油气藏开发地质学复习资料

1.石油、天然气的概念

石油：地下天然产出的气态（天然气）、液态（石油）、固态（沥青）的烃类混合物。

原油：以液态形式存在于地下岩石孔隙中的可燃有机矿产。

2.石油的元素组成与化合物组成

组成石油的化学元素依次为：碳、氢、硫、氮、氧、微量元素。

微量元素：（构成石油的灰分），含量极微（万分之几），但可多至30余种，如：Fe、Ca、Mg、Si、Al、V、Ni……其中钒、镍含量及比值（V/ Ni）已用于石油成因及运移研究。

石油的化学组成按其化学结构可分为烃类和非烃两大类，其中烃类包括烷烃、环烷烃和芳烃，石油非烃组成—S、N、 O化合物。

异戊间二烯型烷烃是由叶绿素的侧链-植醇演化而成,因此作为石油有机成因的标志化合物—“指纹”化合物。

3.石油的主要馏分和组分

馏分：根据沸点范围的不同切割而成的不同部分。

轻馏分：碳数低，分子量小的烷烃、环烷烃组成。

中馏分：中分子量和较高碳数的烷烃、环烷烃，含有一定数量的芳烃及少量含N、S、O化合物。

重馏分：大分子量和高碳数环烷烃、芳烃、环烷芳烃和含N、S、O 化合物。

组分：对不同有机溶剂的溶解、吸附性质不同而分离出来的产物。

油质：饱和烃＋芳香烃，溶于有机溶剂，硅胶不吸附，荧光天蓝色。

胶质：芳香烃＋非烃化合物，部分有机溶剂溶解，硅胶吸附，含量与石油密度有关，荧光黄色、棕黄色、浅褐色。

沥青质：脆性固体物质，稠环芳烃＋烷基侧链的高分子，少数有机溶剂溶解，硅胶吸附，荧光呈褐色。

荧光性：石油在紫外光照射下产生荧光的特性。

4.天然气的主要赋存形态

气藏气（干气，贫气）：烃类气体单独聚集成藏，不与石油伴生。

气顶气（湿气，富气）：与油共存于油气藏中呈游离态气顶产出的天然气。

溶解气（dissolved gas）：地层条件下溶解在石油和水中的天然气。

凝析气（condensate gas）：当地下温度压力超过临界条件后，液态烃逆蒸发形成凝析气。----湿气，采出过程中反凝析出凝析油。

天然气水合物：甲烷水合物，高压、一定温度下：甲烷分子封闭在水分子所形成的固体晶格中----冰冻甲烷。

水溶气：天然气在水中溶解度很小；但地层水大量存在，水溶气资源不可忽视。

5.干酪根的概念和化学分类

干酪根：沉积物或沉积岩中不溶于碱、非氧化型酸和非极性有机

溶剂的分散有机质。

Ⅰ型干酪根：单细胞藻类（海藻）残体组成，富含脂类化合物，H/C高，O/C低，含大量脂肪族烃结构（链式结构为主），少环芳烃和含氧官能团，生成液态石油潜力大，油页岩属此类。典型腐泥质类型（sapropelic）。最大转化率 80％。

Ⅱ型干酪根：介于Ⅰ、Ⅲ之间，过渡性，来源于海洋飘浮植物及浮游动物，具多环饱和烃结构。生油气潜能介于二者之间。类脂型（liptimitic）。

Ⅲ型干酪根：源于富木质素和碳水化合物的高等陆源植物碎屑形成的，H/C低，O/C高，多环芳香烃结构为主，生油潜力小，天然气的主要母质。典型腐殖质类型（humic）。最大转化率 30％。6.石油生成的条件与生油过程

石油生成的条件:

1.油气生成需要的基本地质条件：足够数量和一定质量的原始有机物质、一定的堆积速度、长期稳定下沉的构造环境

2.有利于油气生成的构造条件：地质历史时期中曾经发生长期持续下沉的地区、下沉速度与沉积物沉积速度大致相当

3.油气生成的岩相古地理条件：形成沉积有机质的主要场所是海洋、湖泊

4.使有机质向油气转化的因素:细菌、温度、时间、催化剂、放射性。

石油生成的过程：

1.未成熟阶段

温度：10-60℃。

主要作用因素: 生物化学作用

（细菌、酵素）

有机质演化过程:

在还原环境中，沉积有机质被部分分解，产生CO2、CH4、NH3、H2S、H2O等;同时形成更为稳定的干酪根。

主要烃类产物：生物化学甲烷

2.成熟阶段

温度：60-180℃。

主要作用因素：热降解作用。

（催化剂、温度）

有机质演化过程：干酪根在热力作用下逐步向油气转化。随温度持续增高，生油反应的速度和生油量显著增大，直至达到生油高峰。此后，生油量开始明显减少，生气量相应迅速增大。至约180℃后，干酪根的生油潜力枯竭，只能生成气态烃类。

3.过成熟阶段

温度：>180-250℃。

有机质转化末期。此阶段已生成的液态烃和重质气态烃强烈分解，转变成最稳定的甲烷，以及碳质残渣（碳沥青或石墨）。

7.生油岩定义、主要岩类及岩性特征

生油岩：在天然条件下曾经产生和排出烃类并已形成工业性油气

聚集的细粒沉积。

粘土岩类生油岩：

1．岩类：泥岩（mudstone）、页岩（shale）、粘土岩（clay rock）

2．特征：

- 颜色较暗，以灰色、灰黑色、灰绿色为主（有机质丰富）。

- 生物化石丰富，沉积环境安静、缺氧，水体稳定。

- 富含分散状原生黄铁矿，水平层理。

碳酸盐岩类生油层：

1.岩类：石灰岩（limestone），生物灰岩（biosparite），泥灰岩（micrite）。

2.特征：- 岩性主要为低能环境下形成的隐晶－粉晶灰岩。

- 颜色较深，多为灰色、深灰色、褐灰色。

- 含生物化石丰富，含原生黄铁矿。

剩余有机碳含量：指岩石中残留的有机碳含量。

8.储集层概念、特征、主要类型

储集层：凡是能够储存和渗滤流体的岩层。

含油气层：储集了一定数量的石油或天然气的储集层。

油层：具有工业价值的含油气层。

产层：已经开采的具有工业价值的含油气层。

特征：

1.孔隙性: 具有能够储存油气的孔隙空间的性质，反映储集油气的

能力大小

2.渗透性：在有压差存在的条件下,岩石本身容许流体通过的性能，

反映产出油气能力的大小

类型：

按岩石类型分：碎屑岩储集层、碳酸盐岩储集层、其它储集层（火山岩储集层、结晶岩储集层、泥质岩储集层）

9.碎屑岩的储集空间类型

原生粒间孔隙和次生溶蚀孔隙构成主要的储渗空间；裂缝在少数情况下可对渗透性能的改善起重要作用。

砂岩体：指某一沉积环境内形成的,具有一定形态、岩性和分布特点, 并以砂质为主的沉积岩体.砂岩体是研究和划分碎屑岩类储集层的基本单元。

砂岩体的主要类型：洪积扇砂砾岩体；河流砂岩体；三角洲砂岩体；滨浅海（湖）砂岩体；深水浊积砂岩体；风成砂岩体

10.孔隙类型

孔隙系统是由相对较大的孔隙（pore）和位于孔隙之间的狭窄喉道（pore throat）彼此连接而成。

总孔隙度（绝对孔隙度）：岩样中所有孔隙空间总体积与该岩样总体积的比值，以百分数表示

有效孔隙度：岩样中相互连通的、在一般压力条件下可以允许流体在其中流动的孔隙空间总体积与该岩样总体积的比值，以百分数表示

11．影响碎屑岩储渗能力的因素

物源及沉积环境：

碎屑颗粒的矿物成分：石英、长石、云母、重矿物、岩屑；一般石英砂岩的储集物性比长石砂岩好。

碎屑颗粒的粒度和分选：取决于沉积介质的能量条件和搬运距离。随着搬运距离加长，粒度变细、分选变好；沉积介质的强烈扰动有助于提高分选性。理想条件下孔隙度的大小与粒度无关，但孔隙个体的大小与粒度明显相关。

碎屑颗粒的排列方式和磨圆度：排列越疏松，孔隙半径越大，连通性越好，渗透率越大；一般地，磨园度越好，岩石储集物性越好；磨圆度与搬运距离及沉积介质的能量条件密切相关；排列方式与沉积介质的能量条件及成岩前的埋藏深度有关。

基质的含量：随碎屑颗粒同时沉积的粘土级（d<3.9 )颗粒；受沉积期水动力条件的控制：水动力较强时，基质不易沉淀下来，岩石中基质含量少；孔隙充填物；基质内的微粒间孔也很小。

成岩后生作用：

机械压实作用：发生在沉积物埋藏较浅的成岩期；使碎屑颗粒排列渐趋密集，孔隙度、渗透率降低；当碎屑颗粒中有较多岩屑等软质成分时,压实影响可很大。

化学压实作用：发生在颗粒接触点上,即应力集中点上明显的溶解作用；造成颗粒镶嵌接触或缝合接触,使粒间孔变小；溶解物质的再沉淀, 进一步使?、K 降低。

胶结作用：胶结物的含量是影响储集物性重要因素；胶结物的成分不同，影响程度不同，泥质＞钙质＞硅、铁质；自生粘土胶结物的类型及其分布形式。

溶解作用：次生孔隙形成的主要作用；通过可溶性组分（颗粒、胶结物、交代物、基质）的溶解，可将原有孔隙扩大，也可形成新的孔隙；可发生在埋藏期（有机质成熟过程生成的CO2和有机酸形成酸性水），也可发生在表生期（大气淡水及地表水的溶蚀）。

破裂作用：包括构造应力导致的破裂（构造裂缝）和成岩过程导致的破裂（如收缩缝）；对孔隙度的影响很小，但在特定情况下对渗透率的改善有重要意义。

12.碳酸盐岩储集空间类型及影响其储渗能力的因素

储集空间类型：

原生孔隙: 最主要的类型为粒间孔、粒内孔和生物骨架孔

粒间孔隙——以粒屑灰岩最发育，如鲕粒灰岩、生物碎屑灰岩、内碎屑灰岩等

粒内孔隙——以生物体腔孔、鲕粒内孔较多

生物骨架孔——生物礁灰岩

次生孔隙: 主要包括晶间孔隙、溶蚀孔隙(包括溶洞/溶缝)、裂缝

晶间孔隙——由于交代/重结晶/胶结等作用形成的矿物晶体之间的孔隙，以白云岩化作用形成的晶间孔隙最重要

溶蚀孔隙——岩石组分被溶解形成的孔隙。粒内/粒间/晶间溶孔，按大小分为溶孔(大致等轴状,d<0.5-1mm)、溶洞(d>1mm)、溶缝。溶洞

和溶缝在古风化壳上最发育

裂缝——形成于构造应力作用(构造缝)、成岩作用(成岩缝)、风化作用(风化缝)、古风化壳由于地表淋滤和地下水渗滤溶蚀所形成或原有的裂缝改造而形成（溶蚀洞缝）。宽度<0.1 者称微裂缝，宽度>1m 者称巨缝或缝隙。

碳酸盐岩储层类型：

孔隙型碳酸盐岩储集层：粒间孔、晶间孔、生物骨架孔

裂缝型碳酸盐岩储集层：发育在致密、性脆、质纯的碳酸盐岩中

溶蚀型碳酸盐岩储集层：发育各种各样的溶蚀孔隙、裂缝，常分布在不整合面和大断裂带附近。钻井过程中易出现放空、井喷、泥浆漏失等现象。

复合型碳酸盐岩储集层

影响孔隙储渗能力的因素：

沉积环境：

决定原生孔隙的发育程度；原生粒间孔隙的发育程度主要受颗粒（粒屑）的大小、分选及灰泥基质的含量控制；因此浅水、高能的沉积环境常是有利于原生粒间孔隙型储层分布的地带——台地前缘斜坡、浅滩、潮坪、生物礁。

成岩后生作用：

破坏性成岩作用：机械压实、化学压实、胶结作用

——机械压实作用：造成的孔隙减少不甚重要

——化学压实作用：能显著减少岩石及孔隙体积，形成缝合线构造

——胶结作用：造成原生孔隙大量减少的主要原因。在很多情况下，胶结物的存在与否及数量多少成为影响储集性能的主要因素

建设性成岩作用：溶解作用、破裂作用、白云岩化作用、重结晶作用——溶解作用：溶解作用强度及溶蚀孔隙发育程度的控制因素

（1）岩石的可溶性：取决于岩石矿物成分、不溶组分含量、岩石结构等

岩石的溶解度顺序：石灰岩>云质灰岩>灰质云岩>白云岩>含泥质灰岩>泥灰岩

（2）水的溶解能力：取决于水的性质和水的运动状况

地下水运动的垂直分带性：

渗流带: 水流方向近垂直, 流速快, 作用时间短,溶解作用差, 仅发育垂直溶缝、洞。

潜流带: 水作水平流动,流速慢,作用时间长,水平溶洞发育。

（3）地貌、气候、构造因素的影响：地貌、气候、构造因素

——白云岩化作用：石灰岩中的方解石被白云石交代而形成白云岩的作用。

经白云岩化后，岩石晶粒变大，岩性变疏松，物性变好。

——重结晶作用：使岩石晶粒变粗，晶间孔隙个体变大，物性变好。影响裂缝储渗能力的因素：

岩性因素（脆性）：

岩石成分：脆性由大到小：白云岩、泥质白云岩→石灰岩、白云质灰岩→泥灰岩→盐岩→石膏

随着泥质含量增加，岩石脆性减弱，塑性增加；硅质含量增加，岩石脆性增加，塑性减弱。

岩石结构：质纯粒粗的碳酸盐岩脆性大，易产生裂缝。

厚度及组合：厚度小，裂缝发育，但规模小；薄互层也易产生裂缝。厚层碳酸盐岩缝少，但缝规模大。

白云岩化作用：石灰岩向白云岩变化中，晶粒变粗，脆性增加，裂缝易发育。

构造因素——受应力作用控制：

四川局：一占（高点）三沿（沿长轴、沿断层、沿扭曲）

13.碳酸盐VS岩屑岩

14.盖层定义及岩石类型

盖层：位于储集层之上，能够阻止储集层中的油气向上逸散的岩层。岩石类型:

泥质岩类（泥岩、页岩）盖层

蒸发岩类（盐岩、石膏、硬石膏）盖层

碳酸盐岩类盖层

15.生储盖组合的定义和类型

概念：剖面上紧密相邻的包括生油层、储集层、盖层的有规律的组合。基本类型：

1.正常式

下生、中储、上盖

我国多数油田

2.侧变式

生储同层，低生侧储上盖

克拉玛依：乌尔禾系

3.顶生式

顶生底储、生盖同层

任丘

4.自生自储自盖式

石灰岩中局部裂缝发育段、泥岩中砂岩透镜体、泥岩中裂缝发育段

川南二迭系石灰岩的某些气藏