油田水文地质学(绪论一)

油田水文地质学油田水文地质学 Hydrogeology of OilfieldHydrogeology of Oilfield 主讲教师：曾溅辉教授 石油大学（北京）盆地与油藏研究中心石油大学（北京）盆地与油藏研究中心 20062006年年9 9月月 绪绪 论论 1 1、油田水文地质学的涵义、油田水文地质学的涵义 油田水文地质学是研究含油气区（盆地）地下水（油油田水文地质学是研究含油气区（盆地）地下水（油 田水）与油气关系的学科。它研究含油气区（盆地）地下水田水）与油气关系的学科。它研究含油气区（盆地）地下水 （油田水）的形成、运动和分布规律，同时还研究地下水在（油田水）的形成、运动和分布规律，同时还研究地下水在 油气生成、运移、聚集、保存和破坏，以及在油气开发过程油气生成、运移、聚集、保存和破坏，以及在油气开发过程 中的作用。中的作用。 油田水文地质学油田水文地质学含油气盆地流体分析含油气盆地流体分析 含油气盆地流体动力学含油气盆地流体动力学 一、油田水文地质学的涵义、研究对象和研究内容一、油田水文地质学的涵义、研究对象和研究内容 2 2、研究对象、研究对象 含油气区（盆地）地下水与油气含油气区（盆地）地下水与油气 3 3、研究内容、研究内容 （1 1）含油气区（盆地）地下水（油田水）的形成过程和赋）含油气区（盆地）地下水（油田水）的形成过程和赋 存条件存条件 含油气区（盆地）地下水（油田水）的赋存条件含油气区（盆地）地下水（油田水）的赋存条件 含水介质（孔隙、裂隙和溶穴）含水介质（孔隙、裂隙和溶穴） 油田水的埋藏条件油田水的埋藏条件 含油气区（盆地）地下水（油田水）的水化学特征含油气区（盆地）地下水（油田水）的水化学特征 地下水（油田水）的物理性质：温度、密度、黏度等地下水（油田水）的物理性质：温度、密度、黏度等 地下水（油田水）的化学成分：常量组分、微量组分、同位素组成地下水（油田水）的化学成分：常量组分、微量组分、同位素组成 地下水（油田水）化学成分的形成作用和形成机理：溶滤作用、地下水（油田水）化学成分的形成作用和形成机理：溶滤作用、 蒸发浓缩作用、混合作用、脱碳酸作用等蒸发浓缩作用、混合作用、脱碳酸作用等 含油气区（盆地）地下水（油田水）的水含油气区（盆地）地下水（油田水）的水 动力环境和水动力特征动力环境和水动力特征 地下水（油田水）的水动力环境：静水地下水（油田水）的水动力环境：静水 环境环境/ /动水环境、常压动水环境、常压/ /超压环境等超压环境等 地下水（油田水）运动的驱动力：压实地下水（油田水）运动的驱动力：压实 作用、重力作用、构造作用、超压和热力作用作用、重力作用、构造作用、超压和热力作用 等等 地下水（油田水）的运动特征：运动方地下水（油田水）的运动特征：运动方 向、运动强度、运动方式、运动距离等向、运动强度、运动方式、运动距离等 （2 2）地下水对油气形成和分布的影响）地下水对油气形成和分布的影响 地下水对油气生成的影响地下水对油气生成的影响 地下水化学成分对油气生成的影响地下水化学成分对油气生成的影响 地下水盐度对油气生成的影响地下水盐度对油气生成的影响 地下水对油气运移和聚集的影响地下水对油气运移和聚集的影响 地下水对油气运移动力的影响地下水对油气运移动力的影响 地下水对油气运移方向和方式的影响地下水对油气运移方向和方式的影响 地下水对油气运移强度的影响地下水对油气运移强度的影响 地下水对油气聚集部位的影响地下水对油气聚集部位的影响 地下水对油气聚集量的影响地下水对油气聚集量的影响 地下水对油气藏保存和破坏的影响地下水对油气藏保存和破坏的影响 地下水对油气的冲刷作用方式地下水对油气的冲刷作用方式 地下水对油气藏的冲刷强度地下水对油气藏的冲刷强度 地下水对油气藏的冲刷量地下水对油气藏的冲刷量 地下水对油气储集层物性的影响地下水对油气储集层物性的影响 地下水对成岩作用的影响地下水对成岩作用的影响 水水岩相互作用与储集层物性岩相互作用与储集层物性 水水岩相互作用与次生孔隙的形成和分布岩相互作用与次生孔隙的形成和分布 （3 3）地下水对油气藏开发的影响）地下水对油气藏开发的影响 地下水对油气钻探的影响地下水对油气钻探的影响 地下水的异常压力与钻前预测地下水的异常压力与钻前预测 地下水盐度和水化学成分与泥浆的配置地下水盐度和水化学成分与泥浆的配置 地下水对油气开采的影响地下水对油气开采的影响 地下水动力场与剩余油的分布地下水动力场与剩余油的分布 注入水的运移与驱油效果和剩余油的分布注入水的运移与驱油效果和剩余油的分布 注入水注入水地下水地下水储层的相互作用对储层物储层的相互作用对储层物 性的影响性的影响 1、油田水文地质学是水文地质学与石油地质学的交叉学科， 是利用水文地质学基本原理解决石油地质学方面的问题。 2、油田水文地质学是地质学的一部分，与构造地质学、矿物 学、沉积岩石学与岩相古地理等学科关系密切。 盆地构造和演化控制着地下水的形成与分布 盆地的沉积与岩石性质影响地下水的形成与分布 3、油田水文地质学还与水力学、地下水动力学、水文地球化 学、钻井工程、采油工程、测井等学科有一定的联系。 二、油田水文地质学与其它学科的关系 三、油田水文地质学的发展概况 1、油田水文地质学科萌芽和形成时期（20世纪初 20世纪50年代） （1）Munn(1909)、 Rich（1923）利用实验研究流动 的水对石油在地层分布影响，提出了石油运移的水力 说 （2）Illing(1923)研究水和石油通过粗细交替砂层的 渗流机理 （3）前苏联从20世纪30年代开始进行有关油田水的系 统研究，1935年苏林编著了苏联油田水一书，后 来（40年代）相继完成了天然水系中的油田水、 油田水文地质学，建立了油田水文地质学科 （4）M.K.Hubbert（1940，1953）提出了地下流体势的概 念，建立了相应的计算公式，并根据流体势分布判断 油、气、水的运动方向，解释油气运移、聚集问题， 从而把地下流体运移的研究建立在科学的基础上； （5）苏哈列夫对前苏联含油气区的地下水进行了大量研究， 50年代先后出版了油矿水文地质学（1955）， 水文地质与油气田水（1959）； （6）国内在石油地质专业开始设立油田水文地质学必 修课程，但教材采用前苏联的教材，各油田矿区相继 建立了油田水化学分析实验室几各种油田水文地质研 究机构。 2、油田水文地质学科发展时期（20世纪60年代20世纪 70年代） （1）国内在参照前苏联教材的基础上，北京石油学院石油地 质教研室刘方槐、李慈君（1961）编著了油气田水文地质 学教材，对推动我国油田水文地质学的教学、科研和生产 实践具有重要的作用； （2）卡尔采夫1969年出版了古水文地质学，提出了水文 地质旋回与水交替次数的概念，试图将地下水交替作用定量 化； （3）苏哈列夫对前苏联含油气区的地下水进行了大量研究， 出版了油气田水文地质学（1979）； （4）A.G.Collins1975年出版了油田水地球化学，对油 田水的地球化学问题进行了全面深入的分析，并在1980年出 版的石油地质学进展（2）中，发表了“油田卤水”一文 ，文中结合美国实例对古水化学分析方法进行了探讨； （5）K.Magara等70年代研究了地下流体的异常压力 问题，探讨了压实作用与地下流体的运移等问题； （6）J.Toth从70年代始，研究了沉积盆地的重力流 ，并特别强调地下水的穿层流，以及与油气运移和聚 集的关系，建立了石油水文地质学（Petroleum ）； （7）.（）提出将盆地演 化划分为幼年期、中年期和老年期，并探讨了各个时 期地下水的动力学特征； （8）Berg(1975) 、Schowalter(1979)讨论了油气运 移和聚集过程中浮力、毛细管力和水动力的关系； （9）Cordell(1977) 研究了各种圈闭油气聚集过程 中油、气、水的运移过程 3、油田水文地质学科拓展和壮大时期（20世纪80年 代至今） 年代以来，油田水文地质学的研究内容不断深入，研究 领域不断扩大，从研究含油气区的地下水与油气藏的形成与 分布扩展到含油气盆地的流体动力学与油气藏的形成与分布 。 （1）前苏联学者卡普钦科（1983）出版了 油气聚集理论 的水文地质学基础 一书，全面和系统地讨论了地下水与油 气藏的形成和分布； （2）Dahlberg（1982）出版了 Applied hydrodynamics in petroleum exploration一书，将水动力学的理论与方 法应用于油气勘探，提出了UVZ法则，并在1995年再次出版了 Applied hydrodynamics in petroleum exploration 的第二版； （3） Cheery GarvenMark Person, Ge Shimin （4）TothBachu （5）C.Bethke （6） Ortoleva （7）Hanor （8）I.Lerche and R.O.Thomsen(1994), Hydrodynamics of Oil and Gas （9）国内先后出版了刘方槐等（1991）、邸世祥等 （1991）和杨绪充（1993）三本油田水文地质学 ，杨绪充（1993）还出版了含油气区地下温压 环境，刘崇禧等（1988）出版了水文地球化学 找油理论与方法 四、油田水文地质学的研究意义 1、在油气勘探中的意义 （1）通过研究油气田的地下水动力特征，了解油气的运移和聚 集特征，以及油气的保存和破坏情况，指导油气勘探； （2）通过研究油气田的地下水化学特征，一方面有助于认识地 下水动力特征，另一方面有助于了解水岩相互作用特征，从 而有效地进行储层评价，此外，还有助于应用水文地球化学探 矿法（化探）寻找油气，进行油气远景评价 2、在油气井钻探中的意义 通过了解含水层的埋藏深度、压力大小、水的物理化学特征， 才能有效地保证油气井的正常钻进。高压含水层对钻井影响很 大，往往会引起井喷，影响进尺，严重时还会使得整个井报废 。 3、在油气开发中的意义 （1）通过了解油气与地下水的水力联系，了解地下 水的运动特征，才能制定出更合理的水驱油、聚合 物驱油等开采方案； （2）了解注入水的配伍性，研究注入水与储层介质 的相互作用机制，防止某些矿物发生沉淀，以破坏 原生孔隙结构，给油气开采造成很大困难； （3）在油气开采时，了解侵入水的来源，设计盐水 处理方案以及防止腐蚀等问题，地下水化学成分、 压力和温度等资料非常有用。 4、油气田地下水的利用 （1）高矿化的油气田地下水可提取有用矿物 的工业原料。 如四川盆地、江汉盆地油田水中含有Li 、I、Br、Ce、Rb等有用矿物的工业原料； （2）油田深部的地下水多为热水，可用于生 活、医疗、农业等。 五、油田水文地