1、講 授 內(nèi) 容,第一章 成藏地質(zhì)學(xué)的研究目的和內(nèi)容 第二章 成藏地球化學(xué) 第三章 成藏年代學(xué) 第四章 成藏動(dòng)力學(xué) 第五章 大油氣田形成理論 第六章 非常規(guī)油氣藏,第二章 成藏地球化學(xué) 第一節(jié) 成藏地球化學(xué)研究?jī)?nèi)容與方法 一、成藏地球化學(xué)的研究?jī)?nèi)容 二、成藏地球化學(xué)的研究方法 三、成藏地球化學(xué)的應(yīng)用 第二節(jié) 油藏地球化學(xué) 一、油藏流體的非均質(zhì)性及其成因 二、 油藏內(nèi)流體的混合作用 三、油氣層及油氣水界面的確定 四、有機(jī)隔層焦油席研究 五、油藏流體連通性與分隔性研究 第三節(jié) 運(yùn)移地球化學(xué) 一 、運(yùn)移過(guò)程中石油組分的分餾作用 二 、初次運(yùn)移的地球化學(xué)示蹤特征 三 、二次運(yùn)移的地球化學(xué)示蹤特征,成藏地

2、球化學(xué)是20世紀(jì)80 年代中后期新興的一門(mén)地球化學(xué)分支學(xué)科。,一、研究?jī)?nèi)容 1、油藏中流體和礦物的相互作用 2、油藏流體的非均質(zhì)性及其形成機(jī)理 3、探索油氣運(yùn)移、充注、聚集歷史與成藏機(jī)制,第一節(jié) 成藏地球化學(xué)研究?jī)?nèi)容與方法,二、研究方法 、 油氣地球化學(xué)分析（包括NSO化合物和高分子量化合物分析）； NSO化合物是指含有氮、硫、氧雜原子的化合物，主要包括非烴和瀝青。這些化合物又稱極性化合物。 NSO化合物對(duì)石油的粘滯性和相態(tài)特征具有很大影響。如，通過(guò)吸附在礦物表面上，可能影響儲(chǔ)層的潤(rùn)濕性。 、巖心抽提物分析； 、流體包裹體分析。,第一節(jié) 成藏地球化學(xué)研究?jī)?nèi)容與方法,三、主要應(yīng)用 1、在勘探方面

3、的應(yīng)用 （1）確定源巖類型和成熟度 （2）確定油氣充注點(diǎn)和運(yùn)移路線，恢復(fù)充注歷史 （3）油藏封閉性評(píng)價(jià) 2、在油氣評(píng)價(jià)和儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中的應(yīng)用 （1）流體界面確定 （2）油藏連通性確定 （3） Sw的計(jì)算 （4）焦油席的確定 （5）與脫瀝青有關(guān)的開(kāi)采問(wèn)題,第一節(jié) 成藏地球化學(xué)研究?jī)?nèi)容與方法,1、油藏內(nèi)流體的非均質(zhì)性表現(xiàn) 原油物性、油氣比、族組成、同位素組成、分子組成在油藏內(nèi)部的變化。 2、非均質(zhì)性的成因 同源不同期原油的運(yùn)移作用 水解作用和生物降解作用 重力作用和焦油席的形成 原油的熱蝕變作用 流體-巖石相互作用 油氣運(yùn)移過(guò)程中的分餾作用,第二節(jié) 油藏地球化學(xué),一、油藏流體的非均質(zhì)性及其成因,Lar

4、ter和Aplin（1995）認(rèn)為，造成油藏內(nèi)部流體不同規(guī)模上的非均質(zhì)性的原因可能是不同的。 （1）1幾十公里范圍內(nèi)的橫向成分梯度指示： 區(qū)域性的石油充注方向（油氣比、成熟度）； 生物降解油田中區(qū)域性水流方向（正烷烴濃度）； 大規(guī)模流體流動(dòng)屏障的存在（成分階梯）。 （）10100m范圍的非均質(zhì)性： 反映油藏在垂向上存在分隔層。 （）幾十微米分子級(jí)規(guī)模的非均質(zhì)性： 與油層的表面化學(xué)以及流體包裹體中的古流體作用有關(guān)。,第二節(jié) 油藏地球化學(xué),一、油藏流體的非均質(zhì)性及其成因,油氣的充注過(guò)程： 石油首先進(jìn)入具有最低孔隙排烴壓力的高孔高滲層中；隨著更多石油的注入，浮力增大，致使石油較小的孔隙注入，并把殘余

5、地層水排出。 由此，造成油藏形成時(shí)存在著縱向和橫向上的差異性和非均質(zhì)性。,第二節(jié) 油藏地球化學(xué),一、油藏流體的非均質(zhì)性及其成因,進(jìn)入儲(chǔ)層中的石油，一旦達(dá)到較高的含油飽和度，為達(dá)到力學(xué)和化學(xué)上的平衡，石油柱內(nèi)石油的化學(xué)組成將進(jìn)行重新分配，即發(fā)生混合作用。 混合作用包括以下種機(jī)理： 、密度驅(qū)動(dòng)混合作用 地下烴類因密度差異而處于不穩(wěn)定狀態(tài)，產(chǎn)生流體對(duì)流混合現(xiàn)象。 、擴(kuò)散作用 油氣向油藏充注時(shí)，由于原始化學(xué)組分的非均質(zhì)性而產(chǎn)生分子擴(kuò)散作用，這種作用導(dǎo)致物質(zhì)重新分配，清除側(cè)向上的濃度梯度，建立垂向上由重力分異而形成的濃度梯度。 、熱對(duì)流混合作用 由于地溫梯度變化導(dǎo)致流體發(fā)生熱對(duì)流。,二、 油藏內(nèi)流體的混

6、合作用,第二節(jié) 油藏地球化學(xué),運(yùn)用巖石熱解、棒色譜、氣相色譜、質(zhì)譜等分析技術(shù)，通過(guò)分析儲(chǔ)層巖心和巖屑中殘余油的變化，可以確定油氣層的分布以及油氣水界面的位置。 1、運(yùn)用棒色譜法 確定含油帶與貧油帶,三、油氣層及油氣水界面的確定,第二節(jié) 油藏地球化學(xué),2、運(yùn)用巖石熱解方法（ROCR-Eval)和溴分析方法確定油氣水界面 巖石熱解法最早用于烴源巖的評(píng)價(jià)，近些年來(lái)也被廣泛用于油藏地球化學(xué)研究及油氣層評(píng)價(jià)。,三、油氣層及油氣水界面的確定,第二節(jié) 油藏地球化學(xué),運(yùn)用巖石熱解法還可以確定油藏油質(zhì)特點(diǎn)或烴類性質(zhì)。,三、油氣層及油氣水界面的確定,第二節(jié) 油藏地球化學(xué),在一些油藏的貧油帶和含水區(qū)內(nèi)，常可以發(fā)現(xiàn)呈

7、席狀分布的焦油席（Tar Mats），一般分布在石蠟型原油的油藏中。 焦油席（以往又譯為瀝青墊），是指油藏底部或油藏內(nèi)部一種密度大于1.00g/cm3、粘度在10.00cP以上的富含瀝青質(zhì)的原油，又稱為超重油，厚度一般12m。 焦油席主要代表原地不可采的油，其出現(xiàn)將有損于油藏質(zhì)量。在采油過(guò)程中可能發(fā)生脫瀝青作用，造成底滲透油層的堵塞，形成“死油”。,四、有機(jī)隔層焦油席研究,第二節(jié) 油藏地球化學(xué),焦油席的成因有以下幾種：,四、有機(jī)隔層焦油席研究,第二節(jié) 油藏地球化學(xué),油藏連通性與分隔性研究是油氣田開(kāi)發(fā)中一個(gè)十分重要的問(wèn)題。 常規(guī)的油藏描述只著眼于儲(chǔ)層的非均質(zhì)性，主要研究?jī)?chǔ)層的空間分布規(guī)律及其對(duì)油

8、層連通性的影響。 油藏地球化學(xué)研究表明，砂層連通體不一定等同于流體連通體，因?yàn)橛蛯觾?nèi)可能存在由各種原因形成的有機(jī)隔層（焦油席），從而導(dǎo)致油藏內(nèi)部實(shí)際上是分隔的，出現(xiàn)“儲(chǔ)層連通，油層分隔”的現(xiàn)象。 因此，油藏地球化學(xué)方法可以更準(zhǔn)確地確定儲(chǔ)層內(nèi)流體的連通性和分隔性。其方法包括： 根據(jù)原油總體積組成的變化研究油藏內(nèi)流體的流動(dòng)屏障； 根據(jù)原油組成的色譜指紋特征的變化研究流體流動(dòng)屏障； 根據(jù)油田水組成的變化研究油藏內(nèi)流體的流動(dòng)屏障；,五、油藏流體連通性與分隔性研究,第二節(jié) 油藏地球化學(xué),1、根據(jù)原油總體積組成的變化研究油藏內(nèi)流體的流動(dòng)屏障 油藏的氣/油比、凝析油/氣、泡點(diǎn)壓力和密度等PVT資料都可以用來(lái)

9、確定油層流體組成的變化。 下圖反映英國(guó)北海Forties油田主油區(qū)與東南區(qū)之間存在著流體流動(dòng)屏障。,五、油藏流體連通性與分隔性研究,第二節(jié) 油藏地球化學(xué),五、油藏流體連通性與分隔性研究,第二節(jié) 油藏地球化學(xué),2、根據(jù)原油組成的色譜指紋特征的變化研究流體流動(dòng)屏障 氣相色譜指紋分析技術(shù)是在色譜-質(zhì)譜分析的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)進(jìn)行原油飽和烴氣相色譜分析，從氣相色譜圖上固定選擇一批配對(duì)的相關(guān)烴類，計(jì)算每對(duì)化合物的相對(duì)組成，采用極坐標(biāo)方式繪成氣相色譜指紋分布的星狀圖，可用來(lái)區(qū)分原油族群，判別油藏液體的連通性。,五、油藏流體連通性與分隔性研究,第二節(jié) 油藏地球化學(xué),實(shí)例一：南中國(guó)海某油田 地質(zhì)分析認(rèn)為，該油田PH

10、4和PH5井間的儲(chǔ)層系統(tǒng)是連通的，壓力數(shù)據(jù)對(duì)比不能作出結(jié)論，但烴類氣相色譜指紋明確顯示P3層下部2口井是不連通的。,五、油藏流體連通性與分隔性研究,第二節(jié) 油藏地球化學(xué),實(shí)例二：剛果Kitina油田 GC指紋表明B、C層是連通的，而與A層不連通。GC/IR/MS分析技術(shù)進(jìn)一步證實(shí)了此點(diǎn)。,五、油藏流體連通性與分隔性研究,第二節(jié) 油藏地球化學(xué),五、油藏流體連通性與分隔性研究,第二節(jié) 油藏地球化學(xué),實(shí)例三：南意大利亞德利亞海某油田 問(wèn)題：A井中的重油和輕油是否屬同一油藏？A井與B井的輕質(zhì)油是否連通？ GC指紋分析結(jié)果：A井的重油和輕油不連通，A、B井的輕質(zhì)油是在一個(gè)連通的儲(chǔ)層中。,五、油藏流體連通

11、性與分隔性研究,第二節(jié) 油藏地球化學(xué),第三節(jié) 運(yùn)移地球化學(xué),一 、運(yùn)移過(guò)程中石油組分的分餾作用,石油在運(yùn)載層中運(yùn)移時(shí)，由于油氣組分與運(yùn)移介質(zhì)之間物理-化學(xué)作用的影響，多組分的復(fù)雜混合物將發(fā)生不同程度的分異作用，導(dǎo)致石油的組成和性質(zhì)發(fā)生一系列的變化，簡(jiǎn)稱分餾作用。 影響因素：吸付擴(kuò)散溶解。,第三節(jié) 運(yùn)移地球化學(xué),1族組成 泥（頁(yè)）巖烴/非烴低，砂巖烴/非烴高； 泥頁(yè)巖非烴較多，砂巖 非烴較少（ 運(yùn)移強(qiáng)） 運(yùn)移方向上，距離增加，烴/非烴逐漸增大； 砂巖層內(nèi)上、下界面附近，烴/非烴較高（與頁(yè)巖排烴有關(guān)）。 不同組分運(yùn)移的相對(duì)難易順序?yàn)椋?烴類化合物較易，非烴、瀝青質(zhì)較難； 飽和烴較易，芳烴較難； 低

12、環(huán)數(shù)芳烴較易，多環(huán)數(shù)芳烴較難。,一 、運(yùn)移過(guò)程中石油組分的分餾作用,第三節(jié) 運(yùn)移地球化學(xué),2不同碳數(shù)的烴類 （1）主要含油段位于生油門(mén)限之上，說(shuō)明烴類由下向上縱向運(yùn)移； （2）C6C9，C10C14輕質(zhì)烴、高濃度異常的樣品，上、中、下三個(gè)含油帶都存在； （3）C25C35高異常樣品只存在下部含油帶，說(shuō)明低分子量烴類較高分子量烴更易運(yùn)移，同時(shí)說(shuō)明輕質(zhì)烴縱向運(yùn)移失去一部分輕質(zhì)烴。,一 、運(yùn)移過(guò)程中石油組分的分餾作用,一般說(shuō)來(lái)，隨運(yùn)移距離增加，低分子烴/高分子烴的比值 是增加的。,第三節(jié) 運(yùn)移地球化學(xué),一 、運(yùn)移過(guò)程中石油組分的分餾作用,第三節(jié) 運(yùn)移地球化學(xué),一 、運(yùn)移過(guò)程中石油組分的分餾作用,第三

13、節(jié) 運(yùn)移地球化學(xué),一 、運(yùn)移過(guò)程中石油組分的分餾作用,第三節(jié) 運(yùn)移地球化學(xué),一 、運(yùn)移過(guò)程中石油組分的分餾作用,3正構(gòu)烷烴和異戊二烯型烴 一般來(lái)說(shuō)，隨運(yùn)移距離增加，低分子正烷烴的豐度具有較明顯增大，且高比重原油的分餾作用較低比重原油更顯著。多數(shù)實(shí)驗(yàn)也表明，低分子烴比高分子烴更容易運(yùn)移，說(shuō)明低分子烴運(yùn)移能力強(qiáng)。 研究發(fā)現(xiàn)： Pr/nC17比值，比源巖殘余烴要低，或者按運(yùn)移烴中的nC17較姥鮫烷更易運(yùn)移。 因此，Pr/nC17比值隨運(yùn)移距離增加是減小的 。,第三節(jié) 運(yùn)移地球化學(xué),一 、運(yùn)移過(guò)程中石油組分的分餾作用,第三節(jié) 運(yùn)移地球化學(xué),一 、運(yùn)移過(guò)程中石油組分的分餾作用,4甾烷和萜烷類化合物 （1

14、）甾烷和萜烷是高分子量的多環(huán)烷烴。運(yùn)移能力不及正烷烴。 （2）在不同環(huán)數(shù)的萜烷類化合物之間，低環(huán)數(shù)萜烷比高環(huán)數(shù)萜烷運(yùn)移能力強(qiáng)。 （3）不同立體異構(gòu)體運(yùn)移能力有差別。 甾烷組分比組分易于運(yùn)移，單芳甾烷比三芳甾烷更易運(yùn)移，長(zhǎng)鏈三環(huán)萜比藿烷易于運(yùn)移。,第三節(jié) 運(yùn)移地球化學(xué),一 、運(yùn)移過(guò)程中石油組分的分餾作用,5穩(wěn)定性碳同位素 由于正烷烴同位素較輕，異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴較重，正烷烷運(yùn)移較快，異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴運(yùn)移較慢。隨運(yùn)移距離加長(zhǎng)，飽和烴13C值降低，原油也同樣降低，但石油變化較復(fù)雜。 總規(guī)律是：高極性組份運(yùn)移較慢，低極性組分運(yùn)移較快；芳烴較慢，飽和烴較快；高分子烴較慢，低分子烴較快。 根本原因：與巖石吸

15、付，烴類分子大小有關(guān)。,第三節(jié) 運(yùn)移地球化學(xué),二 、初次運(yùn)移的地球化學(xué)示蹤特征,1根據(jù)烴源巖在縱向剖面上地球化學(xué)指標(biāo)的突然變化，確定烴源巖排烴的深度和時(shí)期 一般來(lái)說(shuō)，在縱向剖面上，受沉積環(huán)境控制，有機(jī)質(zhì)成分和性質(zhì)在一定范圍內(nèi)變化較小,含烴量的變化基本上取決于深度，也就是取決于熱演化程度。 地層中的烴含量在大量生烴階段，正常的趨勢(shì)應(yīng)當(dāng)是：隨埋深的增加而增加。但在到一定深度段往下，若烷烴含量突然減少，這一現(xiàn)象最合理的解釋就是初次運(yùn)移的結(jié)果，同時(shí)，非烴和瀝青質(zhì)也突然減少，說(shuō)明它們和烷烴一起運(yùn)移。,第三節(jié) 運(yùn)移地球化學(xué),二 、初次運(yùn)移的地球化學(xué)示蹤特征, “A”、總烴、 “A”/有機(jī)碳、總烴/有機(jī)碳：

16、在成熟烴源巖中其含量或比值應(yīng)保持不變，發(fā)生初次運(yùn)移的深度段其含量或比值應(yīng)降低，運(yùn)移的規(guī)模越大，遞減量也越大。 利用Pr/nC19和Ph/nC20、nC-21/nC+22、（nC21+nC22）/（nC28+nC29）來(lái)表示運(yùn)移。 一般正構(gòu)烷烴分子越小，越易運(yùn)移或運(yùn)移距離越遠(yuǎn)。因此，發(fā)生運(yùn)移的深度段這些比值降低。 利用熱解色譜S1，S1/（S1+S2）指示運(yùn)移 一般熱解色譜蒸發(fā)烴量（ S1 ）與總烴含量相當(dāng)，在未發(fā)生運(yùn)移的部位保持穩(wěn)定。在運(yùn)移的深度段上其含量或比值下降，可視為運(yùn)移。,目前，常用的指標(biāo)有：,第三節(jié) 運(yùn)移地球化學(xué),二 、初次運(yùn)移的地球化學(xué)示蹤特征,需注意的原則： 上述研究思路建立在一

17、定研究基礎(chǔ)之上： 必須是烴源巖層已進(jìn)入成熟階段； 指示有機(jī)質(zhì)豐度的殘余有機(jī)碳和鏡檢顯示的酐酪根類型應(yīng)基本類似（即為成熟烴源巖），即上述指標(biāo)的減少是由于運(yùn)移而減少的。 如烴源巖有機(jī)碳的明顯減小，或酐酪根類型明顯變差。應(yīng)該不屬于初次運(yùn)移的結(jié)果，而是有機(jī)質(zhì)沉積本身變差的原因。,第三節(jié) 運(yùn)移地球化學(xué),二 、初次運(yùn)移的地球化學(xué)示蹤特征,2通過(guò)對(duì)砂泥巖質(zhì)系的密集取樣，觀察排烴現(xiàn)象，計(jì)算排烴效率和研究排烴機(jī)理 通過(guò)在烴源巖中部、邊部和緊鄰砂巖密集取樣，對(duì)可溶有機(jī)質(zhì)進(jìn)行地化分析研究。 （1）研究正烷烴在排烴過(guò)程中的分異作用 低碳數(shù)正烷烴優(yōu)先排出，厚層泥巖中部呈雙峰型，邊部后峰型，砂巖前峰型。 （2）研究生油巖

18、含烴量（泥巖中部邊部緊鄰砂巖的頂?shù)祝?在成熟階段沒(méi)有不排烴的烴源巖，在不同的部位上只有排烴多少和快慢的差別。排烴在由烴源中部到邊部呈連續(xù)狀，只是由于邊部排烴速度比中部的補(bǔ)給速度大，才形成含烴量向邊部遞減。 也正是含烴量有差異，才進(jìn)一步說(shuō)明烴源巖中部也并非沒(méi)有烴類排出。,第三節(jié) 運(yùn)移地球化學(xué),二 、初次運(yùn)移的地球化學(xué)示蹤特征,（3）型與型正烷烴相對(duì)排烴率差別 研究發(fā)現(xiàn)型正烷烴排出率隨碳數(shù)的增加而迅速遞減，分異效應(yīng)明顯。 型變化不大，說(shuō)明不同類型烴源巖，排烴機(jī)理和運(yùn)移不同。 型以產(chǎn)氣為主，少量的油溶于氣中運(yùn)移，因此溶解度大的低碳數(shù)烷烴優(yōu)先排出，分異現(xiàn)象明顯。 型以生油為主，少量氣溶于油中整體運(yùn)移，

19、幾乎無(wú)分異效應(yīng)。,第三節(jié) 運(yùn)移地球化學(xué),二 、初次運(yùn)移的地球化學(xué)示蹤特征,第三節(jié) 運(yùn)移地球化學(xué),三 、二次運(yùn)移的地球化學(xué)示蹤特征,利用有機(jī)地化指標(biāo)研究石油天然氣的二次運(yùn)移的核心是利用在運(yùn)移過(guò)程中地球化學(xué)指標(biāo)發(fā)生相對(duì)有規(guī)律的變化來(lái)追索運(yùn)移路線。 一般來(lái)說(shuō)，地球化學(xué)指標(biāo)變化是絕對(duì)的，而不變則是相對(duì)的有條件的。 石油天然氣在運(yùn)移中隨物化條件的變化，必然引起自身在成分上、性質(zhì)上的變化，與實(shí)驗(yàn)室的色層分析極為相似。,第三節(jié) 運(yùn)移地球化學(xué),三 、二次運(yùn)移的地球化學(xué)示蹤特征,1、根據(jù)原油組分和性質(zhì)變化確定油氣運(yùn)移方向 隨運(yùn)移距離增大： 非烴化合物含量相對(duì)減少； 高分子烴類化合物含量及芳烴含量相對(duì)減少； 造成沿運(yùn)移方向主峰碳降低，輕重比值增加；輕重芳烴比值增大； 13C/12C變輕； 甾烷中比易運(yùn)移，重排甾烷比規(guī)則甾烷易運(yùn)移； 低環(huán)數(shù)萜烷比高環(huán)數(shù)萜烷易運(yùn)移。 如在運(yùn)移中氧化作用占主導(dǎo)地位，則出現(xiàn)相反變化規(guī)律；密度、粘度變大，下部油質(zhì)輕、上部油質(zhì)重等，必須具體情況，具體處理。,（一）石油二次運(yùn)移的地球化學(xué)示蹤特征,第三節(jié) 運(yùn)移地球化學(xué),三 、二次運(yùn)移的地球化學(xué)示蹤特征,第三節(jié) 運(yùn)移地球化學(xué),三 、二次運(yùn)移的地球化學(xué)示蹤特征,2、根據(jù)原油含