油气成藏地质学课后习题答案

第一章成藏地质学的研究内容和方法1、油气成藏地质学的概念油气成藏地质学是石油地质学的核心，是石油地质学中研究油气藏成藏的动力、成藏时间、成藏过程及油气分布规律的一门分支学科。

油气成藏包括油气藏静态特征描述和油气成藏机理和成藏过程动态分析。

①油气藏静态特征描述主要从油气藏类型、生储盖层、流体性质和温压等方面描述油气藏特征。

②油气成藏机理和成藏过程分析主要用各种分析方法（如流体历史分析法）研究油气成藏期次与成藏过程，包括油气的生成、运移、聚集以及保存和破坏各个环节。

2、成藏地质学的研究内容。

⑴成藏要素或成藏条件的研究：包括生、储、盖、圈等基本成藏要素的研究和评价，重点是诸成藏要素耦合关系或配置关系的研究，目的为区域评价提供依据。

⑵成藏年代学研究：主要是采用定性与定量研究相结合的现代成藏年代学实验分析技术与地质综合分析方法，尽可能精确地确定油气藏形成的地质时间，恢复油气藏的形成演化历史。

⑶成藏地球化学研究：采用地球化学分析方法，利用各种油气地球化学信息，研究油气运移的时间（成藏年代学）和方向（运移地球化学），分析油气藏的非均质性及其成因。

⑷成藏动力学研究：重点研究油气运移聚集的动力学特点，划分成藏动力学系统，恢复成藏过程，重建成藏历史，搞清成藏机理，建立成藏模式。

⑸油气藏分布规律及评价预测：这是成藏地质学研究的最终目的，它是在前述几方面研究的基础上，分析油气藏的形成和分布规律，进行资源评价和油气田分布预测，从而为勘探部署提供依据。

3、成藏地质学的研究方法。

⑴石油地质综合研究方法：①最大限度地获去资料，以得到尽可能丰富的地质信息。

②信息分类与分析——变杂乱为有序，去伪存真，突出主要矛盾。

③确定成藏时间，分析成藏机理，建立成藏模式，总结分布规律。

④评价勘探潜力，进行区带评价，预测有利目标。

⑵先进的实验分析技术：①成藏地球化学分析技术：岩石热解法、棒色谱法、含氮化合物分析技术；②成藏年代学分析技术：流体包裹体分析方法、自生粘土矿物同位素测试技术、有机岩石学方法；③成藏动力学模拟实验技术：物理模拟、数学模拟。

第二章成藏地球化学成藏地球化学研究内容：1、油藏中流体和矿物的相互作用；2、油藏流体的非均质性及其形成机理；3、探索油气运移、充注、聚集历史与成藏机制。

研究方法：１、油气地球化学分析；２、岩心抽提物分析；３、流体包裹体分析。

1、试述油藏流体的非均质性及其成因。

油藏内流体的非均质性主要表现在原油物性（如密度、粘度）、油气比、族组成、同位素组成、分子组成在油藏内部的变化。

非均质性的成因有：①同源不同期原油的运移作用；②水解作用和生物降解作用；③重力作用和焦油席的形成；④原油的热蚀变作用；⑤流体-岩石相互作用；⑥油气运移过程中的分馏作用。

2、分析油藏内流体的混合作用。

进入储层中的石油，一旦达到较高的含油饱和度，为达到力学和化学上的平衡，石油柱内石油的化学组成将进行重新分配，即发生混合作用。

混合作用的机理有：①热对流混合作用：是由于油气层在垂向上地温梯度变化而导致流体发生热对流；②密度驱动混合作用：是由于地下烃类因密度差异而处于不稳定状态，产生流体对流混合现象；③扩散作用：油气向油藏充注时，由于原始化学组分的非均质性而产生分子扩散作用，这种作用导致物质重新分配，清除侧向上的浓度梯度，建立垂向上由重力分异而形成的浓度梯度。

3、简述确定油气层及油气水界面的地球化学方法。

运用储层沥青的分布特征、含油包裹体丰度、TLC-FID资料、定量颗粒荧光技术、砂岩储集层中碳酸盐岩胶结物碳、氢同位素分布规律、岩石热解方法（ROCR-Eval)、溴分析方法、气相色谱、质谱等分析技术，通过分析储层岩心和岩屑中残余油的变化，可以确定油气层的分布以及油气水界面的位置。

4、试述运移过程中石油组分的分馏作用。

石油在运载层中运移时，由于油气组分与运移介质之间物理-化学作用的影响，多组分的复杂混合物将发生不同程度的分异作用，导致石油的组成和性质发生一系列的变化，简称分馏作用。

影响因素：吸付扩散溶解。

⑴族组成：①泥（页）岩烃/非烃低，砂岩烃/非烃高；②泥页岩非烃较多，砂岩非烃较少（运移强）③运移方向上，距离增加，烃/非烃逐渐增大；④砂岩层内上、下界面附近，烃/非烃较高（与页岩排烃有关）。

不同组分运移的相对难易顺序为：①烃类化合物较易，非烃、沥青质较难；②饱和烃较易，芳烃较难；③低环数芳烃较易，多环数芳烃较难。

⑵不同碳数的烃类①主要含油段位于生油门限之上，说明烃类由下向上纵向运移；②C6~C9，C10~C14轻质烃、高浓度异常的样品，上、中、下三个含油带都存在；③C25~C35高异常样品只存在下部含油带，说明低分子量烃类较高分子量烃更易运移，同时说明轻质烃纵向运移失去一部分轻质烃。

一般说来，随运移距离增加，低分子烃/高分子烃的比值是增加的。

⑶正构烷烃和异戊二烯型烃一般来说，随运移距离增加，低分子正烷烃的丰度具有较明显增大，且高比重原油的分馏作用较低比重原油更显著。

多数实验也表明，低分子烃比高分子烃更容易运移，说明低分子烃运移能力强。

研究发现：Pr/nC17比值，比源岩残余烃要低，或者按运移烃中的nC17较姥鲛烷更易运移。

因此，Pr/nC17比值随运移距离增加是减小的。

⑷甾烷和萜烷类化合物①甾烷和萜烷是高分子量的多环烷烃。

运移能力不及正烷烃。

②在不同环数的萜烷类化合物之间，低环数萜烷比高环数萜烷运移能力强。

③不同立体异构体运移能力有差别。

甾烷αββ组分比ααα组分易于运移，单芳甾烷比三芳甾烷更易运移，长链三环萜比藿烷易于运移。

⑸稳定性碳同位素由于正烷烃同位素较轻，异构烷烃和环烷烃较重，正烷烷运移较快，异构烷烃和环烷烃运移较慢。

随运移距离加长，饱和烃δ13C值降低，原油也同样降低，但石油变化较复杂。

总规律是：高极性组份运移较慢，低极性组分运移较快；芳烃较慢，饱和烃较快；高分子烃较慢，低分子烃较快。

根本原因：与岩石吸付，烃类分子大小有关。

5、试述初次运移的地球化学示踪特征。

⑴根据烃源岩在纵向剖面上地球化学指标的突然变化，确定烃源岩排烃的深度和时期。

一般来说，在纵向剖面上，受沉积环境控制，有机质成分和性质在一定范围内变化较小，含烃量的变化基本上取决于深度，也就是取决于热演化程度。

地层中的烃含量在大量生烃阶段，正常的趋势应当是：随埋深的增加而增加。

但在到一定深度段往下，若烷烃含量突然减少，这一现象最合理的解释就是初次运移的结果，同时，非烃和沥青质也突然减少，说明它们和烷烃一起运移。

目前，常用的指标有：①“A”、总烃、“A”/有机碳、总烃/有机碳：在成熟烃源岩中其含量或比值应保持不变，发生初次运移的深度段其含量或比值应降低，运移的规模越大，递减量也越大。

②利用Pr/nC19和Ph/nC20、nC-21/nC+22、（nC21+nC22）/（nC28+nC29）来表示运移。

一般正构烷烃分子越小，越易运移或运移距离越远。

因此，发生运移的深度段这些比值降低。

③利用热解色谱S1，S1/（S1+S2）指示运移一般热解色谱蒸发烃量（S1）与总烃含量相当，在未发生运移的部位保持稳定。

在运移的深度段上其含量或比值下降，可视为运移。

需注意的原则：上述研究思路建立在一定研究基础之上：①必须是烃源岩层已进入成熟阶段；②指示有机质丰度的残余有机碳和镜检显示的酐酪根类型应基本类似（即为成熟烃源岩），即上述指标的减少是由于运移而减少的。

③如烃源岩有机碳的明显减小，或酐酪根类型明显变差。

应该不属于初次运移的结果，而是有机质沉积本身变差的原因。

⑵通过对砂泥岩质系的密集取样，观察排烃现象，计算排烃效率和研究排烃机理通过在烃源岩中部、边部和紧邻砂岩密集取样，对可溶有机质进行地化分析研究。

①研究正烷烃在排烃过程中的分异作用低碳数正烷烃优先排出，厚层泥岩中部呈双峰型，边部后峰型，砂岩前峰型。

②研究生油岩含烃量（泥岩中部→边部→紧邻砂岩的顶底）在成熟阶段没有不排烃的烃源岩，在不同的部位上只有排烃多少和快慢的差别。

排烃在由烃源中部到边部呈连续状，只是由于边部排烃速度比中部的补给速度大，才形成含烃量向边部递减。

也正是含烃量有差异，才进一步说明烃源岩中部也并非没有烃类排出。

⑶Ⅲ型与Ⅱ型正烷烃相对排烃率差别研究发现①Ⅲ型正烷烃排出率随碳数的增加而迅速递减，分异效应明显。

②Ⅱ型变化不大，说明不同类型烃源岩，排烃机理和运移不同。

③Ⅲ型以产气为主，少量的油溶于气中运移，因此溶解度大的低碳数烷烃优先排出，分异现象明显。

④Ⅱ型以生油为主，少量气溶于油中整体运移，几乎无分异效应。

6、试述石油二次运移的地球化学示踪特征。

⑴原油组分和性质变化随运移距离增大：①非烃化合物含量相对减少；②高分子烃类化合物含量及芳烃含量相对减少；③沿运移方向主峰碳降低，轻重比值增加；轻重芳烃比值增大；④δ13C/12C变轻；⑤甾烷中αββ比ααα易运移，重排甾烷比规则甾烷易运移；⑥低环数萜烷比高环数萜烷易运移。

如在运移中氧化作用占主导地位，则出现相反变化规律；密度、粘度变大，下部油质轻、上部油质重等，必须具体情况，具体处理。

⑵原油含氮化合物变化①原油中的含氮化合物具有中性吡咯结构对于碱性吡啶形式的优势。

②在吡咯型化合物中，咔唑、苯并咔唑、二苯并咔唑发生明显的运移分馏作用，原油中相对富集咔唑，而源岩相对富集苯并咔唑。

③原油中相对富集氮遮蔽异构体，源岩中相对富集氮暴露异构体。

⑶成熟度梯度研究油气充注方向成熟度最高的原油最靠近原油充注点。

7、试述天然气二次运移的地球化学示踪特征。

组分上干燥系数或甲烷含量、iC4/nC4、ΔR3、N2含量，一般都随运移距离而增大；成熟度梯度和同位素组成一般随运移距离而降低。

第三章成藏年代学目的：定量/半定量地确定油气藏的形成时间，以便为油气成藏规律研究及勘探目标评价奠定可靠基础。

意义：对油气勘探具有重要指导意义——是成藏模式与油气分布规律研究的重要基础——是勘探目标评价的重要依据1、简述圈闭形成时间法、生排烃史法确定油气藏形成时间的原理和特点，并举例说明。

圈闭形成时间法：是成藏年代学研究的传统方法之一。

该方法虽然简便易行，但一般只能给出大致的成藏时间范围或者成藏的最早时间，而无法确定具体的成藏年代。

而且，研究的对象也并不是油气藏本身，而是基于圈闭发育史对成藏时间的外推，因而属间接的成藏期研究方法。

圈闭形成时间法在与成藏有关的各种地质事件（如构造变动、圈闭形成、生排烃事件等）均发生于很短地质历史时期内的情况下，或者当其它方法所确定的成藏年代存在争议的情况下，圈闭形成时间法等仍具有重要意义。

例如，库车前陆盆地各种与成藏有关的地质事件主要发生于晚第三纪以来短短的24Ma间，但生排烃史分析认为其最早成藏时间可能在白垩—早第三纪，据此不少研究学者认为白垩—早第三纪是库车前陆盆地一期重要的成藏时间。