油气成藏地质学课后习题答案Word文档下载推荐.docx
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流体包裹体分析方法、自生粘土矿物同位素测试技术、有机岩石学方法；
③成藏动力学模拟实验技术：
物理模拟、数学模拟。
第二章成藏地球化学
成藏地球化学
研究内容：
1、油藏中流体和矿物的相互作用；
2、油藏流体的非均质性及其形成机理；
3、探索油气运移、充注、聚集历史与成藏机制。
研究方法：
１、油气地球化学分析；
２、岩心抽提物分析；
３、流体包裹体分析。
1、试述油藏流体的非均质性及其成因。
油藏内流体的非均质性主要表现在原油物性（如密度、粘度）、油气比、族组成、同位素组成、分子组成在油藏内部的变化。
非均质性的成因有：
①同源不同期原油的运移作用；
②水解作用和生物降解作用；
③重力作用和焦油席的形成；
④原油的热蚀变作用；
⑤流体-岩石相互作用；
⑥油气运移过程中的分馏作用。
2、分析油藏内流体的混合作用。
进入储层中的石油，一旦达到较高的含油饱和度，为达到力学和化学上的平衡，石油柱内石油的化学组成将进行重新分配，即发生混合作用。
混合作用的机理有：
①热对流混合作用：
是由于油气层在垂向上地温梯度变化而导致流体发生热对流；
②密度驱动混合作用：
是由于地下烃类因密度差异而处于不稳定状态，产生流体对流混合现象；
③扩散作用：
油气向油藏充注时，由于原始化学组分的非均质性而产生分子扩散作用，这种作用导致物质重新分配，清除侧向上的浓度梯度，建立垂向上由重力分异而形成的浓度梯度。
3、简述确定油气层及油气水界面的地球化学方法。
运用储层沥青的分布特征、含油包裹体丰度、TLC-FID资料、定量颗粒荧光技术、砂岩储集层中碳酸盐岩胶结物碳、氢同位素分布规律、岩石热解方法（ROCR-Eval）、溴分析方法、气相色谱、质谱等分析技术，通过分析储层岩心和岩屑中残余油的变化，可以确定油气层的分布以及油气水界面的位置。
4、试述运移过程中石油组分的分馏作用。
石油在运载层中运移时，由于油气组分与运移介质之间物理-化学作用的影响，多组分的复杂混合物将发生不同程度的分异作用，导致石油的组成和性质发生一系列的变化，简称分馏作用。
影响因素：
吸付扩散溶解。
⑴族组成：
①泥（页）岩烃/非烃低，砂岩烃/非烃高；
②泥页岩非烃较多，砂岩非烃较少（运移强）③运移方向上，距离增加，烃/非烃逐渐增大；
④砂岩层内上、下界面附近，烃/非烃较高（与页岩排烃有关）。
不同组分运移的相对难易顺序为：
①烃类化合物较易，非烃、沥青质较难；
②饱和烃较易，芳烃较难；
③低环数芳烃较易，多环数芳烃较难。
⑵不同碳数的烃类①主要含油段位于生油门限之上，说明烃类由下向上纵向运移；
②C6~C9，C10~C14轻质烃、高浓度异常的样品，上、中、下三个含油带都存在；
③C25~C35高异常样品只存在下部含油带，说明低分子量烃类较高分子量烃更易运移，同时说明轻质烃纵向运移失去一部分轻质烃。
一般说来，随运移距离增加，低分子烃/高分子烃的比值是增加的。
⑶正构烷烃和异戊二烯型烃
一般来说，随运移距离增加，低分子正烷烃的丰度具有较明显增大，且高比重原油的分馏作用较低比重原油更显著。
多数实验也表明，低分子烃比高分子烃更容易运移，说明低分子烃运移能力强。
研究发现：
Pr/nC17比值，比源岩残余烃要低，或者按运移烃中的nC17较姥鲛烷更易运移。
因此，Pr/nC17比值随运移距离增加是减小的。
⑷甾烷和萜烷类化合物
①甾烷和萜烷是高分子量的多环烷烃。
运移能力不及正烷烃。
②在不同环数的萜烷类化合物之间，低环数萜烷比高环数萜烷运移能力强。
③不同立体异构体运移能力有差别。
甾烷αββ组分比ααα组分易于运移，单芳甾烷比三芳甾烷更易运移，长链三环萜比藿烷易于运移。
⑸稳定性碳同位素
由于正烷烃同位素较轻，异构烷烃和环烷烃较重，正烷烷运移较快，异构烷烃和环烷烃运移较慢。
随运移距离加长，饱和烃δ13C值降低，原油也同样降低，但石油变化较复杂。
总规律是：
高极性组份运移较慢，低极性组分运移较快；
芳烃较慢，饱和烃较快；
高分子烃较慢，低分子烃较快。
根本原因：
与岩石吸付，烃类分子大小有关。
5、试述初次运移的地球化学示踪特征。
⑴根据烃源岩在纵向剖面上地球化学指标的突然变化，确定烃源岩排烃的深度和时期。
一般来说，在纵向剖面上，受沉积环境控制，有机质成分和性质在一定范围内变化较小，含烃量的变化基本上取决于深度，也就是取决于热演化程度。
地层中的烃含量在大量生烃阶段，正常的趋势应当是：
随埋深的增加而增加。
但在到一定深度段往下，若烷烃含量突然减少，这一现象最合理的解释就是初次运移的结果，同时，非烃和沥青质也突然减少，说明它们和烷烃一起运移。
目前，常用的指标有：
①“A”、总烃、“A”/有机碳、总烃/有机碳：
在成熟烃源岩中其含量或比值应保持不变，发生初次运移的深度段其含量或比值应降低，运移的规模越大，递减量也越大。
②利用Pr/nC19和Ph/nC20、nC-21/nC+22、（nC21+nC22）/（nC28+nC29）来表示运移。
一般正构烷烃分子越小，越易运移或运移距离越远。
因此，发生运移的深度段这些比值降低。
③利用热解色谱S1，S1/（S1+S2）指示运移
一般热解色谱蒸发烃量（S1）与总烃含量相当，在未发生运移的部位保持稳定。
在运移的深度段上其含量或比值下降，可视为运移。
需注意的原则：
上述研究思路建立在一定研究基础之上：
①必须是烃源岩层已进入成熟阶段；
②指示有机质丰度的残余有机碳和镜检显示的酐酪根类型应基本类似（即为成熟烃源岩），即上述指标的减少是由于运移而减少的。
③如烃源岩有机碳的明显减小，或酐酪根类型明显变差。
应该不属于初次运移的结果，而是有机质沉积本身变差的原因。
⑵通过对砂泥岩质系的密集取样，观察排烃现象，计算排烃效率和研究排烃机理
通过在烃源岩中部、边部和紧邻砂岩密集取样，对可溶有机质进行地化分析研究。
①研究正烷烃在排烃过程中的分异作用
低碳数正烷烃优先排出，厚层泥岩中部呈双峰型，边部后峰型，砂岩前峰型。
②研究生油岩含烃量（泥岩中部→边部→紧邻砂岩的顶底）
在成熟阶段没有不排烃的烃源岩，在不同的部位上只有排烃多少和快慢的差别。
排烃在由烃源中部到边部呈连续状，只是由于边部排烃速度比中部的补给速度大，才形成含烃量向边部递减。
也正是含烃量有差异，才进一步说明烃源岩中部也并非没有烃类排出。
⑶Ⅲ型与Ⅱ型正烷烃相对排烃率差别
研究发现①Ⅲ型正烷烃排出率随碳数的增加而迅速递减，分异效应明显。
②Ⅱ型变化不大，说明不同类型烃源岩，排烃机理和运移不同。
③Ⅲ型以产气为主，少量的油溶于气中运移，因此溶解度大的低碳数烷烃优先排出，分异现象明显。
④Ⅱ型以生油为主，少量气溶于油中整体运移，几乎无分异效应。
6、试述石油二次运移的地球化学示踪特征。
⑴原油组分和性质变化
随运移距离增大：
①非烃化合物含量相对减少；
②高分子烃类化合物含量及芳烃含量相对减少；
③沿运移方向主峰碳降低，轻重比值增加；
轻重芳烃比值增大；
④δ13C/12C变轻；
⑤甾烷中αββ比ααα易运移，重排甾烷比规则甾烷易运移；
⑥低环数萜烷比高环数萜烷易运移。
如在运移中氧化作用占主导地位，则出现相反变化规律；
密度、粘度变大，下部油质轻、上部油质重等，必须具体情况，具体处理。
⑵原油含氮化合物变化
①原油中的含氮化合物具有中性吡咯结构对于碱性吡啶形式的优势。
②在吡咯型化合物中，咔唑、苯并咔唑、二苯并咔唑发生明显的运移分馏作用，原油中相对富集咔唑，而源岩相对富集苯并咔唑。
③原油中相对富集氮遮蔽异构体，源岩中相对富集氮暴露异构体。
⑶成熟度梯度研究油气充注方向
成熟度最高的原油最靠近原油充注点。
7、试述天然气二次运移的地球化学示踪特征。
组分上干燥系数或甲烷含量、iC4/nC4、ΔR3、N2含量，一般都随运移距离而增大；
成熟度梯度和同位素组成一般随运移距离而降低。
第三章成藏年代学
目的：
定量/半定量地确定油气藏的形成时间，以便为油气成藏规律研究及勘探目标评价奠定可靠基础。
意义：
对油气勘探具有重要指导意义——是成藏模式与油气分布规律研究的重要基础——是勘探目标评价的重要依据
1、简述圈闭形成时间法、生排烃史法确定油气藏形成时间的原理和特点，并举例说明。
圈闭形成时间法：
是成藏年代学研究的传统方法之一。
该方法虽然简便易行，但一般只能给出大致的成藏时间范围或者成藏的最早时间，而无法确定具体的成藏年代。
而且，研究的对象也并不是油气藏本身，而是基于圈闭发育史对成藏时间的外推，因而属间接的成藏期研究方法。
圈闭形成时间法在与成藏有关的各种地质事件（如构造变动、圈闭形成、生排烃事件等）均发生于很短地质历史时期内的情况下，或者当其它方法所确定的成藏年代存在争议的情况下，圈闭形成时间法等仍具有重要意义。
例如，库车前陆盆地各种与成藏有关的地质事件主要发生于晚第三纪以来短短的24Ma间，但生排烃史分析认为其最早成藏时间可能在白垩—早第三纪，据此不少研究学者认为白垩—早第三纪是库车前陆盆地一期重要的成藏时间。
但该前陆盆地目前所发现的圈闭均形成于晚第三纪以来，由此判断库车前陆盆地的有效成藏时间应在晚第三纪以来。
圈闭形成时间法主要取决于地层分层的可靠性以及剥蚀量恢复的准确性。
对于经历过强烈抬升剥蚀的圈闭而言，剥蚀量恢复是准确确定成藏时间的关键。
烃源岩的生排烃时间代表了油气藏形成的最早时间，因此可以根据烃源岩热演化史的研究确定油气藏形成的时间下限，此即生烃史法。
该方法亦属成藏年代学研究的传统方法之一。
同圈闭形成时间法一样，生烃史法一般也只能给出大致的成藏时间范围或者成藏的最早时间，而无法确定具体的成藏年代。
生排烃史法研究的对象也并不是油气藏本身，而是基于烃源岩热演化史对成藏时间的外推，因而同样属间接的成藏期研究方法。
其确定成藏时间的准确性主要取决于埋藏史和热史的恢复。
但对于构造演化史比较复杂、经历了多期构造运动的盆地而言，准确的埋藏史和热史恢复往往比较困难，因而在运用生烃史法确定这类盆地油气藏的形成时间时，尚需与其它方法相结合。
2、简述露点压力/饱和压力法确定油气藏形成时间的原理和特点，并举例说明。
依据：
原油或凝析气自源岩中生成排出后，就饱含天然气或轻质油，以后运移至合适的圈闭而聚集成藏；
此时，原油或凝析气的溶解作用在当时的地层温压条件下达到饱和状态。
所以，其饱和压力反映了形成时的温度和压力条件。
故可以根据现今油藏的饱和压力或凝析气藏的露点压力推算出其形成时的埋藏深度，其对应的地层时代就是油气藏的形成时间。
根据公式计算，饱和压力/露点压力法可以确定出油气藏成藏时的埋深，结合埋藏史即可以确定出具体的成藏年代。
可以看出，饱和压力/露点压力法较圈闭形成时间法和生排烃史法在成藏年代学研究方面明显进步了一步，是一种直接研究具体油气藏成藏年代学的研究方法。
适用条件：
仅适用于构造相对稳定、充注期次单一的单旋回盆地，且油气藏无压力异常。
而对于叠合盆地而言，由饱和压力/露点压力法确定的成藏时间则带有很大的不确定性。
缺点：
①一方面叠合盆地的油气藏在形成以后一般都不同程度地经历过构造抬升运动，造成油藏中的溶解气体因构造抬升而散失，凝析气藏也往往因构造抬升而发生反凝析作用，从而使得油气藏最初形成时的饱和压力或露点压力以及相态特征发生改变。
②另一方面，多期次的油气注入也会使得早期油气藏的饱和压力或露点压力发生变化。
3、简述油藏地球化学方法分析油气藏形成史的原理和特点，并举例说明。
特点：
建立了油藏非均质性与成藏期次或充注期次、充注方向以及生烃灶的联系，提出油气藏内烃类流体的非均质性包括成熟度差异是成藏史或充注史的重要反映。
在确定油气藏的成藏期次或注入期次及其与源的关系方面，油藏地球化学方法是一种最直接、有效的方法。
是一种不可缺少的成藏年代学研究方法，其在成藏史恢复与成藏期次确定方面的作用不可替代。
基本原理：
根据油气藏内烃类流体在纵向上和横向上的非均质性。
不同尺度的非均质性具有不同成因
①大尺度的（几公里至几十公里规模）横向成分梯度变化反映了区域性油气充注的方向、生物降解油藏区域性水流运动的方向或大规模流体流动屏障的存在。
②小尺度（10m级规模）的非均质性则反应了油藏在纵向上可能存在分隔层。
油藏地球化学方法在具体的成藏年代标定方面则主要以相应源岩生排烃史为依据或者需要借助其它方法。
油藏地球化学本身并不具有定年作用，它只能给出大致的成藏时间。
由于油气藏的非均质性除了受充注历史影响外，地质色层效应、后期次生变化等也都可能对其构成重要影响，而且烃类成熟度或组分的差异也并不总是反映充注时间的差异性或多期性。
处于同一生烃盆地不同部位（斜坡与盆地中心）的烃源岩同样可以在同一阶段内提供不同成熟度与不同组成的油气。
对于成藏时间较早、规模又较小的油气藏（塔里木盆地大多数海相油气藏即属这种类型）或者储层物性很好的油气藏而言，由于其混合作用（热对流混合作用、重力驱动混合作用、扩散混合作用）往往比较彻底，造成油气藏最初形成时的非均质面貌可能被后来的混合作用所消除，从而使油藏地球化学方法的应用也将受到限制。
难以通过油藏地球化学方法恢复其成藏历史。
在进行成藏年代学以及成藏史研究时，尚需与其它方法相结合。
4、试述流体包裹体方法确定油气成藏年代的原理和特点，并举例说明。
流体包裹体的应用目前主要有3方面：
一、烃类包裹体的形成期次（世代），代表了油气运移充注的期次；
二、烃类流体包裹体的均一温度，记录了油气运移充注时储层的古地温，通过热史和储层埋藏史的恢复即可确定包裹体形成时的埋藏深度，其对应的地层时代即是油气藏的成藏年代；
三、烃类包裹体的成分，可以反映油气注入时的地球化学特点和相态特点。
⑴根据包裹体的产状和分布位置确定成藏期次
首先，在显微镜下准确进行包裹体的分期是确定包裹体形成期次或成藏期次的关键。
其方法主要是利用包裹体在成岩矿物中的产状，分布位置及其交切关系。
⑵利用包裹体均一温度结合埋藏史确定成藏期次及时间
包裹体的均一温度是流体包裹体研究最重要的内容之一，是包裹体方法确定成藏年代的主要依据。
原理和条件：
包裹体捕获的流体呈均匀的单相，而且捕获后为封闭体系，具有等容特征。
注意之处：
包裹体均一温度的再平衡：
在温度和压力影响下，包裹体发生爆裂或塑性变形，引起均一温度改变，这在盐矿、碳酸盐岩矿物中表现更为突出。
包裹体分为烃类包裹体和盐水包裹体，目前在成藏年代学研究方面，一般运用的是与烃类包裹体共生的盐水包裹体的均一温度。
需要指出的是，包裹体定年的准确性，除了取决于均一温度的准确性，储层热史和埋藏史的恢复也是很重要的影响因素。
可用于包裹体研究的矿物主要有重晶石、方解石、萤石、闪锌矿和石英，其中石英矿物是进行均一温度测定的首选矿物。
⑶利用流体包裹体确定油气水界面和古油气水界面的识别
储层中油包裹体丰度反映了地质历史过程中古油藏的含油饱和度。
因此我们可以利用GOI指标（含油包裹体矿物颗粒数目占总矿物颗粒数的百分比）和QGF分析（颗粒荧光定量分析技术）来判别储层的含油饱和度、油水界以及油气运移的通道。
Eadington等（1995）认为，GOI大于10%时为油层，GOI小于1.0%时为水层或含油水层。
GOI在1.0~10.0%即为油气运移的通道。
如果在现今油层以下的水层中仍发现有GOI高值的存在，则GOI高值的突变面代表了古油水界面的位置。
⑷利用烃类包裹体的地球化学特征来分析成藏期次及时间
油气在成藏过程中，油源和成熟度均会发生变化。
储集岩中的油气组分事实上是不同阶段注入油气的混合物。
传统的油源对比是建立在现今油气成分和烃源岩中残留烃之间的对比，恢复油气不同充注阶段的分子地球化学特征对于恢复油气的油源及油气成藏过程是极其重要的。
George等，Lisk等对澳大利亚Carnarvon盆地SouthPepper油田的研究表明：
油藏中的原油来源于侏罗系的Dingo组粘土岩，原油含有较高含量的C25—降霍烷（发生严重生物降解的产物），而包裹体中的原油C25—降霍烷含量很低，它代表了初次充注原油的面貌。
进一步研究表明，在包裹体形成后，早期充注的原油在始新世经历了严重的生物降解，其后，构造中又被来源于侏罗系的Dingo组粘土岩的原油再次充注，并与油藏中遭受生物降解作用的早期原油混合，形成现今的地球化学特征。
5、试述同位素测年法确定油气成藏年代的原理和特点，并举例说明。
同位素测年法是确定成藏年代最直接的方法。
目前国内外在油气藏形成年代的同位素测年研究方面，主要运用的是油气储层中自生伊利石矿物的K-Ar测年技术。
储层中伊利石的形成需要富钾的水介质环境，当油气进入储层，并使得储层达到较高的含油饱和度后，伊利石的形成便会终止，因此可以利用储层中自生伊利石的最新年龄来确定油气藏的形成年龄。
注意事项：
1.应在油气藏的水层至油层段进行等间距系统取样，以观察伊利石K—Ar年龄的变化规律。
根据其与深度的关系，不仅可以检验伊利石测年结果的可靠性，而且对于判别油气注入时间、期次和过程特点等也十分重要。
2.样品的选取
影响自生伊利石K—Ar测年准确性的首要因素是样品中自生伊利石的纯度与碎屑物质（主要是碎屑伊利石）混入的程度。
选样时应尽可能选取最细小的粘土矿物样品进行测定。
因为，碎屑伊利石的粒度一般较自生伊利石粗大，早期形成的伊利石较晚期形成的晶粒大。
自生伊利石年龄—深度变化模型的可能地质意义。
1.伊利石的年龄在由水层到油层的剖面上没有变化。
构造热体制的改变而造成伊利石成岩作用的瞬时事件。
水层曾经有同期油气的注入而造成伊利石停止生长（当水层和油层段的伊利石年龄都较老时），以后因构造等因素造成油水界面发生了上迁。
油气注入储层后伊利石并未停止生长（当水层和油层段伊利石年龄都较新时）。
2.油气的聚集是快速进行的。
3.两期油气聚集，伊利石年龄的突变面正好是古油水界面的记录。
4.油气长期缓慢的注入过程。
5.较老的年龄可能反应热流侵入高渗透层，促进了伊利石的生长，而较年轻的年龄代表不受外来流体影响和在正常成岩环境中生成的伊利石。
6.伊利石形成的终止与油气聚集没有关系，而可能反映孔隙流体化学随深度的一种变化。
实例：
Lee等（1985）研究了荷兰格罗宁根大气田储层二叠系Rotliegendes砂岩中自生伊利石的K—Ar年龄，认为该气田开始形成于150Ma以前.
6、试述你所了解的其它成藏年代学研究方法及其特点。
有机岩石学方法：
储层沥青是在显微镜下可直接观测到的石油类固体残余物，不同时期形成的储层沥青可直接反映油气充注期次和过程。
储层沥青是油气运移的重要记录。
储层沥青的反射率反映了油气运移充注的期次及时间。
根据其反射率结合埋藏史和热史，即可确定油气藏的形成时间。
油气水界面追溯法：
油气水界面追溯法确定成藏年代的依据是：
油气藏的油水界面或气水界面为一水平的界面（不规则的岩性油气藏和水动力油气藏除外），这类油气藏在最初形成时其油气水界面一般也呈水平状态，以后因构造变动等影响，油气水界面可能发生变迁，直至构造稳定期其油气水界面又重新演变为水平的界面，因此可以通过对已知油气藏油气水界面演变史的分析，追溯现今油气藏的油气水界面（即水平界面）在地质历史上最早形成的时间，即可确定出该油气藏的形成时间。
具体做法是：
首先编制大比例尺圈闭发育史剖面图（或平面图），采用回剥法，计算现今油气藏的油气水界面在各地质历史时期的古埋深，并标于各相应时期的剖面（或平面）上，则古埋深点最早可连成水平直线或水平界面的时间，即是油气藏的形成时间。
该方法的优点是简便、直观、且分析成本远低于前述油藏地球化学方法、包裹体方法和同位素年龄测定法，尤其是将油气水界面的变迁与圈闭发育史相结合，从而避免了单纯依据某些地球化学指标而脱离地质背景和圈闭发育历史进行成藏年代分析的弊端。
第四章成藏动力学
1、成藏动力学的概念
成藏动力学研究应该以一期油气成藏过程中从油气源到油气藏的统一动力环境系统为单元，定量研究油气供源、运移、聚集的机理、控制因素和动力学过程。
成藏动力学的研究还是一个探索的过程。
统一动力环境系统既是研究的范围和条件，也是划分成藏单元、确定成藏系统的依据。
定量的研究才能解决成藏过程中的动力学问题，才能把不同的成藏因素和过程有机的联系在一起。
供源已大大突破由烃源岩生油、排烃的局限，包括了烃源岩生油/排烃、已生成油气藏的溢出、破坏、再次生烃、它源供烃等种种可能。
油气藏的保存条件可分别在供源和聚集条件中研究
油气成藏动力学的研究内容
1．油气成藏的动力学背景
（1）盆地演化的分析模拟
（2）地温场特征及其演化（3）构造应力场特征及其演化（4）压力场特征及其演化
2．油气成藏系统划分
（1）已发现油气藏成藏时间的确定
（2）输导格架（通道）的建立
（2）运移的动力体系（3）动力与通道间的配置关系及其演化（4）主要成藏期的油气成藏系统划分
3．油气成藏的动力学过程
（1）成烃动力学－不属于成藏动力学探讨的范围。
（2）排烃动力学→供烃动力学－生成，逸散（扩散、微裂隙逸散），溢出（圈闭破坏、油藏气化），溶解带出，水动力破坏→决定了油气供给的方式及量。
（3）运聚散动力学→受运移动力作用，在油气成藏系统的输导格架条件下发生，运、聚、散过程
油气成藏动力学的研究方法
（1）盆地分析技术
（2）物理实验技术（3）数学模拟技术（模型及软件）（4）分析测试技术（5）成岩过程分析（有机-无机相互作用）（6）有机地化分析（油源对比及运移路径追踪）（7）地层流体追踪技术（流体同位素、包裹体等）（8）油气藏评价技术
2、详述油气运移的动力包括那些。
一．地静压力
指某一深度地层在单位面积上所承受的上覆岩石柱的压力（压强）：
地静压力随着上覆地层的增厚而增大，它对下伏沉积物的作用主要是促进了压实和固结作用。
二．异常流体压力
当孔隙内
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