采氣工培訓(xùn)-地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)

1、,第一章 采氣地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí),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3545km。 其中，高山、高原地區(qū) 地殼較厚（可達(dá)6070km）， 平原、盆地地殼相對(duì)較薄。 大洋地殼則遠(yuǎn)比大陸地殼薄， 厚度一般小于10km。,地殼分為上下兩層。 上層化學(xué)成分以氧、硅、鋁為主，稱(chēng)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(chēng)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

2、,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(fù)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(lèi)。,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(kāi)發(fā)重點(diǎn)關(guān)注,早期形成的巖石經(jīng)過(guò)物理、化學(xué)的破壞作用，在地質(zhì)外力（如流水、風(fēng)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(lái)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

3、來(lái)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(fēng)化、搬運(yùn)、沉積、固結(jié)成巖 C. 高溫高壓變質(zhì),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(xué)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2030種。 組成巖石主要成分的礦物稱(chēng)為造巖礦物。,第一節(jié) 地殼及其組成物質(zhì),礦物的識(shí)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(shí)別方法,（2）物理性質(zhì),顏色在礦物的新鮮面上直

4、接觀察到的顏色，最 明顯且便于識(shí)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(shí)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(shí)別方法,（2）物理性質(zhì),透明度礦物透光能力的強(qiáng)弱。以0.03mm厚度 為標(biāo)準(zhǔn)，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(shí)別方法,（2）物理性質(zhì),硬度礦物抵抗摩擦或刻劃的強(qiáng)度，是鑒定礦 物的重要依據(jù)之一。,礦物學(xué)上的硬度一般指的是相對(duì)硬度摩式硬度。,常見(jiàn)礦物硬度表（摩氏硬度計(jì)

5、）,第一節(jié) 地殼及其組成物質(zhì),礦物的識(shí)別方法,（3）簡(jiǎn)易化學(xué)反應(yīng),絕大多數(shù)礦物都是以化合物的形式存在，有的礦物用簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)就可以試驗(yàn)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(lèi)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(lèi)方案很多，從油氣地質(zhì)的角度考度，可將其分為三類(lèi)： 碎屑巖、粘土巖、碳酸鹽巖。,1、碎屑巖,第二節(jié) 沉積巖的類(lèi)型及沉積相

6、,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(zhǎng)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(yè)巖和泥巖。,3、碳酸鹽巖,第二節(jié) 沉積巖的類(lèi)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(lèi)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(guò)程中所處的自然地理?xiàng)l件、氣候狀況、生物發(fā)育情況、沉積介質(zhì)的物理-化學(xué)性質(zhì)、地球化學(xué)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(lèi)

7、表,第二節(jié) 沉積巖的類(lèi)型及沉積相,三、沉積盆地,第二節(jié) 沉積巖的類(lèi)型及沉積相,在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史時(shí)期，由于地殼的不斷運(yùn)動(dòng)，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(chēng)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(shí)代,一、地層,指具有一定時(shí)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。 化石：反映生物發(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(shí)代,二、地質(zhì)時(shí)代,地質(zhì)時(shí)代就是地層的年齡。,地質(zhì)時(shí)代單位：代、紀(jì)、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

8、家河組 古生界二疊系上統(tǒng)長(zhǎng)興組,地殼運(yùn)動(dòng)：又稱(chēng)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)。,基本類(lèi)型： 升降運(yùn)動(dòng)：此起彼伏，相互補(bǔ)償（局部）。 水平運(yùn)動(dòng)：地殼以水平運(yùn)動(dòng)為主。,第四節(jié) 地質(zhì)構(gòu)造,地殼中的巖層在褶皺運(yùn)動(dòng)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。,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(dāng)作用力的強(qiáng)度超過(guò)巖體的強(qiáng)度時(shí)，巖體就發(fā)生破裂，從而形成斷裂構(gòu)造。,斷層的分類(lèi),根據(jù)兩盤(pán)的相對(duì)位移： 正斷層：上盤(pán)相對(duì)下降，下盤(pán)相對(duì)上升的斷層。 逆

9、斷層：上盤(pán)相對(duì)上升，下盤(pán)相對(duì)下降的斷層。 平移斷層：兩盤(pán)順走向相對(duì)移動(dòng)。（在垂直方向上沒(méi)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(lèi)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(fēng)化現(xiàn)象。,第四節(jié) 地質(zhì)構(gòu)造,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

10、學(xué)說(shuō)，即有機(jī)成因?qū)W說(shuō)和無(wú)機(jī)成因?qū)W說(shuō)兩大派別。 無(wú)機(jī)成因?qū)W派認(rèn)為：石油和天然氣是來(lái)自地球內(nèi)部的無(wú)機(jī)物質(zhì)，或者是來(lái)自宇宙中的碳?xì)湓?，?jīng)過(guò)復(fù)雜的化學(xué)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(lái)沿地殼的裂縫向上運(yùn)移，在運(yùn)移過(guò)程中聚合成高分子的烴類(lèi)，并在巖層中聚集形成油氣藏。 有機(jī)成因?qū)W派認(rèn)為：人們?cè)陂L(zhǎng)期的開(kāi)采和利用油氣的過(guò)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(xué)成分與沉積巖中有機(jī)質(zhì)的化學(xué)成分有很多共同之處。而且在地質(zhì)歷史時(shí)期中生物廣泛發(fā)展的階段，沉積巖中油、氣就越豐富。 事實(shí)證明了油、氣是由有機(jī)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

11、油、天然氣的生成,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(chǔ)藏石油和天然氣的場(chǎng)所，稱(chēng)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(chǔ)、蓋、運(yùn)、圈這五個(gè)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(jī)質(zhì)堆積、保存，并轉(zhuǎn)化成油氣的巖層。,二、儲(chǔ)層,具備能使石油、天然氣在孔隙（孔、洞、裂縫）中流動(dòng)、聚積和儲(chǔ)存的巖層。,第二節(jié) 油氣藏形成的條件,儲(chǔ)層的分類(lèi),1、碎屑巖儲(chǔ)層 以砂巖、砂礫巖和礫巖等碎屑沉積巖為主。儲(chǔ)集空間以孔隙、裂縫孔隙為主。

12、,2、碳酸鹽巖儲(chǔ)層 以白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、石灰?guī)r、生物灰?guī)r為主。儲(chǔ)集空間由孔隙、孔洞、裂縫三者組成。,3、其他巖類(lèi)儲(chǔ)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(yùn)移,油氣從生油層向儲(chǔ)集層運(yùn)移的過(guò)程。,油氣運(yùn)移的動(dòng)力 壓力 重力（浮力） 水動(dòng)力 擴(kuò)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(chǔ)集層之上能夠封隔儲(chǔ)集層使其 中的油氣免于向上逸散的保護(hù)層。 圈閉能夠阻止油氣繼續(xù)運(yùn)移并在其中聚集的 場(chǎng)所。一個(gè)圈閉包括儲(chǔ)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(dú)立壓力系統(tǒng)和統(tǒng)一氣水界面，且 只

13、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(jià)值油氣田的沉積盆地。,第四節(jié) 氣田,三、氣藏類(lèi)型,氣藏類(lèi)型指氣藏的地質(zhì)特征（構(gòu)造、儲(chǔ)層、巖性、儲(chǔ)滲通道、驅(qū)動(dòng)方式、邊底水等的特征）和天然氣特征。,氣藏類(lèi)型的劃分方式多種多樣，目前國(guó)內(nèi)廣泛采用的油氣藏分類(lèi)方法是以圈閉成因進(jìn)行分類(lèi)，分為構(gòu)造油氣藏、地層油氣藏和巖性油氣藏三大類(lèi)。,第四節(jié) 氣田,四、油氣田的儲(chǔ)量分級(jí),油氣田的儲(chǔ)量是指儲(chǔ)藏在油氣田的油氣層孔隙中的油氣數(shù)量。,三級(jí)儲(chǔ)量： 預(yù)探階段，構(gòu)造已獲工業(yè)油氣流。 二級(jí)儲(chǔ)量： 詳探、測(cè)試階段，有部分井投產(chǎn)，可作為開(kāi)發(fā)方案的編制依據(jù)。 一級(jí)

14、儲(chǔ)量： 第一批生產(chǎn)井投入開(kāi)發(fā)后，制定生產(chǎn)計(jì)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(xué)性質(zhì),天然氣是指在不同地質(zhì)條件下生成、運(yùn)移并以一定壓力儲(chǔ)集在地下構(gòu)造中，以氣態(tài)碳?xì)浠衔餅橹鞯目扇夹曰旌蠚怏w。,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(lèi) 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(xué)性質(zhì),第一節(jié) 天然氣的主要物理化學(xué)性質(zhì),二、天然氣的主要物理-化

15、學(xué)性質(zhì),1、密度單位體積的天然氣所具有的質(zhì)量稱(chēng)為天然氣的密度。,式中：g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(xué)性質(zhì),2、相對(duì)密度在某一溫度、壓力下天然氣的密度與標(biāo)準(zhǔn)狀況下干燥空氣的密度之比。,式中：G天然氣的相對(duì)密度； g天然氣的密度； 干燥空氣的密度。,第一節(jié) 天然氣的主要物理化學(xué)性質(zhì),3、粘度當(dāng)天然氣流動(dòng)時(shí)，由于氣體內(nèi)部分子間相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦力，稱(chēng)為天然氣的粘度。,式中：流體的動(dòng)力粘度，Pas F兩層流體的內(nèi)摩擦力，N； d兩層流體見(jiàn)的距離，m； 兩層流體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，m/s； A兩層流體間的面積，m2。,第

16、一節(jié) 天然氣的主要物理化學(xué)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(gè)溫度以上，無(wú)論怎樣增大壓強(qiáng)，氣態(tài)物質(zhì)不會(huì)液化。 在臨界溫度時(shí)使氣體液化所需要的最小壓力稱(chēng)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(chēng)為視臨界溫度（Tc）和視臨界壓力（Pc）。,第一節(jié) 天然氣的主要物理化學(xué)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(xué)性質(zhì),6、天然氣的含水量,天然氣在地層中長(zhǎng)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(chēng)為天然氣的含水量或

17、絕對(duì)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(duì)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(diǎn)在一定壓力下，天然氣剛被水飽和時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度。,第一節(jié) 天然氣的主要物理化學(xué)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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下天然氣的體積系數(shù)稱(chēng)為天然氣的溶解度。,式中：S1天然氣在純水中的溶解度，m3/m3； S2天然氣在地層水中的溶解度， m3/m3 ； X校正系數(shù)； Y地層水中含鹽量，mg/L。,第一節(jié) 天然氣的主要物理化學(xué)性質(zhì),8、天然氣的可燃性限和爆炸限,可燃性限天然氣與空氣的混合氣體能夠穩(wěn)定燃燒時(shí)，天然氣的濃度范圍。（甲烷5-15%）,爆炸限天然氣與空氣的混合氣體，在密閉系統(tǒng)中遇明火發(fā)生爆炸時(shí)，天然氣的濃度范圍。,第二節(jié) 地層水,地層水是和天然氣或石油埋藏在一起，具有特殊化學(xué)成分的地下水，也稱(chēng)為油氣田水。,一、概念,二、分類(lèi),1、按位置： 邊水、底水、夾層水 2、按活動(dòng)性： 自由水、間歇水（束縛水）,第二節(jié) 地層水,三、主要特點(diǎn),1、味道：具有苦咸味和澀味。 2、氣味：略具油味，含H2S高時(shí)具有臭味。 3、顏色：呈灰白色