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1《石油及天然气地质学》复习题绪论1.什么是石油地质学?石油地质学的研究对象是什么?答：石油地质学：又称石油及天然气地质学，是研究地壳中油气藏及其形成原理和分布规律的一门科学。研究对象：油气藏。2.石油地质学的主要研究内容有哪些?答：成盆、成烃、成藏研究是石油地质学的三大主要内容。油气藏的形成条件可归纳为：生、储、盖、圈、运、保，所以本课程根据由浅到深可归纳为以下四部分内容：油气藏的基本要素：流体、生储盖层、圈闭。油气藏形成的基本原理：生成、运移、聚集。油气藏成藏分析：成藏条件、保存与破坏。含油气盆地及油气分布规律和控制因素。3.石油在国民经济中有何作用?答：①在工业及交通运输上作为燃料，称为工业的血液；②在轻纺工业上，作为石油化工原料，称为工业食粮；③在农业上，为农机燃料，化肥、农药的原料，是良田沃土；④在军事上，为战略资源和物质基础。4.解放后我国石油工业经历了哪三个发展阶段?答：第一阶段:1949年——1958年油气勘探重点在西部地区，56年5月发现克拉玛依、四川的扬高寺气田，56年12月发现鸭尔峡油田。第二阶段:1959年——1978年勘探重点由西部转向东部，1959年9月26日，发现了大庆油田，1963年发现胜利油田，1964年发现大港油田，1965年发现江汉油田，1967年发现下辽河油田，1970年发现长庆油田，1971年发现南阳油田，1975年发现任邱油田，1975年发现中原油田。第三阶段:1978年12月——现在稳定东部，发展西部，面向海上，进军国际石油市场。发展东部：东部油田继续增储上产，寻找隐闭油气藏。发展西部：塔里木油田、吐哈油田等大油田的相继建成，……面向海上：发现海上大陆架，查明近海盆地的油气概况，有近10盆地含有丰富的油气资源，油储量主要在渤海4亿多吨，珠江口4亿多吨，北部湾1亿多吨；气主要在琼东南，东海、辽东有少量的气，……。深部海域还有大量的天然气水合物储存。进军国际石油市场：自1992年以来，先后在秘鲁、加拿大、苏丹、委内瑞拉、马六甲、泰国、哈萨克斯坦等国家和地区取得了合作项目或股权，中东——北非、中亚——俄罗斯和南美已经成为我国在国际上进行油气勘探开发的战略区。与其它国家的合作还在继续进行。5.未来石油发展的领域有哪些?答：1.在地域上，扩大海上及沙漠勘探，从海上和沙漠地区寻找发现油气藏。2.在纵向上，利用高新科技，加大深部勘探力度，从较深部位寻找油气藏。3.寻找新的替代能源，天然气水合物也成为前景巨大的新能源而日益受到关注。6.如何理解整装大油田的发现依赖石油理论的大突破?答：1.海相生油理论的提出，促使发现了一大批油田，但是它有一定的局限性。2.1941年，潘钟祥提出陆相沉积可以生油的观点，使中国摘掉了贫油国的帽子，发现了一大批新油田。3.现阶段，已发展到石油勘探开发的中后期，要寻找新的油气藏，更需要有新的石油理论的突破。4.好的理论可以有效地指导实践。2第一章1.简述石油的元素组成、馏分及组分。答：石油的主要元素组成是C、H其次是O、S、N，此外，还有其它微量元素。石油的馏分：是利用组成石油的化合物具有不同沸点的特性，加热蒸馏，将石油切割成不同沸点范围（即馏程）的若干部分，每一部分就是一个馏分。馏分：分为轻馏分如石油气、汽油，中馏分如煤油、柴油、重瓦斯油，重馏分如润滑油、渣油，等。石油的组分：石油化合物的不同组分对有机溶剂和吸附具有选择性溶解和吸附性能，选用不同有机溶剂和吸附剂，将石油分成若干部分，每一部分就是一个组分，分别为油质、苯胶质、洒精苯胶质及沥青质。1）油质：凡能溶解于中性有机溶剂，不被硅胶所吸附，浅黄色粘性油状物。2）胶质：能溶解于中性有机溶剂，被硅胶所吸附，主要溶于苯，属暗色的油状物。3）沥青质：用石油醚分离，得到一种不溶于石油醚的物质暗黑色-黑色沥青状无定形的固体。4）碳质：石油中不溶于有机溶剂的非烃化合物。2.简述石油中化合物组成的类型及特征。答：A.烃类化合物1.烷烃类（又称脂肪烃类），通式为CnH2n+2一般在常温常压下1~4个碳原子（C1~C4）的烷烃呈气态；含五到十六个碳原子正烷烃呈液态；十七个以上碳原子的高分子烷烃呈固态。2.环烷烃即分子中含有碳环的饱和烃。根据组成碳环的碳原子数分为三员环、四员环、五员环……。3.芳香烃指具有六个碳原子和六个氢原子组成的物殊碳环——苯环的化合物，其结构特点是分子中含有苯环结构，属不饱和烃。根据其结构，可分为单环、多环和稠环三类。B.非烃化合物1．含硫化合物它在石油中的含量变化较大，从万分之几到百分之几。2．含氮化合物分为碱性和非碱性两种，一般含量为万分之几至千分之几。3．含氧化合物一般只有千分之几，个别石油可高达2~3%。可分为酸性和中性两类。3．何谓正构烷烃分布曲线？在油气特征分析中有哪些应用？答：在石油中不同碳原子数正烷烃相对含量呈一条连续的分布曲线，称为正烷烃分布曲线。据主峰碳位置及形态，分3种基本类型：①主峰小于C15，且主峰区较窄；②主峰大于C25，且主峰区较宽；③主峰在C15-C25之间，且主峰区较宽。应用：与成油母型、成油环境及演化程度密切相关，能反映三者的情况。并被广泛的应用于石油的成因和油源对比研究。能反映成油环境：陆相有机质形成的石油：高碳数（＞C22）正烷烃多；海相有机质（菌藻类）形成的石油：低碳数（＜C21）正烷烃含量多。能反映有机质演化程度：年代老、埋深大，有机质演化程度较高的石油：低碳数正烷烃多；有机质演化程度较低的石油：正烷烃碳数偏高。能反映成油母型：受微生物强烈降解的原油：正烷烃被选择性降解，一般含量较低，低碳数的更少。4.简述Tissot和Welte三角图解的石油分类原则及类型。答：注重原油组成及其与生油岩和演化作用的关系。分类采用三角图，以烷烃、环烷烃、芳烃＋N、S、O化合物作为三角图解的三个端元。3Welte三角图解分为六种类型：芳香—沥青型，芳香—中间型，芳烃—环烷型，石蜡--环烷型，石蜡型，环烷型。5.简述海陆相原油的基本区别。答：海相以芳香—中间型和石蜡—环烷型为主，饱和烃占25—70%，芳烃占25—60%。含蜡量低，含硫量高，V/Ni1，碳同位素δ13C值-27‰。陆相以石蜡型为主，饱和烃占60—90%，芳烃占10—20%。含蜡量高，含硫量低，V/Ni1，碳同位素δ13C值-29‰。6.描述石油物理性质的主要指标有哪些？答：1.颜色，2密度和相对密度，3粘度，4凝固点，5导电性，6溶解性，7荧光性，8旋光性。7.简述天然气在地壳中的产出类型及分布特征。答：1．聚集型：指呈游离状态的天然气聚集成藏的天然气。包括纯气藏气、气顶气和凝析气。2．分散型：在地下呈分散状态的天然气。包括油溶气、水溶气、煤层气（吸附气）和固态气水合物。8.油田水的主要水型及特征。答：苏林根据HCO3-、SO42-、Cl-和Ca2+、Na+、Mg2+6种阴、阳离子的相对含量，以Na/Cl、(Na-Cl)/SO4和(Cl-Na)/Mg这三个成因系数，把天然水划分为四种基本类型。它们分别是大陆水中的硫酸钠型（Na2SO4）、重碳酸钠型（NaHCO3），海水中的氯化镁型（MgCl2），深层水中的氯化钙型（CaCl2）。苏林认为，在油田剖面上部以重碳酸钠型为主，随着埋深增加，过渡为氯化镁型，最后成为氯化钙型。油田水的水化学类型以氯化钙型为主，重碳酸钠型次之，硫酸钠型和氯化镁型较为罕见。9.碳同位素的地质意义。答：碳有C12、C13、C14三个同位素，前两者为稳定同位素，第三者为放射性同位素。碳的放射性可用于考古中确定绝对年龄，但因半衰期太短（C14的半衰期只有5568年），放射性碳不能用于第四纪以前的古代沉积，此法可测定的最大年龄为30000~45000年。年代越老的石油，C12越富集，C13越少。目前在石油地质学领域内还可以使用C的稳定同位素的相对丰度来研究油气的成因类型，可以区分海相原油和陆相原油。碳的稳定同位素和氧同位素结合，广泛用于地层对比，确定地层的年龄和地质时代。碳同位素的分馏还可用于研究古气候的变化。第二章1.沉积有机质的生化组成主要有哪些？对成油最有利的生化组成是什么？答：对沉积有机质来源提供最多的生化组成是：类脂化合物、蛋白质、碳水化合物和木质素。类脂物质的特征是抗腐力较强，能在各种地质条件下保存起来，其元素组成和分子结构最接近于石油烃，是生成油气的主要原始物质。2.按化学分类，干酪根可分为几种类型？简述其化学组成特征。答：Ⅰ型干酪根：称腐泥型，富含脂肪族结构，直链烷烃多，多环芳烃及含氧官能团很少，主要来源于藻类、细菌类等低等生物，富氢贫氧，H/C高:1.25～1.75，O/C低:0.026～0.12，生油潜能大，生烃潜力为0.4～0.7。Ⅱ型干酪根：属高度饱和的多环碳骨架，含中等长度直链烷烃和环烷烃很多，也含多环芳香烃及杂原子官能4团。来源于浮游生物（以浮游植物为主）和微生物组成的混合有机质。H/C较高，约1.3～1.5，O/C较低，约0.1～0.2，生油潜能中等：生烃潜力为0.3～0.5。Ⅲ型干酪根：称腐殖型。以含多环芳烃及含氧官能团为主，饱和烃链很少。来源于陆地高等植物H/C低，通常1.0，O/C高，可达0.2～0.3，生油不利，利于生气，生烃潜力为0.1～0.2。3.论述有机质向油气转化的现代模式及其勘探意义。（试述干酪根成烃演化机制）答：有机成烃是个连续过程，分四个阶段：A、生物化学生气阶段——成岩作用阶段。在深度０～1500米，T60℃、低压条件，以细菌活动为主，原始生物有机质通过水解、微生物酶作用变成可溶生物单体有机质。B、热催化生油气阶段，在深度1500-200m,温度：60℃~180℃，粘土矿物作为催化剂，对有机质的吸附能力加大，加快了有机质向石油转化的速度，降低有机质成熟的温度。热催化作用结果：长链烃类裂解成小分子烃，烯烃含量相对减少，异构烷烃、环烷烃、芳香烃含量相对增多。C、热裂解生凝析气阶段，在H：3500~4000m，T：180℃~250℃。大量C—C链断裂及环烷烃的开环和破裂，液态烃急剧减少，C25以上趋于零，C1～C8的轻烃将迅速增加。D、深部高温生气阶段，在H6000~7000m,T250℃。石油潜力枯竭，残余的少量烷基链，已经形成的轻质液态烃和重质气态烃在高温下继续裂解形成大量的热力学上的最稳定的甲烷。干酪根的结构进一步缩聚形成富碳的残余物质——碳沥青或石墨。对不同的沉积盆地而言，由于其沉降历史、地温历史及原始有机质类型的不同，可能只进入了前二或三个阶段，并且每个阶段的深度和温度界限也可能略有差别。此外，由于源岩有机显微组成的非均质性，不同显微组成的化学成分和结构的差别，决定了有机质不可能有完全统一的生烃界线，不同演化阶段可能存在不同的生烃机制。4.试述有机质成烃的主要控制因素。（简述时间—温度指数（TTI）的理论依据、方法及其应用。）答：１、温度化学动力学定律的一级反应方程：CKdtdc阿氏方程求得速度常数k：２、时间一级反应方程积分：阿氏方程取对数：上式代入下式整理得：反应时间的对数与反应温度成反比，表明反应温度和时间可互补。5从以上化学定律的原理可以得出：①有机质在反应过程中，温度起决定作用，时间有补偿作用。②时间的补偿是有限的，温度所产生的热量应超过活化能E。③细菌活动④催化作用⑤压力大阻碍有机质转化，但影响不大。5.试述有利于油气生成的大地构造环境和岩相古地理环境（地质条件）。答：1.大地构造条件为了确保有机质不断堆积、长期处于还原环境，并提供足够的热能供有机质热解需要，地壳必须有一个长期持续下沉，以及沉积物得到相应补偿的构造环境。只有盆地的下降速度与沉积速度大致相当时有机质才有可能大量堆积和保存，才有利于有机质转化为油气。这种大地构造环境主要分布在：板块的边缘活动带，板块内部的裂谷、坳陷，造山带的前陆盆地、山间盆地。2.岩相古地理条件在海相环境中，主要有浅海区，三角洲区，滨海区，深海区，大陆架，海湾及澙湖。其中浅海区及三角洲区是最有利于油气生成的古地理区域。大陆环境中，主要有深水、半深水湖泊，浅水湖泊和沼泽地区。