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1、中国地质大学（武汉） 国家精品课程 Petroleum Geology 中国地质大学（武汉）资源学院石油系 石油及天然气地质学 徐思煌 概述 油气藏要素 油气藏形成原理 油气藏分布规律 清洁 燃料 化工 原料 焦炭 石蜡 沥青 重燃 料油 溶剂 油 化工 原料 柴油 液化 石油气 汽油 喷气 燃料 机械 油 压缩 机油 汽油 机油 柴油 机油 齿轮 油 润滑油脂 润滑 脂 绝缘 油 防锈 油 航空 润滑油 液压 油 冷冻 机油 天然气 重油及 固体产品 轻 质 油 三烯 三苯 液体石蜡 建筑、道路 防腐、包装 食品、医药 化工原料 电极 汽缸 油 纺织 机油 概述 1、石油用 途： “工业的血
2、 液” 四大领域： 优质燃 料， 化工原 料， 润滑油 剂， 专门材 料。 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 概述 1850 1900 1950 2000 2050 能源构成 % coal wood Solar energy natural gas oil Nuclear energy 100 80 60 40 20 0 2、石油、天然气的能源地位： 20世纪石油时代；预计：21世纪天然气时代。 当前，世界一次能源结构： 石油 40% ，煤炭 25% ，天然气 24% 我国一次能源结构：煤炭 68 % ，石油 23% ，天然气 3.0% 生长点： 替代能源 石油地质学的概念: 石油地质
3、学是研究地壳中的油气藏及其 形成原理和分布规律的地质科学。 地壳中/ 自然条件 油气藏 特征（油气藏 油、气本身） 如何形成？ 如何分布？ 概述 就好比铁矿床（而不是铁元素）是铁矿产的勘查对象一样，油气藏（而 不是油气化合物）是油气能源的聚集单元、勘探对象。 建立起油气藏的概念，能了解油气藏是如何形成、如何分布就达到了本次 上课的目的。 油气藏油气藏是油气勘探的直接对象。是油气勘探的直接对象。 因此，本课程将油气藏作为的研究基础和因此，本课程将油气藏作为的研究基础和 核心内容。首先认识油气藏的组成要素；然核心内容。首先认识油气藏的组成要素；然 后，学习油气藏的形成原理、分布规律。后，学习油气藏
4、的形成原理、分布规律。 油气藏要素 油气藏形成原理 油气藏分布规律 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 油气藏要素 油气藏形成原理 油气藏分布规律 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 油气藏: 油气藏是指单一圈闭中的油、气聚集。 圈闭中聚集了油气就构成油气藏 一个油气藏内具有统一的压力系统和油（气）水 界面。 当其达到工业开采所需的经济技术指标时 ，称为工业油气藏。 油气藏是地壳中最基本的油气聚集单元。 油气藏 油气田 油气聚集带 含油气盆地 油气藏的要素：油气 + 圈闭 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 油气藏要素 油气 圈闭 储集层 封闭条件 油气藏 油气藏=油气+圈闭
5、 =油气+储集层+封闭条件 =烃源岩生烃+储集层+封闭条件 =烃源岩生烃（运聚）储集层（保存）封闭条件 油气藏形成综合地质条件：生、储、盖、运、圈、保 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 第一章 油气藏中的流体 l石油 l天然气 l油田水 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 图1-1 典型油气藏中油、气、水分布的结构剖面图 典型油气藏中油、气、水分布的结构剖面图 这是常规油气藏， 非常规就不一定了 ！ 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 第一节 石 油 石油的概念及组成 石油各化合物特征简介 石油的分类 海相与陆相石油的基本区别 石油的物理性质 中国地质大学（武汉） 石油及天
6、然气地质学 （一）石油的概念 l石油：以液态形式存在于地下岩石孔隙中的可 燃有机矿产。 成分上以烃类为主，并含有非烃化合物及多种 微量元素；相态上以液态为主，并溶有大量烃气 和少量非烃气以及固态物质。 l石油没有固定的化学成分和元素含量，但元素 含量变化有一定的范围。 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 （二）石油的元素组成 元 素 CHSNO 含量变化（%）83-8711-140.01-100-1.70.1-4.5 平均含量（%）84.5130.650.50.5 l 石油的元素组成主要是 C、H，其次是 S、N和 O， 并含有几十种微量元素。 l 石油元素的组成不同学者统计有所不同，但
7、差别不 大。据Hunt(1979)，石油元素含量： 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 石油的馏分：原油在一定沸点区间蒸馏产生的各烃 类化合物的混合物。 馏馏 分 轻馏轻馏 分中馏馏分重馏馏分 石油气汽油煤油柴油重瓦斯油润润滑油渣油 温度（） 110.5mm0.25mm大的超毛细管称为洞 毛细管210-4-0.5mm10-4-0.25 微毛细管210-4 mm10-4 表2-1 孔隙类型及大小划分表 2. 孔隙的大小 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 1）. 总孔隙度（绝对孔隙度）：岩石内全部孔隙 体积（Vt）与岩石总体积（Vb）之比。即： 3.孔隙度-孔隙发育程度 2）. 有效
8、孔隙度（也称连通孔隙度 ）：岩石内相互连通 的孔隙体积（V e ）与岩石总体积（Vb）之比。即： 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 有效孔隙度大小反映了储集层物性的好坏（如： 对砂岩孔隙度的评中表2-2）。 砂岩孔隙度（%）评评价 12520很好 22015好 31510中等 4105差 505无价值值 表2-2 砂岩孔隙度评价 砂岩孔隙度评价 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 渗透率是 达西定律中的比例系数K，是一个二阶张量。国 际单位cm2、m2； Qv：单位时间的体积流量，cm3/s；p：岩样两端压差，MPa；：液 体的粘度，10-3Pas；A：液体通过岩石的截面积，cm
9、2；L：岩样的长 度，cm。 二、储集层的渗透性 储层渗透性：一定流体压力差下，储层 允许流体通过的性能。可用渗透率表示。 渗透率 达西定律： 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 岩石渗透不与之发生化学反应的、饱和度为 100%的单相流体的渗透率。亦即常称的渗透率。 注意： 1）绝对渗透率是岩石孔隙几何学参数，与流体性质无关； 2）因为它常用气体测定，所以也称气体渗透率。 绝对渗透率： 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 有效（相）渗透性：当岩石被多相流体同时通 过时，其中某相流体的渗透率，称为该相流体的 有效渗透率。如：油、气、水相的有效渗透率， 常分别用符号Ko、Kg、Kw。
10、注意：它是该流体饱和度的函数。 有效(相)渗透性 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 相对渗透率：某相流体的有效相渗透率与岩石的 绝对渗透率之比。（无量纲） 有效相渗透率同样是饱和度的函数。 图2-5 油气饱和度与相对渗透率的关系曲线图图2-6 含水饱和度与相对渗透率的关系曲线图 相对渗透率 临界饱和度的意义？ 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 表2-3 储集层渗透率分级 级别 渗透率 评价 油层气层 1 2 3 4 5 6 7 1000 1000500 500100 10010 101 10.1 0.1 极好 好 中等 较差 差可能 不渗透 / 常 规 储 层 低渗透储层 致密
11、储层 储层渗透性评价 生长点： 非常规储层 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 有关基本概念 压汞法研究孔隙结构 三、储层的孔隙结构 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 1. 孔隙结构：孔隙的形状、大小、分布及其连通性 。 2. 孔隙（更狭义的）：矿物或岩石颗粒所围限的膨 大空间。 3. 喉道：连通孔隙的狭窄空间。 4. 流体饱和度 ：岩石内某相流体体积与流体总体 积之比，称为该相流体的饱和度。 （一）有关基本概念 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 （二）压汞法研究孔隙结构 原理： 毛细管压力（ Pc ）反映孔喉大小（ r）-反比关系 Pc= 2 cos() / r 中国地
12、质大学（武汉） 石油及天然气地质学 图2-16 毛细管压力曲线图 （二）压汞法研究孔隙结构 1）排驱压力（Pd） 2）孔喉半径集中范 围 3）饱和度中值压力 （Pc50） 4）最小非饱和的百 分数（Smin）。 Pd Pc50 r 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 （1）排驱压力（Pd）； （2）孔喉半径集中范围； （3）饱和度中值压力（Pc50） （4）最小非饱和的百分数 （Smin）。 图2-17孔喉等效半径分布图 2. 孔隙结构评价参数 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 第二节 储集层的类型 砂岩储集层 碳酸盐岩储层 其他储集层 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学
13、砂岩孔隙类型和孔隙度分级 影响砂岩物性因素 一、砂岩储集层 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 1. 砂岩孔隙类型的成因分类 类类 型成 因 原生的（或沉积积的）粒间间孔沉积积作用 次生的（或沉积积后的 ） 铸铸模孔、粒内孔溶解作用 裂缝缝岩石破裂 表2-4 砂岩孔隙类型分类 （一）砂岩孔隙类型和孔隙度分级 这些孔隙中以次生孔隙最为复杂 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 1.沉积作用 （1）矿物成分及其含量 一般情形是，石英颗粒含量越高，长石或岩屑含量越少 ，砂岩储集性能越好。 （2）颗粒的排列方式 理论上，如果砂岩颗粒是球体，砂岩的孔隙度与颗粒大 小无关，而与排列方式关系密切。
14、 （3）颗粒粒度和分选系数 分选系数一定时，颗粒越大，渗透率越大。 颗粒粒度中值一定时，分选系数越大，渗透率越小. （二）影响砂岩物性因素 生长点： 储层沉积学 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 当颗粒立方体紧密堆积时： =47.76%； 当颗粒菱面体最紧密堆积时： =25.96%。 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 （3）颗粒粒度和分选系数 分选系数一定时，颗粒 粒度越大, 渗透率越大. 粒度中值一定时，分选 系数越大，渗透率越小. 注意： 粒度单位、 分选系数含义 中国地质大学（武汉） 石油及天然气地质学 l 压实作用：沉积物埋深加大，在 沉积物负荷作用下，沉积物孔隙度 减小、变得更加致密的现象。 l 正常压实作用：随沉积物埋深（ Z）加大， 沉积物孔隙度（） 由原始地
