采气工培训-地质基础知识

第一章采气地质基础知识2011年10月第一节地壳及其组成物质一、地壳

地壳是地球最外层的固体外壳，岩石圈的重要组成部分。大陆地壳厚度一般为35～45km。

其中，高山、高原地区地壳较厚（可达60～70km），平原、盆地地壳相对较薄。大洋地壳则远比大陆地壳薄，厚度一般小于10km。地壳岩石矿物化学元素地壳分为上下两层。

上层化学成分以氧、硅、铝为主，称为硅铝层，由于和花岗岩成分相似，所以又叫花岗质层。此层在海洋底部很薄，甚至缺失，是不连续圈层。

下层富含硅和镁，称为硅镁层，由于和玄武岩成分相似，所以又叫玄武质层。在大陆和海洋均有分布，是连续圈层。第一节地壳及其组成物质地壳中主要元素的平均含量元素据克拉克和华盛顿（1924）%

据泰勒（1964）%O49.5246.40Si25.7528.15Al7.518.23Fe4.704.63Ca3.294.15Na2.642.36K2.402.09Mg1.942.33H0.88--第一节地壳及其组成物质二、岩石第一节地壳及其组成物质岩石是由各种矿物组成的复杂结合体。按其成因可将岩石分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。第一节地壳及其组成物质1、岩浆岩由岩浆在一定地质作用的影响下，侵入地壳或喷出地表，经冷却凝固、结晶而形成。喷出岩侵入岩岩浆花岗岩玄武岩2、沉积岩——油气开发重点关注早期形成的岩石经过物理、化学的破坏作用，在地质外力（如流水、风吹、日晒等）的作用下，在海洋、湖泊、河道或陆地表面某些地方沉积下来而形成的岩石。第一节地壳及其组成物质第一节地壳及其组成物质3、变质岩原岩（如岩浆岩或沉积岩）受到高温、高压等条件的影响，改变了原来岩石的成分、结构，发生了变质作用而形成的岩石。大理岩A.重熔、再生B.风化、搬运、沉积、固结成岩C.高温高压变质岩浆岩岩浆沉积岩变质岩第一节地壳及其组成物质第一节地壳及其组成物质三、矿物矿物是由天然产出且具有特定的化学成分和内部结构构造的均匀固体，是组成岩石的基本单位。

目前自然界发现的矿物约有3300多种，而构成岩石主要成分的矿物也只有20∼30种。

组成岩石主要成分的矿物称为造岩矿物。正长石斜长石黑云母石英第一节地壳及其组成物质矿物的识别方法（1）形态矿物的晶体都具有一定的外部形态。云母晶体金刚石晶体电气石晶体第一节地壳及其组成物质矿物的识别方法（2）物理性质颜色——在矿物的新鲜面上直接观察到的颜色，最明显且便于识别的特征。橄榄石紫水晶第一节地壳及其组成物质矿物的识别方法（2）物理性质光泽——矿物反射光线的能力和闪光的性质。金属光泽半金属光泽石绵黄铁矿磁铁矿非金属光泽第一节地壳及其组成物质矿物的识别方法（2）物理性质透明度——矿物透光能力的强弱。以0.03mm厚度为标准，通常在矿物碎片边缘观察。透明矿物半透明矿物黄铁矿磁铁矿不透明矿物冰洲石第一节地壳及其组成物质矿物的识别方法（2）物理性质硬度——矿物抵抗摩擦或刻划的强度，是鉴定矿物的重要依据之一。

矿物学上的硬度一般指的是相对硬度——摩式硬度。硬度（°）12345678910矿物滑石石膏方解石萤石磷灰石（正）长石石英黄玉刚玉金刚石常见矿物硬度表（摩氏硬度计）指甲2.2小刀或玻璃5~5.6第一节地壳及其组成物质矿物的识别方法（3）简易化学反应

绝大多数矿物都是以化合物的形式存在，有的矿物用简单的化学反应就可以试验出所含成分。CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑例如：方解石遇冷的稀盐酸剧烈起泡白云石遇冷的稀盐酸缓慢起泡（或不起泡），遇热的稀盐酸才剧烈起泡。第二节沉积岩的类型及沉积相一、沉积岩沉积岩在地壳表层分布很广，陆地面积的大约四分之三被沉积物(岩)所覆盖，而海洋面积的全部被沉积物(岩)所覆盖。沉积岩的分类方案很多，从油气地质的角度考度，可将其分为三类：

碎屑岩、粘土岩、碳酸盐岩。1、碎屑岩第二节沉积岩的类型及沉积相

碎屑岩由碎屑颗粒和胶结物组成，碎屑成分占50%以上。碎屑颗粒以石英、长石为主。2、粘土岩由粒径小于0.1mm的粘土矿物所组成的岩石。按层理结构可分为页岩和泥岩。3、碳酸盐岩第二节沉积岩的类型及沉积相主要成分：方解石（CaCO3）→石灰岩白云石[CaMg(CO3)2]→白云岩石灰岩白云岩二、沉积相第二节沉积岩的类型及沉积相在一定沉积环境中所形成的岩石组合。沉积环境——指在沉积和成岩过程中所处的自然地理条件、气候状况、生物发育情况、沉积介质的物理-化学性质、地球化学条件及水体深浅等。岩石组合——指岩石的成分、颜色、结构、构造以及各种岩石的相互关系和分布情况等。沉积相分类表第二节沉积岩的类型及沉积相相组陆相组海相组海陆过渡相组相残积相坡积-坠积相山麓-洪积相河流相湖泊相沼泽相沙漠相冰川相滨岸相浅海陆棚相半深海相深海相三角洲相泻湖相障壁岛相潮坪相河口湾相三、沉积盆地第二节沉积岩的类型及沉积相在漫长的地质历史时期，由于地壳的不断运动，使得地壳表面起伏不平，下降的地区形成洼陷，接受沉积的洼陷区域称为沉积盆地。大多数石油、天然气都分布在沉积盆地中。第三节地层和地质时代一、地层指具有一定时间和空间涵义的层状岩石的自然组合。岩石：反映地壳发展变化的情况。化石：反映生物发展史、岩层形成的年代和形成的沉积环境。第三节地层和地质时代二、地质时代地质时代就是地层的年龄。地质时代单位：代、纪、世。地层单位：界、系、统及群、组、段、带。例如：中生界侏罗系下统自流井组大安寨段中生界三叠系上统须家河组古生界二叠系上统长兴组

地壳运动：又称构造运动，是由于地壳的内部原因（重力、地内热能等）和外部原因（行星引力）引起地壳形态的变化的运动。基本类型：升降运动：此起彼伏，相互补偿（局部）。水平运动：地壳以水平运动为主。第四节地质构造地壳中的岩层在褶皱运动的作用下，发生一系列向上或向下的波状弯曲，并保持其连续完整性，这样的变形结果，即为褶皱构造。向斜背斜一、褶皱构造第四节地质构造第四节地质构造二、断裂构造岩体受力的作用发生变形，当作用力的强度超过岩体的强度时，岩体就发生破裂，从而形成断裂构造。断层的分类根据两盘的相对位移：

正断层：上盘相对下降，下盘相对上升的断层。

逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降的断层。

平移断层：两盘顺走向相对移动。（在垂直方向上没有位移）

第四节地质构造第四节地质构造三、地层间的接触关系岩层之间的接触关系可分为整合接触、假整合接触和不整合接触三种类型。1、整合接触：

新老地层大致平行，沉积岩岩性与生物变化都呈渐变关系，它们是连续沉积的。2、假整合接触：

新老地层大致平行，沉积岩岩性与生物变化都呈突变关系，呈不连续沉积。3、不整合接触：

新老地层产状完全不同，其间有地层缺失并有明显的风化现象。第四节地质构造岩层组1岩层组2第二章气藏、气田川东北采气厂2011年10月第一节石油、天然气的生成关于油气的成因曾有两种不同的学说，即有机成因学说和无机成因学说两大派别。无机成因学派认为：石油和天然气是来自地球内部的无机物质，或者是来自宇宙中的碳氢元素，经过复杂的化学作用，首先形成了甲烷，并在地球形成初期就已存在地球内部，后来沿地壳的裂缝向上运移，在运移过程中聚合成高分子的烃类，并在岩层中聚集形成油气藏。有机成因学派认为：人们在长期的开采和利用油气的过程中已经发现绝大部分油气田都分布于沉积岩中。油、气的化学成分与沉积岩中有机质的化学成分有很多共同之处。而且在地质历史时期中生物广泛发展的阶段，沉积岩中油、气就越丰富。事实证明了油、气是由有机质生成的。一、石油、天然气的成因二、石油、天然气的生成异同第一节石油、天然气的生成生成条件石油天然气1原始有机物质以低等动、植物中的脂肪及类脂化合物、蛋白质碳水化合物为主除生油物质可生成天然气外，高等植物中的木质纤维及煤系再变质也可生成天然气2生产环境必须在缺氧的还原或强还原环境才能生成石油除生油环境可生成天然气外，在有氧存在的弱还原环境也可生成天然气3生成过程沉积物埋藏期（有机质未成熟阶段）温度、压力不够，有机质未成熟，不能生成石油能生成低温甲烷气成岩阶段（有机质成熟阶段）埋藏深度在1500~4000m，温度60~125℃时，有机质成熟，生成石油在生成石油阶段可生成烃类气体深变质阶段（有机质过成熟及变质阶段）埋藏深度大于5100m，温度超过160℃

，有机质达到热变质阶段，不能生成石油在地层温度、压力超过生油的临界条件，液态石油发生热裂分解成气态烃第二节油气藏形成的条件油气藏的概念：

地下岩层中能够聚集并储藏石油和天然气的场所，称为油气藏。油气藏是油气聚集的基本单元，是油气在单一圈闭中的聚集，具有统一的压力系统和油水界面。油气藏形成必须具备生、储、盖、运、圈这五个条件。第二节油气藏形成的条件一、生油气层具备生油、气条件，且能生成一定数量的石油、天然气的地层。生油气层是有机质堆积、保存，并转化成油气的岩层。二、储层具备能使石油、天然气在孔隙（孔、洞、裂缝）中流动、聚积和储存的岩层。第二节油气藏形成的条件储层的分类1、碎屑岩储层以砂岩、砂砾岩和砾岩等碎屑沉积岩为主。储集空间以孔隙、裂缝孔隙为主。2、碳酸盐岩储层以白云岩、白云质灰岩、石灰岩、生物灰岩为主。储集空间由孔隙、孔洞、裂缝三者组成。3、其他岩类储层主要是岩浆岩、变质岩和泥质沉积岩的致密岩石。第二节油气藏形成的条件三、油气运移油气从生油层向储集层运移的过程。油气运移的动力压力重力（浮力）水动力扩散作用第二节油气藏形成的条件四、盖层和圈闭盖层——指位于储集层之上能够封隔储集层使其中的油气免于向上逸散的保护层。圈闭——能够阻止油气继续运移并在其中聚集的场所。一个圈闭包括储集层、盖层和遮挡物。第三节油气藏的形成第四节气田一、气田的概念二、含气盆地气藏——具有独立压力系统和统一气水界面，且只聚集有天然气的单一圈闭。气田——指受局部构造（包括岩性、地层因素等）所控制的同一面积范围的气藏总和。发现有工业价值油气田的沉积盆地。第四节气田三、气藏类型

气藏类型指气藏的地质特征（构造、储层、岩性、储渗通道、驱动方式、边底水等的特征）和天然气特征。气藏类型的划分方式多种多样，目前国内广泛采用的油气藏分类方法是以圈闭成因进行分类，分为构造油气藏、地层油气藏和岩性油气藏三大类。第四节气田四、油气田的储量分级油气田的储量是指储藏在油气田的油气层孔隙中的油气数量。三级储量：预探阶段，构造已获工业油气流。二级储量：详探、测试阶段，有部分井投产，可作为开发方案的编制依据。一级储量：第一批生产井投入开发后，制定生产计划等依据川东北采气厂2011年10月第三章气藏中的流体及其性质第一节天然气的主要物理化学性质

天然气是指在不同地质条件下生成、运移并以一定压力储集在地下构造中，以气态碳氢化合物为主的可燃性混合气体。一、概念天然气的成分因地而异，大部分是甲烷，其次是乙烷、丙烷、丁烷等，此外还有气态气体。天然气分类以含凝析油多少，分为干气和湿气（50g/m3）；含H2S和CO2，酸性天然气（20mg/m3）和洁气；以产出方式，气田气、石油伴生气、凝析气田气第一节天然气的主要物理化学性质第一节天然气的主要物理化学性质二、天然气的主要物理-化学性质1、密度——单位体积的天然气所具有的质量称为天然气的密度。式中：ρg——天然气的密度，kg/m3；

Mg——天然气所具有的质量，kg；

Vg——天然气的体积，m3。第一节天然气的主要物理化学性质2、相对密度——在某一温度、压力下天然气的密度与标准状况下干燥空气的密度之比。式中：G——天然气的相对密度；

ρg——天然气的密度；

ρ——干燥空气的密度。第一节天然气的主要物理化学性质3、粘度——当天然气流动时，由于气体内部分子间相对运动产生的摩擦力，称为天然气的粘度。式中：μ——流体的动力粘度，Pa·sF——两层流体的内摩擦力，N；d——两层流体见的距离，m；

υ——两层流体的相对运动速度，m/s；A——两层流体间的面积，m2。第一节天然气的主要物理化学性质4、临界温度和临界压力临界温度——使物质由气相变为液相的最高温度。在这个温度以上，无论怎样增大压强，气态物质不会液化。在临界温度时使气体液化所需要的最小压力称临界压力。由于天然气是混合气体，其中各组分临界温度和临界压力的加权平均值称为视临界温度（T’c）和视临界压力（P’c）。第一节天然气的主要物理化学性质5、气体状态方程与理想气体偏差校正理想气体天然气Z——偏差系数。决定于气体的特性、温度和压力。第一节天然气的主要物理化学性质6、天然气的含水量天然气在地层中长期和水接触，含有一定量的水蒸气，把每立方米天然气中含有水蒸气的克数称为天然气的含水量或绝对湿度，用e表示。饱和含水量——一定压力、温度下，每立方米天然气中含有最大水蒸气的克数。相对湿度——在一定条件下，天然气的含水量与饱和含水量之比。露点——在一定压力下，天然气刚被水饱和时对应的温度。第一节天然气的主要物理化学性质7、天然气的溶解度在地层压力下，地层水中溶解有部分天然气，每立方米地层水中含有标准状态下天然气的体积系数称为天然气的溶解度。式中：S1——天然气在纯