第一章石油地质基础知识

第一章石油地质基础知识第一节石油与天然气一、石油石油是天然生成的、液态的、以碳氢化合物为主的混合物，是可燃矿产。石油的物理性质如下：(1)颜色。石油的颜色一般为棕黑色、深褐色、黑绿色、淡黄色。颜色的不同主要是原油中的沥青质和胶质含量不同所致。(2)气味。石油是有气味的液体。气味取决于石油中所含的成分，如含硫化氢，则有臭鸡蛋气味。(3)密度。一般原油的密度介于O．75～1．00g/cm3之间，密度小于0．9g/cm3的称为轻质油，密度大于0．9g/cm3的称为重质油。(4)溶解性。石油能溶解于有机溶剂中，在一般情况下不溶于水。(5)发热量。它是指单位质量的石油所产生的热量。一般石油发热量为9000—11000kcal／kg(1kcal=4184．8J)。(6)凝固点。指石油开始凝固的温度。一般在-50－30℃石油都可能凝固。凝固点的高低与石油的含蜡量有关。含蜡量高，凝固点就高。二、天然气天然气是指天然生成的所有气体。我们在这里所指的是与油田和气田有关的气体，一般情况下，天然气的主要成分为甲烷(CH4)，其含量可多达80％以上。天然气的主要性质如下：(1)密度。指在标准状态下，单位体积天然气的质量与同体积的空气质量之比。一般为空气密度的O．6～1．0倍，因此天然气比空气轻。(2)溶解性。地下天然气在不同程度上均可溶于天然水和石油中，但随着油、气、水的性质和温度、压力的不同而不同。压力降低，温度升高，天然气在水中的溶解度减小。含重烃多的天然气易溶于石油中。(3)发热量。燃烧l立方米天然气所放出的热量称为天然气的发热量。单位为kcal／m3，天然气的发热量一般为8000kcal／m3左右，随着天然气中重烃含量的增加其发热量升高。第二节生、储、盖组合油、气在地下的存在，往往有一套与其相联系的含油、气地层的组合，即生、储、盖组合。一、生油、气岩层生油、气岩层是指具备生油、气条件，且能生成一定数量的石油和天然气的地层。它是油、气生成的具体场所。它可以是海相沉积岩层，也可以是陆相沉积岩层。其主要是浅海相、渴湖相和深水湖泊相、半深水湖泊相等沉积的暗色粘土岩类和碳酸盐岩类岩层。1．生油、气岩层的岩性(岩相特征)1)生油、气岩层的颜色生油、气岩层的颜色一般较深，多呈灰绿、深灰及灰褐色。其颜色与岩石中所含硫化铁、氢氧化亚铁、绿泥石及有机物有关。2)生油、气岩层的岩石类型(1)暗色的沉积岩类。主要包括暗色的页岩、泥岩、砂质泥岩等。它们富含有机质。(2)富含有机质的碳酸盐岩。主要包括含有大量有机物的生物灰岩、礁块灰岩，暗色微晶、隐晶质泥灰岩、石灰岩及白云岩等。其中以生物灰岩和泥灰岩对生油、气最有利。3)生油、气岩层富含有机质和化石生油、气岩层常含有大量残余的有机质及丰富的动植物化石，尤其以含大量的呈分散的浮游生物为主。4)生油、气岩层含有指相矿物指相矿物是指能反映地层沉积环境的一些原生产物。生油、气岩层中常见的指相矿物有黄铁矿、菱铁矿等，它们都是还原、弱还原环境下的产物。2．生油、气岩层的地球化学特征生油、气岩层的岩性只能给研究评价生油、气条件好坏以定性认识。目前，生产部门大量采用地球化学分析的方法，来定量认识生油、气岩层。其主要内容是围绕生油、气岩层的根本条件，即有无大量的生油、气的有机物质，有无还原条件，以及有机物向油、气转化的程度，这样就有了定量的概念。1)反映有机质丰度的指标(1)石油类沥青的含量。(2)剩余有机碳含量。(3)烃含量。2)反映有机质成熟度的指标(1)烃与有机碳的比值。。(2)正烷烃分布及正烷烃奇偶优势。(3)有机质类型。3)反映氧化一还原环境的指标(1)二价铁和三价铁的比值。(2)铁的还原系数。(3)还原硫的含量。二、储油、气岩层储油、气岩层是指能够使油、气在地层中储存，并能在其中流动的岩层。1．储油、气岩层的基本特征储油、气岩层要能储集油、气必须具备一定的储集空间和一定的连通性。(1)岩石的空隙性。岩石的空隙是指岩石内未被固态物质充填的空间体积。岩石这种由孔隙、裂缝及孔洞所形成空间的性质称为岩石的空隙性。岩石空隙性的好坏常用孔隙度来表示。孔隙度又有绝对孔隙度和有效孔隙度。岩石的绝对孔隙度是指岩石中总孔隙体积与岩石总体积之比，用百分数表示。岩石的有效孔隙度是指岩石中能够被流体所饱和并能在其中流动的孔隙体积与岩石总体积之比，用百分数表示。(2)岩石的渗透性。岩石的渗透性是指在一定的压力差作用下，岩石本身能够允许流体通过的性能。渗透性的好坏常用渗透率表示，它是相对的有条件的。岩石渗透率是表示岩石内部通过流体的能力。其大小是用达西直线渗滤定律计算的。渗透率的单位为m2。并规定粘度为lPa·s的1m3的流体，通过横截面积为1m2的孔隙介质，在压力差为lPa时，ls内流体通过的距离恰为1m，则该孔隙介质的渗透率为1m2。在实际应用中由于渗透率值较小，通常使用时作为它的单位。2．储油、气岩层类型储油、气岩层根据岩性和储集空间的结构特征，可分为碎屑岩类储集层、碳酸盐岩类储集层和其他岩类储集层三大类。(1)碎屑岩类储集层。碎屑岩类储集层分布最广。它包括已成岩的砾岩、砂岩、粉砂岩和未成岩的砾岩层、砂层等。其储集空间主要是碎屑颗粒之间的空隙。(2)碳酸盐岩类储集层。碳酸盐岩类储集层的主要类型为石灰岩(生物灰岩、碎屑灰岩及鲕状灰岩等)、白云岩等。除生物灰岩、碎屑灰岩、鲕状灰岩等具有较好的原生孔隙外。典型的碳酸盐岩为化学或生物化学沉积，岩性比较致密，只有经过次生变化(如构造运动或溶解作用)，产生次生裂缝和孔洞，才能具备良好的储集性能。(3)其他岩类储集层。其他岩类储集层包括岩浆岩、变质岩、沉积岩中的粘土岩等储集层。它们都很致密，但在一定的地质条件下，经风化、剥蚀作用或强烈的构造运动，形成次生的裂缝和孔洞，改善其岩石的孔隙度和渗透性。此外，火山喷发岩在喷发过程中所含气体逸出后产生气孔，冷凝过程中体积收缩形成裂缝，使其具有一定的储集性能。三、盖层盖层是指能阻止储集层内的油、气向上运移的致密的不渗透岩层。盖层一般具有厚度大、岩性致密、断裂少、相对不渗透或渗透性极弱的特性。常见的盖层岩石有页岩、泥岩、盐岩、石膏和致密的石灰岩及白云岩等。页岩、泥岩的盖层常与碎屑岩储集层相伴生，而盐岩、石膏、石灰岩、白云岩等多与碳酸盐岩储集层共存。盖层的隔绝性不仅与其致密、无裂缝和渗透率差有关，还与其具有较高的排替压力有关。四、生、储、盖组合的类型生、储、盖是生油、气层，储油、气层和保护油、气不致散失的盖层的简称。包括有生油、气层，储油、气层和盖层的一整套地层，称为一个生、储、盖组合。其类型有碎屑岩类生、储、盖组合，碳酸盐岩类生、储、盖组合，碎屑岩类与碳酸盐岩类混合组成的生、储、盖组合等三种类型。第三节油气藏基本类型在一个沉积盆地内要形成油气藏需要具备“生、储、盖、运、圈、保”等六个方面的条件。其中控制油气藏的基本条件是“生、运、圈”。一、油气藏的基本概念油气藏是指油气在地壳内形成工业聚集的基本单元。圈闭内聚集了石油称为油藏；圈闭内聚集了天然气则称为气藏；圈闭内聚集了石油和天然气就称为油气藏。所以油气藏的含义是在同一圈闭内，具有统一压力系统的油气聚集。通常所说的工业油气藏是指国家在目前技术经济条件下，开采油气藏的投资低于所采出的油气的经济价值的油气藏。油气藏的主要参数有油气藏的高度、含油边缘、气顶高度、含水边缘及含油气面积。二、油气藏的基本类型在石油地质学中所说的油气田是指在同一构造背景控制下，同一块面积内上下重叠若干个油气藏的总和。通常所说的油田是包括许多地质学油气田在内的一个广大行政管理的总称。油气藏的基本类型有四大类。(1)构造油气藏。构造油气藏是指油气在构造圈闭内聚集的油气藏。其基本特点是油气的圈闭是由构造运动使岩层发生变形或变位而形成的。主要有背斜油气藏和断层，藏。(2)地层油气藏。地层油气藏是指油气在地层圈闭中聚集的油气藏。地层圈闭主要：地层沉积或间断、地层超覆和风化剥蚀作用形成的。主要有古潜山油气藏、地层超覆油气不整合覆盖油气藏。(3)岩性油气藏。岩性油气藏是指油气聚集在因岩性或物性发生横向变化，形成的：尖灭、透镜体等圈闭中的油气藏。主要有岩性尖灭油气藏、透镜体油气藏、生物礁块油气藏(4)特殊类型油气藏。特殊类型油气藏是指油气藏的构造背景、圈闭、遮挡条件的4性，或油、气、水分布等都与常见的油气藏有所不同的油气藏。主要有基岩油气藏、水动力油藏、页岩油气藏、水封闭油气藏。第四节钻井地质录井基本知识钻井地质的工作内容主要有钻井地质设计剖面的编制、各项录井资料的收集、中途测试资料的收集，与钻井地质有关的工程数据的收集、各项录井资料的整理及钻井地质总结报告编制等五个方面。钻井地质录井是指在钻井过程中，取全取准反映地下地质情况的各项资料数据的工作一、油气田勘探的步骤根据我国多年油气勘探的实践经验，一般把油气勘探分为三个阶段，即区域综合勘探整体解剖、油气田勘探。1．区域综合勘探区域综合勘探是以盆地为勘探对象，进行整体勘探，整体研究，整体认识油气生成、运移和聚集条件的勘探。其基本任务是解决定盆、定凹、定组合、定带、定圈闭等五方面的问题。其最终成果是通过对区域地质的综合研究和生油层、生油凹陷以及生储盖组合的对比，确定盆地内主要生油凹陷及有利于油气聚集的二级构造带(长垣、背斜带、断裂带)，为第二阶段的勘探部署提供依据。2．整体解剖整体解剖的地质任务是做好综合研究。其主要工作方法是地震法和钻井。最后发现油气聚集的圈闭条件及最有利的圈闭。当部分井见到油气流时，勘探进入第三阶段。3．油气田勘探油气田勘探是指在整体解剖的基础上打出油气井，在提供一定含油气范围的情况下，进一步掌握含油气范围内地质条件及油气水性质等的勘探。其主要的工作方法是钻井。二、井的类别及主要任务在油气勘探与开发过程中所钻的井，有许多分类方法，可根据井的深度或井眼轴线的空间位置来分。钻井地质上，一般根据井的目的和任务分类，通常分为区域探井、整体解剖井、详探开发井。1．区域探井区域探井又称基准井。区域探井包括预探井、参数井、区域剖面井。其主要任务是以整个盆地为勘探对象，结合地质、物探、化探等资料，调查新探区生储盖层的地质年代、厚度、岩性、物性、电性、油气水分布及其特征；查证二、三级构造的存在特征及构造(或断块)圈闭中油气保存条件；为寻找具有工业性油气流的构造，进一步研究油气藏形成条件及聚集规律提供可靠的第一性资料。2．整体解剖井整体解剖井主要是初探井。其主要任务是尽快查明二级构造带油气聚集情况，为迅速控制最大的含油面积和二、三级油气地质储量提供可靠的岩性、物性、电性和含油性资料及其他有关的储量参数资料。3．详探开发井包括详探井、资料井、探边井、生产井、注水井、观察井、检查井等。详探井和开发井往往是紧密联系不可分割的。详探．开发井主要任务如下：(1)详细查明每一个含油构造(或断块)油气层的纵向组合特征，油气水系统及各油气层的准确厚度、物性参数以及横向上各油气水层的分布范围和面积。，(2)按照详探开发方案，通过对各类油气水层的分层试油，了解油气产能及有关油气水层的特性资料(如油气水性质，油气层压力、温度、高压物性等)，为全部控制一、二级油气地质储量，提供齐全准确的第一性资料。(3)根据生产实验区试验结果，完成开发系统中所担负的早期强化注水，强化开采，以及观察、检查油气田动态等任务。井的类别不是固定不变的，对于裂缝性碳酸盐岩高产大油气田，可直接把探井、详探井转为生产井或注水井。三、钻井地质录井的方法钻井地质录井的方法有钻时录井、岩心录井、岩屑录井、钻井液录井、气测录井、荧光录井等。1．钻时录井钻时是指钻头每钻进一个单位深度的岩层所需的时间，通常以min/m或min／O．5m表示。钻时录井是指钻进现场把记录的钻时数据按井深绘制成钻时曲线来研究地层的工作。1)钻时记录的原则和方法(1)钻时记录的原则。一般在新探区从井口到井底平均每米记录一个钻时值；在目的层加密带每0．5m记录一次；在碳酸盐岩井段一般0．2m或0．25m记录一次；老探区的非目的层井段可1m以上记录一次或不记，但目的层必须每米记录一次。钻进中如发现有油气显示要