罗群--纳米石油地质学PPT-20161010
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石油地质学-第3章圈闭和油气藏PPT课件
不整合覆盖圈闭
非
构
• 岩性圈闭
造
岩性尖灭圈闭
圈 闭
透镜体圈闭( 原生圈闭和次生成岩圈闭）
• 复合圈闭
• 特殊类型圈闭
水动力圈闭
固 体 水 合 物 圈第闭6页/共99页
4.圈闭的度量
①溢出点： 油气充满圈闭后，油气开始流出的点 ②闭合度(闭合高度)：
圈闭的最高点与溢出 点之间的海拔高差
③闭合面积： 通过溢出点的储层顶面构造等高线所 圈出的面积。
底辟幅度800m
第41页/共99页
江汉盆地潜江 凹陷
4. 披覆背斜圈闭和披覆背斜油气藏
(1)圈闭形成机理：覆盖在古突起上，存在差异压实作用 (2)基本特点：
①地层厚度顶薄翼厚，地层倾角顶平翼稍陡，背斜倾角向 上变缓
②背斜幅度下部层位大,上部层位 小;闭合度也是下部大，上部小
③闭合面积下小上大
(3)分布特点：
第12页/共99页
2、油气藏的特点
单一圈闭中的油气聚集，具有统一的压力系统， 统一的油（气）水界面
“单一圈闭” ：单一的储集层(体)、
统一的压力系统、
统一的油气水界面
油气藏与油气田的区别
第13页/共99页
3.油气藏中油气水分 布
由于密度差异,油气分布在水之上.
（1）油气藏：
气在上，油居中，水在下 存在油－气界面、油－水界面
逆牵引
拉张作用在靠近断层附近形成了 空间，沉积物重力导致下滑。与 正常拖曳作用的结果相反。
(2)逆牵引背斜圈闭基本特点：
①位于同生断层的下降盘，与同生断层相伴生
②小型短轴背斜，靠近断层的一翼稍陡，另一斜圈闭和逆牵引背斜油气藏
(2)基本特点： ③背斜高点向深部偏移轨迹平行于断层面 ④常有反向调整断层 ⑤背斜轴线与断层线大致平行，沿断层成串出现
纳米材料科普报告PPT课件
纳米材料科普报告
contents
目录
• 引言 • 纳米材料的特性 • 常见的纳米材料 • 纳米材料的应用领域 • 纳米材料的安全与伦理问题
引言
01
纳米科技简介
纳米科技是一种新兴的科学技术领域，主要研究纳米尺度（ 1-100纳米）上的物质性质和行为，以及利用这些性质和行 为设计和制造新型材料、器件和系统。
详细描述
表面效应使得纳米材料在物理、化学和机械性能方面表现出与常规材料不同的性 质。例如，纳米颗粒的表面能较高，容易与其他物质发生反应；纳米薄膜的表面 原子排列紧密，具有较高的硬度和稳定性。
量子尺寸效应
总结词
当纳米材料的尺寸减小到一定程度时，材料的电子能级结构会发生改变，导致电子行为受限于量子力学规律，这 种效应称为量子尺寸效应。
02
需要加强纳米材料的环境影响评 估，制定相应的环境保护措施， 减少纳米材料对环境的破坏。
纳米材料的安全性评估
纳米材料在医疗、化妆品、食品等领 域广泛应用，因此需要对其安全性进 行评估，确保不会对人体健康造成危 害。
需要建立完善的纳米材料安全性评估 体系，对纳米材料进行严格的检测和 监管，确保其安全性和可靠性。
详细描述
金属纳米材料在催化、电学、光学和 医学等领域有广泛应用。例如，金纳 米颗粒用于生物成像和药物传递，银 纳米颗粒用于抗菌涂层和癌症治疗等。
半导体纳米材料
总结词
半导体纳米材料是指尺寸在纳米级别（ 1-100纳米）的半导体材料，具有独特的 物理和化学性质。
VS
详细描述
半导体纳米材料在光电器件、太阳能电池 、传感器和生物成像等领域有广泛应用。 例如，硫化镉纳米颗粒用于制造太阳能电 池，硅纳米线用于制造微型电子器件等。
contents
目录
• 引言 • 纳米材料的特性 • 常见的纳米材料 • 纳米材料的应用领域 • 纳米材料的安全与伦理问题
引言
01
纳米科技简介
纳米科技是一种新兴的科学技术领域，主要研究纳米尺度（ 1-100纳米）上的物质性质和行为，以及利用这些性质和行 为设计和制造新型材料、器件和系统。
详细描述
表面效应使得纳米材料在物理、化学和机械性能方面表现出与常规材料不同的性 质。例如，纳米颗粒的表面能较高，容易与其他物质发生反应；纳米薄膜的表面 原子排列紧密，具有较高的硬度和稳定性。
量子尺寸效应
总结词
当纳米材料的尺寸减小到一定程度时，材料的电子能级结构会发生改变，导致电子行为受限于量子力学规律，这 种效应称为量子尺寸效应。
02
需要加强纳米材料的环境影响评 估，制定相应的环境保护措施， 减少纳米材料对环境的破坏。
纳米材料的安全性评估
纳米材料在医疗、化妆品、食品等领 域广泛应用，因此需要对其安全性进 行评估，确保不会对人体健康造成危 害。
需要建立完善的纳米材料安全性评估 体系，对纳米材料进行严格的检测和 监管，确保其安全性和可靠性。
详细描述
金属纳米材料在催化、电学、光学和 医学等领域有广泛应用。例如，金纳 米颗粒用于生物成像和药物传递，银 纳米颗粒用于抗菌涂层和癌症治疗等。
半导体纳米材料
总结词
半导体纳米材料是指尺寸在纳米级别（ 1-100纳米）的半导体材料，具有独特的 物理和化学性质。
VS
详细描述
半导体纳米材料在光电器件、太阳能电池 、传感器和生物成像等领域有广泛应用。 例如，硫化镉纳米颗粒用于制造太阳能电 池，硅纳米线用于制造微型电子器件等。
纳米材料的结构和性质ppt课件
可编辑课件
16
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此外，纳米磁 性微粒还具备 许多其他的磁 特性．纳米金 属Fe(8nm)饱和 磁化强度比常 规α-Fe低40％， 纳米Fe的比饱 和磁化强度随 粒径的减小而 下降(见图)；
17
2.3光学性能
纳米粒子的一个最重要的标志是尺寸与物理的 特征量相差不多，例如，当纳米粒子的粒径与 超导相干波长、玻尔半径以及电子的德布罗意 波长相当时，小颗粒的量子尺寸效应十分显 著．与此同时，大的比表面使处于表面态的原 子，电子与处于小颗粒内部的原子、电子的行 为有很大的差别，这种表面效应和量子尺寸效 应对纳米微粒的光学特性有很大的影响．甚至 使纳米微粒具有同样材质的宏观大块物体不具 备的新的光学特性．主要表现为如下几方面：
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36
例如可以将酯类氧化变成醇，醇再氧化 变成醛，醛再氧化变成酸，酸进一步氧 化变成CO2和水．半导体的光催化活性主 要取决导带与价带的氧化-还原电位，价 带的氧化—还原电位越正，导带的氧 化—还原电位越负，则光生电子和空穴 的氧化及还原能力就越强，从而使光催 化降解有机物的效率大大提高．
硅作载体的镍纳米微粒作催化剂时，当粒径小
于5nm时，不仅表面活性好，使催化效应明显，
而且对丙醛的氢化反应中反应选择性急剧上升，
即使丙醛到正丙醇氢化反应优先进行，而使脱
碳引起的副反应受到抑制．
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33
由于纳米微粒具有大的比表面积，高的 表面活性，及表面活性能与气氛性气体 相互作用强等原因，纳米微粒对周围环 境十分敏感．如光、温、气氛、湿度等， 因此可用作各种传感器，如温度、气体、 光、湿度等传感器。
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25
这是因为光吸收带的位置是由影响峰位的蓝移 因素和红移因素共同作用的结果，如果前者的 影响大于后者，吸收带蓝移，反之，红移．随 着粒径的减小，量子尺寸效应会导致吸收带的 蓝移，但是粒径减小的同时，颗粒内部的内应 力会增加，这种压应力的增加会导致能带结构 的变化，电子波函数重叠加大，结果带隙、能 级间距变窄，这就导致电子由低能级向高能级 及半导体电子由价带到导带跃迁引起的光吸收 带和吸收带发生红移．纳米NiO中出现的光吸 收带的红移是由于粒径减小时红移因素大于蓝 移因素所致．
纳米材料简介及其应用ppt课件
ppt课件
6
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
(2) 纳米科技将引发一场新的工业革命
• 纳米技术是80年代初迅 速发展起来的前沿学科， 它使人们认识、改造微观 世界的水平提高到了一个 新的高度。纳米技术将用 于下一代的微电子器件即 纳米电子器件，使未来的 电脑、电视机、卫星、机 器人等的体积变得越来越 小.
其次，由于纳米科技是对人 类认知领域新疆域的开拓，人 类将面临对新理论和新发现重 新学习和理解的任务。
ppt课件
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病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
再次，从人类未来发展的角度看，可持续发展将是人 类社会进步的唯一选择。纳米科技推动产品的微型化、高 性能化和与环境友好化，这将极大节约资源和能源，减少 人类对其过分依赖，并促进生态环境的改善。这将在新的 层次上为可持续发展的理论变为现实提供物质和技术保证。
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病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
纳米电子器件中最有应用前景的是量子元器件。这 种利用量子效应制作的器件不仅体积小，还具有高速、 低耗和电路简化的特点。纳米电子学中另一个有趣的研 究热点是所谓的单电子器件,在单电子器件中，利用库仑 阻塞效应，甚至能够对电子一个一个的加以控制，这有 可能开发出单电子的数字电路或存储器。开发单电子晶 体管, 只要控制一个电子的行动即可完成特定功能,使功耗 降低到原来的1000—10000分之一。
纳米ppt课件
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纳米科学技术
(3) 纳米生物学—— 在纳米尺度上研究生命问题
• 了解生物大分子的精细结构及其 与功能的关系。
• 获取分析细胞的生命信息。 • 研制纳米“机器人”。
其他领域中的应用
;.
17.
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纳米科学技术 1.经典理论
EF1
费米能级
三、STM的工作原理 功函数
;.
10.
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纳米科学技术 2.一种新型的纳米材料——碳纳米管
二、纳米材料
碳的三种形态：C60、金刚石、石墨
;.
11.
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纳米科学技术 2.一种新型的纳米234567
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纳米科学技术 碳纳米管的吸附性质：
;.
27.
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纳米科学技术 STM 的工作方式
四、STM的仪器设备
恒流工作模式
恒高工作模式
;.
28.
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28 返回 退出
纳米科学技术
四、STM的仪器设备
主要技术问题 探针制作
探针
1nm 样品表面
要想达到原子级的分辨率,探针尖端最好只有 一个原子.
探针不与样品表面接触
纳米科学技术
一、前 言
美国著名物理学家费曼 1959年
长久以来，人们一直有一个愿望：即企盼着有一天能够按照人们的意志去安排一 个一个 的原子和分子，以构成人们所需的材料与器件。
今天，这个愿望 已有可能变成现实……
;.
1.
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纳米材料科学与技术 ppt课件
ppt课件 10
2、纳米材料概述
《全球科技经济瞭望》：科学界普遍认为，纳米技术是21 世纪经济增长的一台主要的发动机，其作用可使微电子学 在20世纪后半叶对世界的影响相形见绌，纳米技术将给医 学、制造业、材料和信息通信等行业带来革命性的变革。
ppt课件
11
纳米材料概述 —— 纳米技术在美国
美国早在2000年就率先制定了国家级的纳米技术计划（ NNI），其宗旨是整合联邦各机构的力量，加强其在开展 纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。
ppt课件
14
纳米材料概述 —— 纳米技术在欧洲
2005年，欧盟制定《欧洲纳米技术发展战略》，欧盟成 员国德国、法国、芬兰等分别制定了本国纳米技术发展
计划，欧盟及主要成员国已累计投入超过140亿美元。
俄罗斯从2001年开始重点推动纳米技术产业，2007年专 门成立国有"俄罗斯纳米技术集团"推动产业化发展。
）、表面效应和界面效应，从而具有传统材料所不具备的物理 、化学性能。由于纳米材料在磁、热、光、电、催化、生物等 方面具有奇异的特性，使其在诸多领域有着非常广泛的应用前 景，并已经成为当今世界科技前沿的热点之一。
ppt课件
17
纳米材料的奇异性能
表面效应
表面原子特点：
1）原子配位不满，多悬空键 2） 高表面能，高表面活性
引发性能： 1）表面原子输运构型变化：催化 2）电子自旋构象能谱变化：光学
ppt课件
纳米材料的奇异性能
表面效应
如A原子缺少三个近邻，B、C、D原子各缺少两个近邻，E原子缺少一个近邻， 它们均处于不稳定状态， 近邻缺位越多越容易与其他原子结合，说明处于表 ppt课件 面的原子(A、B、C、D和E)比处于内部的原子的配位有效明显的减少。
2、纳米材料概述
《全球科技经济瞭望》：科学界普遍认为，纳米技术是21 世纪经济增长的一台主要的发动机，其作用可使微电子学 在20世纪后半叶对世界的影响相形见绌，纳米技术将给医 学、制造业、材料和信息通信等行业带来革命性的变革。
ppt课件
11
纳米材料概述 —— 纳米技术在美国
美国早在2000年就率先制定了国家级的纳米技术计划（ NNI），其宗旨是整合联邦各机构的力量，加强其在开展 纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。
ppt课件
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纳米材料概述 —— 纳米技术在欧洲
2005年，欧盟制定《欧洲纳米技术发展战略》，欧盟成 员国德国、法国、芬兰等分别制定了本国纳米技术发展
计划，欧盟及主要成员国已累计投入超过140亿美元。
俄罗斯从2001年开始重点推动纳米技术产业，2007年专 门成立国有"俄罗斯纳米技术集团"推动产业化发展。
）、表面效应和界面效应，从而具有传统材料所不具备的物理 、化学性能。由于纳米材料在磁、热、光、电、催化、生物等 方面具有奇异的特性，使其在诸多领域有着非常广泛的应用前 景，并已经成为当今世界科技前沿的热点之一。
ppt课件
17
纳米材料的奇异性能
表面效应
表面原子特点：
1）原子配位不满，多悬空键 2） 高表面能，高表面活性
引发性能： 1）表面原子输运构型变化：催化 2）电子自旋构象能谱变化：光学
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纳米材料的奇异性能
表面效应
如A原子缺少三个近邻，B、C、D原子各缺少两个近邻，E原子缺少一个近邻， 它们均处于不稳定状态， 近邻缺位越多越容易与其他原子结合，说明处于表 ppt课件 面的原子(A、B、C、D和E)比处于内部的原子的配位有效明显的减少。
纳米采油 ppt课件
气
岩油藏中的
任丘古潜山
藏
非常规油
中
的
常规砂岩气
非
藏中的非常
长庆
常
常规气藏
规气
规
中的非常
油
规气
气
常规碳酸盐
岩气藏中的 非常规气
四川
能源革命的起源
储层概念演变：
单位厚度储集系数很高
薄
单位厚度储集系数很低
山西煤层气 四川川南煤层气 新疆煤层气 页岩气 超致密砂岩 吸附材料
含气量 m3/t 18 40 8 2-5 5 100
页岩气生产示范区
至少十六口井
页岩气生产示范区优选的条件： 厚度*含气量*含气饱和度*面积的乘积最大。 厚度*含气量*含气饱和度大于200m.m3/m3。
页岩气示范区选择的条件是： 1.含气饱和度最大。含气饱和度小，Pd/Pi越小，排水达到解吸时间越长。 2.含气量最大。含气量大于2m3/m3。低挥发烟煤或无烟煤。 3.煤层厚度大。厚度大于100米。 4.煤层面积大。 5.离水层远，特别是上层没有水。 6.有水层，压裂控制缝高是关键。压裂不要压开水层，如果压开水层，排水 达到解吸时间更长。
过饱和吸附气初始含气量Co
含 气
游
量
离
饱和吸附气初始含气量Cb
气
欠饱和吸附气初始含气量
Cu
吸
中国
附
达西渗流气
美国
致密低渗气 饱和吸附气藏
气
压力
解吸压力Pd
原始压力Pi
吸附气饱Sb和 欠 度 饱饱 和和 吸吸 附附 气气 藏气 藏 量 初C量 初 Cb始 u始 含含 气
扩大纳米孔隙的方法：
1.中间润湿， 9 ， 0 c o 0 s
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纳米油气与常规油气的特征比较表 比较内容 常规油气 纳米油气
储集空间尺度
赋存状态 流动状态
毫米、微米级为主
游离为主 管流、渗流
纳米级
吸附为主，部分溶 解 滞留
流动规律
作用力 定律
静水力学，渗流力学
水动力，浮力 浮力力学，达西定律
扩散
分子力（粘滞）力 费克定律
纳米效应
无
有
纳米油气与常规油气特征的巨大差异，必然导致非常规油气与常规油气特征的巨大不同
地质学学科前沿课--2017课件
纳米石油地质学
—指导未来油气勘探开发的基础理论
罗
群
中国石油大学（北京）非常规天然气研究院
2017年11月9日
汇报提纲
1 问题的提出 2 纳米石油地质学的概念与研究内容
3 纳米石油地质学提出的背景和条件
4 纳米石油地质学的意义与展望
1
问题的提出
（1）石油产量峰值的变化
自从1859年美国第一口油井诞生以来，近代世界石油工业走过了150年 的历程，伴随着一个又一个石油地质理论的诞生和创新，掀起了一个又一个 的油气发现的高潮。使得预言家们预测的世界油气产量的峰值不断后延。
背斜理论 圈闭理论 隐蔽油气藏理论 非常规油气聚集理论
经典石油地质学
2000 1972
经典石油地质学？？？
我国----致密储层孔喉绝大多数位于纳米级别
杨华，李士祥等（2013）在鄂尔多斯盆地长６和长７段致密储层的纳米孔隙中发现石油。
鄂尔多斯盆地延长组不同储集层微观孔隙结构特征
结论：非常规油气的主体是纳米油气，纳米油气也是整个油气资源的主体
中国石油大学（北京）非常规天然气研究院
（5）非常规油气主体是纳米油气
Sichuan Jurassic Tight Oil
致密储层纳米孔隙（邹才能等2010）
非常规油气储层储集流动空间绝大多数处于纳米级。
非常规储层
致密 灰岩
致密 砂岩
泥岩 页岩
纳米级
微米级
全球典型非常规油气储层纳米孔喉直径（nm）分布（邹才能,朱如凯,吴松涛，2012）
各类致密储层纳米级孔喉分布范围。 页岩气储层：5~200nm
中国石油大学（北京）非常规天然气研究院
中国石油大学（北京）非常规天然气研究院
原油在鄂尔多斯盆地延长组长 6 段致密砂岩微观孔喉中呈现不同赋存状 态和特征（图 8）：①原油以薄膜状涂抹在颗粒表面（图 8a）；②原油 以发散丝状发育于颗粒间微孔内，相互黏连分布（图 8b）；③原油黏 结于裂缝两壁，相互连接，呈黏连状分布（图 8c）
经典石油地质学是否遵循非常规油气规律？？？ -----什么是非常规油气，有什么不同
（5）非常规油气主体是纳米油气
非常规油气（藏）是指用目前常规的理论难以指导发现、常规技术难以开 发的油气资源，它们赋存于地下极其致密的储层中。邹才能等（2011、2012） 通过纳米-CT、高分辨率发射电子显微镜等纳米技术，发现页岩气主要赋存于 20-500nm的页岩层纳米孔隙中，致密油主要赋存于50-900nm的致密岩孔隙中， 统计发现储层中纳米级孔隙占到总孔隙的85%，不久，他们又在纳米孔隙中发 现了石油。并将赋存于纳米孔隙中油气----纳米油气，由此可知，占据绝对比例 的非常规油气资源主要由纳米油气组成，它们赋存于致密储层的纳米级孔隙系 统之中。
北美的非常规油气异军突 起，打破油气格局，建立 新的平衡 中东、西伯利亚 等长期占据常规 油气富集中心
西半球
东半球
（3）非常规油气是未来油气勘探开发的主要领域
研究越来越清楚地表明，以页岩油、页岩气、致密油、致密气和煤层气等 为代表的非常规油气资源，具有巨大的勘探潜力，常规油气资源只是油气资源 “冰山的一角”。随着理论、技术和市场的不断发展，非常规油气资源将成为 未来油气勘探开发的主要领域，这是不言而喻的。
（5）非常规油气主体是纳米油气
中国石油大学（北京）非常规天然气研究院
常规 油气
非纳米油气
常规油气
非纳米油气
纳米油气 非常规油气 纳米 油气
非常规油气
现在的比例
将来的比例
结论：非常规油气的主体是纳米油气，纳米油气也是整个油气资源的主体
中国石油大学（北京）非常规天然气研究院
（6）纳米油气可能存在神秘纳米效应—与常规油气的重要区别之一
（7）非常规油气与常规油气的特征存在巨大差异
常规油气与常规油气的特征比较表
比较内容
储层类型 赋存状态 成藏要素 运移距离 分布状态
常规油气
非致密储层 游离为主 生、储、盖及其组合 中、长距离 局部（单体或群体） 分布
非常规油气（纳米油气主体）
致密储层（包括页岩） 吸附为主，部分游离和溶解 源、储及其空间匹配关系 短距离或原地滞留 大面积连续分布
纳米石油地质学的研究思路如图。
纳米科技理念
石油地质学原理
纳米技术手段
典型实例剖析
理论分析研究
物理模拟试验
样品高精度分析测试
源储组合关系 及其共生机制
纳米孔隙结构与纳 米孔喉网络体系
纳米有机质 （干酪根） 成烃演化
纳米油气滞留、 运移、聚集、散 失机理
纳米油气的 赋存与分布 规律
纳米油气的形成，产出状态与分布模式
的，其分布规律是什么？换句话说，在纳米尺度空间里，纳米油气的生、
留、聚（富）、散和分布的机理和规律是什么，主要控制因素又是什么？
即纳米尺度下石油地质学要解决的科学问题。
可以预见，伴随着这些科学问题的逐渐解决和非常规油气勘探开发的 不断发展，必将诞生一门新的学科——纳米石油地质学。
2 纳米石油地质学的概念、研究思路与研究内容
传统石油地质学
×
纳米科技
=
传统 石油 地质 学
纳米 石油 地质 学
纳米 科技
和传统石油地质学不同，纳米石油地质学研究的是纳米油气在地壳中的形成过程、 产出状态和分布规律，其理论来自于纳米油气在特定的纳米空间中特殊的运动规律 的总结，又将具体指导非常规油气的勘探开发。
“纳米石油地质学”的发表受到业界肯定，在业界产生影响（中国石化报， 中国石油海外勘探开发公司网站、中国科技期刊数据库等媒体）
常规油 气 —冰 山一角
毫米、微米储集 空间，浮力为主。 生储盖组合，圈 闭…….经典石油 地质学规律 纳米储集空间为 主，浮力几乎不 起作用。源储一 体或源储共生， 甜点…….油地质 学经典石？？？
邹才能，2012
非常规油 气—冰山 主体
非常规油气是常规油气资源的4-8倍甚至更多
（4）常规油气藏遵循的规律----经典石油地质学
（6）纳米油气的神秘纳米效应
例如，一块不大的页岩（300克重），放在水中能连续密集不停地大量冒气达 数天，2个月以后还有气泡冒出，这是用传统的石油地质理论知识难以解释的。 显然，传统的石油地质学不能解释非常规油气的成因、特征与规律，不适用 于非常规油气资源的勘探开发。
页岩在水中大量冒气照片
（7）纳米油气与常规油气的特征存在巨大差异
2020
2000年
2008年
不同时期预测石油峰值的变化
（2）油气产地世界格局的变化
进入新世界以来，包括我国在内的世界石油工业出现新的变化，勘探 难度越来越大，勘探风险越来越高，这是因为经过一个半世纪的勘探，容 易发现的常规油气藏已经找到差不多了。 然而，以美国为代表的北美一些国家，却在页岩气、页岩油、致密油、 致密气、煤层气等非常规的油气藏勘探取得重大突破，改变了世界油气分 布的格局。
现代科技研究表明，处于纳米级尺度的物体与其在常规尺度（毫米-微米 级）相比具有截然不同的特性，即所谓的“纳米效应”，如小尺寸效应、表 面效应、量子效应、界面效应等。（1mn=10-9m） 如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电。原来绝缘的二氧化硅、晶 体等，在某一纳米级界限时开始导电。这是由于纳米材料具有颗粒尺寸小、 比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点，以及其特有的三大效 应：表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。从而产生如下一系列新奇 的性质和特征—纳米效应。
“纳米石油地质学”的发表受到业界肯定，在业界产生影响（中国石化报， 中国石油海外勘探开发公司网站、中国科技期刊数据库等媒体）
2.2 纳米石油地质学的研究思路
由于纳米油气在纳米尺度空间（如纳米孔隙结构、纳米孔喉网络体系）
具有独特的特性和效应，使得他们与常规油气在赋存状态、流动方式、聚
集机制和分布规律等方面存在巨大的差异，因而，纳米石油地质学的研究 思路与传统石油地质学的研究思路也有重大的不同。
中国石油大学（北京）非常规天然气研究院
赋存机制研究进展—赋存状态
环扫描电镜-X射线能谱 联机观察油水赋存状态
激光扫描共聚焦显 微镜观察原油产状 重质油 黄色-黄褐
凝块状
膜状
普通油
黄绿-亮黄
浸染状
轻质油
蓝白-蓝绿
油质不同、赋存方式不同
油质不同、荧光颜色不同 Sla研究院
系统控制论
纳米石油地质学理论体系
非常规油气的勘探与开发
纳米石油地质学研究思路
2.3 纳米石油地质学的研究内容与研究方法
2.3.1 纳米石油地质学的研究内容
与传统的石油地质学不同，纳米石油地质学研究内容是纳米油气在 地壳中的形成过程、产出状态和分布规律。具体涉及到纳米油气的生成、 滞留、排出、运移、聚集（富集）、赋存、散失和分布等多个方面。 （1）非常规油气的源储组合关系及其共生机制 源储一体或源储共生是以纳米油气为主体的非常规油气藏的基本地 质特征，也是纳米石油地质学研究的最基础内容。
2.1纳米石油地质学的概念
纳米石油地质学是石油地质学与纳米科技相结合而形成的、在纳米尺 度空间研究油气的生成、滞留、排出、运移、聚（富）集、散失机理和分 布规律的一门交叉学科。由于纳米尺度下纳米油气所表现出的与常规油气 （毫米—微米级尺度空间的油气）截然不同的特性，使得纳米石油地质学 将是一门与传统石油地质完全不同的崭新的学科。
储集空间尺度
赋存状态 流动状态
毫米、微米级为主
游离为主 管流、渗流
纳米级
吸附为主，部分溶 解 滞留
流动规律
作用力 定律
静水力学，渗流力学
水动力，浮力 浮力力学，达西定律
扩散
分子力（粘滞）力 费克定律
纳米效应
无
有
纳米油气与常规油气特征的巨大差异，必然导致非常规油气与常规油气特征的巨大不同
地质学学科前沿课--2017课件
纳米石油地质学
—指导未来油气勘探开发的基础理论
罗
群
中国石油大学（北京）非常规天然气研究院
2017年11月9日
汇报提纲
1 问题的提出 2 纳米石油地质学的概念与研究内容
3 纳米石油地质学提出的背景和条件
4 纳米石油地质学的意义与展望
1
问题的提出
（1）石油产量峰值的变化
自从1859年美国第一口油井诞生以来，近代世界石油工业走过了150年 的历程，伴随着一个又一个石油地质理论的诞生和创新，掀起了一个又一个 的油气发现的高潮。使得预言家们预测的世界油气产量的峰值不断后延。
背斜理论 圈闭理论 隐蔽油气藏理论 非常规油气聚集理论
经典石油地质学
2000 1972
经典石油地质学？？？
我国----致密储层孔喉绝大多数位于纳米级别
杨华，李士祥等（2013）在鄂尔多斯盆地长６和长７段致密储层的纳米孔隙中发现石油。
鄂尔多斯盆地延长组不同储集层微观孔隙结构特征
结论：非常规油气的主体是纳米油气，纳米油气也是整个油气资源的主体
中国石油大学（北京）非常规天然气研究院
（5）非常规油气主体是纳米油气
Sichuan Jurassic Tight Oil
致密储层纳米孔隙（邹才能等2010）
非常规油气储层储集流动空间绝大多数处于纳米级。
非常规储层
致密 灰岩
致密 砂岩
泥岩 页岩
纳米级
微米级
全球典型非常规油气储层纳米孔喉直径（nm）分布（邹才能,朱如凯,吴松涛，2012）
各类致密储层纳米级孔喉分布范围。 页岩气储层：5~200nm
中国石油大学（北京）非常规天然气研究院
中国石油大学（北京）非常规天然气研究院
原油在鄂尔多斯盆地延长组长 6 段致密砂岩微观孔喉中呈现不同赋存状 态和特征（图 8）：①原油以薄膜状涂抹在颗粒表面（图 8a）；②原油 以发散丝状发育于颗粒间微孔内，相互黏连分布（图 8b）；③原油黏 结于裂缝两壁，相互连接，呈黏连状分布（图 8c）
经典石油地质学是否遵循非常规油气规律？？？ -----什么是非常规油气，有什么不同
（5）非常规油气主体是纳米油气
非常规油气（藏）是指用目前常规的理论难以指导发现、常规技术难以开 发的油气资源，它们赋存于地下极其致密的储层中。邹才能等（2011、2012） 通过纳米-CT、高分辨率发射电子显微镜等纳米技术，发现页岩气主要赋存于 20-500nm的页岩层纳米孔隙中，致密油主要赋存于50-900nm的致密岩孔隙中， 统计发现储层中纳米级孔隙占到总孔隙的85%，不久，他们又在纳米孔隙中发 现了石油。并将赋存于纳米孔隙中油气----纳米油气，由此可知，占据绝对比例 的非常规油气资源主要由纳米油气组成，它们赋存于致密储层的纳米级孔隙系 统之中。
北美的非常规油气异军突 起，打破油气格局，建立 新的平衡 中东、西伯利亚 等长期占据常规 油气富集中心
西半球
东半球
（3）非常规油气是未来油气勘探开发的主要领域
研究越来越清楚地表明，以页岩油、页岩气、致密油、致密气和煤层气等 为代表的非常规油气资源，具有巨大的勘探潜力，常规油气资源只是油气资源 “冰山的一角”。随着理论、技术和市场的不断发展，非常规油气资源将成为 未来油气勘探开发的主要领域，这是不言而喻的。
（5）非常规油气主体是纳米油气
中国石油大学（北京）非常规天然气研究院
常规 油气
非纳米油气
常规油气
非纳米油气
纳米油气 非常规油气 纳米 油气
非常规油气
现在的比例
将来的比例
结论：非常规油气的主体是纳米油气，纳米油气也是整个油气资源的主体
中国石油大学（北京）非常规天然气研究院
（6）纳米油气可能存在神秘纳米效应—与常规油气的重要区别之一
（7）非常规油气与常规油气的特征存在巨大差异
常规油气与常规油气的特征比较表
比较内容
储层类型 赋存状态 成藏要素 运移距离 分布状态
常规油气
非致密储层 游离为主 生、储、盖及其组合 中、长距离 局部（单体或群体） 分布
非常规油气（纳米油气主体）
致密储层（包括页岩） 吸附为主，部分游离和溶解 源、储及其空间匹配关系 短距离或原地滞留 大面积连续分布
纳米石油地质学的研究思路如图。
纳米科技理念
石油地质学原理
纳米技术手段
典型实例剖析
理论分析研究
物理模拟试验
样品高精度分析测试
源储组合关系 及其共生机制
纳米孔隙结构与纳 米孔喉网络体系
纳米有机质 （干酪根） 成烃演化
纳米油气滞留、 运移、聚集、散 失机理
纳米油气的 赋存与分布 规律
纳米油气的形成，产出状态与分布模式
的，其分布规律是什么？换句话说，在纳米尺度空间里，纳米油气的生、
留、聚（富）、散和分布的机理和规律是什么，主要控制因素又是什么？
即纳米尺度下石油地质学要解决的科学问题。
可以预见，伴随着这些科学问题的逐渐解决和非常规油气勘探开发的 不断发展，必将诞生一门新的学科——纳米石油地质学。
2 纳米石油地质学的概念、研究思路与研究内容
传统石油地质学
×
纳米科技
=
传统 石油 地质 学
纳米 石油 地质 学
纳米 科技
和传统石油地质学不同，纳米石油地质学研究的是纳米油气在地壳中的形成过程、 产出状态和分布规律，其理论来自于纳米油气在特定的纳米空间中特殊的运动规律 的总结，又将具体指导非常规油气的勘探开发。
“纳米石油地质学”的发表受到业界肯定，在业界产生影响（中国石化报， 中国石油海外勘探开发公司网站、中国科技期刊数据库等媒体）
常规油 气 —冰 山一角
毫米、微米储集 空间，浮力为主。 生储盖组合，圈 闭…….经典石油 地质学规律 纳米储集空间为 主，浮力几乎不 起作用。源储一 体或源储共生， 甜点…….油地质 学经典石？？？
邹才能，2012
非常规油 气—冰山 主体
非常规油气是常规油气资源的4-8倍甚至更多
（4）常规油气藏遵循的规律----经典石油地质学
（6）纳米油气的神秘纳米效应
例如，一块不大的页岩（300克重），放在水中能连续密集不停地大量冒气达 数天，2个月以后还有气泡冒出，这是用传统的石油地质理论知识难以解释的。 显然，传统的石油地质学不能解释非常规油气的成因、特征与规律，不适用 于非常规油气资源的勘探开发。
页岩在水中大量冒气照片
（7）纳米油气与常规油气的特征存在巨大差异
2020
2000年
2008年
不同时期预测石油峰值的变化
（2）油气产地世界格局的变化
进入新世界以来，包括我国在内的世界石油工业出现新的变化，勘探 难度越来越大，勘探风险越来越高，这是因为经过一个半世纪的勘探，容 易发现的常规油气藏已经找到差不多了。 然而，以美国为代表的北美一些国家，却在页岩气、页岩油、致密油、 致密气、煤层气等非常规的油气藏勘探取得重大突破，改变了世界油气分 布的格局。
现代科技研究表明，处于纳米级尺度的物体与其在常规尺度（毫米-微米 级）相比具有截然不同的特性，即所谓的“纳米效应”，如小尺寸效应、表 面效应、量子效应、界面效应等。（1mn=10-9m） 如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电。原来绝缘的二氧化硅、晶 体等，在某一纳米级界限时开始导电。这是由于纳米材料具有颗粒尺寸小、 比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点，以及其特有的三大效 应：表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。从而产生如下一系列新奇 的性质和特征—纳米效应。
“纳米石油地质学”的发表受到业界肯定，在业界产生影响（中国石化报， 中国石油海外勘探开发公司网站、中国科技期刊数据库等媒体）
2.2 纳米石油地质学的研究思路
由于纳米油气在纳米尺度空间（如纳米孔隙结构、纳米孔喉网络体系）
具有独特的特性和效应，使得他们与常规油气在赋存状态、流动方式、聚
集机制和分布规律等方面存在巨大的差异，因而，纳米石油地质学的研究 思路与传统石油地质学的研究思路也有重大的不同。
中国石油大学（北京）非常规天然气研究院
赋存机制研究进展—赋存状态
环扫描电镜-X射线能谱 联机观察油水赋存状态
激光扫描共聚焦显 微镜观察原油产状 重质油 黄色-黄褐
凝块状
膜状
普通油
黄绿-亮黄
浸染状
轻质油
蓝白-蓝绿
油质不同、赋存方式不同
油质不同、荧光颜色不同 Sla研究院
系统控制论
纳米石油地质学理论体系
非常规油气的勘探与开发
纳米石油地质学研究思路
2.3 纳米石油地质学的研究内容与研究方法
2.3.1 纳米石油地质学的研究内容
与传统的石油地质学不同，纳米石油地质学研究内容是纳米油气在 地壳中的形成过程、产出状态和分布规律。具体涉及到纳米油气的生成、 滞留、排出、运移、聚集（富集）、赋存、散失和分布等多个方面。 （1）非常规油气的源储组合关系及其共生机制 源储一体或源储共生是以纳米油气为主体的非常规油气藏的基本地 质特征，也是纳米石油地质学研究的最基础内容。
2.1纳米石油地质学的概念
纳米石油地质学是石油地质学与纳米科技相结合而形成的、在纳米尺 度空间研究油气的生成、滞留、排出、运移、聚（富）集、散失机理和分 布规律的一门交叉学科。由于纳米尺度下纳米油气所表现出的与常规油气 （毫米—微米级尺度空间的油气）截然不同的特性，使得纳米石油地质学 将是一门与传统石油地质完全不同的崭新的学科。