石油地质学要点整理

1、绪 论1、 石油地质学的主要任务是阐述油气在地壳中的形成过程，产出状态以及分布规律2、 1）研究石油的基本特征：包括石油的化学组成和物理性质，以及石油伴生物天然气及水的基本特征。2）研究油气的生成：包括生成油气的原始物质是什么，这些原始物质是在什么环境和什么因素作用下演化为石油的等。3）研究油气运移规律：包括引起油气运移的动力有哪些，油气运移时的状态如何等等。4）研究油气聚集的条件及各种油气藏的特征。 5)研究油气藏聚集破坏的因素及再次运移聚集的规律性。 3、 石油地质学的三大基石：盆地构造、盆地沉积、石油探测技术三方面的知识第一章 石油、天然气、油田水的成分和性质第一节 石油的成分和性质1、

2、石油：是以液态形式存在于地下岩石孔隙中的可燃有机矿产。（在成分上以烃类为主，含有数量不等的非烃化合物及多种微量元素。在相态上以液态为主，溶有大量烃气及少量非烃气，并溶有数量不等的烃类和非烃类的固态物质 ）石油中C、H两元素占绝对优势。次为O、N、S。2、石油中的化合物组成归纳起来，主要可分为烃和非烃两大类，具体包括：（烃类）正构烷烃；异构烷烃；环烷烃； 芳香烃；（非烃类）含氮、硫、氧化合物。3、在石油烷烃中，异构烷烃中最重要的是异戊间二烯型，该烷烃是生物成因标志化合物，应用最多的是植烷和姥鲛烷。同源的石油所含异戊间二烯型烷烃类型和含量都十分相近，常用于油源对比。4、用环戊烷和环己烷的比值可以估

3、计石油生成时的地下温度，比值高，成生温度低，否则相反。在原油中，多环环烷烃的含量随成熟度增加而明显减少，高成熟度原油以1-2环烷烃为主。5、 石油样品中I、II类初级氢原子的丰度比值称为芳烃结构分布指数，简称ASI值。这一特征值可直接用于鉴定有机质成熟度。成熟生油岩的ASI值>0.86、石油中的非烃是指石油所含的硫、氮、氧及金属原子的化合物，它们对石油的质量有重要的影响。其中，最为重要的是卟啉，是石油成因分析的有力证据。 7、石油的旋光性与含有结构不对称的生物成因标志化合物有关，所以旋光性被认为是石油有机成因的重要证据。 8、石油重要的物理性质有：颜色、比重、粘度、荧光性、旋光性、溶解性

4、等特征。思考题：如何区分海相和陆相石油？石油中有哪些烃类和非烃类？ 第2节 天然气的成分与性质1、狭义天然气按成因可分为：无机成因气（如岩浆气）；有机成因气（由有机质经热演化所形成的）；混合成因气（前两者的混合物）.2、有机成因气按其母质来源又可分为：<1>腐泥型天然气又称油型气或石油气：它是指以腐泥型为主的有机质（包括低等植物和动物的遗体），在其演化过程中所生成的气态物质。<2>腐植型天然气又称煤成气，或煤型气、煤系气:它指以腐植型为主的有机质（包括高等植物）在其演化过程中所生成的气态物质。<3>腐植腐泥型天然气:是指前两者的过渡类型。3、狭义的天然气按其

5、存在的相态又可分为：1游离气2溶解气3吸附气4固态气水合物又称冰冻甲烷。4、狭义天然气按其分布特征可分为：聚集型天然气（气顶气、气藏气、凝析气）分散型天然气（油内溶解气、水内溶解气、沉积岩中吸附气、固态气水合物中的气体、煤层气）5、天然气是以气态形式存在于地下岩石孔隙中的可燃有机矿产。以烃类，尤以甲烷为主，并含有少量的2、CO2、H2S等气体。以碳、氢为主，另有少量的、及其它微量元素。6、在实际勘探中，常据成分特征将天然气分为湿气和干气。<1>湿气：是指甲烷含量小于95，重烃含量大于，并常与石油伴生的气体。该气体有汽油味，燃烧时呈黄色火焰。通入水中，水面有油膜，与油田相关。 <

6、;2>干气：是指甲烷含量大于95，重烃含量小于，不与石油共存的气体。燃烧时呈蓝色火焰，无汽油味。通入水中水面无油膜。7、 天然气的物理性质：比重，粘度，临界温度（指气相物质能维持液相的最高温度）、临界压力（指在临界温度时，气态物质液化所需的最低压力）、逆凝结和逆蒸发，溶解度，热值思考题:试述凝析油气藏形成的原理和条件？第三节 油田水的成分和性质1、狭义上：油田水是指油田范围内直接与油层连通的地下水，即油层水2、油田水的矿化度：是指水中的各种离子、分子和化合物的总含量3、油田水的化学组成主要包括无机组成和有机组成两部分： (1) 无机组成:油田水的无机组成中除含有Na+、K+、Ca2+、M

7、g2+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-等离子外，还含有特殊的碘（I）溴（Br）硼（B）锶（Sr）等微量元素。 (2) 有机组成:油田水中常见的有有机组分有：烃类、酚和有机酸。具体特征表现在四方面： 1) 油层水的烃类既有气态烃（C1-4），又有液态烃。而非油层水中只含少量甲烷、重烃很少。衡量重烃含量可用甲烷系数（CH4/总烃）或干燥系数（CH4/C2+烃）两种表示方法。 2) 油层水苯系化合物含量很高，一般可达0.011.58mg/l，且甲苯/苯>1，而非油层水相反。 3)油层水中酚含量较高，一般大于0.1 mg/l，且以甲酚和邻甲酚为主，而非油层水酚含量较低，且以苯酚为主。

8、 4)油田水中常含有不等量的环烷酸，脂肪酸和氨基酸等有机酸。其中环烷酸是石油环烷烃的衍生物，是找油的重要水化学标志。4、 油田水的类型：苏林的分类方案将天然水划分为四种类型:氯化钙型、氯化镁型、碳酸氢钠型、硫酸钠型，油田水的化学类型以氯化钙型为主，Na/Cl<0.5，是烃类聚集最有希望的地带。 思考题：苏林如何将水分为四类？哪一类为油田水？第四节      重质油特征1、重质油是指在原始油层温度下脱气原油粘度为（100-1000）×10-3 Pa.s 或者在15.6及0.1MPa下密度为934-1000kg/m3的原油。2、重质

9、油的特征： 氧、硫、氮含量高； 富含微量元素，高于常规原油的几倍至几十倍； 非烃和沥青质含量高，个别可达50%。第五节  石油沥青类中的碳、氢稳定同位素1、同位素：是指元素周期表中具有相同原子序数而原子量不同的元素。由于它们位于元素周期表的同一位置，所以称之为同位素。2、放射性同位素：是指那些能自行随意分解（即改变自己的原子量）形成具另外质子数的新原子的同位素，如铀、14C等皆属于放射性同位素。3、稳定同位素：是指那些原子核结构不会自发地改变的同位素。4、稳定同位素的两个基本属性：即使经历复杂的化学反应，同位素比率（或含量）仍保持相对的稳定；（但由于稳定同位素的中子数和质量有一定的差

10、别，其取代分子或键的化学活性也有一定的差别，从而）在参与生物、化学和物理作用过程中，也有一定的分馏作用。5、油田上基于稳定同位素的以上两个属性来进行油源对比、天然气成因分析等研究。6、以碳为例来分析碳稳定同位素的分馏机理：碳稳定同位素常见的分馏作用有以下4方面：同位素交换反应 指不发生化学反应，只在不同化学物质，不同相或单个分子之间发生的同位素重新分配所引起的分馏作用。 例如：13CO2+H12CO3-=12CO2+ H13CO3- 反应自左向右进行，则CO2中富集12C，式子自右向左进行，则CO2中富集13C。但具体向哪一方向演化需视具体条件的影响情况而定。例如海水中CO2与HCO3-反应的

11、结果使13C富集。光合作用的动力效应 植物进行光合作用时，吸收CO2和H2O繁殖本身过程中，由于分馏作用，就会使12C富集，而13C减少。热力和化学反应的动力效应 同位素的质量不同，取代分子或键的化学活性不同，12C12C键的化学活性大，而13C13C键的化学活性差。在参与化学反应时，相同的温度及其它条件下，12C12C参与反应的几率和速率较13C13C大。 从而使得低温条件下形成的烃类12C较富集，而高温条件下形成的烃类，相对13C含量较高。物理化学效应 对稳定同位素来说，最有意义的物化效应是蒸发和扩散作用。蒸发作用的结果，使气相富集轻同位素，而液相浓缩物则富集较重的同位素。 在扩散过程中，

12、由12C组成的分子较由13C组成的分子扩散速度要快，例如12CH4比13CH4要快3.1%。7、同位素比值的测量和对比单位一般用千分数（%。）来表示，同位素比值可用D/H、13C/12C 或用D、13C表示。8、是建立在标准稳定同位素和测定样品同位素比值的基础上得出的。 值=（Rs-Rr）/Rr×1000%。=（Rs/Rr-1）×1000%。 式子中Rs为样品同位素比值（对于氢、碳稳定同位素，分别为D/H、13C/12C），Rr为标准的稳定同位素比值（该标准，国内外所采用标准不同，国内也有不同标准。） 9、以13C为例，稳定同位素在石油地质研究中的应用主要有六方面： （1）

13、可作油源对比指标，相同来源的石油13C值接近 （2）用于天然气成因分类：生物气13C为-55-100；热解气13C为-60-20；煤成气13C为-20-30； （3）用于生油岩鉴定：生油岩的13C在-23-34； （4）用于有机成因的证据，因12C/ 13C的比值介于90-95之间，与同生生物物质的碳同位素组成相近，而与无机的碳酸盐岩碳同位素相差甚远。 （5）用于判断油气运移方向：同一油源的原油200前馏分13C值随运移距离增加而增大。（6）用于区分海陆相石油。 另外，不同地区，不同地质年代，不同成因类型的原油，其碳同位素的值也不相同。一般，年代愈老的原油，13C值总体上降低。 思考题：13C

14、表示什么含义，有何特点，主要有哪些作用？第2章 现代油气成因理论第1节 油气成因理论发展概述1、油气成因的认识过程 （1）无机生成学派：认为石油和天然气是在地下深处高温、高压条件下由无机物变成的。 （2）有机生成学派：认为油气是在地质历史上由分散在沉积岩中的动物、植物有机体转化而成的。 （3）生油岩理论：各种生化组分均可参与生油，它们来自海洋动植物残体，也可来自从陆地携入的生物分解产物；含有这些分解有机质的淤泥就是将来生成石油的母岩；母岩在早期主要由于细菌的作用而产生分散态石油，晚期由于负荷加大将油水一起挤入多孔地层，继而油水按比重分开形成油藏。 （4）早期生油理论：在现代沉积物中发现了烃类，

15、包括液烃，进而得出石油在沉积早期即已形成的结论。 （5）晚期生油理论：现代沉积物中的烃和古代岩石原油中的烃，在分布上、化学结构上以及数量上有本质差别。原油中的烃含量比现代沉积物中的烃含量高得多，现代沉积物中正烷烃则存在明显的奇偶碳优势，而岩石原油中高碳数正烷烃奇偶碳优势消失特征。所以，在对生油剖面详细研究的基础上，晚期生油说认为，只有当母岩埋藏到一定的深度和温度时，有机质才显著地产生成熟的石油烃。 （6）海相生油理论 （7）陆相生油理论 （8）其中还有一些问题还需进一步研究。例如，石油从母岩中析出的机制，碳酸盐中的生油过程等，都有待进一步探索。2、 油气有机成因的证据 （1）世界99%以上的石

16、油产自沉积岩，个别产自古老基岩的石油也是来自邻近沉积岩系中富含有机质的母岩。 （2）石油在地壳中的出现，与地史上生物的发育和兴衰亦步亦趋。 （3）在油田剖面中，含油层位总与富含有机质的层位有依存关系。 （4）石油中找到了生物标记化合物或者指纹化合物（卟啉、异戊间二烯类，萜类和甾醇类有关的化合物），这些化合物的化学结构仅为生物物质所持有，（可用于油源对比、地层对比和油苗对比）。 （5）石油的元素组成（包括痕量元素组成），都与有机物质或有机矿产相近似（稳定同位素也相近）。 （6）天然石油普遍具有旋光性。而这种特性只有从生物获得的物质方可有此特性。 （7）大量实验表明，各种生物物质通过热降解均可获得

17、或多或少的烃类产物。现代和古代沉积有机质中均可获得这种物质。思考题：简述晚期成油理论的基本观点和依据？第二节 生成油气的物质基础 1、油气生成的原始物质:石油起源于生物物质，生物物质的化学组成主要有4类：脂类、碳水化合物、蛋白质以及木质素等组成（1）脂类物质抗腐能力强，化学成分和结构都接近石油，最重要的成油母质。 （2）上述生物化学组分在不同的生物内的含量是不相同的，植物主要含碳水化合物，而动物主要含蛋白质。脂类在动物、低等植物以及高等植物的某些组织中有较丰富的含量。木质素主要存在于高等植物中。（3）全面地评价不同生物做为成油母质的地位，应了解生物在自然界的产出特点：植物年产有机碳量远大于动物

18、。水生生物生存空间比陆生生物广泛。前者所生成的有机碳总量大。低等生物繁殖迅速，产量巨大。2、沉积有机质的形成（1）生物物质与石油在化学组成上的差异是从生物有机质进入到沉积有机质时开始转化的。（2）沉积有机质，也叫地质有机质，是随无机质点一起沉积并保存下来的生物残留物质。这当中既包括生物的遗体，又包括生物生命过程中的排泄物和分泌物。（3）生物死亡后，其遗体将受到化学分解和细菌分解，大部分变成气态或水溶液成分而逸散，只有很少的一小部分进入到沉积物中去。进入到沉积物中的有机质一部分是生物物质中的稳定成分，如孢粉、树脂等。另一部分是新生成的复杂分子物。3、沉积有机质的分布和丰度（1）沉积物中有机质含量

19、的影响因素： 生物物质的产量 这是由生物形成的环境所决定的，如温暖的浅海集中了海洋生物的绝大部分。 原始有机质的保存条件 处于氧化环境的有机质易于遭受破坏，处于还原条件的有机质易于保存下来。 堆积速度，堆积埋没的速度越快越利于有机质的保存。 与沉积物的粒度密切相关。 据现代沉积物研究表明，砂的有机质含量为0.77%，粉砂的为1.2%，粘土为1.8%。粒度越细，有机质含量越多，其原因主要有三点： A、从沉积分异角度看，呈胶体或悬浮态的有机质点同粘土质点有很大的一致性，因而可以同步沉落。 B、粘土具有较强的吸附有机质的能力。 C、形成泥质的环境往往处于还原条件，有利于保存有机质。（2） 有机质的丰

20、度大多是用有机碳含量来表示（因为碳元素在有机质乃至有机矿产中最多也最稳定） 有机碳含量乘以系数1.6和1.22，分别代表了现代和古代（已有部分转化了，故乘以1.22）沉积中的有机质含量。 现代从岩石中所测得的有机碳含量实际是残留的有机碳含量。不过，被转化移出的只是极少一部分。4、 沉积有机质中的干酪根： （1）干酪根：沉积岩中不溶于碱、非氧化型酸和非极性有机溶剂的分散有机质。实验室从岩石中提纯出来的干酪根是黑色或褐色粉末。（2）若用氯仿作为溶剂，直接溶解得到的沥青即称之为沥青“A”或氯仿沥青“A”。若将氯仿抽提过的岩样用盐酸浸泡后，再用有机溶剂溶解得到的沥青称之为沥青“C”（包括束缚沥青和结合

21、沥青）。（3）干酪根的特征： 干酪根在沉积有机质中的含量可占70-90%甚至更高，所以干酪根的含量也是通过有机碳的含量来估算的。 干酪根含量随深度增大而降低，烃类反而增加，反映了干酪根和石油呈消长关系。表明了干酪根是生成石油的主体物质，干酪根的类型基本上代表了有机质的类型。（4）干酪根的类型（干酪根在沉积有机质中的含量可占70-90%以上，干酪根的类型基本上代表了有机质的类型） 1）化学分类： 蒂索借助煤岩的研究成果，将干酪根按H/C和O/C 原子比分为三种类型： 型干酪根：H/C原子比高，介于1.25-1.75，O/C原子比低，小于0.026-0.12 型干酪根： H/C原子比介于0.651

22、.25之间，O/C原子比介于0.040.13之间 型干酪根： H/C原子低，介于0.460.93，O/C原子比高，大于0.05-0.3 型干酪根以链状结构较多为特征，生油潜力大； 型干酪根介于二者之间； 型干酪根以芳香结构多为特征,生油潜力小； 后来，蒂索又分出了型干酪根，其特点是： O/C原子比较高，大于0.25； H/C原子比很低，介于0.5 0.6之间，它的生油潜力几乎等于零。 2）光学分类： A. 透射光下分类： 干酪根在显微镜的透射光下可以划分出五种类型： 无定形絮质：是没有清晰几何边缘的，无定形的浅团或粉末。主要来源于浮游生物。 藻质：是可识别出藻类构造的组分。 草质组分包括：孢子

23、、花粉、角质层、叶表皮层（也称木栓层）等组分，来源于陆生植物。 木质组分：是长形具木质结构的纤维质。来源于陆地植物。 煤质组分：是炭化的植物组分。 藻类无定形絮质的生油能力最强，然后依次降低。 B . 反射光下分类： 壳质组分：又称稳定性组分，在反射光下呈暗灰色，低突起，相对富氢。 镜质组分：在反射光下呈灰灰白色，无突起或低突起，相对富氧。 惰性组分：在反射光下呈白亮黄白色，较高突起，相对富碳。 上述三组分的生油潜力以壳质组分为主，然后依次降低。（5）干酪根划分方案对照及其地质意义（见ppt表）思考题：为什么说浮游生物是主要的成油原始物质？第3节 油气生成的地质环境与物理化学条件1、油气生成的

24、地质环境（1）大地构造条件 一般稳定区域的较活动带易于形成油气丰富的盆地，如板块边缘活动带，板块内部的裂谷、坳陷，以及造山带的前陆盆地、山间盆地等。（翻译）（2）岩相古地理条件： 最有利于油气形成的主要古地理环境：浅海、半深湖深湖、前三角洲相三个沉积区带。（3）古气候条件：只有在温暖潮湿的古气候时期有利于生物的繁殖和发育，可形成优质的油气母岩（生油岩）。2、有机质演化成油的物理化学条件（1）细菌： 1)喜氧细菌：喜氧细菌生活在沉积物的表层，它对有机质主要起破坏分解作用。 2)厌氧细菌：厌氧细菌使有机质分解产生CH4、H2、CO2、有机酸及碳氧化合物，对油气生成有重要的作用。 厌氧细菌的具体作用

25、结果有三方面： 细菌本身是良好的生油原始材料 作用实质将有机物中的氧、硫、氮、磷等元素分离出来，使C、H元素富集。 加速石油烃的转化，促进油气运移。 据统计，细菌主要分布于沉积物表层几米的深度范围之内，再向下已极少。（2）温度： 1）深度每增加100米所增加的温度（）数值叫地温梯度。含油盆地常见的地温梯度以25居多。 2) 温度对有机质的转化作用主要表现在两方面： 促进生油母质干酪根的热降解。 加速有机质向烃类转化的反应速度，决定烃的数量。 3) 门限温度（又叫成熟温度）：是指生油母质开始大量向石油烃类转化时的温度。门限温度一般在50120 4) 门限深度（又叫成熟点）：与其相对应的深度，也就

26、是生油母质开始大量向石油烃类转化的深度，称之为门限深度或成熟点。生油阶段的起始温度一般不低于50，终止温度不高于175，这也就是地壳中的生油过程所局限的生油温度或深度范围。 5) 液态窗口：世界油田统计，多数油田储存在65.6148.9之间，此液态烃出现的温度范围又叫做。 温度在有机质生烃过程中有着决定性的作用。（3）时间： 1）反应时间的自然对数同绝对温度成反比直线关系。 2）时间温度指数TTI：为了综合表示时间与温度两种因素同时对沉积物中有机质热成熟度的影响。（4）催化剂 1）粘土：在自然条件下，对油气生成最有现实意义的催化剂是粘土，粘土作为催化剂主要是与其吸附作用有关。（在有机质生油过程

27、中，粘土对其表面吸附的原子有激发活化作用，从而使得原子易于相互作用形成新的化合物。从而达到了催化效果） 2）有机酵素（酶）：在有机质分解的早期发酵过程中，有机酵素有着重要的意义。（5）其它： 1）放射性作用：对有机质生油转化也有影响，不是重要因素。 2）压力：只影响反应系统中的物质相态。3、有机质演化与成烃模式（1）成岩作用阶段（未成熟阶段、生物化学生气阶段）. 这个阶段相当于泥炭褐煤阶段，温度介于1060。其作用因素主要是细菌，在细菌分解作用和水解作用下，使原来的脂肪、碳水化合物、木质素、蛋白质等生物化学聚合物转变成为了分子量较低的生物化学单体物质，同时生成甲烷、二氧化碳、硫化氢等

28、气体（生物气）。生物化学单体物质有些不再反应了，成为了沥青，而大部分重新聚合，并与周围矿物质络合被稳定的保存于沉积岩中，这些物质就是生油母岩干酪根的前身。此阶段的主要烃类产物是由生物分解作用形成的富甲烷气体。此气体即是我们前面提到的生物气。生物气：是指沉积物中有机质在还原条件下，经厌氧微生物作用形成的富甲烷气体。（2）深成作用阶段（成熟阶段，包括热催化生油气阶段和热裂解生凝析气阶段）： 当沉积物埋藏深度大于1500米以后，随着地温逐步升高，有机质将发生热降解。 热降解早期主要是由于粘土催化剂的作用所引起；热降解后期逐渐转变为热裂解。原来作为高分子聚合物的干酪根，此阶段又开始向较低分子的地质单体

29、物转化。生成CH4、CO2、N2、NH3、H2S等挥发物，此阶段形成的气体成为热降解气；同时形成一些分子量较低的可溶有机质烃类。使干酪根数量减少，H/C、O/C原子比降低，聚缩程度增加，反射率升高，颜色变深等变化。 此阶段是石油生成的主要时期，同时还有大量湿气。据估计，石油中大约80%95%的烃是在此阶段生成的。晚期生油说也即指的这一阶段。 深成作用的晚期（埋深3000-4000m），液态烃急剧减少，气态烃显著增加，但它们在地下为气态，采至地面凝结为液态（温压降低），即凝析油。所以又称热裂解生凝析气阶段或高熟阶段。（3）准变质作用阶段（过熟阶段、深部高温生气阶段） 此阶段生油潜力逐渐枯竭，有机

30、质和已形成的石油发生强烈裂解，只能生成气态烃即热裂解气。 此阶段生成的热裂解气以及深成作用阶段所生成的热降解气统称为热解气。 上述三个阶段实际是连续的。它们的相应反应和产物也是叠置交错的，很难用统一的指标做出截然的划分。而且，不同地区演化特征也不相同。4、油气成因理论新进展（1）未熟油-低熟油理论：未熟油-低熟油是指所有非干酪根晚期热降解成因的各种低温早期的非常规油气。其生成高峰阶段对应的RO大体在0.20.7%.（2）煤成烃理论：煤成油是指由煤和煤系地层中集中和分散的陆源有机质，在煤化作用的同时生成液态烃类。（3）无机成因气理论第四节 生油岩1、生油岩：是指曾经产生并排出足以形成工业性油、气

31、聚集之烃类的细粒沉积物。2、生油岩地球化学特征（1）有机质丰度 有机质丰度指标主要有：有机碳含量、岩石热解参数、氯仿沥青“A”和总烃含量等。 1）有机碳含量(TOC): 实验测定的有机碳含量实际是残余有机碳的百分含量。由于转化为烃的有机碳是非常有限的，所以，它基本上仍能代表生油的物质条件，有机碳含量越高，表示生油的物质基础越好，反之易然。 生油岩的有机碳含量最小值一般是：粘土岩为0.5% 碳酸岩为0.1% 咸化环境形成的泥质生油岩，其低限可降至0.3%。 但应注意的是：并非有机碳含量愈高的岩石既为生油量愈大的岩石，这是因为生油量的大小还取决于有机物向石油的转化程度。因而有机物的数量如果同时使用

32、有机碳和烃/有机碳（即烃在每克有机碳中的毫克数）来表示，则更具有实际意义。 2）氯仿沥青“A” 氯仿沥青“A”是指岩石中可抽提有机质的含量；通常将250300ppm的氯仿沥青“A”含量定为生油岩的下限值。 3）总烃含量（HC） 总烃包括沥青“A”中饱和烃和芳香烃组分含量的总和（沥青中胶质除外）；通常将250300ppm的氯仿沥青“A”含量和50100ppm的总烃含量，定为生油岩的下限值。 4）热解参数生烃潜量Pg(S1+S2)也是表征有机质丰度的指标。 还可配合5）有机质转化指标（沥青中的碳/剩余有机碳*100%）来反映岩石中有机物的丰度。（查书）（2）有机质类型：有机质的类型不同，岩石的生油

33、潜力不同。有机质的光学类型、化学类型以及各种类型的生油潜力，在前面我们已谈过了，在此不在赘述。此外，干酪根的类型，还可根据生油岩热解参数氢指数IH和氧指数IO加以划分： 氢指数=干酪根热解烃（S2）/ 有机碳氧指数=二氧化碳（S3）/ 有机碳两参数与干酪根的化学分类参数H/C和O/C比相当，也可用来划分、确定有机质的类型，同样将干酪根划分为 、和 型三种类型。（3）有机质成熟度： 有机质必须经过成熟作用方能形成石油和天然气，成熟作用的水平决定着生成物的性质和数量。用于研究成熟度的方法主要有下列几方面：1）使用光学方法测定生油岩有机质的成熟度： 孢粉和干酪根的颜色：孢粉和干酪根的颜色随有机质成熟

34、度的增强而加深。未成熟时，孢粉和干酪根的颜色以黄色为主；成熟时，孢粉的颜色以褐色为主，干酪根的颜色为橙色、褐色、褐黑色；过成熟时，孢粉和干酪根的颜色皆变为黑色。 镜煤反射率(R。) ：镜煤反射率是测定有机质成熟度的一种好方法，其值主要是通过精密光学仪器MPV3显微光度计测定有机质组分中镜质组分反射率值R。 R00.5%-0.7%时，生油岩未成熟; 0.5- 0.7%R01.3%时，成油主带; 1.3% R02%时，湿气和凝析油带; R02%时，准变质阶段，干气带，只有甲烷。 2）使用干酪根红外光谱研究有机质的成熟度： 未成熟阶段：红外光谱图上表现为含氧官能团逐渐消失。即C=0官能团由到逐渐消失

35、。 在成熟阶段：红外光谱的脂肪键逐渐减少，即C=H官能团由-，对应的三脂肪族谱峰逐渐消失。 准变质阶段。只在光谱图上留有C=C芳核。 3）使用热解方法测定成熟度 对岩样加温热解可测出其中所含吸附烃(S1)，干酪根热解烃（S2）和二氧化碳（S3）等物质。 根据转化率S1/(S1+S2)和热解峰温t(热解过程中温度达到的高峰值)可以用来确定有机质的成熟度。 S1/(S1+S2)达到0.1时，有机质进入成熟生油区。 S1/(S1+S2)达到0.4以后，进入湿气带。 4）根据C15+ 烃类特征鉴定成熟度： 根据C15+ 烃类特征鉴定成熟度主要应用 奇偶优势比参数。 岩石抽提物中奇、偶碳原子正烷烃的相对

36、丰度，称为正烷烃奇偶优势比。它有两种表示方法： 正烷烃的CPI值 由于现代沉积物中奇碳正烷烃大于相邻的偶碳正烷烃，古代沉积物中奇碳正烷烃略大于相邻的偶碳正烷烃，而油中两者近等。据此，使用CPI碳优势指数来反映成熟度。其具体计算公式： CPI=1/2(C25+C27+C33)/（C24+C26+C32）+ (C25+C27+C33)/（C24+C26+C34） 沉积岩有机质CPI值1.2（或1.15），就可列为生油岩，且越接近1的附近，就愈成熟。 正烷烃的OEP值： OEP值就是取主峰碳前后两项得出的奇偶碳优势值，计算公式是： OEP=(Ci+6Ci+2+Ci+4)/(4Ci+1+4Ci+3 )

37、(-1)i+1 其中i为主峰碳碳数减2，例如主峰碳数为17，则i为15，式中的分母即为偶碳量，当主峰碳为18时，则指数为负值，分子分母颠倒，最终又使分母为偶碳。 一般认为OEP1.2时，生油岩进入成熟阶段。 5）芳香结构分布指数鉴定成熟度： 芳香结构分布指数，我们在前面以介绍过了： ASI= I类初级氢原子 /II类初级氢原子 ASI值达0.8-1.4范围时，表示烃类已成熟，可列为生油岩。以上为常用的成熟度研究方法，这些方法结合有机质的类型进行综合分析，效果最佳。对生油岩进行研究： 一方面是通过宏观的粗略观察，即看一看岩石是否含有大量有机质，岩石的颜色是否为暗色，是否是细粒岩石等等；另一方面是

38、利用测定有机碳、氯仿抽提物和烃的含量，来定量分析生油岩的特征。第五节    石油地球化学对比 石油地球化学对比，包括油油对比，油岩对比、气气对比以及油气岩对比等内容，其中又尤以油岩对比最为重要，对于具有多套含油层系的勘探，为准确寻找目的层，有重要的研究意义。 目前对比研究研究常用的一些参数：（1）微量元素： 石油中的微量元素钒、镍是作为卟啉络合物，随卟啉一起从母岩进入石油的。其绝对含量可能随风化、运移的作用而变化，但V/Ni比率常无明显变化。 因此，同源层原油的V/Ni比值应具有相似性，故可用于油源的对比研究。（2）碳同位素： 碳同位素是目前应用较为普通的对比参数

39、，由于石油不同组分或馏分的13C值不同，所以应用13C进行对比，最好是按不同馏分和组分进行。 一般从饱和烃全油芳烃非烃沥青质，它们的13C值依次增加。 如测得的油油或油岩各组分的13C值相近且变化相似，则对比结果较好。反之较差。（3）生物标记化合物： 由于卟啉类、三萜类、异戊间二烯类化合物，不受轻组分流失和风化作用的影响，所以它们的分布特征可用于油源对比。此处的分布特征，即包含了绝对含量的特征，也包含有同类化合物不同类型之间的相对含量变化特征。 这当中应用最为广泛的是异戊间二烯型烷烃，曾一度被誉为“指纹”化合物。 对比时，一般采用C15-21的异戊间二烯型烷烃的分布特征作为对比标志，以C19（

40、姥鲛烷）的含量为100，将C15-21这七种分子的相对含量绘制成图。 除上之外，石油地球化学对比还可使用（4）配对分子、（5）正烷烃分布曲线的特征。但最常用的是：V/Ni比、生物标记化合物、碳同位素三个方面。对比时，尽量结合实际地质资料，多方面综合分析对比。 思考题：1、评价生油岩的主要依据有哪些？ 2、运用H/C 和O/C原子比如何对干酪根类型进行划分，各类型的原始物质来源及成矿方向？3、生油岩评价： 深灰色泥岩、I型干酪根、C(有机)含量为1.42%，氯仿沥青含量4200PPm，总烃含量2200ppm，总烃/C（有机）的比值为9.9%，CPI值为1.02%，R0值为1.2%，评价此类岩石的

41、生烃潜力。第三章 储集层和盖层第一节 储集层的物理性质一、储集层概述 储集层是指具有一定连通孔隙，能够使流体存储，并在其中渗透的岩层。储存了油气的储集层称之为含油气层，或含油层、含气层。 对业已开采的含油气层则称之为产油气层或生产层。 二、储集层的特性 世界上绝大多数油气藏的储集层是沉积岩，只有少数油气藏的储集层是岩浆岩和变质岩。 储集层的两大基本特性：孔隙性和渗透性。这两大特性是衡量储集层性能好坏的基本参数。 （一）、储集层的孔隙性 1）储集层的孔隙是指岩石中未被固体物质充填的空间。 2）按孔隙大小，岩石的孔隙分为： 超毛细管孔隙：指管形孔隙直径大于0.5mm或裂缝宽度大于0.25mm。在该

42、类孔隙中，流体可自由流动（在重力作用下）。 毛细管孔隙：管形孔隙直径介于0.50.0002mm之间。裂缝宽度介于0.250.0001mm之间者。在该类孔隙中，若要使液体流动，需用超过重力的外力去克服毛细管力。 微毛细管孔隙：管形孔径小于0.0002mm者，或裂缝宽度小于0.0001mm者。在该类孔隙中，若要使液体流动，需要很大的压力梯度。 3）度量岩石孔隙度发育程度的参数是孔隙度（或孔隙率）： 孔隙度：总孔隙度、有效孔隙度（孔隙度） 总孔隙度就是指岩石中的总孔隙和岩石总体积之比。Pt= VP /Vt*100% 其中，Pt：总孔隙度 Vp总孔隙体积 Vt岩石总体积 只有那些彼此连通的超毛细管孔隙

43、和毛细管孔隙才是有效的油气储集空间，即有效孔隙。 有效孔隙度是指岩石中相互连通的孔隙体积（E）和岩石总体积（ t）之比。E. P / t *100%习惯上：有效孔隙度又简称为孔隙度。 （二）、储集层的渗透性 1)储集层的渗透性是指在一定压差下，岩石允许流体通过其连通孔隙的性质。 2)渗透性有好坏之别，对那些在地层压力条件下，流体比较快地通过其连通孔隙的岩石称为渗透性岩石。如砂岩、砾岩、裂隙灰岩、白云岩等；对那些流体通过速度慢、通过量有限的岩石称为非渗透性岩石。如泥岩、石膏、硬石膏等等。 3）衡量渗透性的参数是渗透率，具体计算公式可参考103页的达西定律，其单位为达西（）或为µ， 4）

44、对于单相流体充满岩石孔隙，岩石不与流体发生任何物理或化学反应，此渗透率称之为岩石的绝对渗透率。（目前主要采用空气测定储集岩的绝对渗透率。所以又称气测渗透率） 5）有效渗透率：是指储集层中有多相流体存在时，岩石对其中每一相流体的渗透率。并分别用、g、w表示油、气、水的有效渗透率 6）相对渗透率：把每一相流体局部饱和时的有效渗透率与全部饱和时的绝对渗透率之比值。并分别以g、w表示气、油、水的相对渗透率。 7）实验表明：某一相流体的有效渗透率与其饱和度（某一相流体体积与孔隙体积之比）成正相关的关系。三、储集层的孔隙结构（1）上面讨论的孔隙度和渗透率，对于流体渗透率较高的储集层是适用的，但对于低渗透性

45、储集层而言，仅用上述两参数就无法正确评价了，就必须研究岩石的孔隙结构。 （2）岩石的孔隙系统由孔隙和喉道组成。测定岩石孔隙结构的方法主要是压汞法。 压汞法就是利用毛细管现象的机理，在不同的压力下，把非润湿相汞压入岩石孔隙中，根据所加压力（相当于毛细管压力）与注入岩石的汞量，即可绘出压力与汞饱和度关系曲线，也称毛细管压力曲线或压汞曲线。 （3）对岩石的孔隙结构进行评价时一般用下列几个参数： 1）排替压力（Pd）：指使一种非润湿性流体（汞）挤入润湿性流体所饱和的毛细管中所需的最小毛细管压力。岩石排替压力越小，说明大孔隙越多，孔隙结构较好。反之，孔隙结构较差。 ）孔喉半径集中范围与百分数：孔喉半径愈

46、大，所占百分数越大，越集中，反映岩石孔隙结构越好。孔喉半径集中范围可通过孔喉半径分布直方图分析。 ）束傅孔隙：在很大的压力下，汞不能进入的岩石孔隙部分称束傅孔隙（一般指小于0.04m的孔隙部分）。束傅孔隙越多，孔隙结构愈差。 综上可见：排替压力越低，孔喉半径越大，分选性越好，孔喉半径越集中，束傅孔隙百分含量越低，则说明岩石的孔隙结构越好，越有利于油气的储存和渗滤，反之则相反。 四、储集层的类型：（1）储集层按岩石类型可分为：碎屑岩储集层、碳酸盐岩储集层、其它杂类岩石储集层。 （2）杂类岩石储集层主要指泥质岩、硅质岩以及岩浆岩和变质岩。如没有地质外力作用，这类岩石储集性能很差，基本不能作为储集层

47、，只有在各种各样的地质外力作用下，如构造破坏、长期风化等改造下，这类岩石方可成为裂隙性储集层。 第二节 碎屑岩储集层 碎屑岩储集层包括砂砾岩、砂岩、粉砂岩以及未有胶结好的砂层，其中又尤以中细粒砂岩和粉砂岩储层分布最广、储油性最好。一、碎屑岩储集层的孔隙类型（1）碎屑岩储集层的孔隙类型以粒间孔隙为主（2）粒间孔隙是指具有颗粒支撑的碎屑岩在碎屑颗粒之间未被杂基充填、胶结物含量较少而留下的原始孔隙。（3）此外还有：次生溶蚀孔隙，晶间孔隙（因胶结物重结晶而造成），矿物的解理缝，层理缝，层间缝等等。 （4）邸世祥（1991）根据孔隙产状和溶蚀(溶解)作用的分类方案，将孔隙按产状分为四种基本类型，又从溶蚀

48、作用角度相应的分出四种溶蚀类型，共8种类型： 按产状：粒间孔隙、粒内孔隙、填隙物内孔隙、裂缝孔隙； 按溶蚀作用：溶蚀粒间孔隙、溶蚀粒内孔隙、溶蚀填隙物内孔隙、溶蚀裂缝孔隙。2、 影响碎屑岩储集层物性的主要因素（一）碎屑岩的矿物成分 （1）碎屑岩的矿物成分以石英和长石为主，它们对储集层的物性影响不同。 （2）一般石英砂岩比长石砂岩储集物性好，这主要是因为：长石的亲水性比石英强，长石表面的薄膜比石英厚且不易移动；其次石英抗风化力强，表面光滑而长石抗风化力弱，表面常有次生的高岭土和绢云母，易于吸附油气，甚至吸水膨胀堵塞油气。（3）因此石英砂岩比长石砂岩的储油物性好，但是，若长石砂岩中的长石颗粒风化弱

49、，其储油物性同样可以较好。（二）岩石的结构（1）沉积物沉积时所形成的粒间孔隙的大小、形态和发育程度主要与颗粒的粒径、分选程度、磨圆程度和填集程度有关。（2）粒径： 根据目前资料统计表明:理想等大颗粒的岩石物性和粒径无关。但在复杂的自然界中一般孔隙度随着粒径的加大而减小，而渗透率则随粒径的加大而增大。这是因为细碎屑磨园差，颗粒支撑比较松散，而粗碎屑在搬运同样距离时，磨园好沉积时排列紧密，故而细碎屑比粗碎屑孔隙度大，但细碎屑孔喉小，流体渗滤阻力大，故其渗透率较粗碎屑又低。（3） 分选性： 除了粒径外，岩石的分选对其物性影响也很大，分选差，则细小碎屑充填在大碎屑的粒间孔隙和喉道之中，使孔隙度和渗透率

50、均降低。（4） 碎屑岩颗粒的轴向： 此外，渗透率和碎屑岩颗粒的轴向有关，垂直层面方向上的渗透率往往小于平行层面方向上的渗透率，渗透率最好的方向往往平行于颗粒的主要走向。(三) 成岩后生作用（1）成岩作用对碎屑岩储集层的孔隙度影响很大、很复杂。对岩石储层物性影响较大的主要因素有：压实、压溶、溶解、胶结等作用。（2）压实作用就是指在上覆沉积负荷物作用下变致密的过程。（3）压溶作用可形成次生溶洞或溶孔。（4）胶结作用主要是指地下水中的成分沉淀而形成的，从而导致物性变差。但胶结物的成分、含量及胶结类型不同，对储集层性质的影响也不相同。 三、孔隙度和渗透率之间关系 大量资料表明：砂岩储集层的孔隙度和渗透

51、率之间具有良好的正相关关系。但随着粒径变小，尽管孔隙度相同，渗透率是降低的 。四、碎屑岩储集层的沉积环境及分布（1）碎屑岩储集层的主体是砂体，而砂岩体主要受沉积环境的控制，不同沉积环境，砂体的岩性、形态和分布特征不同。（2）据总结： 滨岸带附近的各种类型砂岩体与油气关系最为密切，特别是与大型三角洲有关的砂体，已成为近二十年来找油的主要对象。三角洲的分流河道砂岩和河口坝砂岩体最有利储集油气。 其次大陆架和深海的各种砂体，尤其是与浊流有关的砂体，已引起了石油界极大的重视和兴趣。 再者是与湖泊、河流有关的砂岩体，以及风成砂岩体，洪积扇砂砾岩体等。（3） 由于我国多为陆相成油盆地，所以滨湖相、浅湖相的

52、砂岩体、湖成三角洲相砂岩体、深湖浊积砂岩体以及河流砂岩体等占有极其重要的地位。第3节 碳酸盐岩储集层碳酸盐岩为含油气层的油气储量占世界总储量的一半，其油气田储量大、产量高。一、碳酸盐岩储集层的储集空间：碳酸盐岩储集层的主要岩石类型为石灰岩、白云岩、礁灰岩等。其储集空间通常包括孔隙、溶洞和裂隙三类，其中前两者是储集空间，而后者是主要的渗滤通道。（一）碳酸盐岩储集层的孔隙：原生孔隙、次生孔隙。1、原生孔隙：指沉积期形成的与岩石组构有关的孔隙。 它主要包括：粒间孔隙、生物体腔孔隙、生物骨架孔隙，以及生物潜穴孔隙、遮蔽孔隙等。与石油储集空间联系较大的是前三者。 粒间孔隙：指粒屑碳酸盐岩的粒屑之间未被基

53、质填积或未被胶结物充填的原始空间。如：鲕粒之间、内碎屑之间、生物碎屑之间的孔隙。 生物体腔孔隙：指生物死亡后，生物壳体内的软体腐烂分解，体腔内未被充填或部分被充填而保留下的空间。 此类孔隙单独构成储集层的储集空间少见，多和粒间孔隙伴生。 生物骨架孔隙：指原地固着向上生长的造礁生物（如珊瑚、藻类等）群体骨架间的孔隙。 此类孔隙具有很高的孔隙度和渗透率，是碳酸盐岩主要孔隙类型之一。2、次生孔隙：指沉积后发生的，受成岩后生作用控制的孔隙。包括：晶间孔隙和溶蚀孔隙。 晶间孔隙：指碳酸盐岩矿物晶体间的孔隙，它主要是在成岩期或成岩期后，由于白云岩化作用，重结晶作用形成的。其中以白云岩化作用形成的晶间孔最为

54、重要，是碳酸盐岩储集层的主要孔隙类型之一。如砂糖状白云岩既发育晶间孔隙。 溶蚀孔隙：系指碳酸盐矿物或伴生的其它易溶矿物被水溶解后形成的孔隙。主要包括：粒间溶孔、粒内溶孔、晶间溶孔、溶模孔。 一般，孔径小于5mm者称溶孔，大于5mm者称溶洞。（二） 碳酸盐岩储集层的裂缝： 碳酸盐岩储集层的裂缝既是储集空间，又是渗滤通道，对碳酸盐岩中油气的储集有重要的作用。按成因可将其分为：构造裂缝，非构造裂缝。 1、构造裂缝：系指在构造应力下，岩石发生破裂而形成的裂缝。在相同应力条件下，岩性越脆越容易产生裂缝，因此，一般情况下，构造裂缝在白云岩中最发育，石灰岩中次之，泥灰岩中最差。 另外，构造裂缝又往往在一定的构造部位上，如褶皱的转折端，断层的两侧等构造裂缝均较发育。 2、非构造裂缝：系由非构造应力所产生的裂缝。按成因又分为成岩裂缝，风化裂缝和压溶裂缝三类。 成岩裂缝系指沉积物在石化过程中，被压实失水收缩或重结晶等作用而形成的裂隙。 风化裂缝系指古风化壳由于地表水的