第一章 油氣藏中流體

石油及天然氣地質學中國地質大學（武漢）2015年3月PetroleumandNaturalGasGeology授課老師：王芙蓉E-mail:wfr777@163.com油氣藏中有哪些流體？第一章油氣藏中的流體天然氣地層水問題：為什么氣居上、油居中、水在下方？石油第一節(jié)石油（原油）CrudeOil第二節(jié)天然氣NaturalGas

第三節(jié)油氣田水OilandGasFieldWater第四節(jié)油氣顯示OilandGasShows第五節(jié)油氣的碳、氫穩(wěn)定同位素CarbonandHydrogenStableIsotopes一、石油的概念及組成（一）石油的概念石油：以液態(tài)形式存在于地下巖石孔隙中的可燃有機礦產。成分上以烴類為主，并含有非烴化合物及多種微量元素；相態(tài)上以液態(tài)為主，并溶有大量烴氣和少量非烴氣以及固態(tài)物質。石油沒有固定的化學成分和元素含量，但元素含量有一定的范圍。（二）石油的元素組成石油的元素組成主要是C、H，其次是S、N和O，并含有幾十種微量元素。根據Hunt(1979)，石油元素含量如下表：第一節(jié)石油(CrudeOil)元素CHSNO

TraceElements含量變化（%）83-8711-140.01-100-1.70.1-4.5幾十種平均含量（%）84.5130.650.50.5<n/10000備注>1%高硫石油<1%低硫石油>0.25%高氮石油<0.25%貧氮石油海相石油V/Ni>1陸相石油V/Ni<1原油產地井號井深（m）層位w(C)/%w(H)/%w(S)/%w(N)/%w(O)/%H/C原子比南陽凹陷魏1911335.8-1478.0Eh381.2916.040.410.232.032.37魏1251408.8-1435.6Eh283.4915.492.22張13031893.0-2102.0Eh283.5315.750.310.150.262.26泌陽凹陷古4705610.0-638.8Eh383.7313.990.531.270.472.01楊21218794.0-812.0Eh384.3813.170.261.181.001.87雙T306L1375.6-1380.3Eh382.2715.930.240.580.982.32泌2523227.9-3421.6Eh382.8115.140.800.640.602.19江陵凹陷陵761771.6-1780.0Ex84.5214.280.450.340.412.03鄂深142544.0-2546.8Es85.0614.482.04鄂深72696.5-2698.5Ej83.3713.151.690.850.941.89平均值83.4514.740.510.560.742.12我國若干含油凹陷原油元素組成表石油中硫含量平均為0.65%，大多數含量小于1%，屬于低硫石油；海相環(huán)境和陸相蒸發(fā)巖環(huán)境中的沉積有機質形成的石油硫含量高，可達5%，被嚴重降解的石油硫含量可高達10%。（三）石油的餾分組成

石油的餾分：原油在一定沸點區(qū)間蒸餾產生的各烴類化合物的混合物。

石油煉制上為人們所常用石油的餾分如下表（據Hunt，1979；潘鐘祥，1986）餾分輕餾分中餾分重餾分石油氣汽油煤油柴油重瓦斯油潤滑油渣油溫度（oC）<

3535-190190-260260-320320-360360-530（500）<

530（500）各餾分體積（%）（35度API）0C1-C427C5-C1013C11-C1312C14-C1810C19-C2520C26-C4018C40（四）石油的組分和化合物組成

石油中不同組分的化合物由于分子結構的差異，對吸附劑和有機溶劑具有選擇性吸附和溶解的性能。石油可分成飽和烴、芳烴、膠質和瀝青質4種組分。石油的化合物組成主要可分為烴和非烴兩大類：

/正構、異構烷烴（石蠟烴）\環(huán)烷烴

芳烴－芳烴和環(huán)烷芳烴

/膠質\

\瀝青質/據Hunt（1979）對比重為35°API的環(huán)烷型石油的分析，各類化合物的質量百分比為：石蠟烴25％，環(huán)烷烴50％，芳烴17％、非烴（膠質和瀝青質）8％。飽和烴

/烴\非烴

/石油\含硫、氮、氧化合物多環(huán)芳烴雙環(huán)芳烴單環(huán)芳烴異構烷烴＋環(huán)烷烴正構烷烴液相色譜、氧化（或層析）膠

質芳

烴飽和烴元素分析紅外光譜核磁共振氣相色譜氣相色譜、質譜色譜－質譜聯(lián)機5×10-10m分子篩（或尿素絡合）烴類＋膠質瀝青質＞210℃餾分輕餾分原

油（正庚烷沖洗）（苯沖洗）（吸附在色層柱內）液相色譜氧化鋁、硅膠柱（或層析）元素分析紅外光譜核磁共振用正己烷沉淀氣相色譜蒸餾氣相色譜氣相色譜、質譜、色－質聯(lián)機氣相色譜、質譜、色－質聯(lián)機石油組分分析流程圖沉淀物可溶物（五）石油餾分組成與化合物組成關系

石油不同餾分中各種化合物含量百分比不同。特點：（1）隨餾分沸點增加，化合物分子量增大，化合物C數增加；（2）隨餾分沸點增加，石蠟烴和芳香烴含量明顯減少，膠質含量明顯增加。沸點增加，C數增加，分子量增加二、石油的化合物組成

（一）正構烷烴（CnH2n+2）

石油中正構烷烴主要是C1-C45，可分離鑒定出C90以上的正烷烴，大部分小于C35。正烷烴一般占石油質量的15~25%，輕質石油可達到30%以上，重質油可小于15%。在常溫常壓下，C1-C4為氣態(tài)，C5-C15為液態(tài)，C16以上為固態(tài)。不同成因石油的正構烷烴分布曲線不同，主要有三類。1.主峰小于C15的前峰型，且主峰區(qū)較窄；2.主峰在C15-C25之間的中峰型，且主峰區(qū)較寬；3.主峰大于C25的后峰型，且主峰區(qū)較寬。（二）異構烷烴（CnH2n+2）石油中的異構烷烴以≤C10的為主，C11-25較少，且以類異戊間二烯型烷烴最重要。石油中的類異戊間二烯型烷烴一般認為是由葉綠素的側鏈即植醇演化而來，為生物標志化合物。其中最豐富的是姥鮫烷(Pr)和植烷（Ph）。（三）環(huán)烷烴（CnH2n）低分子量（<C10）的環(huán)烷烴，其中尤以環(huán)戊烷和環(huán)己烷及其衍生物是石油的主要組分，中等到大分子量C10-35）的環(huán)烷烴可以是單環(huán)到六環(huán)。環(huán)烷烴以單環(huán)和雙環(huán)最為重要，占質量的50%-55%，三環(huán)占20%，四環(huán)以上占25%左右。

四-五環(huán)的環(huán)烷烴結構與生物體中的四環(huán)甾族化合物和五環(huán)三萜烯類化合物有明顯的相似性，并具旋光性，是石油有機成因的重要證據之一。（四）芳烴和環(huán)烷芳烴石油中芳香烴有苯（一環(huán)CnH2n-6型）、萘（二環(huán)CnH2n-12型）、蒽和菲（三環(huán)CnH2n-18型）和苯并蒽和屈（四環(huán)CnH2n-24型）。其中以苯、萘、菲三種化合物含量最多。石油中環(huán)烷芳烴主要是茚滿和萘滿以及它們的甲基衍生物。最重要的是四環(huán)和五環(huán)的環(huán)烷芳烴，它們大多與甾萜化合物有關，是生物標志化合物。（五）含硫、氮、氧化合物1.低-中分子量化合物：含S：硫醇、硫醚、二硫化物和噻吩類；含N：喹啉、苯并喹啉、吡啶和咔、唑及其衍生物；含O：有機酸、酚和酮。2.高分子量化合物：主要在膠質和瀝青中（如卟啉），這部分化合物研究程度差。

生物標志化合物：沉積物和石油中來自生物體的原始生化組成，其碳骨架在各種地質作用過程中被保留下來的有機化合物。又稱“分子化石”、“指紋化合物”或“地球化學化石”。主要有：正構烷烴、類異戊間二烯烷烴、萜類和甾類以及卟啉化合物。（六）生物標志化合物三、石油的分類

（一）分類原則和方法

原則：（1）石油類型與石油的成因應該有聯(lián)系；（2）簡明、方便。（二）石油分類

與其它分類一樣，石油分類有很多，我們推薦的分類是Tissot和Welte（1979；1984）分類。他們發(fā)現(xiàn)石油飽和烴含量在不同成因類型石油中含量有所不同。

根據上述思想，1978年提出了他們的分類方案。芳烴+NSO：60%正+異構烷烴：20%環(huán)烷烴：20%問題：芳烴+NSO：20%正+異構烷烴：50%環(huán)烷烴：30%四、海相與陸相石油的基本區(qū)別

1、海相石油以芳香—中間型、石蠟—環(huán)烷型為主；陸相石油以石蠟型為主，部分為石蠟—環(huán)烷型。2、海相石油以低蠟為特征（均小于5%）；陸相石油以高蠟為特征（普遍大于5%）。3、海相石油一般高硫（一般大于1%）；陸相石油以低硫為特征（一般小于1%）。4、海相石油V、Ni含量高，且V/Ni大于1；陸相石油V、Ni含量較低，且V/Ni小于1。5、海相石油一般比陸相石油的δ13C高。例如，第三紀海相石油δ13C一般大于-27‰；而第三紀陸相石油δ13C較小，一般小于–29‰。（注：δ13C=（RS/Rr—1）׉（RS（樣品）=13C/12C，Rr（相對標準）=13C/12C）石蠟型石蠟-環(huán)烷型環(huán)烷型芳香-中間型芳香-瀝青型芳香-環(huán)烷型陸相海相五、石油的物理性質（一）顏色

在透射光下，乳白、淺黃、褐黃、褐、淺紅、棕、黑綠和黑色。石油顏色與膠質和瀝青的含量有關，含量愈高顏色愈深。

（二）密度和相對密度

1、密度：多為0.75—0.93g/cm3。2、相對密度：有兩類：（1）地質上的，d420=do20C/dw4C（無量綱），或ρor=do60F/dw4C（無量綱），其中：<0.9稱為輕質石油，0.9—0.93稱為中質石油；>0.93稱為重質石油。相對密度隨化合物分子量和膠質、瀝青含量的增大而增大。（2）商業(yè)上的，API=141.5/ρ60F—131.5（度）。API與ρ60F呈相反關系。（三）粘度（油的粘度取決于石油的化學組成、溫度和壓力）

1、動力粘度（絕對粘度μ）：μ=K·F·P/Q·L（Pa·S)；當常溫常壓下石油的動力粘度大于10Pa·S時，歸為天然瀝青。2、運動粘度（ν）：ν=μ/ρ=(ρ為流體密度）（m2s-1)。3、相對粘度（又稱恩氏粘度）（Et）：在恩氏粘度計中200ml的石油與20C的蒸餾水在直徑2.8mm的細管流出時間（約50s）之比。

問題：石油的顏色、成份、密度和粘度之間有什么關系？密度<0.9，輕質油0.9-0.93，中等原油0.93-0.98，重質油>0.98，特重油重質油及以上原油用常規(guī)方法是不能開采的。粘度：幾-幾十mPa.S，正常原油100-10000，普通稠油10000-50000，特稠油>50000，超稠油（四）溶解性

石油可溶解于多種有機溶劑，例如溶劑：苯、氯仿、二硫化碳、四氯化碳、乙醚等等。在水中溶解度很低，但隨水中二氧化碳和烴氣的含量增加，溶解度明顯增加，有利于初次運移。（五）凝固和液化石油沒有明確的凝固點，當溫度降低時，常出現(xiàn)固態(tài)與液態(tài)之間的過渡狀態(tài)。例如：富含石蠟的石油降低到一定的溫度（結蠟點）時，固態(tài)蠟從油中析出，開始凝固，溫度進一步降低才完全凝固；富含瀝青的石油隨溫度逐漸降低變稠，溫度進一步降低才完全凝固。凝固溫度與含蠟量和烷烴化合物碳原子數成正相關。（六）導電性石油基本上是絕緣體。（七）熒光性熒光性：在紫外光照射下發(fā)出熒光的特性。石油的熒光顏色隨非飽和烴含量及其化合物分子量的增加而加深。芳烴呈天藍色，膠質呈黃色，瀝青質呈褐色。（八）旋光性旋光性：旋轉偏振光震動面的特性。分右旋和左旋。大多石油旋光性為右旋。旋轉角小于幾度。石油的旋光性與結構不對稱的生物標志化合物有關，因此，石油的旋光性是石油有機成因的證據。（九）熱值單位體積或質量石油的發(fā)熱量（單位1kcal-4.186kJ）。石油的熱值1—1.1×104×418.6J/kg。1kg碳燃燒可放出8000kJ熱量，1kg氫可到34200kJ。（十）界面現(xiàn)象石油與其他物質一樣，都有各種界面現(xiàn)象。燃料熱值（J/kg）干木柴焦炭酒精木炭（完全燃燒成CO2）木炭（不完全燃燒成CO）12.6×106

29.8×106

30.2×106

33.5×106

10.5×

106煤氣高爐煤氣發(fā)生爐煤氣水煤氣滬州天然氣專用燃料油41.9×106

3.7×106

5.0×106

1.1×106

36.1×106

41.3×106

柴油石油煤油汽油氫氣泥煤褐煤煙煤無煙煤硝棉火藥硝棉（干）硝化甘油火藥硝化甘油42.7×106

44.0×106

46.1×106

46.1×106

142.5×106

13.8×106

16.8×106

29.3×106

33.5×106

3.8×106

4.6×106

5.1×106

6.3×106

標準燃料29.3×106（J/kg）石油瀝青礦物是指石油在熱力、氧化和細菌等一系列物化和生物作用下次生變化的產物。與油氣關系不大物理分異可以指示油氣凝析油（condensate）

1、凝析油的概念

凝析油是指在地層特殊溫壓條件下，液態(tài)烴逆蒸發(fā)形成的凝析氣被開采到地面后，由于溫度和壓力降低而逆凝結為液態(tài)烴即凝析油，它的密度小，一般在0.8g/cm3以下，膠質、瀝青質含量低以及含蠟量低，甚至不含。正常蒸發(fā)情況下，隨壓力增加，液相增加，氣相減少。正常凝結情況下，隨壓力降低，液相減少，氣相增加。逆蒸發(fā)：隨壓力增加（或隨溫度降低），液態(tài)烴轉變?yōu)闅鈶B(tài)烴的現(xiàn)象。

逆凝結：隨壓力降低（或隨溫度增加），氣態(tài)烴轉變?yōu)橐簯B(tài)烴的現(xiàn)象。地區(qū)或井號產出層位產出深度（m）產出物塔里木柯克亞Nx3200-3900凝析油塔里木沙雅∈-O5300輕質油準噶爾夏子街T21500凝析油鄂爾多斯勝利井P13900凝析油四川盆地中壩T2-3凝析油四川盆地八角場J1-32900-3650凝析油東濮文留Es2900凝析油遼河界3井J32000凝析油黃驊板橋2970凝析油蘇北黃橋Ny370凝析油蘇北黃橋D2290凝析油蘇北黃橋S22620凝析油南海瓊東南3500-3900凝析油濟陽弧島Nm760-780凝析油松遼黎參1井K1450凝析油吐哈盆地J凝析油從產層深度來看，最淺的僅370m左右，最深者則5000m以上。從地區(qū)來看，幾乎我國所有的含油氣盆地和地區(qū)都有凝析油的分布。

2、凝析油的成因與有機質類型、有機質成熟度、油氣運移分餾作用和混合作用等因素有關。

海相腐泥型有機母質生成的凝析油，出現(xiàn)在高成熟階段（鏡質體反射率Ro=1.35%～2.0%）（Tissot和Welte，1984）；陸相湖盆混合型有機母質生成的凝析油，主要出現(xiàn)在成熟-高成熟階段（鏡質體反射率Ro=0.7%～2.0%）；海陸過渡相及內陸沼澤相煤系地層腐殖型有機母質生成的凝析油，可出現(xiàn)在低成熟階段（鏡質體反射率Ro=0.5%～0.7%），也可出現(xiàn)在成熟-高成熟階段。烴類的運移作用也可以形成凝析油氣藏。在垂直運移過程中，下部油藏中的烴類氣體和輕質組份，由于擴散或滲透作用，從儲層頂部蓋層逸出到上部層位。到達上部層位后，如果存在相對更好的蓋層時就會聚集形成凝析油氣藏。高蠟凝析油的形成被認為主要與煤系地層中腐殖型烴源巖熱演化生烴（如吐哈盆地西部凹陷部分高蠟凝析油田或輕質油田）、運移分餾作用（黃驊坳陷千米橋古潛山高蠟凝析油氣田）以及混合作用或氣洗作用（如蘇北盆地鹽城凹陷鹽城1井區(qū)高蠟凝析油藏和塔里木盆地柯克亞凝析油氣田）等有關。凝析油的類型飽和烴(%)芳香烴(%)飽/芳煤系腐殖質生成的凝析油76.5-83.916.2-23.63.2-5.2陸相混合型有機質生成的凝析油89.5-93.56.5-10.48.6-14.5海相腐泥質生成的凝析油92.2-94.85.2-7.811.8-18.2凝析油一般以飽和烴含量為主，芳烴含量變化較大，膠質含量低，大部分沒有瀝青質。不同母質類型形成的凝析油族組成存在一定差異。我國凝析油中烴類組份（據陳踐發(fā)等1995）3、凝析油的化學組成特征地區(qū)井號層位主峰碳數最大碳數東濮凹陷文12Es2nC12nC29文31Es4nC9nC29鄂爾多斯盆地任6PnC9nC25任4PnC7兔1PnC9nC26四川盆地中24TrnC9nC28中23TrnC8nC27川46J1znC10nC28川43J1znC9nC29濟陽坳陷勝坨10-8EnC6nC21我國部分凝析油的正構烷烴主峰碳數和最大碳數的分布范圍比正常原油要窄，碳數分布相對要低，其最大碳數均在nC20以上，最高可達nC29。主峰碳一般為nC9，最低者為nC6，最高者為nC12。碳數分布上存在的這種差異一般與母質和成熟度有關。我國一些凝析油正構烷烴分布特征（據徐永昌，1994）我國不同類型的凝析油中姥鮫烷和植烷的含量也具有明顯差異，煤系地層腐殖型有機質生成的凝析油其姥鮫烷/植烷（Pr/Ph）相對較高，在2.3-6.8之間，通常該比值都大于3。而海相腐泥型母質生成的凝析油Pr/Ph值則相對較低，為0.1-1.4左右，一般均小于1。而陸相混合有機質生成的凝析油（Pr/Ph）值介于二者之間，為1.4—3.8。造成這種差異的原因主要是與生成凝析油的母質類型以及源巖的沉積環(huán)境有關。煤系地層其形成環(huán)境為沼澤相，通常為氧化環(huán)境，在沉積作用過程中有利于姥鮫烷的生成；而海相烴源巖則偏還原環(huán)境，在沉積作用過程中有利于植烷的形成。陸相湖泊沉積則為弱氧化一弱還原環(huán)境。由于這三者的環(huán)境不同而造成（Pr/Ph）值的明顯差異。稠油（heavyoil）

1.稠油的概念及分類稠油是相對于原油的粘度而言的，當原油的粘度在100-10000mPa·s之間時稱為稠油，稠油的密度分布在0.935-1.000g/cm3之間，故稠油亦為重質原油。稠油是一種分布廣泛、資源量巨大的能源。據Deming（2001）估計全世界稠油資源量可達8600×108噸。

1982年2月，第二屆國際重質原油（稠油）及瀝青砂學術會議討論制定了重質原油和瀝青砂油(瀝青)的定義：重質原油是指在原始油藏溫度下脫氣油粘度由100-10000mPa·s或者在15.6℃及大氣壓下密度為934-1000kg/m3（10oAPI）的原油；瀝青砂油是指在原始油藏溫度下脫氣油粘度超過10000mPa·s，或者在15.6℃及大氣壓下密度大于1000kg/m3(小于10oAPI)的石油。法國石油公司及委內瑞拉能源礦業(yè)部對重質原油提出了不同的分類標準；前者按密度0.935-0.965、0.966-0.993、0.994-1.040g/cm3或者粘度100-1200，8000—1500，1300-15000mPa·s（37.8℃）將重質原油分為I、II,III類，后者將密度為0.934-1.000g/cm3、粘度小于10000mPa劃分為重質原油（稠油），密度大于1.000g/cm3、粘度大于10000mPa·s劃為特重原油（特稠油），密度大于1.000g/cm3，且粘度大于10000mPa·s劃為天然瀝青（超稠油）。分類第一指標第二指標開采方式粘度（mPa·s）相對密度(20℃)普通稠油50*(或100)～1000050*～150*150*～10000>0.9200>0.9200>0.9200可以先注水特稠油10000～50000>0.9500熱采超稠油(天然瀝青)>50000>0.9800熱采我國稠油瀝青質含量低、膠質含量高、金屬含量低，稠油粘度偏高，相對密度則較低。在分類標準中，以原油粘度為第一指標。相對密度為其輔助指標，當兩個指標發(fā)生矛盾時則按粘度進行分類。我國稠油分類標準2.稠油的成因（1）原生稠油

原生稠油指未遭受過生物降解、水洗、氧化等作用的稠油，原生稠油的形成主要與生烴母質的生源構成、沉積環(huán)境和原油的早期生成等因素有關。生源構成是指形成原生稠油的生烴母質多以低等水生生物為主，如藻類、細菌等，這類有機質中不僅含有豐富的類脂物，具有早期生烴的特點，還含有較豐富的膠質、瀝青質類生物有機大分子，膠質、瀝青質類化合物均為含硫、氮、氧等雜原子的化合物，組成復雜，分子量較高。由于原生稠油主要形成于有機質演化的未成熟一低成熟階段，有機質熱演化程度低，因此化學組成保留了較多的膠質、瀝青質類化合物，原油的高密度特點主要與高膠質和瀝青質含量有關。

（2）次生稠油次生稠油一般地說，來自正常的液態(tài)原油。嚴格地說，所有原生原油經過次生改造都可以成為次生稠油。原生原油在儲集層中，通過生物降解作用、水洗作用、揮發(fā)物的損失和無機氧化作用等一種或幾種過程而發(fā)生降解，造成原油中輕質端的減少，鏈烷烴和低分子量的烷烴基本損失，使穩(wěn)定的苯并噻吩及其衍生物，多環(huán)芳烴、膠質和瀝青質的含量增加。在某些條件下通過厭氧細菌的作用，從硫化物中分離出來的硫與烴類反應，增加了原油中硫的含量和重組分的豐度。3.稠油的化學組成特征原生稠油與次生稠油在化學組成上最顯而易見的差別是原生稠油保持了完整的正構烷烴系列分布（C13～C35）和類異戊二烯烷烴系列分布（iC15～iC21）。次生稠油的正構烷烴、類異戊二烯烷烴則由于次生作用不同而發(fā)生程度不同的損失，在較嚴重生物降解稠油中正構烷烴以及類異戊二烯烷烴將全部損失。對比：原生稠油與次生稠油的本質差異在于成藏后是否經過次生改造，如果原生稠油也經過了次生改造，將變得更稠。稠油與常規(guī)輕質原油相比主要有以下特點：

1)粘度高、密度大、流動性差。

2)稠油中輕質組分含量低，而膠質、瀝青質含量高。

3)稠油粘度對溫度敏感，隨著稠油溫度的降低其粘度顯著增大，這是稠油熱采的主要機理，當溫度每增高10℃，其原油粘度降低—半。國家油田原油相對密度組份(%)油質膠質瀝青質中國遼河高升勝利孤島0.94-0.960.94645.4加拿大AthabaskaColdlakePeaceRiver1.1050.9941.02643.4953.5750.0023.3928.3230.5018.015.019.5委內瑞拉Jobo1.02025.408.6稠油組分對比思考題1、解釋下列名詞：石油、稠油、石油餾分、相對密度和API度、恩氏粘度、旋光性、石油熒光性、稠油、凝析油。2、石油由哪些元素組成？其含量如何？3、石油有哪幾個組分？4、石油餾分和化合物組成關系。5、石油的分類。6、海相與陸相石油的基本區(qū)別。7、石油的物理性質有哪些方面？8、凝析油的成因。9、稠油的成因及分類。第二節(jié)天然氣（gas）一、天然氣的概念及產狀（一）天然氣的概念

廣義的天然氣：自然界中的一切氣體。如：大氣、地表沉積物中氣、沉積巖中氣、海洋中溶解氣、變質巖中氣、巖漿巖中氣、地幔排出氣、宇宙氣。

狹義的天然氣：地殼上部各種天然氣體，主要是指聚集成氣藏的烴類或非烴類氣體，包括聚集型、分散型和非常規(guī)的烴類和非烴類氣體。（二）天然氣的產狀

按相態(tài)分：游離態(tài)、溶解態(tài)、吸附態(tài)、天然氣水合物

按形成地質條件和成藏要素分：常規(guī)氣、非常規(guī)氣

按與石油產出關系分：伴生氣、非伴生氣

1、聚集型天然氣以游離狀態(tài)聚集的天然氣。進一步分三類：（1）氣藏氣：在圈閉中獨立成為具有一定工業(yè)價值的天然氣。（2）氣頂氣：與油共存于油氣藏呈游離態(tài)存在于油藏頂部的天然氣。（3）凝析氣：在地下較高溫壓條件下，凝析油因逆蒸發(fā)作用而氣化，呈單一氣相存在。采出后因地表溫壓條件降低逆凝結作用呈液態(tài)產出，與凝析氣藏中的天然氣分離。含有凝析油的氣藏氣（是一種特殊的氣藏氣）。

氣藏氣特別是巨大的非伴生氣藏是石油地質研究的重點，部分氣藏氣可以存在于油氣田中，在垂向與橫向上與油氣藏保持一定的聯(lián)系氣頂氣在分布上和成因上與石油都有密切的聯(lián)系，特點主要為：重烴氣含量多大于5%，個別高于甲烷。重烴氣的含量多少取決于石油的組成和密度2、分散型天然氣（1）油溶氣：溶于石油中的天然氣。（2）水溶氣：溶于水中的天然氣。（3）固態(tài)氣水合物：烴類氣體化合物分子與水分子結合形成的固態(tài)化合物。俗稱可燃冰。

氣水化合物分子中，水的冰晶體格架擴展為包括天然氣分子的晶體。主要有：較小的單位晶胞中含有46個水分子和8個甲烷分子；較大單位晶胞中含有136個水分子和8個丙烷或丁烷分子。標準溫、壓條件下，每立方米氣水合物含有近60～164m3甲烷。油溶氣存在于任一油藏內，每噸油溶氣的數量從幾立方米到上千立方米，采油時分離出的天然氣可以回注于油藏或做燃料水溶氣富集程度受地下溫度、壓力、水礦化度、二氧化碳含量和儲層水數量等因素控制。成分主要為甲烷，含有少量的二氧化碳、氮氣、乙烷、丙烷和稀有氣體。分為低壓水溶氣和高壓地熱型水溶氣氣水合物形成于特定的溫壓條件下：較低的溫度和較高的壓力。因此，氣水合物分布在凍土、極地和深海沉積物分布區(qū)。天然氣水合物資源地域分布圖3.非常規(guī)天然氣（1）頁巖裂縫中氣（fracturedshalegas）——指頁巖裂縫和孔隙系統(tǒng)中的生物氣和熱解氣，它可以是有機和無機顆粒表面的吸附氣，也可以是裂縫和孔隙中的游離氣，有時與油伴生。（2）淺層生物氣（shallowbiogenicgas）——一般指埋深不大于1000m的沉積物和烴源巖中的有機質在未成熟階段由厭氧菌作用下形成的以生物甲烷為主的天然氣，有時混有熱解氣。（3）盆地中心氣（basin-centeredgas）——指發(fā)育在盆地淺處和深部的儲存在致密砂巖中的熱成因氣，有時稱深盆氣和致密砂巖氣。（4）煤層氣（coalbedgas）：煤層中吸附和游離態(tài)的天然氣，又稱為瓦斯。4.伴生氣和非伴生氣1、伴生氣位置上伴生氣：氣頂氣、油溶氣和油藏周圍（上、中、下方）的氣。成因上伴生氣：成油過程中形成的各種天然氣。2、非伴生氣：位置上非伴生氣：與油藏分布沒有關系。例如：某些氣藏氣。成因上非伴生氣：煤系有機質或未成熟的有機質形成的生物成因天然氣。（三）非烴類組成

氣藏氣中常見的非烴氣有N2、CO2、H2S、H2、CO、Hg蒸氣及惰性氣體，有時還含有少量有機硫、氧、氮化合物。非烴氣的含量一般小于10%，但亦有少量非烴氣的含量超過10%，極少數是以非烴氣為主的氣藏，如N2氣藏，CO2氣藏、H2S氣藏。

除上述外，還有痕量到微量的稀有氣體，如氦、氖、氪、氬、氙、氡等惰性氣體，它們在沉積圈中含量較低，不能單獨形成氣藏，而常與其它氣體共存于氣藏中，少部分則溶于石油及地層水中。在泉水中微量稀有氣體，具有醫(yī)療價值。但要使稀有氣體作為氣藏來開采，必須含有相當大的濃度，而且數量相當大時，才有經濟價值。2003年12月23日晚10時，重慶市開縣高橋鎮(zhèn)境內由川東石油鉆探公司承鉆的中國石油天然氣集團公司西南油氣田分公司川東北氣礦羅家16H井發(fā)生天然氣井噴事故，造成人員嚴重傷亡。氣荒？1、天然氣發(fā)電，具有緩解能源緊缺、降低燃煤發(fā)電比例，減少環(huán)境污染的有效途徑，且從經濟效益看，天然氣發(fā)電的單位裝機容量所需投資少，建設工期短，上網電價較低，具有較強的競爭力。2、天然氣是制造氮肥的最佳原料，具有投資少、成本低、污染少等特點。天然氣占氮肥生產原料的比重，世界平均為80%左右。3、可作居民生活用燃料。隨著人民生活水平的提高及環(huán)保意識的增強，大部分城市對天然氣的需求明顯增加。天然氣作為民用燃料的經濟效益也大于工業(yè)燃料。4、以天然氣代替汽車用油，具有價格低、污染少、安全等優(yōu)點。5、天然氣曾被視為最干凈的能源之一，再加上1990年中東的波斯灣危機，加深美國及主要石油消耗國家研發(fā)替代能源的決心，因此，在還未發(fā)現(xiàn)真正的替代能源前，天然氣需求量自然會增加?！按簳浴睔馓镎嫉孛娣e達2.2萬平方公里，幾乎相當于一個臺灣省，是一個四方合作項目，包括中海油，中石化，優(yōu)尼科和英荷殼牌，中海油和中石化合起來絕對控股。2003年5月，項目合作簽字儀式由中國總理溫家寶親自主持在北京舉行，整個項目估計投產兩年后可年產氣達24.96億立方米。而在距離這個巨型氣田五公里的地方，則經常有日本的飛機在上空盤旋，“春曉”天然氣田的位置距離日本單方面劃定的所謂兩國東海“中間線”只有5公里，日本擔心他們境內的資源通過礦脈發(fā)生吸管效應流向中國一方?！按簳浴遍_采設施建成后，通過海底管道每年可向浙江省和上海地區(qū)輸送25億立方米的天然氣。據日本的考察，這些海域中埋藏著足夠日本消耗320年的錳、1300年的鈷、100年的鎳、100年的天然氣以及其他礦物資源和漁業(yè)資源，這些資源足以使日本從天然資源貧乏國家搖身一變?yōu)椤疤烊毁Y源大國”。另外一方面，按照國際慣例，地下資源橫跨好幾個國家時，要根據儲量的比例分攤利益。

為了避免大地震之后出現(xiàn)核災難，日本4座核電站的11個核反應堆目前已經停止運作，開始使用天然氣來取代核反應堆發(fā)電。地震后，日本已向俄羅斯發(fā)出能源求助信號。俄羅斯表示，薩哈林海域的石油天然氣項目“薩哈林2號”將增加對日本的液化氣供應。俄方可以緊急提供最多15萬噸液化天然氣(LNG)，還可以增加煤炭供應。相比于燃煤和燃油發(fā)電，燃氣發(fā)電更加清潔高效。日本燃氣應急發(fā)電需求增加，或刺激國際天然氣價上行。二、天然氣的化學組成

（一）概述氣藏和油氣藏中天然氣，無論是氣藏類型，還是氣體中化合物組成，都是以烴類氣體為主。（二）烴類組成1、甲烷：是烴類氣體主要化合物。2、重烴氣（乙烷及其以上，C2+）：其中以乙烷和丙烷為主。有時有少量的環(huán)烷烴和芳香烴。根據烴類天然氣中甲烷氣和重烴氣含量，常將其分兩類：（1）干氣：C2+<5%。（2）濕氣：C2+>5%。天然氣組成（體積%）資料來源CH4C2H6C3H8C4H10＞C5H12非烴典型濕氣典型干氣84.696.06.42.0Heron，（1964）表2－4典型干、濕氣烴類組成表三、天然氣的物理性質（一）天然氣基本物理性質1、分子大小

表2-6石油、天然氣的各種化合物分子長度

表2-7天然氣、水和液-固態(tài)烴類和非烴類化合物分子有效直徑

由上表可以看出，天然氣化合物分子的長度和有效直徑要比石油化合物分子長度和有效直徑一般要小，前者更有利于運移。

組成甲烷/硫化氫二氧化碳乙烷丙烷/異丁烷正烷烴雜環(huán)化合物瀝青質長度（10-10m）6.54.2-4015-30>50分子有效直徑（10-10m）分子有效直徑（10-10m）分子有效直徑（10-10m）氦2.0二氧化碳3.3正烷烴4.8氫2.3氮3.4環(huán)烷烴5.4氬2.9甲烷3.8雜環(huán)化合物10-30水3.2苯4.7瀝青質50-1002、表觀分子量表觀分子量（Mg）：天然氣中各種化合物平均分子量，按公式計算：

Mg=∑Yi·Mi上式中，Yi、Mi分別是第i種化合物的摩爾分數和分子量。3、密度和相對密度（1）密度是指單位體積氣體的質量（g）：

g=P·Mg/ZRT上式中，P-壓力，Mg-表觀分子量，Z-壓縮因子（理想氣體等于1），R-通用氣體常數，T-絕對溫度。天然氣混合物的密度：在地表一般0.7—0.75kg/m3；在地下可達150—250kg/m3，凝析氣可達225—450kg/m3。（2）相對密度（rg）天然氣的相對密度一般是指相同溫度和壓力條件下，天然氣的密度（ρg）和空氣的密度（ρa）之比。

rg=g/a=Mg/MaMa為空氣的表觀分子量（28.97）。天然氣中各烴類組分的相對密度為甲烷0.5539至丁烷2.0068，因此烴氣混合物的相對密度0.56—1.0之間，隨重烴及CO2、H2S的含量增加而增大。因此，它們通常比空氣要輕。4、溶解度

天然氣溶解度：單位體積的溶劑溶解天然氣的體積。（1）在水中溶解度天然氣在水中溶解度（Q）用亨利公式表示：Q=C·PP為壓力，C為溶解系數或亨利系數（即：一個大氣壓下單位體積水溶解天然氣的體積）。天然氣溶解度與壓力成正比。各種化合物的溶解系數是不同的，與溫度和水中其它溶質濃度含量有關。當水中含溶解有二氧化碳時，烴類氣體溶解度會增加。表2－8常見的天然氣組分在純水的溶解系數（20℃，1×105Pa）天然氣組分甲烷乙烷丙烷丁烷異丁烷二氧化碳硫化氫氮氣溶解系數0.0330.0470.0370.0360.0250.872.580.016（2）在石油中溶解度天然氣在石油中的溶解度是指在地層溫壓條件下液態(tài)原油中所溶解的、并在溫壓降低后析出的氣體數量。單位m3/m3.烴類天然氣在石油中溶解度（或溶解系數）大大高于在水中溶解度（溶解系數），影響因素主要是溫度、壓力天然氣的組成和原油輕組分含量。壓力越大，溶解度越大；溫度增加，溶解度降低；烴氣碳數增加，溶解度增加；重烴氣含量越多，溶解度越大。相同條件下，低碳數烴含量高的輕質原油較重質原油有更大的溶解天然氣能力。

5、粘度混合氣體的動力粘度（g）用下式表示：

g=∑

i·

Yi·

Mi0。5/∑Yi·

Mi0。5

i、Yi、Mi分別是第i種氣體化合物的粘度、摩爾分數和分子量。天然氣的動力粘度要比石油小得多，一般只有后者百分之幾。隨非烴氣含量增加而增大。6、吸附作用天然氣被巖石吸附的現(xiàn)象。單位質量巖石吸附天然氣量大小與巖石類型和天然氣化合物類型以及壓力溫度等有關。常溫下甲、丙、丁烷的吸附值如表2-9。

表2-9巖石對氣態(tài)烴吸附值7、熱值烴類天然氣是優(yōu)質的燃料。氣體巖石壓力（mmHg※）吸附含量（cm3/kg）甲烷砂巖粘土685.8762.2529.671.8丙烷砂巖粘土73.87725.07600.61,012.9丁烷砂巖粘土791.53690.401,152.31,643.9（二）烴類氣、液相態(tài)1、單組分相圖（1）露點：相圖中氣體開始液化的點（圖2-13中A和A’點）。（2）泡點：相圖中液體開始汽化的點（圖2-13中B和B’點）。（3）臨界點（K）：泡點線和露點線的交點。（4）臨界溫度（Tk）：臨界點對應的溫度。高于此溫度，無論壓力多大，都不產生液相?；蛘哒f，不產生液相（只產生氣相）的最低溫度。（5）臨界壓力（Pk）：臨界點對應的壓力?；蛘哒f，氣液共存的最大壓力。換言之，高于此壓力，無論溫度多少，都不能產生氣液共存。2、多組分相圖（1）臨界凝析溫度點（K1）：PT相圖中產生液相最高溫度點。換言之，高于此溫度，無論壓力多大，都不產生液體（和凝析油氣）。（2）臨界凝析壓力點（K2）：PT相圖中能產生其液相共存的最高壓力點。換言之，高于此壓力，無論溫度多少，都不能產生氣液共存（只是或液或氣或凝析油氣）。（3）逆蒸發(fā)：隨壓力增加（或隨溫度降低），液態(tài)烴轉變?yōu)闅鈶B(tài)烴的現(xiàn)象。（4）逆凝結：隨壓力降低（或隨溫度增加），氣態(tài)烴轉變?yōu)橐簯B(tài)烴的現(xiàn)象。石油天然氣化學組成分子量大（75～275），結構復雜，H/C原子比相對低（1.4～2.2），碳同位素的分餾作用弱分子量?。ㄐ∮?0），結構簡單，H/C原子比高（4～5），碳同位素的分餾作用顯著物理性質可包容氣、液、固三相而以液相為表征的混合物；石油粘度為n～n×10-3mPa·s，只含有極少量液態(tài)烴和水的單一氣相；密度比石油小得多，既易壓縮，又易膨脹；粘度僅n×10-2～10-3mPa·s，天然氣的擴散能力和在水中的溶解度均大于石油?！笆澜缟弦烟矫鞯奶烊粴鈨α恐校s有90%都不與石油伴生，而是以純氣藏或凝析氣藏的形式出現(xiàn)，形成含氣帶或含氣區(qū)。這說明天然氣地質與石油地質雖然有某些共同性，也有密切的聯(lián)系，但天然氣畢竟有它自身發(fā)生、發(fā)展、形成礦藏的地質規(guī)律”（包茨，1988）。思考題1、解釋下列名詞：天然氣、煤層氣、固態(tài)氣水合物、干氣、濕氣、天然氣表觀分子量、泡點和露點、臨界溫度、臨界壓力。2、天然氣的產狀。3、天然氣的化學組成。4、天然氣的物理性質。第三節(jié)油田水（(oilandgasfieldwater）一、油田水的概念及產狀（一）油田水的概念廣義的油田水：油田區(qū)域內的地下水，包括油層水和非油層水。狹義的油田水：油田區(qū)域與油層直接連通的地下水（油層水）。（二）油田水的產狀1、按油田水與平面分布2、按油田水與油氣藏上下位置關系范圍關系油氣藏（1）底水（2）邊水（1）上層水（2）夾層水（3）下層水

3、按油田水在巖石孔隙中存在狀態(tài)分：

（1）吸附水：吸附在礦物表面的水，在一般溫壓條件下不能自由移動。（2）毛細管水：在地質條件下不能自由流動的水。（3）自由水：在重力作用下可以自由流動的水。（4）氣態(tài)水：充滿在未被水飽和的巖石孔隙中，通過蒸發(fā)和凝結作用與液態(tài)水相互轉化。二、油田水來源和形成（一）油田水來源（1）沉積水：早期沉積物孔隙水保留下來的水。（2）滲入水：大氣降雨滲入地下形成的水。（3）轉化水：沉積物在成巖過程中或有機質成烴作用中產生的水。（4）深成水：巖漿作用或變質作用形成的水，或稱內生水、原生水。（二）油田水的形成國內外學者提出的主要成因有：沉積成因說、有機成因說、滲濾成因說和原生成因說。油氣田水可以看作由沉積水、滲入水、轉化水和深成水的某一種為主或它們以不同比例混合而形成的水。一般認為油氣田水主要起源于沉積水和轉化水，也有少部分來自滲入水和深成水。海相或陸相沉積作用將沉積水和沉積物一起埋藏下來后，只有少部分水與沉積物一起被埋藏到更大的深度，形成沉積巖中的孔隙水（成巖水）。由于地下溫度、壓力的增加，孔隙水除了經歷封閉和濃縮作用以外，巖石中的可溶物質在水中的溶解度增加，并發(fā)生離子交換作用，使水中的礦化度升高，離子組成發(fā)生改變。因此，在大多數情況下，油氣田水的礦化度比沉積水的礦化度要高，甚至高得多。三、油田水的化學組成及礦化度（一）油田水化學組成1、無機組成溶質主要組成：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-。溶質微量組成：I、Br、B、Ba、Sr、F、Fe、Li、Al、Sn、V、Ni、NH4+。溶解的氣體：O2、N2、CO2、He。

2、有機組成烴類：油層水較非油層水溶解有較多的烷烴和芳香烴化合物。酚類：油層水較非油層水溶解有較多的酚類化合物，以甲酚和鄰甲酚為主。有機酸：油田水中可溶解有環(huán)烷酸、脂肪酸和氨基酸。

3、溶解氣除氣態(tài)烴外，還有O2、H2、CO2、H2S、He（二）油田水的礦化度

礦化度是指單位體積油氣田水中溶解固體物質的總和。海相石油的油田水礦化度一般較高，70%的海相石油礦化度大于100g/l，但有的接近淡水。陸相石油的油田水礦化度一般較低，一般小于50g/l。（A）硫酸鈉型：（Na+—Cl-）/SO42-<1。大陸水。（B）重碳酸鈉型：（Na+—Cl-）/SO4

2->1。大陸水。（C）氯化鎂型：（Cl-—Na+）/Mg2+<1。海水。（D）氯化鈣型：（Cl-—Na+）/Mg2+>1。深層水。四、油田水的類型（一）油田水的分類推薦的分類為Sulin（1946）的油田水分類。該分類以Na+、Mg2+、Cl-和SO42-離子的含量（毫克當量百分數）將油田水分成：（二）油田水的成因類型分布Sulin（1946）認為：（1）油田水中以氯化鈣型為主，重碳酸鈉型次之，硫酸鈉型和氯化鎂型罕見。（2）油田剖面油田水自上而下，一般有下列規(guī)律：重碳酸鈉型、氯化鎂型（有時缺損）、氯化鈣型。水的類型成因系數(毫克當量%表示濃度比)Na/Cl(Na-Cl)/SO4(Cl-Na)/Mg大陸水硫酸鈉型>1<1<0重碳酸鈉型>1>1<0海水氯化鎂型<1<0<1深成水氯化鈣型<1<0>1表2-11Sulin水分類思考題1、解釋名詞：油田水、吸附水、束縛水、自由水、沉積水、滲入水、轉化水、滲成水。2、油田水的產狀。3、油田水的來源。4、油田水的化學組成和礦化度5、油田水的Sulin成因分類和一般分布規(guī)律。第四節(jié)油氣顯示（oilandgasshows）一、油氣顯示的概念和成因類型（一）油氣顯示的概念油氣顯示：石油、天然氣、石油瀝青礦物在地表的天然露頭或鉆井的人工露頭。按相態(tài)分：氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)；按觀察和分析方法分：顯微顯示、間接顯示、宏觀直接顯示。西段：四棵樹泥火山塔里木盆地油苗瀝青《易經》：“澤中有火”,“上火下澤”。澤，指湖泊池沼。“澤中有火”，是石油蒸氣在湖泊池沼水面上起火現(xiàn)象的描述。此書在西周時（公元前十一世紀至公元前771年）已編成，距今三千多年。一千九百年以前東漢文學家、歷史學家班固（公元32~92年）所著的《漢書·地理志》。書中寫道：“高奴縣有洧水可燃”。高奴縣指現(xiàn)在的陜西延安一帶，洧水是延河的一條支流。這里明確記載了石油的產地，并說明石油是水一般的液體，可以燃燒。南朝（公元420~589年）范曄所著的《后漢書·郡國志》。此書在延壽縣（指當時的酒泉郡延壽縣，即今甘肅省玉門一帶）載有：“縣南有山，石出泉水，大如，燃之極明，不可食。縣人謂之石漆”。清朝乾隆年間，在渤海海面上曾經出現(xiàn)一次奇觀-平靜的大海突然起火，海水沸騰，民眾爭相觀看，以為是張羽煮海的神話傳說再現(xiàn)。清代的海上大火無疑是從海底冒出的石油和天然氣。《天津縣志》載“燒海凡三日不熄”，這是中國海域油氣資源的最早記載。K1tgJ1s5029m取芯深度：4963-4971mP=5.23%，K=0.224md浪成波紋交錯層理，4965.11-4965.35m取芯深度：5106.12-5114.36mP=10.38%，K=2.79md河口壩，5109.41-5109.84m取芯深度：5060-5066mP=10.92%，K=4.43md分流河道，5109.41-5109.84m（二）油氣顯示的成因類型

1、與地下油氣藏有關的顯示可能有多種成因地下油氣藏中的石油和天然氣可沿斷裂面、不整合面、巖層層面、裂隙、節(jié)理或刺穿巖體周圍等運移通道溢出到地表。2、與含油層出露有關的顯示含油層出露有各種原因出露地表：導致這類含油氣層出露的主要原因是地殼抬升剝蝕，或是河流的侵蝕切割，也可以是斷層的錯斷上升。3、與生油層出露有關的顯示生油層出露地表也可以產生石油顯示，生油層本身亦可含油或儲油，如泥巖裂縫含油或油侵，灰?guī)r中的晶洞油苗等。

二、油氣顯示主要類型的特征1、油氣苗：油、氣（流）的地表天然露頭。油氣苗是最可靠、最直接的油氣顯示類型之一。油苗可以從出露的油層中直接滲出，也可以從地下油層中沿斷層面和不整合面等運移到地面；氣苗常常在水中呈連續(xù)或斷續(xù)的氣泡冒出。著名的京山古油藏2、含油和瀝青巖石：含油巖石是指被液態(tài)原油浸染的巖石。含油巖石：被液態(tài)原油浸染的巖石。主要是含油砂巖，按其被浸染的程度可分為：油砂——全部被原油所飽和浸潤；油斑——局部被原油浸染，浸染部位往往是巖石粗粒結構部分或各種縫隙；油跡——巖石被原油局部輕微浸染。含瀝青巖石：在巖石孔隙中充填有分散固態(tài)瀝青的巖石。分散瀝青一般以基質或膠結物形式而存在，個別情況下固態(tài)瀝青也可能是再沉積的顆粒。塔河油田三疊系油浸砂巖彼奇湖是一個自然的瀝青湖，位于拉貝亞，在特立尼達島西南方。這個湖沒有一滴水，有的卻是天然的瀝青，因此人們稱其瀝青湖。彼奇湖被認為為旅游勝地，每年吸引大約20,000位參觀者。它已經被比作“壞停車場”并且已經被叫為“在加勒比海里的最丑陋的旅游勝地”。3、泥火山：地下聚集的高壓氣體和（液體）與沉積物（或巖石）混合噴發(fā)到地表形成的錐狀體。

泥火山的氣體常是高壓的可燃性天然氣，有時還伴有原油和地下水。但泥火山的氣體有時主要是非烴氣。4、油礦物：原油氧化或熱變質產生的礦物。油礦物是較之石油更復雜的有機化合物的混合物，故它沒有固定的化學成分和物理常數。它們的成因包括：（1）物理分異：地蠟；（2）氧化成因：各種瀝青；（3）熱變質：碳瀝青、次石墨等。應說明，變質成因的瀝青礦物中有些與石油并沒有成因聯(lián)系，至少沒有明確的成因聯(lián)系，稱之為準油礦物。泥火山位于獨山子城區(qū)西南部的一個山峰上，主要有兩個噴出口兩者相距約100余米，由于氣候原因，兩個噴口現(xiàn)已圍上鐵柵欄。較大的一個噴口直徑約60厘米，高出地面1米余。噴口內是粘稠的泥漿，泥漿呈灰綠色，略帶油氣味，不停的向外翻泥泡，匯集的泥漿沿西南側的開口外溢。三、油氣顯示評價油氣顯示評價：可說明所在地區(qū)或盆地地史中曾經發(fā)生過油氣生成和運聚過程，且油氣藏已遭受一定程度或全部的破壞。油氣顯示的發(fā)現(xiàn)，特別是新探區(qū)油氣顯示的發(fā)現(xiàn)，對于油氣前景評價和進一步勘探有重要的指導意義。另外，要十分重視鉆井中人工油氣顯示的研究。評價油氣顯示與油氣藏可能存在的關系。油氣顯示可從質和量兩個方面評價，但從質的方面即對油氣顯示類型與油氣藏關系進行評價和認識是最主要的。油氣顯示評價主要依據油氣顯示成因類型。液態(tài)和氣態(tài)顯示是典型的直接顯示。只要發(fā)現(xiàn)活的油氣苗，就是地下油氣藏存在的直接證據。灰?guī)r晶洞中死油苗主要說明灰?guī)r本身有生油能力，但能否在附近形成油氣藏，還要看有無運移、儲存和圈閉條件。對于氣苗還應注意區(qū)分油型氣與沼氣、淺層生物氣和煤成氣。沼氣一般無工業(yè)價值，淺層生物氣一般不伴有石油，煤成氣可能僅伴有少量的石油。這幾種氣體成因可通過氣體的成分分析和同位素指標加以區(qū)別。固體顯示與地下油氣藏可以相關，也可以無關，這取決于出現(xiàn)的固體顯示是油礦物還是準油礦物及其變質程度如何。一般說，物理分異和氧化形成的油礦物與地下油氣藏相關性大，且可為出露地表的油氣層形成瀝青封閉條件。思考題1、解釋名詞：油氣顯示、含油巖石、含瀝青巖石、油礦物。2、油氣顯示的成因類型及其主要特征。3、油氣顯示評價的主要依據。第五節(jié)油氣的碳、氫穩(wěn)定同位素

（carbonandhydrogenstablelsotopes）一、有關同位素的基本概念1、同位素效應：物質參與生物、化學和物理的作用過程中，其中元素的一種同位素被另一種同位素所取代，從而引起物質的物理、化學性質變化的現(xiàn)象。同位素效應可以明顯地影響分子擴散遷移速率，化學反應速率等。同位素效應的根本原因是同位素質量上的差異，這種差異越大，則同位素效應越顯著。2、同位素分餾作用：參與生物、化學和物理作用的各種物質之間同位素發(fā)生轉移和分配作用，以達到同位素穩(wěn)定平衡的過程。

二、碳、氫穩(wěn)定同位素在自然界的豐度、比值、標準和δ值

（一）碳、氫穩(wěn)定同位素在自然界的豐度、比值和標準原油中常見的碳、氫的穩(wěn)定同位素在自然界的分布、比值符號和標準。原子序數同位素豐度（%）同位素比比值標準及符號δ值符號11H99.9852H0.0152H/1H1.5×10-4標準平均大洋水縮寫號SMOWδD（‰，SMOW）612C98.89213C1.10813C/12C1.12×10-2南卡羅來納州白堊系皮狄組美洲板箭石縮寫代號PDBδ13C（‰，PDB）表2-12自然界中碳、氫穩(wěn)定同位素的符號、豐度、同位素比值及標準簡表自然界不同的含碳、氫物質的同位素豐度有著明顯的區(qū)別，同位素的比值D／H，13C/12C也各不相同。利用這一特性可確定油氣的成因，進行油氣源對比和油氣運移等研究。（二）δ值的定義和不同標準δ值換算

同位素比值的測量和對比單位一般是用千分數來表示，δ值的定義如下：

式中的RS為樣品的同位素比值，對于碳、氫穩(wěn)定同位素，分別以D／H、13C/12C；Rr為標準的穩(wěn)定同位素比值(氫為SMOW的D／H，碳為PDB的13C/12C）。

標準名稱13C/12Cδ13C（‰，PDB）PDB（芝加哥標準）BaCO3（斯德哥爾摩標準）石墨（NBS，No.21）石油（NBS，No.22）周口店灰?guī)r（中國標準）福一井甲烷（中國四川）1123.72×10－51112.15×10－51092.48×10－51090.68×10－51123.60×10－51084.40×10－50－10.3－27.8－29.4－0.1－26.08表2—13常用的碳同位素標準的13C/12C值同一種元素的同位素在不同文獻中所采用的標準有時不同。如碳同位素，不僅國外有多種標準，國內也有不同標準。常用的碳同位素標準的13C/12C值及國際常用標準(PDB)的δ13C值。

為了便于對比，通常要把一種標準換成另一種標準或國際標準。如將測得對A標準的δ值（δ13CA）換算成B標準的δ值（δ13CB）時，可用下列公式進行換算：

式中δ13CB為求取對B標準的δ值；δ13CA為測得對A標準的δ值；為RAr、RBr標準的13C/12C比值。例如，四川進行碳同位素研究時，采用福一井的CH4為工作標準（即A標準），它的13C/12C的1084.4×10-5，測得納16井層的天然氣（CH4）的δ13C值為4‰（對福一井標準），代入上式求對周口店標準（B標準）的δ13C值，計算得-31.03‰，求PDB標準時，則為-31.13‰。三、碳穩(wěn)定同位素分餾作用（一）同位素交換反應指不發(fā)生化學反應，只在不同化學物質、不同相或單個分子之間發(fā)生的同位素重新分配，它是一種平衡反應。常見的反應有：前者自左向右CO2中富集13C，而CH4中13C減少，后者CO2中富集12C（即13C減少），而HCO3-中富集13C。由于同位素交換反應，其結果使海水中的比大氣中的CO2富集了7‰—9‰的13C（δ13C值HCO3為0‰，CO2為-7‰—-9‰），這種差別使得碳酸鹽中較富集13C，并直接影響了海陸生物體中同位素的豐度。

（二）光合作用的動力效應

植物進行光合作用時，吸收CO2和H2O繁