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石油地质学第一章、石油、天然气、油田水的成分和性质1、石油(又称原油)：是以液态形式存在于地下岩石孔隙中，由各种碳氢化合物和少量杂质组成的可燃有机矿产。2、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。馏分轻馏分中馏分重馏分石油气汽油煤油柴油重瓦斯油润滑油渣油温度(OC)3535-190190-260260-320320-360360-530(500)530(500)3、石油的族分（族组成）：石油化合物由于分子结构的差异，对有机溶剂和吸附剂具有选择性溶解和吸附性能。石油的组分根据有机溶剂中的选择溶解，可将石油沥青质类分为四组分：(1).油质：溶于石油醚而不被硅胶吸附的部分。主要是由饱和烃和一部分低分子量芳烃组成的淡色粘性液体或蜡状固体。(2).苯胶质：用苯从硅胶中解析的产物。（胶质）分子量300-4000，非烃、芳烃、暗色胶状混合物。(3).酒精-苯胶质：用酒精-苯从硅胶中解析的产物（胶质）分子量300-1000，非烃，暗色胶状混合物。(4).沥青质：溶于氯仿而不溶于石油醚或正己烷的部分。非烃，分子量更高（上千甚至上百万）；结构更复杂，暗褐色-黑色沥青状无定形固体。4、石油的烃类组成：（1）烷烃：①正构烷烃：在石油中，不同碳原子数正构烷烃相对含量呈一条连续的分布曲线，称为正构烷烃分布曲线②异构烷烃（2）环烷烃：（其含量与成熟度有关）（3）芳香烃：（含有苯环结构，属不饱和烃。根据其结构不同可分为单环、多环、稠环三类芳香烃。）5、石油的非烃组成：（主要是含硫、氮、氧三种元素的有机化合物，主要集中在石油的高沸点馏分中。）（1）含硫化合物：最重要的非烃化合物，存在于中、重馏分中。主要有硫醇（-SH）、硫化物（-S-）（包括硫醚R-S-Rˊ、环硫醚）、二硫化物（-S-S-）以及噻吩衍生物。此外，还有元素硫、硫化氢。硫来自有机物的蛋白质和围岩的含硫矿物石膏等。含硫量大于2%的石油称为高硫石油；低于0.5%的称为低硫石油；介于0.5%~2%之间的称为含硫石油。（2）含氮化合物：主要集中在胶质—沥青质中。石油中氮化合物可分为碱性和中性两大类。碱性含氮化合物主要是吡咯、吲哚、咔唑的同系物及酰胺等。原油中含有具有重要意义的中性含氮化合物，即卟啉化合物，它是石油有机成因的重要生物标志物。（3）含氧化合物：主要有酸性和中性两大类。酸性含氧化合物中有环烷酸、脂肪酸及酚，总称石油酸；中性含氧化合物有醛、酮等，其含量较少。酸性含氧化合物中环烷酸最多，占酸性物质90%以上，易与碱金属作用生成环烷酸盐，极易溶于水，由此可作为地下水找油的一种标志。6、荧光性：石油在紫外光照射下可产生延缓时间不足10-7秒的发光现象。7、旋光性：大多数石油能将偏振光的振动面旋转一定角度的能力。8、天然气：广义的天然气是指存在于自然界的一切气体。作为石油及天然气地质学研究的天然气主要是指与油田和气田有关的气体，其主要成分是烃类气体，也包含少量的非烃类气体，如CO2、H2S等，即狭义的天然气。9、天然气的分类：按天然气的成因可分为有机成因气和无机成因气；按天然气存在的相态可以分为游离气、溶解气、吸附气和固态气水化合物；依天然气分布特征可分为聚集型和分散型；依天然气与石油产出的关系分为伴生气和非伴生气。按照天然气的成分可分为烃类气体和非烃类气体。10、天然气的产状：地壳中的天然气按照存在的相态可以分为游离态、溶解态、吸附态和固态气水合物；按照其分布特征可分为聚集型和分散型；按照其与石油产出的关系可分为伴生气和非伴生气。（1）聚集型天然气：聚集型天然气主要是以游离相态存在。只有大规模的游离气聚集，才能有效地开发和利用。①气顶气：与石油共存于油气藏中呈游离气顶状态产出的天然气。以烃类为主，除大量的甲烷外，还有重烃气体和轻组分的液态烃，少量氮气和二氧化碳。②气藏气：单独聚集的天然气。可分为干气气藏和湿气气藏。干气气藏：甲烷含量大于95%，重烃气体含量少，采到地表也是气体。湿气气藏：含较多的甲烷，还有乙、丙、丁烷液态烃，还溶解了戊、己烷等，重烃含量大于5%，采到地表除含较多气体外，还凝结出许多液态气体。③凝析气：当地下温度、压力超过临界条件后，由液态烃逆蒸发而形成的气体。开采出来后，由于地表压力、温度较低，按照逆凝结规律而逆凝结为轻质油即凝析油。PS：凝析气藏和湿气气藏的区别：凝析油中含大量的轻质烃类，重质烃类较少，呈淡黄色，刚开采是伴生气较多，随着气藏不断开采，伴生气越来越少；湿气气藏含的气体多，凝析气藏含的气体少。（2）分散型天然气：①油溶气：溶解于石油中的天然气。②水溶气：溶解于水中的天然气。③煤层气：煤层中所含的吸附和游离状态的天然气。④固态气水合物：是在冰点附近的特殊温度和压力条件下，由水与天然气结合形成的固态结晶化合物。主要分布在冻土、极地和深海沉积物分布区。（3）伴生气和非伴生气：①伴生气：凡是在油藏范围内与油藏分布有密切关系的气顶气、油溶气以及油藏之间或油藏上下的气藏气都称为伴生气。②非伴生气：与油藏分布没有明显联系或仅有少量石油存在，而气藏又十分巨大和重要的气藏气称为非伴生气。11、油田水：从广义上理解，油田水是指油田区域（含油构造）内的地下水，包括油层水和非油层水。狭义的油田水是指油田范围内直接与油层连通的地下水，即油层水。油田水来源于水盆地的沉积水、大气的渗入水、粘土矿物的初生水和地球深处的深成水。12、苏林（Sulin）分类：分类原则：是HCO3-、SO42-、Cl-和Ca2+、Na+、Mg2+6种阴、阳离子的相对含量，以Na+/Cl-、(Na+-Cl-)/SO42-和(Cl--Na+)/Mg2+这三个成因系数，把天然水划分为四种基本类型Sulin的油田水成因分类表（据Sulin,1946)水的类型成因系数（浓度比）Na+/Cl-((Na+-Cl-)/SO42-(Cl--Na+)/Mg2+大陆水硫酸钠型110重碳酸钠型110海水氯化镁型101深层水氯化钙型101第二章、储集层和盖层1、储集层：凡具有一定的连通孔隙，能使流体储存，并在其中渗滤的岩层（石），称为储集层（岩）。储集层中储集了油气称含油气层。投入开采后称产（油气）层。2、盖层：是位于储层上方，能够阻止油气向上逸散的岩层，主要起遮挡或封闭作用。3、岩石的孔隙性：指储集层中孔隙空间的形状、大小、连通性与发育程度。按岩石孔隙大小，有超毛细管孔隙、毛细管孔隙和微毛细管孔隙三类。（1）超毛细管孔隙：直径0.5mm，相应裂缝宽度0.25mm，液体在重力作用下自由流动。（2）毛细管孔隙：直径0.5～0.0002mm，裂缝宽度0.25～0.0001mm，由于毛细管力的作用，液体不能自由流动。（3）微毛细管孔隙：直径0.0002mm，裂缝宽度0.0001mm，液体在非常高的剩余流体压力梯度下流动。束缚孔隙4、绝对孔隙度：岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样总体积的比值。是衡量岩石孔隙的发育程度5、有效孔隙度：指彼此连通的，且在一般压力条件下，可以允许液体在其中流动的超毛细管孔隙和毛细管孔隙体积之和与岩石总体积的比值。级别砂岩孔隙度（%）评价1234520-3015-2010-155-100-5很好好中等差无价值6、渗透性：指在一定的压差下，岩石允许流体通过其连通孔隙的性质。对于储集层而言，指在地层压力条件下，流体的流动能力。其大小遵循达西定律。绝对渗透率：单相液体充满岩石孔隙，液体不与岩石发生任何物理化学反应，测得的渗透率称为绝对渗透率。有效渗透率：储集层中有多相流体共存时，岩石对每一单相流体的渗透率称该相流体的有效渗透率/相渗透率。油气水分别用Ko、Kg、Kw表示。相对渗透率：对每一相流体局部饱和时的有效渗透率与全部饱和时的绝对渗透率之比值，称为该相流体的相对渗透率。油气水分别用Ko/K、Kg/K、Kw/K表示。7、储集层的孔隙结构：是指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系。孔隙：是孔隙系统中的膨大部分。决定了孔隙度大小。喉道：连通孔隙中的细小部分。决定了储集层储集能力和渗透特征。（岩石的孔隙结构由孔隙和喉道组成。孔隙主要起储存流体的作用，而喉道主要影响岩石的渗透性。）8、影响碎屑岩储集层储集性的因素：(1)沉积作用对砂岩储层原生孔隙发育的影响①矿物成分对原生孔隙的影响矿物成分主要为石英、长石、云母。矿物成分对储集物性的影响主要有以下两个方面：矿物的润湿性：润湿性强，亲水的矿物，表面束缚薄膜较厚，缩小孔隙空间，渗透性变差。矿物的抗风化能力：抗风化能力弱，易风化成粘土矿物充填孔隙或表面形成风化层减小孔隙空间。因此，长石砂岩较石英砂岩物性差。除长石外，其它颗粒矿物成分对物性影响不大。②岩石结构对原生孔隙的影响粒度和分选系数的影响粒度：总孔隙度随粒径加大而减小。因为粒度小，分选差，磨圆差，较松散，比圆度好的较粗砂岩孔隙度大。渗透率则随粒径的增大而增加。因为粒径小，孔喉小，比表面积小，毛细管压力大。当分选系数一定时，渗透率的对数值与粒度中值成线性关系。分选：粒度中值一定时：分选差的岩石，小颗粒充填大孔隙，使孔隙度、渗透率降低；分选好的岩石，孔渗增高。孔隙度、渗透率随着分选系数趋于1而增加，分选系数So2时，各种粒径的砂岩孔隙度、渗透率都随So增大而降低；分选系数So2时，中细粒砂岩，孔隙度随So增大而缓慢下降；粗粒和极细粒砂岩，So增加时，孔隙度基本不变。立方体排列：堆积最松，孔隙度最大，渗透率最高；斜方体排列：孔隙直径较小，渗透率低。磨圆度增高，储集物性变好。③基质含量对原生孔隙的影响基质：指颗粒直径小于0.0039mm的非化学沉淀颗粒。代表沉积环境能量，在沉积作用的影响因素中最重要的因素是基质含量。基质含量高，一般代表分选差，平均粒径也较小，喉道小，多为杂基支撑，孔隙结构差，其孔隙、渗透性也差。（1）成岩后生作用对砂岩储层物性的影响①压实作用：包括早期的机械压实和晚期的化学压溶作用。压实作用结果使原生孔隙度降低。（单纯机械压实只能使孔隙度降至30%左右.(Houseknecht,1987)）（当碎屑颗粒中有较多岩屑等软质成分时,压实影响可很大）②溶解作用：粗粒、孔隙水多或含有有机酸的砂岩，能溶解孔喉中的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐，改善储层物性。③胶结作用：胶结物的含量、成份、类型对储集性有影响。含量高，粒间孔隙被充填，减少原生孔隙，连通性变差，物性变差。泥质、钙-泥质胶结的岩石较松，物性较好；纯钙质、硅质或铁质胶结的岩石致密，物性差。胶结类型由接触式→接触→孔隙式→孔隙→基底式→基底式物性逐渐变差。④交代作用和重结晶作用：物性的改变要视被交代物和重结晶结果而定。9、盖层的微观封闭机理物性封闭机理、超压封闭机理、烃浓度封闭机理第三章、圈闭和油气藏1、圈闭的概念：是储集层中能聚集并保存油气的场所。圈闭由三部分构成（三要素）：储集层、盖层、阻止油气运移，造成油气聚集的遮挡物2、圈闭和油气藏的分类常规圈闭与油气藏类型划分表大类类型构造圈闭和构造油气藏背斜圈闭与背斜油气藏断层圈闭与断层油气藏裂缝性油气藏岩体刺穿圈闭与岩体刺穿油气藏地层圈闭和地层油气藏地层不整合圈闭与地层不整合油气藏地层超覆圈闭与地层超覆油气藏岩性圈闭和岩性油气藏储集层上倾尖灭圈闭与储集层上倾尖灭油气藏储集岩透镜体圈闭与储集岩透镜体油气藏生物礁圈闭与生物礁油气藏复合圈闭和复合油气藏构造—地层圈闭与构造—地层油气藏构造—岩性圈闭与构造—岩性油气藏地层—岩性圈闭与地层—岩性油气藏水动力圈闭与水动力油气藏油气藏的分类：构造圈闭是由于构造作用使地层发生变形或变位而形成的圈闭。构造油气藏是指构造圈闭中聚集油气而形成的油气藏。一、背斜圈闭与背斜油气藏：背斜圈闭：由于储集层发生褶皱变形，其上部又为非渗透性岩层所覆盖遮挡，底面或下倾方向被高油气势面或非渗透性岩层联合封闭而形成的圈闭。背斜圈闭的特点是储集层顶面拱起，上方和四周被非渗透性盖层所封闭而形成的。背斜圈闭形态是多种多样的，从穹窿状一直到狭长高背斜；闭合面积大小不一；有的是完整