石油工程學地質(zhì)勘探課件

石油的物化性質(zhì)石油的化學組成1）石油的元素組成主要由碳、氫兩種元素組成：

碳約占80％一88％；

氫約占10％一14％；

氧、硫、氮約占0.3％一7％。

石油中若碳、氫元素含量高，且碳／氫值低，則油質(zhì)好；若氧、硫、氮元素含量高，則油質(zhì)相對較差。第1頁/共56頁石油的化學組成2）石油的化合物組成

烴類化合物（即碳氫化合物）是石油主要成分，約占80％以上。

含有氧、硫、氮的化合物（非烴化合物）有時可達30％。不利于石油的開采、煉制和加工。石油的物化性質(zhì)第2頁/共56頁石油的化學組成3）石油的組分組成

根據(jù)石油成分被不同溶劑選擇溶解及被介質(zhì)選擇吸附的特點，將石油的組成分成相近的組，稱為“組分”，每個組分內(nèi)包含性質(zhì)相似的一部分化合物。i油質(zhì)ii

膠質(zhì)iii

瀝青質(zhì)iv

碳質(zhì)石油的物化性質(zhì)第3頁/共56頁石油的化學組成3）石油的組分組成i油質(zhì)

由碳氫化合物組成的淡色粘性液體（是石油主要成分）油質(zhì)含量高，石油質(zhì)量相對較好。油質(zhì)中含有石蠟，是一種熔點為37～76℃的烷烴，呈淡黃色或黃褐色。石蠟含量高時石油易凝固，油井易結(jié)蠟，不利于開采。石油的物化性質(zhì)第4頁/共56頁石油的化學組成3）石油的組分組成

ii膠質(zhì)粘性或玻璃狀的固體物質(zhì)，主要成分是碳氫化合物，但氧、硫、氮含量增多。石油中膠質(zhì)含量少，約為1％，是渣油的主要成分。

石油的物化性質(zhì)第5頁/共56頁石油的化學組成3）石油的組分組成

iii瀝青質(zhì)

黑色固體，瀝青質(zhì)比膠質(zhì)含碳氫化合物更少，含氧、硫、氯化合物更多。

膠質(zhì)和瀝青質(zhì)稱為石油的重分子組分，是非碳氫化合物比較集中的部分。含量高時，石油質(zhì)量變差。

iv碳質(zhì)

碳質(zhì)以碳元素狀態(tài)存在于石油內(nèi)，含量很少，稱殘?zhí)?。石油的物化性質(zhì)第6頁/共56頁石油的物理性質(zhì)1）顏色石油一般呈棕色、褐色或黑色，也有無色透明的凝析油。膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量愈高，顏色愈深。因此，石油顏色越談，質(zhì)量越好。

2)密度

標準條件下(20℃，0.101MPa)每立方米原油質(zhì)量——原油密度，一般在0.79～0.95g/cm3

。

3)粘度

地下采出的石油在提煉前稱原油。在地層條件下測得的原油粘度叫地層粘度，地層粘度大于50mPa·S、密度大于0.92的原油稱為稠油。石油的物化性質(zhì)第7頁/共56頁石油的物理性質(zhì)4）凝固點

原油失去流動性的溫度或開始凝固時的溫度稱為凝固點，原油中含蠟少，重組分含量低者凝固點低，利于開采和集輸。凝固點在40℃以上的原油稱為凝油。

5)溶解性

石油難溶于水，但易溶于有機溶劑。石油可與天然氣互溶，溶有天然氣的石油，粘度小，利于開采。石油的物化性質(zhì)第8頁/共56頁石油的物理性質(zhì)6）熒光性

石油在紫外線照射下會發(fā)出一種特殊的光亮，稱為石油的熒光性。借助熒光分析可鑒定巖樣中是否含有石油。7)導電性

石油為非導電體，電阻率很高，這種特性成為電法測井劃分油、氣、水層的物理基礎。石油的物化性質(zhì)第9頁/共56頁天然氣的化學組成通常所說的天然氣是指油田氣和氣田氣。天然氣是在地殼中生成的一種可燃有機礦物，是以氣態(tài)碳氫化合物為主的可燃混合氣體。石油的物化性質(zhì)第10頁/共56頁天然氣的化學組成甲烷(CH4)、乙烷（C2H6)、丙烷(C3H8)和丁烷(C4H10)

其中甲烷含量可達80％以上。此外還含有少量的CO2、CO、H2S)及N2)、02、H2。天然氣中，乙烷以上的烴稱為重烴，依重烴含量將天然氣分為干氣和濕氣兩種。干氣中甲烷含量﹥95％，但含有5%～10%以上乙烷、丙烷、丁烷等重烴。濕氣常與油共生，是油田或氣田中的氣。石油的物化性質(zhì)第11頁/共56頁天然氣的物理性質(zhì)

天然氣無色，有汽油味，可燃。天然氣物理性質(zhì)指其密度、粘度和溶解性。1)密度天然氣密度為0.6～1.0g/m3，濕氣含重烴多，密度大于干氣。2)粘度天然氣0℃時的粘度為0.012mPa·S。3)溶解性天然氣溶于石油和水，且更容易溶于石油。石油的物化性質(zhì)第12頁/共56頁1地殼1）地球的構(gòu)造特點：

具層狀結(jié)構(gòu),密度隨深度而增加。石油地質(zhì)概況第13頁/共56頁1地殼1）地球的構(gòu)造地球從生成至今已有45～60億年，平均半徑為637lkm。地球內(nèi)部可分為地核、地幔和地殼三個同心排列的圈層，各圈層物理狀況可參見下表：圈層密度(g/cm3)壓力(MPa)溫度(℃)地殼2.7～2.990015～1000地幔3.32～5.661368001500～2000地核9.71～1636000072000石油地質(zhì)概況第14頁/共56頁1地殼2）地殼的組成地殼厚度各處并不相等。最厚處達70～80km，最薄處只有5～6km，平均為33km。地殼由巖石組成，根據(jù)巖石成因的不同可分為火成巖、變質(zhì)巖和沉積巖三大類。石油地質(zhì)概況第15頁/共56頁2巖石1)

火成巖

又名巖漿巖，是高熱的巖漿冷凝后形成的巖石，呈塊狀，無層次，致密而堅硬，如花崗巖、玄武巖、正長石等。石油地質(zhì)概況第16頁/共56頁2巖石2)沉積巖

由火成巖、變質(zhì)巖和早期形成的沉積巖，經(jīng)風吹、雨打、溫度變化、生物作用等被剝燭、粉碎、溶解形成碎屑物質(zhì)及溶解物質(zhì)，再經(jīng)沉積巖有層次、孔隙、裂縫和溶洞，并有各種古代動植物殘骸遺跡形成的化石。石油地質(zhì)概況風力、水流、冰川、海洋搬運至低凹處沉積下來，越積越厚，經(jīng)壓實、固結(jié)而形成沉積巖第17頁/共56頁主要特征層理構(gòu)造顯著；沉積巖中常含古代生物遺跡，經(jīng)石化作用即成化石；具有孔隙。

常見的沉積巖有：直徑大于3毫米的礫和磨圓的卵石及被其它物質(zhì)膠結(jié)而形成的礫巖，由2毫米到0.05毫米直徑的砂粒膠結(jié)而成的砂巖，由顆粒細小的粘土礦物組成的頁巖等。

石油地質(zhì)概況第18頁/共56頁2巖石3)

變質(zhì)巖

由沉積巖或火成巖在地殼內(nèi)部的物理化學因素如高溫、高壓等影響下，改變了原來的成分和結(jié)構(gòu)，變質(zhì)成為新的巖石，如石灰石變質(zhì)為大理石等，稱變質(zhì)巖。

石油地質(zhì)概況第19頁/共56頁三大巖種與成因名稱成因例備注火成巖巖漿冷卻形成花崗巖玄武巖結(jié)晶顆粒粗，大陸地殼主要巖種結(jié)晶顆粒細，海洋地殼主要巖種地殼最常見巖種沉積巖沉積作用形成礫巖、砂巖、頁巖、石灰?guī)r沉積物顆粒最大沉積物顆粒中等沉積物顆粒最小生物遺骸或水中碳酸鈣沉淀地表最常見巖種變質(zhì)巖巖石因地殼變動被深埋受高溫高壓經(jīng)物理變化(礦物種類或顆粒大小)形成大理石板巖由石灰?guī)r變質(zhì)第20頁/共56頁2巖石三大巖種圖樣

石油地質(zhì)概況第21頁/共56頁3沉積巖

石油和天然氣生成在沉積巖中，絕大多數(shù)儲藏在它的孔隙、裂縫和溶洞里。而在火成巖和變質(zhì)巖中則很少有石油和天然氣存在。1)沉積巖種類及特點沉積巖可分為砂巖(碎屑巖)、泥巖（粘土巖）、石灰?guī)r（碳酸巖鹽）三種石油地質(zhì)概況第22頁/共56頁3沉積巖1）砂巖(碎屑巖)

普通的砂粒被泥質(zhì)或石灰質(zhì)膠結(jié)成為砂巖。依顆粒直徑不同可分為以下幾種：砂巖名稱礫石粗砂巖中砂巖細砂巖粉砂巖顆粒直徑(mm)>10.5～10.25～0.50.1～0.250.01～0.1石油地質(zhì)概況第23頁/共56頁3沉積巖1）砂巖砂巖的特點：具有孔隙，可以儲存油、氣、水等流體。巖石孔隙體積與巖石總體積之比稱孔隙度；

由于巖石存在孔隙，在壓力作用下能通過油、氣、水，這種性質(zhì)稱為巖石的滲透性。砂巖(孔隙大)和石灰?guī)r(裂縫發(fā)育)都是滲透性好的巖石。

砂巖可作為油氣儲集層。石油地質(zhì)概況第24頁/共56頁3沉積巖2）泥巖（粘土巖）泥巖的特點：普通的顆粒直徑小于0.01mm

的泥土經(jīng)成巖作用而形成。呈塊狀的稱泥巖。呈薄片層狀的稱為頁巖。富含石油質(zhì)的頁巖稱油頁巖，可以提煉石油。

泥巖是分布最廣的沉積巖，約占沉積巖總量的60—70%，是重要的生油巖和油氣藏的蓋層。石油地質(zhì)概況第25頁/共56頁3沉積巖3）石灰?guī)r（碳酸鹽巖）

石灰?guī)r的特點：石灰?guī)r，主要成分為碳酸鈣，呈塊狀，致密而堅硬。由于地殼的運動作用和地下水的侵蝕，常有裂縫和溶洞，石油和天然氣即儲存其中。碳酸鹽巖在地殼中分布僅次于泥質(zhì)巖和砂巖，約占沉積巖總面積的20％，是重要的生油巖和儲集巖。世界上與碳酸鹽巖有關(guān)的石油和天然氣儲量占總儲量的50％，產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的60％。石油地質(zhì)概況第26頁/共56頁4地質(zhì)構(gòu)造

由于地殼發(fā)生升降、擠壓褶皺及水平移動，使原來一層層平鋪著的沉積巖發(fā)生變形，形成地殼的各種構(gòu)造。1.背斜構(gòu)造

是指巖層向上彎曲的褶曲，其核部地層比外圈地層老。石油地質(zhì)概況第27頁/共56頁

背斜構(gòu)造北京延慶硅化木國家地質(zhì)公園石油地質(zhì)概況第28頁/共56頁4地質(zhì)構(gòu)造2.向斜構(gòu)造

是指巖層向下彎曲的褶曲，其核部地層比外圈地層新。石油地質(zhì)概況第29頁/共56頁3)單斜構(gòu)造

巖層向單一方向傾斜。4)斷層

巖層由地殼運動而斷裂，在斷裂兩側(cè)的巖層發(fā)生了顯著的相對位移，這種斷裂稱為斷層。4地質(zhì)構(gòu)造石油地質(zhì)概況第30頁/共56頁

在漫長的地質(zhì)歷史時期內(nèi)，不斷下沉接受沉積的地區(qū)稱為沉積盆地。具有油氣生成和聚集條件，并發(fā)現(xiàn)具有工業(yè)油氣藏的沉積盆地稱為油氣盆地。含油氣盆地定義第31頁/共56頁含油氣盆地必須具備條件是一個沉積盆地；在漫長的地質(zhì)時期中，曾經(jīng)不斷沉降接受沉積，具備油氣生成、運移和聚集的有利地質(zhì)條件；有工業(yè)性油氣藏。因此，可將含油氣盆地看作油氣生成、運移和聚集的基本地質(zhì)單位。

含油氣盆地第32頁/共56頁

我國陸上沉積盆地共有236個，其中面積大于10萬km2的盆地就有9個，即：塔里木盆地、鄂爾多斯盆地、松遼盆地、渤海灣盆地、四川盆地、柴達木盆地、準噶爾盆地、藏北盆地和二連盆地，總面積208萬km2。含油氣盆地第33頁/共56頁

我國石油資源集中分布在渤海灣、松遼、塔里木、鄂爾多斯、準噶爾、珠江口、柴達木和東海陸架八大盆地，其可采資源量172億噸，占全國的81.13％；天然氣資源集中分布在塔里木、四川、鄂爾多斯、東海陸架、柴達木、松遼、鶯歌海、瓊東南和渤海灣九大盆地，其可采資源量18.4萬億立方米，占全國的83.64％。含油氣盆地第34頁/共56頁含油氣盆地第35頁/共56頁石油地質(zhì)勘探

要找到地下的油氣藏，就要進行油氣的勘測與探查。油氣勘探方法和技術(shù)，隨著生產(chǎn)經(jīng)驗的積累和科學技術(shù)的進步，得到不斷發(fā)展和完善。目前進行油氣勘探的主要方法和技術(shù)有4種，即地面地質(zhì)法、地球物理法和鉆探法。第36頁/共56頁1地面地質(zhì)法

直接觀察地表的地質(zhì)現(xiàn)象，尋找是否有露在地面的“油氣苗”，研究巖石、地層情況，分析地下是否有儲油構(gòu)造。在邊遠新區(qū)進行地質(zhì)調(diào)查時，這種方法仍可發(fā)揮一定作用。

石油地質(zhì)勘探第37頁/共56頁

地質(zhì)法是油氣田勘探工作中始終使用的基本工作方法。1地面地質(zhì)法石油地質(zhì)勘探第38頁/共56頁地質(zhì)調(diào)查

地下的地層及構(gòu)造特征，很大程度上可以從地面特征推斷出來。（1）研究方法航攝照片衛(wèi)星成象露頭觀察：觀察巖石、地層、油氣地面顯示（油氣苗）、進行構(gòu)造測量。（2）要解決的問題研究油氣藏形成的可能性；石油地質(zhì)勘探第39頁/共56頁1)地球物理勘探由于不同巖石具有不同的物理性能，如密度、磁性、彈性等。在地面上利用多種專用的精密儀器進行測量，了解地下地質(zhì)構(gòu)造情況，判斷是否有儲油構(gòu)造，即地球物理勘探法。地球物理勘探法包括重力勘探、磁力勘探、電法勘探和地震勘探。2地球物理法地球物理法自誕生之日起就始終和最新的技術(shù)成就相關(guān)聯(lián)，是一種應用高新技術(shù)的勘探方法，包括地球物理勘探和地球物理測井。石油地質(zhì)勘探第40頁/共56頁石油地質(zhì)勘探第41頁/共56頁不斷發(fā)展的三維地震勘探技術(shù)

大型震源

地震勘探石油地質(zhì)勘探第42頁/共56頁磁法勘探

電法勘探石油地質(zhì)勘探第43頁/共56頁數(shù)字重力儀

無人飛行器

石油地質(zhì)勘探第44頁/共56頁新疆油田地球物理解釋處理中心四川石油管理局地球物理勘探公司石油地質(zhì)勘探第45頁/共56頁

測井是油田地質(zhì)研究、油田開發(fā)工作必不可少的。測井是用專門的儀器沿井深測量巖石的各種物理特性、流體特性的技術(shù)，如導電性、導熱性、放射性、聲學特性等等。2地球物理法2)地球物理測井石油地質(zhì)勘探第46頁/共56頁2地球物理法2)地球物理測井測井具有工藝簡便、成本低、取資料迅速、效果好等特點。它取得的資料是油氣田地質(zhì)研究、油氣田開發(fā)工作不可缺少的資料。測井技術(shù)發(fā)展迅速，不僅能定性判斷巖性，還可以定量確定巖石物性、地層產(chǎn)狀；不僅用于地質(zhì)解釋，還用于鉆井、試油、采油工程等。石油地質(zhì)勘探第47頁/共56頁石油地質(zhì)勘探第48頁/共56頁3鉆探法

鉆探法，就是打井找油氣。在地質(zhì)法、地球物理法和遙感法巳初步查明的儲油構(gòu)造上鉆井，以確切探明地下是否有油、氣及油、氣、水的分布。石油地質(zhì)勘探第49頁/共56頁油氣勘探新方法1.中微子探油氣

在“基本粒子”的大家族中，有一位身懷絕技的“中性小家伙”。著名的物理學家費米賜給它一個“中微子”的芳名。它能以光速“鉆山過海”穿透地球，于是一種“中微子探油法”脫穎而出。歐洲原子核研究組織的內(nèi)爾瓦羅·德里朱拉博士等早在1983年就開始應用中微子勘探油氣。美國費米實驗室在1993年則設置了一臺世界最大的、功率最強的粒子加速器來產(chǎn)生中微子束流．以尋找石油第50頁/共56頁3.植物探油氣

研究表朋，植物也能以自身的存在及其某些變化，為人類提供尋找油氣的可靠信息，首先，能從專喜好吃油氣植物的生長來找到油氣藏。據(jù)說玉門油田的發(fā)現(xiàn)就是一種喜歡石油氣味而生活在其附近的菌類植物當了最