石油地质基础-侯贵廷

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1、石油地质学石油地质学北京大学地球与空间科学学院北京大学地球与空间科学学院侯贵廷侯贵廷教学大纲教学大纲 前言前言第一部分第一部分 石油地质学基础石油地质学基础第一章第一章 石油天然气成分石油天然气成分第二章第二章 石油天然气的成因石油天然气的成因第三章第三章 储层和盖层储层和盖层第四章第四章 油气的运移油气的运移第五章第五章 圈闭与成藏圈闭与成藏第六章第六章 油气田类型油气田类型第二部分第二部分 石油经济学石油经济学第一章第一章 石油资源形势石油资源形势第二章第二章 石油工业发展和集团组织利益石油工业发展和集团组织利益第三章第三章 石油危机石油危机第四章第四章 石油与地缘政治石油与地缘政治第三部

2、分第三部分 石油地质研究实例及课堂讨论石油地质研究实例及课堂讨论教学参考书教学参考书 张厚张厚福，福，19991999，石油地质学，北京：石油工，石油地质学，北京：石油工 业出版社。业出版社。 王尚文，王尚文，19831983，中国石油地质学，北京：石，中国石油地质学，北京：石 油工业出版社。油工业出版社。 中国石油地质志编委会，中国石油地质志，中国石油地质志编委会，中国石油地质志， 116116卷，北京：石油工业出版社。卷，北京：石油工业出版社。授课和考试方式授课和考试方式 授课：以课堂讲授为主，兼有课堂讨论授课：以课堂讲授为主，兼有课堂讨论 。 考试：针对各自的专业或兴趣，写一篇考试：针对

3、各自的专业或兴趣，写一篇 石油地质学或石油经济学方面的论文，石油地质学或石油经济学方面的论文， 30003000字左右，要求有图表，实例，参考字左右，要求有图表，实例，参考 文献，并在讨论课上介绍论文。文献，并在讨论课上介绍论文。绪 论一、油气在国民经济中的地位 石油工业的血液！ 全球最主要能源：70年代：美国油气占一次性能源消耗的70%以上；中国：现今能源消耗中，油气不到30%，其中气占的 比例更少（煤占70%以上） 润滑油料 化工原料-其重要用途：染料、农药等化肥三大合成材料：合成纤维、合成橡胶、合成塑料二、石油工业的历史 国外：1859年，美国宾州Drake E.L. 世界上第一口井，只

4、有21.69m1925年：美国年生产1.2万m3的石油，全球最大1917年，委内瑞拉马拉开波油田的发现，成为二战期间生产石 油最多的油田，对同盟国胜利产生了这样影响。直到1960年，美国一直是全球最大石油生产国（全球50%以上）60年代：分水岭-生产严重过剩，OPEC诞生；石油生产中心转 移至中东、西伯利亚70年代：国际上一些超大型油田的发现：英国北海；美国墨西 哥湾 国内： 中国有文字记载的开发利用石油有2000多年了： 东汉（32-92）班固著“汉书”中记载：“高奴（今延 长县）有洧（音同伟）水可燃”；9世纪唐朝北史西域记中记载“（龟兹国）西北 大山中，有如膏者流出成川。行数里入地，状如醍

5、醐 ，甚臭”。新疆库车一带远在1000多年前就发现了如 奶酪一样粘稠的沥青，具有臭味。 “石油”这一名词，是由我国伟大的科学家沈括在 梦溪笔谈中最先提出的：针对高奴一带的“脂水” ，记述：“石油.生于水际沙石，与泉水相杂惘惘而 出”，“此物后必大行于世，盖石油至多，生于地 中无穷，不若松木有时而竭” 我国最早利用天然气煮盐：盐井-四川2000年前自流井 气田四川发现的汉代砖画：显示利用天然气煮卤水制盐我国近代石油工业中国第1口油井：台湾苗栗地区，1878年 ，用顿钻钻至120m； 大陆：1907年8月，陕北延长县钻出第一 口井； 1934年：陕北油矿处成立，是我国第一个 专门机构，标志着中国石

6、油工业的开始；中国近代真正工业意义上的油田玉门油田 ；1938年设置甘肃油矿筹备处，1939年于老君 庙打下第一口井，39年8月日喷原由10吨。我国现代石油工业-玉门油田的开发，有力地支持了中国的抗日战争建国后第一个大型油田：克拉玛依油田大庆油田的发现：1955年始，开始地质普查，1959年9月26日，松基3井喷出高产油流，从而发现了大庆油田。大庆油田已经稳产5000万吨以上达20多年了，至少还可以稳产10年以上，是中国最大的国有企业。之后，我国又陆续发现胜利、辽河等油田。当前我国石油工业的战略是：稳定东部，开发西部石油战线诞生出“铁人精神”开拓新领域塔里木盆地，是我国最大的陆上未开发盆地 ，

7、是中国未来油气的希望所在，已经是我国 最大的气源盆地，是“西气东输”的起点。石油地质学的三大课题石油地质学的三大课题 油气成因油气成因 油气藏形成油气藏形成 油气分布油气分布第一章 石油天然气性质和成分石油的成分与性质化学成分：Petroleum即“岩液”或“石头油”，是一种成分十分 复杂的天然有机化合物的混合物，其中的主要成分是烃（ Hydrocarbon） 石油的元素组成 烃（Hydrocarbon）:从元素上讲，必不可少的元素是C、H; 一般C占84-87%；H占11-14%； Hydrocarbon-占97-99% 其它元素：S, N, O。S的高低影响原油的品质，高S（我国大于2%）

8、 引起腐蚀和污染，目前北京从2004年10月1日起，使用欧2标准的低 硫汽油，2005年7月1日使用欧3更洁净的低硫汽油。 汽油的标号：90、93、97、98反映的是抗爆系数，标号越高，燃烧 更好，更有动力。烃类组成： 烷烃：CnH2n+2，属直链饱和烃；自然界第一种气态烃是甲烷，气态烃的碳14个，第一种液态烃是正戊烃，液态烃的碳原子516，第一种固态烃是正十七烷烃。 环烷烃：CnH2n ，由环状烃组成 ,一般为液态，由碳的数目决定名称，三员环、四员环和五员环等，多为五员环或六员环。 芳香烃：具有苯环（6个碳原子和6个氢原子） ，是不饱和烃。芳香烃含量高的石油沸点高，不易燃。石油的非烃组成含硫

9、化合物硫是石油中的有害物质，硫的含量是评价石油质量的一项重要 指标。高硫石油：S2%；低硫石油：S无定形草质木质煤质。随深度加大，温度升高，干酪根的透明度减弱，反射率增大， 颜色变深。干酪根分类化学分类：1型，2型和3型1型干酪根：具原始氢高含量和氧低含量，H/C原子比介于 1.251.75,O/C介于0.0260.12. 以含类脂化合物为主，直链烷烃很多 ，多环芳香烃及含氧官能团很少。2型干酪根：原始氢含量较高，但稍低于1型干酪根，H/C原子比介于 0.651.25,O/C介于0.010.13. 属高度饱和的多环碳骨架，中等长度的 直链烷烃和环烷烃很多，含多环芳香烃及含氧官能团。3型干酪根：

10、具原始氢低含量和氧高含量，H/C原子比介于 0.460.93,O/C介于0.050.30. 以多环芳香烃及含氧官能团为主，饱和 链烃很少。显微组分 干酪根类型 原始有机质 生油潜 能藻质体 1 淡水藻 1壳质体 2 孢子、花粉 0.71角质体 2 陆地植物角质层 同 上树脂体 2 陆地植物树脂 同 上脂质体 2 陆地植物类脂化合物，海藻 同 上镜质体 3 陆地植物木质素和纤维素 0.1惰质体 3 木炭、任何来源的氧化或再循环物质 0各种生油物质的荧光显微照片各种生油物质的荧光显微照片石油生成的地质条件一、地质条件一、地质条件（1 1）大地构造条件）大地构造条件板块、盆地、如：板内裂谷、造山带前

11、陆盆地、山间盆地等 。（2 2） 岩相古地理条件岩相古地理条件海相和陆相海相：浅海、三角洲陆相：湖泊、三角洲、河流相等。深湖为生油区。 二、理化条件二、理化条件细菌活动、粘土矿物的催化、地热场。 三、温度与时间三、温度与时间成熟点成熟点 随着埋藏深度的加大，当温度升高到一定数值，有随着埋藏深度的加大，当温度升高到一定数值，有 机质才开始大量转化为石油，这个温度界限称为有机质的成熟温机质才开始大量转化为石油，这个温度界限称为有机质的成熟温 度或生油门限深度，这个成熟温度所在的深度，即度或生油门限深度，这个成熟温度所在的深度，即 成熟点成熟点。天然气的成因天然气的成因 无机成因气无机成因气火山气、

12、岩浆气、变质气、地幔气等2 2 有机成因气有机成因气生物化学气（沼气，即细菌气）、湿气、凝析气 、煤成气3 3 混合成因气混合成因气生油层的研究生油层的研究 生油层：由生油岩组成的地层。生油层：由生油岩组成的地层。 生油岩：能够生成石油和天然气的岩石。生油岩：能够生成石油和天然气的岩石。 研究目的：确定生油区，预测油气远景区。研究目的：确定生油区，预测油气远景区。 生油层类型：粘土岩类、碳酸盐岩类、生油层类型：粘土岩类、碳酸盐岩类、 粘土岩类生油层：泥岩、页岩、粘土等。粘土岩类生油层：泥岩、页岩、粘土等。 碳酸盐岩类生油层：石灰岩、生物灰岩、泥灰碳酸盐岩类生油层：石灰岩、生物灰岩、泥灰 岩。岩

13、。生油层的研究方法生油层的研究方法一、生油岩二、沉积环境三、有机地球化学（1）有机质丰度指标（2）有机质成熟度指标（3）烃类转化指标四、生烃量的计算一、生油岩一、生油岩生油层的岩性、岩相和厚度1粘土岩类生油层2 包括：泥岩、页岩和粘土等，在一定深度的稳定水体中形成的 。在环境安静乏氧，浮游生物和陆源有机胶体能够伴随粘土矿物大 量堆积、保存并向油气转化，由于粘土岩富含有机质及低铁化合物 ，颜色多呈暗色。2碳酸盐岩类生油层3 在低能环境下形成的富含有机质的石灰岩、生物灰岩和泥灰岩为主。4 二、生油沉积相二、生油沉积相最有利的生油岩相是浅海相、三角洲相和深水湖相。浅海相的碳酸盐岩类和粘土岩类都是具备

14、很好的生油条件，多 处于广海大陆架和潮下带的局限海，属持续低能环境，盆底长 期稳定沉降，气候温暖湿润，生物繁盛，水体安静，长期的还 原环境使丰富的有机质得以顺利堆积、保存并向油气转化。三角洲相属于长期快速沉降地区，以富含有机质的暗色页岩 沉积为主，由河流搬运来的最细粘土悬浮物质和胶体物质沉积 而成，既含海相生物化石，又含陆源有机质，迅速埋藏和保存 ，有利生油。陆相生油层深水湖相：我国半个世纪的石油勘探实践证明 ，深水-半深水湖相是陆相生油层系发育的有利环境，这里是具 备有机质含量丰富，加上水流弱、波浪小、静水沉积、水底还 原等良好的生油条件，尤其是在主要生油层系沉积时期处于近 海地带的深水湖盆更为有利，如：渤海。三、生油岩地球化学（有机地球化学）有机质的丰度指标有机质丰度指标剩余有机碳含量，指岩石中残留的有机碳 含量，以单位重量岩石中有机碳的重量百分数表示。生油层内油气生成逸出后，