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石油地质基础知识(三)

发表日期:2007-04-16 摄影器材: 点击数: 投票数:
   第三节 石油的生成及油气运移
   一、石油、天然气的生成
   关于油气的成因曾有两种不同的学说,即有机成因学说和无机成因学说两大派别。
    无机成因学派认为:石油和天然气是来自地球内部的无机物质,或者是来自宇宙中的碳氢元素,经过复杂的化学作用,首先形成了甲烷,并在地球形成初期就已存在地球内部,后来沿地壳的裂缝向上运移,在运移过程中聚合成高分子的烃类,并在岩层中聚集形成油气藏。
    有机成因学派认为:人们在长期的开采和利用油气的过程中已经发现绝大部分油气田都分布于沉积岩中。油、气的化学成分与沉积岩中有机质的化学成分有很多共同之处。而且在地质历史时期中生物广泛发展的阶段,沉积岩中油、气就越丰富。事实证明了油、气是由有机质生成的。
    本节根据有机成因学说的观点来阐述石油和天然气的生成问题。
    (一)生成油气的原始物质
    油气是由有机物质在适当的地质环境下,经生物化学和物理化学作用生成的。有机物质是指生活在地球上生物的遗体。
    自然界中的生物种类繁多,它们在不同程度上都可以作为生油的原始物质。不同种类生物对油气生成的意义不同,动物优于植物,低等生物优于高等生物。因为低等生物繁殖力极强,并且数量也很多;低等生物多为水生物,死亡后容易被保存。生油层中常见的微体古生物和介形虫、鞭毛虫、抱球虫、放射虫等是主要的生油物质。
    (二)油、气生成的条件
    1.环境条件
    要使大量有机质堆积保存下来,需要生物的大量繁殖和周围缺氧还原的条件(环境),如浅海区、海湾、深湖和内陆湖的深湖一半深湖区。确保有机质不断堆积,并处于还原环境,地壳必须长期稳定下降,在堆积的沉积物不 断被新的沉积物覆盖。且沉积速度与地壳下降速度相适应,才具有沉积厚度大、有机质丰富并向石油转化的有利条件。如松辽盆地总厚度达5000多米。
   2.物理化学条件
   有机质转化成石油是一个复杂的生物化学和物理化学作用的过程,促使这一过程发生的因素有细菌的作用、温度作用、压力作用、催化剂作用等。
    1) 细菌作用
    在还原环境里,细菌能分解沉积物里的有机物质而产生沥青质,所以说细菌的作用在成油过程中起着重要作用。
    2)温度作用
    随着沉积物埋藏深度的增加,温度也随之增高,有机质在地热作用下形成烃类。随着温度的增高和时间的增长,烃类的数量也增多。在较高温度下,轻烃的含量增加,主要为气态,则生油过程不需要太高的温度。已探明的油层多低于100℃。
   3)压力作用
   沉积物埋藏的深度随着地壳下降而不断加深,上覆地层厚度不断增大,温度压力也不断升高。压力升高可促使有机质向石油转化的进行。
   4)催化剂作用
   催化剂的存在能加速有机质的转化。粘土矿物就是很好的催化剂。
  (三)生油过程
  整个生油过程可划分为三个阶段
  1.初期生气阶段
   沉积物埋藏不深时,细菌比较发育,有机质在细菌作用下发生分解,生成大量的气态物质。
   2.生油气阶段
   随着埋藏深度的增加,温度和压力不断升高,细菌活动逐渐减弱,进入地热主导作用阶段。此阶段有机质不仅转化成气态烃,还有液态烃,困此是主要生油气阶段。
   3.热裂解生气阶段
   随着沉积物埋藏深度的进一不加深,有机质经受着更高的温度和压力作用,发生深度裂解,以生成气态烃为主,困此称为热裂解生气阶段。
  (四)生油岩
   把地壳中具备有生油条件的地层均称为生油岩。生油岩的岩相有浅海相、浅湖相、半深水湖-深水湖的暗色泥质岩类。
生油岩的岩性为泥岩、页岩、泥灰岩、灰岩、白云岩和生物灰岩、碳酸盐岩类。
   二、石油、天然气的运移
   油气在地壳中的移动称为油气的运移。石油和天然气都是流体,其生成与聚集之处往往不是同地。刚刚生成的油气呈分散状态保存在地层之中,通过运移聚集成油气藏。根据油气运移与生油层的关系,可将油气运移分成初次运移和二次运移。油气运移的动力因素有:地静压力、构造运动力、水动力、浮力和毛细管力。
   1.初次运移
    初次运移是指生油层中生成的油气向附近储层中的运移。运移状态主要是成溶解状态的油气被水所携带而随水流动。动力主要为地静压力和水动力。运移方向主要以垂向运移为主,也可作侧向运移。
   2.二次运移
    二次运移是指油气进入储层后的一切运移。它包括油气在储层内部运移,也包括了沿着断层等通道从一个储层进入到另一个储层的运移。二次运移方式主要是呈游离的相态以大片的油气相进行运移。其动力主要有构造动力、浮力、水动力和毛细管力。运移方向可以是垂向的,也可以是侧向的。
   总之,油气要通过最短的途径,从高压区向低压区移动。
第三节 石油的生成及油气运移
   一、石油、天然气的生成
   关于油气的成因曾有两种不同的学说,即有机成因学说和无机成因学说两大派别。
    无机成因学派认为:石油和天然气是来自地球内部的无机物质,或者是来自宇宙中的碳氢元素,经过复杂的化学作用,首先形成了甲烷,并在地球形成初期就已存在地球内部,后来沿地壳的裂缝向上运移,在运移过程中聚合成高分子的烃类,并在岩层中聚集形成油气藏。
    有机成因学派认为:人们在长期的开采和利用油气的过程中已经发现绝大部分油气田都分布于沉积岩中。油、气的化学成分与沉积岩中有机质的化学成分有很多共同之处。而且在地质历史时期中生物广泛发展的阶段,沉积岩中油、气就越丰富。事实证明了油、气是由有机质生成的。
    本节根据有机成因学说的观点来阐述石油和天然气的生成问题。
    (一)生成油气的原始物质
    油气是由有机物质在适当的地质环境下,经生物化学和物理化学作用生成的。有机物质是指生活在地球上生物的遗体。
    自然界中的生物种类繁多,它们在不同程度上都可以作为生油的原始物质。不同种类生物对油气生成的意义不同,动物优于植物,低等生物优于高等生物。因为低等生物繁殖力极强,并且数量也很多;低等生物多为水生物,死亡后容易被保存。生油层中常见的微体古生物和介形虫、鞭毛虫、抱球虫、放射虫等是主要的生油物质。
    (二)油、气生成的条件
    1.环境条件
    要使大量有机质堆积保存下来,需要生物的大量繁殖和周围缺氧还原的条件(环境),如浅海区、海湾、深湖和内陆湖的深湖一半深湖区。确保有机质不断堆积,并处于还原环境,地壳必须长期稳定下降,在堆积的沉积物不 断被新的沉积物覆盖。且沉积速度与地壳下降速度相适应,才具有沉积厚度大、有机质丰富并向石油转化的有利条件。如松辽盆地总厚度达5000多米。
   2.物理化学条件
   有机质转化成石油是一个复杂的生物化学和物理化学作用的过程,促使这一过程发生的因素有细菌的作用、温度作用、压力作用、催化剂作用等。
    1) 细菌作用
    在还原环境里,细菌能分解沉积物里的有机物质而产生沥青质,所以说细菌的作用在成油过程中起着重要作用。
    2)温度作用
    随着沉积物埋藏深度的增加,温度也随之增高,有机质在地热作用下形成烃类。随着温度的增高和时间的增长,烃类的数量也增多。在较高温度下,轻烃的含量增加,主要为气态,则生油过程不需要太高的温度。已探明的油层多低于100℃。
   3)压力作用
   沉积物埋藏的深度随着地壳下降而不断加深,上覆地层厚度不断增大,温度压力也不断升高。压力升高可促使有机质向石油转化的进行。
   4)催化剂作用
   催化剂的存在能加速有机质的转化。粘土矿物就是很好的催化剂。
  (三)生油过程
  整个生油过程可划分为三个阶段
  1.初期生气阶段
   沉积物埋藏不深时,细菌比较发育,有机质在细菌作用下发生分解,生成大量的气态物质。
   2.生油气阶段
   随着埋藏深度的增加,温度和压力不断升高,细菌活动逐渐减弱,进入地热主导作用阶段。此阶段有机质不仅转化成气态烃,还有液态烃,困此是主要生油气阶段。
   3.热裂解生气阶段
   随着沉积物埋藏深度的进一不加深,有机质经受着更高的温度和压力作用,发生深度裂解,以生成气态烃为主,困此称为热裂解生气阶段。
  (四)生油岩
   把地壳中具备有生油条件的地层均称为生油岩。生油岩的岩相有浅海相、浅湖相、半深水湖-深水湖的暗色泥质岩类。
生油岩的岩性为泥岩、页岩、泥灰岩、灰岩、白云岩和生物灰岩、碳酸盐岩类。
   二、石油、天然气的运移
   油气在地壳中的移动称为油气的运移。石油和天然气都是流体,其生成与聚集之处往往不是同地。刚刚生成的油气呈分散状态保存在地层之中,通过运移聚集成油气藏。根据油气运移与生油层的关系,可将油气运移分成初次运移和二次运移。油气运移的动力因素有:地静压力、构造运动力、水动力、浮力和毛细管力。
   1.初次运移
    初次运移是指生油层中生成的油气向附近储层中的运移。运移状态主要是成溶解状态的油气被水所携带而随水流动。动力主要为地静压力和水动力。运移方向主要以垂向运移为主,也可作侧向运移。
   2.二次运移
    二次运移是指油气进入储层后的一切运移。它包括油气在储层内部运移,也包括了沿着断层等通道从一个储层进入到另一个储层的运移。二次运移方式主要是呈游离的相态以大片的油气相进行运移。其动力主要有构造动力、浮力、水动力和毛细管力。运移方向可以是垂向的,也可以是侧向的。
   总之,油气要通过最短的途径,从高压区向低压区移动。

作者:东方之子

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