石油地质勘探概论-3小时

1、1主讲人：曲江秀主讲人：曲江秀地球科学与技术学院资源系地球科学与技术学院资源系石油地质勘探概论石油地质勘探概论Introduction of Petroleum Geology and Exploration2石油地质勘探概论石油地质勘探概论34 赋存在地壳岩石空隙中天然生成的、以赋存在地壳岩石空隙中天然生成的、以液态烃液态烃为主的为主的可可燃有机矿产燃有机矿产。 v 石油石油： 广义：自然界存在的一切气体。广义：自然界存在的一切气体。 狭义：地壳岩石空隙中天然生成的、以狭义：地壳岩石空隙中天然生成的、以烃类烃类为主的为主的可燃可燃气体气体。v 天然气天然气：第一节第一节 油、气的组成及物理性

2、质油、气的组成及物理性质5 石油成分复杂成分复杂，已鉴定出上千种有机化合物；主要为主要为液态烃类液态烃类，还含有数量不等的非烃化合物和多种微量元素数量不等的非烃化合物和多种微量元素。石油实际上是多种有机化合物的混合体多种有机化合物的混合体。 各地的石油各地的石油成分不一成分不一，无确定的化学成分和物理常数无确定的化学成分和物理常数。 1、石油的化学组成、石油的化学组成 6 主要元素主要元素：碳、氢、氧、硫、氮 重量百分比 C：84-87% ；H：10-14%；O+N+S：1-4% 碳、氢：占绝对优势，总量达9599%，主要以烃类形式存在，是组成石油的主体。 氧、硫、氮：主要以化合物形式存在；含

3、硫、含氮、含氧的化合物大多富集于渣油或胶质、沥青质中。 1、石油的化学组成、石油的化学组成 除上述五种元素外还发现其他微量元素，构成除上述五种元素外还发现其他微量元素，构成石油的灰分。石油的灰分。7非烃类化合物非烃类化合物烃类化合物烃类化合物烷 烃环烷烃芳香烃含氧化合物含硫化合物含氮化合物石油的化合物组成石油的化合物组成 石油的物理性质取决石油的物理性质取决于它的化学组成。于它的化学组成。2 2、石油的物理性质、石油的物理性质p颜色颜色 无色、淡黄色、黄褐色、深褐色、无色、淡黄色、黄褐色、深褐色、黑绿色、黑色黑绿色、黑色。我国四川黄瓜山和华北大港油田有的井产无色石油我国四川黄瓜山和华北大港油田

4、有的井产无色石油, ,大庆、胜利、大庆、胜利、玉门石油均为黑色玉门石油均为黑色颜色与胶质颜色与胶质- -沥青质含量有关，含量越高，颜色越深。沥青质含量有关，含量越高，颜色越深。9p石油的相对密度 d d4 42020：1atm1atm下下2020单位体积原油与单位体积原油与44单位体积纯水的重量比单位体积纯水的重量比 一般：一般：d d4 42020 =0.75=0.75- -0.980.98，0.9-0.9-重质油；重质油；0.9-95%95%，C C2 25%5%，贫气（干气），贫气（干气）CHCH4 495%95%，C C2 25%5%，富气（湿气），富气（湿气）烃气烃气：C C1 14

5、 4为主为主，CHCH4 4最多。可溶有少量最多。可溶有少量C C5 5、C C6 6等等非烃气非烃气: :N N2 2、COCO2 2、COCO、H H2 2S S、H H2 2、惰性气体惰性气体: :氦、氩、氖氦、氩、氖3.天然气的化学成分天然气的化学成分 溶解性：溶解性：天然气溶于石油和水。天然气溶于石油和水。1617一、油气来源物质一、油气来源物质 油气起源于生物体，如油气起源于生物体，如浮游生物浮游生物、细菌、高等植物、细菌、高等植物等。等。 现今所发现的石油主要来源于现今所发现的石油主要来源于浮浮游生物；游生物；而煤和部分天然气主要来源而煤和部分天然气主要来源于于高等植物。高等植物

6、。生物有机质生物有机质沉积有机质沉积有机质油气油气 油气现代有机成因理论指出，油气现代有机成因理论指出，油气起源于生物有机质，生油气起源于生物有机质，生物有机质先经水体分解，进入沉积物，形成沉积有机质，然后物有机质先经水体分解，进入沉积物，形成沉积有机质，然后在适宜的温压等地质条件下向油气转化。在适宜的温压等地质条件下向油气转化。1 1、生物有机质、生物有机质19藻类体1（腐泥组）藻类体藻类体2（腐泥组）（腐泥组） 生物体中并非所有的物质都可以生油，主要生油物质为动物脂肪和蛋白质。其中显微镜下观察到的腐泥组是最主要的生油组分。20 生物体死亡在水体中生物体死亡在水体中沉积并保存下来，有利于沉积

7、并保存下来，有利于生油的物质受化学作用和生油的物质受化学作用和细菌分解作用，在适宜的细菌分解作用，在适宜的温压等地质条件下向油气温压等地质条件下向油气转化。转化。生物体死亡后生物体死亡后分解（化学，细菌）分解（化学，细菌） 吞食吞食 保存于沉积物中：保存于沉积物中：0.8%0.8% 随无机质点一起沉积并保存下来的那部分生物有机质，随无机质点一起沉积并保存下来的那部分生物有机质，称称沉积有机质沉积有机质。2.沉积有机质沉积有机质石石油油的的形形成成及及演演化化 23细菌、温度、细菌、温度、催化剂和放射性催化剂和放射性 促使有机质转化为油气的理化条件（物理、促使有机质转化为油气的理化条件（物理、化

8、学、生物化学条件）主要有：化学、生物化学条件）主要有： 二、油气生成的物理化学条件二、油气生成的物理化学条件24v 有机质随埋深加大，当温度达到一定数值时，开始大量向石油转化，这个温度称生油门限温度生油门限温度。对应的深度称生油门限深生油门限深度度。25我国不同盆地不同时代生油岩埋藏深度与油气生成的关系我国不同盆地不同时代生油岩埋藏深度与油气生成的关系 受地温梯度差异，不同盆地的门限深度不一致。受地温梯度差异，不同盆地的门限深度不一致。 石油的生成具有一定的阶段性，因此，有的地区产油，有的地区富集天然气，而有的地区油气共存，这主要与其所经历的演化过程有关。三、油气生成模式三、油气生成模式v1.

9、埋深埋深：0-1500米米v2.温度温度：1060v3. 作用因素：作用因素：以细菌的生物化学作用为主；以细菌的生物化学作用为主； v4.4.主要产物：主要产物：生物气、干酪根、少量未熟油生物气、干酪根、少量未熟油 干酪根：干酪根：指沉积岩中不溶于非氧化性酸、碱指沉积岩中不溶于非氧化性酸、碱和非极性有机溶剂的分散有机质。和非极性有机溶剂的分散有机质。28v1.1.深度：深度：1500 1500 4000m4000mv2.2.温度：温度：6060180180v3.3.演化阶段：演化阶段：有机质进入生油门限有机质进入生油门限v4.4.作用因素：作用因素：热力热力+ +催化剂的作用催化剂的作用29v

10、1.1.深度：深度：4000400060006000米；米；v2.2.温度：温度：180 180 250250v3.3.作用因素：作用因素：石油热裂解、热焦化石油热裂解、热焦化30v1.深度深度6000-7000m；温度温度250v2. 作用因素：作用因素：热变质热变质v3.作用特点：作用特点：强烈裂解强烈裂解v4.主要产物：主要产物：甲烷、碳沥青或石墨。甲烷、碳沥青或石墨。（四）深部高温生气阶段（四）深部高温生气阶段2.0%Ro湿气凝析气深部高温高压下热变质干气（CH4）石墨干酪根残渣31 随着上覆地层的不断沉积，生物体中的有机质所经受的温度逐渐升高，在一定的温度和时间作用下，生物体中的油脂

11、不断演化成石油。3233v 广义上，泛指所有具有潜在生烃能力的岩石。广义上，泛指所有具有潜在生烃能力的岩石。v富含有机质，能够生成并排出足以形成工业数量富含有机质，能够生成并排出足以形成工业数量油气的细粒沉积岩石油气的细粒沉积岩石生油（气）岩、油气源岩生油（气）岩、油气源岩 一、一、由烃源岩组成的地层称为烃源岩层由烃源岩组成的地层称为烃源岩层, ,又叫生油层又叫生油层。34，偶见原生油苗，偶见原生油苗。 粘土岩类粘土岩类泥岩、页岩、油页岩；泥岩、页岩、油页岩； 碳酸盐岩类碳酸盐岩类生物灰岩、泥灰岩、礁灰岩、普通灰岩生物灰岩、泥灰岩、礁灰岩、普通灰岩35 暗色泥岩和页岩暗色泥岩和页岩，富含有机质

12、及低价铁化合物，富含有机质及低价铁化合物，形成于低能乏氧的稳定水体。形成于低能乏氧的稳定水体。 我国主要陆相盆地如松辽、渤海湾、准噶尔、柴达木等我国主要陆相盆地如松辽、渤海湾、准噶尔、柴达木等含油气盆地，主要烃源岩层多为灰黑、深灰、灰及灰绿色泥含油气盆地，主要烃源岩层多为灰黑、深灰、灰及灰绿色泥岩、页岩。岩、页岩。36济阳坳陷三套烃源岩济阳坳陷三套烃源岩纯纯372 372 沙四上沙四上河河130 130 沙三下沙三下河河149 149 沙三中沙三中37 暗色、富含有机质的普通灰岩、生物灰岩和暗色、富含有机质的普通灰岩、生物灰岩和泥灰岩泥灰岩，形成于低能环境；，形成于低能环境； 隐晶隐晶-粉晶结

13、构，多呈厚层粉晶结构，多呈厚层-块状，水平层理块状，水平层理或波状层理发育。含黄铁矿及生物化石。或波状层理发育。含黄铁矿及生物化石。 如，四川盆地天然气产自二叠如，四川盆地天然气产自二叠- -三叠的灰岩；波斯湾盆地三叠的灰岩；波斯湾盆地。 2.碳酸盐岩类烃源岩碳酸盐岩类烃源岩38生成的油气如何分布哪？生成的油气如何分布哪？39石油地质勘探概论石油地质勘探概论40第一节第一节 储集层和盖层储集层和盖层孔隙性：孔隙性： 储存流体的数量储存流体的数量渗透性：渗透性： 流体的渗滤能力流体的渗滤能力 具有一定储集空间，能够储存和渗滤流体的岩石称为具有一定储集空间，能够储存和渗滤流体的岩石称为储储集岩集岩

14、。由储集岩所构成的地层称为。由储集岩所构成的地层称为储集层储集层，简称储层。，简称储层。 一、基本概念一、基本概念41 覆盖在储集层之上能够阻止油气向上运动的细粒、致密覆盖在储集层之上能够阻止油气向上运动的细粒、致密岩层称为岩层称为盖层盖层。 盖层之所以能够封盖油气，是由于它们盖层之所以能够封盖油气，是由于它们具备相对低的孔具备相对低的孔隙度和渗透率隙度和渗透率。 细粒、致密、孔渗性差。蒸发岩类、泥页岩类。细粒、致密、孔渗性差。蒸发岩类、泥页岩类。 储集层和盖层是油气聚集成藏所必需的两个基本要素储集层和盖层是油气聚集成藏所必需的两个基本要素421.1.岩石的孔隙性岩石的孔隙性： 岩石中未被固体

15、物质充满的空间。岩石中未被固体物质充满的空间。包括孔隙（狭义）、包括孔隙（狭义）、溶洞和裂缝。溶洞和裂缝。 岩石中的孔隙，有大孔隙也有小孔隙；孔隙的形状有的岩石中的孔隙，有大孔隙也有小孔隙；孔隙的形状有的很简单、有的很复杂。很简单、有的很复杂。 二、描述参数及特征二、描述参数及特征43 净砂岩的连通孔隙度、孤立孔隙度和总孔隙度示意图 v有效孔隙有效孔隙：连通：连通的毛细管孔隙和超的毛细管孔隙和超毛细管孔隙；毛细管孔隙；v无效孔隙无效孔隙：微毛：微毛细管孔隙，死孔隙细管孔隙，死孔隙或孤立的孔隙。或孤立的孔隙。 44 渗透性渗透性指一定压力差下，岩石能使流体通过的能力指一定压力差下，岩石能使流体通

16、过的能力 2.2.岩石的渗透性岩石的渗透性渗透性用渗透性用渗透率渗透率来表示来表示地层压力条件下流体能否通过地层压力条件下流体能否通过渗透性岩石：砂岩渗透性岩石：砂岩非渗透性岩石：泥岩非渗透性岩石：泥岩45 孔隙孔隙（Pore）：）：空隙中的粗大部分，既影响储存流体的数量，也影响岩石渗滤能力； 喉道喉道（Throat）沟通孔隙的通道，主要影响岩石 渗滤流体能力。PoreThroatPore3 3、岩石的孔隙结构、岩石的孔隙结构46 图3-5 储集层岩石中孔隙与喉道分布示意图颗粒孔隙胶结物孔隙喉道 孔隙结构孔隙结构：指孔隙和喉道的几何形状、大：指孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通的关系

17、。小、分布及其相互连通的关系。3 3、岩石的孔隙结构、岩石的孔隙结构474.4.储集空间类型储集空间类型48原生粒间孔隙生物体腔孔49和和50裂缝裂缝51生储盖组合类型示意图生储盖组合类型示意图三、生储盖组合三、生储盖组合 定义：地层剖面中紧密相邻的包括生油层、储集层、盖层的一个有规律的组合。它控制了油气的垂向分布。 52地壳中的石油和天然气在各种天然因素作用下发生的移动。地壳中的石油和天然气在各种天然因素作用下发生的移动。第二节第二节 油气的运移油气的运移53初次运移初次运移: :油气从源岩层向储集层的运移油气从源岩层向储集层的运移二次运移二次运移: :油气进入储集层以后的一切运移油气进入储

18、集层以后的一切运移油气初次运移过程中的可能相态油气初次运移过程中的可能相态低成熟阶段，水溶相低成熟阶段，水溶相运移最有可能运移最有可能生油高峰阶段，主要生油高峰阶段，主要以游离油相运移以游离油相运移生凝析气阶段，以气生凝析气阶段，以气溶油相运移溶油相运移过成熟干气阶段，以过成熟干气阶段，以游离气相运移游离气相运移1 1、初次运移相态、初次运移相态一、油气的初次运移一、油气的初次运移55泥岩与砂岩压实特征比较泥岩与砂岩压实特征比较不同岩性压实特征不不同岩性压实特征不同，页岩孔隙度随深度同，页岩孔隙度随深度的变化速率快，砂岩变的变化速率快，砂岩变化较小。化较小。2、油气初次运移的方向、油气初次运移

19、的方向56n油气初次运移方向：油气初次运移方向：由泥岩向砂岩，由深部向浅部、由由泥岩向砂岩，由深部向浅部、由盆地中心向盆地边缘盆地中心向盆地边缘57n当当流体不能及时排出时流体不能及时排出时，导致孔隙流体压力增大，出现，导致孔隙流体压力增大，出现异常压力异常压力, ,产生裂缝，进行排烃产生裂缝，进行排烃。有机质的生烃作用有机质的生烃作用58 二次运移二次运移石油主要呈游离相石油主要呈游离相， 天然气可呈游离相和水溶相天然气可呈游离相和水溶相。二、油气二次运移二、油气二次运移运移环境：运移环境：运移通道粗，多样，毛细管阻力小运移通道粗，多样，毛细管阻力小1 1、二次运移相态、二次运移相态592

20、2、油气二次运移的动力与阻力、油气二次运移的动力与阻力 动力：动力：浮力、构造作用力、水动力浮力、构造作用力、水动力 阻力：阻力：毛细管力、水动力毛细管力、水动力 油气二次运移的过程就是这些动力和阻油气二次运移的过程就是这些动力和阻力相互作用的结果。力相互作用的结果。60 浮力的方向垂直向上。在水平地层水平地层条件下，油气垂直向上运移至储盖层界面；在地层倾斜地层倾斜情况下，油气则沿地层上倾方向运移。 1 1）浮力）浮力运移动力运移动力61 背斜地层中水动力与浮力的配合情况及油气运移方向。背斜地层中水动力与浮力的配合情况及油气运移方向。水水流动方向与油气浮力方向一致：水动力为动力；反之为阻力。流

21、动方向与油气浮力方向一致：水动力为动力；反之为阻力。2 2）水动力）水动力62 构造应力：构造应力：由地壳运动产生的地应力。由地壳运动产生的地应力。 构造应力直接或间接为油气二次运移提供构造应力直接或间接为油气二次运移提供动力、通道。动力、通道。 构造作用力为油气二次运移创造了有利条构造作用力为油气二次运移创造了有利条件。件。3 3）构造应力）构造应力63浮力增大4 4）毛细管力）毛细管力- -阻力阻力 油气二次运移主要油气二次运移主要是油气在喉道中驱替水而向前运移，必是油气在喉道中驱替水而向前运移，必须克服毛细管力须克服毛细管力。因此，通常情况下，毛细管力是油气二次运。因此，通常情况下，毛细

22、管力是油气二次运移的移的阻力阻力。64连通孔隙连通孔隙裂缝裂缝断层：断层：垂向运移主通道垂向运移主通道不整合面：不整合面：侧向运移重要通道侧向运移重要通道3、油气二次运移的通道基本基本通道通道654 4、二次运移的距离、二次运移的距离我国部分含油气盆地油气运移距离 运移距离，km 盆地名称 一般 最大 松辽盆地 小于 40 鄂尔多斯盆地 小于 40 60 渤海湾盆地 小于 20 30 江汉盆地 小于 10 15 南襄盆地 小于 10 20 酒泉盆地 520 30 准噶尔盆地 3050 80 66东营凹陷下第三系生油中心与油气富集关系图东营凹陷下第三系生油中心与油气富集关系图67石油地质勘探概论

23、石油地质勘探概论68第一节第一节 圈闭及油气藏圈闭及油气藏 定义：定义：适合于油气聚集、形成油气藏的场所称为圈闭适合于油气聚集、形成油气藏的场所称为圈闭 1 1、圈闭的基本概念、圈闭的基本概念储集层储集层：储存油气：储存油气圈闭的主体圈闭的主体盖层盖层：紧盖着储集层，垂向上阻止油气逸散：紧盖着储集层，垂向上阻止油气逸散遮挡物遮挡物：侧向上阻止油气继续运移，造成油气聚集：侧向上阻止油气继续运移，造成油气聚集 2.2.圈闭的组成：圈闭的组成：盖层本身的弯曲变形；盖层本身的弯曲变形；断层遮挡；断层遮挡；储集层物性差异；储集层物性差异；遮挡物的类型：遮挡物的类型：封闭条件封闭条件703 3、油气藏的概

24、念、油气藏的概念油藏油藏油气藏油气藏气藏气藏 油气藏油气藏油气在油气在单一圈闭单一圈闭中的聚集。中的聚集。 是油气在地壳中聚集的基本单位。是油气在地壳中聚集的基本单位。 71两套储层，两油气藏两套储层，两油气藏同一储层，两油气藏同一储层，两油气藏同一套储层，一个油气藏同一套储层，一个油气藏 同一要素控制同一要素控制 “ “单一圈闭单一圈闭” ” 单一储层单一储层 统一压力系统统一压力系统 同一油水界面同一油水界面72 4. 4.油气藏的度量油气藏的度量73老君庙背斜油藏综合图(据玉门石油管理局) 1、背斜油气藏第二节第二节 油气藏类型油气藏类型742、断层油气藏 储集层上倾方向被断层遮挡形成断

25、层圈闭，其储集层上倾方向被断层遮挡形成断层圈闭，其中聚集了油气。中聚集了油气。准噶尔盆地油藏剖面图准噶尔盆地油藏剖面图 ( (据胡见义，据胡见义，2002) 2002) 75断层在油气藏形成中的作用A、断层的封闭作用B、断层的通道和破坏作用 76任任丘丘油油田田基岩突起被上覆不渗透地层所覆盖形基岩突起被上覆不渗透地层所覆盖形成，又称古地貌油气藏。成，又称古地貌油气藏。774 4、岩性油气藏砂岩尖灭体及透镜体岩性油气藏(a)砂岩尖灭体油气藏；(b)砂岩透镜体油气藏；(c)低渗透砂岩中之高渗透带78堪萨斯州滨海砂洲由透镜体油藏组成的鞋带状油气聚集带平面分布图79黄金巷油田及波扎-里卡油田平面位置图

26、(据Geology of Giant Petroleum Fields) 5、生物礁油气藏 生物礁中具有良好生物礁中具有良好孔隙性和渗透性的储集孔隙性和渗透性的储集岩体被非渗透性岩层封岩体被非渗透性岩层封盖形成的圈闭。盖形成的圈闭。8081 1 1、充足的油气源条件、充足的油气源条件 2 2、有利的生储盖组合、有利的生储盖组合 3 3、有效的圈闭、有效的圈闭 4 4、必要的保存条件、必要的保存条件第三节第三节 油气藏形成的基本地质条件油气藏形成的基本地质条件静态要素静态要素：烃源岩、储集层、盖层、圈闭：烃源岩、储集层、盖层、圈闭动态作用动态作用：油气生成、运移、聚集、圈闭的形成：油气生成、运移

27、、聚集、圈闭的形成82 波斯湾盆地油气田分布图波斯湾盆地油气田分布图p波斯湾盆地波斯湾盆地：占世界剩：占世界剩余石油探明储量的余石油探明储量的2/3；天然气储量的天然气储量的1/3。u面积面积：350350万万KmKm2 2u烃源岩厚烃源岩厚：1000-1500m1000-1500mu有机质类型有机质类型: : II1型干酪根型干酪根u生烃潜能：生烃潜能：大。大。加瓦尔油田加瓦尔油田一、充足的油气源条件一、充足的油气源条件83p松辽盆地松辽盆地p大庆油田年产近大庆油田年产近5000万万吨吨p面积面积:26万万Km2。p烃源层厚度烃源层厚度：500-1000mp有机质类型有机质类型:I、II1型

28、干酪根型干酪根p有机质含量有机质含量：高：高841.1.排烃效率高排烃效率高2.2.储集数量多储集数量多3.3.保存条件好保存条件好接触面积大接触面积大储层物性好储层物性好盖层质量高盖层质量高二、有利的生储盖组合二、有利的生储盖组合85图5-1 2 生 油 层 与 储 集 层 为 互 层 组 合 时 ， 油 气 初 次 运 移 和 聚 集 示 意 图箭头表示压实流体流动方向深度，ft砂岩泥岩 泥岩中压实流体最大压力的位置200040006000800010000生油层与储集层为互层组合时，油气初次运移和聚集示意图86有效性：有效性：在具有油气来源的前提下，圈闭聚集油气的实际能力。在具有油气来源

29、的前提下，圈闭聚集油气的实际能力。三、有效的圈闭三、有效的圈闭87 青草湾背斜形青草湾背斜形成晚，成晚，此时油气区此时油气区域性运移已结束，域性运移已结束，对油气聚集无效。对油气聚集无效。1 1、圈闭形成时间与油气大规模运移时、圈闭形成时间与油气大规模运移时间间A鸭儿峡鸭儿峡油田油田老君庙老君庙 背斜背斜石油沟石油沟油田油田祁祁连连山山青草湾背斜青西凹陷石北凹陷油气运移生油凹陷油藏酒泉西部盆地南部山前背斜带油气分布图酒泉西部盆地南部山前背斜带油气分布图早早 882 2、圈闭与油源区的关系、圈闭与油源区的关系-近近89AAADBEC生 烃凹陷F封闭层底面等高线油气运移路径3 3、圈闭位置与运移通

30、道的关系、圈闭位置与运移通道的关系通道上通道上90四、四、 必要的保存条件必要的保存条件 辽河断陷新生代火山岩分布图辽河断陷新生代火山岩分布图91第四节第四节 油气聚集单元油气聚集单元9293东营凹陷东营凹陷沾化凹陷沾化凹陷车镇凹陷车镇凹陷惠民凹陷惠民凹陷鲁西隆起区鲁西隆起区埕宁隆起区埕宁隆起区鲁 东 隆 起 区鲁 东 隆 起 区济阳坳陷及滩海地区，勘探面积济阳坳陷及滩海地区，勘探面积26200km26200km2 2 ，包括东营、沾化、车镇、惠民四大，包括东营、沾化、车镇、惠民四大凹陷及陈家庄、义和庄、滨南、广饶、青城等凸起凹陷及陈家庄、义和庄、滨南、广饶、青城等凸起94缓坡带缓坡带洼陷带洼

31、陷带中央背斜带中央背斜带洼陷带洼陷带陡坡带陡坡带陆相断陷盆地分带模式图 凸起凸起凸起凸起主断层控制形成的单主断层控制形成的单断式陆相沉积盆地断式陆相沉积盆地（箕状凹陷）（箕状凹陷）95 全球最终常规可采油气资源量分别为3133亿吨和328万亿立方米，可供人类使用100年。 2004年底，世界石油和天然气剩余储量分别已达1750亿吨和171万亿立方米，而1994年底石油和天然气油气剩余储量分别是1380亿吨和140万亿立方米。十年间，世界石油和天然气油气剩余储量分别增加了370亿吨和31万亿立方米。 近10年来，世界剩余油气储量有了大幅度增加，产油气量增加较快。我国生产石油1.7亿吨，居世界第5

32、位，生产天然气341亿立方米，居世界17位。第五节第五节 油气地质勘探发展趋势油气地质勘探发展趋势962003世界主要产油国家石油产量 (单位:万吨)位次位次国国 家家产量产量位位 次次国国 家家产量产量1沙特阿拉伯沙特阿拉伯42150.011英英 国国10475.02俄罗斯俄罗斯41080.012委内瑞拉委内瑞拉10075.03美美 国国28625.013科威特科威特9250.04伊伊 朗朗18650.014巴巴 西西7675.05中中 国国17075.015利比亚利比亚7000.06墨西哥墨西哥16825.016伊拉克伊拉克6375.07挪挪 威威15175.017阿尔及利亚阿尔及利亚52

33、50.08阿联酋阿联酋11127.518印度尼西亚印度尼西亚5100.09加拿大加拿大11100.019哈萨克斯坦哈萨克斯坦4435.010尼日利亚尼日利亚10600.020安哥拉安哥拉4375.0世界总计世界总计340433.5972003世界主要产油国家天然气产量 (单位:108m3)位次位次国国 家家产量产量位位 次次国国 家家产量产量1俄罗斯俄罗斯578611土库曼斯坦土库曼斯坦5512美美 国国549512乌兹别克斯坦乌兹别克斯坦5363加拿大加拿大180513马来西亚马来西亚5344英英 国国102714阿联酋阿联酋4445阿尔及利亚阿尔及利亚82815阿根廷阿根廷4106伊伊 朗

34、朗79016墨西哥墨西哥3647挪挪 威威73417中中 国国3418印度尼西亚印度尼西亚72618澳大利亚澳大利亚3329沙特阿拉伯沙特阿拉伯61019卡塔尔卡塔尔30810荷荷 兰兰58320印印 度度301世界总计世界总计26382l世界最终可采储量：世界最终可采储量：l 石油石油 31133113 10108 8吨吨l 天然气天然气 3280 3280 10101111立方米立方米l年均发现石油可采储量：年均发现石油可采储量：l 5050年代中年代中-70-70年代末：年代末：5050亿吨亿吨/ /年年l 8080年代：年代：2020亿吨亿吨/ /年年l 剩余储量集中在沙漠、海域等高难

35、度地区。剩余储量集中在沙漠、海域等高难度地区。l 从世界范围来看，至少在从世界范围来看，至少在20502050年以前，石油和天年以前，石油和天然气是一种不可替代的优质能源。然气是一种不可替代的优质能源。(1) (1) 新区油气勘探：新区油气勘探： 新区是寻找大型油气田的主要领域，是一个国家石新区是寻找大型油气田的主要领域，是一个国家石油生产持续增长的基础。只有新区不断有重大发现，才油生产持续增长的基础。只有新区不断有重大发现，才能接替老油区的产量递减，才能使一个国家石油生产保能接替老油区的产量递减，才能使一个国家石油生产保持可持续性发展。持可持续性发展。（2 2）海洋油气勘探：）海洋油气勘探：

36、 随着海洋地球物理勘探和海上钻井技术装置的发随着海洋地球物理勘探和海上钻井技术装置的发展，人类向海洋进军的步伐加快，海洋石油勘探不仅可展，人类向海洋进军的步伐加快，海洋石油勘探不仅可在浅海大陆架钻探，甚至可到更深的水域开展勘探，从在浅海大陆架钻探，甚至可到更深的水域开展勘探，从而为人类开辟了更加广阔的油气勘探领域。而为人类开辟了更加广阔的油气勘探领域。塔克拉玛甘大沙漠腹地中的石油钻井自升式钻井平台 自升式钻井平台 半潜式钻井平台（3 3）深层油气勘探）深层油气勘探 随着深层地震和钻井技术的发展，随着深层地震和钻井技术的发展，40004000米以下的深层油米以下的深层油气资源已成为重要勘探领域。

37、尤其是在一些多层系含油气地气资源已成为重要勘探领域。尤其是在一些多层系含油气地区，开展深部层系的油气勘探已取得重要突破。区，开展深部层系的油气勘探已取得重要突破。（4 4）隐蔽油气藏勘探）隐蔽油气藏勘探 在一些勘探程度较高的地区，在容易找到的构造油气藏，在一些勘探程度较高的地区，在容易找到的构造油气藏，主要是背斜和断层油气藏都已发现之后，较难发现的岩性、主要是背斜和断层油气藏都已发现之后，较难发现的岩性、地层油气藏为主体的隐蔽油气藏就成为主要的勘探目标。一地层油气藏为主体的隐蔽油气藏就成为主要的勘探目标。一般大型构造油气藏在勘探的早期基本即可被发现，而寻找大般大型构造油气藏在勘探的早期基本即可

38、被发现，而寻找大量的、单个规模较小的隐蔽油气藏是中高勘探成熟区油气勘量的、单个规模较小的隐蔽油气藏是中高勘探成熟区油气勘探的主要任务。探的主要任务。渤海湾盆地深层综合评价图渤海湾盆地深层综合评价图31.2%31.2%69.5%69.5%44.8%44.8%50.7%50.7%68.3%68.3%74.2%74.2%73.5%73.5%0.00%20.00%40.00%60.00%80.00%“八五”年均“八五”年均1996年1996年1997年1997年1998年1998年1999年1999年2000年2000年2001年2001年济阳坳陷上报隐蔽型油气藏探明储量对比图济阳坳陷上报隐蔽型油气藏

39、探明储量对比图 隐蔽型油气藏比例显著增大隐蔽型油气藏比例显著增大 （5 5）天然气勘探）天然气勘探 包括常规和非常规天然气勘探。包括常规和非常规天然气勘探。 近十几年来，世界天然气的储产量增长幅度超过石油，近十几年来，世界天然气的储产量增长幅度超过石油，天然气总探明储量当量已与石油总探明储量持平，而且天然天然气总探明储量当量已与石油总探明储量持平，而且天然气快速增长的趋势还在继续。在不远的将来，天然气可能将气快速增长的趋势还在继续。在不远的将来，天然气可能将取代石油成为第一能源。因此，常规天然气勘探是非常重要取代石油成为第一能源。因此，常规天然气勘探是非常重要的领域。在地下呈吸附或固体状态的非

40、常规天然气，即煤层的领域。在地下呈吸附或固体状态的非常规天然气，即煤层气和天然气水合物等，越来越受到重视。其中煤层气已成为气和天然气水合物等，越来越受到重视。其中煤层气已成为许多国家天然气产量的重要组成部分。许多国家天然气产量的重要组成部分。 107 常规天然气藏：气在圈闭中的聚集符合重力分异原理，常规天然气藏：气在圈闭中的聚集符合重力分异原理，形成上气下水的常规分布。但在自然界中还发现许多天然气形成上气下水的常规分布。但在自然界中还发现许多天然气聚集并不符合重力分异原理，甚至不需要一般意义上的圈闭，聚集并不符合重力分异原理，甚至不需要一般意义上的圈闭，其成藏机制不同于常规天然气藏。其成藏机制

41、不同于常规天然气藏。 非常规天然气藏：在地下的赋存状态和聚集方式与常规非常规天然气藏：在地下的赋存状态和聚集方式与常规天然气藏具有明显差异的天然气聚集。天然气藏具有明显差异的天然气聚集。 深盆气（藏）；煤层气（藏）；天然气水合物深盆气（藏）；煤层气（藏）；天然气水合物108深盆气藏深盆气藏1.1.深盆气藏概念（深盆气藏概念（Deep Basin Gas PoolsDeep Basin Gas Pools）深盆气是一种赋存在盆地深凹陷部位、低孔渗储层中的一种气水关系倒置的非常规气藏。气水过渡带气水过渡带背斜气藏背斜气藏甜点甜点深盆气藏深盆气藏岩性气藏岩性气藏109 阿尔伯达牛奶河气田阿尔伯达牛奶

42、河气田 东俄亥克林顿气田东俄亥克林顿气田 阿尔伯达艾尔姆华士气田阿尔伯达艾尔姆华士气田 怀俄明绿怀俄明绿河河气田气田 新墨西哥圣胡安气田新墨西哥圣胡安气田 怀俄明红色沙怀俄明红色沙漠漠盆地气田盆地气田 饱含气层饱含气层 饱含水层饱含水层 jc110阿尔伯达盆地深盆气藏发育模式图 jc111英里烟煤（沥青煤）次烟煤（沥青煤）美国含煤区域美国含煤区域(A Perrodon等，1998) 美国西部地区致密砂岩气藏盆地美国西部地区致密砂岩气藏盆地（Spencer,1989）没有表示的致密砂岩气盆地还有Big Horn, Hanna (Wyoming)和Raton(Colorado and New Me

43、xico)。 气源岩的大面积高效生排烃：煤及煤系地层1122.2.深盆气藏的特点深盆气藏的特点113源岩条件源岩条件类型多为类型多为型，面积大，成熟度高，供气型，面积大，成熟度高，供气充足，供气速率高充足，供气速率高储集条件储集条件低孔、低渗，大面积发育低孔、低渗，大面积发育盖层条件盖层条件顶、底封盖层都重要顶、底封盖层都重要保存条件保存条件区域构造稳定、断裂发育少区域构造稳定、断裂发育少气源、储层、封盖层与构造条件的有利匹配气源、储层、封盖层与构造条件的有利匹配3.3.深盆气藏形成的地质条件深盆气藏形成的地质条件114深盆气藏与常规气藏关系示意图（据金之钧等，2003） 1151161.1.

44、基本概念基本概念煤层气煤层气：一种储集在煤层中的自生自储式的天然气；是煤化作用一种储集在煤层中的自生自储式的天然气；是煤化作用 的产物。组成受煤阶、有机质来源、埋深和温度的影响。的产物。组成受煤阶、有机质来源、埋深和温度的影响。 由于这类天然气的主要成分是甲烷，故又称煤层甲烷。在我由于这类天然气的主要成分是甲烷，故又称煤层甲烷。在我国煤炭工业中称作煤层瓦斯。国煤炭工业中称作煤层瓦斯。 从源岩及形成角度讲，煤层气是煤成气（或称煤型气、煤系从源岩及形成角度讲，煤层气是煤成气（或称煤型气、煤系气）的一部分，是残留在煤层中的煤成气。煤成气是指由煤系地气）的一部分，是残留在煤层中的煤成气。煤成气是指由煤

45、系地层生成并运移出来而聚集在其它储集层或各种圈闭中的天然气，层生成并运移出来而聚集在其它储集层或各种圈闭中的天然气，属于常规天然气。属于常规天然气。煤层气藏117 长期以来，煤层气是作为采煤的副产品，有害物来对待的。长期以来，煤层气是作为采煤的副产品，有害物来对待的。七、八十年代以来，美国等国家逐渐发展起一套完整的开采煤七、八十年代以来，美国等国家逐渐发展起一套完整的开采煤层甲烷的新技术，引起了各国的关注。层甲烷的新技术，引起了各国的关注。 我国煤炭资源丰富，蕴藏着非常可观的煤层甲烷。目前我我国煤炭资源丰富，蕴藏着非常可观的煤层甲烷。目前我国对煤层甲烷的开发主要是为了保证煤矿安全而进行抽放瓦斯

46、。国对煤层甲烷的开发主要是为了保证煤矿安全而进行抽放瓦斯。近几年通过地质研究，在华北、东北等地已开展了煤层甲烷的近几年通过地质研究，在华北、东北等地已开展了煤层甲烷的实验性勘探开发，相信将会推动煤层甲烷工业的发展。实验性勘探开发，相信将会推动煤层甲烷工业的发展。1182.2.煤层气的赋存状态煤层气的赋存状态煤层气在煤储中以三种方式赋存，煤层气在煤储中以三种方式赋存，即游离、吸附和溶解即游离、吸附和溶解。 吸附气是煤层甲烷的主体，占吸附气是煤层甲烷的主体，占5696%，一般占，一般占90%，溶解气溶解气不足不足1%，其余为游离气。游离状态的煤层甲烷，存在于煤的孔隙、，其余为游离气。游离状态的煤层

47、甲烷，存在于煤的孔隙、裂隙或空洞中。裂隙或空洞中。119 煤层气在煤储集层煤层气在煤储集层主要依赖吸附作用，有无圈闭无关要主要依赖吸附作用，有无圈闭无关要紧紧，但常规天然气必须在圈闭中。这是与常规天然气聚集的，但常规天然气必须在圈闭中。这是与常规天然气聚集的最主要差别最主要差别 。 煤层的含气量一般为煤层的含气量一般为1040m3/t ，而煤的生气量至无烟，而煤的生气量至无烟煤阶段累计可达煤阶段累计可达210490m3/t煤。至少有煤。至少有90%的由煤生成的气的由煤生成的气从煤中析出，大部分气运移出煤层，一部分赋存于煤层中并从煤中析出，大部分气运移出煤层，一部分赋存于煤层中并有一定规模的运移

48、调整。在不同演化阶段，煤层甲烷的运移有一定规模的运移调整。在不同演化阶段，煤层甲烷的运移特征不同。特征不同。3. 3. 煤层气的富集煤层气的富集120 煤层气藏为具有一定规模，并含有商业性开采价值煤煤层气藏为具有一定规模，并含有商业性开采价值煤层气的煤岩体。层气的煤岩体。 （Coal bed gas reservoir） 这一概念强调煤层含有商业性价值的煤层气，而不是这一概念强调煤层含有商业性价值的煤层气，而不是泛指一般含气的煤岩体；强调煤岩体要有一定的规模。现泛指一般含气的煤岩体；强调煤岩体要有一定的规模。现代技术条件下，具有商业性开采价值的煤层甲烷气藏的煤代技术条件下，具有商业性开采价值的

49、煤层甲烷气藏的煤层厚度通常层厚度通常130 m ，埋深，埋深452730 m ，煤阶可从褐煤到，煤阶可从褐煤到无烟煤。无烟煤。4. 4. 煤层气藏形成的地质条件煤层气藏形成的地质条件121天然气水合物 1.1.基本概念基本概念 天然气水合物是指在特定的低温和高压条件下，甲烷等气天然气水合物是指在特定的低温和高压条件下，甲烷等气体分子天然地被封闭在水分子的扩大晶格中，形成似冰状的固体分子天然地被封闭在水分子的扩大晶格中，形成似冰状的固态水合物。态水合物。 自然界中存在的天然气水合物的天然气主要成分为甲烷，自然界中存在的天然气水合物的天然气主要成分为甲烷，又称为甲烷水合物（又称为甲烷水合物（Met

50、hane HydratesMethane Hydrates）。）。 有时乙烷、丙烷、丁烷、二氧化碳及硫化氢也可与甲烷一有时乙烷、丙烷、丁烷、二氧化碳及硫化氢也可与甲烷一起形成固态混合气体水合物，故又称固态气水合物起形成固态混合气体水合物，故又称固态气水合物(Solid Gas (Solid Gas Hydrates Hydrates ）122123 天然气水合物是甲烷等气体和水分子组成的类似冰状的固态物质，其分天然气水合物是甲烷等气体和水分子组成的类似冰状的固态物质，其分子式为子式为2 2，其中是以甲烷气体为主的气体分子数，为水分子数。，其中是以甲烷气体为主的气体分子数，为水分子数。天然气水合

51、物实质上是一种水包气的笼形物。其中的水结晶成等轴晶系，而天然气水合物实质上是一种水包气的笼形物。其中的水结晶成等轴晶系，而不是象冰那样的六方晶系。由水分子形成刚性笼架晶格，每个笼架晶格中均不是象冰那样的六方晶系。由水分子形成刚性笼架晶格，每个笼架晶格中均包括一个主要为甲烷的气体分子包括一个主要为甲烷的气体分子 。 124125 形成水合物的气体可以是来自洋底沉积物之下深形成水合物的气体可以是来自洋底沉积物之下深度不大的生物成因气度不大的生物成因气, ,也可以是沿海底断裂来自深处的也可以是沿海底断裂来自深处的非生物成因气。这类固态气体水合物可以成为深部气非生物成因气。这类固态气体水合物可以成为深

52、部气藏的良好盖层藏的良好盖层, ,也可以形成气体水合物气田。也可以形成气体水合物气田。1262.2.天然气水合物形成与分布天然气水合物形成与分布形成天然气水合物需具备的四个基本条件形成天然气水合物需具备的四个基本条件: :充足的天然气和水，天然气主要是生物成因气，充足的天然气和水，天然气主要是生物成因气，其次来源于热成因气；其次来源于热成因气；较低的温度，一般温度低于较低的温度，一般温度低于1010；较高的压力，一般压力大于较高的压力，一般压力大于10MPa10MPa；有利的储集空间。有利的储集空间。最重要的是低温和高压条件，且温度与压力最重要的是低温和高压条件，且温度与压力可在一定范围内相互

53、补尝。可在一定范围内相互补尝。127 气体水合物的形成要求压力随温度线性升高而呈对气体水合物的形成要求压力随温度线性升高而呈对数地增加数地增加,因而在大多数沉积盆地中因而在大多数沉积盆地中,压力增加的幅度都压力增加的幅度都远远无法满足这个要求远远无法满足这个要求,水合物在水合物在21-27温度下都将分温度下都将分解解,因而形成水合物的深度下限约在因而形成水合物的深度下限约在1524m ,随各地地温随各地地温梯度的不同而有所变化。梯度的不同而有所变化。128 气体水合物的分布特征：多分布在极地、永久冻土带及大洋海底。气体水合物的分布特征：多分布在极地、永久冻土带及大洋海底。气体水合物矿床的全球分

54、布略图(转引自张厚福等，1999)黑方块:大陆(永久冻土层)预测矿床，黑圆点:海洋(水生)沉积物预测矿床，黑菱形块:已发现的矿床129“可燃冰可燃冰”赋存于海洋赋存于海洋3003000米水深的海底沉积物中，主要赋存米水深的海底沉积物中，主要赋存于陆坡、岛坡和盆地的沉积物或沉积岩中。中国南海于陆坡、岛坡和盆地的沉积物或沉积岩中。中国南海“可燃冰可燃冰”蕴藏蕴藏在水深在水深3503200米范围。米范围。 海底海底“可燃冰可燃冰”分布的范围约占海洋总面积的分布的范围约占海洋总面积的10%，达，达4000万平方万平方公里，总储量是全球已探明石油、煤炭和天然气储量的两倍，是常规公里，总储量是全球已探明石

55、油、煤炭和天然气储量的两倍，是常规天然气储量的天然气储量的50倍。据估计，仅全球海底倍。据估计，仅全球海底“可燃冰可燃冰”资源可供人类使资源可供人类使用用1000年。还有资料估计全球约占年。还有资料估计全球约占27%的陆域是形成的陆域是形成“可燃冰可燃冰”的潜的潜在地区。在全球边缘海、深海槽区及大洋盆地地区，有利于形成在地区。在全球边缘海、深海槽区及大洋盆地地区，有利于形成“可可燃冰燃冰”的面积约为的面积约为18.9亿平方千米，占海洋总面积的亿平方千米，占海洋总面积的30%。 气体水合物的分布及储量130早在早在1965年，前苏联在西西伯利亚永久冻土带的麦索亚哈甲烷水合物年，前苏联在西西伯利亚

56、永久冻土带的麦索亚哈甲烷水合物储层中，采用降压、注化学药剂等方法实现了该矿藏的试开发，苏联成储层中，采用降压、注化学药剂等方法实现了该矿藏的试开发，苏联成为世界上第一个成功试开发甲烷水合物的国家。为世界上第一个成功试开发甲烷水合物的国家。1999年日本在近海试采成功。年日本在近海试采成功。2006年，加拿大成功利用年，加拿大成功利用“减压法减压法”在陆域开采可燃冰，如果能将在陆域开采可燃冰，如果能将“减压法减压法”运用到海底开发并取得成功，那么加拿大将是世界上第一个运用到海底开发并取得成功，那么加拿大将是世界上第一个利用利用“减压法减压法”在海底开采可燃冰的国家。在海底开采可燃冰的国家。 20

57、12年年2月月15日，在日本爱知县渥美半岛近海进行试开采，为日，在日本爱知县渥美半岛近海进行试开采，为2013年正年正式开采做准备。如果开采成功，日本将成为世界上第一个从海底开发可式开采做准备。如果开采成功，日本将成为世界上第一个从海底开发可燃冰的国家。燃冰的国家。 关于气体水合物的开采1312007年年5月我国在南海北部首次钻获甲烷水合物。月我国在南海北部首次钻获甲烷水合物。2008年年11月在祁连山南缘永久冻土带月在祁连山南缘永久冻土带(青海省天峻县木里镇，海拔青海省天峻县木里镇，海拔4062米米)成功钻获甲烷水合物；成功钻获甲烷水合物；2009年年6月继续钻探，获得宝贵的实物样品，月继续

58、钻探，获得宝贵的实物样品，我国成为世界上第一个在中低纬度冻土区发现我国成为世界上第一个在中低纬度冻土区发现“可燃冰可燃冰”的国家。青海的国家。青海省甲烷水合物储量约占我国陆域甲烷水合物储量的省甲烷水合物储量约占我国陆域甲烷水合物储量的1/4。据估计，我国据估计，我国“可燃冰可燃冰”的资源储量为的资源储量为803.44亿吨油当量，接近于我国亿吨油当量，接近于我国常规石油资源量，约是我国常规天然气资源量的两倍。常规石油资源量，约是我国常规天然气资源量的两倍。 我国气体水合物的勘探现状132页岩气页岩气 页岩气页岩气是指储存于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩夹层中的一是指储存于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉

59、砂质岩夹层中的一种非常规天然气，与常规天然气相比，开采寿命长，生产周期长。种非常规天然气，与常规天然气相比，开采寿命长，生产周期长。 页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气，极少量以溶解状态储存。与常规储层气粉砂质岩类夹层中的天然气，极少量以溶解状态储存。与常规储层气藏不同，页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层藏不同，页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层。因此，有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩等常是最好的页和盖层。因此，有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩等常

60、是最好的页岩气发育条件岩气发育条件页岩气勘探开发现状页岩气勘探开发现状 页岩气资源页岩气资源据美国学者与机构评估，全球非常规天然气资源据美国学者与机构评估，全球非常规天然气资源921.41012m3，其中页岩气，其中页岩气4561012m3，煤层气约，煤层气约2561012m3，致密砂岩气，致密砂岩气2091012m3，前者相当于煤层气，前者相当于煤层气与致密砂岩气二者之和。区域上，北美地区、中亚和中国地区页岩气远景资源为与致密砂岩气二者之和。区域上，北美地区、中亚和中国地区页岩气远景资源为108.71012m3和和99.81012m3，占非常规天然气的比例为，占非常规天然气的比例为46.7%