代表性的
学说有三个：
碳化说（门捷列夫的学说影响最大－19世纪中期）
石油是在地下深处的重金属碳化物与下渗的水相互作
用所形成的，经化学反应生成的蒸汽在冲向地壳的过程中
冷凝在地层孔隙里，在有一上覆的非渗透层遮挡时，可集
中形成油气藏。
4
第一节 油气成因理论
宇宙成因说（索柯洛夫－19世纪晚期）
某些天体中发现有碳氢化合物，它们是宇宙中所固有的，在地 球处于熔融状态时，气圈中就存有碳氢化合物，后来随着地球的 冷却，而被吸附并凝结在地壳的上部，在沿着裂缝溢向地表的过 程中，便可以形成油气藏。
岩浆说（库德梁采夫－20世纪50～70年代）
2．晚期成油学说
20世纪60年代以后,一些学者研究表明现代沉积中的烃和古代岩
石中的烃在分布和化学结构上有着本质上的差别。岩石、原油中烃
的含量比生物沉积中烃的含量高很多,岩石、原油中高碳数烃具明显
奇数碳优势消失的特征；而生物沉积中高碳数正烷烃则存在明显的
奇数碳优势。因此，认为石油是有机质在成岩作用的晚期生成的。
1. 油气生成的物质基础 2. 油气生成的地质环境及动力条件 3. 有机质演化阶段及成烃模式 4. 天然气的成因类型及其识别 5. 生油层地质—地球化学研究与油气源对比
第二章.石油成因理论
第一节 油气成因理论
中间产物 干酪根 沥青
沉积物中的有机质在成岩作用的过程中，逐渐地转化成 沉积物中的有机质在成岩作用的过程中， 为可溶有机溶剂中的沥青与不溶于有机溶剂中的干酪根 沥青与不溶于有机溶剂中的干酪根两大 为可溶有机溶剂中的沥青与不溶于有机溶剂中的干酪根两大 部分。 部分。 20世纪60年代后期，一些前苏联学者倾向于把沥青视为生 世纪60年代后期， 世纪60年代后期 成石油的直接源泉。 成石油的直接源泉。 20世纪70年代西欧的一些学者认为干酪根为生油的母质， 世纪70年代西欧的一些学者认为干酪根为生油的母质， 世纪70年代西欧的一些学者认为干酪根为生油的母质 而沥青为干酪根热解过程的中间产物。 而沥青为干酪根热解过程的中间产物。
第一节 油气成因理论
成油时间 早期 晚期
在石油有机形成理论建立之后， 在石油有机形成理论建立之后，争论的焦点转为石油是成 岩早 还是成岩晚期生成的。 晚期生成的 期还是成岩晚期生成的。 20世纪50年代 早期成油主张相当活跃,当时， 20世纪50年代，早期成油主张相当活跃,当时，斯密特在现代沉积 世纪50年代， 物中发现了烃类，包括液态烃， 物中发现了烃类，包括液态烃，得出了石油是在沉积的早期形成的 理论,突破了30～40年代特拉斯克关于现代沉积物不存在烃类的著 理论, 突破了30～ 40年代特拉斯克关于现代沉积物不存在烃类的著 30 名研究,这是一个飞跃的突破。为此，斯密特曾获得了诺贝尔奖。 名研究,这是一个飞跃的突破。为此，斯密特曾获得了诺贝尔奖。 因为早期生成的烃与晚期生成的烃无论在数量上或是在质量上均 有较大的差别。最近的一、二十年来，菲利比.蒂索、 有较大的差别。最近的一、二十年来，菲利比.蒂索、阿尔伯莱切特 等对生油剖面的详细研究表明，当母岩埋深到一定的温度和深度时， 等对生油剖面的详细研究表明，当母岩埋深到一定的温度和深度时， 有机质才能产生成熟的石油烃。同时也承认，在成岩作用的晚期是 有机质才能产生成熟的石油烃。同时也承认， 石油的主要生成期，但不排除早期转换所做的准备。 石油的主要生成期，但不排除早期转换所做的准备。
石油地质基础(第二章)
2021/6/12 12
石油地质基础
2.矿物的断口
矿物的断口 矿物晶体受外力敲击 或挤压后将发生破裂。如果是严格沿着一 定结晶方向破裂，破列成凹凸不平的破裂 面，这种断面称为断口。 （1）钜齿状 （2）贝壳状 （3）参差状
2021/6/12 13
石油地质基础
3.矿物的硬度
矿物的硬度矿物对外来刻划和摩擦的抵抗能力称为硬度。
• 用途
2021/6/12 24
石油地质基础
图2-4 石英晶形
2021/6/12 25
石油地质基础
六、含氧盐类
1．硅酸盐类 1）橄榄石(Mg，Fe)2[SiO4] • 化学组成 MgＯ 40～50％，FeO 5～20％。常含形态 晶形呈短柱状、厚板状，但不常见，通常为粒状集
第二节 矿物的物理性质
一、矿物的形态
矿物形态是指矿物的单体及集合体形状而言。 自然界大多数矿物是晶质矿物，常以晶体(即具 有格子构造的固体)的形态出现，具有一定的规 则外形。
（一）一向延长 （二）二向延长 （三）三向延长
2021/6/12 8
石油地质基础
二、矿物的光学性质
1.矿物的颜色 （1）自色 （2）他色 （3）假色
有规律的排列，形成一定的格子构造的固体 。
（2）非结晶质：凡是矿物内部质点(分子、原子、
离子)作无规律的排列，不具格子构造的固体 。
2021/6/12 2
石油地质基础
2）晶体的形状——单形与聚形 （1）单形 指一个晶体的形体。
图2-1 常见单形
2021/6/12 3
石油地质基础
（2）聚形
• 指由两个或两个以上的单形相聚合而成的
等杂质。
• 形态 晶形呈立方体和立方体与八面体的聚形，集合
石油地质基础
2.矿物的断口
矿物的断口 矿物晶体受外力敲击 或挤压后将发生破裂。如果是严格沿着一 定结晶方向破裂，破列成凹凸不平的破裂 面，这种断面称为断口。 （1）钜齿状 （2）贝壳状 （3）参差状
2021/6/12 13
石油地质基础
3.矿物的硬度
矿物的硬度矿物对外来刻划和摩擦的抵抗能力称为硬度。
• 用途
2021/6/12 24
石油地质基础
图2-4 石英晶形
2021/6/12 25
石油地质基础
六、含氧盐类
1．硅酸盐类 1）橄榄石(Mg，Fe)2[SiO4] • 化学组成 MgＯ 40～50％，FeO 5～20％。常含形态 晶形呈短柱状、厚板状，但不常见，通常为粒状集
第二节 矿物的物理性质
一、矿物的形态
矿物形态是指矿物的单体及集合体形状而言。 自然界大多数矿物是晶质矿物，常以晶体(即具 有格子构造的固体)的形态出现，具有一定的规 则外形。
（一）一向延长 （二）二向延长 （三）三向延长
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石油地质基础
二、矿物的光学性质
1.矿物的颜色 （1）自色 （2）他色 （3）假色
有规律的排列，形成一定的格子构造的固体 。
（2）非结晶质：凡是矿物内部质点(分子、原子、
离子)作无规律的排列，不具格子构造的固体 。
2021/6/12 2
石油地质基础
2）晶体的形状——单形与聚形 （1）单形 指一个晶体的形体。
图2-1 常见单形
2021/6/12 3
石油地质基础
（2）聚形
• 指由两个或两个以上的单形相聚合而成的
等杂质。
• 形态 晶形呈立方体和立方体与八面体的聚形，集合
第二章 石油地质
质和微体生物化石，并且常含指示还原环
境的分散状黄铁矿，偶尔可见原生油苗。
2、储集层
能够储存石油和天然气，并且当开采时石油和天 然气能够从里面流出来的岩层，与生油层相比，演 示颗粒较大，有空隙和裂缝，有溶洞发育。
• 3.盖层 • 为了使储集层中的油气不逸散掉，在储 集层的上方需要有一套致密的、不渗透的地层 把储集层中的油气保护起来，阻止油气向上渗 漏或者扩散，这种致密的、不渗透的地层就叫 做盖层。
• 碳化说： • 1866年由法国著名化学家M· 伯塞洛特提出。 他经过实验后认为，在高温下，CO2与碱金属 作用可生成碳化物，后者遇水即成乙炔，进而 合成高级碳氢化合物； • 1877年，俄国化学家门捷列夫以碳化铁实验制 造碳氢化合物成功，并认为石油是存在于地下 碳化铁和水生成的，从此创立了此假说。
证据4：从油母页岩（即生油岩）提炼石油（即人造石油）。
油气有机成因说
海 相 生 油 学 说
浅海之中生活着极小的动物——“浮游生物”，每年都 有大量的浮游生物死去并且沉到海底。河流又把大量 枯萎的植物和淤泥带到海洋，植物和浮游生物混合在 一起，然后淤泥和盐分又把它们覆盖起来，于是在海 底形成一种沉积物。当这些植物和动物腐烂时，沉积 物中就开始生成油和气。
地质圈闭
• 地质圈闭是指储集层中能够阻止油气运移， 并使油气聚集的一种场所，通常由储集层、 盖层和遮挡物四部分组成。地质圈闭具备 遮挡、封闭油气的条件并具有储集油气的 能力，课阻止油气继续运移，使其聚集起 来形成油气藏。因此圈闭是油气藏可能的 所在地，是石油工作者要寻找的主要对象。
四 、形成油气藏的条件
第三节 油气藏的形成
一、 油气运移
油气运移即油气在地下的流动，或在地 下因自然因素所引起的位置移动。按油气 运移所发生的场所可分为初次运移和二次 运移。
境的分散状黄铁矿，偶尔可见原生油苗。
2、储集层
能够储存石油和天然气，并且当开采时石油和天 然气能够从里面流出来的岩层，与生油层相比，演 示颗粒较大，有空隙和裂缝，有溶洞发育。
• 3.盖层 • 为了使储集层中的油气不逸散掉，在储 集层的上方需要有一套致密的、不渗透的地层 把储集层中的油气保护起来，阻止油气向上渗 漏或者扩散，这种致密的、不渗透的地层就叫 做盖层。
• 碳化说： • 1866年由法国著名化学家M· 伯塞洛特提出。 他经过实验后认为，在高温下，CO2与碱金属 作用可生成碳化物，后者遇水即成乙炔，进而 合成高级碳氢化合物； • 1877年，俄国化学家门捷列夫以碳化铁实验制 造碳氢化合物成功，并认为石油是存在于地下 碳化铁和水生成的，从此创立了此假说。
证据4：从油母页岩（即生油岩）提炼石油（即人造石油）。
油气有机成因说
海 相 生 油 学 说
浅海之中生活着极小的动物——“浮游生物”，每年都 有大量的浮游生物死去并且沉到海底。河流又把大量 枯萎的植物和淤泥带到海洋，植物和浮游生物混合在 一起，然后淤泥和盐分又把它们覆盖起来，于是在海 底形成一种沉积物。当这些植物和动物腐烂时，沉积 物中就开始生成油和气。
地质圈闭
• 地质圈闭是指储集层中能够阻止油气运移， 并使油气聚集的一种场所，通常由储集层、 盖层和遮挡物四部分组成。地质圈闭具备 遮挡、封闭油气的条件并具有储集油气的 能力，课阻止油气继续运移，使其聚集起 来形成油气藏。因此圈闭是油气藏可能的 所在地，是石油工作者要寻找的主要对象。
四 、形成油气藏的条件
第三节 油气藏的形成
一、 油气运移
油气运移即油气在地下的流动，或在地 下因自然因素所引起的位置移动。按油气 运移所发生的场所可分为初次运移和二次 运移。
石油地质学第2章4
孔隙类型
表 2-16 火山岩储集空间类型(据赵澄林等，1997)
§5 特殊岩类储层
一、岩浆岩储层特征
济阳坳陷义北地区亦发现了浅层侵入的辉绿岩体，如 义13井与罗15井，侵入沙三段下部灰色泥岩和油页岩 中的浅层辉绿岩中有油层或油气显示。侵入岩储层的 孔隙类型主要有：①原生孔隙有晶间孔隙和矿物解理 缝；②溶蚀孔隙有晶间溶蚀孔隙、溶蚀孔隙及矿物晶 体表面蜂窝状小溶孔；③裂隙(缝)包括构造裂隙和构造 微裂隙。侵入岩储层由于裂隙发育不均匀并具一定的 方向性，岩心孔隙度变化很大，储层的非均质性强。
§5 特殊岩类储层
一、岩浆岩储层特征
（3）成岩裂缝：是岩浆冷凝、结晶过程中形成的裂缝。其成因是：熔浆冷凝过程 中构造运动反复出现，就会在熔岩体内造成裂缝；冷凝、未冷凝的熔岩在底部熔浆 继续上涌时破坏其上部熔岩，在熔岩内造成裂缝；冷凝的熔浆因重力作用由高处向 低处移动形成拉开裂缝。 成岩裂缝在喷出熔岩内多见或比较发育，其突出特点是：裂缝均呈开张式；虽呈面 状裂开，但裂开规模不大；裂开部分只呈拉开而不错动，裂开面可见柔性变形痕迹。 （4）风化裂缝：喷出地表的熔岩或因拾升露出而接近地表的岩体，因风、降雨、 气温等作用使岩石、矿物发生裂开，这种裂缝也可有较大规模。 （5）竖直节理：呈岩株、岩基等形状产出的次火山岩岩体常见该种裂缝。其形成 与岩浆的自身冷凝有关，裂缝多是竖直的，在岩体内呈放射状或同心圆状。 （6）柱状节理：喷出地表的熔岩其柱状节理呈竖直状，该种节理可能延伸数十米。 火山岩的储集空间还可以按照成因划分为原生储集空间和次生储集空间两类，以苏 北闵桥地区为例，其储集空间类型及特征见表2-16。
§5 特殊岩类储层
一、岩浆岩储层特征
（7）晶内孔：多见于斑晶内，主要是由晶内破裂面（如解理、裂理）溶 蚀作用而成。浅色、暗色、不透明矿物中均见该种孔隙。 （8）熔蚀孔：是矿物部分或全部被熔蚀而留下的孔隙，浅色、暗色和金 属矿物都见到有被熔蚀而留下的孔隙，在次火山岩中常见。 （9）胀裂孔：在深部结晶的矿物随熔浆运移至浅部或近地表处，由于压 力骤降和温度的变化，晶体发生胀裂形成的孔隙．多见于次火山岩中的 长石斑晶内。 （10）塑流孔：冷凝呈塑性状态的熔浆再发生运移、翻转，熔浆塑性表 面相接触而留下一些不能弥合的孔隙是塑流孔。其特点是孔隙间常有玻 璃质、金属矿物相连接。
石油地质学第二章-2-成烃模式
深度每增加100米所增加的温度（℃）数值叫地 温梯度。含油盆地常见的地温梯度以2—5℃居多。
温度对有 机质的转 化作用主 要表现在 两方面：
① 促进不溶有机质（即生油母质干酪根）的 热降解（所谓热降解就是指高分子化合物 在热作用下分子键破裂形成低分子化合 物的作用）。
② 加速有机质向烃类转化的反应速度，决定 烃的数量。
生油阶段的起始温度一般不低于50℃，终止温度不高于 175℃，这也就是地壳中的生油过程所局限的生油温度或深度 范围。
据世界油田统计，多数油田储存在65.6℃—148.9℃之间， 此液态烃出现的温度范围又叫做液态窗口。
由上可见，温度在有机质生烃过程中有着决定性的作用， 是有机质生烃的主要作用因素。研究表明母质生成石油的数 量与温度呈指数关系。
在湖泊里，最有利于油气母岩（生油岩）形成的地理环境不是滨 湖—沼泽区，也不是浅湖区，而是半深—深湖区。另外，湖泊三角洲的 前三角洲，也是非常有利的油气母岩（生油岩）形成相带。
最有利于油气形成的主要古地理环境有：浅海、半深湖—深湖、三 角洲相三个沉积区带。
（三）古气候条件：
古气候条件直接影响着生物的发育，温暖潮湿的气候 条件有利于生物的繁殖和发育，是油气母质形成的有利条件 之一。
勘探实践证明，无论海相还是陆相都可出现适宜油气形成的岩相 古地理条件。
在海相环境的滨海区，海水进退频繁，氧气自由进入，对有机质保 存十分不利；深海区有机质供给十分有限；只有浅海区，水体宁静，有 机质供给充分，最有利于油气母岩（生油岩）的形成。特别是泻湖，海 湾和前三角洲相是最有利的油气母岩（生油岩）形成环境。
1、 细菌：
细菌 温度 时间 催化剂
按其生活习 性可以分为:
喜氧细菌 厌氧细菌
1) 喜氧细菌:喜氧细菌生活在沉积物的表层，它 对有机质主要起破坏分解作用。
温度对有 机质的转 化作用主 要表现在 两方面：
① 促进不溶有机质（即生油母质干酪根）的 热降解（所谓热降解就是指高分子化合物 在热作用下分子键破裂形成低分子化合 物的作用）。
② 加速有机质向烃类转化的反应速度，决定 烃的数量。
生油阶段的起始温度一般不低于50℃，终止温度不高于 175℃，这也就是地壳中的生油过程所局限的生油温度或深度 范围。
据世界油田统计，多数油田储存在65.6℃—148.9℃之间， 此液态烃出现的温度范围又叫做液态窗口。
由上可见，温度在有机质生烃过程中有着决定性的作用， 是有机质生烃的主要作用因素。研究表明母质生成石油的数 量与温度呈指数关系。
在湖泊里，最有利于油气母岩（生油岩）形成的地理环境不是滨 湖—沼泽区，也不是浅湖区，而是半深—深湖区。另外，湖泊三角洲的 前三角洲，也是非常有利的油气母岩（生油岩）形成相带。
最有利于油气形成的主要古地理环境有：浅海、半深湖—深湖、三 角洲相三个沉积区带。
（三）古气候条件：
古气候条件直接影响着生物的发育，温暖潮湿的气候 条件有利于生物的繁殖和发育，是油气母质形成的有利条件 之一。
勘探实践证明，无论海相还是陆相都可出现适宜油气形成的岩相 古地理条件。
在海相环境的滨海区，海水进退频繁，氧气自由进入，对有机质保 存十分不利；深海区有机质供给十分有限；只有浅海区，水体宁静，有 机质供给充分，最有利于油气母岩（生油岩）的形成。特别是泻湖，海 湾和前三角洲相是最有利的油气母岩（生油岩）形成环境。
1、 细菌：
细菌 温度 时间 催化剂
按其生活习 性可以分为:
喜氧细菌 厌氧细菌
1) 喜氧细菌:喜氧细菌生活在沉积物的表层，它 对有机质主要起破坏分解作用。
石油地质学 第二章 2
3．烃浓度封闭
由于盖层具有高的烃浓度而阻挡或减缓了气藏烃类的扩散损失，这样的封闭作 用称为烃浓度封闭
天然气扩散的动力：浓度差
天然气扩散的方向： 高浓度区 低浓度区
C1<C2: C1>C2：
天然气从气藏（储层）向盖层扩散散失
天然气从盖层向储层（气藏）扩散， 气藏中的天然气被封闭——烃浓度封闭机理 C1 C1 C2
静水压力：Pw=h· ρw·g 异常压力分异常高压和异常低压。 异常高压，简称超压 超压值：地层压力与静水压力的差值，△P
（2）盖层（泥岩）超压的特点：
超压
泥岩中部超压值高。 泥岩顶底超压值低
超压的作用方向： 指向盖层顶底面， 与盖层毛细管力的方 向一致。
?
Ze 正常压力
Z
异常高压
Z
超压加强了物性封闭的封闭能力
（2）孔喉半径中值r50、毛细管压力中值Pc50
r50：S
Hg＝50%所对应的孔喉半径值。
注意： r50 不是孔喉半径平均值
Pc50：S
值。
Hg ＝ 50% 所对应的毛管压力
实际生产中，Pc50是油气产出能力的标 志。 •Pc50↑→偏向细歪度→岩石越致密→ 生产能力下降； •Pc50↓→偏向粗歪度→岩石渗透性越 好→生产能力高。
大厚度的盖层对封闭油气是有利的:
①减小孔隙连通机会，增强封闭性能 ②不易被小断层错断而形成连通的裂缝 ③易于形成超压
4．盖层的连续性
盖层的分布范围:面积大形成有效封闭的可能性越大
四、盖层封闭的相对性
1）封闭能力的相对性
储盖层的相对差异
2）封闭油气水的相对性
不同机理封闭效果不同
3）封闭性在微观与宏观的差异性
石油地质(第二章)
在自然界中天然产出的岩石碎块，通常称其为石头（stone）
（l）岩浆岩：岩浆岩是由岩浆冷凝而成的岩石。
岩浆(magma)处在很深的地下， 随着巨大压力，在地壳构造运动作 用下，它可以沿着地壳裂隙渗涌到 地壳的上层或直接喷出地面（火山 爆发），由于压力下降，岩浆中挥 发性物质大量逸出，温度也逐渐下 降，岩浆逐渐冷凝、结晶成为岩浆 岩，如玄武岩、花岗岩等。
从体积而言，沉积岩约占岩石圈 体积的5％，而岩浆岩及变质岩约占 95％。
沉积岩中蕴藏着丰富的矿产，如 金、银、铜、铁、锡等绝大部分金 属矿产都蕴藏在沉积岩中，非金属 矿产如石油也生成于沉积岩，而且 绝大部分储存在沉积岩中。
•第二章
常见的几种沉积岩:
石油地质
砂岩
页岩
自然金
自然铜
•第二章
石油地质
• 第二章
石油地质
若某一凹陷区域逐渐随着地壳下降，会接受沉积。
洪水时 干旱时 平 时
洪水时 在由下向上的剖面上：沉积物由粗到细，即先沉积的较粗（在下 面），后沉积的较细（在上面）。
如果地壳由下降变为慢慢上升，水体由深变浅，沉积物由细变粗。 上述沉积特征称为沉积岩的韵律。 指相似岩性的岩石在地层垂直剖面上呈周期重复的规律。
•第二章
石油地质
一. 沉积岩的形成
流水等将砂石碎屑搬运到湖海中堆积。 颗粒大的先沉积，颗粒小的被带到较远的地方才沉积。
•第二章 一. 沉积岩的形成
1.风化和剥蚀……形成阶段之一
2.搬运……形成阶段之二 3.沉积……形成阶段之三
石油地质
风化剥蚀产物在搬运过程中会沉积下来。
4.成岩……形成阶段之四
•第二章 二. 主要的沉积岩分类
（l）岩浆岩：岩浆岩是由岩浆冷凝而成的岩石。
岩浆(magma)处在很深的地下， 随着巨大压力，在地壳构造运动作 用下，它可以沿着地壳裂隙渗涌到 地壳的上层或直接喷出地面（火山 爆发），由于压力下降，岩浆中挥 发性物质大量逸出，温度也逐渐下 降，岩浆逐渐冷凝、结晶成为岩浆 岩，如玄武岩、花岗岩等。
从体积而言，沉积岩约占岩石圈 体积的5％，而岩浆岩及变质岩约占 95％。
沉积岩中蕴藏着丰富的矿产，如 金、银、铜、铁、锡等绝大部分金 属矿产都蕴藏在沉积岩中，非金属 矿产如石油也生成于沉积岩，而且 绝大部分储存在沉积岩中。
•第二章
常见的几种沉积岩:
石油地质
砂岩
页岩
自然金
自然铜
•第二章
石油地质
• 第二章
石油地质
若某一凹陷区域逐渐随着地壳下降，会接受沉积。
洪水时 干旱时 平 时
洪水时 在由下向上的剖面上：沉积物由粗到细，即先沉积的较粗（在下 面），后沉积的较细（在上面）。
如果地壳由下降变为慢慢上升，水体由深变浅，沉积物由细变粗。 上述沉积特征称为沉积岩的韵律。 指相似岩性的岩石在地层垂直剖面上呈周期重复的规律。
•第二章
石油地质
一. 沉积岩的形成
流水等将砂石碎屑搬运到湖海中堆积。 颗粒大的先沉积，颗粒小的被带到较远的地方才沉积。
•第二章 一. 沉积岩的形成
1.风化和剥蚀……形成阶段之一
2.搬运……形成阶段之二 3.沉积……形成阶段之三
石油地质
风化剥蚀产物在搬运过程中会沉积下来。
4.成岩……形成阶段之四
•第二章 二. 主要的沉积岩分类
中国石油地质学(2012版第二部分)
非 均质 无规 律 的地 质聚 合物
缩合作 用和 非溶解 作用
富 非酸 腐 殖酸 腐 殖质
游 离烃及有 关 化合 物
干酪根
地球化 学化 石
2、干酪根降解4个阶段
未成熟阶段 （immature）
阶段:从有机质从开始堆积之后，就进入了该阶段。 深度范围一般小于1000m，温度介于10-60℃，相当于 沉积物的成岩作用阶段和碳化作用的泥炭—褐煤阶段， Ro<0.5%。 机理:本阶段中有机质除了一部分被动物消耗掉外， 以细菌作用和水解作用为主。特别是在缺氧还原条件下 厌氧细菌对沉积有机质进行选择性分解，从而使原来的 脂肪、蛋白质、糖水化合物等生物聚合物转化为苯酚、 氨基酸、单糖等生物化学单体，部分被分解为CO2、 CH4、NH3、H2S等分子。
沉积有机质在自然中的演化进程
第二节 中国陆相油气的生成
1、陆相生油层形成的地质背景
陆相生油气层和海相生油气层一样，是由一定水体环境中沉积的富含 有机质的岩类生成的。它的形成与湖泊的发育、生物的演化繁殖密不可 分。
海西构造幕末期，由于组成中国大陆的板块间多次挤压、聚合、增生， 中国大陆面积急剧增加，为大规模的湖泊形成创造了条件。从石炭纪开 始，适应陆地、湖泊、沼泽环境的生物大量出现，成为陆相生油气层有 机质的丰富来源。 大陆面积的增加，适应内陆湖沼环境生物的迅速发展，使中国从二叠 纪开始大量发育陆相生油气层。 由于组成中国大陆各板块间的多期活动，地形、气候的不断变化，陆 相湖泊从二叠纪开始发育，中生代规模最大，单个湖泊面积可大于10× 104km2。新生代时期大型湖泊减少，以近1×104km2的中型湖泊为主。
第二节 中国陆相油气的生成
（1）潮湿气候条件下的淡水一微咸水湖相生油气层 这类生油气层主要发育于晚三叠世和晚白垩世， 以鄂尔多斯盆地的延长组第三段(T3Y3)和松辽盆地的 青山口组(K2q)为代表，在构造上属非补偿型。沉积 岩性特点是大套富含有机质的黑色页岩夹油页岩， 化石丰富，见有鲕状灰岩和泥灰岩，基本上不含煤 层和膏盐类。 这类生油气层沉积之前，气候较为干燥，在低洼 地往往发育着以红色为主的河流冲积平原堆积物， 相当于鄂尔多斯盆地的纸坊组(T2z)、松辽盆地的泉 头组(K1q)。随后气候渐趋潮湿，水体日益扩张和加 深，出现湖盆发育的全盛时期，生物繁茂，沉积了 该盆地的主要生油气层。尔后，湖盆逐渐萎缩衰亡， 湖水变浅，沉积物变粗，洼地逐渐被泥砂填塞，最 终演变为河流泛滥平原，结束了这一时期的湖相沉 积。
石油地质学(2010)-第二章油气的生成和烃源岩
13
第一节 油气成因概述
混成说 3. 3.混成说 年古勃金提出 ,“含有各种类型的分散有机质的淤泥， 1932 1932年古勃金提出 年古勃金提出, 在成岩早期产生分散状态的石油（微石油），在压实过程中和 水一起进入储层，形成油气藏。”——早期有机成因说 有机成因说 4. 4.有机成因说 （1933 ）首次发现并证实了 卟啉化合物 广泛存在 Treibs Treibs（ 1933） 首次发现并证实了卟啉化合物 卟啉化合物广泛存在 于不同时代、不同成因的石油、沥青等中。 认为：卟啉化合物来源于植物叶绿素 ——石油有机成因重要依据。 ——有机说的盛行期 “植物说”、“动植物”、“混合说”、“脂肪说”、 “碳水化合物说”、 “蛋白质说”
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第一节 油气成因概述
P.H.Abelson ） (1963) ：石油是沉积岩中占有机 (2) 阿贝尔松（ 阿贝尔松（P.H.Abelson P.H.Abelson） (1963)：石油是沉积岩中占有机 －90% 的不溶部分（干酪根）经过一定的埋藏演化，在成岩 质70 70－ 90%的不溶部分（干酪根）经过一定的埋藏演化，在成岩 作用晚期，经热解产生的。——干酪根热解成油说（有机成因晚 期成油说） 等 (1965) ： 沉积有机质大量转化成烃类需要一定 (3) Phillippi Phillippi等 (1965)： 的埋藏深度和温度。 ：石油生成有主要阶段和主要相 (4) Vassoevich (1969) (1969)： 7. 20 世纪 70 年代 20世纪 世纪70 70年代 （1）70 年代初，法国著名地球化学家 Tissot 等 建立了 干酪根热 70年代初，法国著名地球化学家 年代初，法国著名地球化学家Tissot Tissot等 建立了干酪根热 ，提出并完善了 干酪根晚期生烃学说 ，总结了 降解生烃演化模式 降解生烃演化模式，提出并完善了 ，提出并完善了干酪根晚期生烃学说 干酪根晚期生烃学说，总结了 油气形成、演化与分布规律。 ——石油生成的现代成因理论已基本建立起来了，它不仅符合 客观地质事实，逐渐为广大的石油地质工作者所接受，而且在指 导油气勘探中发挥了重大作用。
石油地质学第二章1
一、碎屑岩的储集空间类型
孔、洞、缝三大类
孔隙（ ）：原生孔隙 孔隙（pore）：原生孔隙、次生孔隙 ）：原生孔隙、 洞（cavity） ） >2mm
缝（fracture）： 原生、次生 ）： 原生、
碎屑岩储层孔隙类型及其特征
类 原 生 孔 孔 隙 缝 亚类 原生粒间孔 原生粒内孔 矿物解理缝、层间缝 粒间 溶孔 组分 内溶 孔 颗粒边缘溶解 胶结物及晶内局部溶解 杂基溶解 颗粒粒内溶孔 杂基内溶孔 胶结物内溶孔 超大孔 粒模 晶模 生物模 晶间孔 溶洞 收缩缝 成岩缝及其溶蚀 构造缝及其溶蚀 >2mm 0.01～ >1mm 长石、岩屑等颗粒边缘、局部溶解 如方解石等胶结物局部溶解 粘土杂基的局部溶解 如长石、岩屑等粒内溶解 粘土杂基的局部溶解 方解石等胶结物或其晶体内的局部溶解 由胶结物及颗粒一起被溶解所致 颗粒溶解而保留外形 晶体溶解而保留外形 生物屑溶解而保留外形 晚期形成的高岭石、白云石等晶间的孔隙 多与表生淋滤作用有关 成岩收缩作用 无方向性，缝细、延伸范围小 平整延伸，组系分明，相互切割 <2mm 空间大小 特征 原生粒间或残留孔隙 岩屑粒内微孔、喷出岩岩屑内的气孔等、 杂基内微孔
我国各油区砂岩储集层的物性特征
地区 松辽 层系 葡Ⅰ-Ⅲ层 Ⅲ 好 玉门 M层 层 中 差 苏北 阜宁组 上段 沙河街组 二、三段 好 差 好 差 好 中 差 孔隙度 ％ 20—30 20—25 17—20 10—17 20—30 10—20 16—23 7—16 5—9 渗透率 毫达西 100—300 30—100 10—30 0.5—10 20—400 0.3—20 60—1000 0.3—40 ＜0.1—5 排驱压力(汞 排驱压力 汞) 大气压 0.1—1.5 1—4 4—8 10—20 0.2—4 3—15 0.2—1 2—7 7—10 9—14 15—45 ＞20 3—30 ＜l一4 一 0.2—6 饱和度中值 毛管压力 (汞)大气压 汞 大气压 0.7—3 3—10 0—80 ＞100 1—6 6—40 1—6 15—50 30—50 40—90 ＞100 ＞70 10一＞50 一 8—20 2—25 产能 高 中 中—低 低 低 中 低 中 无自然产能 产微气 如裂缝发 育可产气 无自然产能 中 中一高 主要孔隙类型 粒间孔隙 充填未满孔、 充填未满孔、胶结物晶间 粒间孔、 孔，粒间孔、构造裂缝 充填未满孔、 充填未满孔、杂基内微孔隙 杂基内微孔隙、 杂基内微孔隙、晶间隙 粒间孔、 粒间孔、溶蚀孔隙 杂基内微孔隙 粒间孔、 粒间孔、杂基内微孔隙 杂基内微孔隙 晶间孔
石油地质学第二节 构造油气藏
• 二、断层圈闭和油气藏
Fault-related traps
• 1、概念
• 断层圈闭是指沿储集层上 倾方向受断层遮挡所形成的 圈闭，聚集油气后即成为断 层油气藏。
• 这种类型的圈闭分布很广，
在各含油气盆地中广泛分布，
尤其我国东部断陷式含油气
盆地中更是为数众多。断层
圈闭的闭合面积是通过溢出
点的储层顶面构造等高线和 上倾方向断层线构成。
• (4)与塑性流动物质有关 的背斜圈闭和油气藏
• 由于地下塑性地层受不
均衡压力作用，向着压力 降低的上方流动，使上覆 地层弯曲形成的背斜圈闭。 地下塑性地层常见的有盐 岩和泥岩类，其中尤以盐 岩占主要。
图为我国江汉盆地的王场油田，该油田为一长轴背斜，地下核部为盐岩隆起。
• (5)与剥蚀作用及压实作用有关的差异压实背斜和油气藏
(1)封闭作用 封闭作用是指由于断层的存在，
使油气在纵、横向上都被密封而不 致逸散，其结果是形成油气藏。断 层是否起封闭作用取决于断层本是 否封闭和断层两盘岩性的接触关系。
断层本身的封闭性决定于断层带 的紧密程度，它与断层的性质、断 层角砾岩和断层泥是否存在以及断 层带中流体的情况有关。
• 断层横向上是否封 闭则取决于断距的 大小及断层两盘岩 性的接触关系。若 断层使储层上倾方 向完全与非渗透性 岩层相接，则为完 全封闭（图中B）； 上倾方向的上方部 分与非渗透层相接， 则为部分封闭（图 中A），与渗透层相 接，则为不封闭 （图中C）。
岩发育区
克拉玛依油田剖面图（转引自陈荣书，1994）
（1）－岩性油藏；（2）地层超覆不整合油藏；（3）基岩油 藏；（4）断层油藏
东濮凹陷文92块油气藏平面及剖面图
（据中原油田，1987）
第二章 石油地质
是由岩层褶皱变形 形成的圈闭，其大小及 形状变化很广。当生油 层中的油气运移到背斜 圈闭中时，将被其形状 所俘获，即受到油藏上 部不渗透岩层控制，不 能进一步向上运移
• 地层圈闭 1.非孔隙性地层封闭住油层顶部和边部 包 括 2.油层本身孔隙性或渗透性的变化所造成 1. 不整合：相继沉积下来的岩石部分被剥蚀掉 然后被不渗透的岩冒所覆盖 2 .岩性圈闭：在沉积盆地中，由于沉积条件的 差异造成储集层在横向上发生岩性变化，并 为不渗透性岩石遮挡时，即形成岩性圈闭。 如岩性尖灭、透镜体等。
• 正旋回
在垂向上，地层岩性自下而上呈由粗到细的 变化序列叫正旋回，它反映地壳下降的水进过程；
• 反旋回
在垂向上，地层岩性自下而上呈由细到粗的 变化序列叫反旋回，它反映地壳上升的水退过程； • 复合旋回
在垂向上，地层岩性呈由粗变细再变粗或由 细变粗再变细的连续沉积序列叫复合旋回。它反 映地壳升降的一个完整过程。
• 渗透性：孔隙空间之间是相互连通的，其允许 流体通过的能力用渗透率度量。 L QL k A Ap P1 P2 Q 对于储集层，渗透率为1至1000毫达西。渗透 率的高低决定了油气井产量的大小。 • 储集层的类型： 砂岩：发现的40%的油气储集在砂岩中。 灰岩：发现的50%以上的油气储集在灰岩中。 其他岩石（如变质岩、泥岩等）：这类储集层所 占比例很小。
(1) 正断层：下盘相对上升、上盘相对下降。
(2 ) 逆断层：下盘相对下降、上盘相对上升。 (3 ) 侧向断层：水平运动导致。 (4 ) 地堑：中间断块相对下降，周边断块相对上 升。
(5 ) 地垒：中间断块相对上升，周边断块相对下 降。
裂缝
岩石在应力的作用下产生机械破坏，未经位移 的破裂现象叫裂缝。（注意区分裂缝和断层）
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6.1 14.1 18.3 28.9 28.1 40.8
第一节 油气成因理论研究概况
干酪根热降解成油理论
①成岩作用阶段早期（在生物化学作用阶段）：各种生物有机碎 片结合成不同类型的不溶“干酪根”； ②在成岩作用阶段晚期和深成作用阶段早期：随着温度升高，干 酪根核与核之间或核外的桥键，先沿“薄弱环节”即 O － N 一 S 等极性键断开，然后是脂链发生断裂；沥青和烃类脱离干酪根 核的束缚，从不溶转入可溶状态，“游离”在生油岩中成为 “原始”的石油烃和“游离”沥青组份； ③深成作用阶段后期和变质阶段：在更高温度下，游离沥青继续 脱去 O—N － S 等杂原子，烃类则从长链断裂成短键，最终变成 CH4气体；与此同时，干酪根的核则不断缩合，最后只剩下碳原 子，变成石墨—两极分化。
第一节 油气成因理论研究概况
• 有机成因论 随着油气勘探和生油研究不断深入，无机成因论逐步为有机 成因论所代替。有机成因论的主要论据： • ①世界上99.9%以上的石油产于沉积岩区；而与沉积岩无关的大 片岩浆岩、变质岩区没有产出石油；少量工业油流的岩浆岩、变 质岩都与沉积岩毗邻； • ②油气中先后鉴定出很多与活生物体有关的生物标志化合物； • ③ 油气中烃类与生物体中类脂物、沉积有机质在元素组成、化 学成分及结构上都存在着相似性和连续性。 • ④实验室中模拟地下条件，从多种有机质中获得了烃类。
第一节 油气成因理论研究概况
• 无机成因论
石油工业发展早期，从纯化学角度出发，认为油气是无机成因的。 无机成因说大致可归纳为： 1、碳化物说（门捷列夫， 1876 年）：认为在地球内部水与重金属 碳化物作用，可以产生碳氢化合物： 3FemCn+4mH2O一mFe3O4+C3nH8m 地球形成时期，温度很高，使碳和铁变为液态，互相作用而形成 碳化铁。由于它们密度较大，保存在地球深处。后来，地表水沿 地壳裂隙向下渗透，与碳化铁作用产生碳氢化合物，沿着裂隙上 升到地壳。有些碳氢化合物浸透了岩石，形成油页岩、藻煤及其 他含沥青岩石；有些碳氢化合物在地表附近受到氧化，形成地沥 青等产物；如果碳氢化合物上升到地壳比较冷却的部分，冷凝下 来形成石油，并在孔隙性岩层中聚集便可形成油藏。
④现代沉积物的可溶有机质中非烃馏份多；而在原油中则以饱和烃 及芳烃馏份占优势。
⑤现代沉积物经细菌作用后虽能生成少量烃类，但主要是甲烷，C2 以上的重烃很少。
第一节 油气成因理论研究概况
• 以上这些都说明：现代沉积物中所发现的烃，与石油烃有着
质的区别。它们要变到石油中的烃，还有很长一段距离的转 化路程。石油不可能在现代，在浅处，在沉积早期生成。 • 早期成油论的破产说明，在生油研究中精密的分析手段多么 重要。史密斯等人正是没有使用气相色谱等先进技术，尽管
第一节 油气成因理论研究概况
③在自然剖面上可观察到；随理深增大、温度压力增高，干酪 根逐渐因消耗于生油而减少，MAB抽提物也减少，含O、N、 S化合物略有增多，特别是到了一定深度，烃类明显增多，这 是干酪根生油的自然实例。
第一节 油气成因理论研究概况
④实验室同样模拟出干酪根生成石油的过程。干酪根 在人工加温热降解过程中，先是生成液态烃，然后 液态烃裂解，生成气态烃。
第一节 油气成因理论研究概况
②从干酪根到可溶沥青到原油，元素组成有规律地递 变，说明它们之间有成因联系。
元素组成 O， % S，% N，% C，% H， % H/C原子比 干酪根 8 5 2 79 6 0.91 沥青 2 4 1 83 10 1.45 原油 0.5 2.0 0.5 84 13 1.86 富集C 特别富集 H 脱去O、N 、S 变化
1
86 13
• 根据兰迪斯(1967) 统计，在1949 ～ 1965 年期间发现的产层深度＞ 4570 米的油 气田，其中4/5是凝析气田和干气田。 • 世界油气分布与地温的关系更加密切。据统计，世界上99％的油田，油藏温 度＜148.9℃，其中
油藏温度
湿气、凝析油藏温度 干气藏温度 工业性气藏很少 无工业性气藏
第一节 油气成因理论研究概况
2、宇宙说：索可洛夫，1889年 主张：在地球呈熔融状态时，碳氢化合物就包含在它的气圈中；随着地球冷 凝，碳氢化合物被冷凝岩浆吸收，最后，凝结于地壳中而成石油。
基本论点：1）在天体中碳和氢的储量很大；
2）由碳、氢合成碳氢化合物是出现在天体发展的早期阶段；
3）同其他天体一样，地球上形成的碳氢化合物后来为岩浆所吸收；
第一节 油气成因理论研究概况
• 晚期成油论的主要依据：
• 世界油气的分布有一定的深度范围，太浅、太深都很少。
第一节 油气成因理论研究概况
• 据哈尔布蒂(1970)统计，全世界266个“巨型”油田（可采储量＞5 亿桶）， 其产层深度为： 产层深度（米） 占“巨型”油田总储量的％
<600
600～2400 >2400
发现了现代沉积物中有液态烃，但却没能找出它们与石油质
的区别。因此，两年后布雷等人一经发现正烷烃的奇碳化势， 早期成油论就破了产。
第一节 油气成因理论研究概况
晚期成油论
早在1964年，苏联人拉尔斯卡娅在研究北高索中新生代生油岩时即 已发现：生油层埋深＞ 1200～1500米、地温超过50～60℃时，烃类才会 大量生成，沥青A/C有的比值才会明显增大。 1965年，美国人菲利皮研究了文图拉和洛杉机两个盆地中新统生油 岩，发现它们分别在3600米和2400米深处出现烃/C有机比值的明显增大； 与此同时，正构、异构和环烷烃的组成也发生了明显变化，逐渐与石油 趋于一致。值得注意的是，两个盆地的地温梯度不同：文图拉盆地为 2.66℃/ 100米，洛杉矾盆地为3.91 ℃/100米，烃/C有比值明显增大的转折 点深度也不同（亦即上覆层的厚度和压力不同），但转折点的温度却都 是115℃左右。这就证明：油气的生成主要取决于温度，而上覆层的压力 作用并不大。 根据两个盆地的研究结果，菲利皮首次提出了“生油层成熟度”的 概念和一套判别成熟度的指标，并因此而获得了国际有机地球化学协会 的第一个“特雷普斯 （ Tribes）奖”（为纪念第一个发现原油中的卟啉 的地球化学家而设）。
法国石油研究院人工加热现代沉积物中的干酪根实验结果 （以产物占干酪根质量分数表示）
加热温度 ℃ 加热时间 h 干酪根固体残余 物，％ 液态烃 ％ 气态产物 ％
150 200 250 310 350 410
5 5 5 5 5 5
92.4 82.4 77.9 65.1 65.3 56.5
1.5 3.2 3.8 6.0 6.6 2.7
(1).石油、天然气是流体，其产出地与生成地往往不一致，受多种
因素控制。 (2).化学成分均很复杂 (3).油气水常常伴生 更使油气成因的研究变得复杂和困难。人类在长期寻找、勘 探和研究油气的基础上，提出了各种假说。这些假说又在实践中 不断受到检验、修正和完善，逐步建立起油气生成的理论。今天 的干酪根热降解成油的理论，基本能说明油气生成的众多现象， 并在勘探实践中取得了显著的成果，这说明现代油气成因理论是 基本正确的。
第一节 油气成因理论研究概况
现代沉积物中的烃，在性质上与石油中的烃差异太大。这表现在： ①现代沉积物中缺少 C4～ C7 的轻烃， C8～ C13也极少；现代沉积物 C2～C7为0.005ppm，C8～C13为1ppm，古代沉积物分别为30ppm 和50ppm。 ②现代沉积物中的正烷烃有明显的奇碳数优势，正脂肪酸具有偶碳 数优势，而古代生油岩和原油无此优势。 ③现代沉积物中很难找到苯、二甲苯等轻芳烃，而它们在石油中则 是重要分子。
＜121℃
121～149℃ 149～177℃ 177～204℃ ＞204℃
• 世界油气分布的温度，又随生油层的年代而变化。
第一节 油气成因理论研究概况
• 晚期成油论的意义
①提出了生油岩“成熟度”的概念；指出石油的生成需 要一定的温度；生油过程有阶段性；从而区分出未成 熟生油层与成熟生油层、过成熟生气层；并且提出了 一套划分成熟度的指标；
4）当岩浆进一步冷却和紧缩时，包含在其中的碳氢化合物就沿断 裂或裂隙分离出来。
碳化物说和宇宙说所依据的由无机物制成简单碳氢化合物的实验，至今未 找到任何实地证据说明在自然界也发生过这样的过程。
3、岩浆说：库得梁采夫，1949年
认为石油的生成同基性岩浆冷却时碳氢化合物的合成有关。这个过程是在高 压条件下完成的，因而可以促使不饱和碳氢化合物聚合而成饱和碳氢化合物。 并且，依靠石油才在地球上产生了生物，石油中含有生物所需要的一切化学 元素，因此，不是石油来自有机物质，恰好相反，而是有机物质来源于石油。
第二节 生成油气的原始物质
一、沉积有机质的形成和分布
有机质要生成油气，必须： 1）有数量充足的、品质良好的原始生油气母质 2）有利于有机质向油气演化、改造的环境 只有二者兼备，才可能生成油气。
石油地质学
第二章 石油的成因及生油气岩
第二章 石油的成因及生油气岩
• 油气成因理论研究概况 • 生成油气的原始物质 • 有机质向油气转化的条件 • 油气生成的热演化模式 • 油气生成的地质环境
• 天然气的成因类型
• 生油气岩
第一节 油气成因理论研究概况
油气的成因是一个长相争论的基本理论问题。 由于:
第一节 油气成因理论研究概况
4、高温生成说：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、乙烷等 烃类，因此认为油气是上地幔中的氧化铁和水反应所得。
5、蛇纹石化生油说：耶兰斯基，1966，1971
但无机成因论者的致命点： • （1）是脱离了地质条件来讨论油气的成因，而且将宇宙中发现 的简单烃与地球上组成复杂的石油等同起来。 • （ 2 ）无法解释世界上已经发现的油气田 99.9% 都分布在沉积岩 中。 • （3）无法解释为什么石油具有只有生物有机质才有的旋光性， 生标物等问题，而且石油的旋光性在 300℃以上就不存在了，若 为无机成因需要高温、高压，石油的旋光性早就消失了。