《石油地质学》全套教学课件.pptx
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- 石油地质学 石油 地质学 全套 教学 课件
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1、石油地质学Petroleum Geology 总学时数:总学时数:30 讲课:讲课:30 学习时间:学习时间:11-15周周 考试:闭卷考试:闭卷 学分:学分:2课程安排柳广第,张厚福,石油地质学,2009蒋有录、查明,石油天然气地质与勘探,2006陈荣书,石油及天然气地质学,1994张厚福,石油地质学,1990,1999潘钟祥,石油地质学,1986邹才能非常规油气地质北京:地质出版社,2011李国玉中国含油气盆地图集(2nd)北京:石油工业出版社,2002吴崇筠,薛叔浩中国含油气盆地沉积学北京:石油工业出版社,1993李思田等沉积盆地分析基础与应用北京:高等教育出版社,20043.Allen
2、 P A,Allen J R.Basin Analysis:Principles and Applications.Blackwell,2005.姜在兴沉积学(第二版)北京:石油工业出版社,2010张金亮,常象春编石油地质学北京:石油工业出版社,2004主要参考书主要参考书绪绪 论论 石油地质学本是矿床地质学的一个分支,由于其独特的地质规律以及人类对石油矿产的迫切要求,使其成为了一门独立学科。它的主要任务是阐述油气在地壳中的形成过程,产出状态以及分布规律。当然,也涉及一些与这一主旨有关的其它问题。但总的来说,石油地质学是研究石油形成和分布规律的一个基本理论学科。这一概念与国外某些国家所用的石油
3、地质学概念是不完全相同的。一、学科地位 比如,美国和日本,它的石油地质学含义即包括我们上面所说的石油形成和分布的基础理论,又包括了石油调查勘探以及油藏工程等内容。对于这些,我们今后在接触国外使用石油地质学这一概念时有所注意也就是了。具体我们国家的石油地质学到底研究哪些内容呢?我们可以将其归结为五个方面:1、研究石油的基本特征。包括石油的化学组成和物理性质,以及石油伴生物天然气及水的基本特征。2、研究油气的生成:包括生成油气的原始物质是什么,这些原始物质是在什么环境和什么因素作用下演化为石油的等。3、研究油气运移规律:包括引起油气运移的动力有哪些,油气运移时的状态如何等等。4、研究油气聚集的条件
4、及各种油气藏的特征。5、研究油气藏聚集破坏的因素及再次运移聚集的规律性。二、研究内容生储盖圈运保 当然,若想学好石油地质学还必须有扎实的专业基础课知识。因为石油地质学并不是一门孤立的学科,它与许多基础学科有着密切的联系,它在作为许多石油专业技术学科基石的同时,它本身也是以许多基础学科为基石而发展起来的。所以,要想学好石油地质学还必须有扎实的专业基础课知识。三、专业基础沉积岩石学 Sedimentary Geology地层学 Stratigraphy古地理学 Paleogeography地球化学 Geochemistry三、专业基础 特别是盆地构造,盆地沉积以及石油探测技术三方面的知识,可称之为
5、石油地质学的三大基石。石油工业的开发和利用只有一百二十多年的历史,但其开采量的增长量是十分惊人的,这主要是由于石油的特色所决定的。石油的特色可以用这样一句话来概括,石油具有:蕴藏量大;开采容易;成本低廉;易于燃烧;热量高;燃烧充分;易于运输等优点。四、石油在国民经济中的作用 说它蕴藏量丰富,是因为地球上可采的石油达1030108t,按现在开采速度,还可生产40年左右。说它热值高,是因为它的发热量是煤炭的1-3倍。说它燃烧充分是与煤相比,几乎无灰烬。这些特色决定了石油在国民经济中有着极其重要的作用。它可以用作燃料,还可广泛用于合成纤维、合成橡胶、合成塑料、油漆、染料、医药、炸药、溶剂、洗涤剂、化
6、肥乃至建材等部门都离不开石油。因此,石油被誉为工业的血液,哪里有石油,哪里的经济就会发生翻天覆地的变化。石油工业的血液!全球最主要能源:70年代:美国油气占一次性能源消耗的70%以上;中国:现今能源消耗中,油气不到30%,其中气占的比例更少(煤占70%以上)润滑油料 化工原料-其重要用途:染料、农药等化肥三大合成材料:合成纤维、合成橡胶、合成塑料 例如,我国新疆的沙漠和戈壁滩,本来是非常落后和交通闭塞的地区,近年来由于石油工业的发展,你根本想象不到,现在那里村村通公路,老乡家也比较富裕。那里的油田指挥部比现在城里建设、规划还好。有人称之为沙漠明珠!吃住条件就更不用说了,尽管那里生产蔬菜很少,但
7、运输跟上去了,就都解决了。的确出乎人所想象的。若有机会去体验体验,就会有许多感想的。1859年,美国宾州Drake E.L.世界上第一口井,只有21.69m1925年:美国年生产1.2万m3的石油,全球最大1917年,委内瑞拉马拉开波油田的发现,成为二战期间生产石油最多的油田,对同盟国胜利产生了这样影响。直到1960年,美国一直是全球最大石油生产国(全球50%以上)60年代:分水岭-生产严重过剩,OPEC诞生;石油生产中心转移至中东、西伯利亚70年代:国际上一些超大型油田的发现:英国北海;美国墨西哥湾中国有文字记载的开发利用石油有2000多年了:东汉(32-92)班固著“汉书”中记载:“高奴(
8、今延长县)有洧(音同伟)水可燃”。9世纪唐朝北史西域记中记载“(龟兹国)西北大山中,有如膏者流出成川。行数里入地,状如醍醐,甚臭”。新疆库车一带远在1000多年前就发现了如奶酪一样粘稠的沥青,具有臭味。“石油”这一名词,是由我国伟大的科学家沈括在梦溪笔谈中最先提出的:针对高奴一带的“脂水”,记述:“石油.生于水际沙石,与泉水相杂惘惘而出”,“此物后必大行于世,盖石油至多,生于地中无穷,不若松木有时而竭”。我国最早利用天然气煮盐:盐井-四川2000年前自流井气田五、石油工业的历史Jan Jzef Ignacy Jan Jzef Ignacy ukasiewiczukasiewicz约瑟夫约瑟夫伊
9、格纳齐卢卡维兹伊格纳齐卢卡维兹(18221886)(18221886)必须提到一个人突出成就突出成就:发明了从石油提炼煤:发明了从石油提炼煤油的方法,发明了现代煤油灯油的方法,发明了现代煤油灯(18531853),在欧洲首次引进现代),在欧洲首次引进现代路灯(路灯(18531853),以及在波兰建设),以及在波兰建设第一个口石油井(第一个口石油井(18541854)。)。Galicja 1881 Oil wells in Grabownica 1930s约瑟夫约瑟夫伊格纳齐卢卡维兹伊格纳齐卢卡维兹,是波兰的药剂师和是波兰的药剂师和石油工业石油工业的先驱,他于的先驱,他于18561856年建立了
10、年建立了世界上世界上第一个炼油厂第一个炼油厂。约瑟夫约瑟夫伊格纳齐卢卡维兹伊格纳齐卢卡维兹(18221886)(18221886)的主要成就的主要成就 对石油天然气的开发,我国也是世界上最早的。13世纪(宋末元初),自流井的浅层气已经大规模开采,这些都是我们引以自豪的。然而,后来由于封建制度的束缚和帝国主义的入侵,近代石油工业的发展很慢,旧中国从1904年到1949年的45年间,仅发现了玉门老庙,陕北延长等6-7个油气田,年产量最高只有32104t(32万吨)。四川发现的汉代砖画:显示利用天然气煮卤水制盐中国第1口油井:台湾苗栗地区,1878年,用顿钻钻至120m;大陆:1907年8月,陕北延
11、长县钻出第一口井;1934年:陕北油矿处成立,是我国第一个专门机构,标志着中国石油工业的开始。六、我国近代石油工业中国陆上第一口油井:陕西省延长油矿(1907年),(延1井)(井深80m,日产1.5吨)中国近代真正工业意义上的油田玉门油田;1938年设置甘肃油矿筹备处,1939年于老君庙打下第一口井,39年8月日喷原油10吨。玉门油田的开发,有力地支持了中国的抗日战争 建国后第一个大型油田:克拉玛依油田 大庆油田的发现:1955年始,开始地质普查,1959年9月26日,松基3井喷出高产油流,从而发现了大庆油田。大庆油田已经稳产5000万吨以上达20多年了,至少还可以稳产10年以上,是中国最大的
12、国有企业。之后,我国又陆续发现胜利、辽河等油田。当前我国石油工业的战略是:稳定东部,开发西部石油战线诞生“铁人精神”开拓新领域开拓新领域塔里木盆地,是我国最大的陆上未开发盆地,是中国未来油气的希望所在,已经是我国最大的气源盆地,是“西气东输”的起点。解放后,在潘钟祥、黄汲青教授的陆相生油观点的指导下,我国的石油工业得到了迅速的发展。到1963年,就结束了一个多世纪靠洋油过日子的悲惨历史;到1978年,我国的石油产量便跨亿吨大关,进入了世界石油大国的行列。先后发现了著名的克拉玛依油田、大庆油田、辽河油田、胜利油田、大港油田、任丘油田、江汉油田等等。特别是1959年大庆油田的发现,为中国摘掉贫油帽
13、子奠定了基础,证实了中国人自己的陆相成油理论,开辟了找油新方向。为年轻新中国的巩固做出了巨大贡献。年产5000万吨的大庆油田,是我国石油年产量的一半,至今已稳产40来年,目前仍剩余15个亿左右的石油储量。在一段时间内仍将是我国石油生产的主要基地。大庆油田发现井:松基三井1959年9月26日下午4时,松基三井喷出工业油流,从此中国石油工业历史上掀开了新的一页。今天的大庆今天的大庆 最近,我国的西部一些大型盆地,比如塔里木,以及东部沿海的地区又有一些突破性的进展。特别是海上石油,近年来,我国勘探速度非常快,例如,我国的渤海、南海、黄海等海域都有突破性进展。目前,我国的南海、渤海等地海上石油产量达1
14、000多万吨。2000年前后,我国的渤海又发现了6亿吨储量的蓬莱19-3整装的大油气田。但是,也必须看到,由于石油普查工作未能跟上石油开发的发展,致使我国在石油产量急剧增长的同时,后备储量却十分紧张。而随着勘探程度的提高,石油资源的寻找越来越难,这就需要我们石油地质技术人员,提高理论水平,以便更好的进行油气远景的分析与研究,提高油气勘探效益,加快油气勘探进度,为我国的石油开提供充足的后备资源。相信,随着我国对石油勘探重视程度的提高,随着我国海上石油的发展,我国的石油工业的发展必将会再次取得辉煌成绩。在炼油厂中石油中的不同成分被分离。分离出原油中不同化合物是用沸点差异做出的。从原油中可以提炼出汽
15、油、柴油、煤油、取暖用油、润滑油等等产品。化学工业中的石油产品的原材料可以回溯到约300个基本化合物。今天90%这些化合物是从石油和天然气中获得的。其中包括乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯等等。今天约5-20%的石油用作化学工业的原材料。几乎所有的化工产品在其生产过程中需要从石油获得的基本化合物:染料、漆、药物、清洁剂等等、等等。七、石油的化工产品 地球上石油的分布很不均衡,中东是石油最富集的地区,大约拥有世界总储量的54%,拉丁美洲拥有13%,非洲拥有8%,其余主要分布于北美、东南亚、西西伯利亚、欧洲东部以及我国东北地区等地。八、世界石油资源 世界原油产量总计约30亿吨,我国号称“七大产
16、油国”之一,年产1.5亿吨。年产年产原油原油一亿一亿吨以吨以上的上的国家国家沙特阿拉伯沙特阿拉伯俄罗斯俄罗斯美国美国伊朗伊朗中国中国挪威挪威墨西哥墨西哥委内瑞拉委内瑞拉英国英国世界世界三大三大石油石油势力势力波斯湾波斯湾俄罗斯俄罗斯美国美国九、油气地质勘探动向主主要要勘勘探探动动向向1.1.非常规油气藏非常规油气藏(或隐蔽油气藏)(或隐蔽油气藏)2.2.新领域新领域(深部、低熟气等)(深部、低熟气等)3.3.新探区新探区(如:塔里木、西藏等)(如:塔里木、西藏等)4.4.海洋油气海洋油气(重点大陆架浅海区)(重点大陆架浅海区)作业:课外复习构造地质学、沉积岩、地球物理勘查技术等已学内容 第二章
17、第二章 油气组成与性质油气组成与性质 石油、天然气及其固态衍生物统称为石油沥青类。与煤、油页岩、一部分硫属于自然界常见的可燃矿产。大多与古代生物遗体演变而来,因此称为可燃有机矿产。第一节 石油的组成与性质非可燃有机岩:种类繁多,如白垩、硅藻土、与生物作用有关的灰岩可燃有机岩气态:气田气、油田气、煤层气、泥火山气、沼气、页岩气等液态:石油固态:沥青、地蜡、石沥青、煤、油页岩、硫磺有机岩一、石油的概念及元素组成 石油是以液态形式存在于地下岩石孔隙中的可燃有机矿产。在地下油气藏中,石油无论在成分上和相态上都是极其复杂的混合物成分上:以烃类为主,含有数量不等的非烃化合物及多种微量元素。相态上:以液态为
18、主,溶有大量烃气及少量非烃气,并溶有数量不等的烃类和非烃类的固态物质 第一节 石油的组成与性质石油中碳、氢两元素占绝对优势。次为O、N、S。C含量可达8387%,氢含量可达1114%,二者合计可达9599%;余下的O、N、S总量一般不到14%。个别硫达3-7%。除外,在石油中还含有多种微量元素,但总量仅有万分之几,其中最为石油地质学家重视的钒、镍两种元素,它们可以用于研究生油岩相、油源对比,油气运移等问题。石油没有固定的化学成分和物理常数,但其有一定的变化范围和共同特征。不同化合物分子结构的差异,对吸附剂和有机溶剂具有选择性的吸附和溶解的性能。因而将石油分为饱和烃、芳香烃、非烃和沥青质。有时候
19、也会看到石油被分为油质、胶质和沥青质。石油中的化合物组成归纳起来,主要可分为烃和非烃两大类,具体包括:正构烷烃;正构烷烃;异构烷烃;异构烷烃;环烷烃;环烷烃;芳香烃;芳香烃;含氮、硫、氧化合物。含氮、硫、氧化合物。烃烃类类非非烃烃类类 二、石油的化合物类型及特征具有重要的具有重要的石油成因意义石油成因意义石油中正构烷烃含量一般为石油中正构烷烃含量一般为15-20%15-20%(体积)(体积)CCCCCCCCC正丁烷正丁烷正戊烷正戊烷 多数石油不同碳原子数正烷烃相对含量多数石油不同碳原子数正烷烃相对含量分布曲线有三个共同特点:分布曲线有三个共同特点:1)1)正烷烃分布曲线是连续曲线。正烷烃分布曲
20、线是连续曲线。1.正构烷烃(无C支链)2)根据正烷烃分布曲线的主峰碳值位置及形态,可将其分为三种基本类型:a、主峰小于C15、且主峰区较窄。b、主峰大于C25主峰区较宽。c、主峰在C15-25之间,主峰区宽。3)不同类型的曲线都对应有一个某碳数的极大值。在较高分子的正构烷烃部分,奇数碳原子烃含量和偶数碳原子烃含量近等,而一般生物或现代沉积物,奇数碳原子占明显优势。一般生油岩的主峰碳数陆相大于海相,沼泽相大于湖相。随成熟度增加,奇数碳优势消失,曲线变为一条圆滑曲线。上述正烷烃分布特点与成油原始有机质,成油环境和上述正烷烃分布特点与成油原始有机质,成油环境和成熟度有密切关系:成熟度有密切关系:CC
21、CCCCCCC异丁烷异丁烷异戊烷异戊烷2.异构烷烃 在石油烷烃中,异构烷烃以主链碳数0.80.8 石油中的非烃是指石油所含的硫、氮、氧及金属原子的化合物,其量有时达石油量的30%,它们对石油的质量有重要的影响。目前,已发现的这类化合物有硫化氢、硫醇、吡啶、喹啉、吖啶、吡咯、卟啉、吲哚、卟唑、脂肪酸、环烷酸和酚(统称石油酸)等等。其中,最为重要的是卟啉,它被认为是由植物的叶绿素和动物氯化血红素转化而来,是石油成因分析的有力证据。5.组成石油的非烃 在石油中卟啉常与钒、镍等金属元素组成络和物。因此,又称有机金属化合物,其基本结构与叶绿素结构极为相似。但是,并不是所有原油中都有卟啉,因为,高温或氧化
22、物条件下卟啉易于裂解被破坏。所谓卟啉是以四个吡咯核为基本结构,由甲川桥联结成的含氮化合物。又称lei族化合物。1、原油的馏分 原油的馏分是利用组成石油的化合物具有不同沸点的特性,加热蒸馏,将原油切割成不同沸点范围的若干部分,每一部分就是一个馏分。馏馏分分 温度温度(OC)轻馏分轻馏分中馏分中馏分 重馏分重馏分 石油气石油气 汽油汽油 煤油煤油 柴油柴油 重瓦斯油重瓦斯油 润滑油润滑油 渣油渣油3535-190190-260260-320320-360360-530530 三、原油的馏分、组分三、原油的馏分、组分 2、原油的组分 原油的组分是通过有机溶剂和硅胶成分的选择性溶解和吸附而取得的各总分
23、离物。原原油油蒸馏蒸馏轻馏分轻馏分2100C馏分馏分用用乙乙醚醚溶溶解解沉沉淀淀物物沥沥青青质质烃烃类类+胶胶质质可可溶溶的的用用硅硅胶、胶、有有机机溶溶剂剂冲冲洗洗冲冲洗洗物物烃烃色层色层吸附吸附物物胶质胶质 石油不同的馏分,其化合物组成不同,一般:轻馏分:主要由低碳数、分子量较小的烷烃和环烷烃组成。中馏分:主要由中分子量和较高碳数的烷烃和环烷烃组成,并含一定数量的芳烃和环烷芳烃及少量的N、S、O化合物。重馏分:主要由高碳数、大分子量的环烷烃芳烃和环烷芳烃以及N、S、O化合物主要集中于重馏分中。3、石油馏分与化合物组成的关系四、石油的物理性质四、石油的物理性质由于石油没有固定的组成,因此,严
24、格地讲,石油没有固定的物理常数。但经过广泛的对比,还是能归纳出反映石油总特征的物理性质。石油重要的物理性质有:颜色、比重、粘度、荧光性、旋光性、溶解性等特征。石油的颜色变化很大,从白色、淡黄色、黄褐色、深褐色、黑绿直至黑色。例如:大港油田有的井产的油即为白色,大庆油田的井产的油即为黑色。石油的颜色与石油中胶质、沥青质含量有关,含量越高,颜色越深,观察石油的颜色一定注意将样品朝光源方向,不要在反射光下观察。1.石油的颜色 液态石油比重是指一个大气压下液态石油比重是指一个大气压下20200 0C C石油与石油与4 40 0C C纯纯水单位体积的重量比,用水单位体积的重量比,用d d4 42020表
25、示。表示。欧美各国则以一大气压下,欧美各国则以一大气压下,60600 0F F(相当于相当于15.60 15.60 0 0C C )石油与)石油与4 4 0 0C C纯水单位体积的重量比。纯水单位体积的重量比。商业上用商业上用APIAPI度为单位:度为单位:API API度度=141.5/60=141.5/60时比重时比重-131.5-131.5 石油比重一般介于石油比重一般介于0.750.750.980.98之间之间 0.900.90 称为重质石油称为重质石油 0.900.90 称为轻质石油称为轻质石油世界平均比重的原油,1吨按7.3桶计算。2.石油的比重 粘度值代表石油流动时分子之间粘度值
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