《油气成藏理论与实践》 - 陈世加,路俊刚,王绪龙,张道伟 - 科学出版社 - 香港大書城

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『簡體書』油气成藏理论与实践

書城自編碼： 2543653
分類：簡體書→大陸圖書→工業技術→石油/天然气工业
作者：陈世加,路俊刚,王绪龙,张道伟
國際書號(ISBN)： 9787030427809
出版社：科学出版社
出版日期： 2015-01-20
版次： 1 印次： 1
頁數/字數： 208/350000
書度/開本： 16开釘裝：平装

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編輯推薦：

《油气成藏理论与实践》可作为油气勘探研究院所、高等院校油气地质教师、油气地质专业博士和硕士研究生教材或教学参考书，也可供油气田勘探管理者以及油气地质科研工作者参考。

內容簡介：

《油气成藏理论与实践》主要阐述油气勘探的基本理论、取得的进展及其在油气勘探中的应用。《油气成藏理论与实践》共包括两个部分，第一部分主要介绍油气勘探的基本理论，包括油气生烃理论，特别是原油菌解气和原油裂解气的成因、油气分段捕获、油气再分配、油气运移相态变化、沥青对储层物性及油气富集的影响等；第二部分是油气勘探理论在勘探中的应用，包括油气演化与构造演化之间的时空匹配关系、储层演化与油气演化之间的时空关系、油气运移路径的地球化学追踪、断裂封闭性的地球化学识别、油气相态变化对油气藏类型的影响，以及油气藏遭破坏及其对勘探前景的分析。

序
前言
第一部分成藏理论
1油气勘探理论的发展1
2生烃理论及油气成因进展2
2.1烃源岩地球化学2
2.2天然气成因研究进展6
2.2.1原油裂解气和干酪根裂解气6
2.2.2原油裂解气和干酪根裂解气的判识方法8
2.2.3原油菌解气11
2.3油气源对比的方法及进展24
2.3.1油源对比的原理25
2.3.2全烃地球化学对比方法25
3油气再分配34
4储层演化与油气演化的关系35
5油气分段捕获原理38
5.1油气分段捕获原理的提出38
5.2油气捕获阶段性判识39
5.2.1天然气碳同位素39
5.2.2氮气成因研究进展42
5.2.3氦气的研究46
6油气相态变化理论47
6.1油气相态变化47
6.2凝析气藏的形成——油藏受气侵变为气藏56
7含油气系统57
8油气藏地球化学58
9成藏期次研究进展59
9.1成藏期次研究60
9.1.1根据源岩演化史确定成藏期次60
9.1.2储层荧光与流体包裹体确定成藏期次60
9.1.3储层岩石法（成岩矿物定年）61
9.1.4根据原油和储层抽提物确定成藏期次61
9.1.5利用储层抽提物与包裹体有机质特征研究成藏期次63
9.2油气成藏研究内容及工作方法66
9.2.1工作内容66
9.2.2工作方法66
9.2.3注意事项67
第二部分实践（成藏实例）
10油气演化与构造演化之间的时空匹配关系68
10.1准噶尔盆地南缘呼图壁古近系气藏成藏特征69
10.1.1地质背景及勘探现状69
10.1.2油气成因70
10.1.3成藏模式及勘探启示75
10.2柴西南区英东浅层––构造油气成藏特征77
10.2.1地质背景及勘探现状77
10.2.2英东地区原油为南北双源供烃产物，英东1号构造捕获多期产物78
10.2.3英东油气田油气运聚与成藏86
10.3四川盆地威远震旦系气藏成藏特征89
10.3.1地质背景及概况89
10.3.2烃源岩演化史90
10.3.3天然气成因91
10.3.4成藏模式93
10.4构造演化对油气藏类型的控制作用94
10.4.1工区地质概况95
10.4.2烃源岩特征96
10.4.3天然气成因96
10.4.4天然气成藏特征98
11储层演化与油气演化之间的时空关系99
11.1沥青对储层物性、油气富集及单井产能的影响100
11.1.1准东三台–北三台地区稠油沥青对储层物性、油气富集及油井产能的影响100
11.1.2华庆地区长8储层沥青对储层物性及油气富集的影响110
11.2华庆地区长8储层孔隙演化及其与油气运聚之间的关系112
11.2.1储层孔隙中填隙物分布特征113
11.2.2储层沥青成因113
11.2.3长8孔隙演化过程与油气运聚之间的关系114
11.2.4储层致密化与油气成藏时间的先后顺序讨论115
12油气运移路径的地球化学追踪116
12.1昆北断阶带上盘运移路径追踪及成藏特征117
12.1.1工区地质背景及勘探现状119
12.1.2原油及沥青分布特征120
12.1.3不同期次原油运移路径追踪120
12.2准噶尔盆地腹部石南31井区油气运聚特征研究127
12.2.1工区地质概况127
12.2.2油气成因研究128
12.2.3油气运移方向130
12.3准噶尔盆地腹部陆梁油田油气成藏特征133
12.3.1地质背景及油气勘探现状133
12.3.2陆梁油田原油来自盆1井西凹陷135
12.3.3油气运移路径追踪136
12.3.4原油生物降解作用讨论141
12.4营尔凹陷下白垩统高压水层对油气运移的影响143
12.4.1区域地质概况及油气勘探现状144
12.4.2烃源岩特征145
12.4.3高压水层对油气运移的影响146
13断裂封闭性的地球化学识别151
13.1准噶尔盆地红车断裂带断裂封闭性差异对油气富集的影响151
13.1.1地质概况及油气分布特征153
13.1.2烃源岩特征154
13.1.3不同地质历史时期断裂活动对油气的控制作用155
13.1.4红车断裂带南段深层的勘探前景分析159
13.2金湖凹陷坝田地区断裂封闭性研究163
13.2.1基本概况163
13.2.2各次凹周缘原油成熟度特征165
13.2.3断层封闭作用165
13.2.4坝田地区勘探效果差原因169
14油气相态变化对油气藏类型的影响170
14.1川中侏罗系大安寨段八角场凝析气藏171
14.1.1研究区地质概况171
14.1.2烃源岩特征171
14.1.3油气成因172
14.1.4凝析气藏成藏机制175
14.2塔里木盆地吉拉克三叠系凝析气藏形成机制176
14.2.1吉拉克三叠系凝析气藏油气成因177
14.2.2凝析气藏形成机制178
14.3准噶尔盆地滴北凸起泉6井石炭系天然气成藏特征179
14.3.1地质背景及勘探现状180
14.3.2泉6井天然气成因181
14.3.3天然气成藏特征182
15油气藏遭破坏及其对勘探前景的分析185
15.1准东三台–北三台地区油气勘探研究现状185
15.2研究区稠油分布特征185
15.3储层沥青与稠油为源岩低演化阶段产物186
15.4该区油气资源及勘探前景189
参考文献191
附图

內容試閱：

第一部分成藏理论
1 油气勘探理论的发展
从最初19世纪50年代利用油气苗找油，到19世纪80年代的背斜理论、20世纪20年代的圈闭理论，再到20世纪50年代的干酪根晚期热降解生烃及陆相生油理论，其中陆相生油理论也是我国当时最为重要的石油勘探地质理论，它为大庆油田的发现以及随后的一系列辉煌勘探成果的取得提供了理论支撑；60~80年代提出的陆相盆地“定凹选带”源控论、复式油气聚集带理论及煤成烃理论，为我国辽河、胜利、华北、大港、江汉、吐哈等油田的发现也起了十分重要的指导作用；90年代“从源岩到圈闭”的含油气系统理论和21世纪初的中–低丰度岩性地层油气藏理论，再到最近的非常规油气、从毫米至微米级孔喉的圈闭油气领域逐渐向纳米级孔喉的源储共生连续型油气聚集新理论、新领域的发展，极大地推动了石油工业实现一次次的飞跃，为我国石油工业的发展带来了勃勃生机，也展示了石油地质勘探理论的创新给我国石油工业带来的巨大进步。
与石油地质学有密切联系的学科主要包括沉积学、构造地质学、油气地球化学等，但是所有这些学科都只为“发现油气藏”这唯一目标服务。前人曾对石油地质学研究内容做了很好的总结：“成盆是基础，成烃是关键，成藏是核心”。可见，成藏研究一直是石油地质研究的重中之重，其核心工作是把握已知油气藏的形成机理和分布规律，预测未知油气藏的分布，为勘探目标评价和井位部署提供科学依据。
时至今日，致密油、致密气、页岩油气、煤层气、天然气水合物等新型非常规勘探领域研究的兴起，同样为油气工业的发展注入了新的希望与活力，显现出巨大的发展前景，也是未来重要的资源接替领域（邹才能等，2013）。目前，国外致密油研究主要有北美威利斯顿盆地的Bakken页岩和Eagle Ford页岩，其中典型代表是Bakken 地层，仅美国北达科他州和蒙大拿州的Bakken致密油有利分布面积就大于40 000km2，拥有技术可采储量为4.2亿~6.1亿t（根据USGS 2006年数据）。致密油开发工艺及工程技术取得突破并得到规模应用，使致密油展现出良好的开发前景。Bakken 致密油是北美继页岩气之后又一战略性突破，2012年美国致密油产量突破9500万t，改变了美国能源供应格局，北美地区数百家石油公司纷纷从页岩气转向致密油，目前已成为非常规石油投资的新热点。
受国外非常规油气研究及国内油气勘探开发形势日益严峻的影响，近年来国内也兴起了关于非常规油气资源研究的热潮，在页岩气、致密砂岩气、致密油、油页岩等领域均进行了不同程度的理论研究与勘探开发实践。赵文智等（2008）、邹才能等（2009a，2009b）提出了“连续型油气聚集理论”，并且在纳米孔喉分析技术方面取得了重大进展，突破了油气储集空间的传统认识，并取得了一定的成果。目前，国内已在鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、四川盆地、柴达木盆地、渤海湾盆地、松辽盆地等多个盆地开展了致密油相关研究，并取得良好效果。
2 生烃理论及油气成因进展
2.1 烃源岩地球化学
烃源岩地球化学是在石油地质学、油气地球化学和有机岩石学的基础上，运用现代油气生成理论等新观点对各类烃源岩生烃母质结构及其组成特征、成烃演化规律、各演化阶段的产烃潜力及成烃模式进行研究（黄第藩，1996）。
在20世纪30年代中期，Treibs（1936）鉴定了石油卟啉化合物并确定了它与叶绿素的联系，为石油有机成因说的建立迈出了至关重要的一步。20世纪60年代，气相色谱和气相色谱–质谱等分析技术的出现，使人们可以从岩石及原油中分离和鉴别单个有机化合物，提出了生物标志化合物的概念。同时，借鉴煤岩学的研究成果，有机地球化学家引入了有机质成熟作用与成烃演化阶段的概念，并建立了一系列烃源岩及成熟度的评价方法。以Tissot等（1979，1984）为代表的地球化学家综合归纳前人的研究成果，提出了“干酪根热解成烃理论”。Hunt（1979，1996）建立了干酪根成烃演化过程中油气地球化学特征变化的模式图（图2-1）。
图2-1 不同演化阶段油气的地球化学特征变化的模式图（Hunt，1979）
但是，他们所建立的模式仅是针对腐泥型有机质的，不能完全适应现今油气成藏研究的要求。20世纪80年代，根据陆相有机质的特征，系统研究并建立了陆相有机质的生烃模式（图2-2），该模式在Tissot和Hunt（1979）模式图中增加了不同类型有机质的演化特征，并明确了其产物的差异。
后来有些学者对各类原始成烃母质的生烃机制及演化途径进行了研究，提出高等植
图2-2 有机质生烃模式图（胡见义等，1991）
物有机质中的树脂体、木栓质体在未熟–低熟阶段（Ro＝0.4%~0.6%）可形成凝析油，由此提出低熟油（或者未熟油）的概念。低熟油（immature oil）一词最早见于Tissot和Welte（1984）所著的《石油形成与分布》一书。20世纪60年代，在加拿大的波菲特–马更些三角洲盆地首次发现了具有工业价值的低熟油气，随后在澳大利亚的吉普斯兰盆地和北美的犹他盆地都有低熟油气的发现，这引起了世界石油地质界的广泛关注并开展了针对性研究。黄第藩和李晋超（1987）通过对中国陆相盆地中–低熟油气的统计研究，提出了划分低熟油的标准，把C29甾烷20S20S＋20R和ββαα＋ββ）分别为0.42与0.43定为低熟和成熟的界限，0.25与0.27定为未熟和低熟的界限。从正构烷烃的分布特征来看，低熟油一般具有奇偶优势，奇偶优势随成熟度增高而逐渐消失，OEP值趋近于1。Czochanska等（1986）提出低熟原油具有高的PhnC18（平均2.37）和低的PrPh（平均0.6）特征。
树脂体被认为是早期生油的主要物质基础之一（Snowdon and Powell，1982）（图2-3），然而部分学者并不支持这一观点。
图2-3 Snowdon生烃演化模式（Snowdon and Powell，1982）
Teerman（1987）认为，一些学者之所以得出树脂体能生油的结论，是因为其将未熟树脂体的高溶解性误认为液体油生成的证据。Lewan和Williams（1987）基于树脂体加水热解实验，认为其产物主要为丰富的环状萜类及低碳数（＜C20）氢化芳烃和芳烃衍生物，与商业石油相距甚远。随后，Orr（1986）提出了一种新的干酪根类型（Ⅱ-S）型，并认为富硫的未熟原油与富硫的干酪根有关。而Bazhenova和Arefiev（1990）认为，低熟油属于细菌和藻类有机质的早期成因作用产物。还有一些学者认为，低熟油是由于木栓质体在Ro低于0.6%的早期演化阶段形成的（Khorasani and Michelsen，1991）。
对于低熟油的形成机理，国内学者也做了大量的研究，提出了一系列早期生烃理论。秦匡宗等（1987）提出干酪根的热解聚集低熟油生烃机理。周光甲等（1990）系统总结了济阳凹陷低熟油的地球化学特征以及丛粒藻、颗石藻的生烃特征。黄第藩和李晋超（1987）、王铁冠等（1995）对中国低熟油成因作出了较系统的总结，认为存在木栓质体、树脂体、陆源有机质细菌改造、生物类脂物、富硫大分子早期降解五种早期生烃模式。我们的研究也发现，在微咸水–咸水环境下形成的干酪根普遍存在低演化阶段成油的特征，如准噶尔盆地、柴达木盆地和酒泉盆地等。近年来，部分学者指出铀的存在可以促使不饱和烃向饱和烃转化，促进长链烃的断裂，降低烃源岩的生烃门限，使低熟烃源岩早期生成烃类。黎茂稳和庞雄奇（2004）在研究中虽然承认早期生烃是一种客观事实，但某些地区原来所认定的“未熟–低熟油”实质上并非完全是真正的未熟–低熟油。最近研究认为，柴达木盆地古近系–新近系咸化湖相烃源岩在Ro=0.6%即可生成大量的液态烃，生烃高峰也比其他淡水湖盆源岩早（图2-4）。
对碳酸盐岩地层而言，由于缺乏黏土矿物的催化作用，因此其演化存在“滞后”效应。如川西地区三叠系雷口坡组，成熟度Ro达到1.65%，但凝析油含量还高达1000gm3。
未熟–低熟油理论以及碳酸盐岩地层演化的滞后效应进一步丰富了油气生烃演化理论，完善了有机质成烃演化规律及演化阶段的划分。本书的重点不是介绍低成熟油的成因，而是重点介绍低成熟油对储层物性以及对后期油气聚集的影响。研究认为，保存条件较好的地区低熟油可形成油藏，但对构造活动强烈并存在多期成藏的地区，早期低演化阶段的油可能遭受破坏，形成沥青或高密度稠油，对储层造成巨大伤害，并可改变后期成熟石油的运移路径和聚集规律。如准噶尔盆地东部三台–北三台地区三叠系和侏罗系储层，具体实例分析见本书11.1节。
综上所述，现今的成烃模式很多，但各种模式大同小异，较为完善的模式是将腐殖型有机质和腐泥型有机质的热解成烃模式分开对待（图2-5）。
图2-4 柴达木盆地古近系–新近系咸化湖相源岩演化图
图2-5 不同类型干酪根生烃演化模式（戴金星，1992）
a. Ⅰ型干酪根；b. Ⅲ型干酪根
2.2 天然气成因研究进展
2.2.1 原油裂解气和干酪根裂解气
传统的观点认为天然气来自烃源岩，天然气成因研究也主要从类型上分为腐泥型和腐殖型两大类。根据成熟度又分为生物气、过渡带热催化天然气、成熟和高成熟的天然气，并建立了不同成因天然气的鉴定方法（戴金星等，1985，1992；沈平等，1987；徐永昌等，1994）。目前看来，这种观点至少是不完整的，特别是对于腐泥型有机质来源的天然气，因为只强调了天然气来自腐泥型有机质，忽略了这种腐泥型有机质生成的原油热裂解气。实际上天然气既可来自源岩本身，也可来自源岩先期生成的原油裂解，即先期形成的原油（古油藏）随埋深增大、温度升高可裂解成大量天然气（详见书末附图1，余同），油藏中的原油是中间产物。“九五”和“十五”国家科技攻关期间尹长河等（2000，2001）曾对四川盆地高石梯（安平1井、高科1井）和资阳（资7井）震旦系天然气成因进行分析，认为它们主要是原油裂解气，并在储层中发现了原油在裂解成气过程中形成的副产物（固体沥青，附图2）。最近研究认为，四川盆地高石梯–磨溪震旦系–下寒武统龙王庙组天然气也主要是原油裂解气（魏国齐等，2014；郑平等，2014）。
从Burnham等（1986）演化模式图上看出，对于腐泥型有机质，天然气主要来自干酪根生成的原油（包括沥青质）裂解气，约占70%~80%，而干酪根裂解气只占20%~30%（图2-6）。因此，原油裂解气才是真正高演化区天然气的主要来源，这也突破了以前认为天然气仅来源于干酪根高温裂解的传统认识，古构造（古油藏）对生烃高峰期油的聚集与保存、对晚期构造天然气的成藏乃至大气藏的形成起至关重要的作用，古油藏中的原油裂解气是新构造天然气的主要来源。如果烃源岩达到大量生油阶段，构造尚未形成或者形成的油藏原油遭破坏，缺少原油裂解成气的中间物质（生烃高峰期液态石油），仅靠只占总生气量20%~30%的干酪根裂解气，要形成大型气藏显然不太现实，因此古油藏的分布也决定了次生气藏的分布。尹长河等（2001）指出，四川盆地资阳和威远气田天然气很大部分来自原油裂解气，资阳古构造的消亡导致资阳古油藏中的原油裂解气再分配到威远构造成藏。形成于喜马拉雅期的威远构造震旦系之所以能形成大型气田，也得益于印支期形成的古构造对来自寒武系源岩的成熟油气的良好保存（见本书10.3节），由此提出一些晚期新构造勘探要以古构造（古油藏）为邻的勘探思想，这与传统以烃源岩为中心的勘探思路有巨大差别，也是高演化地区天然气勘探思路上的一大突破。因此在分析高演化地区天然气成因时，不仅要研究它来自哪套烃源岩，更重要的是要进一步判断它的成因类型，即天然气来自干酪根裂解气还是原油裂解气，传统研究仅指出天然气来自哪套源岩显然是不完整的。
杨天宇和王涵云（1984）对来自四川盆地川中地区的侏罗系原油进行了热解实验，在350~600℃温度实验条件下，分析了原油裂解成气规律以及不同温度下形成的气体的组成特征，进一步验证了深埋油藏中原油随着温度升高而演化，最后生成甲烷这一事实，并指出了原油量与受热演化生气量的关

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