石油地质学 第二部分：油气成藏分析

第二部分：油气成藏分析◆油气藏流体特征分析◆油气运聚方向分析◆油气成藏过程和成藏期次分析1

综合运用原油的物理性质、化学组成、生标物、色谱-质谱资料，综合分析油气藏中原油的成熟度、生物降解等特征。一、油气藏流体特征分析2一、油气藏流体特征分析（一）检测石油组成和结构的重要方法（二）影响石油特征的重要因素

3（一）检测石油组成和结构

的重要方法

1、气相色谱法

2、质谱法

3、色谱-质谱法41、气相色谱法

◆

气相色谱可对混合物进行多组分分离

和定性、定量分析。

◆

色谱图是样品在检测器上产生的信号对时间所作的图。横坐标为时间，纵坐标是输出信号的幅值，它与进入的检测物质瞬间含量有关。泌阳凹陷云1井生油岩抽提物饱和烃组分气相色谱图52、质谱法

质谱法是以研究分子量和离子化的分子碎片来认识分子结构的现代分析技术。各类化合物的分子离子裂解成不同的碎片具有一定的规律性，具有其特征的碎片峰。63、色谱-质谱法

色谱法的特点是高分辨能力质谱法的特点是高鉴别能力将两个仪器连接在一起即色质联机（GC-MS）用色谱仪作为分离器，质谱仪作为鉴定器便可发挥两个仪器的长处，不仅可获得单一化合物的质谱图，而且还可获得几种常用的谱图，如质量色谱图。7典型的气相色谱仪/质谱仪8

质量色谱图是指某个质量数的离子对色谱图进行扫描所得的谱图。用萜类的特征碎片离子m/e为191扫描得到的质量色谱图，可依保留时间顺序将所有包含m/e191碎片离子的化合物都显示出来，用来判断萜类化合物。辽河凹陷冷东-雷家地区雷43井原油m/e191质量色谱图

9辽河凹陷冷东-雷家地区原油萜烷鉴定表10图4辽河凹陷冷东-雷家地区雷43井原油m/e217质量色谱图用m/e217扫描的质量色谱图可以用来判断甾族化合物11一、油气藏流体特征分析（一）检测石油组成和结构的重要方法（二）影响石油特征的重要因素

12（二）影响石油特征的重要因素

一）原始生油母质的类型和性质二）有机质热演化程度即成熟度三）石油在储层中经历的变化13一）原始生油母质的类型和性质海相石油较多的环烷烃、芳香烃和含硫化合物蜡含量低（含蜡量一般只有0.5%-3%）镍、钒含量高且Ni/V≤1陆相石油高烷烃低芳烃高蜡低硫（含蜡量普遍在15%—30%）高镍低钒Ni/V>1,

湖相石油一般Ni/V>214姥鲛烷/植烷（Pr/Ph）值与原始沉积环境盐湖相石油强还原环境，具植烷优势,Pr/Ph为0.2～0.8

正烷烃的偶碳优势，CPI<1

；湖相石油还原环境，

Pr/Ph为0.8～3,CPI≥1；湖沼相石油弱氧化环境，姥鲛烷优势明显，Pr/Ph>3。

另外，有机质成熟度对类异物二烯烷烃的分布也有影响，随成熟度升高，Pr/Ph值增大，Pr/nC17、Ph/nC18明显降低。

一）原始生油母质的类型和性质15

二）有机母质的成熟度

1、未熟-低熟油

(1)密度偏高，油质偏重我国大多数未熟-低熟油的密度介于0.85～0.94g/㎝3

（2）饱和烃馏份以正烷烃为主（含量占60%～80%）但多缺乏轻质（C4～C8）正烷烃。

nC21-/nC21+<1

(3)常含有各种芳香甾类和芳香萜类。

芳香甾萜类属于有关甾萜烷的早期芳构化作用的产物，在成熟原油中含量甚微或转化为常规多环芳烃类化合物。16（4）常含有相当数量热稳定性低的生物标志化合物如5β（H）-粪甾烷、

17β（H），21β（H）-霍烷、脱羟基维生素E系列、卟啉等。（5）常存在明显的奇数碳优势或偶数碳优势。

CPI值或OEP值明显大于1.0或低于1.01、未熟-低熟油17（6）成熟度指标：指示未熟-低熟

C29甾烷20S/（20S+20R）和αββ/（ααα+αββ）

均未达到平衡终点，一般小于0.4

（随着成熟度的增加，C29甾烷20S/（20S+20R）从0升到0.5左右，0.52～0.55为平衡状态）。1、未熟-低熟油图5沾化凹陷中原油的甾烷质量色谱图义18原油的C27～C29甾烷均以14α17α20R型为主，14α17α20S型和14β17β型含量甚少，反映原油的低成熟性。而埕15原油则完全不同，含有较多的14α17α20S型和14β17β型甾烷，后者还明显具有20R和20S两种异构体，说明埕15原油成熟度较高。18

Ts/Tm（Ts:C2717α（H）—三降霍烷

Tm:C2718α（H）—三降霍烷II在后生作用阶段，Tm比Ts稳定性差，随成熟度增高，Ts/Tm有增大的趋势。）1、未熟-低熟油C31藿烷：00.6(Ro=0.65%)其它成熟度指标亦反映低熟特征，如C31升霍烷22S/（22S+22R）

192、成熟油（1）多为常规原油（或称普通原油），密度多为0.82～0.87g/㎝3；（2）正烷烃碳原子数及分子量递减；（3）奇数碳优势消失，CPI或OEP值为1.0左右；（4）环烷烃及芳香烃碳原子数也递减，多环及多芳核化合物显著减少。（5）成熟度指标显示其成熟特征，如C29甾烷20S/（20S+20R）为0.4～0.52。203、高成熟油

凝析油主要为有机质高成熟阶段的产物。（1）一般具低密度（一般在0.78g/㎝3)、低粘度、低蜡、低凝固点、低初溜点的特征。（2）凝析油的主要成分C3～C12范围的烷烃、环烷烃和芳烃，C25以上高分子正烷烃含量渐趋于零；（3）胶质、沥青质含量低、乃至不含；（4）一些高成熟原油和凝析油，甾烷含量较低，而重排甾烷含量相对较高，使重排甾烷/甾烷比值较高。21（5）成熟度指标成熟度指标C29甾烷20S/（20S+20R）、C31升霍烷22S/（22S+22R）在划分成熟、高熟阶段有时作用不明显，因均已达到平衡值。

石蜡指数与庚烷值也是反映烃类成熟度的良好指标：

石蜡指数<0.8、庚烷值<15%低成熟原油石蜡指数0.8～2.5、庚烷值15%～25%成熟原油和凝析油石蜡指数>2.5，庚烷值>25%，高成熟凝析油石蜡指数=（2-甲基乙烷+3-甲基己烷）/（1顺3+1反3+1反2）甲基环戊烷

庚烷值=正庚烷/（环己烷-甲基环己烷间的馏出物）3、高成熟油22

在此需注意：

并非所有凝析油都是高成熟阶段形成的。煤系及富含壳质体、树脂体的陆源有机质在不同成熟阶段也可形成未成熟、成熟凝析油近来一些学者研究表明，石油的运移-分馏作用也可能是凝析油、特别是那些与原油成熟度相当（Ro在0.5%～1.2%）的凝析油形成的重要机理。

3、高成熟油23（二）影响石油特征的因素三）石油在储层中经历的变化

石油在储层进行二次运移过程中，由于“地质色层”效应，沿着油气运移的主要方向，油气的化学成分和物理性质产生规律性的变化，如其中芳香烃、卟啉、沥青质的含量相应减小，密度、粘度亦相应减小。但是，若在运移过程中氧化作用和生物降解作用占主导地位，则会出现相反的变化规律，胶质+沥青质的含量增加，密度、粘度增加。

24生物降解油的特点：（1）粘稠重油密度大（0.93～1.06g/㎝3）粘度高（100～10000mPa·S（2）降解油中烃类一般小于25%，尤其缺少正构烷烃，其含量常小于5%；（3）芳烃和噻吩衍生物的含量可高达25%～35%（4）胶质和沥青质含量从25%至75%不等，它们的组成与原始石油的类型和降解程度有关。25生物降解由易到难的顺序为：

正构烷烃、支链烷烃、类异物间二烯烷烃、低环的环烷烃、芳香烃及多环芳烃。遭受严重生物降解的原油的甾烷成熟度参数多已失真，不能再反映原油的成熟度。此外，在降解石油中噻吩类和其它含硫化合物相对富集，因为微生物不消耗它们。26西加拿大盆地原油生物降解

毕尔斯黑湖油田中的石油是未降解的石油，其正构烷烃含量明显占优势；埃杰顿石油为轻度降解油，其中正构烷烃减少，类异物二烯烷烃尤其是姥鲛烷和植烷含量相对增加；费雷特湖的石油为中等降解油，其正构烷烃几乎全部丧失，只有姥鲛烷、植烷突出，未分辨的复杂混合物明显增加；佩利坎石油为严重降解油，正构烷烃和类异物二烯烷烃几乎都被消耗，未分辨的复杂混合物很多。27请利用所给原油物性、族组成、生标物、气相色谱、色谱-质谱等资料判断下列8个原油样品的类型（低熟油、成熟油、凝析油、降解油），并详细说明判断依据。第二部分作业一28二、油气运聚方向分析1、地层压力纵向特征分析2、地层温度纵向特征分析

3、地层压力、流体势平面特征分析

291、地层压力纵向特征分析

地层压力:

作用于地层孔隙空间内流体上的压力称为地层压力或孔隙流体压力。地层压力的获取：（1）实测（2）用声波时差曲线预测（3）用地震速度预测30深度（m）地层压力（Mpa）31静水压力：地层中孔隙空间内地层水重量产生的水柱压力。

P=H·

·g

P—静水压力，Pa；

H—测压点的水柱高度（水压头），m；

—水的密度，kg/m3；

g—重力加速度，m/s2。32压力系数：实测的地层压力与按同一地层深度计算的静水压力的比值。

正常地层压力：在一般地质条件下，地层压力与静水压力相当，即压力系数≈1。异常地层压力：偏离静水压力的地层孔隙流体压力。或称压力异常。

异常高压：地层压力高于静水压力，压力系数大于1。

异常低压：地层压力低于静水压力，压力系数小于1。33深度（m）地层压力系数34地层压力纵向特征:

可反映油气垂向运移动力的强弱

若盆地深部发育强异常高压，则垂向运移动力强，深部流体具有向浅部层位运移的趋势。油气会沿着断层或裂隙从深部层系垂向运移到浅部层系中的圈闭中聚集，纵向上油气储量集中在中浅部层系内。深度（m）地层压力（Mpa）35

若盆地深部发育异常低压，流体垂向运移动力极弱，深部流体很难向浅层运移。深部油气只能在深部层位中的圈闭里聚集。纵向上油气储量集中在深部层系。若盆地从浅层至深层，均为正常地层压力，深部流体上窜的动力较小，仅靠浮力，油气难以从深部向浅部运移。362、地层温度纵向特征分析地温梯度：在地表上层（恒温带）以下，深度每增加100米，地温的增加值。

GT=100（T-t）/（H-h）式中GT——地温梯度，℃/100mT——深度为H处的地层温度，℃，

H——测温点的深度

t——恒温带的温度，℃，

h——恒温带的深度一般（20-130米）370.002.004.006.008.0010.001000.001500.002000.002500.003000.003500.00深度（m）地温梯度(℃/100m)383、流体势平面特征分析

流体势：Hubbert

将地下单位质量流体具有的机械能的总和定义为流体势（φ）

Φw=gZ+P/ρw

Φo＝gZ+P/ρo式中，Z为测点高程；ｇ为重力加速度；

P为测点压力，Pa；

ρ为流体密度，kg/m3；39地下流体势分析：

流体流动的方向总是由高势区指向低势区。低势区是油气潜在聚集区。1）若运载层连通性好，油气由高势区向低势区运移，若低势区存在圈闭，则会聚集成藏。2）若油气运移过程中遇到遮挡，例如岩性圈闭，则可能在高势区向低势区的过渡区，甚至高势区也存在油气聚集（如生油凹陷中的砂岩透镜体岩性油气藏，往往存在高压异常，压力系数可高达1.7）。40平面图的制作

1、数据准备（X，Y，作图数据）井名XY某层顶深井100400井203280井30-3380井4-50350井550300井6-32300井7-3-2450井832310井93-23402、用Surfer软件绘制平面等值线图4142三、油气成藏过程及成藏期次分析有机包裹体分析技术是油气地球化学分析的重要手段，现已广泛用于油气藏形成时期、油气成藏强度的分析和研究，并取得了良好的效果。运用流体包裹体的特征、均一化温度编制均一化温度分布直方图，再结合跃110井埋藏史-地温史曲线分析油气充注的时间和期次。仔细阅读跃进一号油田的资料，分析跃进一号油气藏条件，跃进一号圈闭发育史、烃源岩生排烃史，综合分析油气成藏过程和油气成藏期次。编制跃进一号油气成藏过程综合图（可用Cordraw软件画）。

43JZ25-1S-1