石油與天然氣地質(zhì)學(xué)教案第一章

油氣藏中的流體——石油、天然氣、油田水第一節(jié)

石油一、石油的概念

石油（又稱原油）---crudeoil：一種存在于地下巖石孔隙介質(zhì)中的由各種碳?xì)浠衔锱c雜質(zhì)組成的，呈液態(tài)和稠態(tài)的油脂狀天然可燃有機(jī)礦產(chǎn)。

組成石油的成分非常復(fù)雜，根據(jù)其不同的特性，可分為元素組成、餾分組成、組分組成和化合物組成，三者有相互關(guān)系；依據(jù)石油中各種結(jié)構(gòu)類型化合物的含量，可對(duì)石油進(jìn)行分類；不同環(huán)境下生成的石油，比如海陸相石油的特征有明顯的區(qū)別；石油沒(méi)有固定的成分，因此石油沒(méi)有確定的物理參數(shù)，石油的物理性質(zhì)取決于它的化學(xué)組成。二、石油的組成（一）石油的元素組成：

組成石油的化學(xué)元素主要是碳、氫、氧、氮、硫。碳含量為：84-87%，平均84.5%；氫含量為：11～14%，平均13%；兩元素在石油中一般占95～99%，平均為97.5%。剩下的硫、氮、氧及微量元素的總含量一般只有1～4%，其中，氧：0.1～4.5%，一般小于0.5%；硫：小于1%，平均0.65%；氮：小于0.1%。含硫量小于1%的為低硫原油,含硫量大于1%的為高硫原油。常以0.25%作為貧氮和高氮石油的界線。石油中還發(fā)現(xiàn)微量元素，構(gòu)成了石油的灰分。

已發(fā)現(xiàn)的33種微量元素按其含量多少和常見(jiàn)程度列舉如下：鐵(Fe)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、硅(Si)、鋁(Al)、釩(V)、鎳(Ni)、銅(Cu)、銻(Sb)、錳(Mn)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、硼(B)、鈷(Co)、鋅(Zn)、鉬(Mo)、鉛(Pb)、錫(Sn)、鈉(Na)、鉀(K)、磷(P)、鋰(Li）、氯(Cl)、鉍(Bi)、鈹(Be)、鍺(Ge)、銀(Ag)、砷(As)、鎵(Ga)、金(Au)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、鎘(Cd)。構(gòu)成了石油的灰粉

在這些微量元素中，最引起石油地質(zhì)學(xué)者重視的是V、Ni兩種元素，它們含量高，分布普遍并具有成因意義。近年來(lái)，石油灰分中的V、Ni含量及其比值（V/Ni）已被用來(lái)確定生油巖相、油源對(duì)比以及研究油氣運(yùn)移等問(wèn)題。（二）石油的餾分組成

石油的餾分：是利用組成石油的化合物具有不同沸點(diǎn)的特性，加熱蒸餾，將石油切割成不同沸點(diǎn)范圍（即餾程）的若干部分，每一部分就是一個(gè)餾分。

（三）石油的組分組成：

石油的組分：石油化合物的不同組分對(duì)有機(jī)溶劑和吸附具有選擇性溶解和吸附性能，選用不同有機(jī)溶劑和吸附劑，將石油分成若干部分，每一部分就是一個(gè)組分，分別為油質(zhì)、苯膠質(zhì)、灑精苯膠質(zhì)及瀝青質(zhì)。

油質(zhì)：凡能溶解于中性有機(jī)溶劑，不被硅膠所吸附，淺黃色粘性油狀物。

苯膠質(zhì)：能溶解于中性有機(jī)溶劑，被硅膠所吸附，主要溶于苯，屬暗色的油狀物。

灑精苯膠質(zhì)：溶于酒精和苯，同時(shí)也被苯所吸附。

瀝青質(zhì)：用石油醚分離，得到一種不溶于石油醚的物質(zhì)暗黑色-黑色瀝青狀無(wú)定形的固體。

（四）石油的化合物組成

在近代實(shí)驗(yàn)室中，用液相色譜可將石油劃分為烴類化合物：正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴、芳烴和非烴化合物及瀝青質(zhì)。

正構(gòu)烷烴

屬飽和烴，在常溫常壓下，1～4個(gè)碳原子（C1～C4）的烷烴為氣態(tài)，5～16個(gè)碳原子（C5～C16）的烷烴為液態(tài)，17個(gè)碳原子以上（C17＋）的高分子烷烴皆呈固態(tài)。

石油中已鑒定出的正烷烴有C1～C45，個(gè)別報(bào)導(dǎo)曾提及見(jiàn)到C60正烷烴，但大部分正烷烴碳數(shù)≤C35。石油中多數(shù)占15.5%（體積），輕質(zhì)石油可達(dá)30%以上，而重質(zhì)石油可小于15%。其含量主要取決于：

1.生成石油的原始有機(jī)質(zhì)的類型：陸相原油含量多，海相原油含量少。

2.原油的成熟度：可用正烷烴分布曲線來(lái)判斷原油的成熟度。

石油中正構(gòu)烷烴的來(lái)源：

現(xiàn)代生物：如細(xì)菌、藻類。含脂類的植物或蠟質(zhì)（主要在高等植物的葉、孢子花粉、果實(shí)）。有機(jī)質(zhì)的演變、分解。

正烷烴分布曲線

在石油中，不同碳原子數(shù)正烷烴相對(duì)含量呈一條連續(xù)的分布曲線，稱為正烷烴分布曲線。不同類型原油的正烷烴分布特點(diǎn)不同：

未成熟的石油，主要含大分子量的正構(gòu)烷烴；

成熟的石油中，主要含中分子量的正構(gòu)烷烴；

降解的石油中，主要含中、小分子量的正構(gòu)烷烴；

根據(jù)主峰碳數(shù)位置及形態(tài)，可將正烷烴分布曲線分為三種基本類型：

A、主峰小于C15，且主峰區(qū)較窄，表明低分子正烷烴高于高分子正烷烴，代表高成熟原油；

B、主峰大于C25，主峰區(qū)較寬，奇數(shù)和偶數(shù)碳原子烴的分布很有規(guī)律，二者的相對(duì)含量接近相等，代表未成熟或低成熟的原油；

C、主峰區(qū)在C15～C25之間，主峰區(qū)寬，代表成熟原油。正烷烴分布特點(diǎn)與成油原始有機(jī)質(zhì)、成油環(huán)境和成熟度有密切關(guān)系，因此這些特征已被廣泛用于鑒別生油巖和研究石油的成熟度。

2、異構(gòu)烷烴

石油中的異構(gòu)烷烴以≤C10為主，且以異戊間二烯烷烴最重要。其特點(diǎn)是在直鏈上每4個(gè)碳原子有一個(gè)甲基支鏈。在沉積物和原油中以植烷、姥鮫烷、降姥鮫烷、異十六烷及法呢烷的含量最高。研究和應(yīng)用最多的是植烷和姥鮫烷。

來(lái)源：有人認(rèn)為是植物的葉綠素的側(cè)鏈—植醇或色素演變而來(lái)，為生物標(biāo)志化合物。因此，同源的石油所含異戊間二烯類烷烴類型和含量都十分接近。因此，常用于油源對(duì)比標(biāo)志（指紋化合物），近來(lái)也用于沉積環(huán)境研究。

3、環(huán)烷烴

由許多圍成環(huán)的多個(gè)次甲基（-CH2-）組成。組成環(huán)的碳原子數(shù)可以是大于3的任何數(shù)，相應(yīng)稱為三員環(huán)、四員環(huán)、五員環(huán)等。石油中的環(huán)烷烴多為五員環(huán)或六員環(huán)。

其含量與成熟度有關(guān)：成熟度低→高，由多環(huán)→單、雙環(huán)。一般，單、雙環(huán)占環(huán)烷烴的50.5%；三環(huán)占環(huán)烷烴的20%；四、五環(huán)占環(huán)烷烴的25%。

原油中大于四環(huán)的環(huán)烷烴一般具有很高的旋光性，所以沒(méi)成熟的原油旋光性高。多環(huán)環(huán)烷烴與四環(huán)的甾族化合物和五環(huán)的三萜稀類化合物很相似，被作為有機(jī)成因的主要證據(jù)之一。

4、芳香烴

芳香烴其特征是分子中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，屬不飽和烴。根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同可分為單環(huán)、多環(huán)、稠環(huán)三類芳香烴。

單環(huán)芳烴是指分子中含有一個(gè)苯環(huán)的芳香烴，包括苯及其同系物；多環(huán)芳烴是指分子中含兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立苯環(huán)的芳香烴；稠環(huán)芳香烴是指分子中含兩個(gè)或多個(gè)苯環(huán)，彼此之間共用兩個(gè)相鄰碳原子稠合而成的芳香烴。

在石油的低沸點(diǎn)餾分中，芳香烴含量較少，且多為單環(huán)芳香烴，如苯、甲苯和二甲苯。隨沸點(diǎn)升高，芳香烴含量亦增多，除單環(huán)芳香烴外，出現(xiàn)雙環(huán)芳香烴，如聯(lián)苯。在重質(zhì)餾分中還可能出現(xiàn)稠環(huán)芳香烴，如萘和菲，蒽的含量較少。

5、非烴化合物

主要是含硫、氮、氧三種元素的有機(jī)化合物，主要集中在石油的高沸點(diǎn)餾分中。

含硫化合物：最重要的非烴化合物，存在于中、重餾分中。主要有硫醇（-SH）、硫化物（-S-）（包括硫醚R-S-Rˊ、環(huán)硫醚）、二硫化物（-S-S-）以及噻吩衍生物。此外，還有元素硫、硫化氫。硫來(lái)自有機(jī)物的蛋白質(zhì)和圍巖的含硫礦物石膏等

含氮化合物：主要集中在膠質(zhì)—瀝青質(zhì)中。石油中含氧化合物可分為堿性和中性兩大類。堿性含氮化合物主要是吡咯、吲哚、咔唑的同系物及酰胺等。原油中含有具有重要意義的中性含氮化合物，即卟啉化合物，它是石油有機(jī)成因的重要生物標(biāo)志物。

卟啉是以4個(gè)吡咯環(huán)為基本結(jié)構(gòu)，由4個(gè)次甲基（-CH＝）橋鍵連接的含氮化合物。在石油中卟啉常與金屬Ｖ、Ｎi絡(luò)合形成有機(jī)絡(luò)合物，它比較穩(wěn)定，易保存，具有極強(qiáng)的吸光性和熒光性。卟啉本身在高溫或氧化條件下易分解，說(shuō)明石油是在溫度不高、還原環(huán)境下形成，卟啉還易被粘土吸附，可應(yīng)用于油氣運(yùn)移研究。

含氧化合物：主要有酸性和中性兩大類。酸性含氧化合物中有環(huán)烷酸、脂肪酸及酚，總稱石油酸；中性含氧化合物有醛、酮等，其含量較少。酸性含氧化合物中環(huán)烷酸最多，占酸性物質(zhì)90%以上，易與堿金屬作用生成環(huán)烷酸鹽，極易溶于水，因此，油田水中環(huán)烷酸可作為一種含油氣性直接曛盡三、餾分、組分和化合物組成三者的關(guān)

四、石油的分類

石油的分類方法常因目的而異，地球化學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家注重原油組成及其與生油巖和演化作用的關(guān)系。代表性的分類方案是Tissot和Welte(1978)提出的，該分類采用三角圖解，以烷烴、環(huán)烷烴、芳烴＋N、S、O化合物作為三角圖解的三個(gè)端元。

以飽和烴含量50%為界把三角圖分為兩大部分，在飽和烴含量＞50%的區(qū)域內(nèi)，再根據(jù)石蠟烴含量50%、40%處建立次一級(jí)分類界線，將飽和烴＞50%區(qū)域分為三種基本類型：石蠟型、環(huán)烷型和石蠟環(huán)烷型。在芳烴＋N、S、O化合物大于50%的區(qū)域內(nèi)，以石蠟烴含量10%建立分類界線，將石蠟烴含量＞10%的區(qū)域作為芳香-中間型原油，而石蠟烴＜10%為重質(zhì)降解原油。在重質(zhì)降解原油中，以環(huán)烷烴含量25%處建立分類界線，將環(huán)烷烴含量＞25%的稱芳香-環(huán)烷型，而＜25%的稱芳-香瀝青型。五、海陸相原油的基本區(qū)別六、石油的物理性質(zhì)

顏色：從白色、淡黃、黃褐、深褐、墨綠色至黑色。

比重：是指一大氣壓下，20℃石油與4℃純水單位體積的重量比，用d420表示。一般介于0.75～0.98之間。通常把比重大于0.90的稱為重質(zhì)石油；小于0.90的稱為輕質(zhì)石油。美國(guó)通常用API度、西歐用波美度來(lái)表示石油的比重。

美國(guó)通常用API度、西歐用波美度來(lái)表示石油的比重，它們與國(guó)際通用不同的比重之間的關(guān)系如下：

API=141.5/15.5C時(shí)比重-131.5

波美度=140/15.5C時(shí)比重-130

API度和波美度高的石油，實(shí)際上屬于低比重的輕質(zhì)石油。這兩種單位與國(guó)際通用單位的換算值如表。

石油的粘度：代表石油流動(dòng)時(shí)分子之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)所引起的內(nèi)摩擦力大小。有動(dòng)力粘度,又稱絕對(duì)粘度，用SI表示，單位為帕斯卡秒（Pa.s)。動(dòng)力粘度/同溫下密度稱為運(yùn)動(dòng)粘度，其單位稱二次方米每秒(m2/s)，不同溫度下的運(yùn)動(dòng)粘度用Vt表示。相對(duì)粘度又稱恩氏粘度，是在恩氏粘度計(jì)中200ml原油與20℃同體積蒸餾水流出時(shí)間的比值。常用Et表示。

石油顏色深淺和比重、粘度的大小主要取決于石油的化學(xué)組成，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量愈高，顏色愈深，比重愈大，粘度增加。

熒光性：石油在紫外光照射下可產(chǎn)生延緩時(shí)間不足10-7秒的發(fā)光現(xiàn)象，稱為熒光性。石油中的多環(huán)芳烴和非烴具有熒光性。熒光色隨不飽和烴的濃度及分子量增加而加深。輕質(zhì)石油顯淺藍(lán)色，膠質(zhì)較多顯綠黃色，瀝青質(zhì)為褐色。

旋光性：石油能將偏振光的振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)一定角度的能力。石油的旋光性與含有結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的生物成因標(biāo)志物有關(guān)，因此旋光性常作為石油有機(jī)成因的證據(jù)。

溶解性：石油難溶于水，但卻易溶于多種有機(jī)溶劑，凝固和液化：石油凝固和液化的溫度范圍是隨其組成而變化的，無(wú)固定數(shù)值。凝固點(diǎn)：原油失去流動(dòng)能力的最高溫度稱為凝固點(diǎn)。含高分子的烴越多，凝固點(diǎn)越高。

導(dǎo)電性：石油是不良導(dǎo)體，在地下屬高電阻。

第二節(jié)天然氣

天然氣：廣義上指巖石圈中存在的一切天然生成的氣體。石油地質(zhì)學(xué)中研究的主要是沉積圈中以烴類為主的天然氣。一、天然氣的產(chǎn)出類型

按天然氣的成因可分為有機(jī)成因氣和無(wú)機(jī)成因氣；

按天然氣存在的相態(tài)可以分為游離氣、溶解氣、吸附氣和固態(tài)氣水化合物；

依天然氣分布特征可分為聚集型和分散型；

依天然氣與石油產(chǎn)出的關(guān)系分為伴生氣和非伴生氣。

按照天然氣的成分可分為烴類氣體和非烴類氣體。

（一）聚集型天然氣

1、氣頂氣：與石油共存于油氣藏中呈游離氣頂狀態(tài)產(chǎn)出的天然氣。以烴類為主，除大量的甲烷外，還有重?zé)N氣體和輕組分的液態(tài)烴，少量氮?dú)夂投趸寄鰵猓寒?dāng)?shù)叵聹囟?、壓力超過(guò)臨界條件后，由液態(tài)烴逆蒸發(fā)而形成的氣體。開(kāi)采出來(lái)后，由于地表壓力、溫度較低，按照逆凝結(jié)規(guī)律而逆凝結(jié)為輕質(zhì)油即凝析油。

2、氣藏氣：?jiǎn)为?dú)聚集的天然氣。可分為干氣氣藏和濕氣氣藏。

干氣氣藏：甲烷含量大于95%，重?zé)N氣體含量少，采到地表也是氣體。

濕氣氣藏：含較多的甲烷，還有乙、丙、丁烷液態(tài)烴，還溶解了戊、己烷等，重?zé)N含量大于5%，采到地表除含較多氣體外，還凝結(jié)出許多液態(tài)氣體。

3、凝析氣：當(dāng)?shù)叵聹囟?、壓力超過(guò)臨界條件后，由液態(tài)烴逆蒸發(fā)而形成的氣體。開(kāi)采出來(lái)后，由于地表壓力、溫度較低，按照逆凝結(jié)規(guī)律而逆凝結(jié)為輕質(zhì)油即凝析油。

凝析氣藏的形成

烴類純物質(zhì)的相態(tài)：在溫度一定時(shí)，隨壓力增加，體積縮小，到達(dá)露點(diǎn)A后，壓力不變而體積繼續(xù)縮小，直到泡點(diǎn)B后，壓力增大體積變化甚微，露點(diǎn)A為開(kāi)始液化的點(diǎn)，泡點(diǎn)B為完全液化的點(diǎn)，A-B為氣液兩相共存區(qū)段，其對(duì)應(yīng)的壓力為飽和蒸汽壓，大小取決與溫度，溫度升高，A-B線段逐漸縮小，直到臨界點(diǎn)K。

多組分烴類相態(tài)及凝析氣藏的形成：多組分烴類物系相態(tài)圖與烴類純物質(zhì)的相態(tài)圖不同，其露點(diǎn)線和泡點(diǎn)線交繪于臨界點(diǎn)K，所圍區(qū)域?yàn)闅庖簝上喙泊鎱^(qū)，臨界凝析壓力點(diǎn)K2和臨界凝析溫度點(diǎn)K1之間為逆凝析區(qū)，在該區(qū)內(nèi)，低壓條件下（B3）為氣態(tài)，壓力增大到（B2）后，壓力增大液相反而減小，到B1點(diǎn)則完全氣化，這與正常蒸發(fā)概念完全相反，稱為逆蒸發(fā)，相反的過(guò)程稱為逆凝結(jié)，凝析氣（油）藏的形成正是逆蒸發(fā)（逆凝結(jié)）相態(tài)轉(zhuǎn)變的結(jié)果。

臨界凝析溫度點(diǎn)K1：多組分相態(tài)中，不管壓力多大，凡高于此溫度便不能形成液體。

臨界凝析壓力點(diǎn)K2：多組分相態(tài)中，不管溫度高低，凡高于此壓力便不能形成氣體。

凝析氣藏和濕氣氣藏的區(qū)別：

凝析油中含大量的輕質(zhì)烴類，重質(zhì)烴類較少，呈淡黃色，剛開(kāi)采是伴生氣較多，隨著氣藏不斷開(kāi)采，伴生氣越來(lái)越少；濕氣氣藏含的氣體多，凝析氣藏含的氣體少。

（二）分散型天然氣

1、油內(nèi)溶解氣：溶解于石油中的天然氣。

2、水內(nèi)溶解氣：溶解于水中的天然氣。

3、煤層氣：煤層中所含的吸附和游離狀態(tài)的天然氣。

4、固態(tài)氣水合物：是在冰點(diǎn)附近的特殊溫度和壓力條件下形成的固態(tài)結(jié)晶化合物。主要分布在凍土、極地和深海沉積物分布區(qū)。

固態(tài)氣水合物是在溫度高于水本身的固化溫度的時(shí)候，天然氣和水結(jié)合而形成的一種固態(tài)液體，而不是化合物。氣體分子和水分子的數(shù)目是固定的，一個(gè)甲烷分子需要5.75個(gè)水分子，一個(gè)乙烷分子需要7.66個(gè)水分子，一個(gè)丙烷或丁烷分子需要17個(gè)水分子。二、天然氣的化學(xué)組成

天然氣的元素組成，以碳、氫為主，碳占65～80%，氫占12～20%，另有少氮、氧、硫及其它微量元素。天然氣的化合物組成以甲烷為主，其次為重?zé)N氣，并含有數(shù)量不等的N2、CO2、H2S及其它惰性氣體。世界上絕大多數(shù)氣藏的成分是以烴氣為主的。烴含量高于80%的氣藏約占?xì)獠乜倲?shù)的85%以上，90%以上的儲(chǔ)量會(huì)集中于烴含量在90%以上的氣藏中；氮?dú)夂繛橹鞯臍獠貎H占?xì)獠財(cái)?shù)的百分之幾，含量在90%以上的不到1%；以CO2、或H2S為主的氣藏占?xì)獠乜偭康?%以下。三、天然氣的物理性質(zhì)

比重：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，單位體積天然氣與同體積空氣的重量比，即天然氣的比重。一般為0.65～0.75，高者可達(dá)1.5，濕氣的比重大于干氣。

粘度：天然氣的粘度與其化學(xué)組成及其所處的環(huán)境有關(guān)。一般隨分子量增加而減小，隨溫度、壓力增大而增大（因分子間的運(yùn)動(dòng)加快，碰撞增多）。

蒸氣壓力：氣體液化時(shí)所需施加的壓力稱蒸氣壓力。蒸汽壓力隨溫度升高而增大。在同一溫度條件下碳?xì)浠衔锏姆肿恿吭叫?，則其蒸氣壓力越大。

溶解性：在相同的條件下，天然氣在石油中的溶解度遠(yuǎn)大于在水中的溶解度。當(dāng)天然氣重?zé)N增多，或者石油中的輕餾份較多時(shí)，都可增加天然氣在石油中的溶解度。

熱值：每立方天然氣燃燒時(shí)所發(fā)出的熱量稱為熱值。單位每千卡/米3或千卡/千克。濕氣熱值較高，可達(dá)210千卡/米3，而煤和石油的熱值分別為4103千卡/千克及104千卡/千克。熱值是評(píng)價(jià)燃料質(zhì)量的重要指標(biāo)。

第三節(jié)油田水

油田水：從廣義上理解，油田水是指油田區(qū)域（含油構(gòu)造）內(nèi)的地下水，包括油層水和非油層水。狹義的油田水是指油田范圍內(nèi)直接與油層連通的地下水，即油層水。一、油田水的產(chǎn)狀

根據(jù)水與油、氣分布的相對(duì)位置，分為底水和邊水。

底水是指含油（氣）外邊界范圍以內(nèi)直接與油（氣）相接觸，并從底下托著油氣的油層水。

邊水是指含油（氣）外邊界以外從側(cè)面流動(dòng)的油層水，實(shí)際是底水的外延。在油田范圍內(nèi)非油層水，根據(jù)它們與油層的相對(duì)位置，分別稱之為是上層水、夾層水和下層水。油田水存在于儲(chǔ)集層的孔隙—裂縫中，按照水在其中的存在狀態(tài)，可分為吸附水、毛細(xì)管水和自由水三種。

吸附水：呈薄膜狀被巖石表面顆粒所吸附，在一般溫度和壓力下不能自由運(yùn)動(dòng)。

毛細(xì)管水：存在于毛細(xì)管孔隙—裂縫中，當(dāng)作用于水的外力超過(guò)毛細(xì)管時(shí)才能運(yùn)動(dòng)。

自由水：是存在于超毛細(xì)管孔隙、洞和縫隙中，在重力作用下能自由運(yùn)動(dòng)。二、油田水的來(lái)源和形成

油田水來(lái)源于水盆地的沉積水、大氣的滲入水、粘土礦物的初生水和地球深處的深成水。

油田水的形成與多種天然過(guò)程有關(guān)。最初，雨水與風(fēng)化的巖石、土壤和有機(jī)物質(zhì)反應(yīng)，多余的水不斷滲入巖石或土壤而引起巖石和土壤侵蝕，形成槽溝以后，水通過(guò)它們更易流動(dòng)，重力使水從高勢(shì)區(qū)向低勢(shì)區(qū)流動(dòng)，隨著水的流動(dòng)，水中溶解固體的濃度逐漸增加，某些水匯集后流向湖泊和大海，由于礦物溶解度的不同，改變了原來(lái)水的離子組合，水和油氣的相互作用，也使得油田水具有一般地下水中不常見(jiàn)的組分。三、油田水的化學(xué)組成

油田水的化學(xué)組成，包括無(wú)機(jī)組成、有機(jī)組成和溶解氣。

無(wú)機(jī)組成：以HCO3-、SO42-、Cl-和Ca2+、Na+、Mg2+6種陰、陽(yáng)離子為代表以及碘、溴、硼、鋇、鍶、銨等微量元素，其組合特征及異常值能反應(yīng)油田水的地質(zhì)特征。

有機(jī)組成：油田水中含有氣態(tài)烴、液態(tài)烴、苯、酚及環(huán)烷酸皂等有機(jī)組分，其含量及比值可作為找油的水化學(xué)標(biāo)志。

溶解氣：常見(jiàn)的有O2、N2、CO2、H2S、CH4、He等。四、油田水的礦化度

油田水的礦化度：即水中各種離子、分子和化合物的總含量，以水加熱至105℃蒸發(fā)后所剩殘?jiān)亓炕螂x子總量來(lái)表示，單位ml/l、g/l或ppm。

分布和特征：

油田水一般具有較高的礦化度，這是由于油田水埋藏地下深處，長(zhǎng)期處于停滯狀態(tài)，缺乏循環(huán)所致。

海相沉積油田水礦化度比陸相高，多數(shù)海相油田水總含鹽量在5×104～6×104ppm以上，最高可達(dá)642798ppm。陸相油田水的礦化度一般為5×103～3×104ppm，最高可達(dá)148900ppm。

碳酸鹽巖儲(chǔ)層油田水礦化度比碎屑巖儲(chǔ)層高。

保存條件好的儲(chǔ)層水礦化度比開(kāi)啟程度高的儲(chǔ)層高。

埋藏深的比埋藏淺的地層水礦化度高。五、油田水的類型

蘇林（Sulin）分類:

分類原則是HCO3-、SO42-、Cl-和Ca2+、Na+、Mg2+6種陰、陽(yáng)離子的相對(duì)含量，以Na/Cl、(Na-Cl)/SO4和(Cl-Na)/Mg這三個(gè)成因系數(shù)，把天然水劃分為四種基本類型。

蘇林認(rèn)為，裸露的地質(zhì)構(gòu)造中的地下水可能屬于硫酸鈉型，而與地表大氣降水隔絕的封閉水則多屬于氯化鈣型，兩者之間的過(guò)渡帶有氯化鎂型。在油田剖面上部地段以重碳酸鈉型為主，隨著埋深增加，過(guò)渡為氯化鎂型，最后成為氯化鈣型。蘇林認(rèn)為，油田水的水化學(xué)類型以氯化鈣型為主，重碳酸鈉型次之，硫酸鈉型和氯化鎂型較為罕見(jiàn)。

第四節(jié)穩(wěn)定碳同位素

同位素：指元素周期表中原子序數(shù)相同，原子量不同的元素。

穩(wěn)定同位素：指原子核的結(jié)構(gòu)不會(huì)自發(fā)的發(fā)生改變的同位素。

穩(wěn)定同位素有兩個(gè)最顯著的屬性：1.穩(wěn)定性：即經(jīng)過(guò)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)之后，原子核結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化。2.分餾作用：指同位素在兩種同位素比值不同的物質(zhì)之間進(jìn)行分配。一、穩(wěn)定同位素分餾機(jī)理

分餾作用是穩(wěn)定同位素的屬性之一，碳穩(wěn)定同位素的分餾機(jī)理有：

1.同位素的交換反應(yīng)：是化學(xué)物質(zhì)間，不同相或單個(gè)分子發(fā)生的同位素重新分配。

12CO2+13CH4=13CO2+12CH4

13CO2+H12CO3-=12CO2+H13CO3-

2.光合作用的動(dòng)力效應(yīng)：植物在光合作用過(guò)程中，富集12C，而使13C進(jìn)一步減小。

3.熱力和化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力效應(yīng)：

-C-C-鍵的穩(wěn)定性順序：-13C-13C>-13C-12C->12C-12C-。

在低溫條件下，形成的烴類，富集12C；在高溫條件下形成的烴類，富集13C。

4.同位素的物理化學(xué)效應(yīng)：

蒸發(fā)：氣相富集輕同位素12C，夜相富集13C；擴(kuò)散：先擴(kuò)散12C，殘余13C。二、穩(wěn)定同位素在自然界的分布、比值符號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)

同位素比值的測(cè)量和對(duì)比單位一般是用千分?jǐn)?shù)（‰）表示。

式中：Rs:為樣品的同位素比值；Rr：為標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定同位素的比值。各國(guó)用各自的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算Rr，再換算成PDB標(biāo)準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)之間的換算公式：

式中：δ13CB：為求取對(duì)B標(biāo)準(zhǔn)的δ值；

δ13CA：為測(cè)得對(duì)A標(biāo)準(zhǔn)的δ值；

RAr、RBr：為A、B標(biāo)準(zhǔn)的13C/12C比值。三、油氣中碳同位素的組成特征

1、原油

δ13C一般為-22‰～-33‰，平均值為-25‰～-26‰。

①海相原油δ13C值較高，為-27‰～-22‰；

陸相原油δ13C值偏低，為-29‰～-33‰。

②隨組分分子量的增大,急劇增大

烷烴<芳烴<膠質(zhì)<瀝青質(zhì)，烷烴<環(huán)烷烴，正構(gòu)烷烴<異構(gòu)烷烴，芳烴隨環(huán)數(shù)增加δ13C值增大，可溶瀝青<干酪根。

2、天然氣

δ13C隨天然氣成熟度的增大而增大，

生物成因氣:≤-60‰～-95‰

低

熱解成因氣:-50‰～-20‰

高

以上兩種氣的混合氣:-50‰～-60‰

天然氣成份中：δ13C1<δ13C2<δ13C3<δ13C4，分子量增加，增大。

四、油氣中碳同位素和氫同位素之間的關(guān)系

石油的δD與δ13C值沒(méi)有明顯的相關(guān)關(guān)系。

天然氣的δD與δ13C存在不很明顯的關(guān)系

第二章儲(chǔ)集層和蓋層第一節(jié)儲(chǔ)集層的物性參數(shù)

儲(chǔ)集層的基本特征是具孔隙性和滲透性，其孔隙滲透性的好壞、分布規(guī)律是控制地下油氣分布狀況、油氣儲(chǔ)量及產(chǎn)量的主要因素。一、儲(chǔ)集層的孔隙性

絕對(duì)孔隙度：巖樣中所有孔隙空間體積之和與該巖樣總體積的比值。是衡量巖石孔隙的發(fā)育程度。

Pt=Vp/Vt*100%

按巖石孔隙大小，有超毛細(xì)管孔隙、毛細(xì)管孔隙和微毛細(xì)管孔隙三類。

1.超毛細(xì)管孔隙：直徑>0.5mm，相應(yīng)裂縫寬度>0.25mm，液體在重力作用下自由流動(dòng)。

2.毛細(xì)管孔隙：直徑0.5～0.0002mm，裂縫寬度0.25～0.0001mm，由于毛細(xì)管力的作用，液體不能自由流動(dòng)。

3.微毛細(xì)管孔隙：直徑<0.0002mm，裂縫寬度<0.0001mm，液體在非常高的剩余流體壓力梯度下流動(dòng)。

有效孔隙度：指彼此連通的，且在一般壓力條件下，可以允許液體在其中流動(dòng)的超毛細(xì)管孔隙和毛細(xì)管孔隙體積之和與巖石總體積的比值。

Pe=Ve/Vt*100%二、滲透性

滲透性：指在一定的壓差下，巖石允許流體通過(guò)其連通孔隙的性質(zhì)。對(duì)于儲(chǔ)集層而言，指在地層壓力條件下，流體的流動(dòng)能力。其大小遵循達(dá)西定律。

K即為巖石的滲透率，國(guó)際單位為μm2，常用單位為達(dá)西（D）。

國(guó)際單位：μ=1Pa.s△P=1PaF=1m2L=1mQ=1cm3/s

則：K=1μm2

常用單位：μ=1厘泊△P=1大氣壓F=1cm2L=1cmQ=1cm3/s

則：K=1D=1000md

1D=0.987μm2

1D=987*10-6μm2

絕對(duì)滲透率：?jiǎn)蜗嘁后w充滿巖石孔隙，液體不與巖石發(fā)生任何物理化學(xué)反應(yīng)，測(cè)得的滲透率稱為絕對(duì)滲透率。

有效滲透率：儲(chǔ)集層中有多相流體共存時(shí)，巖石對(duì)每一單相流體的滲透率稱該相流體的有效滲透率。油氣水分別用Ko、Kg、Kw表示。

相對(duì)滲透率：對(duì)每一相流體局部飽和時(shí)的有效滲透率與全部飽和時(shí)的絕對(duì)滲透率之比值，稱為該相流體的相對(duì)滲透率。

油氣水分別表示為Ko/K、Kg/K、Kw/K。相對(duì)滲透率變化范圍在：0～1之間。

某相有效滲透率的大小與該相流體的飽和度（流體體積與孔隙體積之比）成正相關(guān)系。飽和度增加，其有效滲透率和相對(duì)滲透率均增加，直到全部為某一相流體飽和，其有效滲透率等于絕對(duì)滲透率，即相對(duì)滲透率等于1為止。

孔隙度與滲透率之間的關(guān)系

儲(chǔ)集層的孔隙度與滲透率之間沒(méi)有嚴(yán)格的函數(shù)關(guān)系，一般情況下滲透率隨有效孔隙度的增大而增大，但亦不是無(wú)限的，而且也要視巖性不同而不同。

碎屑巖儲(chǔ)集層：滲透率與總孔隙度之間沒(méi)有明顯的關(guān)系，與有效孔隙度有很好的正相關(guān)關(guān)系（菲希特鮑爾對(duì)砂巖大量統(tǒng)計(jì)得出）。滲透率的變化幅度要比孔隙度的變化幅度大很多。

碳酸鹽巖儲(chǔ)集層：孔隙度與滲透率無(wú)明顯的關(guān)系。孔隙大小主要影響其孔隙容積。因?yàn)樘妓猁}巖儲(chǔ)集空間的分布與巖石結(jié)構(gòu)特征之間的關(guān)系變化很大，不一定以原生孔隙為主，有時(shí)可以是次生孔隙占主要。三、儲(chǔ)集層的孔隙結(jié)構(gòu)

1、概念

孔隙結(jié)構(gòu)：指巖石所具有的孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布以及相互關(guān)系。

孔隙：是孔隙系統(tǒng)中的膨大部分。決定了孔隙度大小。

喉道：是孔隙系統(tǒng)中的細(xì)小部分。決定了儲(chǔ)集層儲(chǔ)集能力和滲透特征。

2、研究方法

①孔隙鑄體薄片:把巖石切片，孔隙注入紅顏色的膠體，作成薄片,在鏡下觀察其孔隙及喉道的類型、形狀、大小等特征。

②掃描電鏡:放大倍數(shù)增大

③壓汞曲線法

壓汞曲線法

原理：由于孔喉細(xì)小，當(dāng)兩種或兩種以上互不相溶的流體同處于巖石孔隙系統(tǒng)中或通過(guò)巖石孔隙系統(tǒng)滲流時(shí)，必然發(fā)生毛細(xì)管現(xiàn)象，產(chǎn)生一個(gè)指向非潤(rùn)濕相流體內(nèi)部的毛細(xì)管壓力Pc。

方法：

在不同壓力下，把非潤(rùn)濕相的汞壓入巖石孔隙系統(tǒng)中，根據(jù)所加壓力與注入巖石的汞量，繪出壓力與飽和度關(guān)系曲線，稱為毛細(xì)管壓力曲線或壓汞曲線。按公式算出某一壓力下的孔喉等效半徑，結(jié)合巖石的總孔隙度資料，作出孔喉等效半徑分布圖。根據(jù)以上兩圖，可以對(duì)巖石的孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。

評(píng)價(jià)孔隙結(jié)構(gòu)的參數(shù)

①排驅(qū)壓力（Pd）：表示非潤(rùn)濕相開(kāi)始注入巖樣中最大連通喉道的毛細(xì)管壓力，在曲線壓力最小的拐點(diǎn)。排驅(qū)壓力越小，說(shuō)明大孔喉越多，孔隙結(jié)構(gòu)越好。

②孔喉半徑集中范圍與百分含量：反映了孔喉半徑的粗細(xì)和分選性，孔喉粗，分選好，其孔隙結(jié)構(gòu)好。毛細(xì)管壓力曲線上，曲線平坦段位置越低，說(shuō)明集中的孔喉越粗；平坦段越長(zhǎng)，說(shuō)明孔喉的百分含量越大。

③飽和度中值壓力：非潤(rùn)濕相飽和度為50%時(shí)對(duì)應(yīng)的毛細(xì)管壓力（Pc50%），與之對(duì)應(yīng)的喉道半徑稱為飽和度中值喉道半徑(r50）。Pc50%越低，r50越大，則孔隙結(jié)構(gòu)好。

④最小非飽和的孔隙體積百分?jǐn)?shù)（Smin%）：當(dāng)注入汞的壓力達(dá)到儀器的最高壓力時(shí)，仍沒(méi)有被汞侵入的孔隙體積百分?jǐn)?shù)。一般將小于0.04μm的孔隙稱為束縛孔隙。束縛孔隙含量愈大，儲(chǔ)集層滲透性能越差。四、流體飽和度

流體飽和度：油、氣、水在儲(chǔ)集巖孔隙中的含量分別占總孔隙體積的百分?jǐn)?shù)稱為油、氣、水的飽和度。在油藏中的油、水分布反映出毛細(xì)管壓力同油、水兩相壓力差相平衡的結(jié)果，在油藏的不同高度上的油、水飽和度是變化的。

第二節(jié)碎屑巖儲(chǔ)集層

99%以上的儲(chǔ)集層為沉積巖，其中又以碎屑巖和碳酸鹽巖為主，1%為其它巖類儲(chǔ)集層。所以按巖類可分以下三種類型儲(chǔ)集層。

碎屑巖儲(chǔ)集層的巖類包括：礫巖，含礫砂巖，中、粗砂巖，細(xì)砂巖及粉砂巖，其中物性最好的是中-細(xì)砂巖和粗粉砂巖。一、碎屑巖儲(chǔ)集層的孔隙類型

傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為砂巖儲(chǔ)集層的孔隙類型以原生的粒間孔隙為主，只有很小一部分是次生的，并且都把次生孔隙（除了裂縫以外）解釋為是地層出露地表時(shí)大氣水淋濾的結(jié)果。直到1979年，自從施密特麥克唐納（Schmidt）發(fā)表了“砂巖成巖過(guò)程中的次生儲(chǔ)集孔隙”之后。人們對(duì)次生孔隙的概念、類型、識(shí)別標(biāo)志、形成機(jī)制及意義才有了較明確的認(rèn)識(shí)。

Schmidt將碎屑巖孔隙類型分為5種類型：

①粒間孔隙：一般為原生孔隙。其孔隙度隨埋深的增加有所降低，但降低的速度比粘土巖慢得多。

②特大孔隙：按Schmidt標(biāo)準(zhǔn)，超過(guò)相鄰顆粒直徑1.2倍的孔隙屬特大孔隙。多數(shù)為次生孔隙。

③鑄?？紫叮菏侵干皫r中具有一定特征幾何形狀的介殼碎屑、碳酸鹽粒屑、結(jié)晶礦物（鹽、石膏、菱鐵礦）被溶蝕后，保持原組構(gòu)外形的那些孔隙。屬于一種溶蝕的次生孔隙。

④組分內(nèi)孔隙：一切組分，如顆粒、雜基、膠結(jié)物內(nèi)出現(xiàn)的孔隙?？梢允窃模ǔ练e的和沉積前），也可以是后生的（成巖過(guò)程及其后新生的）。

⑤裂縫：砂巖中裂縫較為次要，但如果沿裂縫發(fā)生較強(qiáng)烈的溶蝕作用時(shí)，它的作用就十分重要。二、影響碎屑巖儲(chǔ)集層儲(chǔ)集性的因素

1、沉積作用對(duì)砂巖儲(chǔ)層原生孔隙發(fā)育的影響

(1)礦物成分對(duì)原生孔隙的影響

礦物成份主要以石英、長(zhǎng)石、云母。礦物成份對(duì)儲(chǔ)集物性的影響主要視以下兩個(gè)方面：

礦物的潤(rùn)濕性：潤(rùn)濕性強(qiáng)，親水的礦物，表面束縛薄膜較厚，縮小孔隙空間，滲透性變差。

礦物的抗風(fēng)化能力：抗風(fēng)化能力弱，易風(fēng)化成粘土礦物充填孔隙或表面形成風(fēng)化層減小孔隙空間。

因此，長(zhǎng)石砂巖較石英砂巖物性差。除長(zhǎng)石外，其它顆粒礦物成份對(duì)物性影響不大。

(2)巖石結(jié)構(gòu)對(duì)原生孔隙的影響

包括大小、分選、磨圓、排列方式。

粒度和分選系數(shù)的影響

粒度：總孔隙度隨粒徑加大而減小。因?yàn)榱６刃?，分選差，磨圓差，較松散，比圓度好的較粗砂巖孔隙度大。滲透率則隨粒徑的增大而增加。因?yàn)榱叫?，孔喉小，比表面積小，毛細(xì)管壓力大。當(dāng)分選系數(shù)一定時(shí)，滲透率的對(duì)數(shù)值與粒度中值成線性關(guān)系。

分選：粒度中值一定時(shí)：分選差的巖石，小顆粒充填大孔隙，使孔隙度、滲透率降低；分選好的巖石，孔滲增高?？紫抖?、滲透率隨著分選系數(shù)趨于1而增加，分選系數(shù)So<2時(shí)，各種粒徑的砂巖孔隙度、滲透率都隨So增大而降低；分選系數(shù)So>2時(shí)，中細(xì)粒砂巖，孔隙度隨So增大而緩慢下降；粗粒和極細(xì)粒砂巖，So增加時(shí)，孔隙度基本不變。

立方體排列：堆積最松，孔隙度最大，滲透率最高；斜方體排列：孔隙直徑較小，滲透率低。磨圓度增高，儲(chǔ)集物性變好。

(3)雜基含量對(duì)原生孔隙的影響

雜基：指顆粒直徑小于0.0315mm的非化學(xué)沉淀顆粒。代表沉積環(huán)境能量，在沉積作用的影響因素中最重要的因素是雜基含量。

雜基含量高，一般代表分選差，平均粒徑也較小，喉道小，多為雜基支撐，孔隙結(jié)構(gòu)差，其孔隙、滲透性也差。

2、成巖后生作用對(duì)砂巖儲(chǔ)層物性的影響

壓實(shí)作用：包括早期的機(jī)械壓實(shí)和晚期的化學(xué)壓溶作用。壓實(shí)作用結(jié)果使原生孔隙度降低。

膠結(jié)作用：膠結(jié)物的含量、成份、類型對(duì)儲(chǔ)集性有影響。含量高，粒間孔隙被充填，減少原生孔隙，連通性變差，物性變差。泥質(zhì)、鈣-泥質(zhì)膠結(jié)的巖石較松，物性較好；純鈣質(zhì)、硅質(zhì)或鐵質(zhì)膠結(jié)的巖石致密，物性差。膠結(jié)類型由接觸式→接觸→孔隙式→孔隙→基底式→基底式物性逐漸變差。

溶解作用：粗粒、孔隙水多或含有有機(jī)酸的砂巖，能溶解孔喉中的碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽，改善儲(chǔ)層物性。

交代作用和重結(jié)晶作用：物性的改變要視被交代物和重結(jié)晶結(jié)果而定。三、碎屑巖儲(chǔ)集層的形成環(huán)境及分布

碎屑巖儲(chǔ)集層的形成和分布，受古沉積條件及古構(gòu)造條件的控制。一個(gè)沉積盆地內(nèi)碎屑巖儲(chǔ)集層發(fā)育情況，受沉積旋回的控制，一般在一個(gè)完整旋回的中后期所沉積的砂質(zhì)巖，分布廣，厚度大，儲(chǔ)集物性好，常常形成良好的碎屑巖儲(chǔ)集層。

古構(gòu)造條件對(duì)碎屑巖儲(chǔ)集層的形成和分布也有影響。一般在盆地的斜坡帶，碎屑物質(zhì)經(jīng)過(guò)機(jī)械分異作用，顆粒較均勻，圓度好，膠結(jié)物含量少，儲(chǔ)集物性甚佳。在水下大型古隆起的頂部和翼部，由于湖水的沖洗作用，形成物性良好的碎屑巖儲(chǔ)集層。

橫向上碎屑巖儲(chǔ)集層的分布主要是受沉積環(huán)境的控制，主要分布于砂巖體中。

砂巖體是指在一定的地質(zhì)時(shí)期，某一沉積環(huán)境下形成的，具有一定形態(tài)、巖性和分布特征，并以砂質(zhì)為主的沉積巖體。

舌狀砂巖體可分為四個(gè)帶：

主體：砂巖體近沉積物來(lái)源部分。砂巖百分含量高，橫向連通性好。

核部：砂巖體中部、砂巖最發(fā)育的地段。以細(xì)砂巖為主，層間連通性好。

前緣帶：砂巖體最前方和兩側(cè)邊緣的砂巖體尖滅帶。以粉砂巖為主，連通性較差。

斷續(xù)分布帶：介于砂巖體沉積區(qū)與泥巖沉積區(qū)之間的透鏡體砂巖，以泥質(zhì)粉砂巖為主。

1、沖積扇砂礫巖體

在干旱、半干旱氣候區(qū)，山地河流進(jìn)入平原，在山的出口堆積而形成的扇形砂礫沉積體。巖性為礫、砂和泥質(zhì)組成的混雜堆積，粒度粗，分選差，成份復(fù)雜，圓度不好。

物性特征：孔隙結(jié)構(gòu)中等，各亞相帶的巖性特征有差別，因此其滲透性和儲(chǔ)油潛能也有變化。其中以扇中的辮狀河道砂礫巖體物性較好，若鄰近油源，可形成油氣藏。

2、河流砂巖體

巖性由礫、砂、粉砂和粘土組成，以砂質(zhì)為主，成分復(fù)雜，分選差-中等。包括：

邊灘砂巖體（屬稱點(diǎn)砂壩）：發(fā)育于河流中、下游彎曲河道內(nèi)側(cè)（凸岸），為透鏡狀，由下到上，粒度由粗到細(xì)的正粒序。中部?jī)?chǔ)油物性較好，向上、向兩側(cè)逐漸變差。

河床砂礫巖體（屬稱心灘）：沿河道底部沉積。平面呈狹長(zhǎng)不規(guī)則條帶狀，走向一般與海岸線垂直或斜交；剖面上呈透鏡狀，頂平底凸。物性一般中部好，向頂、向兩側(cè)變差。滲透率變化較大。

3、三角洲砂巖體

三角洲是河流入湖或入?？诹魉俳档投纬傻纳刃纬练e體，以砂巖為主，巖性偏細(xì)。可分三個(gè)亞相帶，各亞相帶主要的砂體有：

三角洲平原：分流河道砂巖體，以粉砂巖、砂巖為主，偏細(xì)。

三角洲前緣：水下分流河道；河口砂壩：細(xì)、粉砂，分選好；遠(yuǎn)砂壩：粉砂、細(xì)砂和少量粘土。

前三角洲：席狀砂：砂質(zhì)純，分選好。

以前緣帶的砂壩砂巖體和前三角洲的席狀砂巖體，分選好，粒度適中，為三角洲儲(chǔ)集層最發(fā)育的相帶。

4、湖泊砂巖體

平行湖岸成環(huán)帶狀分布濱湖相、淺湖相、深湖相，砂體集中于濱湖區(qū)和淺湖區(qū)，這兩區(qū)顆粒受波浪的淘洗，粒度適中，分選、磨圓好，膠結(jié)物多為泥質(zhì)，淺湖區(qū)為泥質(zhì)和鈣質(zhì)混合，相對(duì)來(lái)講，淺湖區(qū)砂體物性優(yōu)于濱湖區(qū)。

湖泊砂巖體為我國(guó)多數(shù)油田的儲(chǔ)集層類型。

5、濱海砂巖體

濱海區(qū)由于波浪、沿岸流、潮汐、風(fēng)的作用，破壞附近的三角洲可形成沿岸線呈帶狀、串珠狀分布的砂壩；由于海水的頻繁進(jìn)退可形成超覆與退覆砂巖體。

超覆和退覆砂巖體：由于海進(jìn)海退的頻繁交替形成。海進(jìn)砂巖體：下覆三角洲平原或其它海岸沉積物，不利生油。海退砂巖體：下伏海相頁(yè)巖，是很好的生油巖，

濱海砂洲：平行海岸線分布。平面上呈狹長(zhǎng)帶狀，形成較好的生儲(chǔ)組合。剖面上呈底平頂拱的透鏡狀，由下到上粒度變粗。向上物性變好，向海一側(cè)砂巖與頁(yè)巖分界明顯,滲透性好；向陸一側(cè)砂巖漸變?yōu)轫?yè)巖和粘土,富含泥質(zhì),滲透性變差。

走向谷砂巖體：在海進(jìn)過(guò)程中的海岸上，沿單面山古地形陡崖或斷層陡階走向分布的濱海砂巖體，巖性以中、細(xì)砂為主，分選磨圓好，松散，物性好。

6、濁流砂巖體

濁流攜帶大量的泥砂在大陸斜坡到深海平原形成的扇形堆積體。由根部到前緣，由下部到上部，沉積物由粗變細(xì)，分選由差變好，前方和上部是分選較好的砂質(zhì)沉積，可構(gòu)成良好的儲(chǔ)集層，濁積砂巖體發(fā)育在深水泥巖之中，有豐富的油源，構(gòu)成了油氣藏面積不大，但油層厚，儲(chǔ)量大。

7、風(fēng)成砂巖體

在大陸沙漠區(qū)、河岸附近，可形成風(fēng)成砂丘。由成份純、圓度好、分選佳、膠結(jié)弱的砂粒組成，無(wú)泥質(zhì)夾層，厚度大，孔隙滲透性好，最有利的碎屑巖儲(chǔ)集體。

在陸相沉積中，湖成（海岸）砂巖體往往同河床、三角洲、沖積扇、風(fēng)成砂體混在一起，不同時(shí)期，不同成因的砂巖體有時(shí)連成一片，形成一個(gè)歷時(shí)層狀砂巖體。

第三節(jié)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層

現(xiàn)在，從碳酸鹽巖儲(chǔ)集層中發(fā)現(xiàn)的油氣儲(chǔ)量已接近世界油氣儲(chǔ)量的一半，產(chǎn)量則已達(dá)總產(chǎn)量的60%以上。碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的類型很多，巖性以粒屑灰?guī)r、生物骨架灰?guī)r和白云巖為主。一、碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的孔隙類型

(一)原生孔隙

1、粒間孔隙

多存在于粒屑灰?guī)r，特征與砂巖的相似，不同之處是，易受成巖后生作用的改變，常具有較高的孔隙度。

另外，有的由較大的生物殼體、碎片或其它顆粒遮蔽之下形成的孔隙，稱遮蔽孔隙，也屬粒間孔隙。

2、粒內(nèi)孔隙

是顆粒內(nèi)部的孔隙，沉積前顆粒在生長(zhǎng)過(guò)程中形成的，有兩種：

生物體腔孔隙：生物死亡之后生物體內(nèi)的軟體腐爛分解，體腔內(nèi)未被灰泥充填或部分充填而保留下來(lái)的空間。多存在于生物灰?guī)r，孔隙度很高，但必須有粒間或其它孔隙使它相通才有效。

鮞內(nèi)孔隙：原始鮞的核心為氣泡而形成。

3、生物骨架孔隙

4、生物鉆空孔隙

5、鳥(niǎo)眼孔隙

(二)次生孔隙

1、晶間孔隙

2、角礫孔隙

3、溶蝕孔隙

4、裂縫

3、溶蝕孔隙

根據(jù)成因和大小，包括以下幾種：

粒內(nèi)溶孔或溶?？祝河捎谶x擇性溶解作用而部分被溶解掉所形成的孔隙，稱粒內(nèi)溶孔。整個(gè)顆粒被溶掉而保留原顆粒形態(tài)的孔隙稱溶?？?。

粒間溶孔：膠結(jié)物或雜基被溶解而形成。

晶間溶孔：碳酸鹽晶體間的物質(zhì)選擇性溶解而形成。

巖溶溶孔洞：上述溶蝕進(jìn)一步擴(kuò)大或與不整合面淋濾溶解有關(guān)的巖溶帶所形成的較大或大規(guī)模溶洞。孔徑<5mm或1cm為溶孔；>5mm或1cm為溶洞。

4、裂縫

依成因可分為：

①構(gòu)造裂縫：邊緣平直，延伸遠(yuǎn)，成組出現(xiàn)，具有明顯的方向性、穿層。

②非構(gòu)造裂縫：包括：

成巖裂縫：壓實(shí)、失水收縮、重結(jié)晶而形成。不穿層，平行層面，裂縫面彎曲，形狀不規(guī)則，延伸短。

風(fēng)化裂縫：地表水淋濾和地下水滲濾溶蝕改造形成。大小不均，形態(tài)奇特，邊緣具明顯的氧化暈圈。

壓溶裂縫：壓溶作用，選擇性溶解而形成的頭蓋骨接縫似的縫合線。

在實(shí)際工作中，常把裂縫性碳酸鹽巖儲(chǔ)層的孔隙空間系統(tǒng)分為：

裂縫孔隙系統(tǒng)：油氣滲流通道，是成為高產(chǎn)井的重要條件之一。

基塊孔隙系統(tǒng)：是油氣的主要儲(chǔ)集空間，也是獲得穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。二、碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的類型

根據(jù)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層儲(chǔ)集空間的類型來(lái)劃分，可將儲(chǔ)集層類型分為：

1.孔隙型儲(chǔ)集層（包括孔隙-裂縫性）

巖性：主要為顆粒石灰?guī)r：鮞粒、碎屑、生物碎屑、粒晶灰?guī)r及白云巖等。

儲(chǔ)集空間：原生和次生的粒間、粒內(nèi)、晶間孔隙發(fā)育；裂縫次之。

2.溶蝕型儲(chǔ)集層

儲(chǔ)集空間：以溶蝕孔隙、洞，連成一個(gè)洞穴系統(tǒng)。

分布：不整合面及大斷裂帶附近。特別是古風(fēng)化殼、古巖溶帶。

3.裂縫型儲(chǔ)集層

巖性：主要為白云巖、白云巖化灰?guī)r。

儲(chǔ)集空間：裂縫為主，尤其縱橫交錯(cuò)構(gòu)成的裂縫網(wǎng)。其特征是：巖性測(cè)定其物性極低，與油氣實(shí)際產(chǎn)能不適應(yīng)。

4.復(fù)合型儲(chǔ)集層

儲(chǔ)集空間：孔、洞、縫同時(shí)或出現(xiàn)兩種。有利于形成儲(chǔ)量大、產(chǎn)量高的大型油氣田。三、影響碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的因素

由于碳酸鹽巖儲(chǔ)集層儲(chǔ)集空間多樣，尤其是次生改造作用，使得其物性的影響因素及分布規(guī)律較為復(fù)雜，要視不同的儲(chǔ)集層類型而不同。

1、孔隙型儲(chǔ)集層發(fā)育的影響因素

孔隙型儲(chǔ)集層儲(chǔ)集空間多以原生粒間-晶間孔隙為主，影響其發(fā)育的因素取決于原來(lái)巖石的沉積特征（沉積環(huán)境），即類似于碎屑巖儲(chǔ)集層，其孔隙度、滲透率大小與粒度、分選、磨圓、雜基含量以及造礁生物發(fā)育程度。

分布：孔隙型儲(chǔ)集層其物性受沉積環(huán)境的控制，因此，在高能環(huán)境或有利生物礁形成的環(huán)境，能形成好的粒間-晶間孔隙，是此類儲(chǔ)集層分布的主要相帶。平面上主要分布在臺(tái)地前緣斜坡相、淺灘相、盆地邊緣生物礁相、潮坪相；剖面上儲(chǔ)集層處于兩次海進(jìn)之間的海退層序，其下海進(jìn)的細(xì)粒碳酸鹽巖作為生油層，其上海進(jìn)的細(xì)粒碳酸鹽巖作為生油層和蓋層。

2、溶蝕型儲(chǔ)集層發(fā)育的影響因素

碳酸鹽巖溶解度:其它條件相同時(shí)，成分越純正，易溶，溶解度從大到小是石灰?guī)r>白云巖>泥灰?guī)r（即與Ca/mg比成正比）；從結(jié)構(gòu)構(gòu)造來(lái)看，粗晶、厚層石灰?guī)r比細(xì)晶、薄層灰?guī)r易溶。

地下水的溶蝕能力：取決于地下水的PH值、CO2含量、SO42-含量、溫度、壓力。水中含CO2及有機(jī)酸時(shí)，水呈酸性，PH值下降，碳酸鹽巖溶解度增大。水中CaSO4含量增加時(shí)，白云巖溶解度增加，而方解石的溶解度下降，所以富含SO42-的地區(qū)，白云巖中的溶孔比石灰?guī)r更為發(fā)育。溫度、壓力的影響是：開(kāi)放體系中，溫度升高導(dǎo)致CO2釋放，壓力降低，PH值增加，使碳酸鹽巖的溶解度降低，不利于溶蝕孔隙的形成；封閉體系中，溶解度隨溫度增加而增加（不是自然條件）。

分布：主要分布在厚層、質(zhì)純、粗結(jié)構(gòu)的碳酸鹽巖層段，特別是白云巖。發(fā)育于富含CO2的地下水活動(dòng)地帶，主要在古風(fēng)化殼帶，巖石遭受風(fēng)化剝蝕，孔隙發(fā)育，地下水沿裂縫滲流地下，形成巖溶帶。分三帶：

垂直滲流帶：水流特點(diǎn)以向下淋濾作用為主，流速快，溶蝕作用不太充分；溶孔以垂直孔縫為主，儲(chǔ)集層分帶性不明顯，有時(shí)有地表滲入的沉積物所充填。

地下水水位季節(jié)變化帶：水流特點(diǎn)為水平與垂直流動(dòng)的周期性交替?？卓p具有水平及垂直方向均發(fā)育，形成孔、洞均好的儲(chǔ)層。厚度據(jù)地下滲流條件和巖溶作用不同而不同。

潛流帶：水流為水平方向，上述兩帶補(bǔ)充CO2，水流緩慢與巖石作用時(shí)間長(zhǎng)。發(fā)育良好的水平方向溶蝕孔洞，儲(chǔ)層分帶性明顯。厚度與易溶巖層厚度有關(guān)。

3、裂縫型儲(chǔ)集層發(fā)育的影響因素

巖性控制因素

成份較純，脆性大，裂縫發(fā)育，泥質(zhì)含量高，裂縫不發(fā)育。結(jié)構(gòu)構(gòu)造上，質(zhì)純粒粗、結(jié)晶粗的裂縫發(fā)育，薄層裂縫密度較大，但規(guī)模較小，易產(chǎn)生層間縫和層間脫空；厚層裂縫密度小，但規(guī)模較大，以立縫和高角度斜縫為主。

構(gòu)造的控制作用

在構(gòu)造強(qiáng)烈部位構(gòu)造裂縫發(fā)育。長(zhǎng)期持續(xù)上升的區(qū)域，局部構(gòu)造高點(diǎn)、長(zhǎng)軸、傾沒(méi)端、斷層及斷裂帶附近裂縫育。

地下水的控制作用

地下水活躍的地區(qū)，構(gòu)造裂縫溶解，擴(kuò)大裂縫的作用。

分布：在質(zhì)純、脆性大，構(gòu)造強(qiáng)烈的部位，以及地下水活躍的地區(qū)。四、碳酸鹽巖與碎屑巖儲(chǔ)層的區(qū)別

碳酸鹽巖與碎屑巖相比，由于其化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，容易遭受劇烈的次生變化，通常經(jīng)受更為復(fù)雜的沉積環(huán)境及沉積后的變化。有以下幾點(diǎn)區(qū)別：

1.碳酸鹽巖儲(chǔ)集層儲(chǔ)集空間的大小、形狀變化很大，其原始孔隙度很大而最終孔隙度卻較低。因易產(chǎn)生次生變化所決定。

2.碳酸鹽巖儲(chǔ)集層儲(chǔ)集空間的分布與巖石結(jié)構(gòu)特征之間的關(guān)系變化很大。以粒間孔等原生孔隙為主的碳酸鹽巖儲(chǔ)層其空間分布受巖石結(jié)構(gòu)控制，而以次生孔隙為主的碳酸鹽巖儲(chǔ)層其儲(chǔ)集空間分布與巖石結(jié)構(gòu)特征無(wú)關(guān)系或關(guān)系不密切。

3.碳酸鹽巖儲(chǔ)集層儲(chǔ)集空間多樣，且后生作用復(fù)雜。構(gòu)成孔、洞、縫復(fù)合的孔隙空間系統(tǒng)。

4.碳酸鹽巖儲(chǔ)集層孔隙度與滲透率無(wú)明顯關(guān)系?？紫洞笮≈饕绊懣紫度莘e。

總之，碳酸鹽巖儲(chǔ)層的主要特點(diǎn)：儲(chǔ)集空間發(fā)育具不均一性或突變性，也稱各向異性。

第三節(jié)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層

現(xiàn)在，從碳酸鹽巖儲(chǔ)集層中發(fā)現(xiàn)的油氣儲(chǔ)量已接近世界油氣儲(chǔ)量的一半，產(chǎn)量則已達(dá)總產(chǎn)量的60%以上。碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的類型很多，巖性以粒屑灰?guī)r、生物骨架灰?guī)r和白云巖為主。一、碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的孔隙類型

(一)原生孔隙

1、粒間孔隙

多存在于粒屑灰?guī)r，特征與砂巖的相似，不同之處是，易受成巖后生作用的改變，常具有較高的孔隙度。

另外，有的由較大的生物殼體、碎片或其它顆粒遮蔽之下形成的孔隙，稱遮蔽孔隙，也屬粒間孔隙。

2、粒內(nèi)孔隙

是顆粒內(nèi)部的孔隙，沉積前顆粒在生長(zhǎng)過(guò)程中形成的，有兩種：

生物體腔孔隙：生物死亡之后生物體內(nèi)的軟體腐爛分解，體腔內(nèi)未被灰泥充填或部分充填而保留下來(lái)的空間。多存在于生物灰?guī)r，孔隙度很高，但必須有粒間或其它孔隙使它相通才有效。

鮞內(nèi)孔隙：原始鮞的核心為氣泡而形成。

3、生物骨架孔隙

4、生物鉆空孔隙

5、鳥(niǎo)眼孔隙

(二)次生孔隙

1、晶間孔隙

2、角礫孔隙

3、溶蝕孔隙

4、裂縫

3、溶蝕孔隙

根據(jù)成因和大小，包括以下幾種：

粒內(nèi)溶孔或溶?？祝河捎谶x擇性溶解作用而部分被溶解掉所形成的孔隙，稱粒內(nèi)溶孔。整個(gè)顆粒被溶掉而保留原顆粒形態(tài)的孔隙稱溶?？?。

粒間溶孔：膠結(jié)物或雜基被溶解而形成。

晶間溶孔：碳酸鹽晶體間的物質(zhì)選擇性溶解而形成。

巖溶溶孔洞：上述溶蝕進(jìn)一步擴(kuò)大或與不整合面淋濾溶解有關(guān)的巖溶帶所形成的較大或大規(guī)模溶洞?？讖?lt;5mm或1cm為溶孔；>5mm或1cm為溶洞。

4、裂縫

依成因可分為：

①構(gòu)造裂縫：邊緣平直，延伸遠(yuǎn)，成組出現(xiàn)，具有明顯的方向性、穿層。

②非構(gòu)造裂縫：包括：

成巖裂縫：壓實(shí)、失水收縮、重結(jié)晶而形成。不穿層，平行層面，裂縫面彎曲，形狀不規(guī)則，延伸短。

風(fēng)化裂縫：地表水淋濾和地下水滲濾溶蝕改造形成。大小不均，形態(tài)奇特，邊緣具明顯的氧化暈圈。

壓溶裂縫：壓溶作用，選擇性溶解而形成的頭蓋骨接縫似的縫合線。

在實(shí)際工作中，常把裂縫性碳酸鹽巖儲(chǔ)層的孔隙空間系統(tǒng)分為：

裂縫孔隙系統(tǒng)：油氣滲流通道，是成為高產(chǎn)井的重要條件之一。

基塊孔隙系統(tǒng)：是油氣的主要儲(chǔ)集空間，也是獲得穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。二、碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的類型

根據(jù)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層儲(chǔ)集空間的類型來(lái)劃分，可將儲(chǔ)集層類型分為：

1.孔隙型儲(chǔ)集層（包括孔隙-裂縫性）

巖性：主要為顆粒石灰?guī)r：鮞粒、碎屑、生物碎屑、粒晶灰?guī)r及白云巖等。

儲(chǔ)集空間：原生和次生的粒間、粒內(nèi)、晶間孔隙發(fā)育；裂縫次之。

2.溶蝕型儲(chǔ)集層

儲(chǔ)集空間：以溶蝕孔隙、洞，連成一個(gè)洞穴系統(tǒng)。

分布：不整合面及大斷裂帶附近。特別是古風(fēng)化殼、古巖溶帶。

3.裂縫型儲(chǔ)集層

巖性：主要為白云巖、白云巖化灰?guī)r。

儲(chǔ)集空間：裂縫為主，尤其縱橫交錯(cuò)構(gòu)成的裂縫網(wǎng)。其特征是：巖性測(cè)定其物性極低，與油氣實(shí)際產(chǎn)能不適應(yīng)。

4.復(fù)合型儲(chǔ)集層

儲(chǔ)集空間：孔、洞、縫同時(shí)或出現(xiàn)兩種。有利于形成儲(chǔ)量大、產(chǎn)量高的大型油氣田。三、影響碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的因素

由于碳酸鹽巖儲(chǔ)集層儲(chǔ)集空間多樣，尤其是次生改造作用，使得其物性的影響因素及分布規(guī)律較為復(fù)雜，要視不同的儲(chǔ)集層類型而不同。

1、孔隙型儲(chǔ)集層發(fā)育的影響因素

孔隙型儲(chǔ)集層儲(chǔ)集空間多以原生粒間-晶間孔隙為主，影響其發(fā)育的因素取決于原來(lái)巖石的沉積特征（沉積環(huán)境），即類似于碎屑巖儲(chǔ)集層，其孔隙度、滲透率大小與粒度、分選、磨圓、雜基含量以及造礁生物發(fā)育程度。

分布：孔隙型儲(chǔ)集層其物性受沉積環(huán)境的控制，因此，在高能環(huán)境或有利生物礁形成的環(huán)境，能形成好的粒間-晶間孔隙，是此類儲(chǔ)集層分布的主要相帶。平面上主要分布在臺(tái)地前緣斜坡相、淺灘相、盆地邊緣生物礁相、潮坪相；剖面上儲(chǔ)集層處于兩次海進(jìn)之間的海退層序，其下海進(jìn)的細(xì)粒碳酸鹽巖作為生油層，其上海進(jìn)的細(xì)粒碳酸鹽巖作為生油層和蓋層。

2、溶蝕型儲(chǔ)集層發(fā)育的影響因素

碳酸鹽巖溶解度:其它條件相同時(shí)，成分越純正，易溶，溶解度從大到小是石灰?guī)r>白云巖>泥灰?guī)r（即與Ca/mg比成正比）；從結(jié)構(gòu)構(gòu)造來(lái)看，粗晶、厚層石灰?guī)r比細(xì)晶、薄層灰?guī)r易溶。

地下水的溶蝕能力：取決于地下水的PH值、CO2含量、SO42-含量、溫度、壓力。水中含CO2及有機(jī)酸時(shí)，水呈酸性，PH值下降，碳酸鹽巖溶解度增大。水中CaSO4含量增加時(shí)，白云巖溶解度增加，而方解石的溶解度下降，所以富含SO42-的地區(qū)，白云巖中的溶孔比石灰?guī)r更為發(fā)育。溫度、壓力的影響是：開(kāi)放體系中，溫度升高導(dǎo)致CO2釋放，壓力降低，PH值增加，使碳酸鹽巖的溶解度降低，不利于溶蝕孔隙的形成；封閉體系中，溶解度隨溫度增加而增加（不是自然條件）。

分布：主要分布在厚層、質(zhì)純、粗結(jié)構(gòu)的碳酸鹽巖層段，特別是白云巖。發(fā)育于富含CO2的地下水活動(dòng)地帶，主要在古風(fēng)化殼帶，巖石遭受風(fēng)化剝蝕，孔隙發(fā)育，地下水沿裂縫滲流地下，形成巖溶帶。分三帶：

垂直滲流帶：水流特點(diǎn)以向下淋濾作用為主，流速快，溶蝕作用不太充分；溶孔以垂直孔縫為主，儲(chǔ)集層分帶性不明顯，有時(shí)有地表滲入的沉積物所充填。

地下水水位季節(jié)變化帶：水流特點(diǎn)為水平與垂直流動(dòng)的周期性交替。孔縫具有水平及垂直方向均發(fā)育，形成孔、洞均好的儲(chǔ)層。厚度據(jù)地下滲流條件和巖溶作用不同而不同。

潛流帶：水流為水平方向，上述兩帶補(bǔ)充CO2，水流緩慢與巖石作用時(shí)間長(zhǎng)。發(fā)育良好的水平方向溶蝕孔洞，儲(chǔ)層分帶性明顯。厚度與易溶巖層厚度有關(guān)。

3、裂縫型儲(chǔ)集層發(fā)育的影響因素

巖性控制因素

成份較純，脆性大，裂縫發(fā)育，泥質(zhì)含量高，裂縫不發(fā)育。結(jié)構(gòu)構(gòu)造上，質(zhì)純粒粗、結(jié)晶粗的裂縫發(fā)育，薄層裂縫密度較大，但規(guī)模較小，易產(chǎn)生層間縫和層間脫空；厚層裂縫密度小，但規(guī)模較大，以立縫和高角度斜縫為主。

構(gòu)造的控制作用

在構(gòu)造強(qiáng)烈部位構(gòu)造裂縫發(fā)育。長(zhǎng)期持續(xù)上升的區(qū)域，局部構(gòu)造高點(diǎn)、長(zhǎng)軸、傾沒(méi)端、斷層及斷裂帶附近裂縫育。

地下水的控制作用

地下水活躍的地區(qū)，構(gòu)造裂縫溶解，擴(kuò)大裂縫的作用。

分布：在質(zhì)純、脆性大，構(gòu)造強(qiáng)烈的部位，以及地下水活躍的地區(qū)。四、碳酸鹽巖與碎屑巖儲(chǔ)層的區(qū)別

碳酸鹽巖與碎屑巖相比，由于其化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，容易遭受劇烈的次生變化，通常經(jīng)受更為復(fù)雜的沉積環(huán)境及沉積后的變化。有以下幾點(diǎn)區(qū)別：

1.碳酸鹽巖儲(chǔ)集層儲(chǔ)集空間的大小、形狀變化很大，其原始孔隙度很大而最終孔隙度卻較低。因易產(chǎn)生次生變化所決定。

2.碳酸鹽巖儲(chǔ)集層儲(chǔ)集空間的分布與巖石結(jié)構(gòu)特征之間的關(guān)系變化很大。以粒間孔等原生孔隙為主的碳酸鹽巖儲(chǔ)層其空間分布受巖石結(jié)構(gòu)控制，而以次生孔隙為主的碳酸鹽巖儲(chǔ)層其儲(chǔ)集空間分布與巖石結(jié)構(gòu)特征無(wú)關(guān)系或關(guān)系不密切。

3.碳酸鹽巖儲(chǔ)集層儲(chǔ)集空間多樣，且后生作用復(fù)雜。構(gòu)成孔、洞、縫復(fù)合的孔隙空間系統(tǒng)。

4.碳酸鹽巖儲(chǔ)集層孔隙度與滲透率無(wú)明顯關(guān)系?？紫洞笮≈饕绊懣紫度莘e。

總之，碳酸鹽巖儲(chǔ)層的主要特點(diǎn)：儲(chǔ)集空間發(fā)育具不均一性或突變性，也稱各向異性。

第五節(jié)蓋層一、概念

蓋層:指在儲(chǔ)集層的上方，能夠阻止油氣向上逸散的巖層。

常見(jiàn)的蓋層有：石膏和鹽巖占33%，泥巖、頁(yè)巖占65%，致密灰?guī)r占2%。二、蓋層的封閉機(jī)制

蓋層較致密，巖石孔徑小，滲透性差；無(wú)或少開(kāi)啟裂縫，即使產(chǎn)生裂縫，由于其可朔性較好，也容易彌合成為閉合裂縫；蓋層具較高的排替壓力；異常壓力帶也能阻止油氣向上逸散而成為蓋層。三、蓋層的性質(zhì)

蓋層有兩大類：區(qū)域蓋層與局部蓋層。前者覆蓋了油氣運(yùn)移路徑，后者限定了油氣聚集。蓋層可以是任何性，唯一的條件是組成蓋層的巖性界面的最小排替壓力要大于下伏油氣聚集油柱的浮壓。

對(duì)蓋層的分析首先應(yīng)當(dāng)確定生烴、排烴的時(shí)間和位置。只有那些在成熟生油巖之上，分布范圍又大，且有儲(chǔ)蓋組合的蓋層才對(duì)特定含油氣系統(tǒng)具有重要意義。只要集中注意那些控制成因上相關(guān)的油氣運(yùn)移與聚集的不滲透面即可。（一）蓋層的微觀性質(zhì)——封閉能力

蓋層在特定時(shí)刻的封閉性能從根本上說(shuō)取決于從孔隙或裂隙中排出同生水所需的最小壓力(同生水排出即為滲漏)，相鄰油氣要通過(guò)此封閉層，它的浮壓必須要達(dá)到這一進(jìn)入毛細(xì)管的最小壓力。

封蓋巖毛細(xì)管力的作用是將油氣限制在圈閉之內(nèi)。確切地說(shuō)是油滴要通過(guò)封蓋層小孔隙時(shí)兩種巖層之間的毛細(xì)管阻力差阻止油氣的通過(guò)。兩種巖層的毛細(xì)管阻力差：

DPc=2r(1/rt-1/rp)

靜油柱的浮力是：Fr=-Z·（rw-ro）g

如果油柱的浮壓超過(guò)蓋層的油水排替壓力，則油氣就穿過(guò)蓋層。當(dāng)然，向下的水動(dòng)力流將使進(jìn)入壓力增加，而向上的水動(dòng)力流使蓋層的有效進(jìn)入壓力減小。

自巖石標(biāo)本的“微觀數(shù)據(jù)”推廣到整個(gè)宏大的封閉面，其用處十分有限。只有當(dāng)封閉面是均勻的而且是非常細(xì)粒的巖性時(shí)，例如粘土巖或蒸發(fā)鹽巖，隨機(jī)取得的巖芯樣品才會(huì)有實(shí)測(cè)的極高值，但如果致密巖有裂隙或破碎，則測(cè)得的數(shù)據(jù)完全無(wú)效。

當(dāng)封閉面是橫向上連續(xù)的均勻細(xì)粒巖石時(shí)，毛細(xì)排替壓力的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量才能提供有用的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以用來(lái)估計(jì)封閉層可以經(jīng)受的最大油柱浮力。（二）蓋層的宏觀性質(zhì)

1.巖性

通常有效封閉層的巖性為蒸發(fā)鹽巖、細(xì)粒碎屑巖及富含有機(jī)物的巖石，它們通常占整個(gè)盆地充填物的很大部分。巖性是決定封閉層的最重要的因素。

2.韌性

與巖性有關(guān)：碳酸鹽巖及泥巖雖然排替壓力很高，但它們形變時(shí)比鹽層、石膏層、粘土頁(yè)巖及富含有機(jī)質(zhì)的巖石更易產(chǎn)生裂隙。

與溫度、壓力、埋深有關(guān)：如蒸發(fā)鹽巖上面的覆蓋層超過(guò)幾千米，則它是非常韌性的封閉層，但在淺部卻脆。

細(xì)粒且韌性的巖石，是很好的封閉巖。富含有機(jī)質(zhì)的巖石含有干酪根層，可以變形，褶皺時(shí)表現(xiàn)為塑性形變。松軟的干酪根層在形變時(shí)的流動(dòng)性，使殘余孔隙的排替壓力變得非常之高。

3.厚度

理論上說(shuō)，很厚的頁(yè)巖就可以封閉很高的油柱。例如，粒度為10-4mm的粘土頁(yè)巖，其毛細(xì)管進(jìn)入壓力為600Pa，理論上可以阻止915m高的油柱。但幾厘米厚的巖石不可能在有一定規(guī)模的圈閉范圍內(nèi)維持不破、不裂、不被淋溶。厚封閉層的好處是它可能含有許多互相鄰接的小封閉層，從而保證了在整個(gè)含油區(qū)的整體連續(xù)性。厚封閉層是重要的，但其厚度并不直接影響它所保持的油柱高度。

若圈閉是由儲(chǔ)層的斷層位移所造成，則頂部封閉層的厚度十分重要。這時(shí)，頂部封閉層可位移成側(cè)向封閉層，其厚度將與其所封閉的油柱高度直接相關(guān)。

4.均勻性

具有封閉性能的地質(zhì)單元，還要研究它在整個(gè)地質(zhì)單元分布區(qū)內(nèi)是否均勻。中等程度的巖性變化可能在其毛細(xì)性質(zhì)上有極大的不同，利用電測(cè)物性及巖性柱狀圖來(lái)認(rèn)定可能的封閉層在整個(gè)成油體系范圍內(nèi)是否均勻，是一個(gè)很好的起點(diǎn)。（三）區(qū)域性封閉層

區(qū)域性封閉層的特點(diǎn)是分布廣、厚度大、橫向均勻、韌性高?？刂屏顺梢蛏舷嚓P(guān)的油氣的區(qū)域分布。

封閉層的特性與巖性有關(guān)：

I類最優(yōu)質(zhì)蓋層：鋁土質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖及含泥粉砂巖，蓋層物性以低滲透率、高突破壓力及低擴(kuò)散系數(shù)為特點(diǎn)。

Ⅱ類蓋層：沉積凝灰?guī)r，孔隙度、擴(kuò)散系數(shù)中等。粉砂質(zhì)泥巖和泥巖其封蓋能力處于I類和Ⅱ類之間。

Ⅲ類蓋層：含鮞泥巖，擴(kuò)散系數(shù)雖小，但其突破壓力較小，滲透率較大。

第三章圈閉和油氣藏第一節(jié)

圈閉和油氣藏的分類

圈閉和油氣藏的分類既是油氣藏形成的基本理論的必要部分，也是勘探和開(kāi)發(fā)的需要。各國(guó)石油地質(zhì)學(xué)家提出了很多關(guān)于油氣藏分類的方案。有蘇聯(lián)石油地質(zhì)學(xué)家Н.О.布羅德以儲(chǔ)層形態(tài)為依據(jù)的分類；蘇聯(lián)石油地質(zhì)學(xué)家М.Ф.米爾欽科提出的以圈閉成因?yàn)橹?、以油氣藏形態(tài)為輔的分類；美國(guó)石油地質(zhì)學(xué)家A.I.萊復(fù)生根據(jù)圈閉成因提出的分類等等。但從油氣勘探實(shí)際需要出發(fā)，成因分類，能夠充分反映各種不同類型油氣藏的形成條件、它們之間的區(qū)別和聯(lián)系，科學(xué)地預(yù)測(cè)一個(gè)新地區(qū)可能出現(xiàn)的油氣藏類型，對(duì)不同類型的油氣藏采用不同的勘探方法和不同的勘探部署方案。

任一圈閉的基本要素是儲(chǔ)集層和封閉條件，封閉條件對(duì)圈閉形成和類型起著決定性作用。其中以儲(chǔ)集層上方和上傾方向的非滲透性封閉最為重要，在形成圈閉的諸因素中起主導(dǎo)作用，是決定圈閉性質(zhì)和類型的主要因素。圈閉的分類就是以起主導(dǎo)作用的封閉因素為基礎(chǔ)，結(jié)合儲(chǔ)集層的特點(diǎn)而制定的?？蓪⑷﹂]分為：構(gòu)造、地層、水動(dòng)力和復(fù)合圈閉四大類。各大類可根據(jù)儲(chǔ)集層上傾方向的具體封閉因素，結(jié)合儲(chǔ)層特征，進(jìn)一步劃分出若干亞類。

第二節(jié)

圈閉的度量一、圈閉的度量

圈閉的大小，主要是由圈閉的有效容積確定的。它表示能容納油氣的最大體積，是評(píng)價(jià)圈閉的重要參數(shù)之一。一個(gè)圈閉的有效容積，取決于閉合面積、閉合高、儲(chǔ)集層的有效厚度和有效孔隙度等參數(shù)。

溢出點(diǎn)：是指圈閉容納油氣的最大限度的點(diǎn)位。若低于該點(diǎn)高度，油氣就溢向儲(chǔ)集層的上傾方向。

閉合點(diǎn)：從另一角度來(lái)描述溢出點(diǎn)的特征，意即閉合的最低點(diǎn)，低于該點(diǎn)位置，圈閉就不存在了（不閉合），或超出圈閉的范圍。

閉合度：是指圈閉頂點(diǎn)到溢出點(diǎn)的等勢(shì)面垂直的最大高度。

閉合面積：在靜水條件下是通過(guò)溢出點(diǎn)的構(gòu)造等高線所圈定的封閉區(qū)的面積，或者更確切地說(shuō)，是通過(guò)溢出點(diǎn)的水平面與儲(chǔ)集層頂面及其他封閉面（如斷層面、不整合面、尖滅帶等）所交切構(gòu)成的封閉區(qū)（面積）。在動(dòng)水條件下，是通過(guò)溢出點(diǎn)的油氣等勢(shì)面與儲(chǔ)集層頂面非滲透性蓋層聯(lián)合封閉的閉合油氣低勢(shì)區(qū)。

有效孔隙度：根據(jù)實(shí)驗(yàn)室、測(cè)井資料的統(tǒng)計(jì)分析求得。

儲(chǔ)集層有效厚度：按照有效儲(chǔ)集層的孔隙度、滲透率分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，扣除儲(chǔ)集層中非滲透性?shī)A層而剩余的厚度。

第三節(jié)

油氣藏的度量一、油氣藏內(nèi)油、氣、水的分布

在垂向上，由于流體比重的差異，重力分異結(jié)果使油、氣、水的分布呈現(xiàn)：氣在上，油居中，水在下的分布特征，它們之間的分界面為油-氣界面和油-水界面。靜水條件下，這些分界面近于水平，而動(dòng)水條件下，這些分界面發(fā)生傾斜，傾斜程度取決于水動(dòng)力的強(qiáng)弱。由于儲(chǔ)集層中的多孔介質(zhì)系統(tǒng)有許許多多毛細(xì)管及微毛細(xì)管孔道存在，毛細(xì)管壓力的作用使天然儲(chǔ)油中的流體按比重分異是不完整和不明顯的，油-氣、油-水界面并不是一個(gè)截然的界面，而是一個(gè)過(guò)渡帶，過(guò)渡帶的寬窄取決于儲(chǔ)集層毛細(xì)管壓力曲線的斜率，斜率越大，過(guò)渡帶越寬。儲(chǔ)層物性的不均，也會(huì)造成油氣不規(guī)則的分布特征。

平面上，大多數(shù)構(gòu)造油氣藏和某些巖性油氣藏都具有環(huán)帶狀分布特征，即氣居高點(diǎn)部位，油環(huán)繞氣分布于構(gòu)造高部位，水在油外分布于構(gòu)造翼部。

根據(jù)油氣藏油、氣、水的分布特征，可以確定油氣藏的各個(gè)度量參數(shù)。二、油氣藏的度量參數(shù)

對(duì)于油氣藏來(lái)講，其大小通常是用儲(chǔ)量來(lái)表示的，主要用到以下幾個(gè)參數(shù)和術(shù)語(yǔ)。

油氣藏高度：是指油氣藏頂?shù)接蜌馑缑娴淖畲蟾卟睢?/p>

油氣柱高度：是指油氣的最高點(diǎn)到最低點(diǎn)的海撥高度。

對(duì)于油水界面呈水平狀態(tài)的油氣藏（圖中②）來(lái)說(shuō)，兩者是相同的，但在油水界面發(fā)生傾斜或變曲時(shí)（圖中①），兩者不相同。油氣高度是計(jì)算儲(chǔ)量的重要參數(shù)，而油氣柱高度則更多地反應(yīng)蓋層的封閉能力及水動(dòng)力的條件。

含油邊界和含油面積

油（氣）水界面與儲(chǔ)集層頂、底面的交線稱為含油邊界。其中與頂面的交線稱為外含油（氣）邊界，與底面的交界稱為內(nèi)含油（氣）邊界。若儲(chǔ)集層厚且油水界面較高，與其底面不相交時(shí)，只有外含油邊界。由相應(yīng)含油邊界所圈定的面積分別稱為內(nèi)含油面積和外含油面積。

氣頂和油環(huán)

前述油氣藏中油、氣、水具有氣居頂、油居中，水在下的分布特征，氣居頂稱為氣頂。油在氣水之間，平面上是環(huán)帶狀分布，稱油環(huán)。這種情況下，氣柱高度等于油氣藏頂?shù)接蜌饨缑娴拇怪本嚯x，油環(huán)高度等于油氣藏高度減去

第四節(jié)

構(gòu)造圈閉和油氣藏

由于地殼運(yùn)動(dòng)使儲(chǔ)集層頂面發(fā)生了變形或變位而形成的圈閉，稱為構(gòu)造圈閉，在其中聚集了烴類之后就稱為構(gòu)造油氣藏。

根據(jù)其變形或變位及儲(chǔ)層的變化特點(diǎn)可分為：

背斜圈閉和油氣藏、斷層圈閉和油氣藏、裂縫性背斜圈閉和油氣藏、刺穿圈閉和油氣藏

一、背斜圈閉和油氣藏

1、概念

背斜油氣藏：由于儲(chǔ)集層發(fā)生褶皺變形，其上部又為非滲透性巖層所覆蓋遮擋，底面或下傾方向被高油氣勢(shì)面或非滲透性巖層聯(lián)合封閉而形成的圈閉即為背斜圈閉，聚集油氣后，成為背斜油氣藏。

背斜圈閉形態(tài)是多種多樣的，從穹窿狀一直到狹長(zhǎng)高背斜；閉合面積大小不一；有的是完整的，有的被斷層復(fù)雜化。

2、背斜油氣藏的油氣分布特征：

(1)油氣局限于閉合區(qū)內(nèi)；(2)背斜油氣藏中的儲(chǔ)油層呈層狀展布，盡管絕大多數(shù)油層的儲(chǔ)集性縱、橫向存在較大的變化，但應(yīng)是相互連通的。(3)相互連通的多油層構(gòu)成統(tǒng)一的塊狀儲(chǔ)集體，常形成巨大油氣藏。

3、背斜油氣藏的成因分類：

(1)褶皺作用形成的背斜圈閉和油氣藏

主要在側(cè)壓力擠壓作用下而形成。這類背斜多見(jiàn)于褶皺區(qū)，背斜軸向一般與區(qū)域構(gòu)造線平行；兩翼傾角較大，不對(duì)稱，靠近褶皺山一側(cè)較另一側(cè)緩；閉合高度較大，且伴生有斷層。

區(qū)域上這種背斜分布在褶皺區(qū)的山前坳陷及山間坳陷，常成排成帶出現(xiàn)。圖為酒泉盆地南部前山背斜帶。

(2)與基底活動(dòng)有關(guān)的背斜圈閉和油氣藏

在地臺(tái)區(qū)由于基底斷塊上升，使上覆地層隆起而形成同生背斜構(gòu)造。

其特點(diǎn)是：直接覆于基底之上的地層彎曲較顯著，有時(shí)還可遇到受基底斷裂控制的繼承性斷裂，向上地層彎曲漸趨平緩，而后逐漸消失；兩翼地層傾角緩，閉合度小，閉合面積大，此類背斜常成帶分布，組成長(zhǎng)垣或大隆起。

(3)與同生斷層有關(guān)的逆牽引背斜圈閉和油氣藏

滾動(dòng)背斜的成因解釋有兩種，一種是認(rèn)為同生斷層下降盤靠近斷層面的巖層因重力下跌使地層下垂彎曲而形成，另一種是認(rèn)為同生斷層下降盤尤其靠近斷面處巖層厚度較大，促使地層在斷面附近向著斷層面“回傾”而形成。

這種背斜圈閉的特點(diǎn)，都位于同生斷層的下降盤，多為小型寬緩不對(duì)稱的短軸背斜，靠近斷層一翼陡，遠(yuǎn)離斷層一翼緩，軸線與斷層線近于平行，常沿?cái)鄬映纱植?。背斜高點(diǎn)距斷層較近，一般為0.5～1.5公里；且高點(diǎn)向深部逐漸偏移，偏移軌跡大體上與斷層面平行。背斜的形態(tài)、寬度等均受同生斷層的控制。斷層面彎曲度越大，背斜形態(tài)線越趨穹窿狀，傾角越緩。

圖為我國(guó)華北含油氣盆地黃驊拗陷港東油田位于北大港斷裂構(gòu)造帶東南部，是港東主斷層南部下降盤上的逆牽引背斜構(gòu)造。

(4)與塑性流動(dòng)物質(zhì)有關(guān)的背斜圈閉和油氣藏

由于地下塑性地層受不均衡壓力作用，向著壓力降低的上方流動(dòng)，使上覆地層彎曲形成的背斜圈閉。地下塑性地層常見(jiàn)的有鹽巖和泥巖類，其中尤以鹽巖占主要。

圖為我國(guó)江漢盆地的王場(chǎng)油田，該油田為一長(zhǎng)軸背斜，地下核部為鹽巖隆起。

(5)與剝蝕作用及壓實(shí)作用有關(guān)的差異壓實(shí)背斜和油氣藏

在古侵蝕面上常存在各種地形突起，它可以是結(jié)晶的基巖，致密堅(jiān)硬的沉積巖或生物礁塊等。當(dāng)接受新的沉積時(shí)，在突起部分的上覆沉積物較薄，而周圍的沉積物則較厚，由于突起和其周圍沉積物厚度的不同，負(fù)荷懸殊，在成巖過(guò)程中，差異壓實(shí)的結(jié)果在突起的部位形成了背斜構(gòu)造，這種背斜通常稱為披蓋背斜，它反映了下伏古地形突起的分布范圍和形狀，但其閉合度則比古地形突起的高度小，并向上遞減直至消失；在成因上很難與基底隆起有關(guān)的背斜區(qū)分開(kāi)。

圖為我國(guó)華北含油氣盆地濟(jì)陽(yáng)凹陷的孤島油田基底為由奧陶系石灰?guī)r和白云巖組成的剝蝕突起，其翼部超覆沉積有下第三系地層，頂部則被上第三系館陶組及明化鎮(zhèn)組所覆蓋，形成較大規(guī)模的披蓋構(gòu)造

二、斷層圈閉和油氣藏

1、概念

斷層圈閉是指沿儲(chǔ)集層上傾方向受斷層遮擋所形成的圈閉，聚集油氣后即成為斷層油氣藏。

這種類型的圈閉分布很廣，在各含油氣盆地中廣泛分布，尤其我國(guó)東部斷陷式含油氣盆地中更是為數(shù)眾多。斷層圈閉的閉合面積是通過(guò)溢出點(diǎn)的儲(chǔ)層頂面構(gòu)造等高線和上傾方向斷層線構(gòu)成。

2、斷層油氣藏的基本特征

斷層油氣藏的基本特征主要是沿?cái)鄬痈浇鼉?chǔ)集層因巖層被擠壓破裂而滲透性變好；斷層的發(fā)育使油氣藏復(fù)雜化，構(gòu)造斷裂帶內(nèi)的油氣藏被斷層切割為許多斷塊，分隔性強(qiáng)，各斷塊內(nèi)含油層位、含油高度、含油面積很不一致；油氣常富集在斷層靠油源一側(cè)。

3、斷層在油氣藏形成中的作用

斷層在地質(zhì)歷史發(fā)展過(guò)程中的不同時(shí)期或者同一斷層在不同的位置，常起著封閉或通道兩種截然相反的作用。對(duì)油氣藏的形成至關(guān)重要。

(1)封閉作用

封閉作用是指由于斷層的存在，使油氣在縱、橫向上都被密封而不致逸散，其結(jié)果是形成油氣藏。斷層是否起封閉作用取決于斷層本是否封閉和斷層兩盤巖性的接觸關(guān)系。

斷層本身的封閉性決定于斷層帶的緊密程度，它與斷層的性質(zhì)、斷層角礫巖和斷層泥是否存在以及斷層帶中流體的情況有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，擠壓性斷層較張性斷層封閉性強(qiáng)一些；斷層帶中斷層泥的存在常使斷層產(chǎn)生封閉作用；而斷層角礫巖的存在常具有一定的滲透作用，另外，地下水通過(guò)時(shí)，水中沉積物質(zhì)沉淀，使破碎帶膠結(jié)或油氣沿開(kāi)啟斷裂運(yùn)移時(shí)，由于原油氧化，形成固體瀝青而堵塞斷層通道，也可起封閉作用。