1、石油及天然气地质学复习题 2 Page 1 of 36石油及天然气地质学复习题2绪论1. 什么是石油地质学? 石油地质学的研究对象是什么?答：石油地质学：又称石油及天然气地质学，是研究地壳中油气藏及其形成原理和分布规律的一门科学。研究对象：油气藏。2. 石油地质学的主要研究内容有哪些?答：成盆、成烃、成藏研究是石油地质学的三大主要内容。油气藏的形成条件可归纳为：生、储、盖、圈、运、保，所以本课程根据由浅到深可归纳为以下四部分内容：油气藏的基本要素：流体、生储盖层、圈闭。油气藏形成的基本原理：生成、运移、聚集。油气藏成藏分析：成藏条件、保存与破坏。含油气盆地及油气分布规律和控制因素。3. 石油在
2、国民经济中有何作用?答：在工业及交通运输上作为燃料，称为工业的血液；在轻纺工业上，作为石油化工原料，称为工业食粮；在农业上，为农机燃料，化肥、农药的原料，是良田沃土；在军事上，为战略资源和物质基础。4. 解放后我国石油工业经历了哪三个发展阶段?答：第一阶段:1949 年1958 年油气勘探重点在西部地区，56 年5月发现克拉玛依、四川的扬高寺气田，56 年12月发现鸭尔峡油田。第二阶段:1959 年1978 年勘探重点由西部转向东部，1959 年 9 月 26 日，发现了大庆油田，1963 年发现胜利油田，1964 年发现大港油田，1965年发现江汉油田，1967 年发现下辽河油田，1970
3、年发现长庆油田，1971 年发现南阳油田，1975 年发现任邱油田，1975 年发现中原油田。第三阶段:1978 年 12 月现在 稳定东部，发展西部，面向海上，进军国际石油市场。发展东部：东部油田继续增储上产，寻找隐闭油气藏。发展西部： 塔里木油田、吐哈油田等大油田的相继建成，面向海上：发现海上大陆架，查明近海盆地的油气概况，有近 10 盆地含有丰富的油气资源，油储量主要在渤海 4 亿多吨，珠江口 4 亿多吨，北部湾 1 亿多吨；气主要在琼东南，东海、辽东有少量的气，。深部海域还有大量的天然气水合物储存。进军国际石油市场：自 1992 年以来，先后在秘鲁、加拿大、苏丹、委内瑞拉、马六甲、泰国
4、、哈萨克斯坦等国家和地区取得了合作项目或股权，中东北非、中亚俄罗斯和南美已经成为我国在国际上进行油气勘探开发的战略区。与其它国家的合作还在继续进行。5. 未来石油发展的领域有哪些?答：1.在地域上，扩大海上及沙漠勘探，从海上和沙漠地区寻找发现油气藏。2.在纵向上，利用高新科技，加大深部勘探力度，从较深部位寻找油气藏。3.寻找新的替代能源，天然气水合物也成为前景巨大的新能源而日益受到关注。6. 如何理解整装大油田的发现依赖石油理论的大突破?答：1.海相生油理论的提出，促使发现了一大批油田，但是它有一定的局限性。2. 1941 年，潘钟祥提出陆相沉积可以生油的观点，使中国摘掉了贫油国的帽子，发现了
5、一大批新油田。3.现阶段，已发展到石油勘探开发的中后期，要寻找新的油气藏，更需要有新的石油理论的突破。4.好的理论可以有效地指导实践第一章石油及天然气地质学复习题 2 Page 2 of 361.简述石油的元素组成、馏分及组分。答：石油的主要元素组成是 C、H 其次是 O、S、N，此外，还有其它微量元素。石油的馏分：是利用组成石油的化合物具有不同沸点的特性，加热蒸馏，将石油切割成不同沸点范围（即馏程）的若干部分，每一部分就是一个馏分。馏分：分为轻馏分如石油气、汽油，中馏分如煤油、柴油、重瓦斯油，重馏分如润滑油、渣油，等。石油的组分：石油化合物的不同组分对有机溶剂和吸附具有选择性溶解和吸附性能，
6、选用不同有机溶剂和吸附剂，将石油分成若干部分，每一部分就是一个组分，分别为油质、苯胶质、洒精苯胶质及沥青质。1）油质：凡能溶解于中性有机溶剂，不被硅胶所吸附，浅黄色粘性油状物。2）胶质：能溶解于中性有机溶剂，被硅胶所吸附，主要溶于苯，属暗色的油状物。3）沥青质：用石油醚分离，得到一种不溶于石油醚的物质暗黑色-黑色沥青状无定形的固体。4）碳质：石油中不溶于有机溶剂的非烃化合物。2. 简述石油中化合物组成的类型及特征。答：A. 烃类化合物1.烷烃类（又称脂肪烃类），通式为 CnH2n+2一般在常温常压下 14 个碳原子（C 1C4）的烷烃呈气态；含五到十六个碳原子正烷烃呈液态；十七个以上碳原子的高
7、分子烷烃呈固态。2.环烷烃即分子中含有碳环的饱和烃。根据组成碳环的碳原子数分为三员环、四员环、五员环。3.芳香烃指具有六个碳原子和六个氢原子组成的物殊碳环苯环的化合物，其结构特点是分子中含有苯环结构，属不饱和烃。根据其结构，可分为单环、多环和稠环三类。B. 非烃化合物1含硫化合物它在石油中的含量变化较大，从万分之几到百分之几。2含氮化合物分为碱性和非碱性两种，一般含量为万分之几至千分之几。3含氧化合物一般只有千分之几，个别石油可高达 23%。可分为酸性和中性两类。3何谓正构烷烃分布曲线？在油气特征分析中有哪些应用？答：在石油中不同碳原子数正烷烃相对含量呈一条连续的分布曲线，称为正烷烃分布曲线。
8、据主峰碳位置及形态，分 3 种基本类型：主峰小于 C15，且主峰区较窄；主峰大于 C25，且主峰区较宽；主峰在 C15-C25 之间，且主峰区较宽。应用：与成油母型、成油环境及演化程度密切相关，能反映三者的情况。并被广泛的应用于石油的成因和油源对比研究。能反映成油环境：陆相有机质形成的石油：高碳数（C22）正烷烃多；海相有机质（菌藻类）形成的石油：低碳数（C21）正烷烃含量多。能反映有机质演化程度：年代老、埋深大，有机质演化程度较高的石油：低碳数正烷烃多；有机质演化程度较低的石油：正烷烃碳数偏高。能反映成油母型：受微生物强烈降解的原油：正烷烃被选择性降解，一般含量较低，低碳数的更少。4. 简述
9、 Tissot 和 Welte 三角图解的石油分类原则及类型。答：注重原油组成及其与生油岩和演化作用的关系。分类采用三角图，以烷烃、环烷烃、芳烃N、S、O化合物作为三角图解的三个端元。 2Welte 三角图解分为六种类型：芳香沥青型，芳香中间型，芳烃环烷型，石蜡-环烷型，石蜡型，环烷型。5. 简述海陆相原油的基本区别。答：海相以芳香中间型和石蜡环烷型为主，饱和烃占 2570%，芳烃占 2560%。含蜡量低，含硫量高，V/Ni1，碳同位素13C 值-27。 石油及天然气地质学复习题 2 Page 3 of 36陆相以石蜡型为主，饱和烃占 6090%，芳烃占 1020%。含蜡量高，含硫量低，V/N
10、i1500-200m, 温度：60180，粘土矿物作为催化剂，对有机质的吸附能力加大，加快了有机质向石油转化的速度，降低有机质成熟的温度。 热催化作用结果： 长链烃类裂解成小分子烃，烯烃含量相对减少，异构烷烃、环烷烃、芳香烃含量相对增多。C、热裂解生凝析气阶段，在 H：35004000m，T：180250。大量 CC 链断裂及环烷烃的开环和破裂，液态烃急剧减少， C25 以上趋于零， C1C8 的轻烃将迅速增加。D、深部高温生气阶段 ，在 H60007000m, T250 。石油潜力枯竭，残余的少量烷基链，已经形成的轻质液态烃和重质气态烃在高温下继续裂解形成大量的热力学上的最稳定的甲烷。 干酪
11、根的结构进一步缩聚形成富碳的残余物质碳沥青或石墨。对不同的沉积盆地而言，由于其沉降历史、地温历史及原始有机质类型的不同，可能只进入了前二或三个阶段，并且每个阶段的深度和温度界限也可能略有差别。此外，由于源岩有机显微组成的非均质性，不同显微组成的化学成分和结构的差别，决定了有机质不可能有完全统一的生烃界线，不同演化阶段可能存在不同的生烃机制。4. 试述有机质成烃的主要控制因素。（简述时间温度指数（TTI ）的理论依据、方法及其应用。）答：、温度化学动力学定律的一级反应方程：dc阿氏方程求得速度常数 k：、时间 一级反应方程积分：阿氏方程取对数：上式代入下式整理得：石油及天然气地质学复习题 2 P
12、age 5 of 36 = K Cdt反应时间的对数与反应温度成反比，表明反应温度和时间可互补。 蓝天快印 地址：汉科二巷4石油及天然气地质学复习题 2 Page 6 of 36从以上化学定律的原理可以得出：有机质在反应过程中，温度起决定作用，时间有补偿作用。时间的补偿是有限的，温度所产生的热量应超过活化能 E。细菌活动催化作用压力大阻碍有机质转化，但影响不大。5. 试述有利于油气生成的大地构造环境和岩相古地理环境（地质条件）。答：1.大地构造条件为了确保有机质不断堆积、长期处于还原环境，并提供足够的热能供有机质热解需要，地壳必须有一个长期持续下沉，以及沉积物得到相应补偿的构造环境。只有盆地的
13、下降速度与沉积速度大致相当时有机质才有可能大量堆积和保存，才有利于有机质转化为油气。这种大地构造环境主要分布在：板块的边缘活动带，板块内部的裂谷、坳陷，造山带的前陆盆地、山间盆地。2.岩相古地理条件在海相环境中，主要有浅海区，三角洲区，滨海区，深海区，大陆架，海湾及澙湖。其中浅海区及三角洲区是最有利于油气生成的古地理区域。大陆环境中，主要有深水、半深水湖泊，浅水湖泊和沼泽地区。其中深水、半深水湖泊是陆相生油岩发育区域。6. 天然气可划分哪些成因类型？有哪些特征？答：天然气按成因可分为四种类型：生物成因气、油型气、煤型气和无机成因气。生物成因气的特征：生物成因气是指成岩作用阶段早期，在浅层生物化
14、学作用带内，沉积有机质经微生物的群体发酵和合成作用形成的天然气，主要是甲烷气及部分 CO 2和少量 N 2。有时也混有早期低温降解形成的烃气。 1） 化学组成甲烷含量大于 98%，重烃含量一般小于 1% ，少量的 N2和 CO 2，为典型的干气。2）13C 值一般为 55 -90。油型气的特征: 油型气是指成油有机质在热力作用下以及油热裂解形成的各种天然气。包括湿气（石油伴生气）、凝析气和裂解气。 1）化学组成：重烃含量大于 5%，最高可达 40 50%（石油和凝析气阶段）；过成熟气以甲烷为主，重烃气一 般小于 2%。2）13C 值：随着成熟度的增高而增大，由石油伴生气的 -55 -40到凝析
15、油伴生气的 -45 -30 再到干气为 -35。煤型气的特征:煤型气是指煤系地层中煤和分散有机质在煤化作用和再煤化作用过程中形成的天然气。 1）化学组成：重烃含量可达 10% 以上，甲烷一般占 70% 95%；非烃 CO2 量最大，N2 次之，H2S最少。2）13C 值：一般为 -41. -24.9。无机成因气的特征:无机成因气是由地壳内部、深海大断裂、深海沉积物形成，包括氮气、二氧化碳 、硫化氢、氦气等。 化学组成甲烷占优势，非烃含量较高；13C 值大于 -20。7试述生油理论的发展。答：从十八世纪七十年代以来，对油气成因的认识基本上分为无机成油和有机成油学说两大学派。生油理论石油及天然气地
16、质学复习题 2 Page 7 of 36经历了从无机生油理论-有机成油说- 早期成油说-晚期成油说-未熟低熟油理论-煤成烃理论的发展历程。最终有机成油理论占据了主要地位，并逐渐完善。无机生油论也有许多证据，正在讨论和探索之中。一）未熟低熟油形成机理二十世纪七十年代以来，许多国家和地区相继发现了低熟油气。随后，国外学者对低熟油气的成因机理进行了较多的研究，提出了一些假说和模式。我国对其认识和研究始于二十世纪八十年代初，到目前取得了可喜的进展。其中以王铁冠等人的研究结果最具代表性。他们通过研究，提出了六种不同有机质类型的生烃机理。1. 树脂体早期生烃。2. 木栓质体早期生烃。3. 细菌改造陆源有机
17、质早期生烃。4. 高等植物蜡质早期生烃。5. 藻类类脂物早期生烃。6. 富硫大分子有机质早期降解生烃。二）腐殖煤的成烃机理及生烃模式1.煤系地层不仅可以成气也可以成油。2.腐殖煤在演化过程中有几个作用。煤化作用；沥青化作用，可以成烃；煤成烃的过程有多阶性。8评价生油岩质量的主要指标。答：主要有有机质丰度、类型、成熟度、有机质的转化等地化指标和排烃效率1有机质的丰度指标1）有机碳含量（TOC），系指岩石中残留的有机碳，即岩石中有机碳链化合物的总称，以单位质量岩石中有机碳的质量百分数表示。2）氯仿沥青“A”是指岩石中可抽提的有机质含量，与有机质丰度、类型、成熟度有关。3）总烃（HC）含量为沥青“A
18、” 中的饱和烃+芳香烃含量。以上指标含量越高则有机质丰度越大。2有机质的类型有机质的类型常从不溶有机质(干酪根) 和可溶有机质(沥青)的性质和组成来加以区分。干酪根类型的确定是有机质类型研究的主体，有机质的类型不同，其生烃潜力及产物是有差异的。1）按干酪根的元素分类：一般认为型干酪根生烃潜力最大，且生油为主，型生烃潜力最差，且以生气为主，型介于两者之间。2）按岩石热解指数：可以直接从岩样测出其中所含的吸附烃（S1）、干酪根热解烃（S2）和二氧化碳（S3）与水等含氧挥发物，以及相应的温度，求得各项参数的比值，以此来划分干酪根的类型和生烃能力。3）根据可溶沥青有机质的类型来划分判断。3有机质的成熟
19、度1）镜质组反射率（R0），镜质组反射率与成岩作用关系密切相关，热变质作用愈深，镜质组反射率愈大。2）热变质指数（TAI ），它是一种在显微镜下通过透射光观测到的由热引起的孢粉、藻类等颜色变化的标度，按颜色变化确定有机质的演化程度，共分 5 个级别：1 级黄色，未变化2 级桔色，轻微热变化3 级棕色或褐色，中等热变质4 级黑色，强变质5 级黑色，强烈热变质，伴有岩石变质现象油气生成的热变质指数介于 2.53.7 之间。3）干酪根颜色及 H/CO/C 原子比关系，主要根据干酪根的颜色，结合 H/CO/C 原子比关系图，来判断其转化程度，一般其颜色从暗褐色至深褐色标志着最大量生成正烷烃的区间，残渣
20、 H/C 原子比约为 0.80。4）岩石热解法5）正烷烃分布特征和奇偶优势比，由于有机质成熟转化是一个加氢裂解的过程，随着热演化作用的6石油及天然气地质学复习题 2 Page 8 of 36蓝天快印 地址：汉科二巷石油及天然气地质学复习题 2 Page 9 of 36加强，氧、硫、氮等杂质元素含量显著减少，碳链破裂，正烷烃的低碳组份含量增高，正烷烃分布曲线显示主峰碳数小，曲线平滑，尖峰特征明显，代表成熟度高。奇偶优势比即正烷烃中奇碳分子比偶碳分子的相对浓度，它有两种表示方法，即碳优势指数（CPI）和奇偶优势指数（OPE）。随着有机质成熟度的增加，CPI 值和 OEP 值愈接近 1，并趋于稳定。
21、4有机质转化率采用氯仿沥青/有机碳、总烃/有机碳、总烃/氯仿沥青、饱和烃 /芳烃、总烃/非烃等比值可以进一步了解有机质的转化率。9. 油源对比的基本原则是什么？目前常用的油源对比的指标有哪几类？答：油源对比是基于同一源岩的油气在化学组成上具相似性，而不同源岩的油气则表现出较大差异这一基本原则的。油源对比需具备两个条件。（1）油气运移过程中，没有或很少发生混源；（2）源岩及油气中的特征化合物性质稳定，很少或几乎无损失。主要指标有：1.正烷烃的分布曲线，2.微量元素，2.生物标志化合物，3.碳、氢稳定同位素。第三章1. 压汞曲线的原理及评价孔隙结构的参数。答：实验室常用压汞曲线来研究岩石的孔隙结构
22、。压汞曲线又称为毛细管压力曲线。它是根据实测的水银注入压力与相应的岩样含水银体积，计算出水银饱和度和孔隙喉道半径之后，所绘制出的毛细管压力、孔隙喉道半径与水银饱和度的关系曲线。Pc =石油及天然气地质学复习题 2 Page 10 of 362 cos r毛管压力和界面张力成正比和毛管半径成反比。评价孔隙结构的参数有：Rd 最大孔隙喉道半径，为当水银刚进入时的喉道半径。Pd 排驱压力，是指汞开始大量进入所需的最低压力；P50 是指岩样含汞饱和度为 50% 时所对应的毛管压力值，则对应的 R50 为孔隙喉道半径中值。孔喉比即孔隙大小与喉道大小的比、配位数即每个孔隙连通的喉道数。2. 碎屑岩储集层的
23、孔隙类型有哪些？影响碎屑岩储集层物性的地质条件（因素）。答：碎屑岩储集层是由成份复杂的矿物碎屑、岩石碎屑和一定数量的填隙物所构成的。其主要孔隙为碎屑颗粒之间的粒间孔隙，是沉积成岩过程中逐渐形成的，属原生孔隙。此外，在一些细粉砂岩发育的层间裂隙、成岩裂缝及一些构造裂缝、地下水对矿物颗粒及胶结物的溶蚀亦可成为部分储集空间，但它们一般是次要的，属次生孔隙。但在特定条件下，也可成为主要储集空间类型。影响储层物性因素：一）沉积作用影响：1矿物成份的颗粒大小、种类。长石砂岩较石英砂岩物性差，除长石外，其它颗粒矿物成份对物性影响不大。2碎屑颗粒的大小及分选。总孔隙度随粒径加大而减小。渗透率则随粒径的增大而增加。当分选系数一定时，渗透率的对数值与粒度中值成线性关系。3碎屑颗粒的形状、排列和接触方式。立方体的排列，堆积最松，孔隙度最大，渗透率最高；斜方体的排列，孔隙直径较小，渗透率低。磨圆度增高，储集物性变好。4杂基的含量。杂基含量高，一般代表分选差，平均粒径也较小，喉道小，多为杂基支撑，孔隙结构7蓝天快印 地址：汉科二巷
