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第三章石油勘探(PetroleumExploration)第一节概述1石油勘探历史根据油苗、沥青等烃类痕迹勘探，如延长、老君庙等油田。特点：成功率低、风险大。•早期勘探方法油藏油苗•上世纪二十年代，地震等地球物理方法应用于石油勘探。•1927年，法国首次利用电测井来测定勘探井不同深度处地层的物理性质。•1980年，开始采用卫星遥感技术进行石油的勘探。2勘探的步骤油气矿藏的特殊性，决定了油气勘探方法和程序的特殊性。没有一种直接找油的方法，所有的勘探方法仅仅是以寻找可能储集油气的构造为目标。勘探趋势：成本愈来愈低，成功率越来越高。但目前勘探井总的成功率还较低，还需继续提高勘探水平。测井有油地面地形研究遥感技术地质勘探方法地球物理化学勘探重力勘探磁法勘探地震勘探钻探井开发废弃无油取岩心、岩屑等勘探程序流程图第二节油气勘探方法对油气勘探来说，虽然最终目的是寻找油气田，但是工作一开始却不能直接进行油气田的勘探工作，必须首先从整个盆地入手，查明全盆地的区域地质情况，进而研究油气藏形成的石油地质条件，然后才能由面到点、由浅入深地选择油气聚集的有利地带，找出可能的含油气圈闭。因此，油气田勘探工作具有其特殊性和复杂性。归纳起来其特点有三个方面：•区域性：油气藏的存在往往不是孤立的，而是成群、成带分布的。•循序性：首先解决生油条件问题，然后找出有利于油气积聚的局部构造和圈闭。•综合性：应根据不同的地质条件来选择不同的工作方法，综合研究，才能解决油气田勘探工作中的各种难题。一、油气田勘探的方法油气藏存在的地质条件千变万化，有的在陆地上，有的在海、湖中，有的深，有的浅，差别很大。因此，必须采用多种方法综合勘探才能完成寻找油气田的任务。（一）地质法地质法是油气田勘探工作中始终使用的基本工作方法，它可分为两大类：1地面地质调查地表下的地层及构造特征，很大程度上可以从地面特征推断出来。（1）研究方法•航摄照片•卫星成象•航空雷达•露头观察：观察岩石、地层、油气地面显示（油气苗）、进行构造测量。（2）研究解决问题•研究岩石和构造等的地质问题；•研究区域的石油地质条件；•研究油气藏形成的可能性；•对油气资源进行远景评价。2地下地质研究（1）研究方法：钻参数井•钻井岩屑（录井资料）•钻井取心（岩心描述）•钻井液录井•荧光录井（原油在紫外光照射下会发出荧光）•钻时录井（2）解决的问题•地层层序、岩性、厚度以及构造等。•对油气藏形成条件等方面进行专题研究（研究生油、储油和盖层条件）（二）地球物理方法1地球物理勘探法（1）重力法应用有关地球重力场的知识来进行地球物理勘探。背斜和穹隆构造与最大重力相关。（2）磁法勘探•原理：含油构造，磁性最弱。•测定方法：测定不同地区磁场的变化情况，从而找出最有希望的含油层。•测量仪器：野外秤，航空磁力仪。（3）地震勘探地震勘探是利用地震仪（包括检波器等），接收人工地震（爆炸）所形成的地震波。根据地震波在不同地层中传播速度的不同，就可换算出地下各层界面的埋藏深度，从而了解地下地层的起伏情况和寻找储油构造。2地球物理测井法地球物理测井简称“测井”。它是通过钻井所钻井孔而进行的各种测井工作。其中包括电阻率测井、自然电位测井、放射性测井和声波测井等。泥岩地面记录仪油砂泥岩灰岩（三）地球化学勘探法地球化学勘探法简称“化探”。其中包括气测法、沥青法、细菌法等。其主要原理是：当地下有油气藏存在时，油气就会向上扩散，尽管数量有限，但在漫长的地质历史过程中，总会在地表土壤或岩石中出现一些烃类气体、微量沥青以及与烃类有关的细菌、元素和盐类等。（四）钻井法根据勘探工作的不同阶段和任务，可将钻井的类型划分为如下三种：•参数井：在区域勘探阶段，为获取有关参数而钻的较大深度的井。•探井：在工业勘探阶段，为了寻找油气田和查明油气田所钻的井。•生产井：在油气田开发阶段，为了采油或注水所钻的井。二、油气田勘探工作的任务和阶段划分根据主要工作任务的不同，整个油气田勘探过程可以划分为两大阶段。1区域勘探其主要任务是从区域出发，进行盆地的整体调查，了解区域地质和石油地质概况，查明生、储油条件，指出油气聚集的有利地带，评价含油气远景，并进行油气储量的估算。2工业勘探它是在区域勘探所选择的有利的含油构造上进行的钻探工作。其主要任务是寻找油气田和查明油气田，最后计算出未开发的探明储量，为油气田开发做好准备工作。第三节油藏测试及评价方法经过地面和地下资料的收集、处理和分析后，结果表明某一地区很可能聚集着油气，就可以钻探井了。在钻井过程中，地质研究人员可通过岩心样品分析、测井及试井结果，密切注视地下的各种特性。油气藏的测试对于油气藏的发现、确认及油气田的开发具有十分重要的意义，目前常用的是钻井记录、取岩心和岩屑、电测井、放射性测井和声学测井等。一、钻井地质资料钻井中取得地质资料的工作称为“录井”在钻探井时，一般要进行以下录井工作：岩屑、岩心、泥浆、荧光和钻时录井等。1岩屑录井地下的岩石被钻头破碎后，随泥浆携带到地面上，这些岩石碎块叫做“岩屑”。随着井眼不断加深，地质人员一般按照一定的取样深度间距（1至5米）在井口的泥浆振动筛上捞取岩屑。然后，通过系统的岩屑收集整理工作，可以建立井下的地质剖面。2岩心录井钻井时，用专门的取心钻头，从井内钻取的圆柱状岩石样品称为“岩心”。岩心是认识油气层最直观、最重要的资料。3钻井液录井（1）钻井液的作用•通过不断循环钻井液，将岩屑携带到地面，从而保持井底清洁，有利于钻头钻进更深的地层；•冷却钻头，延长钻头寿命；•支撑井壁，压住高压油、气、水层。（2）钻井液录井的原理当钻头钻穿油、气、水层时，油、气、水混入钻井液中，使得钻井液性能发生改变。4荧光录井当钻遇油层时，一部分油气进入钻井液，另一些仍留在岩屑中。用荧光分析岩屑可以确认其是否含有原油。这是因为原油在紫外光照射下会发出一种光亮，这种光亮就称为荧光。5钻时录井钻时录井是记录每钻进一定进尺所需要的纯钻进时间。一般来说，钻时的大小反映了岩石的可钻性。因此，钻时的改变，间接地说明钻穿地层岩性的改变，这就为定性解释岩石类型提供了可能。二、矿场地球物理测井资料测井是油田地质研究、油田开发工作必不可少的工作。测井不但要在探井中进行，更主要的是在生产井中进行，生产井主要依靠测井资料了解地下地质情况。地球物理测井示意图测井是用专门的仪器沿井深测量岩石的各种物理特性、流体特性、如导电性、导热性等等。由于不同岩石及其内部流体的这些物理特性是有差异的。因此，用测井资料可以划分地层、判断岩性和油气水层。1自然电位测井（1）井内自然电位产生的原因在沉积岩地区，井内自然电位是由于钻井液与地层水之间离子扩散与吸附电化学活动作用造成的。在井筒内，钻井液与地层水可看作两种溶液。对于不含泥质的石英砂岩与钻井液接触面上产生的电动势可以认为是扩散电动势。（2）自然电位曲线的应用•划分岩层界面•确定渗透性岩层：即当地层水的矿化度大于钻井液的矿化度时，渗透性岩层的自然电位曲线出现负异常，非渗透性致密层为正异常。2视电阻率测井实质是：利用不同岩石导电性能的差别，间接判断岩层的地质特性。（1）影响岩石电阻率的因素•岩石孔隙中地层水矿化度的大小：矿化度与岩石电阻率呈反比。•岩石孔隙度的大小：岩石孔隙度越大，地层水含量可能就越多，岩石的电阻率亦越低。•岩石含水饱和度的影响：当地层水仅充填部分孔隙时，岩石电阻率随含水饱和度增加而减少。（2）视电阻率曲线的应用•划分岩层界面：曲线在岩层界面具有明显的特征。•确定岩性：在搞清岩性与电性关系的基础上，利用视电阻率曲线可以判断岩层的特性，划分油、气、水层。视电阻率曲线3声波时差测井声波时差测井是测定声波在地层中传播的速度，从而确定岩层特性和区分油、气、水层。（1）声波时差测井原理在下井仪器中装有一个声波发生器和两个接收装置。当声波发生器发出某一频率的声波时，由于两个接收器与发生器之间距离的不同，因此初至波（经地层传至接收器的波）到达两个接收器的时间也不相同，两者时间差为△t。声波时差测井原理图（2）影响因素分析•岩石性质不同，其密度、结构不同，△t也不同。岩石越致密，△t越小。（3）声波时差曲线的应用•判断岩性：岩性与时差有对应表•区分油、气、水层•划分裂缝性渗透层4放射性测井放射性测井是根据岩石的核物理性质，利用岩层中存在有放射性元素间接研究钻井地质剖面。（1）岩石的自然放射性自然界中绝大多数岩石都含有放射性元素，如铀、钍、锕及其蜕变物。按岩石的自然放射性元素的差别，可将沉积岩分为三类：•含量较多的岩石：泥岩、页岩、泥质粉砂岩；•含量中等的岩石：砂岩、含少量泥质的碳酸盐岩；•含量较少的岩石：石膏、岩盐、石灰岩、较纯的石英砂岩等。（2）分析解释原理由于放射性元素含量较高的岩石，多半是颗粒较细的岩石。泥岩的放射性元素含量高，砂岩含量较低。大多数沉积岩自然放射性射线强度与泥质含量有关，而泥质含量的多少又影响岩层的渗透性。因此，测定岩层自然放射性强度可以求得岩石中泥质含量和渗透率。（3）自然伽马曲线的应用•确定岩层的岩性：泥岩曲线幅度值高，砂岩、碳酸盐岩等岩层显示低幅度值。•判断岩层的渗透率第四节油气勘探新方法（1）中微子探油气在“基本粒子”的大家族中，有一位身怀绝技的“中性小家伙”。著名的物理学家费米赐给它一个“中微子”的芳名。它能以光速“钻山过海”穿透地球，于是一种“中微子探油法”脱颖而出。欧洲原子核研究组织的内尔瓦罗·德里朱拉博士等早在1983年就开始应用中微子勘探油气。美国费米实验室在1993年则设置了一台世界最大的、功率最强的粒子加速器来产生中微子束流．以寻找石油。（2）宇宙线探油气1912年奥地利物理学家V·F·赫斯乘气球到达高空，无意中发现了一种来自地外的奇异射线，将其称为“宇宙线”。宇宙线进入大气层与氧、氮原子核发生碰撞后；产生一种微粒子，它会像雨点般地溅落到地面。这种介子能穿透3m厚的钢板，损失不到一半。由于不同物质对介子的吸收量各异．故只要测定出穿透地层的介子量，即可计算出物质密度，就能探测到地下深层的石油、天然气。（3）植物探油气研究表朋，植物也能以自身的存在及其某些变化，为人类提供寻找油气的可靠信息，首先，能从专喜好吃油气植物的生长来找到油气藏。据说．玉门油田的发现就是一种喜欢石油气味而生活在其附近的菌类植物当了最初的向导。印度一地质学家发现了一种名叫“沙漠玫瑰”的花，其成簇地生长在含盐沙滩上。而阿布扎比的油田均与这种沙滩有关。因此，这种花也就成了找油的标示植物。（4）动物探油气人们训导鸬鹚捕鱼，猎鹰狩猎，同样也能训练某些动物来寻找地下油气。原苏联的海洋学家就曾利用海豹能潜入深达600m的海底，并可较长时间屏住呼吸的特点，训练它们来勘探海底石油和天然气，取得了令人满意的结果。（5）火灾探油气原苏联西伯利亚的专家们曾利用宇航和航空摄影照片资料，在地形图上分辨出了许多曾发生过火灾的森林和沼泽地区。结果在雅库梯西部，凡是找到石油和天然气的深井．其位置差不多都在这些火灾区内。（6）泥火山探油气在阿塞拜疆、格鲁吉亚和土库曼等国均有泥火山存在，它们正是地下油气成的标志。阿塞拜疆东部12000km2的土地上集中分布了全世界现有泥火山的1／3，有30多个油田的发现均是得益于泥火山的指示，其中包括著名的“石油城”油田。土库曼斯坦也曾利用泥火山找到了巴尔斯一赫尔组斯油田和科图尔－捷佩油田。（7）分子形状探油气英国纽卡斯大学和壳牌石油公司的科学家们发现，在石油中含有一种名为无烷安息香碳化物的物质，其分子具有杆状和球状两种形状。当距离油藏越远时，石油中的无烷安息香碳化物的杆状分子含量就越少，而距离越近，则杆状分子含量就越高。于是他们就发明了一种新的找油藏的方法，即通过化验石油中的这种物质的分子形状，就能探明地下未知油藏的精确位置。第二章思考题1.地球物理勘探法主要包括哪些方法？简述各种方法的基本原理。