海相生油理論資料

PAGEPAGE13石油與天然氣地質(zhì)學(xué)海相生油實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名:學(xué)號(hào)：日期：指導(dǎo)教師：目錄簡(jiǎn)述……………………3海相地層的特點(diǎn)…………………4海相地層的生油原理……………5海相沉積…………6海相石油的特點(diǎn)…………………8我國(guó)海相生油現(xiàn)狀分析…………8中國(guó)海相生油理論的發(fā)展與實(shí)踐………………10參考文獻(xiàn)………………13簡(jiǎn)述海相生油是海相沉積層生成石油的泛稱。海相生油是世界油氣勘探的主要趨勢(shì)。人類發(fā)現(xiàn)并利用天然氣和石油的歷史可以追溯到幾千年前，但是應(yīng)用近代科學(xué)技術(shù)手段發(fā)展石油、天然氣只是近100年的事情。經(jīng)過(guò)不懈的理論探討和勘探實(shí)踐，人們逐步確立和完善了系統(tǒng)的油氣生成、聚集以及油氣藏形成、分布的理論。這一理論的基礎(chǔ)和結(jié)論都認(rèn)為，石油的生成和油氣藏的形成都是在特定大地構(gòu)造單元內(nèi)的海相環(huán)境中進(jìn)行的。早在1863年，加拿大著名石油地質(zhì)學(xué)家T.S.亨特就闡明了石油的原始物質(zhì)是低等海洋生物。前蘇聯(lián)地球化學(xué)之父B·A·別納科依在其名著地球化學(xué)概論》中指出，石油是海洋生物生成的。1943年美國(guó)地質(zhì)學(xué)家W·E·普賴特再次強(qiáng)調(diào)：“石油是未變質(zhì)的近海成因的海相巖層中的組成部分。”“海相生油”理論認(rèn)為，淺海之中生活著極小的動(dòng)物———“浮游生物”，每年都有大量的浮游生物死去并且沉到海底。河流又把大量枯萎的植物和淤泥帶到海洋，植物和浮游生物混合在一起，然后淤泥和鹽分又把它們覆蓋起來(lái)，于是在海底形成一種沉積物。淤泥沉積物越積越厚。海水加在淤泥上的壓力很大，這時(shí)候，淤泥沉積物結(jié)晶成巖———海相沉積巖后，深埋地下一定深度，就開(kāi)始生成油氣。這一過(guò)程不斷地進(jìn)行著。目前，歐洲、美洲、中東等許多地區(qū)，都找到了海洋環(huán)境生成的大量石油。一、海相地層的特點(diǎn)海相地層，往往表現(xiàn)出巖相由粗到細(xì)又由細(xì)到粗的重復(fù)變化，這樣一次變化稱一個(gè)沉積旋回，也就是每一套海侵層位和海退層位構(gòu)成一個(gè)完整的沉積旋回。海相盆地具有優(yōu)越的、比較穩(wěn)定的水下環(huán)境。眾所周知，沉積物中有機(jī)質(zhì)得以保存的關(guān)鍵因素是環(huán)境的缺氧程度。一般來(lái)說(shuō)，海洋的咸水環(huán)境比陸相淡水環(huán)境更有利于有機(jī)質(zhì)的保存（即便是海洋咸水環(huán)境下，沉積物中的有機(jī)質(zhì)也只能保存原始有機(jī)質(zhì)的0.1%）。當(dāng)陸相湖泊達(dá)到半深水、深水環(huán)境時(shí)，同樣也有利于有機(jī)質(zhì)的堆積與保存，但一般情況下總體規(guī)模不如海相盆地。海相地層沉積穩(wěn)定，沉積相類型少，生油巖和儲(chǔ)油巖變化少、分布廣，好生油巖和儲(chǔ)層在盆地內(nèi)廣泛分布。這就保證了生成的油氣資源豐富，并且能及時(shí)的運(yùn)移到優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層中，并在適宜的條件下聚集成油氣藏。巖溶、礁灘體和白云巖儲(chǔ)集層是目前中國(guó)海相碳酸鹽巖勘探的主體類型，這些碳酸鹽巖儲(chǔ)層埋藏深、非均質(zhì)性強(qiáng)，這是不爭(zhēng)的事實(shí)，但是碳酸鹽巖次生孔洞的形成受深度控制不明顯，深層存在優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)集層。這些碳酸鹽巖儲(chǔ)集層經(jīng)受了多期疊加改造作用及準(zhǔn)同生期沉積成巖作用，早期孔隙發(fā)育，后期在構(gòu)造控制下發(fā)育多期次喀斯特溶孔和裂縫孔洞，烴類充注后流體與巖石的相互作用控制深部溶蝕與次生孔隙的形成，因此有效儲(chǔ)集層發(fā)育受深度控制不明顯。二、海相地層的生油原理海相油氣生成模式可歸納為下列幾種。1、油氣可由殼源有機(jī)質(zhì)生成。Pb同位素證據(jù)表明，貴州東部與汞礦共存的瀝青便是有機(jī)成因。2、油氣可由殼—幔相互作用生成，由地幔流體對(duì)沉積有機(jī)質(zhì)的加熱、催化作用而生成。如遼河斷陷古近系的油氣。3、油氣還可通過(guò)費(fèi)-托合成反應(yīng)而生成，如克拉瑪依油田的原油，塔里木盆地志留系砂巖的瀝青。上述后兩種模式形成的深部油氣是通過(guò)斷裂體系向上運(yùn)移到合適的層位而聚集成藏，但也可能由于斷層開(kāi)啟到地表而使大量油氣散失。這一模式解釋了為什么在中國(guó)以陸相油氣藏為主，而國(guó)外則以海相油氣藏為主，同時(shí)也指明了勘探方向，即在中國(guó)油氣勘探要向深層拓展，即向海相地層或基底、花崗巖、火山巖拓展。近幾年，四川盆地普光生物礁氣田、松遼盆地慶深火山巖氣田的發(fā)現(xiàn)便是典型的成功勘探實(shí)例。杜樂(lè)天認(rèn)為，“所謂‘海相生油’，實(shí)質(zhì)是大陸邊緣裂谷生油，所謂‘陸相生油’，實(shí)質(zhì)是大陸內(nèi)部裂谷生油，其實(shí)深部因素都是軟流層上隆和烴堿流體上涌。鹽（還有堿、膏、硝）—油—?dú)狻饘俚V床四者多處緊密共生，乃是地球內(nèi)部HACONS或烴堿流體最雄辯的證明”。杜樂(lè)天等進(jìn)一步闡述了油氣礦床與金屬礦床都是熱液礦床，在成因上沒(méi)有截然的區(qū)別，而且油氣中也有大量金屬成分，這些均與地幔流體堿交代作用有關(guān)，結(jié)晶基底中油氣藏的不斷發(fā)現(xiàn)，表明油氣主要是自下而上遷移的。圈閉定型與穩(wěn)定是油氣藏形成的重要前提，否則早期生成的油氣如果沒(méi)有合適圈閉將不能聚集，或者前期聚集的油氣在后期圈閉調(diào)整過(guò)程中遭到破壞，或油氣再分配。塔里木、鄂爾多斯及四川盆地多套生、儲(chǔ)、蓋層系均經(jīng)歷了多旋回疊合和改造作用，構(gòu)造演化引起的油氣散失與再分配成藏過(guò)程十分復(fù)雜，而油氣的充注期次大部分地區(qū)都在一次以上。中國(guó)海相盆地?zé)N源巖往往有多套，且生烴期長(zhǎng)，關(guān)鍵成藏期多，油氣發(fā)生混合充注比較常見(jiàn)，因此多期充注是中國(guó)海相油氣充注成藏的重要特點(diǎn)。三、海相沉積海相沉積是指海洋環(huán)境下，經(jīng)海洋動(dòng)力過(guò)程產(chǎn)生的一系列沉積。反映了海洋環(huán)境特征。其特點(diǎn)是顆粒較細(xì)而分選好，且在海水溫度比大陸溫度低而變化小的環(huán)境下沉積。海相沉積指海洋環(huán)境下，經(jīng)海洋動(dòng)力過(guò)程產(chǎn)生的一系列沉積，包括來(lái)自陸上的碎屑物，海洋生物骨骼和殘骸，火山灰和宇宙塵等。具有海洋環(huán)境的一系列巖性特征和生物特征。其特點(diǎn)是顆粒較細(xì)而分選好，且在海水溫度比大陸溫度低而變化小的環(huán)境下沉積。海相沉積易產(chǎn)石油，生成的石油十分廣泛，一般情況下也最豐富。海底環(huán)境與離大陸遠(yuǎn)近、水深有關(guān)，故常把海相沉積分為：濱海相沉積濱海相沉積（水深0～20米），又稱海岸帶沉積，位于正常浪基面以上，沉積成分中粘土占80%；淺海相沉積淺海相沉積（水深20～200米），有的達(dá)500m，主要為陸架環(huán)境下陸源型沉積，又分大陸架灘、大陸架盆、遞變大陸架、碳酸鹽大陸架與礁、蒸發(fā)盆等沉積環(huán)境，其成分主要為砂、軟泥、生物與碳酸鹽，沉積結(jié)構(gòu)具有斜層理和沖蝕、生物碎屑等海水劇烈運(yùn)動(dòng)的痕跡，以及緬粒結(jié)構(gòu)和周期性多變的沉積層；半深海相沉積半深海相沉積（200～2000米），又稱大陸坡沉積，基本以陸源物質(zhì)沉積終點(diǎn)為界，沉積物為藍(lán)色、紅色等暗色軟泥及灰質(zhì)軟泥；深海相沉積深海相沉積（水深>2000m），主要為抱球蟲(chóng)軟泥、紅色粘土、硅藻軟泥、放射蟲(chóng)軟泥，沉積速度僅1～0.5毫米/年。海相沉積另一特點(diǎn)是化學(xué)沉積比例較大，尤其碳酸鹽沉積。物質(zhì)在海洋中的沉積.沉積物成分單一,顆粒相差不大。由海相沉積形成的地層叫海相地層.海相沉積物分布面積廣，層位較穩(wěn)定，富含化石。沉積物的類型很多，常見(jiàn)者有碎屑巖、粘土巖、鐵質(zhì)巖、錳質(zhì)巖、硅質(zhì)巖及碳酸鹽巖等。常見(jiàn)的海相動(dòng)物化石有海綿、珊瑚、有孔蟲(chóng)、腕足類、棘皮類等。對(duì)海洋生物、現(xiàn)代海洋沉積和古代海相地層中有機(jī)質(zhì)含量分布特征和實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，水體中高生物生產(chǎn)率是海相環(huán)境形成富有機(jī)質(zhì)沉積的關(guān)鍵因素；沉積和早期成巖作用期間水體的相對(duì)還原環(huán)境是有機(jī)質(zhì)富集保存的有利條件；海底深部流體的活動(dòng)是造成富有機(jī)質(zhì)沉積的不可忽視的因素；沉積速率是影響海相沉積有機(jī)質(zhì)富集的主要因素。在海相盆地中最有利形成優(yōu)質(zhì)烴源巖的沉積環(huán)境主要有欠補(bǔ)償淺水—深水盆地、臺(tái)緣斜坡、半閉塞—閉塞欠補(bǔ)償海灣和蒸發(fā)潟湖。四、海相石油的特點(diǎn)海相石油以芳香-中間型和石蠟-環(huán)烷型為主，飽和烴占石油的25-70%，芳烴占總烴的25-60%。含蠟量低，海相石油含蠟量均小于5%，一般僅0.5-3%。海相石油一般為高硫石油。海相石油中釩、鎳含量高，且V/Ni＞1；而陸相石油中釩、鎳含量較低，且V/Ni＜1。此外，釩、鎳主要存在于卟啉類化合物中，海相石油富含釩卟啉。海相石油的δ13C值一般大于-27‰，而陸相石油的δ13C值一般小于-29‰。不同時(shí)代海、陸相石油的δ13C值可有一定幅度的變化，但兩者的差別仍是基本的。五、我國(guó)海相生油現(xiàn)狀分析中國(guó)海相盆地分布廣泛，新元古代90%以上為海相沉積環(huán)境，早古生代約80%為海相沉積環(huán)境。海相沉積無(wú)論是分布范圍還是體積規(guī)模在我國(guó)均有相當(dāng)大的比重。因此烴源巖的生烴潛力評(píng)價(jià)是海相油氣勘探不可回避的問(wèn)題。針對(duì)碳酸鹽巖層系烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度下限值成為長(zhǎng)期以來(lái)人們爭(zhēng)議的話題。，有機(jī)質(zhì)豐度低到0.1%～0.2%的純碳酸鹽巖不能作為有效烴源巖，海相地層或海相碳酸鹽巖地層，能有效生油的源巖是其中高有機(jī)質(zhì)豐度的泥巖、泥灰?guī)r和泥晶灰?guī)r，對(duì)于相同有機(jī)質(zhì)類型的來(lái)源于泥質(zhì)巖或碳酸鹽巖干酪根，其有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化率相似，不存在碳酸鹽巖烴源巖烴轉(zhuǎn)化率高于泥巖的現(xiàn)象，生排烴過(guò)程一般并不會(huì)導(dǎo)致TOC含量的顯著降低。因此在海相碳酸鹽巖地層中評(píng)價(jià)烴源巖，沿用泥巖TOC的0.5%作為有機(jī)質(zhì)豐度下限值是合適的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球三百多個(gè)海相碳酸鹽巖大油氣田中，絕大多數(shù)以泥質(zhì)烴源巖為主，而且其有效烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度大于0.5%，其次是泥灰?guī)r，碳酸鹽巖僅占13.6%，而且只有在非氧化環(huán)境中沉積的碳酸鹽巖(通常由泥灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、灰質(zhì)泥巖組成，粘土含量約10%～30%或更高，主體有機(jī)碳含量高于1.0%)才可能成為烴源巖。因此，純碳酸鹽巖難以作為有效烴源巖。我國(guó)海相沉積體系中烴源巖分布廣泛，不缺乏高有機(jī)質(zhì)豐度的優(yōu)質(zhì)烴源巖，以泥質(zhì)烴源巖為主，碳酸鹽巖有機(jī)質(zhì)豐度普遍較低，生烴潛力也相對(duì)有限。其中塔里木盆地海相烴源巖主要發(fā)育在寒武紀(jì)、奧陶紀(jì);四川盆地發(fā)育在早寒武世、早志留世和晚二疊世;在貴州和廣西地區(qū)，泥盆紀(jì)也有很好的烴源巖發(fā)育(圖1);鄂爾多斯盆地主要發(fā)育石炭-二疊系海陸交互相煤系烴源巖?？梢哉f(shuō)，經(jīng)過(guò)這么多年的碳酸鹽巖勘探實(shí)踐，已逐漸走出海相烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度下限值討論的誤區(qū)，那就是純的碳酸鹽巖生烴能力十分有限，很難成為有效烴源巖!真正好的烴源巖是煤系(氣源巖)、碳質(zhì)泥巖、泥頁(yè)巖、泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r等，這些烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度并不低。海陸過(guò)渡相的煤系烴源巖在熱演化過(guò)程中以傾氣為主，即煤成氣。我國(guó)已探明的大型天然氣田有大半數(shù)以上是以煤系為主要?dú)庠磶r(煤成氣)。而對(duì)于中國(guó)海相盆地來(lái)說(shuō)，過(guò)渡相煤系烴源巖演化程度比較高，形成的天然氣以干氣為主。煤系烴源巖的生烴過(guò)程以甲烷為主，沒(méi)有明顯的生烴高峰，并且高成熟階段仍然具有很強(qiáng)的生氣能力，這是大量模擬實(shí)驗(yàn)證實(shí)的觀點(diǎn)。近年來(lái)，海相碳酸鹽巖儲(chǔ)層研究進(jìn)展較為顯著，為有利區(qū)帶選區(qū)和目標(biāo)評(píng)價(jià)奠定了基礎(chǔ)，促進(jìn)了深層碳酸鹽巖油氣勘探的發(fā)現(xiàn)。2005年前后，中國(guó)石油和中國(guó)石化在塔里木盆地和四川盆地礁灘體的研究中投入較大力量，為塔中Ⅰ號(hào)坡折帶上奧陶統(tǒng)良里塔格組和四川盆地飛仙關(guān)組-長(zhǎng)興組的勘探發(fā)現(xiàn)提供了有力支撐。中國(guó)碳酸鹽巖油氣分布受準(zhǔn)層狀儲(chǔ)層和縫洞系統(tǒng)的控制。以塔里木盆地來(lái)說(shuō)，臺(tái)盆區(qū)是一個(gè)既富油又富氣的重要勘探區(qū)，奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)集體是目前勘探的主要對(duì)象，儲(chǔ)層的形成和分布受早期高能沉積相帶、溶蝕作用和斷裂作用等因素的控制，上奧陶統(tǒng)良里塔格組礁灘復(fù)合體、鷹山組層間巖溶儲(chǔ)集體、一間房組順層巖溶儲(chǔ)集體等，均具有大面積層狀分布的特點(diǎn)，這是形成層狀含油的基礎(chǔ)。這些儲(chǔ)集層主要分布在繼承性較好的古隆起上，是油氣運(yùn)聚的有利指向區(qū)，因此它們既是油氣運(yùn)移的輸導(dǎo)層，也是儲(chǔ)集體。由于儲(chǔ)層強(qiáng)烈的非均質(zhì)性，油氣充注后較難逸散，形成了廣覆式油氣聚集，有效儲(chǔ)層的空間展布控制了油氣的分布與大面積成藏，具有整體富含油氣的特點(diǎn)。六、中國(guó)海相生油理論的進(jìn)展近年來(lái)中國(guó)海相油氣勘探呈現(xiàn)出快速發(fā)展勢(shì)頭，一批大型海相油氣田被發(fā)現(xiàn)，海相油氣的地位也愈來(lái)愈受到重視。特別是在海相石油地質(zhì)新理論的指導(dǎo)下，海相油氣勘探將進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期，這也將會(huì)極大緩解東部陸相盆地老油區(qū)的勘探開(kāi)發(fā)壓力。海相石油地質(zhì)新理論包括三個(gè)方面:在成烴方面，研究認(rèn)為中國(guó)海相不缺乏高有機(jī)質(zhì)豐度的泥質(zhì)烴源巖，純碳酸鹽巖生烴能力有限;深埋高溫下原油裂解成氣和高演化階段的海陸過(guò)渡相煤系烴源巖是海相天然氣的主力氣源;在低地溫梯度和晚期深埋條件下，原油的穩(wěn)定性較高，塔里木盆地液相石油可以賦存在9000m以上的儲(chǔ)集層中，因此，塔里木盆地深層石油的勘探潛力很大。在儲(chǔ)層方面，TSR溶蝕改造儲(chǔ)層在深部更強(qiáng)烈、層間巖溶和順層巖溶不受埋深限制或影響不明顯，將解放深部碳酸鹽巖的勘探。在油氣成藏方面，大面積、準(zhǔn)層狀、連續(xù)型、縫洞型等油氣富集模式的提出，拓展油氣勘探的范圍、降低了勘探成本;一批古老油藏的發(fā)現(xiàn)，提高了在構(gòu)造復(fù)雜區(qū)尋找原生型海相油藏的信心。近年來(lái)，隨著對(duì)海相碳酸鹽巖油氣勘探的日益重視，中國(guó)海相油氣地質(zhì)理論取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，并在指導(dǎo)油氣勘探實(shí)踐中發(fā)揮了愈來(lái)愈重要的作用，使海相油氣勘探呈現(xiàn)出快速發(fā)展的大好勢(shì)頭，在我國(guó)中西部地區(qū)三個(gè)重要的海相盆地相繼取得重發(fā)現(xiàn)和