石油工程概论教案

PAGEPAGE26石油工程概论第一章绪论知识点：石油的概念和石油工业的发展史与未来的发展趋势分析方法：以石油的用途为主线，讲授石油工业的发展和未来的趋势重点：石油在国民经济中的作用难点：石油、天然气的概念学时：2石油的定义与用途1.石油的定义从实质上讲，石油是多种碳氢化合物的复杂混合物，或是多种烃的混合物。最初人们把自然界产出的油状可燃液体矿物称为石油，把可燃气称为天然气，把固态可燃油质矿物称为沥青。随着对这些矿物的深入研究，认识到石油、天然气和沥青在成因上互有联系，在组成上都属于碳氢化合物，因此将它们统称为“石油”。1983年第11届世界石油大会对石油定义为:石油是自然界中存在于地下的以气态、液态和固态烃类化合物为主，并含有少量杂质的复杂混合物。原油是石油的基本类型，存在于地下储集层内，在常温、常压条件下呈液态。天然气也是石油的主要类型，呈气相，或处于地下储集层时溶解在原油内，当采到地面，在常温、常压条件下从原油中分离出来时又呈气态。我们把从油井中采出来的未经加工的液态石油称为“原油”。但在工业界、日常应用中，通常“原油”与“石油”混用，并不加以区分。2.石油的形成海洋里有数不清的生物和微生物。其中有居住在海底的珊瑚、藻类、软体动物及漂浮在海水中的浮游生物。它们繁殖很快，能产生大量的有机质，这些是成石油的原材料。死亡的海洋生物遗体，跟泥沙一起沉积、埋藏在海底，在缺乏氧气的环境里，受到高温、高压和微生物的分解作用，最后就会变成一滴滴的石油。起先它们分散在各自的生成地，后来随着海底地形的变化，聚集到了一起，形成了储油盆。数不清的油滴聚集在一起，就成为有开采价值的石油矿藏。3.石油的用途石油是“百宝箱，归纳起来，石油主要用于三个方面。1）作为能源用石油作燃料，具有热能高，污染小，运输、使用方便，应用广泛等优点。原油经过炼制加工后，可以制得汽油、煤油、柴油等燃料.。2）作为化工原料石油是能源，也是优质的化工原料，是石油化学工业赖以生存和发展的物质基础。石油经过各种加工和处理，可以制成各种各样的化工原料。用这些原料可以制成众多的生产、生活用品，如塑料制品、合成纤维、合成橡胶、农药、化肥、炸药、染料等。3）其他用途从石油中还可以炼制出润滑油、石蜡和沥青。这些产品也广泛应用于人们的生产和生活之中。（1）一切机器，无论大小，都要加上润滑油或润滑脂，以减少摩擦和磨损，才能顺利运转。（2）石蜡的用途很多，蜡烛会给我们带来光明；（3）在棉纱中加人少量石蜡，可使纺织品柔软、光滑、富有弹性;石蜡还可以制取洗涤剂、分散剂、润滑脂等。（4）沥青为人类的交通事业做出了默默无闻的贡献。有了它，才有了宽阔的柏油马路。沥青具有很好的粘结性、绝缘性、隔热性以及防水、防腐等性能，被广泛应用于铁路枕木、地下管道及建筑防腐，水库堤坝防渗透，地下电缆防漏电等。二、石油工业石油工业主要从事石油勘探、石油开发、石油加工和基础原材料生产。它涉及勘查技术与工程(含石油地球物理勘探、地球物理测井)、资源勘查工程、石油工程(含钻井、采油、油藏工程)、油气储运工程和加工等专业方向。石油工业由“上游”和“下游”两大部分构成，上游包括石油勘探与石油开采，下游包括石油炼制与石油加工，目前，我国有三大国有石油公司:中国石油天然气集团公司、中国石油化工集团公司和中国海洋石油总公司。1.中国石油天然气集团公司：系国家授权投资的机构和国家控股公司;是实行上下游、内外贸、产销一体化、按照现代企业制度运作，跨地区、跨行业、跨国经营的综合性石油公司。是中国境内最大的原油、天然气生产、供应商和最大的炼油化工产品生产、供应商，业务涉及石油天然气的勘探开发、炼油化工、管道运输、炼化产品销售、石油工程技术服务、石油机械加工制造、石油贸易等各个领域。在中国原油、天然气生产、加工和市场中占据主导地位。2.中国石油化工集团公司：是国家授权投资的机构和国家控股公司。主营业务包括;原油、天然气的勘探、开采、储运、销售和综合利用;石油炼制;汽油、煤油、柴油的批发;石油化工及其他化工产品的生产、销售、储存和运输;石油石化工程的勘探设计、施工、建筑安装;机电设备制造;替代能源产品的研究、开发、应用;自营和代理各类商品和技术的进出口业务;技术信息及咨询服务。3．中国海洋石油总公司：1982年2月成立的国家石油公司，负责在中国海域对外合作开采海洋石油、天然气资源。经过二十多年的发展，中国海洋石油总公司已由原先单纯从事油气开采的纯上游公司演变为主业突出、产业链完整的综合型企业集团。形成了油气勘探开发、专业技术服务、基地服务、化工化肥炼化、天然气及发电、金融服务等六大板块。三、中国石油工业概况1.中国石油史1）我国古代石油的发现与利用石油很早就被人类发现和利用。古人以石油照明、药用以及作为润滑剂，以天然气熬盐，用沥青涂船防腐和作建筑材料等。（1）天然气的发现与利用西周时期，我国就有了发现天然气的记载。东周时，四川的劳动人民在临开凿盐井时发现了天然气，并把产出天然气的井，形象地称为“火井”。在南北朝时被定名为“火井镇”，隋朝时又改名为“火井县”。后来在我国的陕西、甘肃、云南、湖北、河北、浙江、抚西等许多地方都发现了天然气。随着对天然气性能的逐渐认识，我国古代人民开始了有目的地开采和利用天然气。据史书记载，从晋朝起，古代人民就开始利用天然气熬盐、煮饭和照明了。（2）石油的发现与利用西汉时期，陕北延安一带的人们就采集漂浮在水面上的石油，用作燃料。到了北宋年间，又把石油加工成石烛，用来照明。元代以后，用石油生产石烛的规模越来越大，并且出现了加工石烛的工场。到了明代，陕北人又用石油熬制出了点灯用的油，这说明四百多年前，我国就已经初步掌握了从石油中提炼灯油的技术。在古代，石油还被作为药物使用。世界上最早记载有关石油的文字，见于我国东汉史学家班固(公元32—92年)《汉书》中。书中记有“高奴.有淆水可燃”。沈括在11世纪末成书的《梦溪笔谈》中说:“娜延境内有石油，旧说高奴县出脂水，即此也。对石油的产状、性能、用途等作过实地考察。在世界古代科学著作中，他是论述石油最详的第一人。沈括预言:“此物后必大行于世。”今天这已被实践所证实。2）卓筒井的发明我国古代钻井技术的发展，大致可以分为大口浅井和小口深井两个阶段。北宋以前开凿的井，一般为大口浅井，以后开凿的井多为小口深井。大口浅井是由人直接下人井底，用锹、镐等简单工具开挖出来的;小口深井是用专门的打井机械开凿而成的，人们叫它“卓筒井”。打卓筒井需要较复杂的设备和较先进的工具。北宋中期，随着冶铁业的发展，劳动工具得到不断创新和改造。滑轮、杠杆等简单机械的发明与应用，为卓筒井技术的发明创造了必备的条件。我国古代发明的打卓筒井技术，是世界钻井史上的一项伟大创举。后来，该技术传入西方各国，推动了世界石油工业、采矿工业的兴起和发展，对造福人类做出了卓越的贡献，因此被国外誉为世界石油“钻井之父”、中国的“第五大发明”。英国学者李约瑟在列举中国传人欧洲的重大发明时称:“中国的卓筒井技术，在11世纪就传人西方。1900年以前，世界上所有的深井，都是采用中国人创造的方法打成的。3）我国古代第一口油井和第一口气井第一口油井：我国明代学者曹学佳在他的《蜀中广记》中曾记载:明朝正德年间(公元1506-1522年)，四川乐山一带，在开凿盐井的时候，偶然发现有大量“油水”冒上来。这种“油水”引燃以后，可用于夜间照明。于是便继续挖掘了几口井，专门采集“油水”。第一口气井：东汉时期(公元25-220年)，在四川开凿出了著名的临邓火井。4）我国最早开发的油田我国最早开发的油田，是台湾省的苗栗油田；中国内地最早开发的油田是陕北的延长油田。5）我国最大的油田大庆油田：位于黑龙江省西部、松嫩平原中部，地处哈尔滨和齐齐哈尔两市之间。油田南北长140krn，东西最宽处73km，总面积5470km2o1959年4月11日正式开钻的松辽盆地的第三口基准井—松基三井9月26日喷出了原油，成为发现大庆油田的标志。2.中国石油工业的发展1)玉门油田的发现1935—1938年，孙健初等人曾三次深人荒无人烟的甘肃祁连山地区实地考察。经过研究分析，认为玉门石油河畔的老君庙一带具备储藏油气的有利条件。根据孙健初确定的井位，1939年3月开始挖掘一号井。5月6日，从延长油矿运来钻机开始钻井。8月11日钻至115.5m时，发现油层，日喷原油10t左右。由此发现了老君庙油田，拉开了玉门油田开发的序幕。从1939年到1949年，玉门油田共生产原油近50104t，占同期全国原油总产量的90%以上。不仅能满足西北各省工业和民用的需要，同时也有力地支援了中国人民的抗日战争和解放战争。1948年9月28日，玉门油田获得解放，玉门油田得到了党和政府的极大关怀和重视，被列为全国重点建设单位。到1957年，玉门油田的原油年产量从1949年的9X104t增长到75.54*104t，占当年全国原油年产量的87.78%1959年达到140X104t的高峰，撑起了当时中国石油的半壁江山。2）克拉玛依油田、大庆油田的建设1956年发现克拉玛依油田，这是新中国成立后石油勘探上的第一个突破。20世纪50年代中后期石油勘探战略东移。1959年9月26日东北松辽盆地的松基三井喷油，揭开了开发大庆油田的序幕。1958年9月兰州炼油厂第一期工程建成投产。这是中国第一个年加工能力l00*104t的大型炼油厂。3）胜利油田、大港油田、辽河油田和华北油田的建成1963年，我国原油年产量达到了648X104t，基本上满足了国内需要，从根本上改变了我国石油工业的落后面貌。随后，我国又相继发现和开发了胜利油田、大港油田、辽河油田和华北油田，使全国原油产量迅速增长.从1973年起，中国开始对日本等国出口原油，为国家换取了大量外汇。1978年我国原油年产量突破125*108t，从此跨入了世界产油大国的行列，19年，全国原油年产量达到1.25X104t，排名世界第六位。4）中国西部的发展20世纪90年代，中西部地区油气勘探开发取得突破性进展，相继发现和开发了塔里木油田、吐哈油田，初步形成了油气资源的接替区。5）中国海上勘探20世纪90年代，我国在渤海、东海和南海三大海域的油气勘探开发取得了成功。1996年，我国海洋石油年产量首次突破1000*104t,标志着中国海洋石油工业跨上了新台阶。到2000年，全国原油年产量达到1.62x108t，连续13年名列世界第5位;天然气产量227*108rn3，名列世界第15位。到2006年，原油年产量达到1.84*108t，仍居世界第5位;天然气产量达到595X108m3四、中国油气资源与生产1.常规油气资源量我国幅员辽阔，拥有广阔的近海大陆架，具有形成石油、天然气的良好条件。可能有石油、天然气分布的沉积盆地面积达670X104km2，在世界各国沉积岩面积位次中居第三位，其中陆上面积约占524X104km2，近海大陆架面积约占150X104km2，大大小小的沉积盆地有500余个。由于石油、天然气形成的环境比较复杂，我国油气资源的分布很不均衡。石油资源主要集中在东北地区、环渤海地区、西北地区和东南部海域;天然气资源主要分布于中部地区和西北地区。根据我国含油、气盆地的地质特征和勘探程度，可划分为6个含油、气区，它们是:(1)东部含油气区—主要包括东北和华北地区;(2)中部含油气区—主要包括陕甘宁和四川、重庆地区;(3)西部含油气区—主要包括新疆、青海和甘肃西部地区;(4)南部含油气区—主要包括江苏、浙江、安徽、福建、广东、湖南、江西、云南、贵州和广西等省区;（5）西藏含油气区—包括昆仑山脉以南、横断山脉以西地区;(6)海上含油气区—包括东南沿海大陆架和南海海域。中国油气资源相对丰富。根据2008年公布的中国第三次油气资源评价初步结果，全国石油总资源量约1086x108t，其中陆上约934*108t;天然气总资源量为56*1012m3，其中陆上43*1012m3。石油可采资源量约为212*108t，天然气可采资源量约为22*1012m3。2.非常规资源量中国的非常规资源也很丰富。煤层气资源量约37*1012rn3，在世界上仅次于俄罗斯、加拿大，排在第三位;油页岩、油砂和沥青等也有一定的储量;中国海域还蕴藏着丰富的天然气水合物资源，可以作为常规油气资源的补充。3.中国油气资源的生产未来10年内，随着勘探投入的增加，中国天然气储量将进入高基值稳定增长阶段。可采储量年均增长量为（2700——3000）*108m3o储量增长将为提高天然气产量奠定资源基础。石油资源勘探难度虽然不断加大，但从石油资源总量和平均探明程度分析、中国石油资源还有较大的潜力。通过加大勘探力度、提高采收率、增加资金投入、科技创新提高技术水平等手段，可以有效弥补产能递减，实现稳产增产目标，并有可能发现大型油田。五、发展方向与任务1.发展方向1.）中国是一个油气生产大国，同时也是油气消费大国。2.）我国天然气资源丰富，但生产规模很小，远未进行充分的勘探、开发和利用。3.）我国是石油消费大国，但石油资源使用不尽合理。基于上述缘由，我国石油工业的发展方针是:“立足国内、开拓国际、加强勘探、合理开发、厉行节约、建立储备。”我国石油工业将实施市场化、国际化、低成本、科技创新和持续重组战略。重点进行结构调整，改善石油储采结构，提高天然气对原油产量的比例、增加境外份额油与国内原油的比例，优化油气在我国一次能源消费结构中的比例。以较小的经济代价换取石油的长期稳定供应，保障国民经济持续稳定健康发展。大力加强油气勘探，合理有效地开发和利用有限的资源。加速发展天然气工业，积极改善储采结构和消费结构。严格执行厉行节约的法规，抑制不合理消费。逐步建立和完善国家战略储备体系，稳步发展石油替代产品。提高应对突发事件的能力，保障国家石油供应的安全。2.任务在“十一五”期间，我国石油工业发展的任务和政策是:1）加大石油、天然气资源的勘探力度。加强油气资源调查评价，扩大勘探范围。重点开拓海域、主要油气盆地和陆地油气新区。2）开展煤层气、油页岩、油砂、天然气水合物等非常规油气资源的调查勘探，推进油气勘探开发主体的多元化。3）实行油气并举，稳定增加原油产量，提高天然气产量。4）加强老油田稳产改造，延缓老油田的产量递减。5）加快深海海域和塔里木、准噶尔、鄂尔多斯、柴达木、四川盆地等地区的油气资源开发。6）坚持平等合作、互利共赢，扩大境外油气资源的合作开发。7）在沿海地区适度建设进口液化天然气项目。8）扩建和新建国家石油储备基地。8）加快油气干线管网和配套设施的规划建设，逐步完善全国油气管线网络。9）建成西油东送、北油南运的成品油输送管道。适时建设第二条西气东输管道及陆路进口油气管道。小结：石油的定义——用途——石油工业——中国石油史————中国油气资源与生产——发展方向与任务思考题：1.什么是石油?什么是天然气?2．石油主要用于哪些方面?3.石油工业由哪两大部分构成?4.我国石油资源主要集中在哪些地区?天然气资源主要分布在哪些地区?第二章石油地质教学要求：岩石的演变过程，石油生成的环境与条件，懂得储层的基本特征；圈闭的基本类型。重点：储存石油的储集层的基本特征难点：岩石的演变过程学时：5学时石油地质学是矿床地质学的一个分支，是应石油工业的发展需要而建立起来的一门新学科。石油地质学不是一门孤立的学科，它与许多基础地质学科和石油专业技术学科都有着密切的关系。石油地质学的主要任务是阐述石油在地壳中的形成过程、产出状态以及分布规律，是指导石油勘探和开发的理论基础。第一节地质的基本概念一、地球1.地球的内部结构以地表为界分为内圈和外圈。外圈包括大气圈、水圈和生物圈。根据地震波在地内传播速度的变化，自地球表面向地心，内圈分为三个圈层：地壳、地幔、地核。1）地壳地壳是固体地球最外面的一圈。主要是由富含硅和铝的硅酸盐岩石所组成的一层薄薄的固体硬壳，又称为岩石圈，地壳下界为与地慢的交界面，称为莫霍面。。地壳分为两种，即海洋地壳和大陆地壳，大陆地壳相对较厚，平均厚度35km,最厚可达70km，且相对较轻。海洋地壳较薄，最厚约8km，最薄处不到5km，平均厚度6km。地壳表面岩石的平均密度是2.72.8g/cm3，处于常温常压状态。随着地壳探度的增加，密度从2.7g/cm3增至3.1g/cm，温度可达1000左右，压力最大可增至1000MPa。根据地震波和重力资料，可将地壳分为上、下两层。上层叫硅铝层，其化学成分以硅、铝为主;下层叫硅镁层，主要成分是硅、铁、镁和铝等。2)地幔深度从莫霍面以下至2900km.为地慢，占地球体积的82.3%o，占地球总质量的68.7%o根据地震波速的变化，以距地表1000km为界分为上、下地慢。上地慢物质平均密度为3.5g/crn}，物质状态多变。下地慢平均密度为5.1g/cm3，成分比较均匀。地慢的温度和压力随深度而增加，在地慢上部离地表100--150km范围内，温度和压力急剧增高，有些区域的温度已达到岩石的熔点以上而形成液态区。由于离地壳很近，这些液态区就成为岩浆作用的发源地。地慢下部温度可达400D℃以上，压力高达150000MPa.3)地核从2900km以下至地心称为地核。地核占地球体积的16.2%o，占地球总质量的31.l。在2900km以下，地震波速急剧降低、横波中断，表明物质发生剧变。根据地震波速变化可把地核分为外核、过渡层和内核。外核是液体，内核是固体，中间层呈过渡状态。根据分析对比认为地核是由钛、镍组成的。地核内的温度和压力非常高，地心物质密度达13g/cm3。2.地球的物理性质1)地球的形状和大小地球是一个边缘光滑的旋转椭球体。赤道半径较长，两极半径较短，北极凸出约l0m,南极凹进约30m。赤道半径为6378.140km，两极半径6356.755km，长短半径差21.385km,平均半径是6371.004km;扁率为0.0033528;赤道周长为40075.36km，子午线周长39940.670km;表面积约为5*108krn2;体积约10000*108krn3。2)地球的密度和压力根据万有引力公式，计算出的地球质量为5.9742*1021t，平均密度为5.516g/cm3。实际测得的地表岩石的平均密度为2.72.8g/cm3。地球内部密度随深度增加而逐渐增加，到地心达最大值3g/cm3。地球表面压力以海平面上的大气压力为标准，取0℃时干燥空气的压力为1个大气压。地球内部压力是上覆地球物质质量所产生的静压力。地下深l0km处的压力大致为300MPa,25krn深处的压力为1000MPa，在2900km，深处的压力可达150000MPa。3)地球的重力地球上任意一点的重力等于物体与地球之间的引力和由于地球自转而产生的离心力之合力。重力与地球的质量成正比，与地球和物体二者质量中心的直线距离的平方成反比，由于海拔和纬度的不同，地球表面的重力各处并不相等，但相差很小。实际上，由于地球物质分布的不均匀性，就出现实测值与标准值不符合的情况，这种现象就叫重力异常。据此可以研究地壳内部的构造和探测地下矿产。4)地球的放射性岩石、水、大气、生物等都含有放射性元素。地壳中酸性岩浆岩的放射性元素含量最高。放射性元素中地质意义最大的是铀、钍、钾，它们的半衰期长，可与地球年龄相比。测定这些元素可以确定岩石或矿物等的地质年龄。不同的岩石所含的放射性元素的量不同，放出的射线强度也就不同。在放射性矿物多而集中的地区，射线强度就大，从而形成放射性强度局部增高的异常区，据此可进行放射性勘探。5)地球的磁性地球是一个均匀的磁化球体，在它周围形成了一个偶极地磁场。地磁场的南、北极与地球的南、北极是不一致的，而且地磁场是在不断地变化着。由地球外部原因引起的变化称作短期变化，由内部原因引起的变化称为长期变化。因此，测量地下局部磁异常，可以寻找矿藏和进行地质构造研究。6)地球的电性地下电流来源很多，包括大气高层电离对地面的感生电场、大雷雨时的放电、地内不同岩体温差电流和大面积电磁场感应电流等。地球内部的电性变化主要由地内物质的电导率决定。对大地电流变化和局部的电异常进行测量，可以研究地球的内部结构和构造，进行矿产资源的勘探。7}地球的弹性地球具有弹性，表现在它能传播地震波，因为地震波是弹性波。固体地球在一定条件下还表现为塑性体。野外观察到的许多岩体发生剧烈而复杂的弯曲却没有断开，就是岩体塑性的表现。地球内部的弹塑性状况可通过地震波在地球内部的传播速度来确定。地震波传播速度的快慢与物体的密度和弹性有关。地球的密度是随深度增加而增加的，因此地震波的传播速度也随之增加。但在地下2900km深处，地震波突然消失，于4640krn深处又再次出现，这说明在29004640krn之间的物质应该是液态的。总之，地球的物理特性为石油地质研究奠定了理论基础。二、地质作用1.地质作用的定义在地球漫长的发展和演化过程中，地壳每时每刻都处在不断的运动和变化之中。由于自然力引起的地壳物质组成、内部结构、地表形态变化和发展的作用，称为地质作用。2.地质作用的分类根据地质作用的动力来源，可将地质作用分为内力地质作用和外力地质作用两大类。内力地质作用是由地球内部的热能、重力能和地球自转产生的动能所引起的。主要发生在地壳深处和地球内部，其表现形式有地壳运动、岩浆作用、变质作用和地震作用等。内力，地质作用改变了地壳的内部结构，直接控制着岩浆岩、变质岩的形成和分布。外力地质作用是由地球范围以外的能源引起的，是指由于太阳辐射能和重力能引起的温度、风、雨水、河流、地下水、生物的活动和变化，对地表岩石进行风化剥蚀，继而搬运和沉积，促使地表不断夷平，改变地表面貌的地质作用。包括风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和成岩作用。外力地质作用主要是在地表进行，结果形成沉积岩，同时修饰了地表的形态。三、矿物与岩石地壳——岩石——矿物——元素1.组成矿物的主要元素有：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、H，其中氧占48.60%，硅占26.3%，铝占7.73%。就是同一种元素在地壳中的分布也是不均匀的。一些稀有元素，如金、铂等，尽管在地壳中含量甚微，但在一定的地质条件下，也可能在一定的地段富集，被人类开发和利用。2.矿物矿物：地壳中的化学元素，在一定的地质条件下结合而成的天然化合物或单质。矿物是地壳物质最基本的组成单元。矿物具有一定的化学成分、物理化学性质以及比较均匀的内部结构。自然界中已发现3000多种矿物，但常见的不过数十种，如石英、云母、长石和方解石等。在实际工作中，对矿物的识别是通过对矿物本身的外形和物理性质的鉴定来进行的。每一种矿物都有一定的物理性质，这些物理性质能用以鉴定未知矿物标本。各种矿物的原子或离子按不同的规则排列，因而其外部形态表现出晶面不同的规则几何体，并表现出不同的颜色、条痕、光泽、硬度、密度、解理和断口、透明度以及放射性等。研究各种矿物在石油地质中有着重要的意义，例如对矿物的鉴定，可以确定古沉积环境、流体排出及运移等情况。2.岩石地壳中的矿物很少单独存在，它们通常按照一定的规律聚集在一起，这就形成了岩石。例如，大理石主要由方解石集合而成;花岗岩则是由长石、石英和云母等组成。岩石是岩石圈的组成体。各种构造、沉积、构造变化以及地下流体的形成、流动、聚集等都发生在岩石之中，因此对岩石的研究不但对地质学是十分重要的，而且也是石油地质学的基础。自然界中，地质作用是相当复杂的。不同的地质作用形成不同类型的岩石。按其成因岩石可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。这三类岩石在地壳中的分布很不均匀。岩浆岩和变质岩占地壳总体积的95%，仅占地表面积的2500。而沉积岩占地壳总体积的5%，却占地表面积的75%。尽管沉积岩占地壳的体积很小，但其内部却蕴藏着丰富的矿产。石油主要生成于沉积岩中，而且绝大部分也储集在沉积岩中，因此沉积岩是石油工作者研究的重点。1)岩浆岩岩浆岩是岩浆活动的产物。岩浆是地下深处一种粘稠的高温熔融物质，含有大量的挥发性气体。岩浆在地下巨大压力的作用下，沿着地壳薄弱地带侵人地壳上部或喷出地表(即火山喷发)。随着温度、压力的变化，岩浆冷却、凝固。形成的岩石叫做岩浆岩或火成岩。岩浆岩种类很多，常见的有花岗岩、玄武岩等。2)沉积岩裸露在地表的岩石，在风吹、雨打、日晒以及生物的作用下，逐渐成为砾石、沙子和泥土。这些碎屑物质被风、流水等搬运后沉积起来，经过压紧固结作用而形成的岩石叫做沉积岩。由于沉积岩是一层一层地沉积下来生成的，因而形成了不同的岩层。在岩层中常常能发现已经变成岩石的古生物遗体（贝壳、骨骼)或遗迹(如足迹、虫穴)，即化石。沉积岩是地球历史的记录，而岩层和化石则是记录地球历史的“书页”和“文字”。由于99%的石油和天然气都聚集在沉积岩中，因此石油地质学家对沉积岩最感兴趣。沉积岩可以简单地分为碎屑岩和非碎屑岩(表2一1)。碎屑岩是由原生岩石受侵蚀所派生的单个颗粒组成，并且被晶质或非晶质胶结物固结在一起。通常按颗粒的大小将其分为砾岩、砂岩、页岩等。非碎屑岩来自其他类型的沉积物，由化学沉淀物或生物遗体堆积而成，并且在结构上各不相同。某些岩石如石灰岩，由于形成过程和出现的情况不同，而分别列在几种不同的类别中。3)变质岩在岩浆活动、地质作用产生的高温、高压条件下，地壳中已生成的岩石的成分、性质会发生改变，由此形成的岩石称为变质岩。例如，石灰岩受热变成大理石;页岩受挤压变质成为坚硬的板岩。3.岩石的循环岩石的循环过程：大陆高地(如岩浆岩)被剥蚀的物质以水平层的形式堆积在低洼或浅海处。当沉积物进一步连续地堆积时，早期未固结的堆积物被上覆的沉积物压实，并与水生矿物相互胶结形成沉积岩。这些沉积岩的一部分被侵蚀再产生沉积物，另一些被埋藏在深处，在高温、高压下形成变质岩。随着温度和压力的进一步增加，岩石中的一些矿物质将熔化成岩浆。岩浆喷出地壳、冷却和重结晶后又形成了岩浆岩。变质岩和新形成的岩浆岩再被剥蚀成沉积物，形成新的沉积岩:因此，侵蚀、沉积、变质作用的循环，将不断地产生不同类型的岩石(图2一2}。在内陆由于湖泊的形成，也会产生类似海洋的陆相沉积条件和环境。四、地壳运动与地质构造1.地壳运动1)地壳运动定义地壳运动是指由地球内力引起的地壳内部物质缓慢变化的机械运动。它使地球表面海陆发生变化，并使岩层发生变形和变位，形成各种各样的形态。2）地壳运动的作用方向地壳在不断地运动。按照地壳运动的性质和方向，可以分为水平运动和垂直运动两种类型。水平运动是指构成地壳的物质沿平行于地球表面的方向运动。这种运动使地表岩层受到挤压、拉伸或平移甚至旋转。在有些地方产生弯曲隆起，形成巨大的褶皱山系;而在另一些地方则断裂张开，形成裂谷或海洋。垂直运动又称升降运动，是指构成地壳的物质沿垂直于地球表面的方向运动，即地壳上升或下降，从而引起地表高低起伏和海陆变迁。在自然界，水平运动和垂直运动其实是相伴发生的。在不同区域和不同时期，两者常有主次之分。但就全球而言，地壳运动主要以水平运动为主，垂直运动为辅。3）形成地壳运动的机制长期以来对地壳运动的机制提出了几种不同的理论，目前比较盛行的是板块构造学说。该学说认为;地球的岩石圈不是整体一块，而是被一些断裂构造带，如海岭、海沟等，分割成许多单元。全球岩石圈分为六大板块，每个大板块又可以划分为若干小板块。这些板块处于不断运动之中。一般来说，板块的内部地壳比较稳定。两个板块之间的交界处，是地壳比较活跃的地带，火山和地震也多集中分布在这个区域。板块相对移动而发生的彼此碰撞或张裂，形成了地球表面的基本面貌。在板块张裂的地区，常形成裂谷或海洋。如东非大裂谷、大西洋就是这样形成的。在板块相撞挤压的地区，常形成山脉。当大洋板块和大陆板块相撞时，大洋板块因位置较低，俯冲到大陆板块之下，这里往往形成海沟;大陆板块受挤上拱，隆起成岛弧和海岸山脉。在两个大陆板块相撞处，则形成巨大的山脉。喜马拉雅山脉就是亚欧板块和印度洋板块碰撞产生的。2.地质构造1）地质构造定义地壳运动使沉积岩层发生弯曲，产生裂缝、断裂，并留下永久形迹，这样就形成了地质构造。地质构造就是由地壳运动引起的岩层变形和变位的结果。地壳运动是产生地质构造的原因，而地质构造则是地壳运动的结果。2.地质构造类型1）倾斜岩层(1）定义：倾斜岩层是指岩层层面和水平面形成一定的交角，而且岩层倾斜方向、倾角在一定范围内基本一致的岩层。它往往是其他地质构造的一部分，如后面介绍的褶曲构造的一翼、断层的一盘等。因此，在油气勘探钻井过程中岩层是搞清地质构造的基础。会经常遇到这样或那样的倾斜岩层。研究倾斜(2)倾斜岩层的产状要素。倾斜岩层的产状要素是指岩层的走向、倾向及倾角，是描述岩层在空间的位置。岩层面与水平面交线的方向叫走向。一般用方位角表示，如图2一3中'线是倾斜岩层的走向线，AA'方向即为岩层走向。沿岩层倾斜面垂直于走向线的直线叫倾斜线，如图2一3中OB线，其水平投影OC线即是倾向线。倾斜线口月与倾向线(}之间的夹角叫倾角，如图2一3∠BOC。它是倾斜岩层的最大倾斜角，故又称真倾角。(3)产状要素的确定方法。在地面用地质罗盘直接测量岩层的产状，既简单又轻便。地质罗盘的结构很简单，有磁针、刻度盘、测斜器及水准器，可以直接在岩层地面露头上测得岩层的走向、趋向及倾角。2)褶曲构造(1)定义：地壳表面沉积的水平岩层，在地壳运动过程中受到构造力的作用，会发生弯曲，这种发生弯曲的岩层叫做褶曲构造。（2）基本类型按它们的外表形态来看仅有两大类，即背斜构造和向斜构造。背斜构造是指岩层向上弯曲的褶曲，其核部的地层比外围的地层老;向斜构造是指岩层向下弯曲的褶曲，其核部的地层比外围的地层要新，如图2一4所示。如果在背斜的附近有油、气源，则该背斜可能含有烃类，形成油、气藏。因此，油气勘探中，背斜是石油地质学家最感兴趣的构造，成为他们寻找的主要目标之一。3)断层（1）定义：断层是指在构造力作用下，气藏遭到破坏;岩层沿破裂面发生显著位移的构造现象。一方面它可以使油遭到破坏，另一方面它也可以形成断层封闭类型的油气藏。（2）基本类型一般根据断层上、下盘沿断层面相对位移的情况，对断层进行分类。上盘相对下降，下盘相对上升的断层称正断层。正断层在地面或井下的标志为地层缺失。上盘相对上升，下盘相对下降的断层称逆断层。逆断层在地面或井下的标志为地层重复。岩层沿断层面作水平错动，无明显的上升或下降的断层称平推断层；在自然界中，断层往往不是孤立存在的，而是成群成组出现的。它们的组合关系大致有地垒构造、地堑构造阶梯状正断层构造和叠瓦状4)裂缝裂缝就其成因可分为成岩缝和构造缝两种。构造裂缝：在地壳运动构造力作用下，使岩层发生变形，这种变形超过了岩石的弹性极限，使其发生破裂，但岩层沿破裂面没有发生明显的位移。地下水沿裂缝进行溶蚀并发生次生变化，使裂缝在原来的基础上进步扩大和互相连通，这样就造成了形成油气藏有利的地质条件。五、地层时代与地层单位地层是地壳历史发展过程中，在一定地质时期内所形成的岩石总称。石油和天然气都聚集于地层之中。欲正确认识油气田的地质情况，进行有效的油气勘探和开发，就必须首先搞清地质时代及其相应地层。1.地质时代地层是在不同的时代里沉积的，先沉积的是老地层，后沉积的是新地层。把各地大致相同时期沉积的某一地层，称为某某时代的地层。这种表明地层形成先后顺序的时间概念称为地质时代。一般采用地质时代单位来划分地球的历史时期。地质时代单位由“宙、代、纪、世、期、时”组成。其中，宙、代、纪、世是国际性的时间单位，期是大区域性的时间单位，时是地方性的时间单位。例如，代可分为元古代、古生代、中生代等;纪有寒武纪、侏罗纪、白坚纪等，见表2一2（p25）。2.地层单位地球自形成以来，在历史发展的每一个阶段，地球表面都有一套相应的地层形成。这些地层用地层单位来划分。地层单位包括字、界、系、统、阶、时间带、群、组、段、层等。宇、界、系、统、阶、时带几个单位，主要是根据生物的发展演化阶段来划分的，适用范围比较大，是国际性、全国性和大区域性的单位。而群、组、段、层四个单位则主要是根据地层岩性和地层接触关系来划分的，适用范围比较小，是地方性的地层单位。第二节油气藏的形成石油和天然气的生成、运移和聚集是油气藏形成过程中密切相关的三个阶段。储集层、圈闭构造和油气的运移是油气藏形成不可缺少的条件。一、油气的生成I，无机成因说无机成因说认为，石油是在地壳深处高温、高压下，由无机碳和氢经过化学作用而形成的。在实验室中，通过无机合成可将简单的碳和氢的化合物合成为石油;另外，在火山喷出的气体和熔岩流中也含有烃类;许多无机体上也有烃类存在。无机成因说大致包括乙炔说、碳化物说、宇宙说、岩浆说等。无机成因学说主要是以在特殊实验条件下可以合成石油的化学反应现象和对地球内部物质的假定为依据的，因而不能被大多数学者接受。但在人们能洞悉地球内部结构之前，无机成因说的存在有利于加深对石油成因的认识，对石油成因的研究有一定的促进意义。2.有机成因说有机成因说认为，石油和天然气是在一定条件下由沉积岩中的有机物质转化而来的。其主要证据是:第一，世界上已发现的油气田99%以上都分布在沉积岩中;第二，石油具有生命有机物质所特有的旋光性;第三，石油中存在有生物标志化合物;第四，在实验室中利用生物的脂肪、蛋白质、碳水化合物可以获得烃类物质;第五，石油成分的复杂性;第六，在近代海相和湖泊相沉积中发现了有机物质转化为油气的过程等。油气有机成因的现代科学理论认为，原始有机物质在一定的环境和条件下被埋藏下来.在一定的深度、温度等适宜条件下，经历了生物化学、热催化、热裂解、高温变质等阶段，陆续转化为石油和天然气。3.生成油气的原始物质石油有机成因说目前普遍为人们所接受。大量的有机物质是油气生成的物质基础;而促使有机物质保存，并向油气转化的条件是外因。生成油气的有机物质是海洋和湖泊中的动、植物遗体，其中以水生的浮游生物(如鱼类、藻类)和各种微生物〔有孔虫、介形虫)等富含脂肪、蛋白质、碳水化合物的有机质为主。这些生物遗体的大部分，或是成为他种生物的食料，或是变为二氧化碳而游离于大气之中，只有很少部分随着细小的沉积物沉积于海洋或湖泊的低洼地带。进入沉积物中的有机物质，在缺乏氧气的环境下得以保存。随着环境的还原程度不断加强，有机物质在一定的物理、生物化学作用下进行分解，完成“去氧加氢、富集碳”的过程，形成分散的碳氢化合物——石油和天然气。4.生油层1)定义：能够生成石油和天然气的岩层，称为生油气岩或生油气母岩、生油气源岩(简称生油岩)。由生油气岩组成的地层，即为生油气层(简称生油层)。2）岩性沉积岩中的泥岩、页岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩、碳酸盐岩等细粒均可组成良好的生油层。3）类型根据岩性不同，生油岩分为两大类一一泥质生油岩和碳酸盐岩生油岩。细粒的生油岩是在较宁静的水体中沉积下来的。这种环境也适于生物的大量繁殖。另外，有机质沉降到海底、湖底后，被细粒岩石埋藏，有利于保存下来。4）颜色生油岩的颜色以褐、灰褐、深灰、黑色等暗色为主，灰、灰绿色次之。能反映当时沉积环境和有机质丰度，暗色常反映沉积时的还原环境。这使大量有机质得到保存，使铁元素处于低价状态;红色常反映氧化环境，它使有机质遭受氧化，破坏殆尽。5）生油层的分布生油层的分布受岩相古地理条件所控制。生油层皆是有规律地出现，并与一定的岩相带有关。对于湖相来说，较深、深湖相是主要的生油相带。那里沉积了细粒的泥质岩类。由于水体较深，具有静水沉积、水流弱、波浪小、还原环境等有利的生油条件。大量低等生物的繁殖，是形成良好生油层的基础。对海相来说，浅海相或潮间低能相带、潮下低能带的碳酸盐岩层和泥质岩层具备良好的生油条件。这些区域深度不大、水体宁静、阳光充足、生物茂盛，岩石富含生物化石和有机质。我国四川盆地的二叠系和三叠系的碳酸盐岩地层，就是浅海相碳酸盐岩生油层的例子。二、储集层和盖层具有一定孔隙度和渗透性，能够储存油气等流体，并可在其中流动的岩层称为储集层。储集层具备两个基本特性一孔隙性和渗透性。1.储集层岩石的孔隙性和渗透性1）孔隙度储集层岩石是由大小不一的岩石颗粒、矿物颗粒胶结而成的。被胶结的颗粒之间存在着微细的孔隙，为了衡量储集层岩石中孔隙总体积的大小，提出了孔隙度的概念，用以表示岩石中孔隙的发育程度。储集层岩石中孔隙的总体积占岩石总体积的比值叫做孔隙度。用百分数表示，即:孔隙度大，说明岩石颗粒之间的容积大，储存流体的空间就大;孔隙度小，岩石颗粒之间的容积小，储存流体的场所就小。若储集层为油层，孔隙里含有油、气和水。油层孔隙里含油体积与孔隙体积的比值，叫做油层的含油饱和度，即:含油饱和度越高，说明油层中的含油越多。这个参数也是计算油田储量的重要数据。用Sw表示含水饱和度，含水饱和度即油层孔隙中含水体积与孔隙体积的比值。2)渗透率渗透率是岩石允许流体通过能力的一种量度。我们所讲的渗透率是指在地层压力条件下流体能否通过岩石能力。在一般情况下，砂岩、砾岩、多孔的石灰岩、白云岩等储集层为渗透性岩层，而泥岩、石膏、硬石膏等为非渗透性岩层。岩石渗透性的好坏在石油工业中常用渗透率来衡量。实验表明，流体通过岩心时，若岩心两端的压差不太大，单位时间内流体通过岩心的体积与岩心两端的压差及岩心的横截面积成正比，而与流体的粘度及岩心长度成反比，即:上式被称为达西直线渗流定律。在实际应用中，也经常采用相对渗透率的概念，定义为有效渗透率与绝对渗透率之比值。通常，岩石对每相的有效渗透率总是小于该岩石的绝对渗透率。各相有效渗透率的总和也总是低于绝对渗透率，或者说各相的相对渗透率之和小于1.0。2.储集层的类型及基本特征岩储集层中又以碎屑岩储集层和碳酸盐岩储集层最为重要。只有少量油气储集在岩浆岩和变质岩中。石油地质学按岩石类型把储集层分为三大类:碎屑岩储集层、碳酸盐岩储集层及其他岩石类储集层。1)碎屑岩储集层碎屑岩储集层是世界上各主要含油气区的重要储集层之一。如前苏联的西西伯利亚盆地的各大油田、科威特的布尔干油田、委内瑞拉的玻利瓦尔湖岸油田、美国的普台德霍湾油田和我国的大庆油田等许多特大油田它们的储集层都是碎屑岩储集层。①岩性碎屑岩储集层的岩石类型有砾岩、砂砾岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩和粉砂岩。目前，我国所发现的碎屑岩油气藏以中、细砂岩为主。②碎屑岩储集层的孔隙类型以原生的粒间孔隙为主，孔隙度一般为5%-40%。此外还有次生的溶蚀孔隙、胶结物重结晶而出现的晶间孔隙,矿物的解理缝、层理缝和层间缝等。③影响碎屑岩储油物性的因素其储油物性除受沉积环境、岩石成分和结构构造控制外，在漫长的成岩历史中，地下温度、压力、孔隙水成分等的变化，都对储集层孔隙有着重要的影响，这些因素主要包括压实作用、溶解作用和胶结作用等。④砂岩体、油砂体砂岩体是碎屑岩储集层的主体，是指在某一沉积环境下形成的，具有一定形态、岩性和分布特征，并以砂质岩为主的沉积岩体。与油气有关的砂岩体主要包括冲积扇砂岩体、三角洲砂岩体、海岸砂岩体、河流砂岩体、浊积砂岩体和湖泊砂岩体等。含油砂岩中，渗透性好、含油饱和度高并能产出工业油流的砂岩体称作油砂体。它是油层中最小的含油单元，也是注水开发油田控制油水运动相对独立的单元。油砂体是陆相碎屑岩油层最显著的特点之一，因此在编制油田开发方案、进行开发动态分析和开发调整时，必须研究油砂体的性质、形态、分布状况等。油砂体常以两种形式出现;一种是在单层内部呈不连续分布的透镜状油砂体;另一种是各个砂体互相连通而形成复合的油砂体，称为连通体。连通体可以由几个甚至十几个砂体组成，形成统一的油水运动系统。主要的油气储量都分布在这种连通体内，也是开发的主要对象。，2}破酸盐岩储集层碳酸盐岩储集层单位体积内的储集空间小，但厚度大。以石灰岩、白云岩为主的碳酸盐岩储集层，其连通孔隙度一般为1%—3%，个别储集层可达到10%碳酸盐岩储集层一般都是浅海相沉积。岩性比较稳定，分布面积广，厚度大。因此，尽管单位体积内的储集空间小，但因厚度大，整个储集层内的储集空间还是很大的。碳酸盐岩储集层中，缝洞分布具有不均匀性，同时又具有组系性和方向性，缝洞在碳酸盐岩储集岩内随处可见，而且类型多、大小悬殊。大洞、大缝的渗透率极高，产出高;小洞、小缝和周围岩石的渗透率极低，产量也低。3)其他类型的储集层岩浆岩、变质岩、粘土岩等储集层都归为其他类型储集层。尽管这类储集层的岩石类型很多，但在其中储存的油气量在世界油气总储量中只占很小的比例，其意义远不如碎屑岩和碳酸盐岩储集层。国内外都在这类储集层中获得了一定量的油气。这就拓展了研究油气储集层的领域。到目前为止，我国已在火山岩、结晶岩、粘土岩里获得了工业性油气流，并具有一定的生产能力。。3.盖层任何一个区域，要形成油气藏只具有生油层和储集层是不够的。要使生油层中生成的油气运移至储集层不发生逸散，还必须具备不渗透的盖层。1）定义盖层是指位于储集层之上能够封隔储集层，避免其中的油气向上逸散的保护层。盖层的好坏直接影响油气在储集层中的聚集和保存。自然界中，任何盖层对气态和液态的烃类都只有相对的隔绝性。在地层条件下的烃类聚集都具有大小不同的天然能量，能驱使烃类向周围逸散。因而必须有良好的盖层封闭才能阻止烃类散失，使其聚集起来形成油气藏。2）盖层的特性盖层之所以具有封隔作用，是由于岩性致密、无裂缝、渗透性差，并且岩石具有较高的排替压力。排替压力是指某一岩样中的润湿相流体，被非润湿相流体开始驱替所需要的最低压力。由于沉积岩多被水相润湿，油气要通过它进行运移，必须首先驱走其中的水，才能进入其中。如果驱使石油运移的动力未达到进入盖层所需的排替压力，石油就被挡在盖层之下。岩石排替压力的大小与孔隙和喉道尺寸有直接关系，孔喉越小，其值越大。3）岩性常见盖层岩石有页岩、泥岩、盐岩、石膏和无水石膏等。页岩、泥岩盖层常与碎屑岩储集层并存;盐岩、石膏盖层大多发育在碳酸盐岩剖面中。在构造变动微弱的地区，裂缝不发育，致密的泥灰岩及石灰岩也可充当盖层。圈闭定义：圈闭是指能够阻止油气继续运移，并储集遮挡油气使其聚集的场所。形成条件：圈闭是由储集层，盖层和遮挡物三部分组成的。圈闭的基本功能就是能够聚集油气。在具备充足油源的前提下，圈闭的存在是形成油气藏的必要条件。因此，研究圈闭的形成、类型及其与油气聚集的关系是很重要的。3.类型根据控制圈闭形成的地质因素，可将圈闭分为三大类:构造圈闭、地层圈闭和岩性圈闭1）构造圈闭构造运动使地层发生变形或变位，即褶皱或断裂。在条件具备时，这些褶皱和断裂就可以形成构造圈闭，如背斜圈闭和断层圈闭等。2）地层圈闭①地层接触关系整合：上、下两套岩层呈连续沉积、无沉积间断，这种接触关系叫整合。它反映了地壳较稳定的沉降，不断接受沉积。如果地壳上升使老地层露出水面，遭受风化剥蚀、造成沉积间断。以后再下降、继续接受沉积，就形成新地层与下伏老地层之间不连续接触的不整合地层圈闭。角度不整合：在那里，相继沉积下来的岩石部分被剥蚀掉，然后被不渗透的岩帽所覆盖。新、老地层成角度接触的称为角度不整合，反映了地壳在新地层沉积之前发生过褶皱运动。在角度不整合中，不整合上部的新岩层覆盖了褶皱剥蚀边缘或下部的倾斜层，形成圈闭。平行不整合：如果新、老地层之间虽有沉积间断，但仍呈平行接触的叫平行不整合，亦称假整合。平行不整合反映了地壳呈均衡上升或下降，所以新、老地层的产状基本一致。3）岩性圈闭在沉积盆地中，由于沉积条件的差异而造成储集层在横向上发生岩性变化，并被不渗透岩层遮挡时，即形成岩性圈闭。如砂岩尖灭和砂岩透镜体等。这种变化是由地层沉积时非寻常的砂和粘土分布所致，如河流三角洲的砂坝。上述是三种基本圈闭类型，还有许多圈闭是由褶皱、断层、孔隙性变化及其他情况组合而形成的复合圈闭。四、油气运移与聚集1.油气运移油气在生油层形成后呈分散状态，在各种外力作用下，运移到附近的圈闭中聚集起来，圈闭构成统一的整体，形成油气藏。.由此可见，油气运移是形成油气藏的不可缺少的阶段。1）定义油气运移：油气在地层内的任何移动都称为油气运移。初次运移：生油层中生成的油气向储集层内的运移称为初次运移。二次运移：油气进入储集层以后的一切运移都称为二次运移，包括油气在储集层内部的运移，也包括油气沿断层面、裂缝的运移2）运移的动力：动力来源主要有压实作用力、构造运动力、水动力、浮力和毛管压力等。它们在油气运移的两个阶段中起着不同的作用。其中压实作用力对油气的初次运移起主导作用，其他动力对油气的二次运移起主要作用。2.油气聚集油气在圈闭中聚集，形成油气藏的过程称为油气聚集。它是油气生成、运移以及储集层和圈闭构造等多种因素有机配合的结果。油气聚集条件：1）充足的油气来源是盆地形成储量丰富的油气藏的物质基础。2）良好的储集层是油气运移、聚集的基本条件。3）必须具有通向生油层的输导层和良好的封盖层，也就是要具有良好的生、储、盖组合。即生油层中生成的油气能够及时地运移到储集层中，同时盖层的质量和厚度又能保证运移到储集构造中的油气不会逸散。五、油气藏的类型据有关资料记载，世界上己经发现的油气藏有数万个，类型多种多样。为了更有效地指导勘探和开发油气资源，有必要对已发现的油气藏进行科学分类。目前国内外使用的油气藏分类方法很多，归纳起来有四种。1．根据日产量大小分为高产油气藏、中产油气藏、低产油气藏和非工业性油气藏。2．根据油气藏形态可分为层状油气藏(如背斜油气藏)、块状油气藏(如古潜山油气藏)和不规则油气藏。不规则油气藏中油气分布无一定形态，如断层油气藏、地层油气藏和岩性油气藏等。3.根据烃类组成可分为油藏、油气藏、气藏和凝析气藏。圈闭中烃类只以液态形式存在的称为油藏;圈闭中既有液态的油，又有游离的天然气则称作油气藏;圈闭中只有天然气存在的称为气藏;在高温高压的地层条件下，烃类以气态存在，开采时随着温度和压力的降低，到达地面后成为凝析油。这种气藏称为凝析(油)气藏。4.根据圈闭成因可分为构造油气藏、地层油气藏和岩性油气藏。油气聚集在由于构造运动而使地层发生变形或变位所形成的圈闭中，称为构造油气藏.;油气聚集在由于地层超覆或不整合覆盖而形成的圈闭中，称为地层油气藏;油气聚集在由于沉积条件的改变导致储集层岩性发生横向变化而形成的圈闭中，称为岩性油气藏。第三节油气藏流体分布及性质流体为任何可以流动的物质。油藏中可出现油、气、水三种流体，其中油和水是液体。一、油气藏流体分布1.油气栽中流体的宏观分布流体间的密度差决定了油、气、水在宏观上的分布。对于一个含油气构造而言，水最重位于底部，油占居中部，气最轻升到顶部。由于油藏岩石中毛管压力的作用，油水接触面既不是轮廓鲜明、也不是水平的，而是几米至几十米的油水过渡带。油气接触面也大体相同，但因油的密度比气大得多，油在气区上升的高度不如水在油区上升的高度大。2.流体的微观分布大多数油气藏是由沉积于海底或湖底的沉积物组成。这些沉积物最初饱含盐水。当油气运移到其中时，顶走了大部分盐水，少量保留下来。这部分残留下来的盐水称为共生水或束缚水。束缚水体积与储集层孔隙体积之比称为束缚水饱和度，通常用符号Swi表示。油、水在油层孔隙系统中的微观分布受岩石润湿性的制约。所谓润湿性，就是指存在两种非混相流体时，其中某一相流体沿固休表面延展或附着的倾向性。储集层岩石的表面可能亲水〔水湿)，也可能亲油(油湿)。在亲水、亲油岩石中，流体的分布明显不同。亲水岩石的表面被水膜包围，亲油岩石的表面则覆盖着油膜。孔道中各相界面张力的作用下，润湿相总是力图附着于颗粒表面，并尽力占据比较窄小的孔隙角隅，而把非润湿相推向更畅通的孔隙中间部位去。二、地层的高压物性1.原油的组成原油是石蜡族烷烃、环烷烃和芳香烃等不同烃类以及各种氧、硫、氮的化合物所组成的复杂混合物。原油中的这些非烃类物质对原油的很多性质有重大影响。2.溶解气油比与地面原油相比，地层原油最大的特点是在地层压力、温度下溶有大量气体。通常把某一压力、温度下的地层原油在地而进行脱气后，得到1m3地面原油时所分出的气体体积称为该压力、温度下地层原油的溶解气油比实验表明：随着压力的增加，溶解气油比越来越大。当P=P0(饱和压力)时，溶解气油比达到RSl（最大溶解气油比)。压力继续增大到原始地层压力，溶解气油比不再变化，始终保持在饱和压力下的溶解气油比。因为当地层压力高于饱和压力时，随着压力的降低，地层原油中没有气体脱出;当压力小于饱和压力后，地层原油内便有气体逸出，溶解于原油中的气量减少，故溶解气油比减小。3.原油的体积系数原油的体积系数B。是原油在地下的体积与其在地面脱气后的体积之比，原油的体积系数用于原油地下体积和地面体积之间的换算。由于地下溶解气和热膨胀的影响远远超过由于压力而引起的弹性压缩的影响，地层油的体积总是大于它在地面脱气后的体积，故原油的体积系数B。一般大于1。溶解气油比越大，其体积系数也越大。原油的体积系数除与溶解气油比和地层温度有关外，还直接随油层压力的改变而变化。(1)当P>Pb时，地层油以受压缩为主。地层油体积随压力增加而缩小，故及也减小;(2)当P=Pb时，具有最大的溶解气油比，体积系数B。最大;（3)当P<Pb时，溶解气量随地层压力的降低而减小，地层油体积减小，故B。随压力降低而减小。4.原油的压缩系数原油的弹性通常用压缩系数或弹性体积系数}o-来表示，压缩系数在等温条件下定义为随压力的变化地层原油体积的变化率:地层油的压缩系数主要取决于原油中溶解气量的大小以及原油所处的温度和压力条件。地层原油的溶解气油比越大，原油中的溶解气越多，使原油的密度减小得更多而具有更大的弹性，所以其压缩率也越大。地面脱气原油的压缩系数一般为(47)Χ10-4MPa-1;地层原油的压缩系数一般为(10一140)X10-4MPa-1。地层温度越高，原油越轻、密度越小，弹性越大。压力增加，原油密度增大，则其弹性压缩系数减小。5.原油的粘度原油的粘度是原油内摩擦力大小的度量参数。原油的粘度反映了原油的流动性能。粘度越小，原油的流动性能就越好。地面脱气原油的粘度变化很大。从外观上看，有的可稀到无孔不人，而有的则可能稠成半固态的塑性胶团。原油的化学组成是决定粘度高低的内因，也是最重要的影响因素。重烃、胶质和沥青含量使原油粘度增大。无论是地面原油还是地下原油，其粘度对于温度的变化都很敏感压力对于地层原油粘度的影响。以饱和压力为界，在不同区间压力对粘度的影响不同。当压力高于饱和压力时，随着压力增加，地层油弹性压缩，油的密度增大，液层间摩擦阻力增大，原油的粘度相应增大。当地层压力小于饱和压力时，随着地层压力的降低，油中的溶解气不断分离出去，地层原油的粘度急剧增大。二、天然气的物性天然气是以低分子饱和烃类气体为主和少量非烃类气体组成的混合气。对于一个油气田来说，所产天然气含有哪些组分，各组分所占比例如何，对天然气的物性影响很大。在天然气组分中，甲烷占绝大部分，乙烷、丙烷、丁烷和戊烷含量不多。天然气中还含有少量的非烃类气体，如硫化氢、二氧化碳、一氧化碳、氮、氧、氢和水汽)等。天然气中有时也含有微量的稀有气体，如y和氢等。各种组分在天然气中所占的数量比例，称为天然气的组成。1.天然气的视相对分子质量和相对密度1)天然气的相对分子质量标准状态下lmol天然气的质量，定义为天然气的“视相对分子质量”或“平均相对分子质量。显天然气的视相对分子质量取决于天然气的组成。各气田的天然气组成不同，视相对分子质量也就不同。一般干气田的天然气视相对分子质量约为16.82—17.982)天然气的相对密度在标准状态下，天然气密度与干燥空气密度的比值称为天然气的相对密度。天然气的相对密度变化较大。对于一般干气，其相对密度约为0.58一0.62。也有相对密度大于1的天然气。2.天然气的偏差系数在一定的温度和压力条件下，一定质量气体实际占有的体积与在相同条件下作为理想气体应该占有的体积之比，称为气体的偏差系数或偏差因子Z。天然气的偏差系数随气体的组成、温度和压力而变化3，天然气的压缩系数天然气的压缩系数是指在恒温条件下，随单位压力变化单位体积天然气的体积变化量，4.天然气的体积系数天然气的体积系数定义为地层条件下1mol气体占有的实际体积与地面标准条件下等量气体占有的体积之比。5.天然气的粘度天然气的粘度即为天然气内部某一部分相对于另一部分流动时摩擦阻力的量度。作为混合气体的天然气，其粘度与压力、温度和组成有关。天然气粘度对于它在地层中或管路中的流动计算是很重要的必备参数。粘度的高低表明流体流动的难易，粘度愈大，流动阻力愈大，流动越难。第四节油气层压力与温度压力和温度是影响油气藏的两种主要因素，并且都是可以利用的潜在能量。随着这两个因素的变化，岩层体积会发生变化，尤其重要的是岩层中所含流体的体积也发生变化。不同地区流体的压力和温度之间的差别，取决于它们的压力梯度和地温梯度。而压力梯度和地温梯度与油气在岩层中的生成、运移和聚集关系极大。它可以使油气聚集而形成油气藏，也可以使油气运移至地面而散失，还可以使油气从储集层中流入井内。油气开采的大部分工作都与压力、体积和温度有关。因此，对于油气田勘探和开采来说，研究压力和温度不仅具有理论意义，而且具有重要的实际意义。一、油气层压力1.相关概念地层压力是由多种因素形成的。主要有两个来源:一是上覆岩石重力所产生的岩石压力，称为地静压力;二是地层孔隙空间内地层水的重力所产生的水柱压力，称为静水压力或流体压力。在地层封闭的条件下，地静压力是由组成岩石的颗粒和岩石孔隙中的流体共同承担的。也就是说，地静压力与岩石颗粒和孔隙中流体所承受的压力是相对平衡的。若地层与地表连通，那么地层孔隙及其中的流体就是“敞开”的了。这样，上覆岩层压力即地静压力只由岩石颗粒质点来承担;孔隙流体压力即静水压力由岩层连通孔隙中的流体承担，与地静压力无关。连通孔隙中充满水的地层，可以近似看作是一套地下“连通器”。在油气田勘探和开采过程中，我们把油层中流体所承受的所有压力，统称为油层压力。在一般情况下，油层压力与地静压力关系不大。1地层压力储集层孔隙中的各种流体总是处于一定的压力之下。作用于地层所含流体的压力称为地层压力或孔隙流体压力。如果该流体为油或天然气，则分别称为油层压力和气层压力。2)静水压力当储集层内所含流体以水为主时，随深度增加而增加的水柱静止重力所产生的压力，称为静水压力。静水压力是通过单位面积上的重力或铅垂高度来度量的，其计算公式为:3)压力系数压力系数定义为实测地层压力与同一深度的静水压力之比。压力系数是衡量地层压力是否正常的一个指标。在一般地质条件下，地层压力与静水压力相当。压力系数在0.8-1.2范围属于正常压力。压力系数大于1.2称为异常高压;压力系数小于0..8则称为异常低压，它们是在特殊的地质条件下形成的。4)压力梯度压力梯度是指地层压力随深度的增加率。静水压力梯度指同一井内单位深度(10m或100m)静止压力的变化值;流压梯度是指油井在开井生产时，单位深度(l0m或l00m)流动压力的变化值。2.原始油层压力油气田投入开发之前，所有油层都是处于均衡受压状态的。这时油层内流体所承受的压力称为原始油层压力。分布规律：由于原始油层压力主要来自于流体压力，故其分布仍然遵循连通器原理。其大小随埋藏深度〔或海拔高度)而改变，即随深度增加而增加。就同一流体来说，埋藏深度相等，原始油层压力也相等。现以背斜油气藏为例，说明其原始油层压力的分布状况。图2一25所示为一个具有原生气顶的背斜油气藏。油层的渗透性很好并与地表连通，又有地表水补给，即油气藏有供水区而无泄水区。勘探初期，在油气藏上钻了4口探井。1号井钻在油藏的含水部分，井底海拔标高为-500m，井内液柱高600m。设地层水的密度为1.0g/crn3，根据静水压力公式(2一25)，可计算出1号井井底处的原始油层压力:由这一算例得出的原始油层压力在背斜构造油气藏上的分布规律是:同一油层，原始压力在构造顶部较小，而向两翼逐渐增大，即原始油层压力随油层埋藏深度的增加而增大。对于无泄水区的同一油气藏来说，钻遇油层的海拔高度相同时，若所含流体也相同，那么各井底的原始油层压力相等。若所含流体不同，其并底原始油层压力则不等。流体密度大的井底压力小;而流体密度小的则井底压力大。在油气田勘探阶段，常在第一批探井打开油层后，下入井底压力计。关井待油层压力恢复稳定后，所测得的油层中部的压力值即为原始油层压力。油气田在开发过程中某一时刻的地层压力，叫做目前地层压力或静止压力，简称静压，是关井恢复压力，稳定后所测得的油气层中部的压力。油层静压代表测压时油层的压力，是衡量油层压力水平的标志，因此需要定期监测。3.折算压力油田投入开发之前，油层压力的大小和分布受构造因素的影响。一般埋藏越深，压力越大。油田投入开发之后，油层压力主要受开采方式(采油速度和采油量等)的影响。为控制开采过程中压力的变化，必须设法消除构造因素的影响。否则，就不容易判断油层压力的变化是由于开采不合理引起的，还是因为埋藏深度不同造成的。因此，必须对油层压力加以换算，以消除构造因素的影响。另外，由于构造变形或地形起伏的影响，根据地层压力的绝对值往往不能判断出何处是高压区，何处是低压区，即不能判断地下流体的流动方向。为此，提出折算压力的概念。折算压力就是为了消除构造因素的影响和正确判断地下流体的流动方向，把所测得的油层真实压力折算到某一基准面上的压力。通常选择海平面或油水界面为折算基准面。以海平面为基准面的折算压力公式为:利用折算压力可以正确对比各井之间的压力高低。对原始地层压力折算，可以判断各井是否同属一个压力系统。根据同一地层中折算压力的分布情况，还可判断流体是否流动以及流动的方向。如果地层内各点的折算压力相等，其内的流体就不会流动。流体总是从折算压力高的区域流向折算压力低的区域。三、油气层温度地表的温度主要来自太阳能。因此，它随着昼夜和季节的变化而变化。受太阳能影响的表层称太阳辐射带，一般厚度不大，约20m左右，太阳辐射带下约20—130m为常温带，常温带之下，温度随深度的增加而有规律的升高。1.地温梯度在地壳的常温带以下，深度每增加100m，地温升高的摄氏度数称为地温梯度。常用下式2．地温级度地温级度是指地温每升高1℃时，所需加深的地层深度。实际上它是地温梯度的倒数，用下式表示:通常认为温度随深度而有规律的增加。深度大约平均每增加33m，地温就升高1℃。与地温梯度一样，不同地区的地温级度也不相同温级度越低，地温梯度就越高，对油气的生成、运移、聚集和开采的影响也就越大。3，地下沮度的影响因素综上所述，不难看出，地温梯度和地温级度在不同地区的变化不同。追究其原因除受地下热源影响之外，还有如下几种因素。l)岩石热导率不同岩石传热导的能力用热导率表示。岩性不同，热导率也不同。例如，玄武岩、碳酸盐岩、碎屑岩的热导率依次减小。因此，可以