油气的生成和生油层、储集层.ppt

第二节第二节 油气的生成油气的生成 一、油气成因学说：一、油气成因学说： 油气成因问题，在原始物质、客观环境及转化油气成因问题，在原始物质、客观环境及转化 条件等方面，长期存在争论条件等方面，长期存在争论 根据在生油气原始物质问题上观根据在生油气原始物质问题上观点的差异，石油成因理论分：点的差异，石油成因理论分： 无机成因说无机成因说 有机成因说有机成因说认为在高温条件下，石油是由碳、认为在高温条件下，石油是由碳、氢元素或这些元素的无机化合物通过化氢元素或这些元素的无机化合物通过化学反应合成，与有机物质无关学反应合成，与有机物质无关碳化说碳化说 （门捷列夫，（门捷列夫，18791879））宇宙成因说（索可洛夫，宇宙成因说（索可洛夫，18891889））火山起源说（考斯特，火山起源说（考斯特，19041904））岩浆说岩浆说 （库德梁采夫，（库德梁采夫，19491949））高温生油说（切卡留克，高温生油说（切卡留克，19711971））无机成因说：无机成因说： 油气是在地球上生物起源之后，在地油气是在地球上生物起源之后，在地质历史发展过程中，由保存在沉积岩中的质历史发展过程中，由保存在沉积岩中的生物有机质逐步转化而成。

生物有机质逐步转化而成有机成因说：有机成因说：1.早期有机成因论早期有机成因论2.晚期有机成因论晚期有机成因论生物有机质生物有机质→→油气油气二、生成油气的物质基础二、生成油气的物质基础 古生物、有机质、酐酪根古生物、有机质、酐酪根原油原油沥青沥青酐酪根酐酪根C CH HO OS SN N848413132 20.50.50.50.5838310104 42 21 179799 95 53 32 2酐酐酪酪根根、、沥沥青青、、原原油油化化学学元元素素组组成成表表有机质种类有机质种类组成组成% %元素元素酐酪根类型酐酪根类型根据原始生物和成矿方向的不同，分：根据原始生物和成矿方向的不同，分：标准腐泥型标准腐泥型 （（ⅠⅠ1 1））含腐植腐泥型（含腐植腐泥型（ⅠⅠ2 2））中间型（中间型（ⅡⅡ））含腐泥的腐植型（含腐泥的腐植型（ⅢⅢ1 1））标准腐植型（标准腐植型（ⅢⅢ2 2））酐酪根类型酐酪根类型原始生物原始生物主要成矿方向主要成矿方向腐泥型腐泥型（（ⅠⅠ型）型）富含类脂的孢子和富含类脂的孢子和水生浮游生物水生浮游生物石油、油页岩、石油、油页岩、腐泥煤腐泥煤腐植型腐植型（（ⅢⅢ型）型）富含木质素、纤维富含木质素、纤维素的陆生高等植物素的陆生高等植物甲烷气、腐植煤甲烷气、腐植煤 大地构造条件大地构造条件: : 长期稳定下沉的盆地长期稳定下沉的盆地（（V V沉积沉积≈V≈V沉降）沉降） 岩相古地理环境岩相古地理环境: : 深度适当、面积较大、有机质丰富的水体；深度适当、面积较大、有机质丰富的水体；利于有机质保存的低能、还原性环境利于有机质保存的低能、还原性环境————海相：浅海封闭环境、前三角洲、海湾、海相：浅海封闭环境、前三角洲、海湾、泻湖；泻湖；————陆相：半深－深湖陆相：半深－深湖有利于有机质堆积、保存、转化的地质环境有利于有机质堆积、保存、转化的地质环境（一）油气生成的地质条件（一）油气生成的地质条件三、油气生成的外在条件三、油气生成的外在条件 1. 1.热力作用热力作用 主要体现在温度和时间两个方面，大量的油田实际和实主要体现在温度和时间两个方面，大量的油田实际和实验室研究结果表明，在有机质向石油转化过程中，温度是最验室研究结果表明，在有机质向石油转化过程中，温度是最持久和有效的作用因素，持久和有效的作用因素，温度不足可用延长反应时间来弥补。

温度不足可用延长反应时间来弥补 高温短时间的热力作用与低温长时间的热力作用可以产高温短时间的热力作用与低温长时间的热力作用可以产生同样的效果生同样的效果二）油气生成的物化条件（二）油气生成的物化条件 促使有机质转化为油气的条件（物理、促使有机质转化为油气的条件（物理、化学、生物化学条件）主要有：化学、生物化学条件）主要有：热力作用、细菌作用、催化作用、热力作用、细菌作用、催化作用、压力、放射性作用、还原条件等压力、放射性作用、还原条件等三类：喜氧细菌、厌氧细菌、通性细菌三类：喜氧细菌、厌氧细菌、通性细菌 体现在两方面：一方面细菌本身是生油的原始物质，体现在两方面：一方面细菌本身是生油的原始物质，另一方面厌氧细菌可以促使有机质向油气转化另一方面厌氧细菌可以促使有机质向油气转化 厌氧细菌将有机质分解，产生相应的有机化合物，这厌氧细菌将有机质分解，产生相应的有机化合物，这些有机化合物又相互作用，进一步分解、聚合，可形成酐些有机化合物又相互作用，进一步分解、聚合，可形成酐酪根在这个过程中还可以生成甲烷等气体在这个过程中还可以生成甲烷等气体。

细菌作用主要发生在沉积盆地水体的下部、未固结的细菌作用主要发生在沉积盆地水体的下部、未固结的沉积物及埋藏较浅的沉积岩中随着沉积物埋藏深度加大，沉积物及埋藏较浅的沉积岩中随着沉积物埋藏深度加大，地温逐渐升高，当温度超过地温逐渐升高，当温度超过100℃100℃后，细菌作用就消失了后，细菌作用就消失了2 2、细菌作用、细菌作用3. 3. 催化剂作用催化剂作用无机盐类：无机盐类：无机催化剂，它能加速沉积有机质向无机催化剂，它能加速沉积有机质向油气转化油气转化最主要的是粘土矿物，蒙脱石催化能力最强，高岭石最主要的是粘土矿物，蒙脱石催化能力最强，高岭石最弱成岩中晚期成岩中晚期有机酵母有机酵母：：是一种有机催化剂，能加速有机质的是一种有机催化剂，能加速有机质的分解催化作用强，不耐高温成岩早期催化作用强，不耐高温成岩早期5.5.放射性作用放射性作用 可以提供游离氢的来源可以提供游离氢的来源4.4.压力作用压力作用高压可以阻止液态烃裂解为气态烃高压可以阻止液态烃裂解为气态烃 沉积有机质转化成油气，是还原沉积有机质转化成油气，是还原条件下上述各种地质、动力条件在漫长条件下上述各种地质、动力条件在漫长的地质时期综合作用的结果。

的地质时期综合作用的结果 在不同地区，在油气生成的不同阶在不同地区，在油气生成的不同阶段，某种因素可能起主导作用段，某种因素可能起主导作用经历一个加氢、去氧、富集碳的过程经历一个加氢、去氧、富集碳的过程1.1.生物化学生气阶段生物化学生气阶段埋深：埋深：0-1500m0-1500m温度：温度：1010～～60℃60℃作用因素：作用因素：细菌生物化学作用和有机催化剂作用细菌生物化学作用和有机催化剂作用主要产物：主要产物：生物成因气、酐酪根、少量油生物成因气、酐酪根、少量油四、有机质向油气转化的阶段四、有机质向油气转化的阶段2.2.热催化生油气阶段热催化生油气阶段深度：深度：15001500～～2500m2500m 温度：温度：60℃60℃～～180℃180℃作用因素：作用因素： 热力作用和粘土的催化剂的作用热力作用和粘土的催化剂的作用主要产物：主要产物：大量石油大量石油 原油伴生气原油伴生气 残余酐酪根残余酐酪根3.3.热裂解生凝析气阶段热裂解生凝析气阶段深度：深度：40004000～～7000m7000m温度：温度：180180～～250℃250℃作用因素：作用因素：石油热裂解、热焦化石油热裂解、热焦化主要产物：主要产物：凝析气、湿气、酐酪根残渣凝析气、湿气、酐酪根残渣4.4.深部高温生气阶段深部高温生气阶段深度：深度：＞＞7000m7000m温度：温度：＞＞250℃250℃主要特征：高温高压主要特征：高温高压作用因素：作用因素：热变质热变质主要产物：主要产物：干气、碳沥青或石墨干气、碳沥青或石墨 五、生油层五、生油层 凡能生成并提供具有工业价值的石凡能生成并提供具有工业价值的石油和天然气的岩石，称为生油气岩（或油和天然气的岩石，称为生油气岩（或烃源岩、生油岩）。

由烃源岩组成的地烃源岩、生油岩）由烃源岩组成的地层称为生油（气层称为生油（气) )层 在一定地质时期内，具相同岩性和沉积相特征的在一定地质时期内，具相同岩性和沉积相特征的若干生油层与其间非生油层的组合，称为生油层系若干生油层与其间非生油层的组合，称为生油层系 1.1.岩性、岩相特征岩性、岩相特征决决定定有有机机质质的的含含量量，，即即丰丰富富程程度度、、类类型型和和生烃潜力生烃潜力2.2.厚度和分布范围厚度和分布范围决定有机质的总量，也决定排烃效率决定有机质的总量，也决定排烃效率（一）地质研究（一）地质研究 一一般般为为暗暗色色、、细细粒粒、、富富含含有有机机质质和和微微体体生生物物化化石石，，并并且且常常含含指指示示还还原原环环境境的的分分散散状状黄黄铁铁矿矿，，偶偶尔可见原生油苗尔可见原生油苗按其岩性特征，可分为：按其岩性特征，可分为：•岩性特征岩性特征两种类型两种类型泥质岩类生油层泥质岩类生油层主要包括富含有机质的泥岩、页岩主要包括富含有机质的泥岩、页岩碳酸盐岩类生油层碳酸盐岩类生油层主要包括暗色石灰岩、生物灰岩、泥主要包括暗色石灰岩、生物灰岩、泥灰岩及礁灰岩等灰岩及礁灰岩等 一一般般为为有有利利于于生生物物大大量量繁繁殖殖、、保保存存，，且且有有利利于于生油岩发育的环境。

生油岩发育的环境•岩岩相相特征特征浅海、前三角洲、海湾、泻湖浅海、前三角洲、海湾、泻湖半深－深湖半深－深湖1 1、有机质丰度指标、有机质丰度指标如，有机碳含量如，有机碳含量2 2、有机质类型、有机质类型3 3、有机质成熟度、有机质成熟度4 4、有机质转化指标、有机质转化指标（二）地球化学研究（二）地球化学研究第三节第三节 储集层储集层 能够容纳和渗滤流体的岩能够容纳和渗滤流体的岩层称为储集层层称为储集层油（气）层：储集层（岩）中含有工业价值油（气）流产层：已投入开采的油（气）层（一）储集层的孔隙性（一）储集层的孔隙性 孔隙是指储集层中未被固体物质孔隙是指储集层中未被固体物质所充填的空间部分孔隙性是指岩石所充填的空间部分孔隙性是指岩石具有孔隙的特性具有孔隙的特性1 1、孔隙的分类、孔隙的分类①①成因上：原生孔隙和次生孔隙成因上：原生孔隙和次生孔隙孔隙性孔隙性渗透性渗透性含油性含油性一、储集层的性质一、储集层的性质 ② ②根据孔隙直径和裂缝宽度，以及对根据孔隙直径和裂缝宽度，以及对流体的作用，可分为流体的作用，可分为 超毛细管孔隙：孔径大于或裂缝宽度大于。

超毛细管孔隙：孔径大于或裂缝宽度大于 毛细管孔隙：孔隙直径在毛细管孔隙：孔隙直径在～～之间或裂缝宽度之间或裂缝宽度在在～～之间 微毛细管孔隙：孔隙直径小于或裂缝宽度小微毛细管孔隙：孔隙直径小于或裂缝宽度小于有效孔隙有效孔隙无效孔隙无效孔隙 净砂岩的连通孔隙度、孤立孔隙度和总孔隙度示意图 ③③按其对流体渗流的影响：按其对流体渗流的影响： （（1 1）绝对孔隙度）绝对孔隙度 岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样总体积的比值岩样总体积的比值式中式中 ——绝对孔隙度，小数；绝对孔隙度，小数； ——岩样中所有孔隙空间体积，岩样中所有孔隙空间体积，cm3；； ——岩样总体积，岩样总体积，cm3 2 2、孔隙度、孔隙度 指岩石的孔隙体积与岩石的总体积指岩石的孔隙体积与岩石的总体积之比，是表示岩石中孔隙多少的指标之比，是表示岩石中孔隙多少的指标 （（2 2）有效孔隙度）有效孔隙度 指那些参与渗流的、互相连通的孔指那些参与渗流的、互相连通的孔隙总体积（即有效孔隙体积）与岩石总隙总体积（即有效孔隙体积）与岩石总体积的比值，用百分数表示。

体积的比值，用百分数表示 一般所指的孔隙度为有效孔隙度一般所指的孔隙度为有效孔隙度式中式中 ————有效孔隙度，小数；有效孔隙度，小数；————有效孔隙体有效孔隙体积之和，之和，cmcm3 3；；————岩岩样总体体积，，cmcm3 3 （（3 3）流动孔隙度）流动孔隙度 指在一定条件下，流体可以在岩指在一定条件下，流体可以在岩石中流动的孔隙体积与岩石总体积的石中流动的孔隙体积与岩石总体积的比值，用百分数表示比值，用百分数表示 指在一定的压差下，储集层本身允许流体通过的性能二）储集层的渗透性（二）储集层的渗透性 1 1、绝对渗透率、绝对渗透率 当当单单相相流流体体充充满满岩岩石石孔孔隙隙，，流流体体不不与与岩岩石石发发生生任任何何物物理理、、化化学学反反应应，，流流体体的的流流动动符符合合达达西西直直线线渗渗滤滤定定律律时时，，所所测测得得的的岩岩石石对对流流体体的的渗渗透能力称为该岩石的绝对渗透率透能力称为该岩石的绝对渗透率渗透率渗透率 表示储油岩渗透性大小的指标表示储油岩渗透性大小的指标公式表示：公式表示：式中式中 —— ——岩石的绝对渗透率，岩石的绝对渗透率，μmμm2 2；； —— ——岩样截面积，岩样截面积，cmcm2 2 —— ——岩样的长度，岩样的长度，cmcm；； —— ——流体的粘度，流体的粘度，mPa·smPa·s；； —— ——岩样两端压力差，岩样两端压力差，MPaMPa；； —— ——流体流量，流体流量，cmcm3 3/s/s实验室测量渗透率的基本装置示意图实验室测量渗透率的基本装置示意图  绝对渗透率只是岩石本身的一种属性，仅绝对渗透率只是岩石本身的一种属性，仅与岩石性质有关，而与流体性质及测定条件无与岩石性质有关，而与流体性质及测定条件无关。

通常使用干燥空气或氮气通常使用干燥空气或氮气 由由于于气气体体为为可可压压缩缩流流体体，，气气体体测测定定岩岩石石渗渗透率的公式为：透率的公式为：式中式中 —— ——大气压力，大气压力，MPaMPa；； —— ——岩样的截面积，岩样的截面积，cmcm2 2 —— ——岩样的长度，岩样的长度，cmcm；； —— ——流体的粘度，流体的粘度，mPa·smPa·s；； 、、 —— ——气体通过岩样两端的压力，气体通过岩样两端的压力，MPaMPa；； —— ——大气压力下气体的体积流量，大气压力下气体的体积流量，cmcm3 3/s/s 2 2、有效渗透率、有效渗透率 所谓岩石有效渗透率是指当岩石孔隙所谓岩石有效渗透率是指当岩石孔隙为多相流体通过时，岩石对每一相流体的为多相流体通过时，岩石对每一相流体的渗透率 岩石的有效渗透率不仅反映了油层岩石本身岩石的有效渗透率不仅反映了油层岩石本身的属性，而且还反映了流体性质及油、水在岩石的属性，而且还反映了流体性质及油、水在岩石中的分布，以及它们三者之间的相互作用情况。

中的分布，以及它们三者之间的相互作用情况 ＋<＋多种流体多种流体 3 3、相对渗透率、相对渗透率 某一相流体的相对渗透率是指该相流某一相流体的相对渗透率是指该相流体的有效渗透率与绝对渗透率的比值体的有效渗透率与绝对渗透率的比值 油、气、水的相对渗透率分别记为：油、气、水的相对渗透率分别记为： 指地下储集层中含有一定数量的油气的性质三）储集层的含油性（三）储集层的含油性 常用含油饱和度、含气饱和度和含常用含油饱和度、含气饱和度和含水饱和度来表示储集层孔隙空间油气水水饱和度来表示储集层孔隙空间油气水的饱满程度的饱满程度 1 1、含油饱和度（、含油饱和度（S SO O）） 指指油油层层岩岩石石孔孔隙隙中中石石油油所所占占的的体体积与该岩石有效孔隙体积的百分比积与该岩石有效孔隙体积的百分比当被工作剂驱洗过或油藏能量枯竭，不能够继续当被工作剂驱洗过或油藏能量枯竭，不能够继续产出工业油流的时候，油层中仍滞留的石油体积占产出工业油流的时候，油层中仍滞留的石油体积占油层孔隙总体积的百分数油层孔隙总体积的百分数。

残余油饱和度残余油饱和度目前尚未采出、并且尚未经工作剂驱洗或波及目前尚未采出、并且尚未经工作剂驱洗或波及到的，通过加深对地下储层的认识、改善开发方案到的，通过加深对地下储层的认识、改善开发方案或开采工艺水平等措施可以采出的油，称剩余油；或开采工艺水平等措施可以采出的油，称剩余油；剩余油剩余油占油层孔隙总体积的百分数占油层孔隙总体积的百分数剩余油饱和度剩余油饱和度 2 2、含气饱和度（、含气饱和度（S Sg g）） 指指岩岩石石孔孔隙隙中中天天然然气气所所占占的的体体积积与该岩石有效孔隙体积的百分比与该岩石有效孔隙体积的百分比 3 3、含水饱和度（、含水饱和度（S SW W）） 指指油油层层岩岩石石孔孔隙隙中中水水的的体体积积与与该该岩石有效孔隙体积的百分比岩石有效孔隙体积的百分比油水饱和度与相对渗透率的关系曲线 根据研究目的及油田生产实践的需要，对储集层有各种分类方案根据研究目的及油田生产实践的需要，对储集层有各种分类方案按岩类分为：按岩类分为： 碎屑岩储层、碎屑岩储层、 碳酸盐岩储层、特殊岩类储层碳酸盐岩储层、特殊岩类储层 （包括岩浆岩、变质岩、泥页岩）（包括岩浆岩、变质岩、泥页岩） 按储集空间类型分为：按储集空间类型分为： 孔隙型储层、裂缝型储层、孔缝型储层、孔隙型储层、裂缝型储层、孔缝型储层、 缝洞型储层、孔洞型储层、孔缝洞复合型储层缝洞型储层、孔洞型储层、孔缝洞复合型储层按渗透率的大小分为：按渗透率的大小分为： 高渗储层、中渗储层、低渗储层高渗储层、中渗储层、低渗储层二、储集层的类型二、储集层的类型1 1、孔隙结构、孔隙结构指孔隙和喉道的几何形状、大小、分指孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通的关系。

布及其相互连通的关系一）（一）碎屑岩碎屑岩储集层储集层级别级别主要流动喉道直径主要流动喉道直径(mm)(mm)特粗喉特粗喉粗喉粗喉中喉中喉细喉细喉微喉微喉>0.03>0.030.020.02～～0.030.030.010.01～～0.020.020.0010.001～～0.010.01<0.001<0.0012 2、影响因素、影响因素v沉积作用影响沉积作用影响矿物成分的影响矿物成分的影响碎屑颗粒的大小及分选碎屑颗粒的大小及分选碎屑颗粒的形状、排列和接触方式碎屑颗粒的形状、排列和接触方式v成岩及后生作用的影响成岩及后生作用的影响压实作用压实作用胶结作用胶结作用溶解作用溶解作用交代作用交代作用v人为因素的影响人为因素的影响1 1、储集空间的类型、储集空间的类型三类：孔隙、溶洞、裂缝三类：孔隙、溶洞、裂缝（二）（二）碳酸盐岩碳酸盐岩储集层储集层2 2、储集层的类型、储集层的类型孔隙型孔隙型裂缝型裂缝型溶洞－裂缝型溶洞－裂缝型孔隙－裂缝型孔隙－裂缝型孔、洞、缝复合型孔、洞、缝复合型1.1.概念：概念： 石油相对密度、石油的粘度石油相对密度、石油的粘度 有效孔隙度、绝对渗透率有效孔隙度、绝对渗透率2.2.油气生成的外在条件有哪些？油气生成的外在条件有哪些？ （地质条件和动力条件）（地质条件和动力条件）3.3.油气生成的主要阶段有哪些？油气生成的主要阶段有哪些？复习思考题复习思考题。