第一章石油地質(zhì)與勘探.ppt

石油工程概論 石油工程學(xué)院 第一章石油地質(zhì)與勘探 地殼石油的化學(xué)組成和物理性質(zhì)油氣生成與聚集油氣藏與油氣田我國(guó)的含油氣盆地油氣勘探 第一章石油地質(zhì)與勘探 一 地殼1 地殼的組成地球自生成至今已有45 60億年 平均半徑為637lkm 地球內(nèi)部可分為地核 地幔和地殼三個(gè)同心排列的圈層 特點(diǎn) 層狀結(jié)構(gòu) 密度 壓力隨深度增加 地球的構(gòu)造 結(jié)構(gòu) 地殼 地幔 地核 巖石圈 軟流圈 地幔 地核 第一章石油地質(zhì)與勘探 地殼厚度各處并不相等 最厚處達(dá)70一80km 最薄處只有5 6km 平均為33km 地殼由巖石組成 巖石依成因的不同可分為火成巖 變質(zhì)巖和沉積巖三大類 1 火成巖又名巖漿巖 是高熱的巖漿冷凝后形成的巖石 呈塊狀 無(wú)層次 致密而堅(jiān)硬 如花崗巖 玄武巖 正長(zhǎng)石等 第一章石油地質(zhì)與勘探 2 沉積巖由火成巖 變質(zhì)巖和早期形成的沉積巖 經(jīng)風(fēng)吹 雨打 溫度變化 生物作用等被剝燭 粉碎 溶解形成碎屑物質(zhì)及溶解物質(zhì) 再經(jīng)風(fēng)力 水流 冰川 海洋搬運(yùn)至低凹處沉積下來(lái) 越積越厚 經(jīng)壓實(shí) 固結(jié)而形成了沉積巖 沉積巖有層次 孔隙 裂縫和溶洞 并有各種古代動(dòng)植物殘骸遺跡形成的化石 第一章石油地質(zhì)與勘探 3 變質(zhì)巖由沉積巖或火成巖在地殼內(nèi)部的物理化學(xué)因素如高溫 高壓 巖漿的風(fēng)化等影響下 改變了原來(lái)的成分和結(jié)構(gòu) 變質(zhì)成為新的巖石 如石灰石變質(zhì)為大理石等 稱變質(zhì)巖 巖石 三大巖種與成因 火成巖 沉積巖 變質(zhì)巖 物理 高溫高壓 地殼變動(dòng) 粗 細(xì) 大陸 海洋 最大 中等 最小 地殼 地表 巖石 三大巖種圖樣 第一章石油地質(zhì)與勘探 石油和天然氣生成在沉積巖中 絕大多數(shù)儲(chǔ)藏在它的孔隙 裂縫和溶洞里 而在火成巖和變質(zhì)巖中則很少有石油和天然氣存在 2 沉積巖種類及特點(diǎn)沉積巖可分為砂巖 泥巖 石灰?guī)r三種 1 砂巖普通的砂粒被泥質(zhì)或石灰質(zhì)膠結(jié)成為砂巖 依顆粒直徑不同可分為以下幾種 第一章石油地質(zhì)與勘探 砂巖的特點(diǎn) 具有孔隙 可以儲(chǔ)存油 氣 水等流體 巖石孔隙體積與巖石總體積之比稱孔隙度 由于巖石存在孔隙 在壓力作用下能通過(guò)油 氣 水 這種性質(zhì)稱為巖石的滲透性 砂巖 孔隙大 和灰?guī)r 裂縫發(fā)育 都是滲透性好的巖石 第一章石油地質(zhì)與勘探 2 泥巖普通的顆粒直徑小于0 01mm的泥土經(jīng)成巖作用而形成 呈塊狀的稱泥巖 泥巖呈薄片層狀的稱為頁(yè)巖 富含石油質(zhì)的頁(yè)巖稱油頁(yè)巖 可以提煉石油 第一章石油地質(zhì)與勘探 3 石灰?guī)r石灰?guī)r俗稱石灰石 主要成分為碳酸鈣 呈塊狀 致密而堅(jiān)硬 由于地殼的運(yùn)動(dòng)作用和地下水的侵蝕 常有裂縫和溶洞 石油和天然氣即儲(chǔ)存其中 第一章石油地質(zhì)與勘探 3 地質(zhì)構(gòu)造由于地殼發(fā)生升降 擠壓褶皺及水平移動(dòng) 使原來(lái)一層層平鋪著的沉積巖發(fā)生變形 形成地殼的各種構(gòu)造 1 背斜構(gòu)造是指巖層向上彎曲的褶曲 其核部地層比外圈地層老 第一章石油地質(zhì)與勘探 2 向斜構(gòu)造是指巖層向下彎曲的褶曲 其核部地層比外圈地層新 3 單斜構(gòu)造巖層向單一方向傾斜 4 斷層巖層由地殼運(yùn)動(dòng)而斷裂 在斷裂兩側(cè)的巖層發(fā)生了顯著的相對(duì)位移 這種斷裂稱為斷層 第一章石油地質(zhì)與勘探 二 石油的化學(xué)組成和物理性質(zhì)石油是在地殼中所形成的液態(tài)可燃有機(jī)礦物 具有流動(dòng)性 成分極為復(fù)雜 1 石油的元素組成石油主要由碳 氫兩種元素組成 碳約占80 一88 氫約占10 一14 氧 硫 氮約占0 3 一7 石油中若碳 氫元素含量高 且碳 氫值低 則油質(zhì)好 若氧 硫 氮元素含量高 則油質(zhì)相對(duì)較差 第一章石油地質(zhì)與勘探 2 石油的化合物組成石油中碳 氫 氧 硫 氮等元素 一般都是以化合物形式存在 分為兩大類 一類是烴 即碳?xì)浠衔?是石油主要組成部分 約占80 以上 另一類是含有氧 硫 氮的化合物 或稱為非烴化合物 氧 硫 氯三種元素在石油中含量雖然很少 但它們的化合物在石油中的含量 質(zhì)量 有時(shí)可達(dá)30 不利于石油的開采 煉制和加工 第一章石油地質(zhì)與勘探 3 石油的組分組成根據(jù)石油成分被不同溶劑選擇溶解及被介質(zhì)選擇吸附的特點(diǎn) 將石油的組成分成相近的組 稱為 組分 每個(gè)組分內(nèi)包含性質(zhì)相似的一部分化合物 有以下組分 1 油質(zhì)油質(zhì)為碳?xì)浠衔锝M成的 淡色粘性液體 是石油的主要組成部分 油質(zhì)含量高 石油質(zhì)量相對(duì)較好 油質(zhì)中含有石蠟 是一種熔點(diǎn)為37 76 的烷烴 呈淡黃色或黃褐色 石蠟含量高時(shí)石油易凝固 油井易結(jié)蠟 不利于開采 第一章石油地質(zhì)與勘探 2 膠質(zhì)膠質(zhì)主要成分是碳?xì)浠衔?但氧 硫 氮含量增多 一般為粘性或玻璃狀的固體物質(zhì) 石油中膠質(zhì)含量少 約為1 是渣油的主要成分 3 瀝青質(zhì)瀝青質(zhì)比膠質(zhì)含碳?xì)浠衔锔?含氧 硫 氯化合物更多 為黑色固體物質(zhì) 膠質(zhì)和瀝青質(zhì)稱為石油的重分子組分 是非碳?xì)浠衔锉容^集中的部分 含量高時(shí) 石油質(zhì)量變差 4 碳質(zhì)碳質(zhì)以碳元素狀態(tài)存在于石油內(nèi) 含量很少 稱殘?zhí)?第一章石油地質(zhì)與勘探 4 石油的物理性質(zhì)石油的物理性質(zhì)包括顏色 密度 粘度 凝固點(diǎn) 溶解性 熒光性等 1 顏色石油一般呈棕色 褐色或黑色 也有無(wú)色透明的凝析油 膠質(zhì) 瀝青質(zhì)含量愈高 顏色愈深 因此 石油顏色越談 質(zhì)量越好 2 密度標(biāo)準(zhǔn)條件下 20 0 101MPa 每立方米原油質(zhì)量 原油密度 一般在0 79一0 95g cm3 3 粘度地下采出的石油在提煉前稱原油 在地層條件下測(cè)得的原油粘度叫地層粘度 地層粘度大于50mPa s 密度大于0 92的原油稱為稠油 第一章石油地質(zhì)與勘探 4 凝固點(diǎn)原油失去流動(dòng)性的溫度或開始凝固時(shí)的溫度稱為凝固點(diǎn) 原油中含蠟少 重組分含量低者凝固點(diǎn)低 利于開采和集輸 凝固點(diǎn)在40 以上的原油稱為凝油 5 溶解性石油難溶于水 但易溶于有機(jī)溶劑 石油可與天然氣互溶 溶有天然氣的石油 粘度小 利于開采 6 熒光性石油在紫外線照射下會(huì)發(fā)出一種特殊的光亮 稱為石油的熒光性 借助熒光分析可鑒定巖樣中是否含有石油 7 導(dǎo)電性石油為非導(dǎo)電體 電阻率很高 這種特性成為電法測(cè)井劃分油 氣 水層的物理基礎(chǔ) 第一章石油地質(zhì)與勘探 三 天然氣的化學(xué)組成和物理性質(zhì)天然氣也是在地殼中生成的一種可燃有機(jī)礦物 是以氣態(tài)碳?xì)浠衔餅橹鞯目扇蓟旌蠚怏w 通常所說(shuō)的天然氣是指油田氣和氣田氣 1 天然氣的化學(xué)組成甲烷 CH4 乙烷 C2H6 丙烷 C3H8 和丁烷 C4H10 其中甲烷含量可達(dá)80 以上 此外還含有少量的二氧化碳 CO2 一氧化碳 CO 硫化氫 H2S 及氮 N2 氧 02 氫 H2 天然氣中 乙烷以上的烴稱為重?zé)N 依重?zé)N含量將天然氣分為干氣和濕氣兩種 干氣中甲烷含量 95 但含有5 10 以上乙烷 丙烷 丁烷等重?zé)N 濕氣常與油共生 是油田或氣田中的氣 第一章石油地質(zhì)與勘探 2 天然氣的物理性質(zhì)天然氣無(wú)色 有汽油味 可燃 天然氣物理性質(zhì)指其密度 粘度和溶解性 1 密度天然氣密度為0 6 1 0g m3 濕氣含重?zé)N多 密度大于干氣 2 粘度天然氣0 時(shí)的粘度為0 012mPa s 3 溶解性天然氣溶于石油和水 且更容易溶于石油 第一章石油地質(zhì)與勘探 四 油氣生成與聚集自17世紀(jì)以來(lái)油 氣的成因一直是石油地質(zhì)界研究的課題 經(jīng)長(zhǎng)期探索 到19世紀(jì)60年代形成 晚期生油理論 認(rèn)為石油天然氣是由古代生物遺體在適宜的自然環(huán)境和地質(zhì)條件下生成的 又稱為 有機(jī)成因說(shuō) 第一章石油地質(zhì)與勘探 在數(shù)億年前 大量的浮游生物及動(dòng)植物死亡之后他們的殘骸 堆積在海底下逐漸形成沉積物 古代陸地上的動(dòng)物遺體 被水流帶到內(nèi)陸湖泊 海灣盆地 與原來(lái)水中的生物一起混同泥沙沉積下來(lái)形成有機(jī)淤泥 已形成的淤泥又被后沉積的泥沙層覆蓋 和空氣隔絕處于缺氧還原環(huán)境 第一章石油地質(zhì)與勘探 這些埋藏在沉積盆地內(nèi)的動(dòng)植物殘骸 在缺氧環(huán)境下經(jīng)細(xì)菌作用將碳水化合物中的氧逐漸消耗掉 再隨著埋藏深度的增加 溫度與壓力也相對(duì)提高 經(jīng)過(guò)數(shù)百萬(wàn)年后 有機(jī)物逐漸受熱裂解出油氣 第一章石油地質(zhì)與勘探 需要說(shuō)明的是 并不是每一個(gè)沉積盆地都可以產(chǎn)生油氣 要看生油巖層所含油母質(zhì)的種類及其成熟度而定 由于沉積環(huán)境的不同 則有形成氣態(tài)的天然氣 液態(tài)的石油與固態(tài)的煤炭差異 一般而言 可以生油的巖層稱為生油層如頁(yè)巖 泥巖 第一章石油地質(zhì)與勘探 五 油氣藏與油氣田1 油氣藏有機(jī)淤泥中的有機(jī)物質(zhì) 在成巖過(guò)程中逐漸轉(zhuǎn)化成石油或天然氣 此有機(jī)淤泥層稱為生油層 第一章石油地質(zhì)與勘探 五 油氣藏與油氣田1 油氣藏生油層中分散存在的石油或天然氣 當(dāng)遇有適宜的圈閉地質(zhì)構(gòu)造時(shí) 便發(fā)生運(yùn)移和聚集 形成油氣藏 圈閉內(nèi)儲(chǔ)集了相當(dāng)多的油氣 就稱為油氣藏 第一章石油地質(zhì)與勘探 凡儲(chǔ)存的油 氣量較多 在當(dāng)前的技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)條件下 具有開采價(jià)值的油氣藏稱為工業(yè)油氣藏 聚集油 氣的構(gòu)造稱為儲(chǔ)油構(gòu)造 它由不滲透的巖層把聚集的油 氣圈閉起來(lái)的 按儲(chǔ)油構(gòu)造類型 其所聚集的油氣藏可分為三大類 背斜儲(chǔ)油構(gòu)造斷層遮擋儲(chǔ)油構(gòu)造I 油 2一氣 3一水 1一油 2 氣 3一水 4 不滲透泥巖蓋層 4一砂巖 5一泥巖 5一不滲透泥巖底層6一不滲透斷層 第一章石油地質(zhì)與勘探 1 構(gòu)造油氣藏由背斜儲(chǔ)油構(gòu)造 以及斷層遮擋儲(chǔ)油構(gòu)造等所圈閉的油氣聚集 稱為構(gòu)造油氣藏 地層超覆儲(chǔ)油構(gòu)造地層遮擋儲(chǔ)油構(gòu)造1一油 2一氣 3一水 4一泥巖 l 油 2一氣 3一水 5 變質(zhì)巖基底4一不滲透巖層 第一章石油地質(zhì)與勘探 2 地層油氣藏由地層超覆儲(chǔ)油構(gòu)造及地層遮擋儲(chǔ)油構(gòu)造等所圈閉的油氣聚集 稱為地層油氣藏 巖性圈閉儲(chǔ)油結(jié)構(gòu)I 被圈閉的油砂巖層 2 不滲透泥層 第一章石油地質(zhì)與勘探 3 巖性油氣藏由巖性圈閉所聚集的油氣稱巖性油氣藏 其特點(diǎn)是油源是單一的 油氣是原生的 第一章石油地質(zhì)與勘探 圈閉中只聚集儲(chǔ)存石油和水的叫油藏 圈閉中只聚集儲(chǔ)存天然氣的叫氣藏 圈閉中石油和天然氣同時(shí)聚集儲(chǔ)存的叫油氣藏 五 油氣藏與油氣田 形成油氣藏需要具備三種巖層 生油層 可以生成油 氣的巖層稱為生油層如頁(yè)巖 泥巖等 儲(chǔ)油層 具有儲(chǔ)存油 氣的巖層如砂巖 石灰?guī)r等 蓋層和底層 可以對(duì)油 氣形成圈閉的巖層如火成巖 變質(zhì)巖 第一章石油地質(zhì)與勘探 2 油氣田從石油地質(zhì)意義上說(shuō) 油氣田是指單一局部構(gòu)造 同一面積內(nèi)油藏 氣藏 油氣藏的總和 若該局部構(gòu)造范圍內(nèi)只有油藏稱油田 若只有氣藏稱氣田 同一油氣田可以是一種類型的油氣藏 也可以是多種類型的油氣藏 人們通常所說(shuō)的大慶油田 勝利油田 四川氣田等則主要是從地理意義上或指行政管理單位而言 實(shí)際上 它們內(nèi)部含有多個(gè)地質(zhì)意義上的油 氣田 第一章石油地質(zhì)與勘探 六 我國(guó)的油氣盆地在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史時(shí)期內(nèi) 不斷下沉得到沉積的地區(qū)稱為沉積盆地 具有油氣生成和聚集條件 并發(fā)現(xiàn)具有工業(yè)油氣藏的沉積盆地稱為含油氣盆地 我國(guó)富含油氣資源 含油氣盆地約有50個(gè) 其中主要的有 松遼盆地 渤海灣盆地 塔里木盆地 準(zhǔn)葛爾盆地 鄂爾多斯盆地 四川盆地和海域含油氣盆地等 中國(guó)油氣資源分布狀況 分散 松遼盆地 渤海灣盆地 塔里木盆地 準(zhǔn)葛爾盆地 鄂爾多斯盆地 四川盆地和海域含油氣盆地 第一章石油地質(zhì)與勘探 七 油氣勘探從尋找石油到利用石油 大致要經(jīng)過(guò)四個(gè)主要環(huán)節(jié) 即尋找 開采 輸送和加工 這四個(gè)環(huán)節(jié)一般又分別稱為 石油勘探 油田開發(fā) 油氣集輸 和 石油煉制 第一章石油地質(zhì)與勘探 七 油氣勘探要找到地下的油氣藏 就要進(jìn)行油氣的勘測(cè)與探查 油氣勘探就是找油找氣的方法和技術(shù) 油氣勘探方法和技術(shù) 是隨著生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的積累和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步 得到不斷發(fā)展和完善 目前進(jìn)行油氣勘探的主要方法和技術(shù)有4種 地面地質(zhì)法 地球物理法 遙感技術(shù)和鉆探法 第一章石油地質(zhì)與勘探 七 油氣勘探1 地面地質(zhì)法直接觀察地表的地質(zhì)現(xiàn)象 尋找是否有露在地面的 油氣苗 研究巖石 地層情況 分析地下是否有儲(chǔ)油構(gòu)造 地面地質(zhì)法在邊遠(yuǎn)新區(qū)進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查時(shí) 仍可發(fā)揮一定作用 第一章石油地質(zhì)與勘探 2 地球物理法地球物理法是一種應(yīng)用高新技術(shù)的勘探方法 包括地球物理勘探和地球物理測(cè)井 1 地球物理勘探不同巖石具有不同的物理性能 如密度 磁性 彈性等 在地面上利用多種專用的精密儀器進(jìn)行測(cè)量 了解地下地質(zhì)構(gòu)造情況 判斷是否有儲(chǔ)油構(gòu)造 這種方法稱為地球物理勘探法 第一章石油地質(zhì)與勘探 2 地球物理測(cè)井在鉆井過(guò)程中采用專用的測(cè)井儀 如數(shù)控測(cè)錄系統(tǒng)等 沿井眼自上而下測(cè)錄地層的各種物理性能曲線 應(yīng)用解釋技術(shù)對(duì)測(cè)井曲線進(jìn)行綜合分析解釋 以正確地識(shí)別地層 了解地層含油 氣 水的情況 為尋找油氣藏和開發(fā)油氣田提供科學(xué)依據(jù) 第一章石油地質(zhì)與勘探 3 油氣遙感技術(shù)隨著航空 航天技術(shù)的發(fā)展而形成的一種技術(shù) 如資源衛(wèi)星 遙感飛機(jī)等 遙感技術(shù)能提供宏觀真實(shí)和形象的信息 遙感信息以數(shù)字 圖象形式記錄了地面不同物體的光譜特性 對(duì)裸露區(qū) 可獲得直接地質(zhì)信息 對(duì)覆蓋區(qū) 可獲得深部的間接地質(zhì)信息 第一章石油地質(zhì)與勘探 油氣遙感技術(shù)的發(fā)展 形成了兩種油氣資源探測(cè)方法 1 間接找油法利用遙感圖象進(jìn)行目視地質(zhì)構(gòu)造 解釋 推斷沉積盆地的地質(zhì)構(gòu)造 尋找油氣聚集區(qū) 2 直接找油法地下如有油氣 地表會(huì)出現(xiàn)烴類微滲漏 可直接從遙感圖象上提取 識(shí)別油氣信息 預(yù)測(cè)油氣藏 第一章石油地質(zhì)與勘探 4 鉆探法鉆探法 就是打井找油氣 在地質(zhì)法 地球物理法和遙感法巳初步查明的儲(chǔ)油構(gòu)造上直接鉆井 以確切探明地下是否有油 氣及油 氣 水的