石油天然气地质与勘探5-5油气藏形成时间
《石油与天然气地质学》复习题1
《石油与天然气地质学》复习题第一章油气藏中的流体——石油、天然气、油田水一、名词解释石油、石油的灰分、组分组成、石油的比重、石油的荧光性；天然气、气顶气、气藏气、凝析气（凝析油）、固态气水合物、煤型气、煤成气、煤层气；油田水、油田水矿化度二、问答题1. 简述石油的元素组成。
2. 简述石油中化合物组成的类型及特征。
3．何谓正构烷烃分布曲线？在油气特征分析中有哪些应用？4. 简述Tissot和Welte 三角图解的石油分类原则及类型。
5. 简述海陆相原油的基本区别。
（如何鉴别海相原油和陆相原油？）6. 描述石油物理性质的主要指标有哪些？7. 简述天然气依其分布特征在地壳中的产出类型及分布特征。
8. 油田水的主要水型及特征。
9. 碳同位素的地质意义。
第二章油气生成与烃源岩一、名词解释沉积有机质、干酪根、成油门限（门限温度、门限深度）、生油窗、烃源岩、有机碳、有机质成熟度、氯仿沥青“A”、CPI值、TTI法（值）；二、问答题1．沉积有机质的生化组成主要有哪些？对成油最有利的生化组成是什么？2．按化学分类，干酪根可分为几种类型？简述其化学组成特征。
3．论述有机质向油气转化的现代模式及其勘探意义。
（试述干酪根成烃演化机制）4．试述有机质成烃的主要控制因素。
（简述时间—温度指数（TTI）的理论依据、方法及其应用。
）5．试述有利于油气生成的大地构造环境和岩相古地理环境（地质条件）。
6．天然气可划分哪些成因类型？有哪些特征？7．试述生油理论的发展。
8．评价生油岩质量的主要指标。
9．油源对比的基本原则是什么？目前常用的油源对比的指标有哪几类？第三章储集层和盖层一、名词解释储集层、绝对孔隙度、有效孔隙度、绝对渗透率、有效（相）渗透率、相对渗透率、孔隙结构、流体饱和度、砂岩体、盖层、排替压力二、问答题1．试述压汞曲线的原理及评价孔隙结构的参数。
2．碎屑岩储集层的孔隙类型有哪些？影响碎屑岩储集层物性的地质条件（因素）。
（简述碎屑岩储集层的主要孔隙类型及影响储油物性的因素。
0.2 我国油气地质与勘探发展简史
《油气地质与勘探》(Petroleum Geology and Exploration)绪论0.2 我国油气地质与勘探发展简史1. 历史的回顾北宋沈括《梦溪笔谈》描述了陕北富县、延安一带石油的性质和产状，推论了石油的利用远景：“石油……生于水际沙石，与泉水相杂惘惘而出。
”“此物后必大行于世，……盖石油至多，生于地中无穹，不若松木有时而竭。
”1. 历史的回顾1840以前钻井工艺和天然气开采走在世界前列。
十二世纪，在陕北钻成了一批世界上最早的油井。
1820年，钻井深度达1050～1400m。
近代（1840～1949）受鸦片战争等影响，发展缓慢。
1867年、1911年，分别在台湾、陕北钻探石油；收获甚微→国外学者提出“中国贫油论”。
1933年，王竹泉和李春昱分别对陕北和四川进行石油地质调查。
1936年，成立四川油矿，潘钟祥等对四川进行石油地质调查。
1939年，在四川石油沟钻探井，获工业性天然气流。
潘钟祥 李春昱王竹泉 20世纪30～40年代，中国地质家不懈努力地寻找石油：1938年冬，孙健初对酒泉、玉门一带进行石油地质调查，1939年8月获日产原油10t ，发现老君庙油田。
1939～1943年，黄汲清等对四川威远进行了详查，对新疆进行石油地质调查，并提出陆相生油理论。
1941年，潘钟祥：“我国陕北和四川石油陆相成因问题”孙健初黄汲清1. 历史的回顾1949年新中国成立前：全国只有台湾、甘肃老君庙、四川自流井、新疆独山子、陕西延长等几个小油田。
石油产量最高的1943年：32×104吨。
全国90%以上面积未作石油地质调查。
我国油气勘探开发工业基本是新中国建立之后发展起来的。
2. 新中国油气地质及勘探理论发展简况（1）初期发展阶段（1950～1959）山前坳陷、盆地边缘找油。
“背斜论”＋“海相生油”，根据油气苗找油。
重点：西北、四川。
原因：①地表油气显示比较丰富；②地质基础工作较多；③受海相生油论的局限；④受到技术条件的限制。
确定油气藏形成时间的基本方法及优缺点
确定油气藏形成时间的基本方法及优缺点1、传统研究方法1.1根据圈闭发育史确定成藏期油气藏的形成是烃类流体在圈闭中聚集的结果，油气成藏期只能与圈闭的形成时期相当或晚于该时期，确定了圈闭的形成时期就确定了形成油气藏的时间下限，即油气藏形成的最早时间。
根据地层层序关系、古构造等方面的研究，绘制圈闭发育演化的平面和剖面图是该方法的分析基础。
该方法简便易行，但只能给出大致的成藏时间范围或成藏的最早时间，无法确定具体的成藏年代。
就中国复杂的叠合含油气盆地而言，盆地的不同演化阶段预示着圈闭的不同发育阶段，而油气注入的滞后性决定了圈闭的形成期只能为油气注入的最早时间，对油气成藏期精确厘定存在困难。
1.2根据源岩主生排烃期确定成藏期油气藏的最终形成是油气生成、运移、聚集的结果，源岩中油气的生成并排出时期是油气藏形成的时间下限。
在地温梯度高的快速沉降盆地，如前陆盆地，烃源岩达到主要生、排烃期的时间早；相反，在地温梯度低的缓慢沉降盆地，烃源岩达到主要生、排烃期的时间较晚。
因此，准确获得烃源岩层位和烃源灶的展布、古地温变化、埋藏史和生排烃史等是该方法的关键。
该方法在确定油气成藏期时遇到较大困难，主要有三个原因1、Tissot 等对世界大型含油气盆地的生油情况进行分析后认为快速生油大约需要5-10Ma的时间，而慢速生油可能需100Ma或更长的时间，因此该方法对成藏期的确定有明显的滞后性2、由于含油气盆地中绝大多数探井位于构造的高部位或隆起带，可能的生油坳陷则缺少探井系统钻揭。
3、中国的叠合盆地中存在多套烃源岩3且烃源岩具有分期分区成熟的特点。
因此，许多情况下烃源岩的主生油期与现今保存油藏的有效成藏期并非一致。
1、3根据油藏饱和压力确定成藏期在饱和压力情况下，油气藏地层压力与饱和压力相等。
油气藏形成之后，若饱和压力没有发生变化，则可根据饱和压力推断油气藏形成时的埋深，然后根据埋藏史进一步确定成藏地质时间。
地壳上所有的油藏都含有天然气且大量油藏被气体饱和或接近饱和，因此该方法也被应用于油气成藏期的研究。
油气勘探的理论与方法
1．有利生油深坳（凹）陷控制了油气的形成和 分布
2．面临生油深坳（凹）陷的同生二级构造带是 最有利的油气聚集带
3.有利生油区基本控制了油气的区域形成和分布。
6
生油中心控制着油气分布
7
（三）复式油气聚集理论
复式油气聚集带是指位于同一构造单元之上， 彼此具有相同的成藏地质背景和密切成因联系的若 干个油气藏的集合，其中以一种油气藏类型为主， 而以其它类型油气藏为辅，具有成群成带分布的特 点，在平面上和剖面上构成了不同层系、不同类型 油气藏叠加连片的含油气带。
油气田规模序列数学模型法：根据自然现象的概率分布特 征来估算资源量。
储、产量分析法：一种利用累计发现量与累计生产量之间 的关系，求得最终累计发现量的方法。
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三、油气资源评价的方法
（四）油气藏或圈闭规模概率分布规律法
－－解释评价区资源量的结构，评价油气藏个数、最大油气 藏、某级别的油气藏个数；校正由其它方法给出的资源总量。
勘探初期发现的油气藏一般比最后阶段发现的油气藏要大。 应用该方法应具有边界条件： ①给定最小工业油气藏或最小油气圈闭； ②评价区的油气资源总量； ③已发现的油气藏要达15～20个以上； ④最大工业油气藏。
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三、油气资源评价的方法
（五）特尔菲法与专家系统
主要采用概率曲线法，将评价区进行有效划分，进而统计有 关各项资料，分别根据不同专家的认识对其进行评价，最后平衡 所有专家的认识，给出对某个盆地或区域的可靠的资源量。
•井筒技术 3.录井技术
——多参数、大信息量，现场快速、实时，为识别和及时 发现油气层、评价油气性质、选择试油层段、进行烃源岩的 评价、储层评价、产能预测等提供依据。
《《石油与天然气地质学》试题与答案[1]
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《《⽯油与天然⽓地质学》试题与答案[1]《⽯油与天然⽓地质学》试题（⼀）⼀、概念题（30分）：1.⽣物标志化合物2.圈闭3.溢出点4.TTI5.CPI6.初次运移7.流体势8.系列圈闭9.含油⽓盆地 10.⽯油⼆、论述题：1.⽓藏⽓中常见的化学组成是什么？（10分）2.简述如何评价圈闭的有效性（10分）。
3.圈闭度量的实质及其⼀般步骤是什么（10分）？4.论述有机晚期成油说的基本内容（10分）。
5.简述微裂缝排烃模式（10分）6.分析含油⽓盆地中形成油⽓⽥的综合地质条件（10分）。
7.油⽓差异聚集原理是什么（10分）？⼀、概念题（30分）：1、⽣物标志化合物：沉积物和⽯油中来⾃⽣物体的原始⽣化组成，其碳⾻架在各种地质作⽤过程中被保留下来的有机化合物。
2、圈闭：圈闭是指储集层中能聚集和保存油⽓的场所或容器。
3、溢出点：指圈闭容纳油⽓的最⼤限度的位置，若低于该点⾼度，油⽓就溢向储集层的上倾⽅向。
该点是油⽓溢出的起始点，⼜叫最⾼溢出点。
4、TTI：即时间—温度指数（Time Temperature Index ）。
根据促使有机质成烃热演化的温度和时间之间的相互关系，提出的⼀种定量计算有机质成熟度的指标。
5、CPI：碳优势指数，反映有机质或原油的成熟度。
6、初次运移：是指油⽓脱离烃源岩的过程，是发⽣在烃源岩内部的运移，烃源岩是初次运移的介质。
7、流体势：单位质量的流体所具有的机械能的总和；8、系列圈闭：沿⼀定的路线上溢出点依次升⾼的多个圈闭；9、含油⽓盆地：指有过油⽓⽣成、并运移、聚集成⼯业性油⽓⽥的沉积盆地。
10、⽯油：以液态形式存在于地下岩⽯孔隙中的可燃有机矿产。
成分上以烃类为主，并含有⾮烃化合物及多种微量元素；相态上以液态为主，并溶有⼤量烃⽓和少量⾮烃⽓以及固态物质。
⼆、论述题（70分）：（答题要点）1、⽓藏⽓中常见的化学组成是什么？（10分）（1）⽓藏⽓中常见的烃类组成有甲烷（C1H4）、⼄烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、异丁烷（iC4H10）、正丁烷（nC4H10）；（2）⽓藏⽓中常见的⾮烃⽓有氮⽓（N2）、⼆氧化碳（CO2）、硫化氢（H2S）、氢⽓（H2）、⼀氧化碳（CO）、汞（Hg）蒸⽓及惰性⽓体（氦、氖、氪、氩、氙、氡）。
2.2 油气有机成因理论概述
第二章石油和天然气的成因2.2 油气有机成因理论概述《油气地质与勘探》2.2 油气有机成因理论概述油气有机成因说：油气是在地球上生物起源之后，在地质历史发展过程中，由保存在沉积岩中的生物有机质逐步转化而成。
1）蒸馏说18 世纪中叶米哈伊尔·瓦西里耶维奇·罗蒙诺索夫 石油是煤在地下高温蒸馏的产物。
2）有机质地质作用的研究维尔纳茨基20世纪20年代初期系统研究了有机质的地质作用：《地球化学概论》、《生物圈》详细论述了石油的有机组成和石油有机成因的主要依据，提出了碳循环的模式。
3）石油中卟啉化合物和旋光性的发现20世纪30年代①特雷布斯（Treibs，1933）：发现并证实了卟啉化合物广泛存在于不同时代、不同成因的石油、沥青中，认为这些卟啉化合物来源于植物叶绿素。
②发现石油有旋光性。
——石油有机成因说的重要依据和有力支持。
4）混成说1932年古勃金含有各种类型的分散有机质的淤泥，在成岩早期产生分散状态的石油（微石油），在压实过程中和水一起进入储层，形成油气藏。
5）油气有机成因早期说的建立P.V.Smith（美国）、B.B.维尔别（前苏联）1952-1954年20世纪40年代，怀特莫尔等：生油过程仅仅是生物体中烃类物质的分离和聚集。
20世纪50年代，美国学者史密斯和前苏联维尔别等：石油是有机质在沉积物（埋藏成岩）早期生成的，是许多海相生物遗留下来的天然烃的混合物。
——早期生油说。
6）油气有机成因晚期说的建立①Bray 等（1961）发现：现代沉积物和生物体中的正烷烃碳数分布具奇偶优势，正脂肪酸碳数分布具偶奇优势，古老沉积岩和原油（或油田水）中不具此优势。
揭开了有机质成岩演化机理及其与石油形成关系研究的序幕。
6）油气有机成因晚期说的建立②阿贝尔松（P. H. Abelson，1963）：石油是沉积岩中占有机质70～90%的不溶部分（干酪根Kerogen）经过一定的埋藏演化，在成岩作用晚期，经热解产生的。
5油气藏的形成及破坏
制着油气藏的分布规律。
圈闭分析时，要与盆地的构造运动史、古地理变迁及沉积 成岩作用研究紧密结合，注意不同类型圈闭的对比及划分。 6. 保存条件 指已经形成的油气藏，在漫长的地质历史时期中，圈闭条 件是否改变，以及圈闭中的油气聚集是否遭到破坏。是油气藏 从形成到现在能否完好无损地保存至今的关键因素。 以上6大要素中，任何一个要素不优越，都不能形成现今
遮挡条件的表现形式
(二)圈闭的度量（往往指静水条件下）
圈闭的规模和大小往往决定油气藏的储量大小，其大小常用 最大有效容积来度量。它表示圈闭能容纳油气的最大体积 。
圈闭的有效容积，取决于闭合面积、闭合高、储集层的有
效厚度和有效孔隙度等参数。 圈闭的最大有效容积，可用下列公式表示： V=F· P H· 式中：V— 圈闭最大有效容积，m3;
称为油藏高度；而油气藏顶点到油气界面的垂直距离，
称为气顶高度；此时油藏高度与气顶高度之和即为油气 藏高度。
（4）气顶和油环
在油气藏中存在游离气时，油、气、水按比重分异， 气总是占据圈闭的顶部，称为气顶，油居中间，水在最
下面。在这种情况下，油在平面上呈环带状分布，称为
油环。 （5） 充满系数
含油（气）高度与闭合高度的比值。
现油气藏的关键所在。
（四）油气其极限情况则是充满 整个圈闭。油气藏的大小通常用储量来表示。 （1）含油气边界和含油气面积 通常把油（气）水界面与油（气）层顶、底面的交线
称作含油（气）边界。
外含油气边界：油（气）水界面与油层顶面的交线→含油 边缘，又叫含油外边缘； 内含油气边界：油（气）水界面与油层底面的交线→含水 边界，又叫内含油（气）边界；
油气藏是地壳上油气聚集的基本单元，是油气勘探的 对象。掌握和了解其形成过程和基本原理，对于油气勘探 与开发具有重要的实际意义。 油气藏的形成过程，实质上就是在各种成藏要素的有
5-3油气藏形成的基本条件
的横向变化方式接触，油气以侧向同层运移为主。
•（3）顶生式生储盖组合：烃源岩层与盖层同属一层，
而储集层位于其下的组合类型。
•（4）自生、自储、自盖式生储盖组合：烃源岩层、
储集层和盖层同属一层。石灰岩中局部裂缝发育段储
12个盆地都大于10×104km2 ，沉积岩体积多在50×104km3以 上，生油岩系总厚度一般在500m以上。
有些盆地面积虽然较小，但沉积岩厚度大，圈闭的有效容 积大，生油层总厚度大，油源丰富，也可形成丰富的油气聚集。
美国西部的洛杉矶盆地，面积仅3900km2。沉积厚度达6000m， 泥质生油岩系厚达2000-3000m，油源极为丰富。储集层、圈闭 条件好，油气十分丰富。该盆地石油可采储量近20×108m3，储 量丰度居世界各含油气盆地之首，俗称“小而肥”盆地。
渤海湾盆地的东营凹陷面积只有5700km2，生、储油条件极好， 目前已发现石油地质储量超过20×108吨，丰富程度可与洛杉矶 盆地相媲美。
（二）有利的生、储、盖组合
生油层中生成的油气能及时运移到良好储集层
中，同时盖层的质量好，能保证运移至储层中的油
气不会逸散。
根据生储盖组合之间的沉积连续性可将其分为 两大类。即连续沉积的生、储、盖组合和被断层或 不整合面所分隔的不连续生、储、盖组合。
油 40 亿；气 7790 亿 4个 油 9.9 亿；气 29940 亿 3个 油 34 亿；气 184080 亿 4个 油 27 亿；气 11200 亿 大油气田 6 个 1 个(气) 1个 1个
41 万 62 万 6万 60.2 万 22.6 万 25 万
• 大盆地形成大油气田，具有体积巨大的生油岩体
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• 从油藏顶面上推 2040m到B层，即A层 油藏是在B层开始沉 积时形成的。
2040m
计算油藏形成时间示意图
• 影响因素：
• (1) 原生气体：油气藏 油藏，饱和压力大 于原始状态，计算的油藏形成时间比实际时间 晚。
• (2) 地壳运动：油气藏形成后，若上覆地层遭 受剥蚀，或埋深加大，引起油气藏内的温压条 件变化，饱和压力随之变化。
10
8 6
6
4
2
0 Ed
包裹体测主要成藏期
99ຫໍສະໝຸດ 75 4Ng下
Ng上
Nm下
Nm中
Nm上
主要成藏期
经历了二期成藏作用，其一均一化温度为105℃左右 成藏；其二均一化温度为155℃左右成藏。分别为早第三 纪末东营期和晚第三纪明化镇组沉积时期
第一期：均一温度70-90℃,盐水与含油包裹体共生, 晚白垩世 第二期：均一温度100-130℃,盐水多与含气态烃的盐水包裹 体、气体包裹体共生 ；晚第三纪和第四纪形成
结合储层的埋藏受热史，可确定流体 包裹体形成时储层经受的温度，以及相 应的埋深和地质时代等，从而判断油气 充注的时间。
结合埋藏受热史，确定包裹体形成时储层经 受的温度，相应的埋深和地质时代，判断油气 充注的时间。
利用储集岩成岩矿物流体包裹体均一温度确定东营凹陷油气充注藏期。
气液两相包裹体
气液两相包裹体
• 与饱和压力相当的地层埋藏深度，其对 应的地质时代，即为油藏的形成时间。
• 若A层油藏的饱和压 力Pb = 20MPa， Pb与 油藏当初形成时的地 层压力Pd相等：
• Pb = Pd =ρw g H 相当 的地层埋藏深度(设ρw =1×103 kg/m3 ,
g = 9.8m/s2) ：
H = Pb / ρw g =20 ×106 / 103 ×9.8
• 自生伊利石的最晚同位素年龄代表了烃 类充注储层的时间或略晚。
伊利石年龄减小
伊利石年龄减小
伊利石年龄减小
伊利石年龄减小
伊利石年龄减小
埋藏深度增大
石发水 停生层 止变的 生化水 长伊介
利质
古油水界面
今油水界面
两 期 成 藏
成长 藏期 作缓 用慢
的
油水界面
中侏罗统头屯河组和西山窑组储层伊利石同位素年龄： 盆参2井为99-83Ma,盆4井为104-91Ma。成藏期在晚白垩 世,
若后来由于地壳的 差异升降，B点的隆 起幅度超过了A点； 但由于a期的沉积物 中的油气已在构造A 中聚集，因而在构 造B之a层中，往往 没有油气聚集
构造发育史与油气聚集关系示意图
A圈闭形成时间晚，位置低—无效
构造形成时间与油气聚集的关系
形成次序：1 2 3 4
5、6、7
圈闭形成的相对时间
1~7-圈闭的编号，a~e-地层时代序号
第五章 油气聚集与油气藏的形成
第一节 圈闭与油气藏概述 第二节 油气聚集机理 第三节 油气藏的形成、破坏与保存 第四节 油气藏形成时间的确定 第五节 地温场、地压场和应力场与油气藏
形成的关系 第六节 凝析气藏的形成 第七节 非常规气藏的形成特征 第八节 气藏与油藏形成及保存条件的差异
第四节 油气藏形成时间的确定
形成次序：1 2 3 4
5、6、7
圈闭形成的相对时间
1~7-圈闭的编号，a~e-地层时代序号
形成次序：1 2 3 4
5、6、7
圈闭形成的相对时间
1~7-圈闭的编号，a~e-地层时代序号
3、油藏饱和压力法
• 饱和压力---地层条件下，气体开始析离液 体时的压力
• 油气运聚过程中，气呈溶解状态饱含在 油中,油藏的地层压力与饱和压力相等。
下侏罗统三工河组和八道湾组：盆参2井为74-64Ma, 盆4井为83-71Ma。成藏期在白垩纪末以后。
莫索湾隆起侏罗系砂岩自生伊利石（<0.1µm) 同位素地质年龄分布
• 2、储层流体包裹体法
• 包裹体：胶结物和矿物形成时捕获介质中的成 分，在矿物晶格缺陷中形成包裹体；
• 捕获成分：液体、气体 • 流体包裹体纪录了原始流体的性质、组分、理
河 31-79(2301.6m,Es2,500X,裂 缝 )
梁 8-3-8(2937m,Es3,500X,胶 结 物 )
气液两相包裹体
河 89(2723m,Es3,500X,裂 隙 )
气液两相包裹体
王 78(3426.1m,Es3,500X,加 大 边 )
个数 样品数
10 8 6
4 2 0
90-100 100-110 110-120 120-130 150-160 均一化温度区间
一、传统地质分析方法 烃源岩主要生、排烃期分析法 圈闭发育史分析法 油藏饱和压力法
二、 流体历史分析法 储层流体包裹体法
自生伊利石测年法
哈西-迈萨乌德油田
2、圈闭发育史分析法 圈闭形成的时间---油气藏形成的最早时间 沉积埋藏史恢复 构造发展史恢复
沉积时A点为隆起区， B点为生油区。A点 聚油有利。
盆参2井流体包裹体分布图
化条件等。
烃包裹体
盐 水 包 裹 体 碎屑颗粒
石英次生加大
金红石
均一温度：包裹体形成时大多呈单一 液相，储层样品采到地面后由于温度、 压力的降低，溶于液相的气体分离出来 形成气-液两相的包裹体，在实验室将 包裹体置于冷热台上加热至气相消失， 再恢复成均一液相时的温度称为均一温 度，该温度代表了包裹体形成时的温度。
• 二、流体历史分析方法
• 化石记录：储层成岩矿物及其中流体包裹体直 接记录了沉积盆地油气成藏条件和过程,作为化 石记录用于重塑油气藏形成和演化史。
• 自生伊利石测年法 • 储层流体包裹体法 •
1、储层自生伊利石测年法 • 基本原理:
• 储层中自生伊利石仅在富钾水介质环境 下形成, 烃类进入储层后, 自生伊利石停止 生长。