采氣工培訓-地質(zhì)基礎(chǔ)知識

第一章采氣地質(zhì)基礎(chǔ)知識2011年10月第一節(jié)地殼及其組成物質(zhì)一、地殼

地殼是地球最外層的固體外殼，巖石圈的重要組成部分。大陸地殼厚度一般為35～45km。

其中，高山、高原地區(qū)地殼較厚（可達60～70km），平原、盆地地殼相對較薄。大洋地殼則遠比大陸地殼薄，厚度一般小于10km。地殼巖石礦物化學元素地殼分為上下兩層。

上層化學成分以氧、硅、鋁為主，稱為硅鋁層，由于和花崗巖成分相似，所以又叫花崗質(zhì)層。此層在海洋底部很薄，甚至缺失，是不連續(xù)圈層。

下層富含硅和鎂，稱為硅鎂層，由于和玄武巖成分相似，所以又叫玄武質(zhì)層。在大陸和海洋均有分布，是連續(xù)圈層。第一節(jié)地殼及其組成物質(zhì)地殼中主要元素的平均含量元素據(jù)克拉克和華盛頓（1924）%

據(jù)泰勒（1964）%O49.5246.40Si25.7528.15Al7.518.23Fe4.704.63Ca3.294.15Na2.642.36K2.402.09Mg1.942.33H0.88--第一節(jié)地殼及其組成物質(zhì)二、巖石第一節(jié)地殼及其組成物質(zhì)巖石是由各種礦物組成的復雜結(jié)合體。按其成因可將巖石分為巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖三大類。第一節(jié)地殼及其組成物質(zhì)1、巖漿巖由巖漿在一定地質(zhì)作用的影響下，侵入地殼或噴出地表，經(jīng)冷卻凝固、結(jié)晶而形成。噴出巖侵入巖巖漿花崗巖玄武巖2、沉積巖——油氣開發(fā)重點關(guān)注早期形成的巖石經(jīng)過物理、化學的破壞作用，在地質(zhì)外力（如流水、風吹、日曬等）的作用下，在海洋、湖泊、河道或陸地表面某些地方沉積下來而形成的巖石。第一節(jié)地殼及其組成物質(zhì)第一節(jié)地殼及其組成物質(zhì)3、變質(zhì)巖原巖（如巖漿巖或沉積巖）受到高溫、高壓等條件的影響，改變了原來巖石的成分、結(jié)構(gòu)，發(fā)生了變質(zhì)作用而形成的巖石。大理巖A.重熔、再生B.風化、搬運、沉積、固結(jié)成巖C.高溫高壓變質(zhì)巖漿巖巖漿沉積巖變質(zhì)巖第一節(jié)地殼及其組成物質(zhì)第一節(jié)地殼及其組成物質(zhì)三、礦物礦物是由天然產(chǎn)出且具有特定的化學成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)造的均勻固體，是組成巖石的基本單位。

目前自然界發(fā)現(xiàn)的礦物約有3300多種，而構(gòu)成巖石主要成分的礦物也只有20～30種。

組成巖石主要成分的礦物稱為造巖礦物。正長石斜長石黑云母石英第一節(jié)地殼及其組成物質(zhì)礦物的識別方法（1）形態(tài)礦物的晶體都具有一定的外部形態(tài)。云母晶體金剛石晶體電氣石晶體第一節(jié)地殼及其組成物質(zhì)礦物的識別方法（2）物理性質(zhì)顏色——在礦物的新鮮面上直接觀察到的顏色，最明顯且便于識別的特征。橄欖石紫水晶第一節(jié)地殼及其組成物質(zhì)礦物的識別方法（2）物理性質(zhì)光澤——礦物反射光線的能力和閃光的性質(zhì)。金屬光澤半金屬光澤石綿黃鐵礦磁鐵礦非金屬光澤第一節(jié)地殼及其組成物質(zhì)礦物的識別方法（2）物理性質(zhì)透明度——礦物透光能力的強弱。以0.03mm厚度為標準，通常在礦物碎片邊緣觀察。透明礦物半透明礦物黃鐵礦磁鐵礦不透明礦物冰洲石第一節(jié)地殼及其組成物質(zhì)礦物的識別方法（2）物理性質(zhì)硬度——礦物抵抗摩擦或刻劃的強度，是鑒定礦物的重要依據(jù)之一。

礦物學上的硬度一般指的是相對硬度——摩式硬度。硬度（°）12345678910礦物滑石石膏方解石螢石磷灰石（正）長石石英黃玉剛玉金剛石常見礦物硬度表（摩氏硬度計）指甲2.2小刀或玻璃5~5.6第一節(jié)地殼及其組成物質(zhì)礦物的識別方法（3）簡易化學反應

絕大多數(shù)礦物都是以化合物的形式存在，有的礦物用簡單的化學反應就可以試驗出所含成分。CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑例如：方解石遇冷的稀鹽酸劇烈起泡白云石遇冷的稀鹽酸緩慢起泡（或不起泡），遇熱的稀鹽酸才劇烈起泡。第二節(jié)沉積巖的類型及沉積相一、沉積巖沉積巖在地殼表層分布很廣，陸地面積的大約四分之三被沉積物(巖)所覆蓋，而海洋面積的全部被沉積物(巖)所覆蓋。沉積巖的分類方案很多，從油氣地質(zhì)的角度考度，可將其分為三類：

碎屑巖、粘土巖、碳酸鹽巖。1、碎屑巖第二節(jié)沉積巖的類型及沉積相

碎屑巖由碎屑顆粒和膠結(jié)物組成，碎屑成分占50%以上。碎屑顆粒以石英、長石為主。2、粘土巖由粒徑小于0.1mm的粘土礦物所組成的巖石。按層理結(jié)構(gòu)可分為頁巖和泥巖。3、碳酸鹽巖第二節(jié)沉積巖的類型及沉積相主要成分：方解石（CaCO3）→石灰?guī)r白云石[CaMg(CO3)2]→白云巖石灰?guī)r白云巖二、沉積相第二節(jié)沉積巖的類型及沉積相在一定沉積環(huán)境中所形成的巖石組合。沉積環(huán)境——指在沉積和成巖過程中所處的自然地理條件、氣候狀況、生物發(fā)育情況、沉積介質(zhì)的物理-化學性質(zhì)、地球化學條件及水體深淺等。巖石組合——指巖石的成分、顏色、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造以及各種巖石的相互關(guān)系和分布情況等。沉積相分類表第二節(jié)沉積巖的類型及沉積相相組陸相組海相組海陸過渡相組相殘積相坡積-墜積相山麓-洪積相河流相湖泊相沼澤相沙漠相冰川相濱岸相淺海陸棚相半深海相深海相三角洲相瀉湖相障壁島相潮坪相河口灣相三、沉積盆地第二節(jié)沉積巖的類型及沉積相在漫長的地質(zhì)歷史時期，由于地殼的不斷運動，使得地殼表面起伏不平，下降的地區(qū)形成洼陷，接受沉積的洼陷區(qū)域稱為沉積盆地。大多數(shù)石油、天然氣都分布在沉積盆地中。第三節(jié)地層和地質(zhì)時代一、地層指具有一定時間和空間涵義的層狀巖石的自然組合。巖石：反映地殼發(fā)展變化的情況?；悍从成锇l(fā)展史、巖層形成的年代和形成的沉積環(huán)境。第三節(jié)地層和地質(zhì)時代二、地質(zhì)時代地質(zhì)時代就是地層的年齡。地質(zhì)時代單位：代、紀、世。地層單位：界、系、統(tǒng)及群、組、段、帶。例如：中生界侏羅系下統(tǒng)自流井組大安寨段中生界三疊系上統(tǒng)須家河組古生界二疊系上統(tǒng)長興組

地殼運動：又稱構(gòu)造運動，是由于地殼的內(nèi)部原因（重力、地內(nèi)熱能等）和外部原因（行星引力）引起地殼形態(tài)的變化的運動?；绢愋停荷颠\動：此起彼伏，相互補償（局部）。水平運動：地殼以水平運動為主。第四節(jié)地質(zhì)構(gòu)造地殼中的巖層在褶皺運動的作用下，發(fā)生一系列向上或向下的波狀彎曲，并保持其連續(xù)完整性，這樣的變形結(jié)果，即為褶皺構(gòu)造。向斜背斜一、褶皺構(gòu)造第四節(jié)地質(zhì)構(gòu)造第四節(jié)地質(zhì)構(gòu)造二、斷裂構(gòu)造巖體受力的作用發(fā)生變形，當作用力的強度超過巖體的強度時，巖體就發(fā)生破裂，從而形成斷裂構(gòu)造。斷層的分類根據(jù)兩盤的相對位移：

正斷層：上盤相對下降，下盤相對上升的斷層。

逆斷層：上盤相對上升，下盤相對下降的斷層。

平移斷層：兩盤順走向相對移動。（在垂直方向上沒有位移）

第四節(jié)地質(zhì)構(gòu)造第四節(jié)地質(zhì)構(gòu)造三、地層間的接觸關(guān)系巖層之間的接觸關(guān)系可分為整合接觸、假整合接觸和不整合接觸三種類型。1、整合接觸：

新老地層大致平行，沉積巖巖性與生物變化都呈漸變關(guān)系，它們是連續(xù)沉積的。2、假整合接觸：

新老地層大致平行，沉積巖巖性與生物變化都呈突變關(guān)系，呈不連續(xù)沉積。3、不整合接觸：

新老地層產(chǎn)狀完全不同，其間有地層缺失并有明顯的風化現(xiàn)象。第四節(jié)地質(zhì)構(gòu)造巖層組1巖層組2第二章氣藏、氣田川東北采氣廠2011年10月第一節(jié)石油、天然氣的生成關(guān)于油氣的成因曾有兩種不同的學說，即有機成因?qū)W說和無機成因?qū)W說兩大派別。無機成因?qū)W派認為：石油和天然氣是來自地球內(nèi)部的無機物質(zhì)，或者是來自宇宙中的碳氫元素，經(jīng)過復雜的化學作用，首先形成了甲烷，并在地球形成初期就已存在地球內(nèi)部，后來沿地殼的裂縫向上運移，在運移過程中聚合成高分子的烴類，并在巖層中聚集形成油氣藏。有機成因?qū)W派認為：人們在長期的開采和利用油氣的過程中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)絕大部分油氣田都分布于沉積巖中。油、氣的化學成分與沉積巖中有機質(zhì)的化學成分有很多共同之處。而且在地質(zhì)歷史時期中生物廣泛發(fā)展的階段，沉積巖中油、氣就越豐富。事實證明了油、氣是由有機質(zhì)生成的。一、石油、天然氣的成因二、石油、天然氣的生成異同第一節(jié)石油、天然氣的生成生成條件石油天然氣1原始有機物質(zhì)以低等動、植物中的脂肪及類脂化合物、蛋白質(zhì)碳水化合物為主除生油物質(zhì)可生成天然氣外，高等植物中的木質(zhì)纖維及煤系再變質(zhì)也可生成天然氣2生產(chǎn)環(huán)境必須在缺氧的還原或強還原環(huán)境才能生成石油除生油環(huán)境可生成天然氣外，在有氧存在的弱還原環(huán)境也可生成天然氣3生成過程沉積物埋藏期（有機質(zhì)未成熟階段）溫度、壓力不夠，有機質(zhì)未成熟，不能生成石油能生成低溫甲烷氣成巖階段（有機質(zhì)成熟階段）埋藏深度在1500~4000m，溫度60~125℃時，有機質(zhì)成熟，生成石油在生成石油階段可生成烴類氣體深變質(zhì)階段（有機質(zhì)過成熟及變質(zhì)階段）埋藏深度大于5100m，溫度超過160℃

，有機質(zhì)達到熱變質(zhì)階段，不能生成石油在地層溫度、壓力超過生油的臨界條件，液態(tài)石油發(fā)生熱裂分解成氣態(tài)烴第二節(jié)油氣藏形成的條件油氣藏的概念：

地下巖層中能夠聚集并儲藏石油和天然氣的場所，稱為油氣藏。油氣藏是油氣聚集的基本單元，是油氣在單一圈閉中的聚集，具有統(tǒng)一的壓力系統(tǒng)和油水界面。油氣藏形成必須具備生、儲、蓋、運、圈這五個條件。第二節(jié)油氣藏形成的條件一、生油氣層具備生油、氣條件，且能生成一定數(shù)量的石油、天然氣的地層。生油氣層是有機質(zhì)堆積、保存，并轉(zhuǎn)化成油氣的巖層。二、儲層具備能使石油、天然氣在孔隙（孔、洞、裂縫）中流動、聚積和儲存的巖層。第二節(jié)油氣藏形成的條件儲層的分類1、碎屑巖儲層以砂巖、砂礫巖和礫巖等碎屑沉積巖為主。儲集空間以孔隙、裂縫孔隙為主。2、碳酸鹽巖儲層以白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、石灰?guī)r、生物灰?guī)r為主。儲集空間由孔隙、孔洞、裂縫三者組成。3、其他巖類儲層主要是巖漿巖、變質(zhì)巖和泥質(zhì)沉積巖的致密巖石。第二節(jié)油氣藏形成的條件三、油氣運移油氣從生油層向儲集層運移的過程。油氣運移的動力壓力重力（浮力）水動力擴散作用第二節(jié)油氣藏形成的條件四、蓋層和圈閉蓋層——指位于儲集層之上能夠封隔儲集層使其中的油氣免于向上逸散的保護層。圈閉——能夠阻止油氣繼續(xù)運移并在其中聚集的場所。一個圈閉包括儲集層、蓋層和遮擋物。第三節(jié)油氣藏的形成第四節(jié)氣田一、氣田的概念二、含氣盆地氣藏——具有獨立壓力系統(tǒng)和統(tǒng)一氣水界面，且只聚集有天然氣的單一圈閉。氣田——指受局部構(gòu)造（包括巖性、地層因素等）所控制的同一面積范圍的氣藏總和。發(fā)現(xiàn)有工業(yè)價值油氣田的沉積盆地。第四節(jié)氣田三、氣藏類型

氣藏類型指氣藏的地質(zhì)特征（構(gòu)造、儲層、巖性、儲滲通道、驅(qū)動方式、邊底水等的特征）和天然氣特征。氣藏類型的劃分方式多種多樣，目前國內(nèi)廣泛采用的油氣藏分類方法是以圈閉成因進行分類，分為構(gòu)造油氣藏、地層油氣藏和巖性油氣藏三大類。第四節(jié)氣田四、油氣田的儲量分級油氣田的儲量是指儲藏在油氣田的油氣層孔隙中的油氣數(shù)量。三級儲量：預探階段，構(gòu)造已獲工業(yè)油氣流。二級儲量：詳探、測試階段，有部分井投產(chǎn)，可作為開發(fā)方案的編制依據(jù)。一級儲量：第一批生產(chǎn)井投入開發(fā)后，制定生產(chǎn)計劃等依據(jù)川東北采氣廠2011年10月第三章氣藏中的流體及其性質(zhì)第一節(jié)天然氣的主要物理化學性質(zhì)

天然氣是指在不同地質(zhì)條件下生成、運移并以一定壓力儲集在地下構(gòu)造中，以氣態(tài)碳氫化合物為主的可燃性混合氣體。一、概念天然氣的成分因地而異，大部分是甲烷，其次是乙烷、丙烷、丁烷等，此外還有氣態(tài)氣體。天然氣分類以含凝析油多少，分為干氣和濕氣（50g/m3）；含H2S和CO2，酸性天然氣（20mg/m3）和潔氣；以產(chǎn)出方式，氣田氣、石油伴生氣、凝析氣田氣第一節(jié)天然氣的主要物理化學性質(zhì)第一節(jié)天然氣的主要物理化學性質(zhì)二、天然氣的主要物理-化學性質(zhì)1、密度——單位體積的天然氣所具有的質(zhì)量稱為天然氣的密度。式中：ρg——天然氣的密度，kg/m3；

Mg——天然氣所具有的質(zhì)量，kg；

Vg——天然氣的體積，m3。第一節(jié)天然氣的主要物理化學性質(zhì)2、相對密度——在某一溫度、壓力下天然氣的密度與標準狀況下干燥空氣的密度之比。式中：G——天然氣的相對密度；

ρg——天然氣的密度；

ρ——干燥空氣的密度。第一節(jié)天然氣的主要物理化學性質(zhì)3、粘度——當天然氣流動時，由于氣體內(nèi)部分子間相對運動產(chǎn)生的摩擦力，稱為天然氣的粘度。式中：μ——流體的動力粘度，Pa·sF——兩層流體的內(nèi)摩擦力，N；d——兩層流體見的距離，m；

υ——兩層流體的相對運動速度，m/s；A——兩層流體間的面積，m2。第一節(jié)天然氣的主要物理化學性質(zhì)4、臨界溫度和臨界壓力臨界溫度——使物質(zhì)由氣相變?yōu)橐合嗟淖罡邷囟?。在這個溫度以上，無論怎樣增大壓強，氣態(tài)物質(zhì)不會液化。在臨界溫度時使氣體液化所需要的最小壓力稱臨界壓力。由于天然氣是混合氣體，其中各組分臨界溫度和臨界壓力的加權(quán)平均值稱為視臨界溫度（T’c）和視臨界壓力（P’c）。第一節(jié)天然氣的主要物理化學性質(zhì)5、氣體狀態(tài)方程與理想氣體偏差校正理想氣體天然氣Z——偏差系數(shù)。決定于氣體的特性、溫度和壓力。第一節(jié)天然氣的主要物理化學性質(zhì)6、天然氣的含水量天然氣在地層中長期和水接觸，含有一定量的水蒸氣，把每立方米天然氣中含有水蒸氣的克數(shù)稱為天然氣的含水量或絕對濕度，用e表示。飽和含水量——一定壓力、溫度下，每立方米天然氣中含有最大水蒸氣的克數(shù)。相對濕度——在一定條件下，天然氣的含水量與飽和含水量之比。露點——在一定壓力下，天然氣剛被水飽和時對應的溫度。第一節(jié)天然氣的主要物理化學性質(zhì)7、天然氣的溶解度在地層壓力下，地層水中溶解有部分天然氣，每立方米地層水中含有標準狀態(tài)下天然氣的體積系數(shù)稱為天然氣的溶解度。式中：S1——天然氣在純