石油天然气地质学第678章三场油气系统.ppt
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1、硕士研究生课程,第六章“三场”与油气藏形成的关系,三场:地温场 地压场 地应力场其它场:水动力场 化学场 生物场,场:某种地球物理量作用的空间或区域,石油地质的重要进展,硕士研究生课程,第一节 地温场与古地温研究,一、地温场(Geotemperature field)地温场是地球内部热能通过导热率不同的岩石在地壳上的表现。地温梯度:地层深度每增加100m所升高的温度,/100m同一热源下,导热率小的地区地温梯度较高。导热率增加顺序:疏松干岩石煤岩粘土岩砂岩碳酸盐岩盐岩变质岩及岩浆岩,硕士研究生课程,第一节 地温场与古地温研究,现今地温场测量:1 钻井井温测量不能完全反映真实地下温度(泥浆散热性
2、能与岩石导热率的差异)校正:(1)同一深度多次测量;(2)借助采油温度;2 大地热流值测试记录编图与构造活动、大断裂带有密切关系 地温梯度高有利于有机质向油气转化。许多大油气田同高地温梯度带有关。我国地温梯度分布(含油气盆地)东部:3.0-4.8/100m 西部:1.8-2.5/100m,硕士研究生课程,第一节 地温场与古地温研究,二、古地温的测定 古今地温差异大岩层遭受褶皱、剥蚀及岩浆活动故:应恢复古地温,探求烃源岩经历的最高温度;方法:镜质组反射率 孢子颜色 自生矿物 流体包裹体等1 镜质组反射率Ro法 随温度升高,反应时间延长,镜质组降解演化,颜色加深,反射率增大且不可逆。反射率大小直接
3、反应经受的最高温度。Baker(1986):Ro与最高温度Tpeak间的关系,硕士研究生课程,第一节 地温场与古地温研究,二、古地温的测定2 孢子颜色和热变指数法 随沉积物埋深加大,温度升高,所含孢子、花粉、藻类等有机物热演化中颜色逐渐加深、热变指数增大,且不可逆。碳酸盐岩:牙形石的颜色变化可探求古地温,硕士研究生课程,第一节 地温场与古地温研究,二、古地温的测定3 自生矿物法 碳酸盐类及硫酸盐类矿物易受化学因素的作用;粘土矿物、沸石、二氧化硅三种矿物系列的演变同温度、压力、时间等物理因素密切相关,且不可逆。粘土矿物系列:蒙脱石 伊蒙混层 伊利石沸石系列:火山玻璃 斜发沸石 方沸石和片沸石 浊
4、沸石和钠沸石二氧化硅系列:非晶质二氧化硅 低温方石英 低温石英,104度,137度,56度,116度,138度,45度,67度,硕士研究生课程,第一节 地温场与古地温研究,二、古地温的测定4 流体包裹体(fluid inclusion)法 流体包裹体是在矿物结晶生长过程中被包裹在矿物晶体缺陷中的流体,可以有单相、双相或多相流体包裹体。用途:研究成岩成矿物质来源、物化环境条件,流体性质、经历、水岩反应;确定古地温:均一法均一温度方法:在冷热台升温加热,显微镜下见两相(气相、液相)转化为单相流体,此时记录的温度即为均一温度。一般认为均一温度代表包体形成温度的下限。Barker(1990):镜质组反
5、射率的对数与包体均一温度Th之间有良好的线性关系。lnRo0.00811Th1.26 R=0.93 n115,硕士研究生课程,第一节 地温场与古地温研究,二、古地温的测定5 磷灰石裂变径迹法 磷灰石在沉积岩中分布广,对温度敏感,裂变径迹退火的温度范围与生油窗基本一致,标定的温度比较精细,可反应不同地质时期古地温的变化。,硕士研究生课程,第二节 地压场与地层压力预测,一、地压场地层压力:地下渗透性地层中流体所承受的压力。对于油藏、气藏,可分别称为油层压力或气层压力。来源:1 上覆岩层重力造成的岩石压力;主要由骨架承担 2 地层孔隙空间内地层水重力造成的水柱压力孔隙流体压力;地层压力梯度:地层压力
6、随深度的增加率;静水梯度10m增加0.1MPa异常地层压力:与正常静水压力不一致。异常高压 异常低压,硕士研究生课程,第二节 地压场与地层压力预测,二、地层压力预测测量:钻井或采油过程中,随钻测量、重复地层测试器(RFT)、深井压力计。预测:页岩体积密度 地球物理资料方法:1 等效深度法 2 Fillippone法,硕士研究生课程,第二节 地压场与地层压力预测,二、地层压力预测1 等效深度法 异常高压带,页岩欠压实,体积密度减小,孔隙度增加,故页岩体积密度值的减小反映这种异常高压环境的存在及其大小。PfGoDA-DE(Go-Gw)Pf孔隙流体压力,Mpa;DA超压井段的对应深度,m;DE对应D
7、A的正常等效深度,m;Gw静水压力梯度,Mpa/m;Go上覆地层压力梯度,Mpa/m;页岩体积密度:密度测井资料获取孔隙度:声波测井资料获取,硕士研究生课程,第二节 地压场与地层压力预测,二、地层压力预测2 Fillippone法 W.R.Fillippone(1979):据墨西哥湾地区研究 Pf地层压力;Vmax,Vmin基质地层速度,孔隙流体速度;Vmxp,Vmnp地层的最大与最小压实速度;Vint预测层组的层速度,由地震获取;Pov上覆地层压力;由右式获得优点:不依赖正常压实趋势线,特别适用于新探区及海域。我国应用效果好。,硕士研究生课程,第三节 地应力场及与生运聚保关系,一、地应力场概
8、念及研究方法地应力场:指地壳内某一区域或空间中各点应力状态分布的总和。存在于某一地质时期中的地应力场古地应力场。构造应力场研究方法:Field of crustal stress1 正序研究法 从已知地块或岩块的力学性质、外力作用方式分析其应力分布状态,预测可能发生的变形部位及变形演变过程。今地应力场研究 手段:岩石力学实验 光测弹性模拟实验 计算机数值分析2 反序研究法 通过实地测量、统计、分析构造运动留下的各种构造形迹及组合特点,反推当时的地应力场。古地应力场研究,硕士研究生课程,第七章 流体压力封存箱,1990,J.M.Hunt(美国石油地质学家)正式发表重要论文阐述异常压力流体封存箱。
9、(Abnormally pressured fluid compartment)他指出:全球180个沉积盆地都发现异常压力流体封存箱。一、异常地层压力正常地层压力由地表至地下任意点地层水的静水头来表示。背离正常地层压力趋势线的地层压力异常地层压力。分为:超压(superpressure,overpressure)欠压(subpressure,underpressure)鉴别标准(Hunt):在自由状态下,边界值为:淡水:压力梯度9.79kPa/m;饱和盐水:压力梯度11.9kPa/m,硕士研究生课程,第七章 流体压力封存箱,二、流体压力封存箱的概念及类型沉降盆地常具两个或多个水文地质系统(图)
10、,层状排列。异常压力流体封存箱:指沉积盆地内由封闭层分割的异常压力系统。箱内生、储、盖条件俱全,常由主箱与次箱组成。,硕士研究生课程,第七章 流体压力封存箱,二、流体压力封存箱的概念及类型,类型:1 超压封存箱:孔隙流体支撑盖层及上覆岩石、流体的重力;2 欠压封存箱:岩石基质支撑盖层及上覆岩石、流体的重力;,硕士研究生课程,第七章 流体压力封存箱,二、流体压力封存箱的概念及类型,实例:1 美国Keyes气田;2 罗马尼亚Ernie穹隆;,硕士研究生课程,第七章 流体压力封存箱,三、封闭层的成因及特征,封闭层的形成与分隔异常压力流体封存箱的关键但封闭层并不等同于油气藏的盖层,常与同温层有关。(可
11、穿越不同地层界面、岩性岩相界面、构造界面)成因:封闭层渗透率近于0由矿化作用、充填作用 封闭层若为碳酸盐岩多由硅化所致;若为页岩常与钙化有关;当Ro0.9,生油高峰,产生CO2,碳酸盐岩溶解次生孔隙带,溶液向上运移,Ro降低至0.40.5%,再沉淀,形成顶部封闭层,生油窗开始处。故,石油常生成于封闭层之下的封存箱内。,硕士研究生课程,第七章 流体压力封存箱,三、封闭层的成因及特征,特征:1 在正在沉降、平均地温梯度的沉积盆地内,封闭层一般分布在3048m深处(10000ft)。例如:北海埃科菲斯克油区:3293m(10800ft);印尼马哈卡姆三角洲Handil油田:3000m;Badak油田
12、:3293m;美国Texas:3350m(11000ft);库克湾盆地:3230m(10600ft);意大利波河盆地西南部:3800m;中国东濮凹陷主封闭层:2500-3000m;,硕士研究生课程,第七章 流体压力封存箱,三、封闭层的成因及特征,特征:2 假若封闭层较厚,为一层组,可由非渗透层与渗透层互层组成。例:库克湾盆地封闭层厚度:3280ft烃源岩深度:15000ft石油产自封闭层下的储集层深部湿气产层在封闭层内;,硕士研究生课程,第七章 流体压力封存箱,三、封闭层的成因及特征,特征:3 断层带也可构成封闭层,将主箱分割成次级封存箱。4 在箱内、箱缘,只要具备圈闭条件同样可以成藏。,硕士
13、研究生课程,第七章 流体压力封存箱,四、结论,1 世界上许多沉积盆地具有两个以上水文地质系统。浅者属正常静水压力系统,一般深达3048m;深者属被封存的异常流体压力封存箱,多超压,也可欠压(上升剥蚀)。2 超压流体封存箱顶部地温多在90-100,低于干酪根生油高峰期,多数油气应生成于箱内。3 封闭层常与穿越地层界面、岩性岩相界面、构造界面的同温层有关,在封闭层内渗透率可近于0(矿化、充填),若封闭层较厚也可夹有渗透带。4 封闭层有些位于烃源岩与油气储集层之间,间歇式封闭层破裂可伴随箱内油气垂向运移,多数油气聚集在紧邻封闭层之上的储集层中;若封闭层具互层式渗透层,也可聚集于封闭层内的储集层中。箱
14、内、箱缘只要具备圈闭条件也可成藏。,硕士研究生课程,第八章 油气系统,Petroleum system 油气系统历程:1972,Dow(美国)发表石油系统,未引起注意;1991,AAPG年会,1994,AAPG与MAPG联合举行“油气系统地质研讨会,前后出版美国油气系统(1988),油气系统研究现状与方法(1990,1992)(Magoon,1992)等著作,重要论文集油气系统从源岩到圈闭(Magoon&Dow,1994)出版后,受到广泛关注;1996年11月,中国石油学会“中国含油气系统及其在油气勘探中的应用学术研讨会,出版中国含油气系统的应用与进展(1997)。,硕士研究生课程,第八章 油
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