石油地質(zhì)勘探概論-3小時(shí)

1、1主講人：曲江秀主講人：曲江秀地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院資源系地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院資源系石油地質(zhì)勘探概論石油地質(zhì)勘探概論Introduction of Petroleum Geology and Exploration2石油地質(zhì)勘探概論石油地質(zhì)勘探概論34 賦存在地殼巖石空隙中天然生成的、以賦存在地殼巖石空隙中天然生成的、以液態(tài)烴液態(tài)烴為主的為主的可可燃有機(jī)礦產(chǎn)燃有機(jī)礦產(chǎn)。 v 石油石油： 廣義：自然界存在的一切氣體。廣義：自然界存在的一切氣體。 狹義：地殼巖石空隙中天然生成的、以狹義：地殼巖石空隙中天然生成的、以烴類烴類為主的為主的可燃可燃?xì)怏w氣體。v 天然氣天然氣：第一節(jié)第一節(jié) 油、氣的組成及物理性

2、質(zhì)油、氣的組成及物理性質(zhì)5 石油成分復(fù)雜成分復(fù)雜，已鑒定出上千種有機(jī)化合物；主要為主要為液態(tài)烴類液態(tài)烴類，還含有數(shù)量不等的非烴化合物和多種微量元素?cái)?shù)量不等的非烴化合物和多種微量元素。石油實(shí)際上是多種有機(jī)化合物的混合體多種有機(jī)化合物的混合體。 各地的石油各地的石油成分不一成分不一，無確定的化學(xué)成分和物理常數(shù)無確定的化學(xué)成分和物理常數(shù)。 1、石油的化學(xué)組成、石油的化學(xué)組成 6 主要元素主要元素：碳、氫、氧、硫、氮 重量百分比 C：84-87% ；H：10-14%；O+N+S：1-4% 碳、氫：占絕對優(yōu)勢，總量達(dá)9599%，主要以烴類形式存在，是組成石油的主體。 氧、硫、氮：主要以化合物形式存在；含

3、硫、含氮、含氧的化合物大多富集于渣油或膠質(zhì)、瀝青質(zhì)中。 1、石油的化學(xué)組成、石油的化學(xué)組成 除上述五種元素外還發(fā)現(xiàn)其他微量元素，構(gòu)成除上述五種元素外還發(fā)現(xiàn)其他微量元素，構(gòu)成石油的灰分。石油的灰分。7非烴類化合物非烴類化合物烴類化合物烴類化合物烷 烴環(huán)烷烴芳香烴含氧化合物含硫化合物含氮化合物石油的化合物組成石油的化合物組成 石油的物理性質(zhì)取決石油的物理性質(zhì)取決于它的化學(xué)組成。于它的化學(xué)組成。2 2、石油的物理性質(zhì)、石油的物理性質(zhì)p顏色顏色 無色、淡黃色、黃褐色、深褐色、無色、淡黃色、黃褐色、深褐色、黑綠色、黑色黑綠色、黑色。我國四川黃瓜山和華北大港油田有的井產(chǎn)無色石油我國四川黃瓜山和華北大港油田

4、有的井產(chǎn)無色石油, ,大慶、勝利、大慶、勝利、玉門石油均為黑色玉門石油均為黑色顏色與膠質(zhì)顏色與膠質(zhì)- -瀝青質(zhì)含量有關(guān)，含量越高，顏色越深。瀝青質(zhì)含量有關(guān)，含量越高，顏色越深。9p石油的相對密度 d d4 42020：1atm1atm下下2020單位體積原油與單位體積原油與44單位體積純水的重量比單位體積純水的重量比 一般：一般：d d4 42020 =0.75=0.75- -0.980.98，0.9-0.9-重質(zhì)油；重質(zhì)油；0.9-95%95%，C C2 25%5%，貧氣（干氣），貧氣（干氣）CHCH4 495%95%，C C2 25%5%，富氣（濕氣），富氣（濕氣）烴氣烴氣：C C1 14

5、 4為主為主，CHCH4 4最多?？扇苡猩倭孔疃??？扇苡猩倭緾 C5 5、C C6 6等等非烴氣非烴氣: :N N2 2、COCO2 2、COCO、H H2 2S S、H H2 2、惰性氣體惰性氣體: :氦、氬、氖氦、氬、氖3.天然氣的化學(xué)成分天然氣的化學(xué)成分 溶解性：溶解性：天然氣溶于石油和水。天然氣溶于石油和水。1617一、油氣來源物質(zhì)一、油氣來源物質(zhì) 油氣起源于生物體，如油氣起源于生物體，如浮游生物浮游生物、細(xì)菌、高等植物、細(xì)菌、高等植物等。等。 現(xiàn)今所發(fā)現(xiàn)的石油主要來源于現(xiàn)今所發(fā)現(xiàn)的石油主要來源于浮浮游生物；游生物；而煤和部分天然氣主要來源而煤和部分天然氣主要來源于于高等植物。高等植物

6、。生物有機(jī)質(zhì)生物有機(jī)質(zhì)沉積有機(jī)質(zhì)沉積有機(jī)質(zhì)油氣油氣 油氣現(xiàn)代有機(jī)成因理論指出，油氣現(xiàn)代有機(jī)成因理論指出，油氣起源于生物有機(jī)質(zhì)，生油氣起源于生物有機(jī)質(zhì)，生物有機(jī)質(zhì)先經(jīng)水體分解，進(jìn)入沉積物，形成沉積有機(jī)質(zhì)，然后物有機(jī)質(zhì)先經(jīng)水體分解，進(jìn)入沉積物，形成沉積有機(jī)質(zhì)，然后在適宜的溫壓等地質(zhì)條件下向油氣轉(zhuǎn)化。在適宜的溫壓等地質(zhì)條件下向油氣轉(zhuǎn)化。1 1、生物有機(jī)質(zhì)、生物有機(jī)質(zhì)19藻類體1（腐泥組）藻類體藻類體2（腐泥組）（腐泥組） 生物體中并非所有的物質(zhì)都可以生油，主要生油物質(zhì)為動(dòng)物脂肪和蛋白質(zhì)。其中顯微鏡下觀察到的腐泥組是最主要的生油組分。20 生物體死亡在水體中生物體死亡在水體中沉積并保存下來，有利于沉積

7、并保存下來，有利于生油的物質(zhì)受化學(xué)作用和生油的物質(zhì)受化學(xué)作用和細(xì)菌分解作用，在適宜的細(xì)菌分解作用，在適宜的溫壓等地質(zhì)條件下向油氣溫壓等地質(zhì)條件下向油氣轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化。生物體死亡后生物體死亡后分解（化學(xué)，細(xì)菌）分解（化學(xué)，細(xì)菌） 吞食吞食 保存于沉積物中：保存于沉積物中：0.8%0.8% 隨無機(jī)質(zhì)點(diǎn)一起沉積并保存下來的那部分生物有機(jī)質(zhì)，隨無機(jī)質(zhì)點(diǎn)一起沉積并保存下來的那部分生物有機(jī)質(zhì)，稱稱沉積有機(jī)質(zhì)沉積有機(jī)質(zhì)。2.沉積有機(jī)質(zhì)沉積有機(jī)質(zhì)石石油油的的形形成成及及演演化化 23細(xì)菌、溫度、細(xì)菌、溫度、催化劑和放射性催化劑和放射性 促使有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為油氣的理化條件（物理、促使有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為油氣的理化條件（物理、化

8、學(xué)、生物化學(xué)條件）主要有：化學(xué)、生物化學(xué)條件）主要有： 二、油氣生成的物理化學(xué)條件二、油氣生成的物理化學(xué)條件24v 有機(jī)質(zhì)隨埋深加大，當(dāng)溫度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，開始大量向石油轉(zhuǎn)化，這個(gè)溫度稱生油門限溫度生油門限溫度。對應(yīng)的深度稱生油門限深生油門限深度度。25我國不同盆地不同時(shí)代生油巖埋藏深度與油氣生成的關(guān)系我國不同盆地不同時(shí)代生油巖埋藏深度與油氣生成的關(guān)系 受地溫梯度差異，不同盆地的門限深度不一致。受地溫梯度差異，不同盆地的門限深度不一致。 石油的生成具有一定的階段性，因此，有的地區(qū)產(chǎn)油，有的地區(qū)富集天然氣，而有的地區(qū)油氣共存，這主要與其所經(jīng)歷的演化過程有關(guān)。三、油氣生成模式三、油氣生成模式v1.

9、埋深埋深：0-1500米米v2.溫度溫度：1060v3. 作用因素：作用因素：以細(xì)菌的生物化學(xué)作用為主；以細(xì)菌的生物化學(xué)作用為主； v4.4.主要產(chǎn)物：主要產(chǎn)物：生物氣、干酪根、少量未熟油生物氣、干酪根、少量未熟油 干酪根：干酪根：指沉積巖中不溶于非氧化性酸、堿指沉積巖中不溶于非氧化性酸、堿和非極性有機(jī)溶劑的分散有機(jī)質(zhì)。和非極性有機(jī)溶劑的分散有機(jī)質(zhì)。28v1.1.深度：深度：1500 1500 4000m4000mv2.2.溫度：溫度：6060180180v3.3.演化階段：演化階段：有機(jī)質(zhì)進(jìn)入生油門限有機(jī)質(zhì)進(jìn)入生油門限v4.4.作用因素：作用因素：熱力熱力+ +催化劑的作用催化劑的作用29v

10、1.1.深度：深度：4000400060006000米；米；v2.2.溫度：溫度：180 180 250250v3.3.作用因素：作用因素：石油熱裂解、熱焦化石油熱裂解、熱焦化30v1.深度深度6000-7000m；溫度溫度250v2. 作用因素：作用因素：熱變質(zhì)熱變質(zhì)v3.作用特點(diǎn)：作用特點(diǎn)：強(qiáng)烈裂解強(qiáng)烈裂解v4.主要產(chǎn)物：主要產(chǎn)物：甲烷、碳瀝青或石墨。甲烷、碳瀝青或石墨。（四）深部高溫生氣階段（四）深部高溫生氣階段2.0%Ro濕氣凝析氣深部高溫高壓下熱變質(zhì)干氣（CH4）石墨干酪根殘?jiān)?1 隨著上覆地層的不斷沉積，生物體中的有機(jī)質(zhì)所經(jīng)受的溫度逐漸升高，在一定的溫度和時(shí)間作用下，生物體中的油脂

11、不斷演化成石油。3233v 廣義上，泛指所有具有潛在生烴能力的巖石。廣義上，泛指所有具有潛在生烴能力的巖石。v富含有機(jī)質(zhì)，能夠生成并排出足以形成工業(yè)數(shù)量富含有機(jī)質(zhì)，能夠生成并排出足以形成工業(yè)數(shù)量油氣的細(xì)粒沉積巖石油氣的細(xì)粒沉積巖石生油（氣）巖、油氣源巖生油（氣）巖、油氣源巖 一、一、由烴源巖組成的地層稱為烴源巖層由烴源巖組成的地層稱為烴源巖層, ,又叫生油層又叫生油層。34，偶見原生油苗，偶見原生油苗。 粘土巖類粘土巖類泥巖、頁巖、油頁巖；泥巖、頁巖、油頁巖； 碳酸鹽巖類碳酸鹽巖類生物灰?guī)r、泥灰?guī)r、礁灰?guī)r、普通灰?guī)r生物灰?guī)r、泥灰?guī)r、礁灰?guī)r、普通灰?guī)r35 暗色泥巖和頁巖暗色泥巖和頁巖，富含有機(jī)質(zhì)

12、及低價(jià)鐵化合物，富含有機(jī)質(zhì)及低價(jià)鐵化合物，形成于低能乏氧的穩(wěn)定水體。形成于低能乏氧的穩(wěn)定水體。 我國主要陸相盆地如松遼、渤海灣、準(zhǔn)噶爾、柴達(dá)木等我國主要陸相盆地如松遼、渤海灣、準(zhǔn)噶爾、柴達(dá)木等含油氣盆地，主要烴源巖層多為灰黑、深灰、灰及灰綠色泥含油氣盆地，主要烴源巖層多為灰黑、深灰、灰及灰綠色泥巖、頁巖。巖、頁巖。36濟(jì)陽坳陷三套烴源巖濟(jì)陽坳陷三套烴源巖純純372 372 沙四上沙四上河河130 130 沙三下沙三下河河149 149 沙三中沙三中37 暗色、富含有機(jī)質(zhì)的普通灰?guī)r、生物灰?guī)r和暗色、富含有機(jī)質(zhì)的普通灰?guī)r、生物灰?guī)r和泥灰?guī)r泥灰?guī)r，形成于低能環(huán)境；，形成于低能環(huán)境； 隱晶隱晶-粉晶結(jié)

13、構(gòu)，多呈厚層粉晶結(jié)構(gòu)，多呈厚層-塊狀，水平層理塊狀，水平層理或波狀層理發(fā)育。含黃鐵礦及生物化石?；虿顚永戆l(fā)育。含黃鐵礦及生物化石。 如，四川盆地天然氣產(chǎn)自二疊如，四川盆地天然氣產(chǎn)自二疊- -三疊的灰?guī)r；波斯灣盆地三疊的灰?guī)r；波斯灣盆地。 2.碳酸鹽巖類烴源巖碳酸鹽巖類烴源巖38生成的油氣如何分布哪？生成的油氣如何分布哪？39石油地質(zhì)勘探概論石油地質(zhì)勘探概論40第一節(jié)第一節(jié) 儲(chǔ)集層和蓋層儲(chǔ)集層和蓋層孔隙性：孔隙性： 儲(chǔ)存流體的數(shù)量儲(chǔ)存流體的數(shù)量滲透性：滲透性： 流體的滲濾能力流體的滲濾能力 具有一定儲(chǔ)集空間，能夠儲(chǔ)存和滲濾流體的巖石稱為具有一定儲(chǔ)集空間，能夠儲(chǔ)存和滲濾流體的巖石稱為儲(chǔ)儲(chǔ)集巖集巖

14、。由儲(chǔ)集巖所構(gòu)成的地層稱為。由儲(chǔ)集巖所構(gòu)成的地層稱為儲(chǔ)集層儲(chǔ)集層，簡稱儲(chǔ)層。，簡稱儲(chǔ)層。 一、基本概念一、基本概念41 覆蓋在儲(chǔ)集層之上能夠阻止油氣向上運(yùn)動(dòng)的細(xì)粒、致密覆蓋在儲(chǔ)集層之上能夠阻止油氣向上運(yùn)動(dòng)的細(xì)粒、致密巖層稱為巖層稱為蓋層蓋層。 蓋層之所以能夠封蓋油氣，是由于它們蓋層之所以能夠封蓋油氣，是由于它們具備相對低的孔具備相對低的孔隙度和滲透率隙度和滲透率。 細(xì)粒、致密、孔滲性差。蒸發(fā)巖類、泥頁巖類。細(xì)粒、致密、孔滲性差。蒸發(fā)巖類、泥頁巖類。 儲(chǔ)集層和蓋層是油氣聚集成藏所必需的兩個(gè)基本要素儲(chǔ)集層和蓋層是油氣聚集成藏所必需的兩個(gè)基本要素421.1.巖石的孔隙性巖石的孔隙性： 巖石中未被固體

15、物質(zhì)充滿的空間。巖石中未被固體物質(zhì)充滿的空間。包括孔隙（狹義）、包括孔隙（狹義）、溶洞和裂縫。溶洞和裂縫。 巖石中的孔隙，有大孔隙也有小孔隙；孔隙的形狀有的巖石中的孔隙，有大孔隙也有小孔隙；孔隙的形狀有的很簡單、有的很復(fù)雜。很簡單、有的很復(fù)雜。 二、描述參數(shù)及特征二、描述參數(shù)及特征43 凈砂巖的連通孔隙度、孤立孔隙度和總孔隙度示意圖 v有效孔隙有效孔隙：連通：連通的毛細(xì)管孔隙和超的毛細(xì)管孔隙和超毛細(xì)管孔隙；毛細(xì)管孔隙；v無效孔隙無效孔隙：微毛：微毛細(xì)管孔隙，死孔隙細(xì)管孔隙，死孔隙或孤立的孔隙?；蚬铝⒌目紫?。 44 滲透性滲透性指一定壓力差下，巖石能使流體通過的能力指一定壓力差下，巖石能使流體通

16、過的能力 2.2.巖石的滲透性巖石的滲透性滲透性用滲透性用滲透率滲透率來表示來表示地層壓力條件下流體能否通過地層壓力條件下流體能否通過滲透性巖石：砂巖滲透性巖石：砂巖非滲透性巖石：泥巖非滲透性巖石：泥巖45 孔隙孔隙（Pore）：）：空隙中的粗大部分，既影響儲(chǔ)存流體的數(shù)量，也影響巖石滲濾能力； 喉道喉道（Throat）溝通孔隙的通道，主要影響巖石 滲濾流體能力。PoreThroatPore3 3、巖石的孔隙結(jié)構(gòu)、巖石的孔隙結(jié)構(gòu)46 圖3-5 儲(chǔ)集層巖石中孔隙與喉道分布示意圖顆?？紫赌z結(jié)物孔隙喉道 孔隙結(jié)構(gòu)孔隙結(jié)構(gòu)：指孔隙和喉道的幾何形狀、大：指孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布及其相互連通的關(guān)系

17、。小、分布及其相互連通的關(guān)系。3 3、巖石的孔隙結(jié)構(gòu)、巖石的孔隙結(jié)構(gòu)474.4.儲(chǔ)集空間類型儲(chǔ)集空間類型48原生粒間孔隙生物體腔孔49和和50裂縫裂縫51生儲(chǔ)蓋組合類型示意圖生儲(chǔ)蓋組合類型示意圖三、生儲(chǔ)蓋組合三、生儲(chǔ)蓋組合 定義：地層剖面中緊密相鄰的包括生油層、儲(chǔ)集層、蓋層的一個(gè)有規(guī)律的組合。它控制了油氣的垂向分布。 52地殼中的石油和天然氣在各種天然因素作用下發(fā)生的移動(dòng)。地殼中的石油和天然氣在各種天然因素作用下發(fā)生的移動(dòng)。第二節(jié)第二節(jié) 油氣的運(yùn)移油氣的運(yùn)移53初次運(yùn)移初次運(yùn)移: :油氣從源巖層向儲(chǔ)集層的運(yùn)移油氣從源巖層向儲(chǔ)集層的運(yùn)移二次運(yùn)移二次運(yùn)移: :油氣進(jìn)入儲(chǔ)集層以后的一切運(yùn)移油氣進(jìn)入儲(chǔ)

18、集層以后的一切運(yùn)移油氣初次運(yùn)移過程中的可能相態(tài)油氣初次運(yùn)移過程中的可能相態(tài)低成熟階段，水溶相低成熟階段，水溶相運(yùn)移最有可能運(yùn)移最有可能生油高峰階段，主要生油高峰階段，主要以游離油相運(yùn)移以游離油相運(yùn)移生凝析氣階段，以氣生凝析氣階段，以氣溶油相運(yùn)移溶油相運(yùn)移過成熟干氣階段，以過成熟干氣階段，以游離氣相運(yùn)移游離氣相運(yùn)移1 1、初次運(yùn)移相態(tài)、初次運(yùn)移相態(tài)一、油氣的初次運(yùn)移一、油氣的初次運(yùn)移55泥巖與砂巖壓實(shí)特征比較泥巖與砂巖壓實(shí)特征比較不同巖性壓實(shí)特征不不同巖性壓實(shí)特征不同，頁巖孔隙度隨深度同，頁巖孔隙度隨深度的變化速率快，砂巖變的變化速率快，砂巖變化較小?；^小。2、油氣初次運(yùn)移的方向、油氣初次運(yùn)移

19、的方向56n油氣初次運(yùn)移方向：油氣初次運(yùn)移方向：由泥巖向砂巖，由深部向淺部、由由泥巖向砂巖，由深部向淺部、由盆地中心向盆地邊緣盆地中心向盆地邊緣57n當(dāng)當(dāng)流體不能及時(shí)排出時(shí)流體不能及時(shí)排出時(shí)，導(dǎo)致孔隙流體壓力增大，出現(xiàn)，導(dǎo)致孔隙流體壓力增大，出現(xiàn)異常壓力異常壓力, ,產(chǎn)生裂縫，進(jìn)行排烴產(chǎn)生裂縫，進(jìn)行排烴。有機(jī)質(zhì)的生烴作用有機(jī)質(zhì)的生烴作用58 二次運(yùn)移二次運(yùn)移石油主要呈游離相石油主要呈游離相， 天然氣可呈游離相和水溶相天然氣可呈游離相和水溶相。二、油氣二次運(yùn)移二、油氣二次運(yùn)移運(yùn)移環(huán)境：運(yùn)移環(huán)境：運(yùn)移通道粗，多樣，毛細(xì)管阻力小運(yùn)移通道粗，多樣，毛細(xì)管阻力小1 1、二次運(yùn)移相態(tài)、二次運(yùn)移相態(tài)592

20、2、油氣二次運(yùn)移的動(dòng)力與阻力、油氣二次運(yùn)移的動(dòng)力與阻力 動(dòng)力：動(dòng)力：浮力、構(gòu)造作用力、水動(dòng)力浮力、構(gòu)造作用力、水動(dòng)力 阻力：阻力：毛細(xì)管力、水動(dòng)力毛細(xì)管力、水動(dòng)力 油氣二次運(yùn)移的過程就是這些動(dòng)力和阻油氣二次運(yùn)移的過程就是這些動(dòng)力和阻力相互作用的結(jié)果。力相互作用的結(jié)果。60 浮力的方向垂直向上。在水平地層水平地層條件下，油氣垂直向上運(yùn)移至儲(chǔ)蓋層界面；在地層傾斜地層傾斜情況下，油氣則沿地層上傾方向運(yùn)移。 1 1）浮力）浮力運(yùn)移動(dòng)力運(yùn)移動(dòng)力61 背斜地層中水動(dòng)力與浮力的配合情況及油氣運(yùn)移方向。背斜地層中水動(dòng)力與浮力的配合情況及油氣運(yùn)移方向。水水流動(dòng)方向與油氣浮力方向一致：水動(dòng)力為動(dòng)力；反之為阻力。流

21、動(dòng)方向與油氣浮力方向一致：水動(dòng)力為動(dòng)力；反之為阻力。2 2）水動(dòng)力）水動(dòng)力62 構(gòu)造應(yīng)力：構(gòu)造應(yīng)力：由地殼運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的地應(yīng)力。由地殼運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的地應(yīng)力。 構(gòu)造應(yīng)力直接或間接為油氣二次運(yùn)移提供構(gòu)造應(yīng)力直接或間接為油氣二次運(yùn)移提供動(dòng)力、通道。動(dòng)力、通道。 構(gòu)造作用力為油氣二次運(yùn)移創(chuàng)造了有利條構(gòu)造作用力為油氣二次運(yùn)移創(chuàng)造了有利條件。件。3 3）構(gòu)造應(yīng)力）構(gòu)造應(yīng)力63浮力增大4 4）毛細(xì)管力）毛細(xì)管力- -阻力阻力 油氣二次運(yùn)移主要油氣二次運(yùn)移主要是油氣在喉道中驅(qū)替水而向前運(yùn)移，必是油氣在喉道中驅(qū)替水而向前運(yùn)移，必須克服毛細(xì)管力須克服毛細(xì)管力。因此，通常情況下，毛細(xì)管力是油氣二次運(yùn)。因此，通常情況下，毛細(xì)

22、管力是油氣二次運(yùn)移的移的阻力阻力。64連通孔隙連通孔隙裂縫裂縫斷層：斷層：垂向運(yùn)移主通道垂向運(yùn)移主通道不整合面：不整合面：側(cè)向運(yùn)移重要通道側(cè)向運(yùn)移重要通道3、油氣二次運(yùn)移的通道基本基本通道通道654 4、二次運(yùn)移的距離、二次運(yùn)移的距離我國部分含油氣盆地油氣運(yùn)移距離 運(yùn)移距離，km 盆地名稱 一般 最大 松遼盆地 小于 40 鄂爾多斯盆地 小于 40 60 渤海灣盆地 小于 20 30 江漢盆地 小于 10 15 南襄盆地 小于 10 20 酒泉盆地 520 30 準(zhǔn)噶爾盆地 3050 80 66東營凹陷下第三系生油中心與油氣富集關(guān)系圖東營凹陷下第三系生油中心與油氣富集關(guān)系圖67石油地質(zhì)勘探概論

23、石油地質(zhì)勘探概論68第一節(jié)第一節(jié) 圈閉及油氣藏圈閉及油氣藏 定義：定義：適合于油氣聚集、形成油氣藏的場所稱為圈閉適合于油氣聚集、形成油氣藏的場所稱為圈閉 1 1、圈閉的基本概念、圈閉的基本概念儲(chǔ)集層儲(chǔ)集層：儲(chǔ)存油氣：儲(chǔ)存油氣圈閉的主體圈閉的主體蓋層蓋層：緊蓋著儲(chǔ)集層，垂向上阻止油氣逸散：緊蓋著儲(chǔ)集層，垂向上阻止油氣逸散遮擋物遮擋物：側(cè)向上阻止油氣繼續(xù)運(yùn)移，造成油氣聚集：側(cè)向上阻止油氣繼續(xù)運(yùn)移，造成油氣聚集 2.2.圈閉的組成：圈閉的組成：蓋層本身的彎曲變形；蓋層本身的彎曲變形；斷層遮擋；斷層遮擋；儲(chǔ)集層物性差異；儲(chǔ)集層物性差異；遮擋物的類型：遮擋物的類型：封閉條件封閉條件703 3、油氣藏的概

24、念、油氣藏的概念油藏油藏油氣藏油氣藏氣藏氣藏 油氣藏油氣藏油氣在油氣在單一圈閉單一圈閉中的聚集。中的聚集。 是油氣在地殼中聚集的基本單位。是油氣在地殼中聚集的基本單位。 71兩套儲(chǔ)層，兩油氣藏兩套儲(chǔ)層，兩油氣藏同一儲(chǔ)層，兩油氣藏同一儲(chǔ)層，兩油氣藏同一套儲(chǔ)層，一個(gè)油氣藏同一套儲(chǔ)層，一個(gè)油氣藏 同一要素控制同一要素控制 “ “單一圈閉單一圈閉” ” 單一儲(chǔ)層單一儲(chǔ)層 統(tǒng)一壓力系統(tǒng)統(tǒng)一壓力系統(tǒng) 同一油水界面同一油水界面72 4. 4.油氣藏的度量油氣藏的度量73老君廟背斜油藏綜合圖(據(jù)玉門石油管理局) 1、背斜油氣藏第二節(jié)第二節(jié) 油氣藏類型油氣藏類型742、斷層油氣藏 儲(chǔ)集層上傾方向被斷層遮擋形成斷

25、層圈閉，其儲(chǔ)集層上傾方向被斷層遮擋形成斷層圈閉，其中聚集了油氣。中聚集了油氣。準(zhǔn)噶爾盆地油藏剖面圖準(zhǔn)噶爾盆地油藏剖面圖 ( (據(jù)胡見義，據(jù)胡見義，2002) 2002) 75斷層在油氣藏形成中的作用A、斷層的封閉作用B、斷層的通道和破壞作用 76任任丘丘油油田田基巖突起被上覆不滲透地層所覆蓋形基巖突起被上覆不滲透地層所覆蓋形成，又稱古地貌油氣藏。成，又稱古地貌油氣藏。774 4、巖性油氣藏砂巖尖滅體及透鏡體巖性油氣藏(a)砂巖尖滅體油氣藏；(b)砂巖透鏡體油氣藏；(c)低滲透砂巖中之高滲透帶78堪薩斯州濱海砂洲由透鏡體油藏組成的鞋帶狀油氣聚集帶平面分布圖79黃金巷油田及波扎-里卡油田平面位置圖

26、(據(jù)Geology of Giant Petroleum Fields) 5、生物礁油氣藏 生物礁中具有良好生物礁中具有良好孔隙性和滲透性的儲(chǔ)集孔隙性和滲透性的儲(chǔ)集巖體被非滲透性巖層封巖體被非滲透性巖層封蓋形成的圈閉。蓋形成的圈閉。8081 1 1、充足的油氣源條件、充足的油氣源條件 2 2、有利的生儲(chǔ)蓋組合、有利的生儲(chǔ)蓋組合 3 3、有效的圈閉、有效的圈閉 4 4、必要的保存條件、必要的保存條件第三節(jié)第三節(jié) 油氣藏形成的基本地質(zhì)條件油氣藏形成的基本地質(zhì)條件靜態(tài)要素靜態(tài)要素：烴源巖、儲(chǔ)集層、蓋層、圈閉：烴源巖、儲(chǔ)集層、蓋層、圈閉動(dòng)態(tài)作用動(dòng)態(tài)作用：油氣生成、運(yùn)移、聚集、圈閉的形成：油氣生成、運(yùn)移

27、、聚集、圈閉的形成82 波斯灣盆地油氣田分布圖波斯灣盆地油氣田分布圖p波斯灣盆地波斯灣盆地：占世界剩：占世界剩余石油探明儲(chǔ)量的余石油探明儲(chǔ)量的2/3；天然氣儲(chǔ)量的天然氣儲(chǔ)量的1/3。u面積面積：350350萬萬KmKm2 2u烴源巖厚烴源巖厚：1000-1500m1000-1500mu有機(jī)質(zhì)類型有機(jī)質(zhì)類型: : II1型干酪根型干酪根u生烴潛能：生烴潛能：大。大。加瓦爾油田加瓦爾油田一、充足的油氣源條件一、充足的油氣源條件83p松遼盆地松遼盆地p大慶油田年產(chǎn)近大慶油田年產(chǎn)近5000萬萬噸噸p面積面積:26萬萬Km2。p烴源層厚度烴源層厚度：500-1000mp有機(jī)質(zhì)類型有機(jī)質(zhì)類型:I、II1型

28、干酪根型干酪根p有機(jī)質(zhì)含量有機(jī)質(zhì)含量：高：高841.1.排烴效率高排烴效率高2.2.儲(chǔ)集數(shù)量多儲(chǔ)集數(shù)量多3.3.保存條件好保存條件好接觸面積大接觸面積大儲(chǔ)層物性好儲(chǔ)層物性好蓋層質(zhì)量高蓋層質(zhì)量高二、有利的生儲(chǔ)蓋組合二、有利的生儲(chǔ)蓋組合85圖5-1 2 生 油 層 與 儲(chǔ) 集 層 為 互 層 組 合 時(shí) ， 油 氣 初 次 運(yùn) 移 和 聚 集 示 意 圖箭頭表示壓實(shí)流體流動(dòng)方向深度，ft砂巖泥巖 泥巖中壓實(shí)流體最大壓力的位置200040006000800010000生油層與儲(chǔ)集層為互層組合時(shí)，油氣初次運(yùn)移和聚集示意圖86有效性：有效性：在具有油氣來源的前提下，圈閉聚集油氣的實(shí)際能力。在具有油氣來源

29、的前提下，圈閉聚集油氣的實(shí)際能力。三、有效的圈閉三、有效的圈閉87 青草灣背斜形青草灣背斜形成晚，成晚，此時(shí)油氣區(qū)此時(shí)油氣區(qū)域性運(yùn)移已結(jié)束，域性運(yùn)移已結(jié)束，對油氣聚集無效。對油氣聚集無效。1 1、圈閉形成時(shí)間與油氣大規(guī)模運(yùn)移時(shí)、圈閉形成時(shí)間與油氣大規(guī)模運(yùn)移時(shí)間間A鴨兒峽鴨兒峽油田油田老君廟老君廟 背斜背斜石油溝石油溝油田油田祁祁連連山山青草灣背斜青西凹陷石北凹陷油氣運(yùn)移生油凹陷油藏酒泉西部盆地南部山前背斜帶油氣分布圖酒泉西部盆地南部山前背斜帶油氣分布圖早早 882 2、圈閉與油源區(qū)的關(guān)系、圈閉與油源區(qū)的關(guān)系-近近89AAADBEC生 烴凹陷F封閉層底面等高線油氣運(yùn)移路徑3 3、圈閉位置與運(yùn)移通

30、道的關(guān)系、圈閉位置與運(yùn)移通道的關(guān)系通道上通道上90四、四、 必要的保存條件必要的保存條件 遼河斷陷新生代火山巖分布圖遼河斷陷新生代火山巖分布圖91第四節(jié)第四節(jié) 油氣聚集單元油氣聚集單元9293東營凹陷東營凹陷沾化凹陷沾化凹陷車鎮(zhèn)凹陷車鎮(zhèn)凹陷惠民凹陷惠民凹陷魯西隆起區(qū)魯西隆起區(qū)埕寧隆起區(qū)埕寧隆起區(qū)魯 東 隆 起 區(qū)魯 東 隆 起 區(qū)濟(jì)陽坳陷及灘海地區(qū)，勘探面積濟(jì)陽坳陷及灘海地區(qū)，勘探面積26200km26200km2 2 ，包括東營、沾化、車鎮(zhèn)、惠民四大，包括東營、沾化、車鎮(zhèn)、惠民四大凹陷及陳家莊、義和莊、濱南、廣饒、青城等凸起凹陷及陳家莊、義和莊、濱南、廣饒、青城等凸起94緩坡帶緩坡帶洼陷帶洼

31、陷帶中央背斜帶中央背斜帶洼陷帶洼陷帶陡坡帶陡坡帶陸相斷陷盆地分帶模式圖 凸起凸起凸起凸起主斷層控制形成的單主斷層控制形成的單斷式陸相沉積盆地?cái)嗍疥懴喑练e盆地（箕狀凹陷）（箕狀凹陷）95 全球最終常規(guī)可采油氣資源量分別為3133億噸和328萬億立方米，可供人類使用100年。 2004年底，世界石油和天然氣剩余儲(chǔ)量分別已達(dá)1750億噸和171萬億立方米，而1994年底石油和天然氣油氣剩余儲(chǔ)量分別是1380億噸和140萬億立方米。十年間，世界石油和天然氣油氣剩余儲(chǔ)量分別增加了370億噸和31萬億立方米。 近10年來，世界剩余油氣儲(chǔ)量有了大幅度增加，產(chǎn)油氣量增加較快。我國生產(chǎn)石油1.7億噸，居世界第5

32、位，生產(chǎn)天然氣341億立方米，居世界17位。第五節(jié)第五節(jié) 油氣地質(zhì)勘探發(fā)展趨勢油氣地質(zhì)勘探發(fā)展趨勢962003世界主要產(chǎn)油國家石油產(chǎn)量 (單位:萬噸)位次位次國國 家家產(chǎn)量產(chǎn)量位位 次次國國 家家產(chǎn)量產(chǎn)量1沙特阿拉伯沙特阿拉伯42150.011英英 國國10475.02俄羅斯俄羅斯41080.012委內(nèi)瑞拉委內(nèi)瑞拉10075.03美美 國國28625.013科威特科威特9250.04伊伊 朗朗18650.014巴巴 西西7675.05中中 國國17075.015利比亞利比亞7000.06墨西哥墨西哥16825.016伊拉克伊拉克6375.07挪挪 威威15175.017阿爾及利亞阿爾及利亞52

33、50.08阿聯(lián)酋阿聯(lián)酋11127.518印度尼西亞印度尼西亞5100.09加拿大加拿大11100.019哈薩克斯坦哈薩克斯坦4435.010尼日利亞尼日利亞10600.020安哥拉安哥拉4375.0世界總計(jì)世界總計(jì)340433.5972003世界主要產(chǎn)油國家天然氣產(chǎn)量 (單位:108m3)位次位次國國 家家產(chǎn)量產(chǎn)量位位 次次國國 家家產(chǎn)量產(chǎn)量1俄羅斯俄羅斯578611土庫曼斯坦土庫曼斯坦5512美美 國國549512烏茲別克斯坦烏茲別克斯坦5363加拿大加拿大180513馬來西亞馬來西亞5344英英 國國102714阿聯(lián)酋阿聯(lián)酋4445阿爾及利亞阿爾及利亞82815阿根廷阿根廷4106伊伊 朗

34、朗79016墨西哥墨西哥3647挪挪 威威73417中中 國國3418印度尼西亞印度尼西亞72618澳大利亞澳大利亞3329沙特阿拉伯沙特阿拉伯61019卡塔爾卡塔爾30810荷荷 蘭蘭58320印印 度度301世界總計(jì)世界總計(jì)26382l世界最終可采儲(chǔ)量：世界最終可采儲(chǔ)量：l 石油石油 31133113 10108 8噸噸l 天然氣天然氣 3280 3280 10101111立方米立方米l年均發(fā)現(xiàn)石油可采儲(chǔ)量：年均發(fā)現(xiàn)石油可采儲(chǔ)量：l 5050年代中年代中-70-70年代末：年代末：5050億噸億噸/ /年年l 8080年代：年代：2020億噸億噸/ /年年l 剩余儲(chǔ)量集中在沙漠、海域等高難

35、度地區(qū)。剩余儲(chǔ)量集中在沙漠、海域等高難度地區(qū)。l 從世界范圍來看，至少在從世界范圍來看，至少在20502050年以前，石油和天年以前，石油和天然氣是一種不可替代的優(yōu)質(zhì)能源。然氣是一種不可替代的優(yōu)質(zhì)能源。(1) (1) 新區(qū)油氣勘探：新區(qū)油氣勘探： 新區(qū)是尋找大型油氣田的主要領(lǐng)域，是一個(gè)國家石新區(qū)是尋找大型油氣田的主要領(lǐng)域，是一個(gè)國家石油生產(chǎn)持續(xù)增長的基礎(chǔ)。只有新區(qū)不斷有重大發(fā)現(xiàn)，才油生產(chǎn)持續(xù)增長的基礎(chǔ)。只有新區(qū)不斷有重大發(fā)現(xiàn)，才能接替老油區(qū)的產(chǎn)量遞減，才能使一個(gè)國家石油生產(chǎn)保能接替老油區(qū)的產(chǎn)量遞減，才能使一個(gè)國家石油生產(chǎn)保持可持續(xù)性發(fā)展。持可持續(xù)性發(fā)展。（2 2）海洋油氣勘探：）海洋油氣勘探：

36、 隨著海洋地球物理勘探和海上鉆井技術(shù)裝置的發(fā)隨著海洋地球物理勘探和海上鉆井技術(shù)裝置的發(fā)展，人類向海洋進(jìn)軍的步伐加快，海洋石油勘探不僅可展，人類向海洋進(jìn)軍的步伐加快，海洋石油勘探不僅可在淺海大陸架鉆探，甚至可到更深的水域開展勘探，從在淺海大陸架鉆探，甚至可到更深的水域開展勘探，從而為人類開辟了更加廣闊的油氣勘探領(lǐng)域。而為人類開辟了更加廣闊的油氣勘探領(lǐng)域。塔克拉瑪甘大沙漠腹地中的石油鉆井自升式鉆井平臺 自升式鉆井平臺 半潛式鉆井平臺（3 3）深層油氣勘探）深層油氣勘探 隨著深層地震和鉆井技術(shù)的發(fā)展，隨著深層地震和鉆井技術(shù)的發(fā)展，40004000米以下的深層油米以下的深層油氣資源已成為重要勘探領(lǐng)域。

37、尤其是在一些多層系含油氣地氣資源已成為重要勘探領(lǐng)域。尤其是在一些多層系含油氣地區(qū)，開展深部層系的油氣勘探已取得重要突破。區(qū)，開展深部層系的油氣勘探已取得重要突破。（4 4）隱蔽油氣藏勘探）隱蔽油氣藏勘探 在一些勘探程度較高的地區(qū)，在容易找到的構(gòu)造油氣藏，在一些勘探程度較高的地區(qū)，在容易找到的構(gòu)造油氣藏，主要是背斜和斷層油氣藏都已發(fā)現(xiàn)之后，較難發(fā)現(xiàn)的巖性、主要是背斜和斷層油氣藏都已發(fā)現(xiàn)之后，較難發(fā)現(xiàn)的巖性、地層油氣藏為主體的隱蔽油氣藏就成為主要的勘探目標(biāo)。一地層油氣藏為主體的隱蔽油氣藏就成為主要的勘探目標(biāo)。一般大型構(gòu)造油氣藏在勘探的早期基本即可被發(fā)現(xiàn)，而尋找大般大型構(gòu)造油氣藏在勘探的早期基本即可

38、被發(fā)現(xiàn)，而尋找大量的、單個(gè)規(guī)模較小的隱蔽油氣藏是中高勘探成熟區(qū)油氣勘量的、單個(gè)規(guī)模較小的隱蔽油氣藏是中高勘探成熟區(qū)油氣勘探的主要任務(wù)。探的主要任務(wù)。渤海灣盆地深層綜合評價(jià)圖渤海灣盆地深層綜合評價(jià)圖31.2%31.2%69.5%69.5%44.8%44.8%50.7%50.7%68.3%68.3%74.2%74.2%73.5%73.5%0.00%20.00%40.00%60.00%80.00%“八五”年均“八五”年均1996年1996年1997年1997年1998年1998年1999年1999年2000年2000年2001年2001年濟(jì)陽坳陷上報(bào)隱蔽型油氣藏探明儲(chǔ)量對比圖濟(jì)陽坳陷上報(bào)隱蔽型油氣藏

39、探明儲(chǔ)量對比圖 隱蔽型油氣藏比例顯著增大隱蔽型油氣藏比例顯著增大 （5 5）天然氣勘探）天然氣勘探 包括常規(guī)和非常規(guī)天然氣勘探。包括常規(guī)和非常規(guī)天然氣勘探。 近十幾年來，世界天然氣的儲(chǔ)產(chǎn)量增長幅度超過石油，近十幾年來，世界天然氣的儲(chǔ)產(chǎn)量增長幅度超過石油，天然氣總探明儲(chǔ)量當(dāng)量已與石油總探明儲(chǔ)量持平，而且天然天然氣總探明儲(chǔ)量當(dāng)量已與石油總探明儲(chǔ)量持平，而且天然氣快速增長的趨勢還在繼續(xù)。在不遠(yuǎn)的將來，天然氣可能將氣快速增長的趨勢還在繼續(xù)。在不遠(yuǎn)的將來，天然氣可能將取代石油成為第一能源。因此，常規(guī)天然氣勘探是非常重要取代石油成為第一能源。因此，常規(guī)天然氣勘探是非常重要的領(lǐng)域。在地下呈吸附或固體狀態(tài)的非

40、常規(guī)天然氣，即煤層的領(lǐng)域。在地下呈吸附或固體狀態(tài)的非常規(guī)天然氣，即煤層氣和天然氣水合物等，越來越受到重視。其中煤層氣已成為氣和天然氣水合物等，越來越受到重視。其中煤層氣已成為許多國家天然氣產(chǎn)量的重要組成部分。許多國家天然氣產(chǎn)量的重要組成部分。 107 常規(guī)天然氣藏：氣在圈閉中的聚集符合重力分異原理，常規(guī)天然氣藏：氣在圈閉中的聚集符合重力分異原理，形成上氣下水的常規(guī)分布。但在自然界中還發(fā)現(xiàn)許多天然氣形成上氣下水的常規(guī)分布。但在自然界中還發(fā)現(xiàn)許多天然氣聚集并不符合重力分異原理，甚至不需要一般意義上的圈閉，聚集并不符合重力分異原理，甚至不需要一般意義上的圈閉，其成藏機(jī)制不同于常規(guī)天然氣藏。其成藏機(jī)制

41、不同于常規(guī)天然氣藏。 非常規(guī)天然氣藏：在地下的賦存狀態(tài)和聚集方式與常規(guī)非常規(guī)天然氣藏：在地下的賦存狀態(tài)和聚集方式與常規(guī)天然氣藏具有明顯差異的天然氣聚集。天然氣藏具有明顯差異的天然氣聚集。 深盆氣（藏）；煤層氣（藏）；天然氣水合物深盆氣（藏）；煤層氣（藏）；天然氣水合物108深盆氣藏深盆氣藏1.1.深盆氣藏概念（深盆氣藏概念（Deep Basin Gas PoolsDeep Basin Gas Pools）深盆氣是一種賦存在盆地深凹陷部位、低孔滲儲(chǔ)層中的一種氣水關(guān)系倒置的非常規(guī)氣藏。氣水過渡帶氣水過渡帶背斜氣藏背斜氣藏甜點(diǎn)甜點(diǎn)深盆氣藏深盆氣藏巖性氣藏巖性氣藏109 阿爾伯達(dá)牛奶河氣田阿爾伯達(dá)牛奶

42、河氣田 東俄亥克林頓氣田東俄亥克林頓氣田 阿爾伯達(dá)艾爾姆華士氣田阿爾伯達(dá)艾爾姆華士氣田 懷俄明綠懷俄明綠河河氣田氣田 新墨西哥圣胡安氣田新墨西哥圣胡安氣田 懷俄明紅色沙懷俄明紅色沙漠漠盆地氣田盆地氣田 飽含氣層飽含氣層 飽含水層飽含水層 jc110阿爾伯達(dá)盆地深盆氣藏發(fā)育模式圖 jc111英里煙煤（瀝青煤）次煙煤（瀝青煤）美國含煤區(qū)域美國含煤區(qū)域(A Perrodon等，1998) 美國西部地區(qū)致密砂巖氣藏盆地美國西部地區(qū)致密砂巖氣藏盆地（Spencer,1989）沒有表示的致密砂巖氣盆地還有Big Horn, Hanna (Wyoming)和Raton(Colorado and New Me

43、xico)。 氣源巖的大面積高效生排烴：煤及煤系地層1122.2.深盆氣藏的特點(diǎn)深盆氣藏的特點(diǎn)113源巖條件源巖條件類型多為類型多為型，面積大，成熟度高，供氣型，面積大，成熟度高，供氣充足，供氣速率高充足，供氣速率高儲(chǔ)集條件儲(chǔ)集條件低孔、低滲，大面積發(fā)育低孔、低滲，大面積發(fā)育蓋層條件蓋層條件頂、底封蓋層都重要頂、底封蓋層都重要保存條件保存條件區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定、斷裂發(fā)育少區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定、斷裂發(fā)育少氣源、儲(chǔ)層、封蓋層與構(gòu)造條件的有利匹配氣源、儲(chǔ)層、封蓋層與構(gòu)造條件的有利匹配3.3.深盆氣藏形成的地質(zhì)條件深盆氣藏形成的地質(zhì)條件114深盆氣藏與常規(guī)氣藏關(guān)系示意圖（據(jù)金之鈞等，2003） 1151161.1.

44、基本概念基本概念煤層氣煤層氣：一種儲(chǔ)集在煤層中的自生自儲(chǔ)式的天然氣；是煤化作用一種儲(chǔ)集在煤層中的自生自儲(chǔ)式的天然氣；是煤化作用 的產(chǎn)物。組成受煤階、有機(jī)質(zhì)來源、埋深和溫度的影響。的產(chǎn)物。組成受煤階、有機(jī)質(zhì)來源、埋深和溫度的影響。 由于這類天然氣的主要成分是甲烷，故又稱煤層甲烷。在我由于這類天然氣的主要成分是甲烷，故又稱煤層甲烷。在我國煤炭工業(yè)中稱作煤層瓦斯。國煤炭工業(yè)中稱作煤層瓦斯。 從源巖及形成角度講，煤層氣是煤成氣（或稱煤型氣、煤系從源巖及形成角度講，煤層氣是煤成氣（或稱煤型氣、煤系氣）的一部分，是殘留在煤層中的煤成氣。煤成氣是指由煤系地氣）的一部分，是殘留在煤層中的煤成氣。煤成氣是指由煤

45、系地層生成并運(yùn)移出來而聚集在其它儲(chǔ)集層或各種圈閉中的天然氣，層生成并運(yùn)移出來而聚集在其它儲(chǔ)集層或各種圈閉中的天然氣，屬于常規(guī)天然氣。屬于常規(guī)天然氣。煤層氣藏117 長期以來，煤層氣是作為采煤的副產(chǎn)品，有害物來對待的。長期以來，煤層氣是作為采煤的副產(chǎn)品，有害物來對待的。七、八十年代以來，美國等國家逐漸發(fā)展起一套完整的開采煤七、八十年代以來，美國等國家逐漸發(fā)展起一套完整的開采煤層甲烷的新技術(shù)，引起了各國的關(guān)注。層甲烷的新技術(shù)，引起了各國的關(guān)注。 我國煤炭資源豐富，蘊(yùn)藏著非?？捎^的煤層甲烷。目前我我國煤炭資源豐富，蘊(yùn)藏著非?？捎^的煤層甲烷。目前我國對煤層甲烷的開發(fā)主要是為了保證煤礦安全而進(jìn)行抽放瓦斯

46、。國對煤層甲烷的開發(fā)主要是為了保證煤礦安全而進(jìn)行抽放瓦斯。近幾年通過地質(zhì)研究，在華北、東北等地已開展了煤層甲烷的近幾年通過地質(zhì)研究，在華北、東北等地已開展了煤層甲烷的實(shí)驗(yàn)性勘探開發(fā)，相信將會(huì)推動(dòng)煤層甲烷工業(yè)的發(fā)展。實(shí)驗(yàn)性勘探開發(fā)，相信將會(huì)推動(dòng)煤層甲烷工業(yè)的發(fā)展。1182.2.煤層氣的賦存狀態(tài)煤層氣的賦存狀態(tài)煤層氣在煤儲(chǔ)中以三種方式賦存，煤層氣在煤儲(chǔ)中以三種方式賦存，即游離、吸附和溶解即游離、吸附和溶解。 吸附氣是煤層甲烷的主體，占吸附氣是煤層甲烷的主體，占5696%，一般占，一般占90%，溶解氣溶解氣不足不足1%，其余為游離氣。游離狀態(tài)的煤層甲烷，存在于煤的孔隙、，其余為游離氣。游離狀態(tài)的煤層

47、甲烷，存在于煤的孔隙、裂隙或空洞中。裂隙或空洞中。119 煤層氣在煤儲(chǔ)集層煤層氣在煤儲(chǔ)集層主要依賴吸附作用，有無圈閉無關(guān)要主要依賴吸附作用，有無圈閉無關(guān)要緊緊，但常規(guī)天然氣必須在圈閉中。這是與常規(guī)天然氣聚集的，但常規(guī)天然氣必須在圈閉中。這是與常規(guī)天然氣聚集的最主要差別最主要差別 。 煤層的含氣量一般為煤層的含氣量一般為1040m3/t ，而煤的生氣量至無煙，而煤的生氣量至無煙煤階段累計(jì)可達(dá)煤階段累計(jì)可達(dá)210490m3/t煤。至少有煤。至少有90%的由煤生成的氣的由煤生成的氣從煤中析出，大部分氣運(yùn)移出煤層，一部分賦存于煤層中并從煤中析出，大部分氣運(yùn)移出煤層，一部分賦存于煤層中并有一定規(guī)模的運(yùn)移

48、調(diào)整。在不同演化階段，煤層甲烷的運(yùn)移有一定規(guī)模的運(yùn)移調(diào)整。在不同演化階段，煤層甲烷的運(yùn)移特征不同。特征不同。3. 3. 煤層氣的富集煤層氣的富集120 煤層氣藏為具有一定規(guī)模，并含有商業(yè)性開采價(jià)值煤煤層氣藏為具有一定規(guī)模，并含有商業(yè)性開采價(jià)值煤層氣的煤巖體。層氣的煤巖體。 （Coal bed gas reservoir） 這一概念強(qiáng)調(diào)煤層含有商業(yè)性價(jià)值的煤層氣，而不是這一概念強(qiáng)調(diào)煤層含有商業(yè)性價(jià)值的煤層氣，而不是泛指一般含氣的煤巖體；強(qiáng)調(diào)煤巖體要有一定的規(guī)模?，F(xiàn)泛指一般含氣的煤巖體；強(qiáng)調(diào)煤巖體要有一定的規(guī)?！，F(xiàn)代技術(shù)條件下，具有商業(yè)性開采價(jià)值的煤層甲烷氣藏的煤代技術(shù)條件下，具有商業(yè)性開采價(jià)值的

49、煤層甲烷氣藏的煤層厚度通常層厚度通常130 m ，埋深，埋深452730 m ，煤階可從褐煤到，煤階可從褐煤到無煙煤。無煙煤。4. 4. 煤層氣藏形成的地質(zhì)條件煤層氣藏形成的地質(zhì)條件121天然氣水合物 1.1.基本概念基本概念 天然氣水合物是指在特定的低溫和高壓條件下，甲烷等氣天然氣水合物是指在特定的低溫和高壓條件下，甲烷等氣體分子天然地被封閉在水分子的擴(kuò)大晶格中，形成似冰狀的固體分子天然地被封閉在水分子的擴(kuò)大晶格中，形成似冰狀的固態(tài)水合物。態(tài)水合物。 自然界中存在的天然氣水合物的天然氣主要成分為甲烷，自然界中存在的天然氣水合物的天然氣主要成分為甲烷，又稱為甲烷水合物（又稱為甲烷水合物（Met

50、hane HydratesMethane Hydrates）。）。 有時(shí)乙烷、丙烷、丁烷、二氧化碳及硫化氫也可與甲烷一有時(shí)乙烷、丙烷、丁烷、二氧化碳及硫化氫也可與甲烷一起形成固態(tài)混合氣體水合物，故又稱固態(tài)氣水合物起形成固態(tài)混合氣體水合物，故又稱固態(tài)氣水合物(Solid Gas (Solid Gas Hydrates Hydrates ）122123 天然氣水合物是甲烷等氣體和水分子組成的類似冰狀的固態(tài)物質(zhì)，其分天然氣水合物是甲烷等氣體和水分子組成的類似冰狀的固態(tài)物質(zhì)，其分子式為子式為2 2，其中是以甲烷氣體為主的氣體分子數(shù)，為水分子數(shù)。，其中是以甲烷氣體為主的氣體分子數(shù)，為水分子數(shù)。天然氣水合

51、物實(shí)質(zhì)上是一種水包氣的籠形物。其中的水結(jié)晶成等軸晶系，而天然氣水合物實(shí)質(zhì)上是一種水包氣的籠形物。其中的水結(jié)晶成等軸晶系，而不是象冰那樣的六方晶系。由水分子形成剛性籠架晶格，每個(gè)籠架晶格中均不是象冰那樣的六方晶系。由水分子形成剛性籠架晶格，每個(gè)籠架晶格中均包括一個(gè)主要為甲烷的氣體分子包括一個(gè)主要為甲烷的氣體分子 。 124125 形成水合物的氣體可以是來自洋底沉積物之下深形成水合物的氣體可以是來自洋底沉積物之下深度不大的生物成因氣度不大的生物成因氣, ,也可以是沿海底斷裂來自深處的也可以是沿海底斷裂來自深處的非生物成因氣。這類固態(tài)氣體水合物可以成為深部氣非生物成因氣。這類固態(tài)氣體水合物可以成為深

52、部氣藏的良好蓋層藏的良好蓋層, ,也可以形成氣體水合物氣田。也可以形成氣體水合物氣田。1262.2.天然氣水合物形成與分布天然氣水合物形成與分布形成天然氣水合物需具備的四個(gè)基本條件形成天然氣水合物需具備的四個(gè)基本條件: :充足的天然氣和水，天然氣主要是生物成因氣，充足的天然氣和水，天然氣主要是生物成因氣，其次來源于熱成因氣；其次來源于熱成因氣；較低的溫度，一般溫度低于較低的溫度，一般溫度低于1010；較高的壓力，一般壓力大于較高的壓力，一般壓力大于10MPa10MPa；有利的儲(chǔ)集空間。有利的儲(chǔ)集空間。最重要的是低溫和高壓條件，且溫度與壓力最重要的是低溫和高壓條件，且溫度與壓力可在一定范圍內(nèi)相互

53、補(bǔ)嘗?？稍谝欢ǚ秶鷥?nèi)相互補(bǔ)嘗。127 氣體水合物的形成要求壓力隨溫度線性升高而呈對氣體水合物的形成要求壓力隨溫度線性升高而呈對數(shù)地增加數(shù)地增加,因而在大多數(shù)沉積盆地中因而在大多數(shù)沉積盆地中,壓力增加的幅度都壓力增加的幅度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足這個(gè)要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足這個(gè)要求,水合物在水合物在21-27溫度下都將分溫度下都將分解解,因而形成水合物的深度下限約在因而形成水合物的深度下限約在1524m ,隨各地地溫隨各地地溫梯度的不同而有所變化。梯度的不同而有所變化。128 氣體水合物的分布特征：多分布在極地、永久凍土帶及大洋海底。氣體水合物的分布特征：多分布在極地、永久凍土帶及大洋海底。氣體水合物礦床的全球分

54、布略圖(轉(zhuǎn)引自張厚福等，1999)黑方塊:大陸(永久凍土層)預(yù)測礦床，黑圓點(diǎn):海洋(水生)沉積物預(yù)測礦床，黑菱形塊:已發(fā)現(xiàn)的礦床129“可燃冰可燃冰”賦存于海洋賦存于海洋3003000米水深的海底沉積物中，主要賦存米水深的海底沉積物中，主要賦存于陸坡、島坡和盆地的沉積物或沉積巖中。中國南海于陸坡、島坡和盆地的沉積物或沉積巖中。中國南海“可燃冰可燃冰”蘊(yùn)藏蘊(yùn)藏在水深在水深3503200米范圍。米范圍。 海底海底“可燃冰可燃冰”分布的范圍約占海洋總面積的分布的范圍約占海洋總面積的10%，達(dá)，達(dá)4000萬平方萬平方公里，總儲(chǔ)量是全球已探明石油、煤炭和天然氣儲(chǔ)量的兩倍，是常規(guī)公里，總儲(chǔ)量是全球已探明石

55、油、煤炭和天然氣儲(chǔ)量的兩倍，是常規(guī)天然氣儲(chǔ)量的天然氣儲(chǔ)量的50倍。據(jù)估計(jì)，僅全球海底倍。據(jù)估計(jì)，僅全球海底“可燃冰可燃冰”資源可供人類使資源可供人類使用用1000年。還有資料估計(jì)全球約占年。還有資料估計(jì)全球約占27%的陸域是形成的陸域是形成“可燃冰可燃冰”的潛的潛在地區(qū)。在全球邊緣海、深海槽區(qū)及大洋盆地地區(qū)，有利于形成在地區(qū)。在全球邊緣海、深海槽區(qū)及大洋盆地地區(qū)，有利于形成“可可燃冰燃冰”的面積約為的面積約為18.9億平方千米，占海洋總面積的億平方千米，占海洋總面積的30%。 氣體水合物的分布及儲(chǔ)量130早在早在1965年，前蘇聯(lián)在西西伯利亞永久凍土帶的麥索亞哈甲烷水合物年，前蘇聯(lián)在西西伯利亞

56、永久凍土帶的麥索亞哈甲烷水合物儲(chǔ)層中，采用降壓、注化學(xué)藥劑等方法實(shí)現(xiàn)了該礦藏的試開發(fā)，蘇聯(lián)成儲(chǔ)層中，采用降壓、注化學(xué)藥劑等方法實(shí)現(xiàn)了該礦藏的試開發(fā)，蘇聯(lián)成為世界上第一個(gè)成功試開發(fā)甲烷水合物的國家。為世界上第一個(gè)成功試開發(fā)甲烷水合物的國家。1999年日本在近海試采成功。年日本在近海試采成功。2006年，加拿大成功利用年，加拿大成功利用“減壓法減壓法”在陸域開采可燃冰，如果能將在陸域開采可燃冰，如果能將“減壓法減壓法”運(yùn)用到海底開發(fā)并取得成功，那么加拿大將是世界上第一個(gè)運(yùn)用到海底開發(fā)并取得成功，那么加拿大將是世界上第一個(gè)利用利用“減壓法減壓法”在海底開采可燃冰的國家。在海底開采可燃冰的國家。 20

57、12年年2月月15日，在日本愛知縣渥美半島近海進(jìn)行試開采，為日，在日本愛知縣渥美半島近海進(jìn)行試開采，為2013年正年正式開采做準(zhǔn)備。如果開采成功，日本將成為世界上第一個(gè)從海底開發(fā)可式開采做準(zhǔn)備。如果開采成功，日本將成為世界上第一個(gè)從海底開發(fā)可燃冰的國家。燃冰的國家。 關(guān)于氣體水合物的開采1312007年年5月我國在南海北部首次鉆獲甲烷水合物。月我國在南海北部首次鉆獲甲烷水合物。2008年年11月在祁連山南緣永久凍土帶月在祁連山南緣永久凍土帶(青海省天峻縣木里鎮(zhèn)，海拔青海省天峻縣木里鎮(zhèn)，海拔4062米米)成功鉆獲甲烷水合物；成功鉆獲甲烷水合物；2009年年6月繼續(xù)鉆探，獲得寶貴的實(shí)物樣品，月繼續(xù)

58、鉆探，獲得寶貴的實(shí)物樣品，我國成為世界上第一個(gè)在中低緯度凍土區(qū)發(fā)現(xiàn)我國成為世界上第一個(gè)在中低緯度凍土區(qū)發(fā)現(xiàn)“可燃冰可燃冰”的國家。青海的國家。青海省甲烷水合物儲(chǔ)量約占我國陸域甲烷水合物儲(chǔ)量的省甲烷水合物儲(chǔ)量約占我國陸域甲烷水合物儲(chǔ)量的1/4。據(jù)估計(jì)，我國據(jù)估計(jì)，我國“可燃冰可燃冰”的資源儲(chǔ)量為的資源儲(chǔ)量為803.44億噸油當(dāng)量，接近于我國億噸油當(dāng)量，接近于我國常規(guī)石油資源量，約是我國常規(guī)天然氣資源量的兩倍。常規(guī)石油資源量，約是我國常規(guī)天然氣資源量的兩倍。 我國氣體水合物的勘探現(xiàn)狀132頁巖氣頁巖氣 頁巖氣頁巖氣是指儲(chǔ)存于泥巖、高碳泥巖、頁巖及粉砂質(zhì)巖夾層中的一是指儲(chǔ)存于泥巖、高碳泥巖、頁巖及粉

59、砂質(zhì)巖夾層中的一種非常規(guī)天然氣，與常規(guī)天然氣相比，開采壽命長，生產(chǎn)周期長。種非常規(guī)天然氣，與常規(guī)天然氣相比，開采壽命長，生產(chǎn)周期長。 頁巖氣是主體上以吸附或游離狀態(tài)存在于泥巖、高碳泥巖、頁巖及頁巖氣是主體上以吸附或游離狀態(tài)存在于泥巖、高碳泥巖、頁巖及粉砂質(zhì)巖類夾層中的天然氣，極少量以溶解狀態(tài)儲(chǔ)存。與常規(guī)儲(chǔ)層氣粉砂質(zhì)巖類夾層中的天然氣，極少量以溶解狀態(tài)儲(chǔ)存。與常規(guī)儲(chǔ)層氣藏不同，頁巖既是天然氣生成的源巖，也是聚集和保存天然氣的儲(chǔ)層藏不同，頁巖既是天然氣生成的源巖，也是聚集和保存天然氣的儲(chǔ)層和蓋層。因此，有機(jī)質(zhì)含量高的黑色頁巖、高碳泥巖等常是最好的頁和蓋層。因此，有機(jī)質(zhì)含量高的黑色頁巖、高碳泥巖等常

60、是最好的頁巖氣發(fā)育條件巖氣發(fā)育條件頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀 頁巖氣資源頁巖氣資源據(jù)美國學(xué)者與機(jī)構(gòu)評估，全球非常規(guī)天然氣資源據(jù)美國學(xué)者與機(jī)構(gòu)評估，全球非常規(guī)天然氣資源921.41012m3，其中頁巖氣，其中頁巖氣4561012m3，煤層氣約，煤層氣約2561012m3，致密砂巖氣，致密砂巖氣2091012m3，前者相當(dāng)于煤層氣，前者相當(dāng)于煤層氣與致密砂巖氣二者之和。區(qū)域上，北美地區(qū)、中亞和中國地區(qū)頁巖氣遠(yuǎn)景資源為與致密砂巖氣二者之和。區(qū)域上，北美地區(qū)、中亞和中國地區(qū)頁巖氣遠(yuǎn)景資源為108.71012m3和和99.81012m3，占非常規(guī)天然氣的比例為，占非常規(guī)天然氣的比例為46.7%