石油地质学考试复习ppt课件

1、第六章第六章 地温场、地压场、地应力场地温场、地压场、地应力场 与油气藏构成的关系与油气藏构成的关系主要内容主要内容地温场地温场地压场地压场地应力场与油气生运聚保的关系地应力场与油气生运聚保的关系异常压力流体封存箱异常压力流体封存箱凝析气藏的构成和分布凝析气藏的构成和分布地温场、地压场、地应力场与油气藏构成分布有着亲密关系地温场、地压场、地应力场与油气藏构成分布有着亲密关系1 1地温场地温场水热增压临界温度和临界压力凝析气藏构成地温场和地压场控制气田构成分布地温场和有机碳分布控制油田构成分布促进可塑性岩石的流动、穿刺无机和有机矿物的成矿演化有机质热演化 生油窗、生气窗粘土矿物转化、脱水2 2地

2、压场地压场地静压力、压实作用初次运移流体势油气初次、二次运移，指明有利聚集部位促进油、气、水运移改动气在油、水中的溶解度异常压力带与欠压实带压实背斜圈闭的构成分布盐丘、泥丘等刺穿构造的构成分布3 3地引力场地引力场有机质成熟生烃的力学化学反响油气运移、聚集的重要动力构成各类背斜、断层等构造圈闭构成二级构造带构成断层、裂痕、微裂痕有助于构成各种地层不整合有助于构成储集层的次生孔隙发育带有助于构成穿刺构造剧烈地应力作用可破坏油气田作用强度 地应力1-5*地静压力 综上可知，综上可知，“三场相互联络，对盆地内油气藏的构成三场相互联络，对盆地内油气藏的构成分布有重要的控制造用分布有重要的控制造用第一节

3、第一节 地温场与古地温研讨地温场与古地温研讨 一、根本概念一、根本概念1.1.地温梯度：地温梯度：随埋藏深度每添加100m，地温所升高的温度称为地温梯度又称地热增温率 ， 单位：/100m； 2.2.地温级度：地温级度：地质历史时期地层阅历的温度，为古地温。地质历史时期随埋藏深度每添加100m，地温所升高的温度称为古地温梯度，单位：/100m； 3.3.古地温与古地温梯度：古地温与古地温梯度：温度每添加1所添加的深度数称为地温级度，单位：m/。二、古地温的测定二、古地温的测定 在石油地质研讨中，测定地质历史过程中堆积岩经受最高在石油地质研讨中，测定地质历史过程中堆积岩经受最高温度的方法有很多，

4、目前国外多借助于镜质体反射率、孢子温度的方法有很多，目前国外多借助于镜质体反射率、孢子的颜色、干酪根的电子自旋共振、自生矿物及流体包裹体等，的颜色、干酪根的电子自旋共振、自生矿物及流体包裹体等，经过对比这些目的与知温度梯度的关系，或者经过实验测定经过对比这些目的与知温度梯度的关系，或者经过实验测定反响的动力学方程式来求得。反响的动力学方程式来求得。一镜质组反射率一镜质组反射率R0R0法法 镜质体反射率是一种较好的成熟度目的。随着温度升高，镜质体反射率是一种较好的成熟度目的。随着温度升高，反响时间延伸，镜质体逐渐降解演化，颜色愈益加深，反射反响时间延伸，镜质体逐渐降解演化，颜色愈益加深，反射率逐

5、渐增大。可见，镜质体反射率与温度、时间之间存在一率逐渐增大。可见，镜质体反射率与温度、时间之间存在一定的函数关系，反射率的大小直接反映经受的最高温度。因定的函数关系，反射率的大小直接反映经受的最高温度。因此，根据堆积岩中镜质体的反射率可以估算在地质历史上经此，根据堆积岩中镜质体的反射率可以估算在地质历史上经受的最高古地温。受的最高古地温。它既可表示在恒温下加热一定时间所得到的反射率值，也可以反映在同一时间内温度变化所呵斥反射率值的差别。于是，对知地质时代的堆积岩，测定出其中所含镜质体的反射率后，就可以推算其所经受的最高古地温。 在热演化过程中，镜质体的降解程度与反射率的添加是在热演化过程中，镜

6、质体的降解程度与反射率的添加是一致的，因此也可以经过模拟得出各地域镜质体降解率与反一致的，因此也可以经过模拟得出各地域镜质体降解率与反射率的对应关系。然后，系统测定探井中岩石的镜质体反射射率的对应关系。然后，系统测定探井中岩石的镜质体反射率，得出相应这些反射率值的镜质体降解率，代人阿伦尼乌率，得出相应这些反射率值的镜质体降解率，代人阿伦尼乌斯方程既可求出地下古地温。斯方程既可求出地下古地温。 BarkerBarker19861986专门研讨过镜质体反射率与古地温之间专门研讨过镜质体反射率与古地温之间的关系，经过的关系，经过600600多个镜质体反射率多个镜质体反射率RoRo值与对应的最大温度值

7、与对应的最大温度T T统计分析得出统计分析得出LnRo=0.0078T-1.2LnRo=0.0078T-1.2 Barker Barker以为上式具有普遍性，是一种较好的地质温度计。以为上式具有普遍性，是一种较好的地质温度计。二袍子颜色和热变指数法二袍子颜色和热变指数法这是一种简便快速的方法。随着堆积物里埋藏深度加大，其中所含的袍子、花粉、藻类等有机物在热演化过程中颜色逐渐加深，具有不可逆性。因此根据袍子的颜色及有机质的热变指数，也可以反过来求得所经受的最高古地温。图中阐明随温度升高袍子颜色的变化情况，并加注袍子颜色目的和热变指数。三自生矿物三自生矿物 堆积岩中的自生矿物与温度、压力及反响时间

8、等物理要堆积岩中的自生矿物与温度、压力及反响时间等物理要素亲密相关，随温度转变具不可逆转性。因此，可用它们来素亲密相关，随温度转变具不可逆转性。因此，可用它们来研讨古地温。研讨古地温。粘土矿物转化：沸石转化： 硅质矿物转化：蒙脱 100 伊-蒙混层 100 伊利石火山玻璃 56 斜发沸石 116方沸石或片沸石 浊沸石或钠长石非晶质二氧化硅 45 低温方石英 67 低温石英四流体包裹体均一温度法：四流体包裹体均一温度法： 常温常压下见到的包裹体往往含气相与液相两种流体。常温常压下见到的包裹体往往含气相与液相两种流体。加热升温至呈单相流体，这时的温度即为均一温度，它是包加热升温至呈单相流体，这时的

9、温度即为均一温度，它是包体构成时温度下限。体构成时温度下限。 均一温度分析方法：均一温度分析方法：直方图统计方法。直方图统计方法。 是用放射性原素是用放射性原素U235U235的裂变来研讨矿物裂变径迹，确定的裂变来研讨矿物裂变径迹，确定“退火温度，退火温度与生油窗对应。退火温度，退火温度与生油窗对应。五磷灰石裂变经迹法：五磷灰石裂变经迹法：第二节第二节 地压场与地层压力预测地压场与地层压力预测一、压力的根本概念：一、压力的根本概念： 1 1上覆地层静压力：由上覆堆积物及流体分量产生的压力。上覆地层静压力：由上覆堆积物及流体分量产生的压力。2 2地层压力：孔隙介质中流体所接受的压力，也称为孔隙流

10、地层压力：孔隙介质中流体所接受的压力，也称为孔隙流体压力，对油气层而言又分别称为油层压力或气层压力。体压力，对油气层而言又分别称为油层压力或气层压力。3 3静水柱压力：由测点之上静水柱产生的压力。静水柱压力：由测点之上静水柱产生的压力。 正常压实条件下，地层压力正常压实条件下，地层压力= =静水柱压力静水柱压力4 4地层压力梯度：即地层压力随深度添加而增大的变化率单地层压力梯度：即地层压力随深度添加而增大的变化率单位：位：Mpa/mMpa/m。5 5异常地层压力：实践地层压力与静水柱压力不等。异常地层压力：实践地层压力与静水柱压力不等。前者前者 后者为异常高地层压力；前者后者为异常高地层压力；

11、前者 11。二、地层压力预测二、地层压力预测 地层压力可以在钻井或采油过程中，利用随钻丈量、反地层压力可以在钻井或采油过程中，利用随钻丈量、反复式地层测试器复式地层测试器RFTRFT或井下压力计等方法直接丈量。在新探或井下压力计等方法直接丈量。在新探区钻井前需求对地层压力进展预测，普通用间接方法预测，区钻井前需求对地层压力进展预测，普通用间接方法预测，其方法有：其方法有：一等效深度法：一等效深度法：泥岩的密度与深度有一定的关系，因此可以建立页岩体积密泥岩的密度与深度有一定的关系，因此可以建立页岩体积密度与深度阅历关系式：由下式计算：度与深度阅历关系式：由下式计算： Pf=G0DA-DEG0-G

12、W 6-3Pf地层压力，地层压力，MPa；G0上覆地层压力梯度，上覆地层压力梯度，Mpa/m ；DA测点深度，测点深度，m；DE对应对应DA的正常压实深度，的正常压实深度，m；GW静水压力梯度，静水压力梯度，Mpa/m；二二Fillippone法：用地震层速度预测，误差太大，运用法：用地震层速度预测，误差太大，运用时，应做必要的校证。时，应做必要的校证。第三节第三节 地应力场及其与地应力场及其与油气成藏的关系油气成藏的关系 一、地应力场概念与分类一、地应力场概念与分类 概念：概念： 地壳中或地球内部，应力形状随空间点的变化，称地壳中或地球内部，应力形状随空间点的变化，称为地应力场，也称为构造应

13、力场。为地应力场，也称为构造应力场。 2. 特征：不同地质历史时期的地应力场特征不同，随着地特征：不同地质历史时期的地应力场特征不同，随着地质构造演化，应质构造演化，应i力场的大小、方向、性质等发生规律性的力场的大小、方向、性质等发生规律性的变化。变化。 3. 分类分类 1按照大小分为：全球应力场、区域应力场和部分应力按照大小分为：全球应力场、区域应力场和部分应力场；场； 2按照时间分为：古地应力场、现今应力场；按照时间分为：古地应力场、现今应力场； 3按照应力方向分为：挤压应力场、拉张应力场和剪切按照应力方向分为：挤压应力场、拉张应力场和剪切应力场。应力场。二、地应力场研讨方法二、地应力场研

14、讨方法研讨方法：正序和反序两类逻辑演绎法。正序研讨方法 从知地块或岩块的力学性质、外力作用方式等分析其应力分布形状，预测能够发生的变形部位及变形演化过程。今地应力场的研讨多属此类。岩石力学实验、光测弹性模拟实验和计算机梳理分析方法是其主要的研讨手段。反序研讨方法 是研讨古地应力场的常用方法。经过实地丈量、统计、分析构造运动留下的各种构造形迹及组合特点，反推当时的地应力场。最正确方法是将正序与反序结合，实地机械测定地应力，取样进展岩石力学实验，统计露头岩心上各种构造行迹及组合，然后用计算机数值模拟，编制全区的地应力场有关图件，才干更逼近实践地应力分布的变化规律。三、地应力场与油气藏构成分布的关系

15、三、地应力场与油气藏构成分布的关系 大量资料研讨证明，地应力场对油气构成、运移、聚集和保管等均有明显的影响： 1.烃源岩生烃动力学效应； 2.烃源岩和储层裂痕构成与分布以及储层次生孔隙的发育特征； 3.油气运移特征方向、时间、通道等； 4.圈闭构成与展布特征；影响油气藏的保管特征。第四节第四节 研讨实例研讨实例 自自 学学(To study by yourself)(To study by yourself)一、异常地层压力一、异常地层压力 概念概念 地层压力地层压力Pf是作用于地层孔隙空间流体地层水、石油、是作用于地层孔隙空间流体地层水、石油、天然气上的压力。正常地层压力可用地表至地下恣意点

16、地天然气上的压力。正常地层压力可用地表至地下恣意点地层水的静水压头静水压力来表示；背叛正常地层压力趋层水的静水压头静水压力来表示；背叛正常地层压力趋势线的地层压力，均为异常地层压力。势线的地层压力，均为异常地层压力。 超越静水压力的地层压力，属异常高地层压力超压，超越静水压力的地层压力，属异常高地层压力超压，Surpressures或或overpressures；低于静水压力的地层压；低于静水压力的地层压力，那么为异常低地层压力。力，那么为异常低地层压力。 Hunt明确提出了鉴别规范：明确提出了鉴别规范： 在自在形状下的边境值在自在形状下的边境值 淡水淡水 压力梯度压力梯度9.79KPa/m

17、0.43Psi/ft 饱和盐水饱和盐水 压力梯度压力梯度11.90KPa/m0.53Psi/ft 边境值边境值 超压超压 边境值边境值 欠压欠压第五节第五节 异常压力流体封存箱异常压力流体封存箱2. 2.2.异常地层压力成因异常地层压力成因1 1流体热增压作用流体热增压作用 这是地层中出现超压的首要缘由。随着地层埋藏深度添这是地层中出现超压的首要缘由。随着地层埋藏深度添加，经受地温升高，导致有机质成熟，生成大量油气，地层加，经受地温升高，导致有机质成熟，生成大量油气，地层水也会出现水热增压，在烃源层及储集层中都会呵斥异常高水也会出现水热增压，在烃源层及储集层中都会呵斥异常高地层压力。地层压力。

18、2 2剥蚀作用剥蚀作用 在幼年期地貌区，剥蚀作用经常引起地层起伏甚大，而在幼年期地貌区，剥蚀作用经常引起地层起伏甚大，而测压面的位置并未改动，于是测压面与地面的高低关系能够测压面的位置并未改动，于是测压面与地面的高低关系能够各地不同。从而呵斥各地不同。从而呵斥A.BA.B两个两个油藏分别出现压力过剩油藏分别出现压力过剩和压力缺乏的景象。和压力缺乏的景象。 在一些高原地域，河流侵蚀呵斥深山峡谷。泄水在一些高原地域，河流侵蚀呵斥深山峡谷。泄水区海拔很低，测压面横穿圈闭，导致油藏内的地层压区海拔很低，测压面横穿圈闭，导致油藏内的地层压力非常低，只用力非常低，只用1atm1atm，石油走浮在水面上。，

19、石油走浮在水面上。(A) 高 压 异 常;(b)(B) 低 压 异 常(a)3断层与岩性封锁作用 在厚层泥岩中所夹的砂岩透镜体油藏，原来埋藏较深，原始地层压力较大。后来，在决断升降运动作用下，油藏所在断块上升，深度变浅，但原始地层压力依然坚持下来，构成高压异常；相反，所未，也可呵斥低压异常。在不平衡力作用下，塑性岩层发生侵入作用，使上覆一些软的页岩和未固结的砂岩层发生挤压与断裂变动，孔隙容积减少，流体压力增大，呵斥异常高压。2000 4000 6000 8000 1000012000200040006000800010000120001400000地静压力梯度正常流体压力梯度估计地层压力，1b

20、/in2深度 ，ft弗里奥组考克菲尔德组阿那华克组组4刺穿作用5浮力作用6粘土矿物转化作用 油气水的密度差引起的浮力作用，也可使油气藏内出现过剩压力。 蒙脱石向伊利石转化可以析出大量层间水，并使粘土岩体积减少呵斥异常高地层压力。 在一个地域，异常高压的构成能够是以上一种或多种要素综协作用的结果，与本地域的地质条件有关。从研讨结果阐明，异常高压和异常低压的出现通常需求一个相对封锁的地质环境。二、异常压力流体封存箱的概念及类型二、异常压力流体封存箱的概念及类型 堆积盆地经常具两个或多个水文系统，呈现多水力系统堆积盆地经常具两个或多个水文系统，呈现多水力系统的层状陈列，其中间被封锁层所分隔，上部为正

21、常压实，下的层状陈列，其中间被封锁层所分隔，上部为正常压实，下部为异常压力系统。部为异常压力系统。 概念：将堆积盆地内封锁层分割的异常压力系统称为流体压概念：将堆积盆地内封锁层分割的异常压力系统称为流体压力封存箱力封存箱fluid compartmentfluid compartment。 2.2.特征：流体压力封存箱内生储盖齐全。特征：流体压力封存箱内生储盖齐全。 ，分为主箱和次，分为主箱和次箱，程度封锁划分为主箱，垂直封锁层进一步划分为次箱。箱，程度封锁划分为主箱，垂直封锁层进一步划分为次箱。正常压力异常压力封闭层3.3.分类分类超压封存箱：孔隙流体支撑盖层及上覆岩石超压封存箱：孔隙流体支

22、撑盖层及上覆岩石流体的分量。流体的分量。欠压封存箱：岩石基质支撑盖层及上覆岩石欠压封存箱：岩石基质支撑盖层及上覆岩石流体的分量。流体的分量。超压封存箱：超压封存箱：典型实例是位典型实例是位于罗马尼亚特于罗马尼亚特兰西瓦盆地中兰西瓦盆地中部的部的Ernie穹窿，穹窿，有一个封锁层，有一个封锁层，其上的中新统其上的中新统Buglovian组为组为正常压力梯度，正常压力梯度，符合静水压力符合静水压力的深度变化；的深度变化；其下的中新统其下的中新统Tortonian。美国阿拉斯加库克盆地封锁层厚约1000m，它穿越了侏罗系、白垩系和第三系等层系界面，由浸透层与非浸透层组成，封锁层顶深3230m。封锁层

23、之上是陆相为主的第三系碎屑岩，属正常压力系统；封锁层之下为超压封存箱，包含第三系、白垩系、侏罗系及更老层正常压力正常压力欠压封存箱：岩石基质支撑盖层及上覆岩石流体的分量，典型实例为美国俄克拉荷马州与德克萨斯州交界处的阿马里洛隆起Keyes气田，由于曾上升剥蚀掉1500m，欠压1300psi1psi=6894.76Pa，上覆负荷全由含气砂岩的基质骨架支撑。该气田有Blaine硬石膏和威灵顿岩盐两个封存层，构成两个欠压封存箱，都是正常压力梯度，产气层在下封存箱内。三、封锁层的成因及特征三、封锁层的成因及特征1.封锁层是构成与分隔异常压力流体封存箱的关键。2.封锁层并不一定是油气藏的盖层。3.封锁层

24、常与穿越不同地层界面、岩性、岩相界面、构造界面的同温层有关，在该温度条件下，矿化作用、充填作用等等成岩作用及后生作用呵斥浸透率近于零的封锁层。4.与次生孔隙发育带一致；总总 结结1异常流体压力在堆积盆地中广泛存在，它具有多种成因，在一个地域异常流体压力的构成可以是其中一种或多种要素综协作用的结果。封锁性的地质环境是异常流体压力构成和保管的前提条件。2异常流体压力与油气运移、聚集具有明显的关系。流体封存箱是指堆积盆地中由封隔层分割的压力系统，包括超压封存箱和前压封存箱两种主要类型。3超压流体封存箱顶部温度在90-100，普通低于干罗根生油顶峰期所对应的温度，所以多数油气生成于箱内。4封锁层常与穿

25、越地层界面、岩性岩相界面、构造界面的同温层有关，在封锁层内浸透率可近于零，假设封锁层较厚也可夹有浸透带。封锁层常与次生孔隙发育带相伴生。5封锁层有些位于烃源岩与油气储集层之间，阐明约几千年一次的间歇式封锁层破裂可以伴随箱内尤其垂向运移，多数油气趋向于聚集在紧邻封锁层之上的储集层中；假设封锁层具有互层性浸透层，也可聚集于封锁层内的储集层中。箱内、箱缘只需具备圈闭条件也能够成藏。 第六节第六节 固态气体水化合物固态气体水化合物1.1.定义：指在特定的压力与温度条件下，甲烷气体分子被封锁定义：指在特定的压力与温度条件下，甲烷气体分子被封锁在水分子的扩展晶格中，呈固态的结晶化合物，亦称冰冻甲在水分子的

26、扩展晶格中，呈固态的结晶化合物，亦称冰冻甲烷或水化甲烷或水化甲2.2.成因与来源：来自洋底堆积物之下的生物成因气，也可以沿成因与来源：来自洋底堆积物之下的生物成因气，也可以沿海底断层来自深处的非生物成因气。海底断层来自深处的非生物成因气。3.3.用途：用途： 1 1甲烷固态气体水合物可以作为深部气藏的良好盖层；甲烷固态气体水合物可以作为深部气藏的良好盖层； 2 2也可构成甲烷气体水合物气田。也可构成甲烷气体水合物气田。一、概念：一、概念：Solid Gas Hydrate二、理化性质二、理化性质自自 学学 ！三、构成与分布三、构成与分布 气水合物的构成与温度和压力有关，主要构成于低温、高压条件

27、下。普通随压力增大而构成，但在2127的温度下都将分解，因此其构成的深度下限约1524m，当然随地温梯度的不同而有所变化。 主要分布在极地、永久冻土带及大洋海底。第七节第七节 凝析气藏的构成与分布凝析气藏的构成与分布 自然界的常规景象：自然界的常规景象： 任一物质包括气体等温加压会引起凝缩如液化任一物质包括气体等温加压会引起凝缩如液化气，减压会膨胀导致蒸发，这是物理学上的普通规律。气，减压会膨胀导致蒸发，这是物理学上的普通规律。 这只在一定的温度、压力范围内是正确的。这只在一定的温度、压力范围内是正确的。自然界的异常景象：自然界的异常景象： 在地下深处高温高压的烃类气体，采到地面后，温度压在地

28、下深处高温高压的烃类气体，采到地面后，温度压力降低，不膨胀气化反而却凝结为液态烃，成为凝析油，力降低，不膨胀气化反而却凝结为液态烃，成为凝析油，这种气藏就是凝析气藏。这种气藏就是凝析气藏。一、临界温度和临界压力一、临界温度和临界压力 液体能维持液相的最高温度称为临界温度。高于临界温度时，不论压力多大，它也不能凝结为液体。 在临界温度时，该气体液化所需的最低压力，称为临界压力。1.K为临界点，K1为临界凝结温度点，代表气、液两相共存时最高温度。2.曲线4为气体开场析出液体的泡点曲线，其外为纯液相；3.曲线5为液体开场凝结脱离气体的露点曲线，其外侧为纯气相。4.在4、5两曲线所包范围内，混合物处于双相形状，百分率线代表液体含量。 烃类相图：烃类相图： 纯液相纯液相纯气相纯气相气液相气液相在B点，相