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1、2000年石油大学(北京)博士研究生考试试题考试科目：石油地质学适用专业：矿物学、岩石学、矿床学一、试述烃源岩评价内容和方法。(20)二、试述碎屑岩储层空间的类型、形成机制及其影响因素。(20)三、试述压实排烃与微裂缝排烃的基本特点。(20)四、试述非构造油气藏的基本类型和形成条件，并以断陷盆地为例说明其分布规律。(20)五、试述沉积盆地异常流体压力的形成机制、分布特征及其石油地质意义。(20)一、试述烃源岩评价内容和方法（20分）。答：通常我们将能够生成石油和天然气的岩石称为生油岩，又叫做烃源岩。对烃源岩的研究和评价包括：1、烃源岩的地质研究 烃源岩的地质研究包括烃源岩的岩性、岩相以及厚度的
2、研究，而岩性特征是研究烃源岩的最直观的标志。(1)粘土岩类烃源岩主要包括泥岩、页岩粘土岩等，是在一定的稳定水体中形成的，环境安静缺乏氧气，浮游生物和陆源有机胶体能够伴随粘土矿物的堆积、保存并且向石油转化，富含有机质和低价铁化合物，颜色多呈暗色。 (2)碳酸盐岩烃源岩低能环境下形成的富含有机质的石灰岩，生物灰岩和泥质灰岩为主，多呈灰黑、深灰、褐灰及灰色，隐晶粉晶结构，颗粒较少，多呈厚块状，水平层理和波状层理发育，一般最有利的生油相是浅海相、三角洲相和深水湖相。陆相盆地中，深水湖泊是最有利的生油岩相，其中又近海地带深水湖盆的泥岩型生油条件最佳。在空间上最有利的地区是湖盆中央的深水地区，在时间上最有
3、利的是沉积旋回中的持续沉降阶段。 2、烃源岩的地球化学研究作为有效的烃源岩，首先必须具备足够的有机质，良好的有机质类型以及一定的有机质热演化史。烃源岩的地球化学研究，第一步是测定岩石中可溶有机质和不溶有机质的含量；第二步是确定干酪根类型以及可溶抽提物的化学组成；最后依据光学性质和物理化学性质来分析有机质的演化阶段，烃源岩的有机化学指标包括： (1)有机质丰度：岩石中有足够数量的有机质是形成油气的物质基础，是决定岩石生烃能力的主要因素，目前常用的有机质丰度标准主要包括有机碳含量(TOC)、岩石热解参数，氯仿沥青“A”和总烃(HC)含量等。有机碳含量(TOC)：是指岩石中残留的有机碳含量，又称剩余
4、有机碳含量，以单位质量岩石中有机碳的质量百分数来表示。岩石中有机碳含量与剩余有机质含量，以单位质量岩石中有机碳的质量百分数来表示。岩石中有机碳含量与剩余有机碳含量之间有一定的比例关系。一般将剩余有机碳乘以1.22或1.33即为所含剩余有机质含量百分比。氯仿沥青“A”和总烃(HC)含量：氯仿沥青“A”是指岩石中可抽提的有机质的含量；总烃(HC)含量包括氯仿沥青“A”和芳香烃组分的总和，这两者常是有机质丰度指标之一。 (2)有机质的类型不同类型的有机质(干酪根)具有不同的生烃能力，形成不同的产物，这种差异与有机质的化学组成和结构有关。型干酪根生油能力强，型干酪根生气能力强，型干酪根生油气能力都较差
5、。另外，还可以根据生油岩可溶组分特征，生物标志物特征研究有机质的类型。生油岩中可抽提物的相对含量是生油岩有机质母岩性质和演化经历的反映，因此生油岩中可溶抽提物组成特征对划分有机质类型也有参考意义。（3）有机质成熟度成熟度是表示沉积有机物向石油转化的热演化程度。目前评价烃源岩的成熟度的常规的地球化学方法包括镜质组反射率，孢粉碳化程度，热变指数，岩石热解参数，可溶抽提物的化学组成特征。镜质体反射率(R0)镜质体反射率与成岩作用关系密切，热变作用越深，镜质体反射率越大，在生物化学生气阶段低于0.5%，随着埋深增加逐渐变化，热催化生油气阶段为0.5%，热裂解生凝析气阶段约为2%。热变指数：通常用孢粉、
6、藻类的颜色变化来标度。1级：未变化，有机物残渣呈黄色；2级：轻微热变质，有机物残渣呈橘色；3级：中等变质，有机物残渣呈棕色或褐色；4级：强变质，有机物残渣呈黑色；5级：强烈变质，除有机物残渣呈黑色以外，岩石也有变质现象。石油、湿气和凝析气生成阶段的热变质指数介于2.53.7之间。另外，烃源岩的研究还包括一些新方法：(1)有机相法：有机相类似沉积相，可以跨时而不受到地层或岩石单位局限，它包括有机质类型，来源以及沉积环境三个因素，但以有机质类型最主要。原始有机物类型，是决定烃类生成的主要因素；来源：分为水生、陆生和再循环有机碎屑，常为不同来源的有机物的混合；沉积环境：对有机质丰度及类型有重要影响，
7、可分为陆地、湖泊、三角洲、大陆架和开阔海等环境。将有机相分为：藻质相、无定形相、草木相、木质相和煤质相。在实际地质环境中，大多数烃源岩所含有的有机质不是单一型，而是以不同比例混合的Rogers提出了半定量法：将有机质细分为无定形、细分散状、藻质、草本、半丝质藻、木质和煤质类。按其在有机质中的含量分为三级：60% 优势；1030% 次要；10%，少量。每一类型按照含量等级给定不同的数值，变化范围从-60+60。数阶范围解释：-85-15 生气区；-15+15 生油气区；+15+85 生油区。(2)热解法：法国石油研究院设计的烃源岩评价仪已经在世界各国普遍采用。用100mg岩样热解，利用图谱的P1
8、，P2，P3三个峰，峰面积分别为S1，S2，S3。P1峰：300下蒸发岩样中的游离烃，代表已经生成运移后残留在烃源岩中的烃类。峰面积S1表示游离烃含量；P2峰：干酪根热解生成的烃类，峰面积S2表示烃源岩的剩余生烃潜量；P3峰：岩样热解时生成的CO2，峰面积S3表示反应热解生成的CO2量。S2/有机碳=氢指数，氢指数与有机碳均高，生烃潜能大。 Tmax：干酪根热解产生最大量烃的时候的温度，称干酪根的最高热解峰温。其高低与有机质类型紧密相关。烃源岩的热解分析还可以半定量地评价生油、生气能力，Tmax还可以作为成熟度指标。 (3)测井解释法：我们可以利用测井解释来确定烃源岩。当压实条件相同时，烃源层
9、与同类沉积岩的非烃类源岩相比，一般呈低密度、低声速、高电阻率特征。测井方法是连续的，而且比钻井成本低，所以用测井方法来划分烃源层是一项很有前途的工作。二、试述碎屑岩储层孔隙空间的类型、形成机制及影响因素（20分）。答：碎屑岩储集层包括各种砂岩、砂砾岩、砾岩、粉砂岩等碎屑沉积岩。它们是世界油气田的主要储集层类型之一，也是我国目前最重要的储集层类型。 碎屑岩储层是由成分复杂的矿物碎屑、岩石碎屑和一定数量的胶结物所组成的，其孔隙空间可以分为原生孔隙和次生孔隙两大类。对于原生孔隙而言，其储集空间主要是碎屑颗粒之间的粒间孔隙，它是在沉积和成岩过程中逐渐形成的，而一些细粉砂岩中，在成岩过程中常常发育层间裂
10、隙和成岩裂缝，这也属于原生孔隙。而对于次生孔隙而言，它是在碎屑成岩后，受后期构造运动的影响，可以形成一些裂缝、节理，就构成了次生孔隙。而对于砂岩来讲，其非硅酸盐组分溶解，岩石组分的破裂和收缩都能形成次生孔隙。粒间孔隙属于原生孔隙，它是碎屑岩储集层的主要空间类型。其影响因素有： 1、碎屑颗粒的矿物成分碎屑颗粒的矿物成分对储集岩孔隙度的影响主要表现在： (1)矿物颗粒的耐风化性，即性质坚硬程度及膨胀程度； (2)矿物颗粒与流体的吸附力的大小，即憎油性和憎水性；一般性质坚硬、遇水不溶解不膨胀，遇油不吸附的碎屑颗粒组成的砂岩，储油物性好，反之就差。碎屑颗粒最主要的成分是石英和长石，因此石英和长石含量对
11、储集层的性质的影响很大。一般而言，石英砂岩储油物性比长石砂岩的好。 2、碎屑颗粒的粒度和分选程度碎屑颗粒是组成碎屑岩的主要的成分。若组成岩石的颗粒均为等小球体时，其孔隙度大小与颗粒无关。但实际上颗粒却往往大小不等，大颗粒之间构成的大孔隙就会被小颗粒所充填，使得孔隙体积变小，孔隙直径变小。原来彼此连通的孔隙变得互不相通，从而降低岩石的孔隙度。一般而言，颗粒的分选程度越好，孔隙度越大。 3、碎屑颗粒的排列方式和圆球度(a) (b) (c)假想颗粒为均等的小球体，它存在三种排列方式：(a)的排列方式孔隙度最小，(b)的排列方式孔隙度较大，(c)的排列方式孔隙度最大。碎屑颗粒的排列方式主要取决于沉积条
12、件：若沉积时水介质比较平稳，颗粒多呈近正方体排列；若水介质活动性较大，颗粒多呈多呈斜方体堆积。另外还与沉积物在成岩作用结束前所承受的上覆地层压力的大小有关。实际情况下，组成岩石的碎屑颗粒不可能是理想的球体，往往凹凸不平的，形状极不规则，常发生镶嵌现象，相互填充孔隙空间，致使孔隙体积和孔隙直径减小，孔隙间的连通程度差，结果使孔隙度降低。一般颗粒球度越好，其孔隙度越好。但是在快速堆积，成燕过程中受到压力较小的情况下，棱角状颗粒未能相互镶嵌，而是彼此支架起来，这样反而会使岩石储油性质变好。 4、胶结物的性质和多少胶结物的成分、含量及胶结物类型对储集性质的影响也较大。相比起来，泥质胶结的砂岩较为疏松，
13、渗透性较好，而钙质、硅质、铁质胶结物则较差一些。胶结物的多少对储集性质也有明显影响。胶结物含量高，粒间孔隙多被它们填充，孔隙体积和孔隙半径都会变小，孔隙间的连通性变差，导致储集性质变坏。三、试述压实排烃与微裂缝排烃的基本特点（20分）。 答：压实作用是沉积物重要的成岩作用。压实作用导致孔隙流体的排出，孔隙度的减少，岩石密度的增加。当岩石埋藏到一定的深度，原先的流体压力为静水压力的这样一个平衡受到破坏，新堆积的沉积物的负荷使下浮地层进一步压实，颗粒重新紧缩排列，孔隙体积减小，这样使孔隙流体产生了超出静水压力的剩余压力。在剩余压力作用下，孔隙流体得以排出。当排出一定量后，孔隙流体压力恢复到静水压力
14、。随着上覆地层的不断增加，孔隙流体持续出现瞬间剩余压力和正常压力的交替，不断把孔隙水排出。在砂泥互层的情况下，其实是泥岩孔隙度减小得比砂岩快，这样泥岩中孔隙中所产生的瞬时剩余压力比砂岩的大，流涕就从泥岩运移到砂岩中。在未熟-低熟阶段，烃源岩埋深不大，生成的油气的数量少，烃源岩孔隙水较多，渗透性相对较高，部分油气溶解在水里呈水溶状态，部分呈分散的游离油气滴，在压实作用下，随着压实水流，通过烃源岩孔隙运移到储集层中。在碎屑沉积盆地中，从微观上看，压实排烃总是从泥岩向砂岩运移；从宏观上看，总是从深部到浅部，由盆地的中心向盆地的边缘运移。在成熟-过成熟阶段，烃源岩已经被压实，孔隙水较少，渗透性较差，烃
15、源岩排液不畅，有机质大量生成油气，大量油气呈游离状态。欠压实作用，蒙脱石脱水作用、有机质生烃作用以及热压实作用等各种因素导致流体形成异常高压。这种流体的很高的压力导致烃源岩产生微裂缝，这些微裂缝与孔隙连接，形成了微裂缝-孔隙系统。在异常高压驱动下，油气水通过微裂缝-孔隙系统向烃源岩外涌出。当排出部分流体后压力减小，微裂缝闭合。等待压力恢复升高和微裂缝重新开启后，又发生新的涌流。这是一种间歇的排烃方式。四、试述非构造油气藏的基本类型和形成条件，并以断陷盆地为例，说明其分布规律（20分）。 答：非构造油气藏包括地层油气藏、岩性油气藏、水动力油气藏和复合油气藏。 1、地层圈闭是指储集层由于纵向沉积连续中断而形成的，即与地层不整合有关的圈闭，在地层圈闭中的油气聚集，称为地层油气藏。 (1)地层不整合遮挡油气藏不整合面的上下常常可以成为油气聚集的有力地带，地层不整合遮挡油气藏主要是与潜伏剥蚀突起及潜伏剥蚀构造有关。油气在地层不整合遮挡圈闭中聚集就形成了地层不整合遮挡油气藏。地层不整合遮挡油气藏在地台及褶皱区都有分布，据目前油气田的这类油气藏分布来看，在地台区较多，可能是由于地台区升降运动较频繁，沉积岩系之间沉积间断较多，容易在下伏构造遭到风化剥
