石油与天然气地质学(油藏地质学)考点总结

石油与天然气地质学（油藏地质学）考点总结第一部分石油与天然气地质学概论一石油天然气地质学石油与天然气地质学是研究地壳中油气藏及其形成条件和分布规律的地质科学。

属于矿产地质科学的一个分支学科，是石油、天然气勘探与开发相关专业的专业理论课。

石油与天然气地质学研究的主要对象是油气藏。

油气藏不仅是油气地质勘探人员从事油气助探的直接对象，而且也是油气地质研究人员进行油气成因、运移、聚集和分布规律等油气地质理论研究的基础。

石油与天然气地质学的理沦和假说，均来源于实跋并直接指导实践；是根据对已知的油气藏的研究、总结出来的实践成果，并又在油气藏的勘探实践中得到检验。

油气藏的研究是石油与天然气地质学的核心内容。

石油地质学的内容1.本学科研究的物质主体：石油、天然气及其伴生的油田水的化学性质和物理性质。

2.油气形成的地质学原理：油气成因。

3.油气藏形成的地质条件：生油岩，储集岩，盖岩，油气运移、聚集与保存条件。

4.油气藏形成的地质背景及各地质条件间的相互联系：含油气盆地和含油气系统。

5.对油气藏特征和规律的人工再现：油气藏建模。

二天然气：按相态可以分为游离气、溶解气（溶于油和水中）、吸附气和固体水溶气；按分布特点分为聚集型和分散型；按与石油产出的关系分为伴生气和非伴生气。

(1)聚集型天然气游离气是常规气藏中天然气存在的基本型式。

游离天然气可以是气藏气、气顶气和凝析气。

气藏气是指在圈闭中具有一定工业价值的单独天然气聚集。

巨大的非伴生气藏（田），是气藏气的主体。

气顶气是指与油共存于油气藏中呈游离态位居油气藏顶部的天然气。

凝析气是一种含有一定量凝析油的特殊的气藏气。

在地下较高温度、压力下，凝析油因逆蒸发作用而气化或以液态分散（溶解）于气中，呈单一气相存在，称之为凝析气。

采出后因地表温度、压力较低，其中凝析油呈液态析出，与天然气分离。

这种含有一定量凝析油的气藏，称为凝析油气藏，常简称为凝析气藏，或凝析油藏。

(2)分散型天然气分散型天然气主要以油溶气、水溶气、煤层气、致密地层气和固态气水合物赋存。

油溶气任一油藏内总是溶有数量不等的天然气，含气量低时，分离出的天然气利用价值较小；含气量高时，收集起来可作动力燃料及化工原料.水溶气包括低压水溶气和高压地热型水溶气.煤层气煤层气指煤层中所含的吸附和游离状态的天然气。

致密地层气主指致密砂岩和裂缝性含气页岩中的天然气。

气水合物气水合物是一种白色的固态似冰气体混合物，又称气水化物或叫固体气.(3)伴生气与非伴生气所谓伴生气与非伴生气，主要是指天然气的产出与液态石油或油藏的分布关系。

狭义的伴生气仅指油气藏中的气顶气和油藏及油气藏中的油溶气；广义的伴生气还包括油田范围内分布于油藏及油气藏之间或其上方与之有密切关系的气藏气。

非伴生气指与油藏及油气藏分布没有明显联系，或仅有少量石油存在但没有重要工业价值、以天然气占绝对优势的气藏气。

第二部分油气生成理论与烃源岩油气的成因是一个长相争论的基本理论问题。

由于:(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。

无机成因论碳化物说（门捷列夫）：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，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。

宇宙说（索可洛夫）：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，最后，凝结于地壳中而成石油。

岩浆说(库得梁采夫）: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。

高温生成说(切卡留克):油气是上地幔中的氧化铁和水反应所得.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)无法解释世界上已发现的油气田99%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.有机成因论的主要论据：①世界上99%以上的石油产于沉积岩区；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。

早期生成论和晚期生成论之争早期成油论主张：油气是地质历史时期中生物有机质在还原环境中转化而来。

依据：（1）脂类、蛋白质等在一定条件下可以生成烃类；（2）用放射性碳同位素C14测定了烃的年龄，证明它们是现代生成的；（3）某些细菌是有机质加氢、去羧基转化为烃类的媒介，这一过程完成于沉积物埋藏不深的阶段，说明烃类能在早期生成.早期生油论存在的问题：1）世界上发现的原生油气藏几乎都在上新世以前；2）现代沉积物中烃类的性质与石油不同。

晚期成油论：生油层埋深＞1200～1500米、地温超过50～60℃时，烃类才会大量生成。

晚期成油论的主要依据：（1）世界油气的分布有一定的深度范围，太浅、太深都很少；（2）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℃；（3）世界油气分布的温度，又随生油层的年代而变化。

干酪根热降解成油理论：①成岩作用阶段早期（生物化学作用阶段）：各种生物有机质经过缩聚作用和非溶解作用形成不同类型的“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，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，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。

干酪根热降解成油论的依据：①现代沉积物中干酪根多；古代岩石中干酪根少，因为消耗于生成石油；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；③观测发现：随埋深增大、温度压力增高，干酪根逐渐因消耗于生油而减少，含O、N、S化合物略有增多；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。

储气机理——页岩气：（1）页岩气以吸附气和游离气两种形式存在，高演化程度页岩含水饱和度较低，孔隙主体被游离气占居，其聚集量与孔隙空间的大小有关；（2）大部分游离气储存在岩石骨架中。

但在高演化页岩储层中，由于岩石骨架孔隙极其微小，游离气储存在有机质孔隙中；（3）不同成熟度页岩含水饱和度对甲烷吸附量影响不同，低演化程度含水饱和度对对甲烷吸附量影响较大，高演化程度关系不明显；（4）在气源充足的情况下，吸附气、游离气及总储集气量随压力增加而增加。

气藏特征－常规天然气（1）具有明显的含气边界；（2）具有统一的压力系统；（3）具有统一的气水界面；（4）气藏的形成主要靠封盖气柱。

气藏特征－煤层气（1）煤层中含气性是多与少的关系；（2）无统一的压力系统；（3）无气水界面，水遍布在整个煤层；（4）气藏的形成主要是靠保压。

常规天然气：动态平衡控制气藏聚集量；成藏关键时刻决定成藏期；气势控制天然气高部位聚集。

煤层气：温压场控制含气量；后期保存是成藏的关键时期；水势和压力场控制着煤层气向斜聚集。

第三部分输导层与油气运移油初次运移运移方式大致可归为水溶运移说、连续油相运移说、气相运移说1水溶运移说：（1）分子溶液或真溶液：分子溶解中，随烃类的分子量的增大溶解度显著减小，石油以真溶液运移不失为一种可以肯定的方式，但不是主要方式。

（2）胶体溶液：呈胶体溶液运移即使有也只是在很局限的范围。

（3）乳浊液：该运移方式很难实现。

以水为媒介的运移，要有使运移发生和所需运移量得以满足之水量的存在。

以水为载体的运移是困难重重。

2油相运移说：压实作用、油气生成作用以及流体热膨胀作用克服毛细管压力作用和储层吸附作用发生运移。

3气相运移说：毛细管压力的阻碍；气体溶液所能运移的石油组分是很有限的；再说油藏中并非总有巨量的气体，所以气相运移很难实现。

综观上述石油初次运移的各种相态，以连续油相运移为主要运移相态，石油初次运移随时间和条件的变化不同机制将有机而谐调地发挥其作用。

气初次运移：1水溶气-很常见的方式，气态烃在水中的溶解度大2、油溶气-很常见的方式，天然气在石油中的溶解度极大3、独立气（气泡、分子扩散、连续气相）气泡-气泡运移主要是早期生物成因气分子扩散-浓度差引起扩散连续气相-气体生成量大，加上天然气运移可利用的载体减少，促成连续气相运移成为天然气运移的主要相态。

综观前述，油气初次运移的相态不是一个孤立的问题，必须结合成烃演化阶段、相应的压实程度、水的丰度、增溶因素，以及温度压力等物理化学条件的变化通盘考虑。

油气初次运移通道-异常高压导致生油岩产生微裂缝引起油气初次运移的因素：以压实作用初次运移的主要因素；当生油岩埋藏到较大的深度时，温度可能成为另重要因素。

其它因素都可能只有局限或局部的意义。

如油气生成、粘土脱水、水热膨胀，其共同点是：都有增加孔隙流体体积和压力的潜势。

除上所述之外，温度还有助于解脱被吸附的烃类；有助于降低流体粘度，降低油水间界面张力；在主要深度范围内还有助于气烃的溶解；以及有助于烃在水中的溶解等。

初次运移发生在晚期压实阶段。

初次运移的距离：垂向运移，初次运移的距离最大极限就是生油层厚度；油气侧向初次运移阻力应该小些，运移距离也理应长些，生油岩渗透性所限，估计油气侧向初次运移距离也不会很远。

油气初次运移的方向是指向储集岩的碳酸盐岩油气初次运移机理：压实作用、热增压（干酪根热增压、烃热增压、水热增压）、初移的通道─裂缝其中热增压作用是碳酸盐生油岩的主要初次运移机理。

二次运移的阻力：油气二次运移中最主要和最普遍的阻力就是毛细管压力。

二次运移的主要驱动力-浮力，水动力方向与浮力F1方向一致，促使石油运移的动力为浮力+水动力，反之，水动力方向与浮力F1的方向相反，水动力反成为油气运移的阻力，阻力变为毛细管压力+水动力。

油气二次运移普遍认为是以连续烃相运移为主要相态。

二次运移的通道主要是渗透性储层、断层和不整合面。

二次运移的距离取决于运移通道的通畅程度、母岩油气供给的富足程度、沉积盆地的岩性岩相变化、盆地的大小以及盆地构造格局的展布等因素。

二次运移方向：在以浮力和水动力为主要动力的驱动下，油气二次运移的方向总是循着阻力最小的路径由高势区向低势区运移。

石油在二次运移中的变化:二次运移过程中吸附作用显著时，石油成分变化的总趋势是：胶质、沥青烯、卟啉及钒镍等重金属减少，轻组分增多；而烃类呈现烷烃增多，芳烃相对减少；烷烃中低分子烃相对增多，高分子烃相对减少。

反映在物理性质上，表征为比重变轻，颜色变淡，粘度变低。

氧化作用可使石油的胶状物质增加，轻组分相对减少；环烷烃增加，烷烃和芳香烃减少；比重和粘度也随之增大。