成藏地球化学.ppt

油气成藏地球化学研究的若干进展 油藏地球化学（Reservoir geochemistry; 1987 —） 地球化学的新兴分支学科 地学与石油工程学科的边缘交叉学科 21世纪新的学科生长点 继承和发展了经典的石油地球化学 新学科诞生的背景——80s中期以来国际石油工业形势 —全球未经勘探的沉积盆地日趋减少 —勘探成本日益上升 —跨国石油公司紧缩规模 —已勘探开发的“成熟盆地”增产上储得到重视 学科前缘的科研单位和地球化学家 —W. A. England 英国石油公司（BP） —S. R. Larter 挪威奥斯陆大学/英国纽卡斯尔大学 —M. Bjor?y 挪威特隆海姆大学/GeoLab Nor —J. Moldowan 雪佛龙石油研究公司/美国斯坦福大学 —R. C. Surdan 美国怀俄明大学 —P. R. Philp 美国俄克拉荷马大学 学科发展沿革 学科内涵 与传统地球化学的比较 传统地球化学： 以盆地区域勘探为背景， 以烃源岩为重点 研究源岩生烃组分与成熟度，建立生烃模式； 评价烃源岩、烃源层、生烃凹陷； 油源对比，划分油气系统，评价勘探目标； 计算烃资源量 油藏地球化学：以“成熟”盆地油田勘探为背景，主要从原油和油砂入手 进行油藏地球化学描述，解决勘探问题； 划分原油族群/组群，推断源岩有机相； 确定成藏时间和期次； 示踪油气运移/充注途径、充注点，判断卫星油藏的方位； 油藏动态监测，混采油层产能分配等。 主要理论基础 油气成藏的充注模式油藏流体的混合机理 油藏流体的非均质性 油藏中石油的地球化学演化 油藏中的有机隔层--焦油席 原油含氮化合物与C40+烃类地球化学 油气成藏的充注模式 乌拉油田位于挪威大陆架中央地堑，系一个盐丘核心的围斜构造，闭合度500m，被正断层分割成 2 个主断块。侏罗系厚砂组中，有 2层(2A、3A)高渗透率层段。勘探十年，发现多个油水界面 原油成熟度指示从东翼向西翼充注 OWC西高 (约-3500 m), 东低(-3700 m以下) 西翼约-3500m以下储层渗透率突降 (从1D到10mD) 流体包裹体含量骤减(从几百个到零个), 且西翼OWC 随储层渗透率变化 油藏充注过程与储层胶结作用同时进行 油气沿高渗透率层段自东翼向西翼充注 在油气达到西翼约-3500m深度时，砂岩已胶结，造成OWC不规则分布。 油藏流体混合机理（ England和Mackenzie，1989) 分子扩散 单个石油柱垂向上，扩散过程在地质时间上是快速进行的：100m的高度范围，在1Ma内可建立起重力分异的浓度梯度 一个大油田含油区内横向上，扩散过程在地质时间上是缓慢的：化学成分的非均质性（浓度梯度）可维持几十Ma 密度驱动的混合作用(密度翻转) 密度翻转途径 油藏中流体密度ρ1 ρ2； 翻转方向 优质储层（高渗透率，无任何条带状隔层），地质时间上快速翻转：约104～106a的时间尺度可完成 低渗透储层，地质时间上缓慢翻转，一定程度上残存成分浓度梯度 存在隔层/屏障（barrier），流体不完全均一化，有成分、密度的突变 热对流混合作用仅在优质储层的气藏混合作用中有效 原油化学组成对混合过程有一定的影响 油藏流体非均质性 流体非均质性的起因 源岩有机质组成（有机相）的差异 源岩有机质成熟度的差异 储层物性的影响 油藏结构特征变化 原油在油藏中的次生变化 流体非均质性的数量级及其地质意义 公里级（几～几十公里）的横向成分梯度变化 —指示区域性石油充注方向 —引起生物降解作用的区域性水流方向 —大型流动屏障的存在 例如，一个油藏中横向上按公里计算气油比(GOR)或成熟度参数可指示油气充注方向 米级（可达几十米）的非均质性，如原油分子组成变化或同位素组成变化 反映油藏垂向隔层 油藏流体非均质性是油藏流体地球化学描述、研究充注历史与成藏机制以及进行油田生产动态监测的基础 运移与油藏中石油的地球化学演化 石油成熟---演化作用（maturation) 后期气体注入作用(gas injection) 生物降解作用(biodegradation) 水洗作用(water washing) 脱沥青质作用(deasphalting) 油藏中石油的地球化学演化（据Connan,1984) 石油的成熟--演化作用 油气成藏后，随着埋藏深度、时间的增长，成藏油气会产生下述变化： 原油成熟度逐渐升高，气油比提高； 高、过成熟情况下，发生歧化反应，地下原油裂解成天然气，同时残余物质聚合成沥青