第二章成藏地球化学

讲授内容第一章成藏地质学的研究目的和内容第二章成藏地球化学第三章成藏年代学第四章成藏动力学第五章大油气田形成理论第六章非常规油气藏第二章成藏地球化学第一节成藏地球化学研究内容与方法

一、成藏地球化学的研究内容二、成藏地球化学的研究方法三、成藏地球化学的应用第二节油藏地球化学一、油藏流体的非均质性及其成因二、油藏内流体的混合作用三、油气层及油气水界面的确定四、有机隔层——焦油席研究五、油藏流体连通性与分隔性研究第三节运移地球化学一、运移过程中石油组分的分馏作用二、初次运移的地球化学示踪特征三、二次运移的地球化学示踪特征

成藏地球化学是20世纪80年代中后期新兴的一门地球化学分支学科。

一、研究内容1、油藏中流体和矿物的相互作用2、油藏流体的非均质性及其形成机理3、探索油气运移、充注、聚集历史与成藏机制第一节成藏地球化学研究内容与方法二、研究方法１、油气地球化学分析（包括NSO化合物和高分子量化合物分析）；

NSO化合物是指含有氮、硫、氧杂原子的化合物，主要包括非烃和沥青。这些化合物又称极性化合物。NSO化合物对石油的粘滞性和相态特征具有很大影响。如，通过吸附在矿物表面上，可能影响储层的润湿性。

２、岩心抽提物分析；３、流体包裹体分析。

第一节成藏地球化学研究内容与方法三、主要应用1、在勘探方面的应用（1）确定源岩类型和成熟度（2）确定油气充注点和运移路线，恢复充注历史（3）油藏封闭性评价2、在油气评价和储层评价中的应用（1）流体界面确定（2）油藏连通性确定（3）Sw的计算（4）焦油席的确定（5）与脱沥青有关的开采问题第一节成藏地球化学研究内容与方法1、油藏内流体的非均质性表现

原油物性、油气比、族组成、同位素组成、分子组成在油藏内部的变化。2、非均质性的成因——同源不同期原油的运移作用——水解作用和生物降解作用——重力作用和焦油席的形成——原油的热蚀变作用——流体-岩石相互作用——油气运移过程中的分馏作用第二节油藏地球化学一、油藏流体的非均质性及其成因Larter和Aplin（1995）认为，造成油藏内部流体不同规模上的非均质性的原因可能是不同的。（1）1～几十公里范围内的横向成分梯度指示：——区域性的石油充注方向（油气比、成熟度）；——生物降解油田中区域性水流方向（正烷烃浓度）；——大规模流体流动屏障的存在（成分阶梯）。（２）10~100m范围的非均质性：——反映油藏在垂向上存在分隔层。（３）几十微米～分子级规模的非均质性：——与油层的表面化学以及流体包裹体中的古流体作用有关。第二节油藏地球化学一、油藏流体的非均质性及其成因油气的充注过程：石油首先进入具有最低孔隙排烃压力的高孔高渗层中；随着更多石油的注入，浮力增大，致使石油较小的孔隙注入，并把残余地层水排出。由此，造成油藏形成时存在着纵向和横向上的差异性和非均质性。第二节油藏地球化学一、油藏流体的非均质性及其成因进入储层中的石油，一旦达到较高的含油饱和度，为达到力学和化学上的平衡，石油柱内石油的化学组成将进行重新分配，即发生混合作用。混合作用包括以下３种机理：

１、密度驱动混合作用地下烃类因密度差异而处于不稳定状态，产生流体对流混合现象。

２、扩散作用油气向油藏充注时，由于原始化学组分的非均质性而产生分子扩散作用，这种作用导致物质重新分配，清除侧向上的浓度梯度，建立垂向上由重力分异而形成的浓度梯度。

３、热对流混合作用由于地温梯度变化导致流体发生热对流。二、油藏内流体的混合作用第二节油藏地球化学运用岩石热解、棒色谱、气相色谱、质谱等分析技术，通过分析储层岩心和岩屑中残余油的变化，可以确定油气层的分布以及油气水界面的位置。

1、运用棒色谱法确定含油带与贫油带三、油气层及油气水界面的确定第二节油藏地球化学2、运用岩石热解方法（ROCR-Eval)和溴分析方法确定油气水界面

岩石热解法最早用于烃源岩的评价，近些年来也被广泛用于油藏地球化学研究及油气层评价。三、油气层及油气水界面的确定第二节油藏地球化学运用岩石热解法还可以确定油藏油质特点或烃类性质。三、油气层及油气水界面的确定第二节油藏地球化学在一些油藏的贫油带和含水区内，常可以发现呈席状分布的焦油席（TarMats），一般分布在石蜡型原油的油藏中。焦油席（以往又译为沥青垫），是指油藏底部或油藏内部一种密度大于1.00g/cm3、粘度在10.00cP以上的富含沥青质的原油，又称为超重油，厚度一般1~2m。焦油席主要代表原地不可采的油，其出现将有损于油藏质量。在采油过程中可能发生脱沥青作用，造成底渗透油层的堵塞，形成“死油”。四、有机隔层——焦油席研究第二节油藏地球化学焦油席的成因有以下几种：四、有机隔层——焦油席研究第二节油藏地球化学

油藏连通性与分隔性研究是油气田开发中一个十分重要的问题。常规的油藏描述只着眼于储层的非均质性，主要研究储层的空间分布规律及其对油层连通性的影响。

油藏地球化学研究表明，砂层连通体不一定等同于流体连通体，因为油层内可能存在由各种原因形成的有机隔层（焦油席），从而导致油藏内部实际上是分隔的，出现“储层连通，油层分隔”的现象。

因此，油藏地球化学方法可以更准确地确定储层内流体的连通性和分隔性。其方法包括：——根据原油总体积组成的变化研究油藏内流体的流动屏障；——根据原油组成的色谱指纹特征的变化研究流体流动屏障；——根据油田水组成的变化研究油藏内流体的流动屏障；五、油藏流体连通性与分隔性研究第二节油藏地球化学1、温根据培原油史总体扔积组两成的筑变化鄙研究统油藏两内流福体的助流动度屏障油藏友的气/油比踩、凝清析油/气、块泡点体压力剩和密挤度等PV右T资料口都可肝以用颂来确籍定油坛层流烟体组包成的怪变化捆。下图脾反映嚷英国协北海Fo两rt闷ie鹅s油田语主油疯区与王东南蜡区之煌间存购在着敌流体萄流动液屏障眯。五、淡油藏距流体干连通惯性与环分隔胡性研造究第二本节石油藏誉地球性化学五、曾油藏拦流体肯连通脱性与骂分隔世性研垄究第二风节渡油藏屑地球况化学2、结根据似原油硬组成青的色爱谱指阁纹特艘征的叔变化崇研究折流体碍流动章屏障气相花色谱居指纹环分析晚技术箩是在树色谱-质谱赞分析交的基奋础上形，系两统进仓行原格油饱店和烃伙气相堂色谱凶分析晒，从绑气相遣色谱耽图上闪固定槐选择梨一批检配对查的相狭关烃蠢类，抵计算剩每对呜化合岸物的鼓相对拦组成绝，采面用极面坐标东方式夸绘成档气相挤色谱夺指纹岭分布售的星把状图候，可悄用来塔区分看原油拐族群绸，判评别油怠藏液帮体的爬连通继性。五、忽油藏战流体摄连通骨性与亏分隔丙性研裁究第二蜻节利油藏芝地球护化学实例涂一：只南中霜国海戒某油留田地质暖分析登认为畅，该陈油田PH笋4和PH碧5井间俩的储召层系催统是参连通君的，敬压力凝数据派对比喊不能猪作出挽结论破，但布烃类牙气相皆色谱技指纹刘明确服显示P3层下部2口井锤是不嫩连通洋的。五、因油藏少流体裹连通召性与谅分隔缓性研海究第二件节慰油藏撞地球弦化学实例克二：花刚果Ki历ti忆na油田GC指纹快表明B、岩C层是连通下的，煎而与A层不肃连通滥。GC息/I萍R/哥MS分析领技术静进一寒步证赶实了到此点蛙。五、诉油藏膀流体腔连通软性与爱分隔讽性研疗究第二云节机油藏紧地球文化学五、妨油藏盒流体社连通号性与冰分隔骑性研救究第二劈燕节庄油藏窝地球狠化学实例滤三：踩南意痕大利衡亚德乘利亚萄海某忧油田问题纤：A井中的篇重油童和轻执油是挪否属候同一兴油藏营？A井与B井的轻稳质油粥是否君连通挡？GC指纹率分析单结果姻：A井的翅重油仇和轻筐油不删连通青，A、挨B井的筋轻质把油是盒在一德个连祸通的印储层天中。五、盲油藏钉流体假连通侦性与获分隔御性研辽究第二泥节揭油藏剥地球香化学第三脊节份运掠移地漏球化窜学一缠、运移古过程瞧中石护油组症分的豆分馏客作用石油楼在运偿载层差中运定移时停，由扛于油浊气组扒分与牌运移气介质铁之间算物理或-化盘学作苗用的节影响组，多批组分李的复组杂混块合物骄将发忍生不酱同程冷度的淋分异舰作用盈，导朴致石柴油的沙组成兴和性谢质发偏生一约系列谷的变救化，志简称分馏委作用。影响敌因素康：吸嘱付扩颈散溶桥解。第三臂节击运题移地糕球化圈学1．石族组赔成⑴泥绳（页懂）岩姜烃/拖非烃虚低，读砂岩拉烃/维非烃骄高；⑵泥假页岩则非烃渠较多疫，砂猾岩联非烃屠较少薄（崇运移功强）⑶运廉移方拉向上居，距夫离增征加，蚊烃/租非烃筒逐渐劈燕增大仆；⑷砂辜岩层帅内上破、下况界面迟附近傲，烃剪/非气烃较庭高（行与页它岩排绿烃有梳关）奋。不同自组分叨运移堵的相逝对难庄易顺拍序为穷：①烃域类化营合物丑较易兰，非族烃、垫沥青涂质较光难；②饱姐和烃土较易漂，芳骆烃较驱难；③低凑环数俗芳烃夺较易计，多宝环数满芳烃际较难逼。一暗、运移要过程问中石英油组撒分的穷分馏趣作用第三性节猎运模移地确球化帆学2．农不同榨碳数窝的烃具类（1学）主休要含当油段便位于擦生油章门限击之上分，说腾明烃碗类由呢下向洲上纵戴向运厘移；（2于）C6~C9，C10~C14轻质较烃、文高浓死度异磨常的范样品秋，上赖、中葛、下兔三个领含油亲带都塌存在卷；（3冤）C25~C35高异瞧常样浆品只辅存在垦下部场含油害带，固说明予低分挽子量谦烃类却较高茫分子赤量烃孔更易庸运移通，同趴时说淋明轻松质烃猎纵向径运移归失去隔一部币分轻相质烃汗。一招、运移畏过程授中石牙油组贴分的膜分馏拨作用一般陷说来近，随藏运移煤距离暖增加盈，低凶分子锄烃/南高分天子烃胡的比尿值是增绘加的蜓。第三盆节猫运移富地球稼化学一子、运移疗过程都中石盏油组解分的狸分馏势作用第三玻节胀运移彻地球辣化学一毯、运移谢过程降中石侮油组宰分的只分馏艘作用第三树节舍运移怎地球窗化学一挣、运移拘过程绳中石怖油组冲分的联分馏违作用第三盲节吼运移碰地球示化学一哨、运移迷过程向中石霜油组茶分的绞分馏坡作用3．嚷正构固烷烃局和异祥戊二新烯型璃烃一般绸来说库，随毙运移筛距离椅增加游，低妙分子请正烷清烃的嫂丰度晨具有面较明齿显增炼大，链且高教比重森原油祥的分定馏作邪用较饿低比升重原及油更则显著踩。多爸数实挽验也激表明敬，低吼分子稀烃比土高分串子烃音更容更易运甲移，睁说明摄低分辽子烃平运移菠能力源强。研究蛇发现筐：Pr守/n趋C17比值境，比售源岩腐残余粥烃要炸低，龙或者敏按运迷移烃扎中的nC17较姥箩鲛烷碌更易温运移仿。侨因狼此，Pr讲/n榆C17比值退随运敲移距出离增算加是循减小摄的德。第三禽节厘运移蠢地球勺化学一冰、运移荷过程歌中石卖油组扬分的池分馏愿作用第三早节撕运移秋地球侄化学一破、运移挤过程饶中石兵油组拼分的笼分馏能作用4．短甾烷店和萜怜烷类宝化合嘴物（1嫂）甾挎烷和脆萜烷躺是高镰分子码量的批多环软烷烃绍。运辞移能端力不汤及正梁烷烃雁。（2细）在录不同右环数绪的萜少烷类碑化合枝物之岂间，蹲低环室数萜葱烷比喘高环牢数萜府烷运护移能播力强石。（3贿）不射同立卷体异洗构体员运移武能力普有差缎别。甾烷αβ税β组分臂比αα养α组分口易于附运移喇，单垒芳甾壮烷比廉三芳睬甾烷梯更易室运移饺，长窜链三随环萜姨比藿太烷易护于运烈移。第三评节霸运移闻地球峡化学一吴、运移继过程痰中石享油组坊分的躁分馏秒作用5．则稳定辜性碳算同位杰素由于妖正烷路烃同引位素否较轻俱，异谈构烷川烃和疑环烷膀烃较播重，恶正烷萄烷运丹移较舟快，拍异构桥烷烃刑和环炼烷烃召运移皆较慢锦。随权运移音距离鲜加长监，饱肯和烃δ13C值降低，原唉油也被同样倦降低主，但吧石油揪变化闲较复坊杂。总规鹊律是巡寿：高极终性组酸份运炎移较诵慢，限低极革性组妻分运痕移较门快；辞芳烃萄较慢偿，饱凶和烃套较快拌；高乌分子模烃较帆慢，虹低分萌子烃街较快唤。根本悉原因环：与岩斥石吸打付，检烃类霉分子因大小洽有关扛。第三去节宪运移刘地球本化学二采、初粘次运移面的地靠球化痰学示撑踪特固征1．赏根据隔烃源岔岩在鸟纵向斯剖面炮上地西球化秩学指降标的瞎突然违变化勺，确孝定烃盒源岩殊排烃爹的深御度和坐时期一般炕来说惊，在盖纵向贸剖面飞上，俊受沉疏积环帐境控赌制，负有机来质成焰分和辩性质搭在一屯定范伞围内填变化庭较小辆,含梢烃量瞧的变隙化基融本上多取决无于深终度，靠也就吸是取熟决于画热演烘化程帖度。地层骂中的闲烃含卫量在选大量源生烃蒸阶段闷，正扮常的赖趋势办应当第是：艘随埋删深的雾增加乓而增贯加。但在末到一遣定深晨度段形往下秆，若预烷烃离含量捞突然俘减少岗，这巾一现封象最绣合理耐的解舒释就俩是初筑次运撑移的喂结果，同诊时，参非烃野和沥孤青质辈也突严然减红少，尝说明穗它们运和烷杠烃一另起运耐移。第三嚼节驻运移著地球傅化学二赵、初蚕次运移认的地鸽球化血学示泊踪特痒征①驱“A”烧、总烃什、隆“A”雁/有机筑碳、棋总烃屑/有中机碳：在最成熟泰烃源痛岩中疼其含丙量或剩比值镜应保芒持不受变，私发生绘初次袍运移做的深述度段泛其含所量或涛比值米应降面低，牌运移恳的规蓬模越遮大，匠递减腹量也嫂越大赠。②利泊用Pr遍/n藏C19和Ph铁/n轿C20、nC-21/nC+22、（数nC21+n休C22）/聚（n旱C28+n侍C29）来表放示运干移。一般忘正构宵烷烃世分子蜻越小夺，越湿易运油移或爬运移的距离猎越远母。因左此，学发生旺运移梯的深帜度段闯这些锅比值检降低戒。③利洒用热断解色叶谱S1，S1/（睬S1+S2）指示寒运移一般售热解遍色谱孤蒸发趁烃量怠（S1）与总准烃含蜡量相革当，棚在未地发生决运移骂的部涨位保扫持稳答定。迁在运遭移的组深度填段上亲其含汁量或朱比值屡下降薪，可侄视为糕运移迁。目前辜，常字用的哈指标斗有：第三博节盟运移底地球岸化学二浓、初医次运移担的地蔑球化和学示碰踪特肃征需注驾意的嚼原则松：上述齿研究众思路摸建立煌在一喘定研补究基胶础之匙上：①必易须是芬烃源窜岩层碌已进估入成肃熟阶勒段；②指作示有狂机质震丰度售的残悬余有立机碳处和镜和检显碌示的白酐酪犬根类挤型应甘基本硬类似温（即企为成盈熟烃饶源岩集），锐即上扁述指路标的洞减少回是由溜于运禽移而丝式减少子的。③如民烃源排岩有廉机碳弄的明还显减楼小，搞或酐炮酪根桶类型男明显清变差庭。应羞该不阻属于道初次剖运移记的结柔果，抬而是耻有机临质沉敬积本雕身变请差的羽原因勤。第三镜节姓运移绕地球款化学二慈、初枕次运移闻的地腿球化沫学示堆踪特户征2．通过皂对砂茎泥岩袍质系称的密物集取号样，蚕观察诊排烃锈现象晚，计裙算排致烃效向率和绪研究尿排烃胆机理通过桐在烃僵源岩堡中部消、边川部和越紧邻落砂岩格密集幻玉取样萄，对恶可溶冲有机糖质进洪行地轿化分靠析研鲁究。（1帅）研织究正世烷烃屠在排锤烃过鲁程中维的分劲异作搂用低碳河数正座烷烃忌优先工排出休，厚奸层泥慰岩中黎部呈身双峰浇型，市边部碰后峰奖型，筐砂岩世前峰香型。（2躺）研蓄究生音油岩风含烃岁量（蜡泥岩孙中部倒→边豪部→游紧邻梁砂岩早的顶随底）在成振熟阶秘段没橡有不百排烃扶的烃池源岩披，在袋不同锁的部归位上挠只有削排烃猴多少爸和快企慢的旨差别老。排但烃在维由烃擦源中浴部到助边部答呈连洞续状狮，只奇是由盖于边坟部排截烃速脸度比浑中部菊的补睛给速证度大沾，才简形成轮含烃哥量向筒边部胸递减戚。也正管是含艘烃量鞋有差关异，原才进棉一步减说明四烃源苦岩中捎部也坑并非鸟没有撤烃类云排出南。第三库节救运移闪地球朽化学二掉、初通次运移堡的地买球化密学示朽踪特稠征（3穷）Ⅲ龟型与秆Ⅱ型铲正烷第烃相馒对排愁烃率傅差别研究讲发现剂Ⅲ型妻正烷码烃排呀出率补随碳娱数的巷增加拜而迅手速递异减，露分异妇效应巴明显虚。Ⅱ型足变化回不大汇，说歇明不员同类偿型烃单源岩塘，排惑烃机馅理和般运移仙不同驶。Ⅲ型恒以产串气为颠主，客少量正的油员溶于懂气中害运移穴，因洁此溶疼解度坦大的薄低碳材数烷息烃优尸先排抛出，幸分异含现象纲明显放。Ⅱ型佩以生袜油为信主，涝少量芬气溶持于油摊中整桂体运竟移，厌几乎坐无分都异效财应。第三看节执运移协地球袋化学二号、初仍次运移概的地原球化就学示甘踪特乐征第三句节像运移果地球第化学三膊、二吨次运移她的地垂球化叠学示腔踪特星征利用乎有机供地化保指标供研究钟石油辈天然贞气的役二次础运移延的核娘心是惑利用略在运习移过怨程中乐地球盘化学挥指标禁发生剃相对规有规姿律的谦变化哀来追割索运灰移路么线。一般泳来说性，地笨球化饲学指脸标变支化是阔绝对阵的，听而不回变则价是相症对的耳有条茄件的乒。石油顷天然堵气在拦运移葵中随屈物化钓条件奇的变泄化，叉必然徐引起技自身瓣在成跃分上补、性白质上巡寿的变师化，径与实垫验室屑的色伴层分题析极恐为相抗似。第三穴节锈运移灰地球非化学三社、二红次运移供的地据球化烧学示惯踪特溪征1、补根据端原油抹组分禾和性钢质变伟化确递定油圣气运亏移方闯向随运白移距味离增筋大：非烃险化合抢物含宅量相蚕对减指少；高分改子烃嫌类化怪合物蹲含量浆及芳碑烃含锯量相挪对减怕少；造成陵沿运盼移方奋向主摘峰碳塞降低希，轻倘重比应值增诱加；邪轻重扭芳烃姥比值戚增大骄；δ13C/12C变轻甚；甾烷奔中αβ暗β比αα尿α易运只移，柴重排岁甾烷撞比规愉则甾地烷易粱运移睡；低环失数萜睬烷比融高环阀数萜亚烷易复运移追。如在混运移俯中氧裤化作能用占樱主导穗地位灶，则寇出现吼相反膊变化齿规律宝；密庆度、浆粘度蜡变大邮，下笨部油燥质轻凝、上礼部油其质重帮等，贞必须肥具体懒情况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