(1.10)--绪论石油及天然气地质学.ppt
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1、Petroleum and Natural Gas Geology 石油树及其产品石油树及其产品(据王燮卿(据王燮卿等等20002000)战略物资和优质燃料、润滑剂、化工原料、重要战略物资和优质燃料、润滑剂、化工原料、重要原材料,广泛用于工业、农业、国防以及人类日原材料,广泛用于工业、农业、国防以及人类日常生活的各个领域。常生活的各个领域。石油经过加工提炼,大致可得到四大石油经过加工提炼,大致可得到四大类产品:类产品:一、石油燃料一、石油燃料 石油燃料是用量最大的油品。按其用途和使用范围可分为五种:1、点燃式发动机燃料 有航空汽油,车用汽油等。2、喷气式发动机燃料(喷气燃料)有航空煤油。3、压
2、燃式发动机燃料(柴油机燃料)有高速、中速、低速柴油。4、液化石油气燃料 即液态烃。5、锅炉燃料 有炉用燃料油和船舶用燃料油。二、润滑油和润滑脂二、润滑油和润滑脂 润滑油和润滑脂被用来减少机件之间的摩擦,保护机件以延长它们的使用寿命并节省动力。它们的数量只占全部石油产品的5%左右,但其品种繁多。三、蜡、沥青和石油焦三、蜡、沥青和石油焦 它们是从生产燃料和润滑油时进一步加工得来的,其产量约为所加工原油的百分之几。四、溶剂和石油化工原料四、溶剂和石油化工原料 后者是有机合成工业的重要基本原料和中间体。到了2000年,原油产量仅为1.631.63亿吨亿吨,2000-2019年共20年间,年均产量仅为1
3、.901.90亿吨亿吨,仅比2000年提高了16.6%;产量最高的年份为2015年,达2.15亿吨。从1993年起中国已经成为原油净进口国。从1994年的进口原油1235万吨,到2019年的进口原油5.065.06亿吨亿吨,25年间进口量足足增加了40倍。海关总署最新数据显示,2020年11月份,中国原油进口量为4287.2万吨,或为1043万桶/日,首次突破首次突破千万桶千万桶/日日。作为全球第四和第五大石油开采国,伊拉克伊拉克石油日均开采量为446万桶,加拿大加拿大石油日均开采量为429万桶。从数据上看,就算这两国每天开采的石油量加起来都不够中国用。85%的石油依靠水路运送。多需要经过马六
4、甲海峡。世界四分之一的运油船经过马六甲海峡。南海填海造岛南海填海造岛投资扩建皇京港中哈原油管道中哈原油管道中俄原油管道中俄原油管道中缅原油管道中缅原油管道“北溪-1”天然气管道27日发生泄漏“北溪1号”和“北溪2号”共同组成了北溪燃气输送项目。北溪1号于2011年正式投产,管线从俄罗斯圣彼得堡西北的维堡港开始,横穿波罗的海到达德国格雷夫斯瓦尔德,全长约1224千米,99%的管道都位于海底!是世界上最长的海底管线!9月初,该管道因设备维修已完全停止输气;“北溪-2”管道2021年建成,与“北溪-1”基本平行,尚未投入使用,但仍有部分天然气封存在管道内。北溪1号向丹麦、荷兰、比利时、法国、英国、捷
5、克等欧洲国家输送天然气。十年来,北溪1号管道至少为欧洲国家输送了5500亿立方米的天然气。随着欧洲能源危机加剧,“北溪2号”燃气管道项目诞生了。该项目建成后俄罗斯每年可再向德国输送550亿立方米的天然气。建成后的北溪1号和2号管道项目将占据欧盟近30%的天然气市场。俄欧能源矛盾因乌克兰战争而起。欧盟作为能源输入方率先发难,在接连数轮的对俄制裁中大幅度减少俄罗斯石油的进口,并制定计划逐步减少并最终摆脱对俄罗斯天然气的依赖。问题是,欧盟(欧洲)对俄罗斯能源尤其是天然气依赖太深,俄乌战争导致整个欧洲能源价格大涨,民生、经济都受到了严重影响。欧洲大旱,使得水力发电量骤减,目前欧洲电力系统均价达到了电力
6、系统均价达到了3.8元元/度,天然气价格在度,天然气价格在1.7美美元元/方,约方,约12.3元元/方方。共共80学时,讲课学时,讲课56学时,实验课学时,实验课24学时学时课堂讲授与课堂讲授与MOOC自学相结合自学相结合考核方式为考核方式为作业及汇报作业及汇报学习计划实验课在主楼实验课在主楼734和和736进行,需要完成相应的实习作业。进行,需要完成相应的实习作业。MOOC的学习需要紧跟课堂讲授内容,不拖延。的学习需要紧跟课堂讲授内容,不拖延。学习安排绪绪 论论第一节第一节 石油及天然气地质学的内容石油及天然气地质学的内容第二节第二节 近代油气(勘探)工业发展阶段近代油气(勘探)工业发展阶段
7、第三节第三节 世界油气工业概况与资源现状世界油气工业概况与资源现状第四节第四节 中国油气工业概况与资源现状中国油气工业概况与资源现状第1次课第2次课第一节第一节 石油及天然气地质学的内容石油及天然气地质学的内容一、石油及天然气地质学的概念二、课程体系和课程内容三、课程特色一、石油及天然气地质学的概念 石油及天然气地质学是研究地壳中的油气藏及其形成原理和分布规律的科学。背斜油气藏 它具有很强的综合性和多学科交叉的特点,它既包括了地质科学,也包括了许多其它应用科学技术;它既是应用地质科学,又是需要开展应用基础理论研究的地质科学。各类圈闭和油气藏剖面图和平面图背斜背斜油气藏油气藏断层油气藏断层油气藏
8、岩性岩性油气藏油气藏不整合不整合油气藏油气藏原生孔隙成1井,J1s,4712.7m粒间溶孔永1井,J2x,5877m粒内溶孔庄1井,J1s,4375.23m铸模孔董1井,J2t,4836.8m鲕内溶孔二、课程体系和课程内容 本课程的核心是油气藏,首先认识油气藏的基本要素,本课程的核心是油气藏,首先认识油气藏的基本要素,然后,学习油气藏的形成原理和分布规律,用以指导油气藏然后,学习油气藏的形成原理和分布规律,用以指导油气藏(田)的勘探与评价,更有效地发现和探明地下油气藏。(田)的勘探与评价,更有效地发现和探明地下油气藏。课程体系:油气藏的基本要素油气藏的基本要素 油气藏油气藏形形成原理成原理油气
9、油气分布分布规律律 含油气系统与盆地模拟非常规油气地质和非常规油气资源油气勘探与油气资源评价知识模块知识模块课程内容课程内容学时数学时数经典内容-常规油气知识模块一:油气藏的基本要素 油气藏中的流体讲8,实2储集层和盖层讲6,实4圈闭和油气藏讲6,实2知识模块二:油气藏的形成原理油气成因和烃源岩讲8,实4石油与天然气运移讲6,实2油气藏形成与破坏讲6,实4知识模块三:油气藏的分布规律油气聚集单元与油气分布讲6扩展内容知识模块四:含油气系统与盆地模拟讲4,实2专门技术方法非常规油气地质及资源讲4非常规油气地质油气勘探与油气资源评价讲2课程体系与知识模块绪 论 第一章 油气藏中的流体 实习1第二章
10、 储集层和盖层 实习2,3第三章 圈闭和油气藏 实习4 第四章 油气成因和烃源岩 实习5,6第五章 石油和天然气运移 实习7第六章 油气藏形成与破坏 实习8,9第七章 油气聚集单元与油气分布第八章 含油气系统与盆地模拟 实习10第九章 非常规油气地质和非常规油气资源 实习11第十章 油气勘探与油气资源评价 实习12课程内容安排三、课程特色 石油及天然气地质学是一门涉及面宽,综合性强的学科。油气藏形成时间漫长,地质过程非常复杂,难以完全重建;油气藏存在的空间(广度和深度)巨大,成藏条件变化非常复杂;成烃物质复杂,油气成因和成分组成复杂;对常规油气,油气流动性往往造成生成地点与聚集地点不一致。Ma
11、thematics,Physics,Chemistry,Physical Chemistry,Biology,Microbiology,Biochemistry,Geophysics,Organic geochemistry(Technology),Computer sciences,Fluid mechanics(Hydrodynamics),ThermodynamicsStructural geology,Sedimentation,Historical geology,(Sequence)Stratigraphy,Mineralogy,Petrology,Paleontology,Geo
12、morphology 涉及的学科有:PhysicsChemistryBiologyStructural geologySedimentaryPetrologyOrganic geochemistryPaleontologyGeophysical exploration and loggingStratigraphyEvolution of sedimentary basinsStructural and stratigraphic trap location Porosity and permeability in reservoirs Source rocks and generation
13、and migration of petroleum ApplicationGeologyPure sciencesClastic Rock CarbonateThe relationships of petroleum geology to the pure sciencesSelley,1998ExplorationDevelopmentProductionGeophysicsGeologyPetroleum engineeringFirst well drilledDiscoveryProduction beginWork hoursTime(tens of years)Selley,1
14、998石油学报石油与天然气地质石油勘探与开发石油实验地质天然气地球科学石油物探石油地球物理勘探地球科学地质科技通报地学前缘现代地质中国科学科学通报油气地质中文学术期刊油气地质英文学术期刊AAPG BulletinMarine and Petroloeum GeologyOrganic GeochemistryJournal of Petroleum GeologyEnergy&FuelsGeologyGeochimica et Cosmochimica ActaNature GeoscienceGeological Society of America Bulletin Journal of
15、International Coal GeologyJournal of Petroleum Science and Egineering第二节第二节 近代油气(勘探)工业发展阶段近代油气(勘探)工业发展阶段一、石油及天然气地质学的产生和发展 与人类的油气勘探和开发的实践息息相关;与人类的油气勘探和开发的实践息息相关;与地质学发展和其它相关科学技术进步直接相关;与地质学发展和其它相关科学技术进步直接相关;与地球物理学和有机地球化学(现代测试分析技与地球物理学和有机地球化学(现代测试分析技 术)等技术的发展紧密相关;术)等技术的发展紧密相关;与计算机应用和大型应用软件开发紧密相关;与计算机应用和
16、大型应用软件开发紧密相关;反过来,它又带动和促进了地质学和其它相关反过来,它又带动和促进了地质学和其它相关 科学和技术的发展。科学和技术的发展。的发展。的发展。二、近代油气(勘探)工业发展历史一、一、18591900年年 原始直接找油阶段原始直接找油阶段二、二、19011925年年 背斜学说找油阶段背斜学说找油阶段三、三、19261960年年 地球物理勘探找油阶段地球物理勘探找油阶段四、四、19611991年年 协同深化勘探找油阶段协同深化勘探找油阶段五、五、1992年年至今至今 常规和非常规油气勘探阶段常规和非常规油气勘探阶段更深、更广、更复杂深层位、深水区、新地区、新领域隐蔽圈闭和油气藏、
17、非常规油气资源石油勘探的历程油苗-背斜-高点-圈闭-非常规丘陵-平原-沙漠沼泽-山地-浅海-深海-极地评价思路 Petroleum Province Basin Petroleum System Prospect Trap and Play 区域 盆地 凹陷 区带 圈闭面中求点,由点及面18591900年:年:早期为钢绳冲击顿钻到蒸汽早期为钢绳冲击顿钻到蒸汽机动力顿钻,机动力顿钻,19世纪末,旋转钻机、牙轮钻世纪末,旋转钻机、牙轮钻头、泥浆工艺和固井技术已应用于钻探。头、泥浆工艺和固井技术已应用于钻探。19011925年:年:旋转钻井系列技术进一步快旋转钻井系列技术进一步快速发展。速发展。19
18、261960年:年:涡轮钻井和定向井技术,钻涡轮钻井和定向井技术,钻机向大型化和自动化发展,海上钢结构重力机向大型化和自动化发展,海上钢结构重力钻井平台、自升式钻井平台和座底式钻井驳钻井平台、自升式钻井平台和座底式钻井驳船技术。船技术。19611979年:年:涡轮井和定向井以及水平井涡轮井和定向井以及水平井钻井技术、海上半潜式钻井平台和动力定位钻井技术、海上半潜式钻井平台和动力定位钻井船技术。钻井船技术。1980年年至今:至今:超深井钻探、深水和超深水超深井钻探、深水和超深水钻探、分支多底井和老井侧钻、大位移水平钻探、分支多底井和老井侧钻、大位移水平井技术,卫星定位浮式钻井船井技术,卫星定位浮
19、式钻井船。石油钻井工程 CLUSTER DRILLING丛式钻井 REENTRY DRILLING开窗钻井 DIRECTIONAL DRILLING定向钻井 EXTENDED-REACH DRILLING大位移钻井 HORIZONTAL DRILLING水平钻井石油钻井工程走向深水的海洋工程技术南海二号半潜式海洋钻井平台南海二号半潜式海洋钻井平台渤海渤西岐口渤海渤西岐口18-1平台平台东海春晓油气田平台南海二号:该平台长108m、宽67m、高104m,最大排水量近20000t,可在水深300m海域作业,最大钻深7600m中国万米级中国万米级-3000米深水半潜式钻井平台米深水半潜式钻井平台海洋
20、石油海洋石油981深水半潜式钻井平台深水半潜式钻井平台 如同医生借助“心电图”,诊断病人一样,测井结果展示地层各种参数随深度变化的曲线。专业人员可借助这些曲线发现地层中“异常段”,找到油气层。石油测井工程钻井液测试阀取样腔封隔器地层流体(油、气、水)压力仪井下钻杆测试American Petroleum American Petroleum Institute,1986Institute,1986地层流体测试工具在深层位、深水区、在深层位、深水区、新地区、新领域不新地区、新领域不断发现更多的油气断发现更多的油气田和大油气田。田和大油气田。三维地震勘探技术三维地震勘探技术智能钻井技术智能钻井技术
21、水平钻井技术水平钻井技术深海钻井技术深海钻井技术成像测井技术成像测井技术地球化学测试技术地球化学测试技术盆地模拟技术盆地模拟技术含油气系统研究技术含油气系统研究技术盐下构造勘探技术盐下构造勘探技术深水扇勘探技术深水扇勘探技术石油地球化学石油地球化学成藏动力学成藏动力学层序地层学层序地层学地震沉积学地震沉积学2121世纪,石油和世纪,石油和天然气仍将在能天然气仍将在能源家族中扮演极源家族中扮演极其重要的角色。其重要的角色。海洋石油981深水半潜式钻井平台数据采集数据处理资料解释发现油气田综合评价地震勘探三个基本环节处理出反映地下构造的影像野外原始数据资料切面构造解释3D可视化立体解释构造图SN6
22、地震大剖面KEN+QP1P2TJLW3-1-1PY33-1-1T6T7T8TgLW3-1-1LW3-1-1PY33-1-1PY33-1-1BY6-1-1BY6-1-1面积约面积约面积约面积约 3 3 3 3万万万万kmkmkmkm2 2 2 2珠江口盆地白云凹陷区域地震剖面云南云南陆良盆地陆良盆地云南曲靖盆地蔡一段顶面(T3)等深度图重点实验室工作站和地震解释软件系统以及盆地模拟软件系统美国美国Platte River公司的公司的BasinMod软件软件德国有机地化研究所德国有机地化研究所(IES)的的PetroMod软件软件地震解释地震解释软件系统软件系统LandmarkGeoframeGe
23、oGraphix DiscoveryJasonPetrelD9井模拟的温度趋势与实测BHT关系图D9井模拟的Ro趋势与实测Ro关系图东东9井井单单井井一一维维模模拟拟D9井温度与埋藏史关系图D9井Ro与成熟史关系图南阳凹陷过东庄地区测线L450612.5二维模拟胜利油田东营凹陷三维地层格架模型地层建模层面:10个Qp/Nm/Ng/Ed/Es1/Es2/Es3s/Es3z+Es3x/Es4s/Es4x江汉盆地西南缘玫瑰桥凹陷三维地质模型格架重点实验室部分有机地化和包裹体分析以及储层研究仪器和设备流体包裹体分析系统流体包裹体分析系统图像分析系统图像分析系统显微镜室显微镜室全二维气相色谱全二维气相色
24、谱-质谱仪质谱仪气相色谱仪气相色谱仪阴极发光系统阴极发光系统魏魏11井井 前双峰型前双峰型张张28井井 前峰型前峰型张2102井 后双峰型南南79井井 平峰型平峰型南阳凹陷原油饱和烃典型气相色谱图甾萜化合物组成特征魏岗南部魏岗北部(1)(1)甾烷甾烷南阳凹陷原油甾烷典型色质谱图 原油甾烷碳数分布三角图 正常甾烷正常甾烷低分子量低分子量甾烷甾烷m/z217(2)(2)萜烷萜烷南阳凹陷原油中萜烷总体特征:南阳凹陷原油中萜烷总体特征:以五环三萜烷类为主,其次是长链三环萜烷。以五环三萜烷类为主,其次是长链三环萜烷。在五环三萜烷中又以藿烷系列占绝大部分,莫烷系列含量较低。在五环三萜烷中又以藿烷系列占绝大
25、部分,莫烷系列含量较低。非藿烷类化合物在本区相当丰富,伽马蜡烷含量相对都较高,非藿烷类化合物在本区相当丰富,伽马蜡烷含量相对都较高,尤其是张尤其是张2828井,伽马蜡烷含量超过井,伽马蜡烷含量超过CC3030藿烷,伽马蜡烷指数藿烷,伽马蜡烷指数 高达高达1.31.3。伽马蜡烷含量高低与盐湖或咸水湖相强还原环境有关。伽马蜡烷含量高低与盐湖或咸水湖相强还原环境有关。奥利烷、奥利烷、-羽扇烷在谱图上也清晰可见,奥利烷指数为羽扇烷在谱图上也清晰可见,奥利烷指数为 0.10-0.67 0.10-0.67。张张2828井原油中的奥利烷指数高于其它样品,高奥利烷表明井原油中的奥利烷指数高于其它样品,高奥利烷
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