2002年與中科院聯(lián)合招博試卷答案要點

一、名詞解釋1、石油：石油是以液態(tài)形式存在于地下巖石孔隙介質(zhì)中的可燃有機(jī)礦產(chǎn)，無論從成分還是相態(tài)上都是十分復(fù)雜的混合物。成分：以烴類為主+數(shù)量不等的非烴化合物及微量元素；相態(tài)：以液態(tài)為主，可溶解大量天然氣與固態(tài)物質(zhì)。2、含油氣盆地：從地質(zhì)歷史上講，如果沉積盆地中發(fā)生過油氣生成作用，并運移、富集有商業(yè)性油氣田時時，便可稱為含油氣盆地。作為含油氣盆地，必須具備以下三個條件：①必須是一個沉積盆地；②在漫長的地質(zhì)歷史時期中，曾不斷沉降接受沉積，具備油氣生成，運移和聚集的有利條件；③有商業(yè)性油氣田。3、二次成烴：在某一烴源巖的埋藏歷史上，當(dāng)它受到溫度等因素的影響，進(jìn)入生油門限時，便開始了第一次生烴；但后期因受構(gòu)造抬升的影響，使得烴源巖被抬至生烴門限以上時，烴源巖便停止生烴，直到它接受進(jìn)一步的沉降作用，再次進(jìn)入后一時期所對應(yīng)的生烴門限時的成烴作用，稱為二次成烴。顯然，二次成烴一般與地層的沉降-抬升-沉降的復(fù)雜歷史有關(guān)。4、含油氣系統(tǒng)：含油氣系統(tǒng)是由成熟烴源巖、與其相關(guān)的油氣以及這些油氣從聚集到保存需要的所有基本要素和成藏作用用共同組成）。其基本要素包括：烴源巖、儲集層、蓋層、上覆巖層，成藏作用包括圈閉的形成和油氣的生成、運移和聚集?；疽乇仨氃跁r間和空間上相配置，形成油氣聚集的成藏作用才有可能存在。二、試述低熟油的分布特征、地球化學(xué)特征及主要成因機(jī)理。根據(jù)現(xiàn)代石油成因理論，石油的生成有一個門限，生油巖只有處于該門限以下才具有生油意義。八十年代不少學(xué)者卻發(fā)現(xiàn)，一些地區(qū)的烴源巖在生油門限以上也能生油。研究人員利用生物標(biāo)志物參數(shù)證實了我國一些油區(qū)如勝利、江漢、中原、南陽、蘇北、長慶、吐哈等，確定存在著低成熟原油，有的已形成工業(yè)油流。1.分布特征目前主要發(fā)現(xiàn)，低成熟油有如下分布特征：(1)陸相斷陷盆地未/低成熟油富集。總體上，我國陸相斷陷涌盆大部分都有低熟油的分布。(2)未/低成熟油分布的層位新，深度淺。國內(nèi)發(fā)現(xiàn)的幾乎都是中、新生界油藏，而且以新生界為主。從深度上看，一般埋深不超過2000米，多數(shù)在1700米以上，其地溫不超過80℃。(3)油藏規(guī)模往往較大。低/未熟油所在的儲層一般成巖作用較弱，儲集空間發(fā)育，故往往形成儲量大，易于開發(fā)的油氣田。從單個低熟油藏的規(guī)模來看，有的儲量在上千萬t或上億t，年產(chǎn)量上百萬t，形成了大型油田，如勝利的孤東油田。國外如北海的Ekofisk油田，油層厚200米，含油面積直徑約7km，可采儲量大于2000萬t，是挪威的主要石油產(chǎn)地。因此，低熟油分布廣，儲量大，產(chǎn)量高。2．原油的地球化學(xué)特征我國低成熟原油的有機(jī)地化特征主要表現(xiàn)為兩大類：一類是原油族組成具有低烷烴/芳烴比，高含量的非烴與瀝青質(zhì)，正烷烴具有微弱奇偶優(yōu)勢，甾、萜烷成熟度參數(shù)值低，芳烴組成中具有豐富的烷基側(cè)鏈，甲基菲指數(shù)顯示為低成熟，這類原油主要產(chǎn)出于門限上、下的生油巖；另一類原油主要產(chǎn)自膏鹽相淺層生油巖中，其特征是：高植烷，Pr/Ph低，正烷烴具有明顯偶C或奇C優(yōu)勢，具有異常的C35＞C34＞C33升藿烷分布，伽瑪蠟烷含量異常高，芳烴餾分中噻吩類化合物比較突出，屬高硫原油。3.成烴機(jī)理分析自從發(fā)現(xiàn)低成熟原油以來，有關(guān)它的成因機(jī)制就一直為人們所探討。傅家謨等(1985)、黃第藩、李晉超(1987)、江繼綱(1991)、Orr(1986)、Hofmann等(1991)等較早進(jìn)行了系統(tǒng)的研究?，F(xiàn)在看來，單純地認(rèn)定一種母質(zhì)類型、一種成烴物質(zhì)是生成低熟油氣的母源并不全面，未/低熟油氣可以有多種類型，其形成機(jī)制也應(yīng)該是多物源、多途徑和多種物、化因素共同作用的結(jié)果(史繼揚，1993)。(1)生物烴類的聚集某些生物含有一定的烴類，這些生物死亡后如隨無機(jī)礦物快速沉積并保存下來，即可在一定圈閉內(nèi)形成有工業(yè)價值的油藏。據(jù)報道，澳大利亞達(dá)爾文湖的葡萄藻含烴類達(dá)17-35%，對低/未熟油的形成不無貢獻(xiàn)。值得注意的是，此類生物主要為一些富含類脂的藻類。(2)樹脂體成烴樹脂體主要是來源于高等植物的倍半萜、二萜類和少量三萜類組成的，它們多以酸、醛和烯類形式存在。在低溫、還原細(xì)菌作用下，脫羧加氫和輕微降解就生成了低分子量的環(huán)烷烴占主要組份的輕質(zhì)油，甚至是凝析油。肖賢明、金奎勵(1991)的研究成果表明，樹脂體具很強(qiáng)的生烴能力，并且具有早期生烴特點，這些烴的液態(tài)窗范圍在Ro=0.35～0.75%，成油門限＜0.5%，在所有陸相烴源巖主要顯微組分中是最早的。(3)可溶有機(jī)質(zhì)熱降解生烴在早期演化階段，巖石可溶有機(jī)質(zhì)組分以非烴、瀝青質(zhì)為主，根據(jù)蘇北油田生油巖存在早期生烴曲線和巖石非烴、瀝青質(zhì)隨演化程度增加而減少、烷烴組分隨演化程度增加而增加的現(xiàn)象，黃第藩等(1986)提出低熟油的生成是由于瀝青A中非烴、瀝青質(zhì)等熱降解而產(chǎn)生。(4)氨基酸成烴據(jù)研究，沉積物中的氨基酸含量在剖面中由上向下逐漸降低，減少的氨基酸一部分可能結(jié)合進(jìn)新生成的干酪根中，一部分則可能分解生成烴類，特別是一些低C數(shù)烴類。事實上在某些生油巖中，氨基酸的含量是很高的，如東營凹陷第三系生油巖中，氨基酸/有機(jī)質(zhì)之比相當(dāng)大，Nm(明化鎮(zhèn)組)可達(dá)203kg/tC殘，Es也有40kg/tC殘，因此氨基酸作為一種烴源是有可能的。(5)脂肪酸成烴脂肪酸在沉積物中，可以自由基形式產(chǎn)生比原來少一個C的正烷烴和脂肪酸。早期成巖階段，在物質(zhì)來源以水生生物為主的沉積物中，脂肪酸的脫羧對于烷烴的生成可起重要作用。三、試述異常地層壓力的成因及其與油氣生成、運移、聚集的關(guān)系。當(dāng)孔隙內(nèi)流體所承載的壓力大于靜水壓力時，此時的壓力稱為異常高流體壓力，也有地壓/超壓等稱謂。1、主要成因（1）壓實與排水的不平衡壓實作用同時包含兩個過程：一是顆粒被壓實；二是其間的孔隙水被排出，孔隙度下降。上覆負(fù)荷在孔隙流體和巖石骨架上作用力的分配關(guān)系，決定著沉積物的壓實狀態(tài)。對于每一具體巖石來說，都有一個維持其壓實需求與實際排水之間平衡的最小滲透率界限值Kmin（真柄欽次，1978）。若巖石實際滲透率＜Kmin，說明巖石的實際排水能力不能滿足壓實對排水量的需求，一部分流體將滯留在孔隙中，分擔(dān)了一部分本該由顆粒骨架承擔(dān)的壓力，孔隙流體中就會出現(xiàn)異常高壓現(xiàn)象，而巖石的壓實程度也未達(dá)到在正常壓實情況下應(yīng)該達(dá)到的程度，處于一種欠壓實狀態(tài)。（2）水熱增壓埋深的進(jìn)一步增加，帶來地層溫度的升高，由熱脹冷縮原理，無疑會引起巖石顆粒骨架和地層水的共同膨脹。但據(jù)研究，石英的熱膨脹率僅為水的1/15，因而相比之下，水的膨脹效應(yīng)更為明顯。若水處于一種開放體系，則可自由流出，但若處于由封隔性邊界（如因壓實作用引起的巖石邊緣致密）所包圍的封閉體系內(nèi)，將引起體系內(nèi)壓力的增加。同時，封隔性邊界又往往是隔熱層，使得體系內(nèi)溫度高于體系外相同深度處的溫度，從而又加劇了水的受熱膨脹效應(yīng)。（3）粘土礦物的轉(zhuǎn)化泥質(zhì)巖中含有50%以上的粘土礦物，在成巖過程中，粘土礦物將發(fā)生一系列變化，以蒙脫石（S）→伊利石（I）最為典型。世界上很多地區(qū)，由淺→深，S→I/S混層，且其中I成分隨埋深的加大而不斷增加。在S→I的過程中礦物吸熱排水，在蒙脫石消失以前達(dá)到一個排水高峰。促成粘土礦物轉(zhuǎn)化的主要因素是溫度。隨地溫升高，由于粘土結(jié)構(gòu)陽離子的置換作用，使其層間電荷增大，K+固定在層間位置→使S脫去最后幾層層間吸附水，達(dá)到排水高峰，如果排水受阻，則可促進(jìn)高壓形成。此外，S層間吸附水密度一般都高于自由孔隙水，這樣的水脫出后，單位質(zhì)量的水必然要引起體積膨脹，理論值是膨脹40%(1.4→1.0g/cm3)，實際從砂質(zhì)泥巖→較純粘土巖，體積膨脹量可在2.5～20%之間變化。體積的這種膨脹勢必促進(jìn)異常高壓的形成。（4）有機(jī)質(zhì)的熱解生烴有機(jī)質(zhì)經(jīng)歷了一定的埋藏和受熱歷史后，將開始大量生烴，而烴類的生成，特別是天然氣的大量生成，將無疑會給較為封閉的烴源巖系統(tǒng)產(chǎn)生一個附加的氣體壓力，顯然，氣態(tài)烴生成量越大(以△ρN·g衡量)，體系越密閉，這一因素對異常壓力形成的貢獻(xiàn)就越大。 （5）構(gòu)造擠壓作用2、異常高壓與油氣生成的關(guān)系根據(jù)近幾年的研究，超壓往往抑制有機(jī)質(zhì)的成熟作用，而短暫的壓力降低則有利于加速有機(jī)質(zhì)的成熟作用。據(jù)研究，超壓之所以能抑制生烴作用，主要是提高了反應(yīng)所需要的活化能。3、異常高壓與運移的關(guān)系（1）是油氣自烴源巖排出的主要動力；（2）在超過巖石的圍限強(qiáng)度時可使其形成微裂縫，能為運移提供良好通道；（3）在二次運移中也發(fā)揮著重大作用，是構(gòu)成流體勢的重要組成部分，而流體勢是控制了油氣在輸導(dǎo)層中運移的關(guān)鍵因素之一。4、異常高壓與聚集的關(guān)系（1）高壓有利于形成異常壓力封閉；（2）高壓有利于油氣藏的保存，使油氣藏特別是氣藏不易散失。四、斷層既可作為油氣運移通道，又是形成圈閉的必要條件之一，如何綜合考察、動態(tài)分析一個斷層對油氣的封閉性。但是，斷層即可作為油氣聚集的遮擋，同時也可作為油氣運移的通道。因此，斷層形成圈閉是有一定條件的。斷層的封閉性評價一般應(yīng)從以下四個方面進(jìn)行：1．?dāng)嗔褞У姆忾]性①．力學(xué)性質(zhì)上，壓性和壓扭性斷層，斷面較緊密，常具封閉性而張性斷層相反。②．?dāng)鄬用鎯A角較緩，使上盤緊貼下盤，斷裂破碎帶變窄，增強(qiáng)其封閉性；③．?dāng)嚅_地層巖石較軟時，可產(chǎn)生大量斷層泥，阻塞斷裂帶；④.斷裂帶中流體的活動，也可影響封閉性。如循環(huán)的地下水中溶解物質(zhì)的沉淀可使破裂帶膠結(jié)，或者是沿破裂帶運移的石油，經(jīng)氧化形成固體瀝青，將堵塞運移通道使之具有封閉性質(zhì)。2．?dāng)鄬觾杀P的巖性組合及配置關(guān)系主要有以下三種基本形式：①．儲層向上傾方向與斷層另一盤的泥質(zhì)巖等非滲透性層接觸，最為普遍。②．流動泥巖遮擋：即未壓實和半塑性泥巖在斷裂過程中沿斷層面流動，并被擠入下伏砂巖儲集層，填滿砂?？紫犊臻g，形成一個天然泥餅，從而在儲集層和砂巖之間以斷層接觸時，亦能形成圈閉（圖4-8）。③上傾方向為滲透性較儲層差的可滲透巖石，二者之間存在排替壓力差，也可封閉一部分油氣。3．?dāng)鄬优c儲集層的平面組合關(guān)系斷層圈閉的形成，或者是由一個彎曲的斷層與單斜層相切；或者由互相交叉的斷層，在儲層上方形成遮擋，即所謂斷鼻構(gòu)造；有的也可以是由幾條斷層將一地層從四周切開成一個孤立斷塊，形成圈閉。它們的共性是，在平面上必須是斷層線與儲集層等高線構(gòu)成閉合狀態(tài)才能形成圈閉。4、斷層的活動歷史一般而言，斷層在活動期是開啟的，而在閉合期則是封閉的。因此，需要從歷史演化角度進(jìn)行分析。這也是最關(guān)鍵的因素。由于以上諸多原因，同一條斷層在分布的不同地區(qū)、不同深度及其發(fā)展的不同時期，其封閉性都可能十分不同。因此，必須對每個斷層進(jìn)行全面的具體研究，才能正確判斷其封閉性。關(guān)于斷層封閉性的評價方法，有應(yīng)力分析法、泥巖涂抹系數(shù)、巖性對接概率等。五、以單井碎屑巖儲層為例，在進(jìn)行宏觀儲層評價時，需要開展哪些方面的工作，并簡要列舉其工作思路和方法。 主要采用地質(zhì)錄井（巖心、巖屑、井壁取心等）、地震、測井、試油試采、實驗室分析等綜合評價方法，通過巖石學(xué)研究、沉積相分析、成巖作用研究、溫度和壓力分析、儲集空間和物性評價、含油性評價、綜合評價等7個方面的工作加以實現(xiàn)。（一）巖石學(xué)研究 1、基本要求 （1）以巖心錄井為重點； （2）系統(tǒng)取樣與重點取樣相結(jié)合； （3）輔之以巖屑錄井和井壁取心； （4）利用測井錄井資料 （5）按照儲層研究目的分類進(jìn)行分析化驗 2、研究內(nèi)容 （1）顏色； （2）成分（顆粒、填隙物成分）； （3）結(jié)構(gòu)（粒度、球度、形狀、圓度、表面特征、膠結(jié)類型、膠結(jié)物特征等）； （4）沉積構(gòu)造（層理、層面構(gòu)造、變形構(gòu)造、生物擾動構(gòu)造、化學(xué)成因構(gòu)造）； （5）確定碎屑巖的巖石類型； 3、成果 （1）巖心素描記錄； （2）巖心照相冊； （3）顯微照相冊； （4）巖礦薄片鑒定原始記錄； （5）粒度參數(shù)、概率圖、C-M圖、散點圖等圖件與文字小結(jié)； （6）單井巖性、電性綜合解釋剖面圖。（二）沉積相分析 1、相標(biāo)志研究 （1）巖性標(biāo)志顏色、巖石類型、自生礦物、碎屑顆粒結(jié)構(gòu)、沉積構(gòu)造、測井相標(biāo)志、地震相標(biāo)志； （2）古生物標(biāo)志 軟體動物、有孔蟲、介形蟲、硅藻、顆石藻、輪藻、其它藻類、孢子花粉、痕跡化石； （3）地球化學(xué)標(biāo)志 微量元素（P、Sr/Ba、Sr/Ca、Th/U、Mn/Fe）、穩(wěn)定同位素（13C/12C、18O/16O）。 2、剖面相分析 （1）基本要求 劃相精度（相組、相、亞相、微相等）、相類型、相模式、標(biāo)準(zhǔn)相模式、數(shù)學(xué)模擬模式； （2）單井剖面相分析 步驟為：從最完整的露頭或巖心剖面入手——確定和建立可能的沉積層序——做觀察特征的對比——收集儲油、測井、地震等資料——編制單剖面或單井沉積相分析圖。 （3）剖面對比相分析 編圖要點：定時問題、穿時問題、相變問題、正確使用相變法則、區(qū)分正常沉積作用和事件沉積作用。（三）成巖作用研究 1、儲層實驗室研究 主要包括： （1）巖石薄片觀察和鑒定； （2）陰極發(fā)光顯微鏡觀察； （3）掃描電鏡觀察； （4）x射線衍射分析； （5）電子探針分析； （6）穩(wěn)定同位素分析； （7）包裹體分析。 2、儲集層巖石性質(zhì)研究 （1）碎屑顆粒（包括石英、長石、巖屑）的成巖變化； （2）結(jié)構(gòu)（圓度、支撐類型及顆粒接觸關(guān)系）的成巖變化； （3）成巖定向組構(gòu)（壓實定向、壓溶定向、重結(jié)晶定向）的形成； （4）膠結(jié)物類型（SiO2、碳酸鹽、粘土、沸石類礦物）及世代（膠結(jié)物的成巖順序）。 3、儲層的孔隙類型 （1）孔隙的成因類型； （2）次生孔隙的類型及識別標(biāo)志； （3）碎屑巖儲層的孔隙結(jié)構(gòu)研究。 4、儲層的成巖階段劃分標(biāo)志 （1）Ro； （2）孢粉顏色指數(shù)； （3）粘土礦物的成巖演化（如I/S、K）； （4）石英的次生加大； （5）沸石類礦物的成巖特征； （6）碳酸鹽礦物序列。 5、成果形式 （1）提出儲層成巖模式； （2）研究孔隙分布規(guī)律； （3）分析成巖作用控制因素和成巖機(jī)理（四）儲層溫度壓力評價 1、評價內(nèi)容 （1）儲層溫度 古、今地溫環(huán)境，儲層溫度類型； （2）儲層壓力 原始油層壓力、壓力梯度、儲層壓力性質(zhì)、影響異常高壓的成因分析； （3）確定儲層溫、壓與儲層產(chǎn)液性質(zhì)、產(chǎn)能，溫度與裂縫性氣層的關(guān)系。2、評價方法（1）地溫評價方法 隨測井儀器測量、隨地層測試器測量，利用Ro、粘土礦物等地溫計評價古地溫； （2）壓力評價方法 錄井方法有：有巖屑觀察與密度測量法計算壓力，利用綜合錄井儀解釋地層壓力（dc指數(shù)法）； 測井法預(yù)測地層壓力：可采用電阻率、聲波時差等按等效深度法確定地層壓力； 試油測試法：利用初關(guān)井壓力經(jīng)恢復(fù)可得地層壓力。（五）、儲層儲集空間與物性評價 1、評價內(nèi)容 （1）巖樣表面的孔隙特征； （2）巖心表面的裂縫特征； （3）孔隙的成因類型； （4）孔隙按大小分類； （5）按孔隙對流體的滲流情況分類； （6）孔隙結(jié)構(gòu)特征（如DM、SP、Rm、Rv等）； （7）儲層物性評價 包括有效孔隙度、絕對滲透率、有效滲透率、孔滲關(guān)系和物性影響因素； （8）儲層的非均質(zhì)性 可利用滲透率非均質(zhì)系數(shù)、