石油与天然气地质学

腐泥组：包括无定形体和藻类体，富氢组分主要来源于藻类或藻类被改造的残余

壳质组来源于植物的孢子、角质、表皮组织、树脂、蜡质等。包括孢子体、角质体、树脂体和木栓质体，富氢组分

镜质组是植物的茎、叶和木质纤维经过凝胶化作用形成的各种凝胶体。是富氧组分。 惰质组丝炭化组分。由木质纤维素经丝炭化作用而形成。属稳定组分，富含氧 有机质成熟度成熟度是表示沉积有机质向石油转化的热演化程度。 常用指标

①镜质体反射率（Ro） 在热演化过程中，链烷热解析出，芳环稠合，出现微片状结构，芳香片间距逐渐缩小，致使反射率增大，透射率减小、颜色变暗，这是一种不可逆反应。

(1) 生物化学生气阶段: Ro

——未成熟阶段， (2)热催化生油气阶段: 0.5%-0.7%

——成熟阶段， (3)热裂解生凝析气阶段:1.3%

——高成熟， (4)干气阶段： Ro>2%

——过成熟，

②正烷烃分布特征和奇偶优势比

正烷烃奇偶优势比：是指石油或岩石抽提物中奇、偶碳原子正烷烃的相对丰度。可用来粗略地估计原油的成熟度。它有两种表示方法： (1)有机质未成熟阶段：奇碳优势。 （2）有机质成熟阶段奇碳优势逐渐消失

油气－岩对比

油气源对比：包括油（气）与烃源岩之间以及不同油层中油气之间的亲缘关系对比，即油-岩对比、油-油对比。

油气源对比指标

（1）生物标志物组成特征对比 （2）正构烷烃分布特征对比 （3）稳定碳同位素对比 正构烷烃分布特征

正构烷烃的组成和分布特征受母质类型、有机质演化程度等多种因素的影响，一般认为，如果原油与生油岩有亲缘关系，那么原油与生油岩的正构烷烃分布特征应具有相似性。

稳定碳同位素组成

碳有C12、C13、C14三个同位素，前两者为稳定同位素，第三者是放射性同位素。C14的半衰期太短，不能用于第四纪以前的古代沉积.石油地质学中主要研究C12 和C13的相对丰度，可用δ13C或C12/C13比值表示

 储集层：能够储存流体，并且能渗滤流体的岩层称为储集层 孔隙性决定着岩层储存油气的能力 超毛细管孔隙 毛细管孔隙

微毛细管孔隙

渗透性控制岩层内油气流动的能力 渗透性是指在一定的压力差下，岩石允许流体通过的能力 。当岩石中只有单相流体存在，并且流体与岩石不发生任何的物理和化学反应，此时岩石对流体的渗透率称为绝对渗透率。当多相流体并存时，岩石对其中某一相流体的渗透率，称为岩石对该相流体的相渗透率，也称为有效渗透率

盖层覆盖在储集层之上能够阻止油气向上y运移的细粒、致密岩层。

油气从源岩层向储集层的运移，称为初次运移(primary migration) 。

油气进入储层以后的一切运移都称为二次运移(secondary migration) 。

油气运移的基本方式

稳态渗滤、非稳态幕式与扩散是油气运移的三种种基本方式。 流体在孔隙介质中的流动称为渗滤。

超压引起的地层破裂和超压流体的幕式排放

扩散是分子布朗运动产生的传递过程。当物质存在浓度差时，扩散方向总是从高浓度向低浓度进行。

石油初次运移相态 ①游离相(油相）

影响油气初次运移相态的主要因素 a.烃源岩的有机质类型 b.烃源岩的埋深： 孔隙度 渗透率

孔隙喉道直径 c.地层中孔隙水的多少 d.地层的温度、压力状态 ②油气初次运移相态的演变 a.未成熟阶段： 烃源岩：埋藏浅、 孔渗性好 含水多 烃类型：生物气、 少量未熟油 相态：水溶相（气） b.成熟阶段

烃源岩：埋藏较深、 孔渗性差、 含水少

烃类型：Ⅰ型：油为主 Ⅲ型：气为主 相态：Ⅰ型：油溶气 油相

Ⅲ型：独立气 气溶油 c.高成熟阶段

烃源岩：埋藏深、 孔渗性很差、 含水极少 烃类型：湿气 相态：独立气相 气溶油相 d.过成熟阶段

烃源岩：无孔渗性 不含水 烃类型：干气

相态：分子扩散、气相

天然气初次运移相态

①水溶相(水溶相是天然气运移的重要要相态) ②游离气相 ③油溶气相

④分子运移（扩散相） 油气初次运移的主要动力

(1) 压实作用产生的瞬时剩余压力 (新沉积物的沉积增加了上覆压力孔隙压力超过静水

压力， 形成瞬时剩余压力) ①压实流体排出机理

新沉积物的沉积 欠平衡状态 流体排出 压实平衡状态 瞬时剩余压力 流体压力降低 静水压力 ②压实流体排出方向 a.沉积物等厚，垂向运移(向上) b.楔状沉积物，从厚处向薄处运移， 从盆地中心向盆地边缘运移 c.砂泥互层：从泥岩→砂岩 (2)烃源岩内部的异常高压 a.欠压实作用

孔隙流体压力高于正常静水压力的现象，称为欠压实现象

b.蒙脱石脱水作用 c.有机质的生烃作用

(烃类生成形成异常(干酪根演化生成液态烃和气态烃产物体积比干酪根体积多2－3倍) d.流体热增压作用

任何流体都具有热胀冷缩的性质

烃源岩封闭 形成异常高压 形成微裂缝 孔隙流体排出 微裂缝闭合 （3）烃类浓度梯度(扩散作用） 烃源岩与储集层之间存在浓度差：

扩散对轻烃（天然气）的运移具有重要意义， 但对于液态烃意义不大。

4、油气初次运移的阶段性与运移模式

烃源岩 演化阶段 未熟－低熟

动力

压实作用 瞬时剩余压力

相态 水溶相 通道 排烃 模式 压实排烃模式

微裂缝 排烃模式

孔隙 微裂缝成熟-高 异常高压

游离相

扩散作用 异常高压

扩散排

过成熟阶段

分子

微裂缝 微孔隙

二次运移

（1) 石油二次运移相态 游离相态

(2) 天然气二次运移相态

溶相态

2、油气二次运移过程中的力

(1) 毛细管力——油气运移过程中的阻力 （2） 浮力和重力

油的上浮力:浮力和重力的合力

在静水压力条件下，石油运移的临界条件: 油的上浮力等于油珠从孔隙进入喉道的阻力。

② 在浮力作用下油的运移方向

在水平地层中，油垂直向上运移至储层平面 在倾斜地层中，油沿储层顶面向上倾方向运移 （3)水动力(动水压力)

水动力实际上就是推动地层水流动的压力

在水动力作用下地层水的流动方向

A. 沉积水:沉积物沉积时，存留于其中的水； B.

压实水流：由于沉积物压实作用引起的地层水的流动。

重力水流：构造运动造成地层出露，地表水、大气水渗入形成的水流

从深处向浅处流动

从盆地的中心向盆地边缘流动 C.

从盆地边缘（山区、供水区）向盆地中心流动 3、油气二次运移通道和输导体系 ① 输导层

输导层是具有发育的孔隙、裂缝或孔洞等运移基本空间 的渗透性地层 ②断层

4、油气二次运移的方向 (1) 油气运移与受力作用有关 浮力：向上（上倾方向）运移 毛细管力（阻力）：

沿阻力最小的方向运移——优势输导体系 水动力（压力）：

测压面高的一侧向测压面低的一侧运移 (2)影响油气运移方向的主要地质因素 （3)盆地水动力条件

a.在水动力的作用下，油气从测压面高的一侧向测压面低的一侧运移 b.在压实流盆地中，水动力的方向一般与浮力的方向是一致的。

c.在重力流盆地中，水动力对油气运移方向的影响与水动力的强弱和方向有关。

7、油气二次运移的时期

微观上：油气二次运移与初次运移是连续的，同时发生。

宏观上：大规模的油气二次运移发生在主要生油期之后的第一次区域性构造运动时期。

圈闭：适合于油气聚集形成油气藏的场所， 圈闭的三要素 ①储集层 ②盖层

③遮挡条件 盖层本身的弯曲作为遮挡 断层遮挡（封闭） 岩性变化遮挡（封闭） 地层不整合遮挡 2.圈闭的度量

①溢出点：油气充满圈闭后，开始流出的点

②闭合高度：圈闭的最高点与溢出点之间的海拔高差

③闭合面积：通过溢出点的储层顶面构造等高线所圈出的面积。也称为圈闭的面积。 油气藏:

单一圈闭中的油气聚集，具有统一的压力系统，统一的油（气）水界面

油气藏的度量

(1)含油边界与含油面积

①外含油边界：油水界面与储层顶面的交线 ②内含油边界:油水界面与储层底面的交线 ③含油面积：含油外边界围成的面积

油气柱的高度：油水界面至油藏最高点的垂直距离 充满系数：含油面积与闭合面积（圈闭面积）的比值 边水：只分布在内含油边界以外的水 底水：存在于整个油层底部的水 油气藏形成的基本条件 一、充足的油气来源 有效的烃源岩

（1）烃源岩的规模大——面积、层数、厚度

（2）烃源岩的质量高——丰度高、类型好、成熟度适中 （3）烃源岩的排烃条件好 有利的运移条件

盆地构造格局：研究的目标是否处在有利的构造位置上：凹中隆、斜坡带、古隆起 距生油中心的距离：越近越好 是否有有利的运移通道连通 是否处在有利的运移方向上

目标与生油中心之间有无阻挡油气运移的封隔体

二、有利的生储盖组合配置关系 (地层剖面中烃源层、储层和盖层配置关系)

生储盖组合类型 生储盖组合的有效性

互层式的生储盖组合对油气聚集是最有利的 三、有效的圈闭

1.圈闭形成时间与区域性油气运移时间的关系

只有在最后一次油气区域性运移之前或同时形成的圈闭才是有效的圈闭) 2．圈闭距油源区的距离

圈闭距油源区越近，其有效性越高 3．圈闭位置与油气运移优势方向的关系

位于油气运移优势方向上的圈闭较其他方向上的圈闭更为有效 四、良好的保存条件 1．良好的区域性盖层

具有致密的岩性：膏盐盖层、泥质岩盖层 具有足够的厚度和区域上的稳定性 2．稳定的构造环境

形成圈闭：背斜圈闭、断层圈闭等； 形成油气运移通道：断层通道，不整合;

造成地层的倾斜，增强油气运移的动力（浮力、构造运动力）。 3．相对稳定的水动力环境

活跃的水动力条件对油气的保存不利

相对稳定的水动力环境是油气保存的重要条件之一。

一、单一圈闭中的聚集过程

 第Ⅰ阶段：油气进入圈闭，气在上，油在中间，水在下；

 第Ⅱ阶段：当油水界面下降到溢出点时，油从圈闭中流出；圈闭中只含油和气； 第Ⅲ阶段：当油－气界面降到溢出点时，石油全部被从圈闭排出，此时，圈闭只含油气 差异聚集

在一系列溢出点依次抬高的连通圈闭中， 溢出点较低的圈闭中聚集天然气， 溢出点较高的圈闭中聚集石油， 溢出点更高的圈闭中可能只含有水。 3．油气差异聚集的结果

 按圈闭的溢出点由低到高，依次形成纯气藏、油气藏、纯油藏、或只含水。  充满了石油的圈闭仍可以再聚集天然气；充满了天然气的圈闭则不能再聚集石油。  若油气按比重分异完善，溢出点低的圈闭中油气的密度小于溢出点较高的圈闭中油

气的密度。  所形成的油藏、气藏、油气藏的数目，与油气供应的数量、圈闭的大小和数量有关 一、油气藏破坏的主要地质作用 1. 剥蚀和断裂作用 (1)完全破坏

地壳抬升，油气藏储层遭受完全剥蚀;

油气藏的盖层遭受断裂的破坏，油气全部沿断裂发生运移 (2)部分破坏

油气藏的盖层遭受断裂的破坏， 油气部分沿断裂发生运移 2. 热蚀变作用

热事件的影响:岩浆侵入、深埋

油气在高温作用下发生热变质，形成沥青 3.生物降解作用

由于地壳抬升、断裂，石油进入到近地表环境，被微生物利用，使石油组分发生变化。 4.氧化作用

近地表环境（运移过程中和成藏以后）中，由于与大气的连通，使原油中的烃类组分遭受氧化

使原油中的胶质、沥青质含量增加， 原油变重、变稠（密度、粘度增大） 5.水动力作用和水洗作用

(1)水动力的冲刷作用：强烈的水动力使油水界面变倾斜，甚至将油气冲出圈闭 (2)有选择性地溶解可溶烃：溶解度高的组分如苯、甲苯等对水溶解，被水带走 6.渗漏和扩散作用 油气藏形成时间

油藏饱和压力法确定油气成藏时间

油藏在形成时是被天然气饱和的，并且没有气顶，因此，油藏形成时的地层压力与饱和压力相等（刚好饱和）根据饱和压力（油藏形成时的地层压力）求出油藏形成时的埋深：H根据埋深求出形成时间 流体包裹体分析方法

流体包裹体是矿物生长过程中，被包裹在矿物晶格的缺陷和窝穴中的成矿流体 均一温度：对气液相两包裹体加热，包裹体由两相均化为单一相态的温度称为均一温度 （1）均一温度的测定:与油气包裹体共生的盐水包裹体的均一温度. （2）作出温度分布直方图，找出包裹体形成的主要温度区间 （3）作出储层的埋藏史和温度史曲线

（4）将均一温度叠合到储集层温度史曲线上，求出成藏时间

凝析气藏：在地下以气相存在，采至地面后由于温度压力的降低变为油气两相。 水溶气：溶解于地层水中的天然气

煤层气：主要以吸附状态存在于煤层中的天然气 背斜圈闭：由背斜作为遮挡条件而形成的圈闭 挤压背斜圈闭 由侧向挤压作用形成

①两翼地层倾角较陡，

呈不对称状，一翼陡、一翼缓；

②闭合度较大，闭合面积较小

③常有断裂（逆断层）伴生

(3)分布特点：挤压（压陷）盆地:

基底隆升背斜圈

盆地基底的隆升使沉积盖层变形

①两翼地层平缓，倾角小

②闭合度小，闭合面积较大

③常形成大型油气田

分布 构造稳定区克拉通盆地

底辟拱升背斜圈闭

柔性物质(盐、泥）活动上拱形成

①以短轴背斜或穹隆背斜为主

②顶部多被放射状断层切割

③盐层以下构造消失

分布盐层、石膏比较发育的盆地

披覆背斜圈闭

古地形的突起和差异压实作用

①常呈穹隆状，顶平翼稍陡，背斜倾角向上变缓

②背斜幅度下大上小，闭合度也是下部大，上部小

③闭合面积下小上大

分布古地形凸起的上方

逆牵引(滚动)背斜圈闭

三角洲加积过程中的断裂和重力滑动作用 前陆盆地山前褶皱带；成排成带出现

①三角洲相，位于同生断层的下降盘，与同生断层相伴生

②小型短轴背斜，靠近断层的一翼稍陡，另一翼稍缓

③背斜高点向深部偏移轨迹平行于断层面

④背斜轴线与断层线大致平行，沿断层成串出现

⑤成藏条件好

(3)分布特点：三角洲相发育区 同生大断层的下降盘。

断层圈闭:由断层作为遮挡条件形成的圈闭

(1)断鼻圈闭和断鼻油气藏

鼻状构造的上倾方向被断层所封闭形成的圈闭称为断鼻圈闭

(2)断块圈闭和断块油气藏

断层相互交切，并与一定的构造背景（单斜）相配合，形成两面、三面甚至四面为断层围限的圈闭称为断块圈闭

岩体刺穿接触圈闭：由于岩体（盐体、岩浆岩体、泥火山）刺穿接触遮挡而形成的圈闭 裂缝性油气藏是指储集空间和渗滤通道主要为裂缝的油气藏

地层圈闭:由于地层纵向沉积连续性中断而形成的圈闭;或与地层不整合面有关的圈闭。 地层不整合圈闭:

位于不整合面之下,以不整合面为遮挡条件的圈闭

1. 潜伏剥蚀突起圈闭和油气藏（古潜山圈闭和古潜山油气藏）

①圈闭形成机理：地壳抬升→风化剥蚀→形成古地形突起

→地壳下沉→被不渗透地层覆盖。

②基本特点：油气藏呈块状，具有统一的油水界面、

统一的压力系统

③分布：地层不整合面以下；长期风化剥蚀的层位和地区。

地层超覆圈闭

①圈闭形成机理：盆地水进时，地层超覆沉积,砂岩被泥岩超覆覆盖，在不整合面之上形成地层超覆圈闭。

②分布：地层超覆圈闭主要分布在盆地的斜坡地带（盆地的边缘——缓坡；古隆起的周缘）

岩性圈闭：由于储集层岩性、岩相的变化而形成的圈闭

砂岩透镜体圈闭和砂岩透镜体油气藏

（1）圈闭形成机理：

砂岩储集层向四周均相变为不渗透性地层而形成的圈闭

①沉积相控砂：湖底扇砂岩体、扇三角洲、河道、三角洲

②坡折带控砂：

（2）基本特点：

①距烃源岩近，油源充足，储盖组合好

②圈闭形成于同沉积期，圈闭形成早

③油气经一次运移即可进入圈闭

（3）分布特征：

深坳陷、断陷盆地的陡坡带和深凹带、古河道分布区

砂岩上倾尖灭圈闭和砂岩上倾尖灭油气藏

（1）圈闭形成机理：

砂岩储集层在某一个方向相变为泥岩，形成砂岩尖灭 再结合一定的构造背景（上倾），即形成上倾尖灭圈闭

(2)上倾尖灭圈闭和油气藏的分布

①盆地的斜坡区：

断陷盆地的缓坡带、古隆起的边缘

②受砂岩尖灭线的控制

水动力圈闭由水动力与鼻状构造、挠曲等构造联合封闭形成的圈闭，称为水动力圈闭 复合圈闭是指圈闭条件是由两种或两种以上因素控制而形成的圈闭。这两种因素可以

是构造、地层、岩性或水动力。

地层超覆圈闭:

由于储集层和盖层在不整合面之上超覆沉积形成的圈闭

名词解释

1、石油 2、TTI 3

边水

二 简述 、原生油气藏、盖层 5、探明地质储量、 4 6

1、初次运移中作为动力的压力

2、油气聚集过程

3、油型气的特点

三 论述

1、论述有机质成烃演化过程和特点

2、断层在油气藏形成中的作用